Deprem, tarih boyunca insanlığa büyük yıkımlar yaşatmış olan, her anlamda “sarsıcı” etki gösteren bir doğal afet. Fakat gezegenimizin doğal bir gerçekliği. Dünyada deprem yaşanmayan hiçbir yer yok. Bazı bölgelerde daha az sayıda ve daha küçük depremler yaşanırken, bazı bölgelerde daha çok sayıda ve daha büyük depremler görülüyor. Depremlere neyin yol açtığı konusunda eski dönemlerde birçok farklı görüş ortaya atılmış. Suyla, Güneş’le, hatta kozmik yin ve yang enerjileri arasındaki düzensizliklerle ilişkilendirilmiş depremler. Fakat artık gerçek nedenin, Dünyamızın yapısında ve oluşum sürecinde yattığını biliyoruz.
Yerkabuğunun dıştaki “katı” katmanına litosfer adı verilir. Litosfer, hem gezegenin kaya yapısındaki kabuk tabakasını hem de onun altında yer alan manto tabakasının en üstteki az bir kısmını içerir. Sert yapılı kabuk, Dünya’nın en ince tabakasıdır. Öyle ki, gezegenin tüm hacminin yüzde birinden daha azını oluşturur. Bunun altında yer alan üst mantonun o “az bir kısmı” ise binlerce yıldır esnek hareketlilik göstermesiyle bilinir. Litosferin bittiği noktada, üst mantonun diğer bir katmanı başlar: daha sıcak, daha akışkan ve dolayısıyla daha zayıf yapıda olan astenosfer. Manto tabakası daha sonra gittikçe sıcaklaşarak kilometrelerce devam eder, en içte de olağanüstü sıcaklıktaki dış çekirdek ve onun içinde de yüksek yoğunluktaki katı iç çekirdek bulunur. Fakat bizim esas odak noktamız litosfer ve onun altındaki astenosfer.
Litosfer ve kısımlarını da gösteren, Dünya’nın katmanları.
Dünya litosferi iki kısımda incelenir. Kıtasal litosfer, jeolojik kıtaların ve kıta sahanlıklarının, yani kıtaların kıyıları yakınındaki sığ deniz yatağı alanlarının altında uzanır. Okyanusal litosfer ise okyanus havzalarını kaplar. Kıtasal litosfer daha kalındır ama buna karşılık okyanusal litosferin yoğunluğu ondan daha yüksektir.
Litosfer tek parça halinde değildir. Yedi (veya bazı kaynaklara göre sekiz) ana tektonik levhaya ayrılır ve bu levhalar yaklaşık 3,4 milyar yıldır, akışkan astenosfer tabakasının üzerinde hareket eder. Tektonik levhaların sınırları birbirlerine yaklaştığında, aralarında daima bir etkileşim görülür. Bu etkileşim üç farklı şekilde olabilir:
1) Yakınsama: Levhalardan biri, diğerinin altına doğru kayar. Dalma hareketi sonucu litosferde kayıp yaşanır. Bu tür sınırlar boyunca depremler yaygın görülür.
2) Iraksama: Levhalar birbirinden uzaklaşırken, astenosferden yükselen magmatik malzeme de aradaki boşluğu doldurur. Bu da litosfere ekleme yapar.
3) Sürtünme: Levha sınırları yatay düzlemde birbirine zıt yönde hareket ederek birbirini sıyırır ve fayları oluşturur. Litosferde herhangi bir kayıp veya ekleme olmaz.
Levha sınırları arasında görülebilen üç tür etkileşim: 1) yakınsama, 2) ıraksama, 3) sürtünme.
Tektonik levhalar neden hareket ediyor?
Bu soru, uzun zamandır bilim insanları arasında ciddi bir araştırma ve tartışma konusu. Pek çok uzmana göre ana sebep; akışkan ve görece güçsüz astenosferin, üzerinde bulunan yüksek yoğunluklu okyanusal litosferin batma hareketini doğal olarak tetiklemesi. Son derece kalın bir katman olan mantonun kendi içindeki sıcaklık farkından doğan ve “konveksiyon akıntıları” adı verilen döngüsel hareketler de levhaların hareketi üzerinde etkilidir. Fakat tartışılan diğer olası nedenler arasında litosfer ve astenosfer arasındaki sürtünme, Dünya’nın kendi etrafında dönüşü, hatta Ay’ın çekim etkisi nedeniyle Dünya’nın kabuğu üzerine uyguladığı gelgit sürüklemesi etkisi de var. Nedeni ne olursa olsun, bu levha hareketleri sonucunda dağlar, okyanus çukurları, okyanus ortası sırtları gibi yer şekilleri oluşur. Depremler de levha hareketlerinin yol açtığı jeolojik olaylardan biridir.
Litosferdeki ani bir enerji salınımı sonucu oluşan sismik dalgalar, Dünya yüzeyinde sarsıntıya yol açar. Deprem dediğimiz olay da budur. Çoğu depremin nedeni, jeolojik fayların kırılması veya aktif fayların ani hareketi sonucu açığa çıkan enerjidir. İlk kırılma noktasına iç merkez üssü (hiposantr), yer yüzeyinde bu noktanın üzerine denk gelen noktaya da dış merkez üssü (episantr) denir.
Şiddetli depremler, zemini önemli ölçüde yerinden oynatabilir ve heyelanları tetikleyebilir. Böyle büyük bir depremin merkez üssü bir deniz veya bir okyanusta olduğunda, deniz yatağının şiddetli bir şekilde yer değiştirmesi nedeniyle tsunami tehlikesi ortaya çıkabilir.
Sismik dalga nedir?
Sismik dalgalar, gezegenin iç kısmı boyunca dolaşabilen ses dalgalarıdır. Bir deprem sırasında birkaç farklı tipte sismik dalga ortaya çıkar ve hepsi de farklı hızlara sahiptir. Kural olarak, sismik dalgaların hızı derinlikle birlikte artar (dış çekirdeğe kadar).
Birincil dalgalar (P dalgaları): En hızlı ilerleyen ve ilk kaydedilen sismik dalgalardır. Hem katı kayaların hem de sıvı ve gazların içinde ilerleyebilirler. Basınç (ya da sıkıştırma) dalgalarıdır ve zemini, dalga hareketi yönünde ileri geri hareket ettirirler. Deprem sırasında hissedilen ilk vuruş veya sarsıntıdan sorumludurlar.
İkincil dalgalar (S dalgaları): Hızları genellikle P dalgalarının yüzde 60’ı kadardır. Kayma dalgalarıdırlar (enine dalgalar) ve zemini, dalga hareketi yönüne dik olarak yukarı ve aşağı hareket ettirirler.
Yüzey dalgaları: P ve S dalgaları yüzeye ulaştıklarında, hareketlerine farklı şekilde devam ederler. Yüzey dalgaları en yavaş ve en yıkıcı sismik dalgalardır. Yalnızca Dünya yüzeyi boyunca hareket ederler ve yerin şiddetli bir şekilde sallanmasına neden olabilirler. Yüzey dalgalarının iki tipi bulunur. Love dalgaları, yeri enine hareket ettirir ve yüzeyde yarılmalara neden olur. Daha yavaş olan Rayleigh dalgaları ise yer kürenin yüzeyi boyunca tıpkı durgun bir suyun üzerinde oluşan halkalar gibi yuvarlanma hareketiyle ilerler. Deprem sırasında hissedilen sarsıntının çoğu bu dalgalardan kaynaklanır. Yüzey dalgaları, binalarda ve altyapıda önemli hasarlara neden olurlar.
Sismograflar, sismik dalgaların hızını ve gücünü ölçerek depremin büyüklüğü ile ilgili fikir veren aygıtlardır. Eskiden kullanılan mekanik sismograflar, bir yay veya sarkaçtan meydana gelirdi ve deprem sırasında oluşan sismik dalgaları kâğıt üzerine işleyebiliyorlardı. Sabit duran sarkaç, sarsıntı sırasında hareket eden düzeneğin üzerine sismik dalgaları kaydederdi. Günümüzde ise sismik dalgaları elektrik akımına dönüştüren elektromanyetik algılayıcılarla donatılmış sismometreler kullanılıyor. Sismologlar da bu verileri inceleyerek depremlerin büyüklüğü ve merkez üssü hakkında bilgi sahibi oluyorlar.
Bir depremin merkez üssü, buradan çıkan P ve S dalgalarının sismometrelere ulaşma süresi arasındaki farka göre belirleniyor. Bu iki dalga tipinin farklı hızlara sahip olduğunu söylemiştik. Dolayısıyla bir sismometre, aynı depreme ait P ve S dalgalarını bir süre arayla algılar. Bu süre farkı da o sismometrenin depremin merkez üssüne ne kadar uzak olduğunu gösterir. Fakat dalgaların tam olarak hangi yönden geldiğini gösteremez. Merkez üssünün neresi olduğunu anlamak için, en az üç sismometrenin merkez üssüne uzaklığını kullanarak üç daire çizmemiz gerekir. Bu üç dairenin kesişim noktası, bize merkez üssünü verir.
Tarihte bir depremi tespit edebilen ilk cihaz, Çinli bilimci Zhang Hang tarafından 132 yılında yapılmıştı. Semaver benzeri şekle sahip bu bronz cihazın içinde bulunan sarkaç, kilometrelerce uzaklıktaki depremlerin bile hareketini tespit edebiliyordu. Fakat bir sismograf gibi sarsıntı zamanını kaydedemiyordu ve bu yüzden de “sismoskop” olarak adlandırılmıştı.
Depremin büyüklüğü ve şiddeti neye karşılık gelir?
Depremin büyüklüğü, o deprem sırasında açığa çıkan enerjinin ölçüsüdür. Artık pek kullanılmasa da, hepimizin aşina olduğu Richter ölçeği 1935 yılında California Teknoloji Enstitüsü’nden Charles F. Richter tarafından keşfedilmiş bir ölçü birimidir. Sismografların kaydettiği sismik dalga gücünün logaritması olarak tanımlanır ve farklı sismografların depremin merkez üssü ile mesafesine bakarak gerekli düzeltmeler yapıldıktan sonra netleştirilen bir değerdir. Büyüklük ölçümünde her ardışık değer, deprem dalgalarının genliğinde 10 kat artışa karşılık gelir. Açığa çıkan enerji ise 32’nin katları şeklinde artar. Ancak hesaplamalar karmaşıktır ve bir depremin açıklanan büyüklüğü, ek hesaplamalar sonrasında daha farklı verilebilir.
Depremin şiddeti ise hissedildiği noktadaki insanlar, yapılar ve doğa üzerindeki etkilerinin ölçüsüdür. Depremin büyüklüğünden farklıdır ama elbette ona da bağlıdır. Depremin iç merkez üssünün derinliği ve bölgeye olan uzaklığı gibi değişkenler de depremin şiddetini etkiler. Özetle, deprem nedeniyle oluşan hasarın bir yansımasıdır ve uluslararası düzeyde kabul edilmiş bazı cetvellere göre belirlenir.
Depremlerin farklı nedenleri olabilir mi?
En sık görülen deprem türü olan tektonik depremler, levha hareketleri nedeniyle yer kabuğunda gerçekleşen ani enerji salınımından kaynaklanırlar. En güçlü ve zarar verici depremler bunlardır. Dakikalarca sürebilmeleri de hasar verici etkilerinde artışa neden olur. Ancak depremlerin başka nedenleri de olabilir.
Volkanların altındaki magma hareketi, çevredeki kaya yapısına baskı uyguladığı için sismik aktiviteye neden olabilir. Volkanik depremler genellikle sığdır, çok büyük değildirler ve kısa sürerler. Ancak birden fazla deprem, yaklaşan bir patlamanın habercisi olabilir.
Büyük rezervuarların suyla dolması sonucu, suyun eklenen ağırlığı nedeniyle çevredeki alanlarda sismik aktivite görülebilir. Büyük buzulların hareketi de muazzam ağırlıkları nedeniyle sismik aktiviteye neden olabilir. Bunların her ikisi de nadir görülen, olayın gerçekleştiği alanla sınırlı, küçük depremlerdir.
Yeraltındaki maden veya mağaraların ani olarak çökmesi sonucu da depremler yaşanabilir. Genellikle bu depremler sadece birkaç saniye sürer ve çökme alanına lokalizedir. Bazen de yer altındaki madenlerde veya sondaj kuyularında gerçekleşen güçlü patlamalar nedeniyle depremler gerçekleşebilir. Patlama güçlü bir şok dalgası yaydığından, çevredeki kayalarda dengesizliğe ve sismik dalgalara neden olur. Genellikle patlama alanının çok yakınında hissedilirler ve sarsıntı şiddeti çok düşüktür. Nükleer testler ve diğer büyük patlamalar da bu tür depremlere neden olabilir.
Diğer gök cisimlerinde deprem oluyor mu?
Güneş Sistemimizde sismik aktivite yaşayan tek yer Dünya değil. Ay’da ve daha yakın zamanda Mars’ta konuşlandırılan sismometreler, araştırmacıların buraların da iç yapısını araştırmasını sağlıyor.
Ay yüzeyine yerleştirilen ilk sismometre, Apollo 11 göreviyle Ay’a giden Neil Armstrong ve Buzz Aldrin tarafından yerleştirilmişti. Bunlar, başka bir gök cisminde sismik aktiviteyi ölçmek için kullanılan ilk araçlardı. Sonraki Apollo görevlerinde yerleştirilen sismometreler de uzun yıllar çalıştı. Ay depremlerinin nedeni yüzeye çarpan göktaşları olabildiği gibi, Dünya’nın çekim kuvvetinin Ay’ın içini sıkıştırması ve çekmesi olabilir (Ay’ın Dünya üzerindeki gelgit etkisine benzer şekilde). Ay’ın iç kısmı soğudukça kuruyup bir kuru üzüm gibi büzülmesi de, kabuğu büküp kırarak depremlere neden olur. Güneşten gelen ısı da Ay kabuğunda bu tip termal depremler üretebilir.
1971’de Apollo 15 görevi sırasında Ay’ın yüzeyine yerleştirilen sismik kayıt cihazı (NASA/Science Photo Library’den).
Mars’taki depremlerin nedeni ise gelgit etkileşimleri değil, gezegenin soğuması ve büzülmesi sonucu ortaya çıkan derin gerilimler. Tıpkı Ay’da olduğu gibi göktaşı çarpmalarının da gezegende sismik dalgalar ürettiği düşünülüyor. Araştırmacılar, NASA’nın InSight görevinin bir parçası olarak 2018’de kızıl gezegene bir sismometre indirene kadar Mars depremlerinin varlığı kanıtlanmamıştı. Bu görevde yüzeye yerleştirilen İç Yapı için Sismik Deney (Seismic Experiment for Interior Structure – SEIS) aygıtı yardımıyla 6 Nisan 2019’da ilk kesin Mars depremi tespit edildi. O zamandan beri yaklaşık 500 deprem daha tespit edildi. Mayıs 2022’de SEIS, 4,7 büyüklüğünde bir deprem tespit etti ve depremden sonra yaklaşık 10 saat boyunca dalga kaydı almaya devam etti. Bu, o zamana dek görülen en büyük Mars depremiydi.
Güneş Sistemimizdeki diğer gezegenlerde de sismik aktivite tespit edildi. Örneğin, çok kalın bir kabuğa sahip olan Venüs’te periyodik olarak volkanik yeniden yüzeye çıkma olayları yaşanıyor. Venüs muhtemelen önemli volkanik ve sismik aktiviteye sahip olsa da, yüzeyini ayrıntılı olarak inceleyebilen çok az uzay aracı olduğu için bu konuda henüz net bilgiye sahip değiliz.
Güneş Sistemindeki birçok cisim muhtemelen bir düzeyde deprem, sarsıntı veya titreşimler yaşıyor. Güneş’in kendisinde bile Güneş depremleri olarak adlandırılan sismik olaylar görülüyor. Bazı Güneş patlamalarından sonra, bazen bir saat boyunca sismik geçişler olarak yüzey dalgaları gözlemlenebildi. Son gözlemlerde bu dalgaların kaynağının, fotosferin yaklaşık 1 milyon kilometre altında olduğuna dair kanıtlar elde edildi. Bilim insanları hâlâ Güneş depremlerinin mekanizmasını tam açıklayabilmiş değiller.
Fakat Dünya’daki tektonik depremlere başka gök cisimlerinde rastlanmıyor. Çünkü Dünya’daki gibi bir hareketli levha tektoniği, bildiğimiz kadarıyla başka gezegenlerde yok. Jüpiter’in uydusu Europa’nın da benzer yapıda olduğuna dair bazı kanıtlar bulunmasına rağmen, kabuğun manto üzerinde yüzen parçalara ayrıldığı bir levha tektoniğine sahip tek bilinen gezegen Dünya.
Dünya gibi, Venüs ve Mars’ın da içlerinin sıcak olduğuna inanılıyor. Bunun anlamı, ısı kaybetmeye devam ettikleri. Yüzeyleri eski tektonik deformasyon kanıtlarını gösterse de, günümüzde ikisi de Dünya benzeri bir levha aktivitesine sahip değil.
