Bursada deprem tehlikesi ve deprem tahmini üzerine

Depremler kesinlikle geliyorum diye bize bazı sinyaller gönderiyor. Fakat, doğa bilimlerinde şu anda geldiğimiz noktada bu sinyalleri değerlendirerek doğru deprem tahmini yapılabilmesi ne ABD'de ne de ülkemizde mümkün. Sanıyorum, önümüzdeki 10 veya 20 sene gibi yakın sayılabilecek bir zamanda doğru deprem tahminleri yapılabilir.

İbrahim Çemen (*)

17 Ağustos 1999 depremi ülkemizin daha önceleri birçok deprem olmasına rağmen, böyle bir depreme hiç hazır olmadığını gösterdi. Depremi takip eden günlerde herkesin sorduğu sorulardan biri de şuydu "Haftalık ve aylık hava tahmin raporları yapabilen bilim ve teknoloji dünyası neden bir büyük depremi daha önceden tahmin edemiyor ve gerekli önlemler alınamıyor?"

17 Ağustos'dan sonra Türkiye'de deprem tahminine ve depremin zararlarını azaltmaya yönelik birçok çalışma yapıldı. Bunların bir kısmı hakikaten gerekli ve yararlı çalışmalardır. Bu çalışmaların hangilerinin yararlı, hangilerinin yararsız olduğunun araştırılmasının ve yararlı olanların üzerinde odaklanmanın zamanı gelmiştir. Fakat, bu yazının amacı yapılan çalışmaları eleştirmek değildir.

Bu yazının iki amacı var: 1) Marmara bölgesinde son 500 senede meydana gelen depremler ışığında İstanbul kadar, Bursa'da da magnitüdü 7.0 üzerinde bir depremin beklenir olduğunu vurgulamak; 2) depremlerin önceden tahmini için yapılan önemli bilimsel calışmaları kısaca özetleyerek, dogru deprem tahminlerini bilim ve teknoloji dünyasının ne zaman başarabileceği hakkında görüşlerimi sunmaktir.

Bursa'da Deprem Tehlikesi

Şekil 1 Marmara bölgesinde son 500 senede magnitüdü 7.0 nin üzerinde tahmin edilen depremleri göstermektedir (Ambraseys ve Jackson, 2000). Buradaki veriler tarihsel kaynaklardaki hasar bildirimlerinden aletsel değerlere çevrilmiştir. O bakımdan hata payı olmasına rağmen, bu şeklin bize gösterdiği iki önemli nokta vardır:

1) Daha önce birçok çalışmacı tarafından belirtildiği gibi (Örneğin, Le Pichon, Taymaz ve Şengör, 1999) İstanbul'u etkileyen son iki büyük deprem 1509 ve 1766 yıllarında olmuştur. Marmara denizi altındaki fayların da Kuzey Anadolu Fayının yüzeydeki parçaları gibi 200 ile 250 sene cıvarında bir tekrarlanma peryodu olduğunu düşünürsek, İstanbul'u etkileyen bir büyük depremin olacağı kaçınılmazdır. Bu konu Sayın Celal Şengör ve Naci Görür tarafından birçok bilimsel yazı ve röportajlarında belirtilmiştir. Değerli arkadaşım Rahmetli Aykut Barka 'da sağ iken birçok yazı ve röportajlarında bu olası depremden bahsetmiştir.

2) Bir önemli gerçek de Bursa civarında 1855 yılında magnitüdü 7.0 üzerinde bir depremin olduğudur. Bu deprem Kuzey Anadolu fay zonunun Güney kolu üzerinde meydan gelmiş ve Bursa'da büyük hasar yapmıştır. Rahmetli babam dedesinden duyduğu şekilde bu depremi "Bursa'nın içinde ve yakınındaki birçok köyde taş taş üstünde kalmamış" diyerek anlatırdı. Geçen yaz Bursa'da yaptığım bir deprem konuşması sırasında dinleyiciler arasında bulunan bir İnşaat Mühendisi, 2002 yazında yaptıkları büyük bir inşaatın kazısı sırasında bu depremin izlerine rastladıklarını söyledi.

Bu durumda, bugün büyük bir sanayi şehri olan ve bir milyonun üzerinde nüfusu bulunan Bursa'da gelecek 50 yıl içinde büyük bir deprem olma olasılığı bir hayli fazladır. Bu 50 sene istatistiki olarak gelecek bir hafta veya bir ay içinde olabileceği gibi, 50 seneden sonra, örneğin bundan 60 veya hatta 70 sene sonra da olabilir. Fakat olacaktır... Bursa'da gerekli önlemler alınmalıdır.

Deprem tahmin çalışmaları

Depremlerin önceden bilinebilmesi konusundaki çalışmaları iki başlık altında toplamak mümkündür: 1) uzun vadeli tahminler; 2) kısa vadeli tahminler. Uzun vadeli tahmin çalışmaları depremlerin belirli aralıklar ile tekrarlanan doğa olayları olduğu varsayımına dayanmaktadır. Bu çalışmalarda tarihsel deprem verileri ile aktif fay parçalarının (segments) üzerinde oluşan depremler incelenmekte ve bunların tekrarlanma peryodları istatistik analizleri ile bulunmaya çalışılmaktadır.

Uzun vadeli tahmin çalışmalarının başarılı olabilmesi geniş zaman aralığında (en az 500 sene) veri toplanabilmesi ile mümkündür. Bu veri tabanını oluşturabilmek bir hayli zordur. Çünkü, depremlerin aletsel olarak ölçümü oldukça yenidir. Richter şiddet (magnitüd) ölçüm skalası 1935 yılında bulunmuş bir methotdur ve depremleri sağlıklı olarak ölçen sismogramlar ancak İkinci Dünya Savaşından sonra geliştirilmiştir. Fakat, aktif fay zonları üzerinde yarmalar kazarak paleosismolojik metodlar ile o faylar üzerindeki büyük depremlere ait veriler toplamak mümkündür. Bu kazılar sırasında depremi işaret eden çökeller Karbon 14 veya Amino asid çürümesi methodları ile yaşlandırılmakta ve aktif fay parçaları (segments) üzerindeki büyük depremlerin tekrarlanma peryodları bulunmaktadır.

Uzun vadeli tahminlerin başka bir zayıf noktası da depremlerin peryodik olduğunun tam olarak ispatlanamamış olmasıdır. Örneğin, California'daki San Andreas Fayının Parkfield parçası (Şekil 3) üzerinde son yüzyıl içinde her 22 senede düzenli olarak deprem olmuştur. Bu gerçek ve 1982-1985 seneleri arasında yapılan bilimsel çalışma ve ölçümlere dayanarak, Amerikan Jeoloji Dairesi (USGS), 1986 senesi Şubat ayı içerisinde bu parça üzerinde bir deprem tahmin etmiştir. Bu beklenen deprem olmamıştır. Fakat, bu tahmin edilen deprem ile boşalması beklenen enerji 1989 yılı Ekim ayında Loma Prieta depremine yol açmıştır. Bir bakıma, 3 yıl 8 ay geç de olsa tahmin edilen deprem vuku bulmuştur.

Yeterli veri tabanı var

Ülkemizde Kuzey Anadolu fay zonu üzerinde 17 Ağustos depreminden önce ve sonra uzun vadeli deprem tahmini konusunda da birçok güzel çalışma yapıldı. Ülkemiz 3000 seneye varan kayıt ile bu çalışmalar için çok yeterli veri tabanına sahiptir. Bu çalışmalar genel olarak Kuzey Anadolu fay zonu parçalarından birinin aynı yerden kırılmasının tekrarlanma peryodunun 200 ile 250 sene olduğunu göstermektedir.

Dünyada üzerinde en çok Jeolojik ve Jeofizik çalışmalar yapılan fay Amerika'nın California eyaletindeki San Andreas fay zonudur. Bu fayın parçalarının üzerinde 1988 ile 2018 yılları arasında büyük bir deprem olasılığının ne kadar olduğunu gösteren bir diyagram USGS tarafından 1989 yılında yayınlanmıştır. Bu diyagramın yayınından bir sene kadar sonra üzerinde deprem olma olasılığı %40 kadar olan Loma Prieta parçası kırılarak 7.1 magnitüdlü deprem üretmiştir. Kuzey Anadolu fay zonu üzerinde son senelerde yapılan çalışmalar ile bu türden diyagramlar üretilebilmesi mümkündür.

Kısa vadeli tahminler

Bu tür tahminlerin amacı, aynen hava tahmin raporları gibi, büyük bir deprem olmadan birkaç gün veya birkaç saat gibi bir zaman öncesi depremin şiddeti ve yerini bildirerek bu bölgede yaşayanları uyarabilmektir. Bu konuda, Amerika Birleşik Devletleri, Japonya, Çin ve Rusya gibi deprem riski büyük olan ülkelerde ciddi bilimsel çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmaların en büyük amacı depremin habercisi olabilecek doğa olaylarını yakından izleyerek toplanacak verilere dayanarak yakın bir zamanda olabilecek depremi haber verebilmek, gerekirse bu alandaki binaları boşaltarak can kaybını önleyebilmektir.

Kısa vadeli tahminlerin esası kayaların kırılmadan önce geçirdikleri önemli değişiklikleri göz önüne alan Genişleme - Difüzyon modelidir (Dilatancy-Diffusion model). Kaya mekaniği laboratuvarlarındaki deneylere dayanan bu modele göre depremden önce kayalarda meydana gelen değişiklikler özetlenmiştir. Bu diyagram ilk defa 1975 yılında Frank Press tarafından yayınlanan bu diyagram kaya mekaniğine dayalı deprem tahminlerinin esasını teşkil eder. Bu diyagramda 1. evre olarak gösterilen, stres birikimi süreci birkaç ay, birkaç sene veya birkaç yüzyıl sürebilir. Bu sürecin son safhalarında fayın kırılacağı alan civarındaki kayalarda bir genişleme (Dilation) başlar. Bu genişleme fayın etrafındaki kayalarda bazı fiziksel değişikliklere sebep olur. Bu değişiklikler fay etrafında yerkabuğu yükselimleri olması, sismik dalgaların hızlarının azalması, radon gazı çıkış miktarında artış, fayın kırılacağı alan civarındaki kayaların elektrik özdirencinin azalmaya başlaması ve ufak depremlerde azalma olarak özetlenebilir. Bu evreden sonra stres birikmesi devam ederse kaya modeldeki üçüncü evreye girer.

Hangi olaylar izleniyor?

İşte, bu evrede olan olaylar depremlerin tahmini bakımından çok önemlidir. Çünkü, genelde bu evre sonunda fay üzerinde derinlikte bir kırılma olur ve ortaya çıkan elastik deformasyon enerjisi (elastic strain energy) deprem dalgalarına sebep olur. Bu evredeki olaylar şöyle özetlenebilir:

1) Sismik dalgaların hızlarında artış.

2) Kırılacak fay parçası etrafındaki yerkabuğu yükselmesi durur. Daha fazla yükselme olmaz.

3) Radon gazı çıkışı devam eder. Fakat miktar olarak belirli bir artış olmaz.

4) Kayaların elektrik özdirenci azalmaya devam eder.

5) Fayın kırılacağı alan civarında ufak (magnitüdü 2.5 veya daha az) depremlerin miktarında bir artma, yani öncü şoklar gözlenebilir. Bu öncü şoklar bir ufak deprem fırtınası (Earthquake swarms) olarak da gözlenebilir.

Bu evrenin en önemli özelliği, fay kırılmasının oluşacağı alana bir su girişinin gerçeklemesi olduğu için bu evreye su basması evresi de denebilir. Birçok büyük depremden önce görülen yeraltısuyu seviyesi yükselmesinin sebebi de budur. Hatırlanacak olursa, 17 Ağustos depreminden önce de Yalova'daki birçok yeraltsuyu kuyusunda su seviyesi yükselimi gözlendiği, depremden sonra farkedilmişti.

Yukarda açıklanan model çerçevesinde, kısa vadeli tahminler yer-kabuğu yükselimlerinin, yeraltısuyu seviyelerindeki yükselimlerin, Radon gazı çıkışlarının, kayaların elektriksel özelliklerinin hassas aletler ile ölçümü, ve deprem fırtınalarının (öncü şoklar) veya yakından takibi çalışmalarında yoğunlaşmıştır.

Gerçek haberci hangisi?

ABD'nin deprem bakımından ülkemiz ile aynı kaderi paylaşan California eyaletinde yukarıda adı geçen ölçümlerin hepsi San Andreas fayının yakında kırılması muhtemel parçalarında yapılmaktadır. Fakat, yine de hemen hemen hiçbir deprem kısa vadeli olarak, birkaç gün veya birkaç saat önceden tahmin edilemiyor. Çünkü, hangi verinin ne zaman önemli olduğunu ve depremin gerçek habercisi olduğunu şu anda söylemek mümkün değildir.

Örneğin, yeraltısuyu seviyesi yükselmeleri, radon gazı çıkışı artışları başka nedenler ile de olabilir. Ufak depremler her zaman bir büyük depremin öncül şokları değildirler. Fakat, her büyük deprem olduktan sonra deprem öncesi kayıtlara bakıldığında bir haberci bulunabilmektedir. Örneğin, 1989 Loma Prieta depreminin hiç haber vermeden geldiği düşünülmüş, fakat daha sonraki çalışmalarda, depremden önce yakın alanlardaki birçok sıcak su kaynağında su seviyesi değisikliği olduğu ve Loma Prieta'ya yakın birçok gözlem yerinde aletlerin kayaların elektriksel özelliklerindeki değişimi gösterdiği gözlenmiştir. Ülkemizde de 17 Ağustos depremi öncesi, yeraltısuyu seviyelerindeki yükselimin bir deprem habercisi olduğu, deprem olduktan sonra anlaşılabilmiştir.

Yukarıda bahsedilen, kaya mekaniği ağırlıklı, verilerin toplanması ve yorumlanması yanında, anormal hayvan hareketleri ve birçok büyük depremden önce görülen ışık toplarının nedeni ve deprem tahmini konusundaki önemleri üzerindeki bilimsel çalışmalar devam etmektedir. Bütün bunlardan öğrenilecek çok şey vardır.

Belki 20 yıl içinde

Sonuç olarak, depremler kesinlikle geliyorum diye bize bazı sinyaller gönderiyorlar. Fakat, doğa bilimlerinde şu anda geldiğimiz noktada bu sinyalleri değerlendirerek doğru deprem tahmini yapılabilmesi ne ABD'de ne de ülkemizde mümkün değildir. Sanıyorum, önümüzdeki 10 veya 20 sene gibi yakın sayılabilecek bir zamanda doğru deprem tahminleri yapılabilecektir.

Ben, ABD'deki derslerimde deprem tahmini konusunu hep aşağıdaki şekilde bitiririm. Bundan 100 sene önce Atlantik kıyısındaki büyük kasırgalarda birçok insan ölüyör ve birçok gemi batıyorken, bugün bu kasırgalardan hemen hemen hiç insan ölmüyör. Çünkü, kasırgaların nereyi vuracağı önceden biliniyor ve oraları boşaltılıyor. Maddi hasar önlenemese de insan hayatı kaybı en aza indirilmiş oluyor.

Bundan, 20 veya 30 sene sonra aynı şey depremler için de mümkün olabilecektir. Ne zaman ve nerede büyük bir deprem olacağı daha önceden teknolojik ölçümler yardımı ile bilinecek, oraları boşaltılacak, insan kaybı en aza indirilebilecektir.

Umarım, ülkemiz gelecek 10 ila 20 senede olacak teknolojik ve bilimsel gelişmeleri yakından takip eder ve yenilikleri hemen uygulayarak, gelecekte olması kaçınılmaz olan büyük İstanbul ve büyük Bursa depremlerini daha önceden tahmin ederek can kaybını en az seviyeye indirebiliriz.

(*)Prof. Dr. Oklahoma State ÜniversitesiJeoloji Bölümü Başkanı

Stillwater, Oklahoma A.B.D

e-posta: icemen@okstate.edu

Değinilen Kaynaklar: