Etiket arşivi: sismograf

Depremin Büyüklüğü: ML, mb, Ms, MD ve Mw

Bir depremin boyutu nedir ve nasıl ölçülür sorularına yanıt bulabilmek için sismologlar (deprembilimciler) değişik yöntemler geliştirmişlerdir. Depremin şiddeti ve yaptığı zararlar depremin merkezinden uzaklaştıkça azalmakla beraber büyüklüğünde (magnitünde) bir değişme söz konusu değildir. Bir depremin şiddeti depremin çevreye verdiği zarara göre belirlenmektedir. Depremin yaptığı zarar binaların yapılış şekli, depremin merkez üstünden dış merkezinden uzaklık, binaların üstüne oturduğu yerin zemin yapısına ve sismik dalgaların yayınım yolundaki jeolojik (yerbilimsel) yapıya bağlıdır. Bir binanın sağlam kaya veya zayıf zemin üzerinde olması ortaya çıkacak zararda önemli bir rol oynar. Sağlam kaya zayıf zemine göre daha az sallanacağı için sağlam kaya üzerindeki binada meydana gelecek zarar daha azdır.

Büyüklük aletsel bir değerdir ve zemine, uzaklığa ve binanın yapılış şekli ile ilişkili olmayıp tamamen depremden açığa çıkan enerjiye bağlıdır. Büyüklük logaritmik olarak hesaplandığından büyüklükdekibir birimlik artış 10 misli büyük bir depreme karşılık gelir. Açığa çıkan enerji açısından bakıldığında ise 32 misli bir artış söz konusudur.


28 Aralık 1908 Messina Depremi’ne ait bir sismogram.
Kaynak: Amadeus W. Grabau A Textbook of Geology (Boston: D.C. Heath & Co., 1920) 661

Büyüklük ilk olarak 1935 yılında Amerikada Kaliforniya bölgesindeki sığ depremler için Richter tarafından belirlenmiştir. Dünya üzerindeki kayıtçıların artması ve kayıtçıların daha modern hale getirilmesi sonucu yeni büyüklük tayin yöntemlerinin geliştirilmesini beraberinde getirmiştir. Bu bağlamda cisim dalgası (mb), yüzey dalgası (Ms), süreye dayalı (MD) ve moment (Mw) büyüklük ve daha başka büyüklük tanımlamaları geliştirilmiştir. Her bir büyüklük tayin yönteminin kuvvetli ve zayıf tarafları vardır. Yerel, cisim, süreye dayalı ve yüzey dalgası büyüklüklerinin tayinlerindeki sınırlamalar nedeniyle moment büyüklük tayin yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntem diğer yöntemlerin büyük depremlerdeki hatalı belirlemelere neden olmasından dolayı büyük depremler için en iyi çözümü üretmektedir.

Ençok kullanılan büyüklük yöntemleri:

Yerel Büyüklük:
ML = logA – logA0

Burada A sismogramlar üzerinde ölçülen mm cinsinden maksimum genlik ve A0 ise genliğin uzaklıkla soğurulması etkisini giderici parametredir. Bu büyüklük 1935 yılında Richter tarafından WoodAnderson kayıtçı sistemi ve episentır (merkez üssü ya da merkez üstü) uzaklığı 10 ile 600 km arasında ve odak derinliği sığ olan depremler için tanımlanmış ve tanımlanan bu büyüklüğe yerel büyüklük adı verilmiştir. Günümüzde yerel büyüklük bağıntısı farklı kayıtçı sistemleri ve farklı derinlikteki depremleri içerecek şekilde geliştirilmiştir. Richter tarafından önerilen büyüklük tayini belirli frekans aralığı ve uzaklık için geçerli olduğundan başka yöntemlerin kullanılması gereksinimi duyulmuştur.

Cisim Dalgası Büyüklüğü:
mb = log10(A/T) + Q(D,h)

Burada A genlik (mikron cinsinden), T periyot (saniye), Q ise uzaklık ve derinlikten dolayı gelen düzeltme terimidir. Düzeltme terimi bağıntının kullanıldığı bölgenin jeolojik ve tektonik yapısına göre değişiklik gösterir. Çok büyük depremlerde cisim dalgası büyüklük değerleri gerçek değerinden küçüktür. Hesaplanabilen maksimum cisim dalgası büyüklükleri 6,5 ile 6,8 arasındadır.

Yüzey Dalgası Büyüklüğü:
Ms = log10(A/T) + 1,66log10(D) + 3,30

A maksimum genlik (mikron) ve T bu genliğe karşılık gelen periyot (saniye), D uzaklık (derece cinsinden). Yüzey dalgalarının maksimum genliği genel olarak 18 ile 22 saniye periyot aralığında olmaktadır. Derin depremlerde yüzey dalgalarının iyi gelişmemesi nedeniyle bu bağıntı derin depremler için geçerli değildir. Yukarıdaki bağıntıda kullanılan katsayılar 20° ile 160° uzaklılar için alınan ortalama değerlerdir. Merkez üstü uzaklığına göre bu katsayılar farklı değerler almaktadır.

Süreye Bağlı Büyüklük:
MD = a + blogT +cD

Burada T ilk gelen P dalgası ile sismogramdaki genlik seviyesinin belirli bir seviyeye inene kadar olan zamanı; D merkez üssü uzaklığı ve a, b ve c ise deprem istasyonu ve bölgelerin jeolojik yapılarına göre değişen katsayıları ifade etmektedir. Bu yöntemin kuramsal bir tabanı yoktur. Kullanım kolaylığından dolayı sismologlar tarafından tercih edilmektedir.

Moment Büyüklük:
Mw = 2/3logM0 – 10,7

M0 sismik momenti göstermektedir. Sismik moment deprem dalgalarının genliğinden hesalanabilir. Sismik moment fayın oluşumu ile ilgili temel parametreler olan kırılmış kayanın kayma kuvveti, faylanma alanı ve fay üzerindeki ortalama yerdeğiştirmeyle ilişkilidir. Sismik momentin belirlenmesinde bir üst sınırın olmaması, kullanılan alet türünden tümüyle bağımsız olması ve depremin büyüklüğünün ölçümünde istikrarlı sonuçlar vermesi nedeniyle en güvenilir deprem büyüklüğü tayin yöntemidir. Geniş bandlı sismik kayıtçıların kullanılmaya başlamasından sonra dahada çok önem kazanmıştır.

Genel Büyüklük Değerlendirmesi
Büyüklük belirlemelerinde dalgaların frekansları önemlidir. Çünkü depremden açığa çıkan enerjinin frekans içeriği depremin büyüklüğüne göre değişmekte ve yaptığı hasarlarda farklı olmaktadır. Depremin boyutu büyüdükçe genlik spektrumunun düşük frekaslara doğru kaymaktadır. Bu nedenle tek bir büyüklük ölçeği belirlemek mümkün olmamıştır. Cisim dalgalarından hesaplanan büyüklük değeri büyük depremlerde (6,0 veya 6,5 değerinden sonra) gerçek değerinden uzaklaşmakta ve olduğundan daha küçük bir değer vermektedir. Benzer şekilde yüzey dalgalarından üretilen büyüklük değeri (yaklaşık 8,0 değerinden sonra) gerçeğinde küçük değerler verir. Ayrıca yüzey dalgası büyüklükleri depremin kaynak özelliği ve derinliğinden etkilenirler. Cisim dalgası ölçümleri ise bu parametrelere daha duyarsızdır.

Geniş bandlı sismik kayıtçı sistemlerinin kullanılmaya başlamasıyla büyüklük tayinlerindeki tutarsızlık ve kargaşa bir ölçüde azaltılmıştır. Bu kayıtçıların geniş bandlı (düşük ve yüksek frekansları birlikte içermesi) olması nedeniyle büyüklük tayinini frekansa bağımlı olmaktan kurtarmıştır. Bu yöntemin özelliği frekansdan bağımsız olarak sismik moment değerinden hesaplanmasıdır. Sismik moment geniş bandlı kayıtlardan hesaplandığı gibi arazi gözlemleri sonucu elde edilen fay boyu, fay atımı ve depremin derinliği gibi parametrelerin belirlenmesiyle de hesaplanabilir. Diğer yöntemlerde belirli büyüklükteki depremlerden sonra doygunluk gelişir ve ölçülen değer gerçek değerinden sapar. Sismik momentin ise bir üst sınırı yoktur ve bu nedenle her büyüklükteki bir depremin büyüklüğünün tayini yapılabilir.

Sismograf sistemlerinin gelişimine bağlı olarak çeşitli büyüklük belirleme bağıntıları geliştirilmiştir. Bu bağıntılar farklı dalga türlerine göre yapılmıştır. Yeraltının yapısının heterojen olması nedeniyle büyüklük tayini için üretilen bağıntılarda kullanıllan parametrelerde farklılıklar gözlenmektedir. Bu kayıtçının bulunduğu yerin jeolojisine, depremin oluş mekanizmasına, sismik dalgaların yayınım yoluna ve kullanılan sismik kayıtçıların özelliklerine bağlı olarak değişik kurumlar tarafından farklı büyüklükler verilmiştir. Değişik büyüklük yöntemleri 0,2 dolayında farklı değerler verebilir. Doygunluk sonrası bu farklılık 0,5’e kadar varabilir. Sismik momentide etkileyen faktörler vardır. Özellikle kaynaktaki yapı sismik momentin değerini değiştirebilir. Bu nedenle sismik momenti kullanarak elde edilen büyüklük değerlerinde de 0,2 büyüklüğünde bir farklılık olabilir. Dünyanın neresinde kayıt edilmek istenirse istensin bir depremin büyüklüğü değişmez. Farklı deprem büyüklük değerlerinin verilmesini kullanılan yönteme ve kayıtçıların bulunduğu yerin jeolojisini yeterince hesaba katılmamış olmasına bağlamak gerekir.

Yukardaki “Deprem Büyüklüğü (Magnitude)” adı altında yayımlanan metnin bütün hakları Cemil Gürbüz’e aittir. Unutmadan, küçük değişiklikler dışında yazının ilk hâli korunmuştur. Ayrıca “Depremin Büyüklüğü (Md,Ml,Ms,Mw)” ve “Magnitudes” yazılarına bakmanız tavsiye edilir.

Ankara Deprem İzleme Ağı (AnkNET)

Ankara çevresinde bir araya gelen fay sistemlerinin, birbirleri ile nasıl etkileşime girdiği, 3 yıl (2007–2010) sürecek, Ankara Deprem İzleme Ağı (AnkNET) projesi ile araştırılacak. Bu projeyle, Ankara civarındaki Anadolu levhasında meydana gelen iç deformasyonlar (/yamulmalar), jeolojik (/yerbilimsel) ve sismolojik yöntemlerle daha da yakından incelenecek.

Projede, Ankara Üniversitesi’nin, Jeoloji Mühendisliği ve Jeofizik Mühendisliği bölümlerinden, tektonik ve sismoloji konusunda uzman biliminsanları Gürol Seyitoğlu, Bülent Kaypak, Veysel Işık, Korhan Esat, Begüm Çıvgın ve Ediz Kırman yer alıyor.

Şekil 1. Bölgeye kurulmuş olan deprem istasyonlarının konumları üçgenler ile gösterilmektedir. Sismometre ağının yerel ölçekte kapsayacağı alan ise dairesel olarak farklı renkte gösterilmiştir.
Şekil 1. Bölgeye kurulmuş olan deprem istasyonlarının konumları üçgenler ile gösterilmektedir. Sismometre ağının yerel ölçekte kapsayacağı alan ise dairesel olarak farklı renkte gösterilmiştir.

Fay hatlarında sürdürülmekte olan yerbilimsel gözlemlerin yanı sıra “AnkNET” kapsamında yerleştirilen 6 adet geniş bant depremölçerlerden elde edilecek sismolojik veriler değerlendirilerek

(a) Ankara çevresinde deprem üreten fayların türünü gösteren güvenilir odak mekanizması çözümleri,
(b) depremlerin tam olarak nerede oluştuğunu gösteren hassas dış merkez dağılımları,
(c) Ankara çevresindeki kabuk yapısı ve bunlara bağlı olarak
(d) Ankara çevresindeki depremselliğin nedenlerini açıklayan güncel tektonik model ortaya konulacak.

İstasyonlar:
Merkez (Ankara-Hüseyingazi-Başak Mahallesi) Deprem İstasyonu [MRKZ]
Salihler (Ankara-Güdül) Deprem İstasyonu [SALI]
Şerefligökgözü (Ankara-Haymana) Deprem İstasyonu [SERE]
Yeniceli (Kırıkkale-Sulakyurt) Deprem İstasyonu [YENI]
Kargınselimağa (Kırşehir-Kaman) Deprem İstasyonu [KSLM]
Özlü (Çankırı-Orta) Deprem İstasyonu [OZLU]

Şekil 2. Kuzeybatı İç Anadolu’nun ana neotektonik hatları. NAFZ: Kuzey Anadolu Fay Hattı, KEFZ: Kırıkkale-Erbaa Fay Hattı, EPCW: Eldivan-Elmadağ Tektonik Kaması
Şekil 2. Kuzeybatı İç Anadolu’nun ana neotektonik hatları. NAFZ: Kuzey Anadolu Fay Hattı, KEFZ: Kırıkkale-Erbaa Fay Hattı, EPCW: Eldivan-Elmadağ Tektonik Kaması

Kuzeybatı İç Anadolu neotektoniği yakın zamana kadar yaygın olarak Geç Miyosen sonrası gelişen “Ova Rejimi” olarak (Şengör 1980, Şengör vd. 1985) veya kıtalararası yakınlaşmanın Pliyosen’e kadar devam ettiğini savunan “Ankara Orojenik (/Dağ-Oluşum) Fazı” kapsamında değerlendirilmiştir (Koçyiğit vd. 1995). Son dönemde ise Ankara ve Çankırı arasında kuzey-kuzeydoğu gidişe sahip batı kenarı normal faylı, doğu kenarı ise bindirmelerle sınırlı Eldivan-Elmadağ tektonik kaması tanımlanmış olup, geç Pliyosen’den günümüze, aktif olduğu belirlenmiştir. Bu tektonik kamanın Kuzey Anadolu Fay Hattı ve onun bir kolu olan Kırıkkale-Erbaa Fay Hattı arasındaki kuzeybatı-güneydoğu yönlü sıkışmanın sonucu neotektonik bir yapı olarak geliştiği savunulmaktadır (Seyitoğlu vd. 1997, 2000, 2004, 2006). Gerek bu yeni neotektonik yapının belirlenmesi gerekse İç Anadolu’da varlığı daha önce bilinen ancak arazi gözlemleri ve yakın dönemdeki depremlerle (örneğin Çemen vd. 1999, Taymaz ve Tan 2001, Gökten vd. 2002, Emre vd. 2003) çalışma mekanizmalarının farklı olduğu ortaya çıkan ana yapıların varlığı, Kuzeybatı İç Anadolu’daki neotektonik çerçevenin yeni bulgular ışığında değerlendirilmesini zorunlu hale getirmiştir.

Bu proje ile, Kuzeybatı İç Anadolu’daki ana yapıların (Eskişehir Fay Hattı, Eldivan-Elmadağ Tektonik Kaması, Kırıkkale-Erbaa Fay Hattı ve Kırşehir, Tuz Gölü Fay Hatlarının) Ankara çevresinde birbirleri ile nasıl etkileşime girdikleri yerbilimsel ve sismolojik yöntemlerle araştırılacaktır. Projenin özgün değeri, Kuzeybatı İç Anadolu için yeni bir neotektonik model ortaya koyma potansiyelinin olmasıdır. Ayrıca bölgenin güncel depremselliğinin kurulacak olan yerel ölçekli bir deprem istasyon ağı ile gözlenmesi ve araştırılmasıdır.

İlk ağızdan bilgi için tag.eng.ankara.edu.tr/anknet

Kaynakça:
AnkNET, 2007. AnkNET İle Ankara Çevresindeki Depremler Gözlem Altında, AnkNET, Tektonik Araştırma Grubu, Ankara Üniversitesi, Ankara, tag.eng.ankara.edu.tr/anknet, 13 Kasım 2007 tarihinde ulaşılmıştır.