Kuzey Anadolu Fayı · 1939 → ?

Büyük İstanbul Depremi

İstanbul'da neden büyük bir deprem beklendiğini biliyor musunuz? Çünkü 100 yıldır Kuzey Anadolu Fayı'nda büyük depremler doğudan batıya doğru, sırayla kırılıyor. Bu sıranın bir sonraki halkası nereye düşüyor dersiniz? Gelin, öğrenelim.

Stein et al. 1997 · Toksöz et al. 1979 · Parsons 2004 · Bohnhoff et al. 2013

Modeller ve Hesaplamalar

Kırılma uzunluğu ↔ büyüklük: Kırılma uzunluğu ile deprem büyüklüğü arasındaki ilişki için Wells & Coppersmith (1994) tarafından önerilen deneye dayalı (ampirik) ölçekleme kullanılmıştır: log L = 0.74·M − 3.55 (km). Animasyonlardaki tüm "kırılma süresi" hesaplamaları bu denkleme dayanmaktadır.
Kırılma hızı (V_r): Fay üzerindeki kırılma hızı saniyede 3 km (3 km·s⁻¹) olarak kabul edilmiştir. Bu değer, aletsel dönem kaynak çalışmalarının ortalamasını yansıtır ve makaslama dalgası hızının yaklaşık %85'ine denk gelir. 1999 yılındaki bazı depremlerde bu hızın saniyede 4.5 km seviyelerine kadar çıktığı (süpershear — kırılmanın makaslama dalgasından daha hızlı yürüdüğü rejim) ölçülmüş olsa da, bu durum bölgesel kaldığı için genel süre hesaplamalarımızda ihmal edilmiştir.
Coulomb stres değişimi (ΔCFS): Gerilim transferi hesaplamalarında Okada (1985) tarafından geliştirilen yarı-uzay elastik yer değiştirme çözümleri ile Coulomb gerilim teorisi temel alınmıştır. Modelde etkin sürtünme katsayısı (μ') 0.4, gözlem derinliği ise 7.5 km olarak belirlenmiştir. Literatürde +0.5 bar üzerindeki stres artışları genellikle fayın "yüklendiği" şeklinde yorumlanır (Stein 1999, Toda et al. 1998). Ancak bu eşiğin mutlak bir kırılma sınırı değil, istatistiksel bir kabul olduğu unutulmamalıdır.
Yer fiziği parametreleri: Hesaplamalarda kayma modülü (μ) 30 GPa, Lamé sabiti (λ) 30 GPa ve Poisson oranı 0.25 olarak alınmıştır. Bunlar, yerkabuğu ve üst manto için kabul gören standart değerlerdir.
Elastik geri tepme ve ters kayma (back-slip): Tektonik yüklenme süreci, Reid (1910) elastik geri tepme modeli ve Savage (1983) tarafından geliştirilen ters kayma (back-slip) formülasyonu ile modellenmiştir. Fay üzerindeki her bir segmentin, tarihsel kayıtlardaki son kırılmasından günümüze kadar yılda 24 mm'lik bir hızla kilitlenerek enerji biriktirdiği varsayılmıştır. Bu değer, Anadolu bloğunun GPS ölçümleriyle elde edilen batıya sürüklenme hızıdır (Reilinger et al. 2006 JGR).
Yüzey kırığı ve deprem büyüklüğü: Geçmişte yaşanmış depremlerin fay üzerindeki kayma dağılımları; sahada yapılan paleosismik hendek kazılarından ve haritalanmış yüzey kırığı verilerinden derlenmiştir (Barka 1996; Hubert-Ferrari et al. 2002; Hartleb et al. 2006; Kondo et al. 2010).

Sürelerin yorumu

Sismoloji literatüründe bir depremin ne kadar sürdüğü konuşulurken genellikle iki farklı kavram kastedilir:

Kaynak süresi: Fayın yerin derinliklerinde yırtılmaya başladığı andan durduğu ana kadar geçen süredir. Bu bilgi, 1992 sonrası modern dönem depremleri için sismometrelerin kaydettiği kaynak-zaman fonksiyonlarından elde edilirken, daha eski depremler için yüzey kırığı uzunluğunun kırılma hızına (V_r) bölünmesiyle hesaplanır.
Hissedilen sarsıntı süresi: Yeryüzündeki belirli bir noktada sarsıntının ne kadar devam ettiğidir ve kaynak süresinden her zaman daha uzundur. P, S ve yüzey dalgalarının farklı hızlarda seyahat etmesi, yerel zemin koşulları ve sismik dalgaların yansımaları sarsıntının süresini ciddi şekilde uzatır.

Bu animasyon sekansında ekranda gördüğünüz süreler kaynak süresini temsil eder. Örneğin; 1992 Erzincan depreminde fayın kırılması sadece 6–7 saniye sürmüşken (Bernard et al. 1997 BSSA), Erzincan şehir merkezindeki insanlar sarsıntıyı yaklaşık 20 saniye boyunca hissetmiştir.

Arayüzdeki "Hızlı izleme" modunda animasyon akışını hızlandırmak için en kısa süreli deprem olan 1992 Erzincan depremi (~7 sn) 2 saniyeye sıkıştırılmış, diğer tüm depremler de bu referansa göre orantılı olarak ölçeklendirilmiştir. "Gerçek süreler" modu seçildiğinde ise her deprem, kendi bilimsel kaynak süresine sadık kalınarak oynatılır.

Olay başına kaynak süresi tahminleri

Yıl	Olay	M	L (km)	Kaynak süresi	Tür
1939	Erzincan	8.0	360	~120 sn	çıkarsanmış
1942	Niksar–Erbaa	7.0	50	~18 sn	çıkarsanmış
1943	Tosya–Ladik	7.5	280	~95 sn	çıkarsanmış
1944	Bolu–Gerede	7.3	180	~63 sn	çıkarsanmış
1957	Abant	7.0	40–50	~15 sn	çıkarsanmış
1967	Mudurnu	7.3	80	~27 sn	çıkarsanmış
1992	Erzincan	6.7	30–50	~7 sn	aletsel
1999	İzmit (Kocaeli)	7.6	140	~28 sn	aletsel
1999	Düzce	7.2	40	~12 sn	aletsel

Çıkarsanmış: Yüzey kırığı uzunluğunun kırılma hızına (V_r) bölünmesiyle elde edilen tahmini süre. Aletsel: Sismometre kayıtlarına dayanan ve bilimsel literatürde yayımlanmış kaynak-zaman fonksiyonu. (Detaylı kaynaklar, harita üzerindeki olay kartlarında yer almaktadır.)

Veri Kaynakları

Fay geometrisi: Avrupa Fay-Kaynak Modeli 2020 (EFSM20) veritabanı kullanılmıştır. Bu model, Türkiye sınırları içerisindeki veriler için Emre et al. (2018) tarafından hazırlanan MTA Diri Fay Haritası'nı temel alır ve Avrupa Sismik Tehlike Programı (ESHM20) kapsamında derlenmiştir.
Tarihsel kayma dağılımları: Barka 1996 BSSA; Stein, Barka & Dieterich 1997 GJI; Hubert-Ferrari et al. 2002 GJI; Hartleb et al. 2006 BSSA; Kondo et al. 2010.
1999 olayları için kaynak modelleri: Bouchon et al. 2002 BSSA; Reilinger et al. 2000 Science; Yagi & Kikuchi 2000; Bouin et al. 2004 GJI; Konca et al. 2010 BSSA.
GPS hız alanı: Reilinger et al. 2006 JGR; McClusky et al. 2000 JGR.
Tarihsel sismisite (1668, 1719, 1766, 1912): Ambraseys & Finkel 1995; Bohnhoff et al. 2013; Parsons 2004 JGR.
Topografya ve batimetri (haritada): Görselleştirme altyapısında MapTiler terrain-RGB v2 ve deniz tabanı haritalaması için ocean-RGB (GEBCO) verileri kullanılmıştır.

Detaylı bibliyografyaya /kaynaklar sayfasından ulaşabilirsiniz.

Önemli Uyarılar

Lütfen bu animasyonu bir deprem tahmini olarak değerlendirmeyin. İzlediğiniz sekans, yalnızca geçmişte yaşanmış sismik olayları bilimsel bir çerçevede anlamamızı sağlayan görsel bir araçtır. Kuzey Anadolu Fayı'nın bir sonraki kırılmasının nerede, ne zaman veya hangi büyüklükte olacağına dair hiçbir öngörü içermez. Geleceğe yönelik sismik tehlikeyi hesaplayan olasılıksal modeller (örneğin Parsons 2004, Bohnhoff 2013) bu çalışmanın kapsamı dışındadır.
Coulomb gerilimindeki +0.5 bar eşiği kesin bir kural değil, istatistiksel bir kabuldür. Haritada bu eşiğin üzerinde kalan bölgelerin "yüklenmiş" ve tehlikeli olarak renklendirilmesi, o bölgenin kesinlikle kırılacağı anlamına gelmez; yalnızca stres transferi nedeniyle yeni bir depremin tetiklenme olasılığının matematiksel olarak arttığını gösterir.
Tüm depremler için tek bir fay kırılma hızı (3 km·s⁻¹) varsayılmıştır. Gerçekte bu hız depremden depreme ve fayın farklı kesimlerinde değişiklik gösterir. Örneğin 1999 İzmit depreminin doğu ucunda saniyede yaklaşık 4.7 km gibi olağanüstü bir hıza (süpershear) ulaşıldığı ölçülmüştür. Bu değişkenlik nedeniyle, eski depremler için hesapladığımız kaynak sürelerinde her zaman ±%20 oranında bir belirsizlik payı bulunur.
Yüzeyde hissettiğimiz sarsıntı, fayın kırılma süresinden her zaman daha uzundur. 1992 Erzincan depreminde yeraltındaki yırtılma sadece 7 saniye sürmüş olsa da, sarsıntı yüzeyde 20 saniye boyunca hissedilmiştir. Yıkıcı yer hareketinin gerçek hayattaki etkin süresi; bulunduğunuz yerin zemin yapısına, fay hattına olan mesafenize ve hatta içinde bulunduğunuz binanın özelliklerine bağlı olarak kaynak süresinin 2 ila 5 katına kadar çıkabilir.
1992 öncesine ait kaynak süreleri kesin ölçümler değil, bilimsel çıkarımlardır. Geniş bantlı (broadband) modern sismografların yaygınlaşmasından önce gerçekleşen depremlerin doğrudan bir kaynak-zaman fonksiyonu yoktur. Bu nedenle 1939–1967 sekansının süreleri, arazide ölçülen yüzey kırığı uzunluğunun varsayılan kırılma hızına bölünmesiyle matematiksel olarak elde edilmiştir. Literatürde yayımlanan farklı çalışmalarda bu süreler %20–40 arasında farklılık gösterebilir.
Marmara Boşluğu'nu ele alan son sahne tamamen varsayımsaldır. Animasyonun sonunda Marmara Denizi içerisinde gösterilen kademeli kırılma senaryosu, Parsons (2004) ve Bohnhoff et al. (2013) gibi önde gelen araştırmaların sunduğu modellerden ilham alınarak hazırlanmıştır. Olası bir gerçek depremin hangi segmentleri hangi sırayla kıracağı veya ne büyüklükte olacağı kesin olarak bilinemez.