Katalog

11 Mart 2011 Sendai Depremi ve Tsunamisinin Jeolojisi Mahallî saatle 14:46:23’de Japonya’nın Sendai kentinin takriben 130 km doğusunda, 24,4 km derinlikte, moment büyüklüğü (Mw) 9,0 olarak hesaplanan ve 5 dakika süren büyük bir deprem meydana geldi (http://ja.wikipedia.org/wiki/2011 ). Bu muazzam doğa olayı, son yüzyılın beşinci büyük depremidir ve Japon sahillerini vuran büyük bir tsunami dalgasını tetiklemiştir. 9,0 büyüklüğe karşılık gelen, yani depremde açığa çıkan enerji 3,9x1022 joule olarak hesaplanmıştır ki, bu 2004 yılında Sumatra’da meydana gelen büyük depremdekinden biraz daha düşüktür. Yani 1,500,000,000 ton dinamitin patlaması sonucu açığa çıkacak enerjiye eşittir. Bu enerji Hiroşima’ya 8 ağustos 1945 günü atılan atom bombasının açığa çıkarttığı enerjinin yaklaşık 33.000 katıdır. A. M. Celâl Şengör1,2 ve M. Sinan Özeren1 1 2 İTÜ Avrasya Yerbilimleri Enstitüsü, Ayazağa 34469 İstanbul [email protected] İTÜ Maden Fakültesi, Jeoloji Bölümü, Ayazağa 34469 İstanbul [email protected] B u muazzam enerji nasıl birikmiş, niçin 5 dakika gibi kısacık bir sürede açığa çıkarak herkesin televizyonlardan neredeyse saat be saat izleyebildiği o muazzam yıkıma neden olabilmiştir? Bu sorunun cevabı öncelikle gezegenimizin jeolojik davranışında, sonra da, Japonya’nın en büyük adası olan Honb şu’nun (bkz. Şekil 1) özel jeolojik konumunda saklıdır. Dünyanın tektonik davranışı Dünyamız bir ısı makinesidir. Çekirdeğindeki ısı 7000°C’tan fazlayken, yüzeyden 10.000 metre yukarılarda bu sıcaklık yer ve mevsime göre 50 ilâ 70°C arasında değişmektedir. Bu nedenle gezegenimiz sürekli ısı kaybeder. Uzayda ısı kuramsal olarak 270°C kadardır. Isı kaybetmenin üç yolu vardır: 1) Işıma yoluyla, 2) dokunma (kondüksiyon) mıştır. Dolayısıyla orta okyanus sırtlarında oluşan yeni satha karşılık bir yerlerde eski sathın tahrip edilmesi gerekmektedir. Bu da okyanuslardaki Marianlar veya Mindanao gibi büyük derin deniz hendekleri boyunca meydana gelir. Buralarda bir okyanus tabanı bir diğerinin veya bir kıt’anın altına dalarak tekrar mantoya döner ve bu şekilde bir konvektif sistemin soğuyarak ağırlaşmış bir kanadını temsil eder. Kıt’alar, alta dalan okyanus tabanlarından yüksek basınç ve sıcaklık nedeniyle salıverilen suyun, alta dalan okyanus tabanı üzerinde kalan manto malzemesini kısmî ergitmesiyle meydana gelen katılaşım kayalardan oluşurlar. Bu malzemenin özgül ağırlığı yaklaşık 2,85 g/cm3‘dür. Halbuki mantonun üst kısımları 3,3 g/cm3‘lük bir özgül ağırlığa sahiptirler. Dolayısıyla kıt’alar, okyanus tabanları gibi kolayca batıp gidemezler ve bir kıt’a bir hendeğe vardığı zaman o hendeği tâbiri câizse «boğar» ve bir başka yerde yeni bir hendek oluşmasını gerektirir. Bu karmaşıklıklar yüzünden, gezegenimizin sathında okyanus ortası sırtları ve derin deniz hendekleri dışında bir de büyük yanal atımlı faylar bulunur ki, ülkemizdeki Kuzey Anadolu Fayı veya ABD’nin batısındaki meşhur San Andreas veya Kraliçe Charlotte fayları bu tür büyük faylara örnektir (Şekil 2). Gezegenimizin taşküresi, bu şekilde okyanus ortası sırtları, derin deniz hendekleri ve büyük yanal atımlı faylarla yaklaşık yedi tane büyük taşküre takkesine bölünmüştür. Jeologlar birbirlerine nazaran sürekli hareket eden bu taşküre takkelerine, tektonik levhalar adını vermişlerdir (bkz. Şekil 2). Sendai depreminin olduğu yer, Şekil 2‘de de görüldüğü gibi, Honşu Adasının Tokyo’nun kuzeyinde kalan kısmı Kuzey Amerika Levhası üzerinde bulunduğu için, Kuzey Amerika Levhası ile Pasifik Levhası arasında bulunan derin deniz hendeğinin batısında ve 24 km derinlikte meydana gelmiştir. Japonya aslında tümüyle, Pasifik ve Filipin Denizi tabanlarının derin Japon ve Nankai hendekleri boyunca mantoya daldıkları yerlerin üzerinde inşa edilmiş kıt’a parçacıklarından oluşur (Şekil 1). Şekil 3 bu dalmabatma hareketinin neden olduğu depremlerin odaklarının harita üzerinde ve üç boyutlu bir diyagramda dağılımlarını göstermektedir. Görüldüğü gibi, mantoya dalan okyanus tabanı, dimdik batmak yerine, eğimli bir deprem koridoru boyunca dalmaktadır. Şekil 4 ise, Pasifik Okyanus tabanının Japon derin deniz hendeği boyunca dalmasının yüzeyden görünüşünü ve iki değişik kesitteki geometrisini gözler önüne sermektedir. Görüldüğü gibi, okyanus tabanı dümdüz değil, çok engebelidir. Bu engebelerin bir kısmı okyanus tabanı dalmak üzere bükülürken meydana gelen kırıklardan, bir kısmı da okyanus tabanı üzerinde oluşmuş büyük yanardağların meydana getirdiği sualtı tepelerinden kaynaklanmaktadır. Şekilde görüldüğü gibi, alta dalan okyanus tabanının üst yüzeyi ile onun üzerinde bulunan Honşu adası kütlesi arasında bir sürtünme meydana gelmektedir. Bu sürtünmeyi epey arttıran bir etken ise, dalan okyanus litosferinin üzerinin düz değil, çok engebeli olmasıdır. Dalan okyanus tabanı adeta ters bir rende gibi, Honşu’nun tabanını traşlamaktadır. Bunun en güzel kanıtı ise Honşu’nun özellikle sualtında bulunan kısmının son 2530 Şekil 2. Dünya üzerinde taşküre (=litosfer) levhalarının dağılımı ve sınırları boyunca meydana gelen bağıl hareketin yönleri (Şengör ve Özgül 2010’dan) SENDA DEPREM N N JEOLOJ K KONUMU Şekil 1. Japonya ve çevresinin yer şekilleri haritası (Fujioka ve diğerleri, 1987’den). CBT 1252/ 10 18 Mart 2011 Yazının devamı 15. sayfada CBT 1251/ 11 18 Mart 2011 yoluyla ve 3) madde akıntıları (konveksiyon) yoluyla. Dünyamız bir soğan gibi tabakalı yapıya sahiptir. Yüzeyden 100300 km derinliğe kadar dünya içinde deprem dalgalarının malzemeyi kırabildikleri katı bir malzemeden oluşur. Bu katı malzemeye jeologlar taşküre (litosfer) adını vermişlerdir. Bunun altında 2900 km derinliğe kadar uzanan ve manto adını taşıyan malzeme küresi ise katı olmakla beraber akışkandır ve burada konveksiyon akımları meydana gelir. Konveksiyon akımlarının yüzeyde birbirinden uzaklaştıkları yerlerde okyanus ortası sırtları meydana gelir ve bunlar kıt’aları birbirinden ayırarak yeni okyanusların oluşmasına ve büyümesine neden olurlar. Meselâ Atlas Okyanusu senede 2,5 cm’lik bir hızla büyümektedir ki bu bir insanın ayak tırnaklarının ortalama uzama hızına eşittir. Eğer dünya sırf okyanus ortası sırtlara sahip olsa, yüzeyinin ve dolayısıyla hacmının da sürekli büyümesi gerekir. Ama dünyamızın boyu ilk oluştuğu günlerden beri aşağı yukarı sabit kal lemin bu küreyi kestikleri büyük daire yaylarıdır. Bunlar potansiyel kırık yüzeyle Şekil 3. Japonya ve çevresinde depremlerin dağılımı. ridir. Bu yüzeylerden biri boyunca Hon Üstteki harita deprem merkez üslerinin (episantr) daşu Adasının kabuğu kırılmış ve ada, Ja ğılımını, alttaki blok diyagram ise deprem odaklarının pon hendeğine nazaran 2.5 metre kadar (hiposantr) mekândaki dağılımlarını göstermektedir (Fudoğuya, yani adanın doğu ucuna doğru jioka ve diğerleri 1987’den). itilmiştir. sürede gerekli gözBu yüzeylerin biri yaklaşık 80° ile doğugüneydoğuya, diğe lemlerle, Sendai depri ise yaklaşık 10° ile batıkuzeybatıya eğimlidir ki bunlardan dep remine ve onu izleyen remi yaratan kırık yüzeyinin, yani fayın, 10° ile batıkuzeybatı büyük artçılara neya eğimli olan fay olduğu kanaatindeyiz. Bu fay yüzeye doğru eği den olan denizaltı faymi hızla artan, listrik, yani «kürek şekilli» bir bindirme fayıdır. larını haritalayıp inAncak bu kanaat henüz hiçbir doğrudan gözleme dayanmıyor. celeyerek, bizleri bilAncak Şekil 7‘de gösterilen artçılar haritası, artçıların ana şokun gilendireceklerdir. Şekil 6. Sendai depremi ana şokunun fay doğusuna doğru saçıldıklarını göstermekte, dolayısıyla bunların Şe ki l 9 Sendai mekanizması çözümü muhtemelen Şekil 8‘de gösterildiği gibi, batıya eğimli bir faylar depreminin ABD Jeo (http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/e ailesini tetikledikleri izlenimini uyandırmaktadır loji servisinden alınmış qinthenews/2011/usc0001xgp/neicc0001xg Honşu’nun 2,5 metre kaymış olması, dünya yüzeyindeki küt bir izoseist haritasını pgcmt.php) le dağılımında çok küçük de olsa bir değişikliğe neden olduğu için, gösteriyor. zoseist haritaları, eş sarsıntı haritalarıdır ve aynı şidgezegenimizin kendi ekseni etrafındaki dönüş hızını çok az da ol detle sarsılan yerleri gösterirler. Burada da sarsıntı alanının, mersa arttırmış ve bir günün 1,8 mikrosaniye kısalmasına yol açmıştır. kez üssüne nazaran asimetrik olduğu ve doğuya doğru çok daha Söz konusu 1,8 mikrosaniyelik kısalma değeri bir gözlem de geniş alanların sarsıldığı görülmektedir. Bu da, ana fayın ve artğil Caltech’in Jet Propulsion Laboratory’sinde bir araştırmacı olan çı depremlerin harekete geçirdiği faylarının büyük ölçüde batıRichard Gross‘un yaptığı bir hesabın sonucudur (Space.com). ya eğimli bir fay ailesi olduğu izlenimini doğrulamaktadır (Şekil SENDA DEPREM N N JEOLOJ K Gross, depremle ilgili yeni veriler geldikçe bu hesabın tekrar 8). ÖZELL KLER lanması gerektiğini belirterek, depremin yerkürenin şekil ekseŞekil 6 Japon meslektaşlarımızın belgelediği deprem odağı ha nini, yaklaşık 17 cm kıpırdattığını kaydetmiştir. TSUNAM reketinin şematik bir ifadesini sergilemektedir. Bu şekli, bir kü1 mikrosaniyenin 1 saniyenin milyonda birine eşit olduğuSendai Depreminin yarattığı megatsunami tipik bir dalmarenin ekvator kesidinden alt yarımküresine baktığınız şeklinde nu düşündüğümüzde, bu etkinin ne kadar küçük olduğu ortaya batma depremi tsunamisidir. Elimizde henüz detaylı sismolojik yorumlayınız. O zaman hemen dikkatinizi çeken şey, iki tane düz çıkıyor. Mevsimsel değişiklikler (örneğin tropopozda, yani at analizler olmadığı için, depremi yaratan kırığın karakteristiklemosferin troposfer ile stratosfer ara rini ayrıntılarıyla bilmiyoruz, ancak bu büyüklükte bir dalmasındaki yaklaşık 1117 km irtifadaki ge batma depreminin kırığının 450480 kilometreye yakın olabileceği çiş alanında oluşan jet akımlarında yıl tahmin ediliyor. Yani başka bir deyişle, bu uzunluktaki bir hat içinde meydana gelen değişimler), boyunca deniz tabanı bir anda düşey olarak yer değiştirmiştir. Olagün uzunluğunda mevsimsel olarak bu yın yatay ölçeği düşey ölçekten (denizin derinliğinden) çok büdepremin yaptığı değişikliğin 500 ka yük olduğu için bu tür tsunamilerin oluşumunu dalga mekaniği tından fazla oynamaya neden olabili açısından «sığ su teorisi» çerçevesinde inceleyebiliriz. yorlar. Burada sığ sudan kastımız olayın cereyan ettiği yerin sığ olMeydana gelen kaymaya neden duğu anlamına gelmiyor tabiî (dalma batma hendeğinin derinolan fayın yüzeyi kırdığı, gerek depre liği ortalama 6000 metre ve daha batıda, Japonya sahiline henmin büyüklüğü, gerekse de meydana dekten daha yakın olan kırık bölgesinde ortalama su derinliği 1000 gelen tsunaminin oluşabilmiş olması metre civarındadır). Depremde kırığın Japonya tarafı okyanus tanedeniyle muhakkaktır. Bu konuda he rafına göre bir anda yükselince deniz yüzeyi de bir anda yükselnüz doğrudan deniz tabanına inilerek miştir. Fakat deniz yüzeyi bu şekilde kambur kalamayacağı için gözlemler yapılmadı. Ancak Japonya yerçekiminin etkisiyle eski düz şekline geri dönmeye çalışacakderin deniz jeolojisinde hem geniş tır. imkânlara hem de büyük bir tecrübeşte bu geri dönmeye çalışma esnasında oluşan dalgalara biz ye sahiptir (ABD, Almanya, Fransa ve tsunami dalgaları (Japonca «liman dalgası» demektir) diyoruz. Rusya ile beraber Japonya, derin deniz Bu dalgalar kırık bölgesinden her yana yayılmaya başlar ama her gözlemlerini doğrudan yapma yete yana yayılan dalgaların şekli kırığın yönü, kırıkla oluşan düşey Şekil 4. Honşu adasının kuzey kesiminde Japon derin deniz hendeği boyunca Pasifik Levhasının Kuzey neğine sahip 5 ülkeden biridir) ve kuş yer değiştirmenin kırık boyunca değişimi ve deniz tabanının toAmerika Levhası (yani burada Honşu) altına dalışını gösteren blok diyagram. Pasifik Oklanusu tabanıkusuz Japon meslekdaşlarımız en kısa pografyasından (batimetri) etkilenerek farklılaşabilir. Derin nın ne kadar engebeli olduğuna dikkat ediniz (Fujioka ve diğerleri, 1987’den). milyon seneden beri sürekli çökmesidir. ABD Jeoloji Servisi jeologlarından Roland von Huene ve David Scholl, doksanlı yılların başından beri burada Japon meslektaşlarıyla yaptıkları denizaltı jeolojisi sondaj ve sismik yansıma çalışmalarında Şekil 5‘de gösterilen geometriyi tespit etmişlerdir. Şekil 5‘de görülen ve erken Miyosengeç Oligosen uyumsuzluğu işaretiyle gösterilen yüzey, 2530 milyon sene evvel deniz yüzeyindeydi ve bir plaj oluşturuyordu. Bu plaj o zamandan günümüze 45 km kadar çökmüştür. Bu çökme ancak Honşu adasının buradaki malzemesinin incelmiş olmasıyla açıklanabilir. Bu incelmeyi yapabilecek tek etmen de, şekilde de gayet açıkç görüldüğü gibi, Honşu’nun tabanı altına dalan Pasifik levhasıdır. Bu levha, Honşu’yu sürekli «rendelemektedir». Bu rendeleme, Honşu ile Pasifik tabanı arasında yüksek bir oranda sürtünmenin olduğuna işaret eder. şte bu yüksek sürtünme zaman zaman Honşu ile Pasifik levhası arasındaki hareketi imkânsız hale getiren kitlenmelere sebep olmakta, bu suretle, Pasifik levhasının Honşu’ya doğru yaptığı hareket tamamen duramayacağı için burada giderek artan bir gerilmeye neden olmaktadır. Bu gerilmenin değeri, Pasifik Levhasının honşu’ya nazaran yaptığı harekete engel olan takılmanın direncini geçtiği an, takılmanın nedeni olan yer kırılmakta ve bu kırılma bir deprem olarak kendini bizlere belli etmektedir. Şekil 5. Japon Hendeği boyunca Honşu’nun altına dalan Pasifik Levhasının ve Honşu’nun doğu ucunun sismik yansıma profilinde görünüşü (Scholl ve von Huene, 2003’den). OligoMiyosen plajının nasıl derinlere çökmüş olduğuna dikkat ediniz. Şekil 7. Sendai depremi ana şoku ve onu izleyen artçıların coğrafî dağılımları (http://en.wikipedia.org/wiki/File:MapofSendaiEarthquake2011.jpg). Ana şok iri turuncu dairedir. Artçıların daha ziyade doğuya doğru saçıldıklarına dikkat ediniz. yerlerde düşük genlik ve çok hızlı yayılma hızına sahip olan Tsunami dalgaları çok geçmeden yaklaşık 130 km batıdaki Japonya sahillerini dövmeye başlamıştır. Cuma sabahı televizyondan izlediğimiz ilk tsunami dalgaları sahilden oldukça açıkta kırılan dalgalardı. Tsunami dalgaları sahile yakınlaştıkça yayılma hızları düşer ve genlikleri artar ama dalga kırılması çok büyük tsunamiler dışında (örneğin 2004 Sumatra depreminin yarattığı tsunami) oldukça ender gözlenen bir olaydır. Sendai tsunamisinin Japonya’yı cehenneme çevireceği bu ilk dalgalardan belli olduydu. Sendai bölgesinin Kuaterner yaşlı çökellerden oluşan oldukça düz bir yer şeklinin olması sahile ulaşan tsunami dalgalarının ciddi bir doğal engelle karşılaşmadan karanın iç bölgelerine rahatça ilerlemelerine (havaalanı da dahil) ve imha alanlarını genişletmelerine neden oldu. Her şeye rağmen bu bölgenin Japonya standartlarına göre nüfus yoğunluğunun nispeten düşük bir tarım bölgesi oluşu can kaybının en azından bu bölgede çok daha trajik boyutlara ulaşmasını engellemiştir. Buna rağmen Myagi eyaletinin tümünde şu an itibarı ile en az 10.000 kişinin Tsunami dalgalarına kapılarak ölmüş olmasından korkuluyor. Tsunaminin sahilde yarattığı kargaşa ve birbirine girmiş evler, arabalar ve diğer nesneler ölü sayısının daha kesin olarak belirlenmesini daha uzun süre geciktireceğe benziyor. Sahile vuran en yüksek tsunami dalgası 10m