The Unexpected Physics Behind Turkey's Devastating 2023 Earthquakes - University of California San Diego

Türkiye’nin Yıkıcı 2023 Depremlerinin Beklenmedik Fiziği: California San Diego Üniversitesi’nin Keşfi

San Diego Üniversitesi Scripps Deniz Bilimleri Enstitüsü’ndeki araştırmacılar tarafından yapılan yeni bir çalışma, 6 Şubat 2023 tarihinde Türkiye ve Suriye’yi vuran iki ölümcül depremin karmaşık yapısını çözmek için çok disiplinli bir yaklaşım sundu.

Bilim dergisinde bugün yayınlanan araştırmada, her biri sırasıyla 7,8 ve 7,7 şiddetinde ölçülen iki depremin, beklenmedik unsurların eklenmesiyle sarsıntının daha yıkıcı hale gelmesine neden olduğunu buldu.

“Sarsıntılar bilinen fay hatlarında meydana geldi ve bu anlamda bekleniyordu” diyen Scripps jeofizikçi Yuri Fialko, makalenin ortak yazarı. “Beklenmeyen şey, boyutlarıydı – bu faylardaki herhangi bir bilinen geçmiş depremden çok daha büyüklerdi. Bunun nedeni, bu depremlerin beklenmeyen şeyler yaptıkları ve yapmamaları gereken şeyleri yaptıkları için çok daha büyük olmalarıydı.”

İki depremden ilki, genellikle yayılan fay kırılmalarına engel olması beklenen çeşitli fay eğrileri ve kesişmelerini kırmış olan olasılıksız bir “kademelendirme” nedeniyle güçlendi. İkinci sarsıntı da, fayın yavaş ses dalgalarının Dünya’nın kabuğundan geçmesi gereken hızdan daha hızlı kırılmasına neden olan bir olay olan beklenmeyen bir süperkırılma fenomeni nedeniyle ek bir darbe verdi, depremin yıkıcı gücünü artırarak.

Fialko ayrıca, bu depremlerin garip ve nadir yönlerini sıralayarak, bulguların dünya genelinde deprem hazırlık planlarında benzer şekilde nadir veya aşırı olayların olasılığı dahil edilmesi gerekliliğini vurguladığını söyledi. Özellikle, bu nadir ama mümkün senaryoların California’daki San Andreas Fay Hattı civarında değerli bir egzersiz olacağını belirtti, çünkü bu iki depremi üreten Doğu Anadolu Fay Hattı sistemi ile yapı olarak benzer bir fay sistemidir.

Türkiye deprem bölgesidir. Avrasya, Arap Yarımadası ve Anadolu tektonik plakalarının kesiştiği karmaşık bir dizi vuroda yer almaktadır. Arap plakası, Avrasya Plakası’na doğru kuzeye doğru hareket ederken, tüm Türkiye ve Anadolu plakası iki plaka arasında sıkışmış durumdadır.

Fialko “En basit benzetim karpuz tohumlarındır.” dedi. “Kaygan ve parmaklarınız arasında sıkarsanız bir yöne fırlamak isterler. Anadolu plakasının her iki tarafında da sıkışma var ve iki parmağın arasındaki gibi batıya doğru fırlamaya çalışıyor.”

Bu tektonik sınırlar boyunca, yer kabuğundaki kayalı üst katmanlarda stres, alttabakalardaki tektonik hareketle uyum sağlamak için yirmi kilometre (on iki mil) derinliğe kadar kayan alt tabakaların sürtünmesi ve kenetlenme basıncından dolayı iki taraf da sürtündüğünde kayaların üstünde birikir. Depremler, birikmiş stres sonunda üst kabuğa etki eden sürtünme ve kıskacı baskıları aşıldığında ve fay hattının iki tarafı aniden ve şiddetle yer kabuğuna tespit edilen tektonik hareketle yetiştiğinde meydana gelir.

Bu, Türkiye çevresindeki bölgenin büyük, ölümcül depremler tarihi olduğu anlamına gelmektedir, 1138 yılında Suriye’nin Halep şehrini yıkan depremden 1999 yılında Türkiye’nin İzmit şehrinde meydana gelen depreme kadar.

Scripps’teki araştırmacılar, Türkiye ve Suriye’de 50.000’den fazla kişinin hayatını kaybettiği bu yıkıcı depremlere yol açan süreçleri daha iyi anlamak umuduyla 2023 depremlerini hemen ardından incelemeye başladılar. Ulusal Bilim Vakfı, NASA, ABD Jeolojik Araştırma Derneği, Cecil ve Ida Green Vakfı ve Avrupa Birliği’nin Horizon 2020 Araştırma ve İnovasyon Programı çalışmanın finansmanına katkıda bulundu.

Depremlerin en belirgin olağandışı özelliği, neredeyse aynı büyüklükte olmalarıydı ve tanınması için çok fazla analiz gerektirmiyordu. İkinci sarsıntı, birincisinden yaklaşık dokuz saat sonra gerçekleşti ve teknik olarak bir artçı deprem değil, seismologlara göre bir çift – kısa bir süre içinde meydana gelen benzer büyüklükte iki deprem olayı

Daha fazla bilgi edinmek için ekip üç disiplini birleştirdi: uydu yoluyla toplanan jeodezik gözlemler, yerinde yapılan deprem kayıtları ve depremleri yeniden oluşturmak için iki tür bilgisayarlı simülasyon.

Çalışmanın jeodezi bileşeni, deprem sırasında yüzeyde meydana gelen jeolojik değişiklikleri belirleyebilen ve alttaki yüzeyde meydana gelen jeolojik değişiklikler hakkında çıkarımlarda bulunan değişikliklerin ölçülmesi için uydu kullanır. Sismik ölçümler, dünyanın etrafındaki depremleri kaydeden yüzlerce sismik aletten gelen verilere dayanmaktadır ve zaman içinde depremlerin nasıl ilerlediğini göstermektedir.

Son olarak, ekip bu gözlemleri iki tür bilgisayar modellemesi ile birleştirdi ve iki depremin nasıl gerçekleştiğini ve neyin neden olduğunu anlamaya çalıştı. İlk model türüne kinematik model denir. Temel olarak, araştırmacılar gözlem verilerini kinematik modele ekleyerek faylar boyunca nasıl kırıldığını haritalandırmaya çalıştılar ve Dünya’nın yüzeyinin altında ne olduğuna dair mümkün olduğunca ayrıntılı bir resim oluşturmayı hedeflediler.

Fialko “Bu iteratif şekilde, gözlemlerimize uygun ve mekanik olarak sürtünme ve dinamik gerilme hakkında bildiğimiz şeylerle uyumlu olan kırılma senaryoları oluşturabiliriz.” dedi. “Bu, depremin arkasındaki mekanizmaları anlamamıza ve ne olduğunu yeniden oluşturmamıza yardımcı olabilir.”

Bu çeşitli analiz hatları, ilk 7,8 şiddetindeki depremin Nurdağı-Fazarcık Fayı olarak bilinen Doğu Anadolu Fay Hatlarından biri olan birden 6,8 büyüklüğünde bir başladığını ve ardından başlıca Doğu Anadolu Fayı’na kadar yayıldığını gösterdi. Doğu Anadolu Fayı’nın kavramlarına ulaştığında her iki yöne de doğru çalışkan kaya kitin uygulandığını gösterdi.

Bu ilk deprem, toplamda yaklaşık nehirler 300 kilometre (186 mil) olduğu bilinen en uzun kırılma boyunca Doğu Anadolu Fayı’nın sıkı kaya kırıklarını her iki yönde açtı. Fay Doğu Anadolu Fay Hatlarına ulaştığında kırdığı yolların iki yönünden biri sadece mekanik olarak tercih edildiği gibi, kırılmanın her iki yönde ilerlemesi beklenmedikti.

Zhe Jia, Scripps’teki bir postdoktora araştırmacı ve çalışmanın baş yazarı, 7,8 büyüklüğündeki olayın fay sisteminde statik ve dinamik gerilme bozulmalarına, yer yer sekiz metre (26 fit) kadar sürtünmeye neden olduğu ve bu durumun dokuz saat sonra meydana gelen ikinci depreme neden olabileceği konusunda bilgilendirdi.

Jia, bu gibi kompleks bir sistemdeki fayların sürekli bir diyalog içinde olduğunu ve bir fayın bir bölümündeki gerilimin yakındaki bölümlere etki edebileceğini, potansiyel olarak bir kırığın daha olası hale gelmesine neden olabileceğini belirtti.

Ancak, mevcut çalışma henüz ikinci 7.7 şiddetindeki depremin neden dokuz saat sonra başladığını tam olarak açıklayamamaktadır.

Ekip, ikinci depremin Savrun-Çardak Fayı’nda gerçekleştiğini ve toplamda yaklaşık 150 kilometre (93 mil) doğu – batı yönünde kırıldığını buldu. Kırılma uzunluğunun yalnızca ilk depremin yarısı olduğu halde, yukarı doğru on metre (32 ayak) kadar daha fazla kayma ve süper hızlı bir kırılma nedeniyle ikinci deprem ilk depremin büyüklüğüne neredeyse eşit oldu.

Sonuçlar, büyük depremlerin karmaşık dinamiklerini anlama konusunda gözlemleri veri odaklı ve fizik tabanlı bilgisayar modelleri ile birleştirme avantajlarını vurgulamaktadır.

Fialko, çalışmanın, nadir senaryoları dikkate almanın gerekliliğini vurguladığını belirtti, daha az kuvvetli bir olasılığa rağmen.

“Paleo-deprem kayıtlarına dayandığımızda tamamen güvenilemeyiz.” dedi Fialko. “Geçmiş geleceğin ön şartıdır, ama yalnızca bir ölçüde. Her zaman bir sonraki depremin önce geleninden daha büyük olma olasılığı vardır.”

Bu ders, Fialko’nun, yapısTürkiye ve Suriye’yi vuran 2023 yılındaki yıkıcı depremler için yol açan süreçleri daha iyi anlamak umuduyla hemen ardından incelemeye başladılar. Ulusal Bilim Vakfı, NASA, ABD Jeolojik Araştırma Derneği, Cecil ve Ida Green Vakfı ve Avrupa Birliği’nin Horizon 2020 Araştırma ve İnovasyon Programı çalışmanın finansmanına katkıda bulundu.

Depremlerin en belirgin olağandışı özelliği, neredeyse aynı büyüklükte olmalarıydı ve tanınması için çok fazla analiz gerektirmiyordu. İkinci sarsıntı, birincisinden yaklaşık dokuz saat sonra gerçekleşti ve teknik olarak bir artçı deprem değil, seismologlara göre bir çift – kısa bir süre içinde meydana gelen benzer büyüklükte iki deprem olayı

Daha fazla bilgi edinmek için ekip üç disiplini birleştirdi: uydu yoluyla toplanan jeodezik gözlemler, yerinde yapılan deprem kayıtları ve depremleri yeniden oluşturmak için iki tür bilgisayarlı simülasyon.

Çalışmanın jeodezi bileşeni, deprem sırasında yüzeyde meydana gelen jeolojik değişiklikleri belirleyebilen ve alttaki yüzeyde meydana gelen jeolojik değişiklikler hakkında çıkarımlarda bulunan değişikliklerin ölçülmesi için uydu kullanır. Sismik ölçümler, dünyanın etrafındaki depremleri kaydeden yüzlerce sismik aletten gelen verilere dayanmaktadır ve zaman içinde depremlerin nasıl ilerlediğini göstermektedir.

Son olarak, ekip bu gözlemleri iki tür bilgisayar modellemesi ile birleştirdi ve iki depremin nasıl gerçekleştiğini ve neyin neden olduğunu anlamaya çalıştı. İlk model türüne kinematik model denir. Temel olarak, araştırmacılar gözlem verilerini kinematik modele ekleyerek faylar boyunca nasıl kırıldığını haritalandırmaya çalıştılar ve Dünya’nın yüzeyinin altında ne olduğuna dair mümkün olduğunca ayrıntılı bir resim oluşturmayı hedeflediler.

Fialko “Bu iteratif şekilde, gözlemlerimize uygun ve mekanik olarak sürtünme ve dinamik gerilme hakkında bildiğimiz şeylerle uyumlu olan kırılma senaryoları oluşturabiliriz.” dedi. “Bu, depremin arkasındaki mekanizmaları anlamamıza ve ne olduğunu yeniden oluşturmamıza yardımcı olabilir.”

Bu çeşitli analiz hatları, ilk 7,8 şiddetindeki depremin Nurdağı-Fazarcık Fayı olarak bilinen Doğu Anadolu Fay Hatlarından biri olan birden 6,8 büyüklüğünde bir başladığını ve ardından başlıca Doğu Anadolu Fayı’na kadar yayıldığını gösterdi. Doğu Anadolu Fayı’nın kavramlarına ulaştığında her iki yöne de doğru çalışkan kaya kitin uygulandığını gösterdi.

Bu ilk deprem, toplamda yaklaşık nehirler 300 kilometre (186 mil) olduğu sıkı bir kaya kırılmalı Doğu Anadolu Fay Hatları’nı her iki yönde açtı. Fay Doğu Anadolu Fay Hatlarına ulaştığında kırdığı yolların iki yönünden biri sadece mekanik olarak tercih edildiği gibi, kırılmanın her iki yönde ilerlemesi beklenmedikti.

Zhe Jia, Scripps’teki bir postdoktora araştırmacı ve çalışmanın baş yazarı, 7,8 büyüklüğündeki olayın fay sisteminde statik ve dinamik gerilme bozulmalarına, yer yer sekiz metre (26 fit) kadar sürtünmeye neden olduğu ve bu durumun dokuz saat sonra meydana gelen ikinci depreme neden olabileceği konusunda bilgilendirdi.

Jia, bu gibi kompleks bir sistemdeki fayların sürekli bir diyalog içinde olduğunu ve bir fayın bir bölümündeki gerilimin yakındaki bölümlere etki edebileceğini, potansiyel olarak bir kırığın daha olası hale gelmesine neden olabileceğini belirtti.

Ancak, mevcut çalışma henüz ik