Depremler Nasıl Oluşur ve Büyüklükleri Nasıl Ölçülür?

Depremler dünya çapında sürekli aranan bir konu ve dikkate değer bir sarsıntı manşetlere çıktığında ilgi her zaman artıyor. En çok tekrarlanan iki soru şu: zeminin fiziksel olarak sarsılmasına ne sebep oluyor ve sonrasında bildirilen büyüklük sayısı gerçekte ne anlama geliyor? Her iki sorunun yanıtı da ABD Jeolojik Araştırmalar Kurumu (USGS) ve IRIS (Incorporated Research Institutions for Seismology) gibi araştırma konsorsiyumları tarafından belgelenen on yıllara dayanan sismoloji çalışmalarından geliyor.

Bir depreme ne sebep olur

USGS'ye göre bir deprem, bir fay üzerinde ani bir kaymadan kaynaklanır. Dünya'nın kabuğu, sürekli olarak -yavaş da olsa- hareket eden büyük tektonik plakalara bölünmüştür. Plakaların birleştiği noktalarda, plakalar itişmeyi sürdürürken sürtünme kenarlarının birbirine yapışmasına sebep olur. USGS, örnek olarak Kaliforniya'daki Pasifik ve Kuzey Amerika plakalarını gösteriyor: bu plakalar, 650 milden uzun ve 10 milden derin bir sınır olan San Andreas Fayı boyunca yıllık yaklaşık iki inç hızla birbirlerinin yanından geçerek ilerliyor.

Bir fayın kenarları yapışık kaldığı sürece plakalar hareket etmeyi sürdürür, bu da her iki taraftaki kayayı büküp gerer. Bu depolanan enerji, fayı bir arada tutan sürtünmeyi nihayet aşana kadar birikir. Fay "ayrıldığında", sıkışık kaya ani bir kaymayla daha az gerilimli bir konuma geri sıçrar ve depolanmış olan enerji, USGS'nin tabiriyle "bir gölette oluşan dalgacıklar gibi" sismik dalgalar halinde dışa doğru yayılır.

Her fay zaman içinde aynı şekilde davranmaz. USGS, bazı bölgelerdeki fayların neredeyse sürekli bir sürünme hareketiyle ilerlediğini ve sık sık meydana gelen küçük sarsıntılarla az miktarda gerilimi serbest bıraktığını belirtiyor. Sürünmenin sürekli olmadığı yerlerde ise gerilim, bir kerede tamamen boşalıp daha büyük bir deprem meydana getirmeden önce on yıllar ya da yüzyıllar boyunca birikebilir.

Odak noktası, dış merkez ve sismik dalgalar

USGS'ye göre, bir depremin başladığı yerin yüzey altındaki noktası hiposantr veya odak olarak adlandırılır; bunun tam üzerindeki yüzey noktası ise dış merkez (episantr) olarak bilinir. Hiposantrdan dışa doğru iki ana dalga türü yayılır: hareket ettikleri yönde kayayı sıkıştıran ve geren, izleme istasyonlarına ilk ulaşan P dalgaları ve zemini yanlara doğru hareket ettiren, P dalgalarından sonra ulaşan S dalgaları. USGS, bu iki dalga türünün farklı sismograf istasyonlarına ulaşma zamanları arasındaki farkın, bilim insanlarının bir depremin ne kadar uzakta meydana geldiğini hesaplamasına imkân verdiğini açıklıyor.

Büyüklük bugün nasıl ölçülüyor

USGS'ye göre büyüklük, depremin kaynağındaki boyutunu tanımlar; bir depremin tek bir büyüklük değeri vardır. Bu, belirli bir konumdaki sarsıntı şiddetini ölçen ve dış merkeze olan mesafeye, derinliğe ve yerel zemin koşullarına bağlı olarak büyük ölçüde değişebilen şiddetten farklıdır — IRIS, büyüklüğü bir ampulün vattajına, şiddeti ise o ampulden farklı uzaklıklarda hissedilen aydınlığa benzetiyor.

Michigan Teknoloji Üniversitesi'ne göre, halk tarafından en iyi bilinen ölçek olan Richter ölçeği, 1934 yılında sismolog Charles F. Richter tarafından geliştirildi. Bu ölçek, belirli bir sismometre türünde kaydedilen en büyük dalganın genliğinden, depreme olan mesafeye göre düzeltilmiş şekilde büyüklüğü hesaplıyordu. USGS, bu yaklaşımın çok büyük depremleri doğru biçimde ölçemediğini belirtiyor: bazı olaylar düşük, bazıları ise yüksek tahmin ediliyor.

Sismologlar artık öncelikli olarak moment büyüklük ölçeğini (Mw) kullanıyor; USGS ve Michigan Tech bunun tercih edilen ölçek olduğunu, çünkü deprem boyutlarının tüm aralığında doğru çalıştığını ve küresel olarak uygulanabilir olduğunu belirtiyor. Moment büyüklük, sismik moment adı verilen fiziksel bir büyüklükten elde edilir; bu değer, kayanın rijitliği ile kayan fay alanının ve fayın hareket ettiği mesafenin çarpımıyla hesaplanır. Sismogram verilerinden ve jeolojik ölçümlerden tahmin edilen bu moment değeri, ardından kamuya bildirilen büyüklük sayısına dönüştürülür.

Her tam sayının bu kadar önemli olmasının nedeni

Büyüklük ölçekleri logaritmiktir. USGS ve Michigan Tech, her bir tam sayı artışının, sismik cihazlarca kaydedilen yer hareketi genliğinde on katlık bir artışa ve açığa çıkan enerjide yaklaşık 32 katlık bir artışa karşılık geldiğini belirtiyor. Michigan Tech, açıklayıcı enerji karşılaştırmaları sunuyor: 1 büyüklüğündeki bir deprem, yaklaşık 6 ons TNT'ye eşdeğer enerji açığa çıkarırken, 8 büyüklüğündeki bir deprem yaklaşık 6 milyon ton TNT'ye eşdeğer enerji açığa çıkarıyor.

Büyüklük ile şiddet karşılaştırması

Büyüklük, kaynakta açığa çıkan enerjiyi tanımlayan tek bir sayı olduğundan, belirli bir kasabanın ya da binanın ne kadar şiddetle sarsıldığını kendi başına tanımlamaz. Belirli konumlardaki sarsıntı şiddeti ise USGS'nin Roma rakamlarıyla ifade edildiğini belirttiği Değiştirilmiş Mercalli Şiddet Ölçeği gibi şiddet ölçekleriyle tanımlanır; bu ölçek dış merkeze olan mesafe, deprem derinliği ve yerel jeoloji gibi faktörlere bağlıdır.