Depremler Nasıl Oluşur: Levha Tektoniği, Gerilim ve Sismik Dalgalar Açıklandı

Dünya'nın kabuğu hareket eden bir yapboz

ABD Jeoloji Araştırmaları Kurumu'na (USGS) göre, Dünya'nın dış kabuğu bir yapboz gibi birbirine uyan büyük parçalara, yani tektonik levhalara bölünmüştür. Bu levhalar sürekli olarak, yavaşça hareket eder; birbirinin yanından, üzerinden veya altından kayarlar. Gezegendeki depremlerin çoğu, bu levhaların birleştiği sınırlarda meydana gelir, çünkü faylar -kabuktaki kırıklar- burada yoğunlaşır.

Levhaların kendisi nadiren düzgün bir şekilde hareket eder. USGS, bir fayın kenarlarındaki sürtünmenin, levhanın geri kalanı hareket etmeye devam ederken bile kayanın yapışmasına neden olduğunu açıklıyor. Bu uyumsuzluk, her tektonik depremin başlangıç noktasıdır.

Bir fay hattı boyunca gerilim nasıl birikir

Bir fay sürtünme tarafından kilitliyken, çevredeki kabuk gerilim altındaki bir yay gibi elastik olarak bükülür ve şekil değiştirir. USGS'ye göre, fay kilitli kaldığı sürece bu gerilim kayada depolanır. Fay ne kadar uzun süre kilitli kalırsa, o kadar fazla gerinim birikir; bu durum bazı bölgelerde yıllar, bazılarında ise yüzyıllar içinde gerçekleşebilir.

USGS, bu sürecin çalışan bir örneği olarak Kaliforniya'daki San Andreas Fayı'nı gösteriyor. USGS'ye göre Pasifik Levhası, Kuzey Amerika Levhası'na göre yılda yaklaşık iki inç (yaklaşık 5 cm) kuzeybatıya hareket ediyor ve fayın kendisi 650 milden (yaklaşık 1.050 km) fazla uzanıyor ve 10 milden (16 km) fazla derinliğe iniyor. Bazı kesimlerde levhalar sürekli olarak sürünür ve sık sık küçük sarsıntılar üretir; diğerlerinde ise uzun süre kilitli kalarak sonunda büyük bir depremde açığa çıkan gerinimi biriktirir.

Kırılma anı: hiposantır ve episantır

USGS'ye göre, biriken gerilim sonunda bir fayı bir arada tutan sürtünmeyi aştığında, kaya kırılır ve depolanan enerjiyi dışa doğru sismik dalgalar olarak açığa çıkarır. Kırılmanın başladığı yer altı noktası hiposantırdır; bunun tam üzerindeki yüzey noktası ise episantırdır -haber yayınlarında genellikle bildirilen konumdur.

USGS, öncü sarsıntılar denen daha küçük sarsıntıların ana kırılmadan önce gelebileceğini, artçı sarsıntıların -aynı fay hattı boyunca meydana gelen daha küçük depremlerin- ise çevredeki kabuk yeni gerilim dağılımına uyum sağlarken günlerden yıllara kadar sürebileceğini belirtiyor.

Açığa çıkan enerji nasıl yayılır: sismik dalgalar

Hiposantırda açığa çıkan enerji, her biri farklı hız ve davranışa sahip birkaç farklı dalga türü halinde dışa doğru yayılır. USGS bu yayılma şeklini bir gölet üzerindeki dalgacıklara benzetirken, Caltech'in Science Exchange'i dalgaları iki geniş sınıfa ayırır: Dünya'nın iç kısmından geçen cisim dalgaları ve yer boyunca ilerleyen yüzey dalgaları.

USGS, P dalgası ile S dalgası arasındaki farkı, şimşeği görmek ile gök gürültüsünü işitmek arasındaki gecikmeye benzetiyor: Bir sismik istasyonda iki varış arasındaki süre ne kadar uzunsa, deprem o kadar uzakta meydana gelmiştir. Caltech, yüzey dalgalarının -Love dalgaları ve Rayleigh dalgaları- son sırada geldiğini, ancak binaların ve altyapının bulunduğu yüzeye yakın bölgede daha fazla enerji taşıdıkları için genellikle en yıkıcı olduklarını belirtiyor.

Depremler nerede ve ne kadar derinde meydana gelir

USGS, depremlerin yüzeyden yaklaşık 800 kilometreye (yaklaşık 500 mil) kadar bir derinlik aralığında, kabuk veya üst mantoda meydana geldiğini belirtiyor. Caltech'in Science Exchange'i, dünyanın en büyük depremlerinin yaklaşık %80'inin, Pasifik Okyanusu çevresindeki levha sınırlarını izleyen ve genellikle "Ateş Çemberi" olarak adlandırılan çevresel Pasifik sismik kuşağı boyunca meydana geldiğini bildiriyor.

Her deprem kökeni itibarıyla tektonik değildir. Caltech'in Science Exchange'i ayrıca volkanik depremleri, çöküntü depremlerini ve patlamaya bağlı depremleri diğer tanınmış kategoriler olarak listeliyor ve kaya gazı çıkarma (fracking) veya atık su bertarafı gibi faaliyetlerin bazı bölgelerde zaman zaman daha küçük tetiklenmiş sismik olaylarla ilişkilendirildiğini belirtiyor.

Bilim insanları ne olduğunu nasıl ölçüyor

Faylar genellikle doğrudan gözlemlenemeyecek kadar derinde olduğundan, USGS, sismologların bunun yerine sismograf kayıtlarına güvendiğini açıklıyor. Bir sismogramdaki kısa, dalgalı bir çizgi küçük bir depremi gösterirken, uzun, dalgalı bir çizgi daha büyük bir depremi gösterir; dalgalanmanın uzunluğu kırılan fayın boyutuyla, genliği ise kayanın ne kadar kaydığıyla ilişkilidir.

• Depremler, kilitli bir fay üzerindeki gerilimin onu yerinde tutan sürtünmeyi aşmasıyla başlar (USGS).
• Hiposantır, kırılmanın yer altındaki noktasıdır; episantır, bunun tam üzerindeki yüzey noktasıdır (USGS).
• P dalgaları önce gelir ve kayayı hareket yönünde sıkıştırır; S dalgaları ikinci sırada gelir ve yalnızca katılar içinden hareket eder (USGS, Caltech).
• Yüzey dalgaları -Love ve Rayleigh dalgaları- son sırada gelir ancak genellikle en fazla yapısal zarara neden olur (Caltech).
• En büyük depremlerin yaklaşık %80'i çevresel Pasifik "Ateş Çemberi" boyunca meydana gelir (Caltech).