17 AĞUSTOS DEPREMİNİN ÇEYREK ASIRLIK GÖLGESİNDE MARMARA: JEOLOJİK VERİLER NE SÖYLÜYOR

Prof. Dr. Erhan Altunel - T Rupt Teknoloji A.Ş. Yer Bilimleri Danışmanı*

1. Giriş

Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ) üzerinde meydana gelen 17 Ağustos 1999 Mw 7,4 büyüklüğündeki deprem, bölgede ağır can kaybı (20 000) ve maddi hasara (>100 000 konut ve iş yeri yıkımı) neden olmuştur. 1999 depreminde KAFZ’nin batıda Karamürsel Havzası ile doğuda Efteni Havzası arasındaki kesimi kırılmış ve yüzey kırığı üzerinde maksimum 5 m sağ yanal yer değiştirme gerçekleşmiştir. Bu felaket; yalnızca Cumhuriyet tarihimizin en büyük doğal afetlerinden biri olmakla kalmadı, Türkiye sanayisinin ve ekonomisinin kalbi sayılan Kocaeli, Sakarya, Yalova ve İstanbul hattında ağır sosyal ve ekonomik yıkım yarattı.

Aradan geçen çeyrek asrı aşkın süre içinde İstanbul merkezli Marmara’daki sismik risk, kamuoyunda zaman zaman “kehanet” denebilecek şekillerde tartışıldı. Oysa sanayi, ticaret ve finans başta olmak üzere iş dünyası için karar alma süreçlerini yönlendirmesi gereken şey kehanetler değil; saha verileri doğrultusunda fayın geçmiş davranışlarını analiz ederek geleceğe yönelik yapılan öngörülerdir. Bu anlayış çerçevesinde, KAFZ’nin Marmara Denizi içinde risk oluşturan kesimi üzerine saha verileri, 1999’dan bu yana meydana gelen depremler ve tarihsel depremler dikkate alınarak jeolojik bir değerlendirme yapılmıştır.

2. Kuzey Anadolu Fay Zonunun Kuzey Kolu ve Mevcut Durum

Anadolu bloğu, içinde bulunduğu neotektonik rejim gereği KAFZ ve Doğu Anadolu Fay Zonu (DAFZ) sınırları boyunca batıya doğru kaçış hareketi sergilemektedir. Sağ yönlü doğrultu atımlı bir levha sınırı olan KAFZ, Anadolu bloğunun kuzey sınırını oluşturur. Litosferik ölçekteki batıya doğru bu hareket kesintisiz devam ettiği sürece, KAFZ üzerindeki gerilim birikimi ve dolayısıyla yıkıcı deprem üretme potansiyeli kaçınılmaz bir jeolojik gerçeklik olarak varlığını sürdürecektir. KAFZ, Bolu civarında iki kola ayrılır: Kuzey kol, İzmit Körfezi’nde Marmara Denizi’ne girerek batıya doğru devam eder ve Gaziköy civarında tekrar karaya çıkarak Saros Körfezi’ne doğru uzanır. KAFZ’nin Marmara Denizi içinde uzanan kesimi üzerinde kayma hızı yaklaşık 1,3 cm/yıl civarındadır.

KAFZ’nin Kuzey kolu üzerinde tarihsel ve aletsel dönemde değişik büyüklüklerde çok sayıda deprem meydana gelmiştir. Fayın yaklaşık son 500 yıllık deprem aktivitesi yüzey kırığı açısından incelendiğinde 1419, 1509, 1719, 1766, 1894, 1912 ve 1999 depremleri yüzey kırığı oluşturan büyük depremlerdir. Kuzey kolun önemli bir kesimi Marmara Denizi içinde olduğu için deniz içindeki depremlerin yüzey kırıklarının nerede başlayıp nerede bittiği kesin olarak bilinmemektedir. 17 Ağustos 1999 depreminin (Mw 7,4) yüzey kırığı doğuda Efteni Havzasında sona ermektedir (bkz. Şekil 1). Kırığın batıda nereye kadar uzandığı tartışmalı olsa da arazi

verileri, kırığın Hersek Deltası’nın batısına geçmediğini göstermektedir (bkz. Şekil 1). 17 Ağustos 1999 depreminde yaklaşık 125 km uzunluğunda yüzey kırığı oluşmuş ve 5 m sağ yanal atım (yer değiştirme) meydana gelmiştir.

Şekil 1. KAFZ’nin kuzey kolunda yaklaşık son 500 yıl içinde gerçekleşen büyük (yüzey kırığı oluşturan) deprem aktivitesi. Sarı fontla ve mavi kutular içinde bu depremlerin meydana geldiği yıllar ve kırdıkları fay segmentleri gösterilmektedir. 1912 ve 1999 depremlerinin kırdığı fay segmentleri beyaz kesikli çizgilerle belirtilmiştir. Dairelerle gösterilen depremler 17 Ağustos 1999 depreminden sonra Marmara Denizinde KAFZ’nin Kuzey Kolu üzerinde meydana gelen Mw ≥ 5 depremlerdir.

3. Değerlendirme

Girdi-çıktı ilişkisine dayalı dinamik sistemlerde kütle ve enerji dengesi, sisteme dâhil olan ve sistemden çıkan değişkenler arasındaki bağıntı ile tanımlanır. Bu temel fiziksel prensip aktif fay sistemlerine uyarlandığında: fay üzerindeki kayma hızı sisteme giren elastik gerilim birikimini (girdi), meydana gelen depremler ise bu enerjinin açığa çıkmasını (çıktı) temsil eder.

Tektonik yüklemenin kesintisiz devam etmesi, fay zonu boyunca biriken elastik deformasyon enerjisinin depremler sonucu belirli aralıklarla boşalması dinamik bir döngü (cycle) yaratır. Bu olgu elastik sıçrama teorisiyle (elastic rebound theory) açıklanır. Bu bağlamda, kayma hızına bağlı gerilim birikimi ile deprem sırasında açığa çıkan enerji arasındaki ilişki bir "atım bütçesi" (slip budget) çerçevesinde değerlendirilmelidir. Gerilim birikiminin boşalması fay boyunca kalıcı yer değiştirmelere (atım) yol açtığından, bir fay segmentinin deprem üretme potansiyelini ve sismik tehlikesini nicel olarak ortaya koymanın en temel yolu bu atım bütçesinin analiziyle mümkündür. Dolayısıyla, Marmara Denizi içerisinde uzanan KAFZ’nin Kuzey kolunun günümüzdeki sismik potansiyelini ve taşıdığı deprem tehlikesini net bir şekilde saptayabilmek, fay üzerindeki tarihsel ve aletsel dönem atım bütçesinin bütüncül olarak incelenmesini gerektirmektedir.

Kuzey kolun 20. yy öncesi büyük deprem aktivitesi incelendiğinde (Şekil 2); Saros Körfezi ile İzmit Körfezi arasında fay üzerinde 16. yy’da başlayan yırtılma 19. yy’da tamamlanmıştır. Gerilim birikiminin kesintisiz devam etmesi sonucu yırtılma 20. yy’da tekrar başlamış; 146 yıl sonra 1912’de fayın batı kesimi, 280 yıl sonra 1999’da fayın doğu kesimi kırılmıştır. 1912 Mw 7,4 depreminden önce gerçekleşen 1766b depreminin Marmara Denizi içinde nerede sonlandığı bilinmemekle birlikte 1912 depreminde fayın orta çukurluğa kadar kırıldığı ileri sürülmektedir (bkz. Şekil 1). 1999 depreminde kırılan kesim, 1999 depreminden önce iki farklı depremde kırılmıştır; batıda Karamürsel Havzası ile doğuda Akyazı arası 1719 depreminde, Akyazı ile Efteni Havzası arası ise 1419 depreminde kırılmıştır (bkz. Şekil 1). Fayın 1509 (geçen süre ~517 yıl), 1766a (geçen süre 260 yıl) ve 1894 (geçen süre 132 yıl) depremlerinde kırılan kesimleri üzerinde 20. yy ve sonrasında büyük bir deprem meydana gelmemiştir. (Şekil 2’de belirtilen depremlerin coğrafi konumları Şekil 1’de verilmektedir). Söz konusu bu segmentler üzerinde belirgin bir atım eksikliği (açığı) bulunmakta olup (Şekil 2), atım bütçesi prensipleri uyarınca bu biriken gerilimin gelecekteki depremlerle tamamlanması kaçınılmazdır.

Şekil 2. KAFZ’nin Kuzey Kolu üzerinde, batıda Saroz Körfezi ile doğuda İzmit Körfezi arasında basitleştirilmiş atım bütçesi. Bu şekilde tarihlerle ifade edilen depremlerin konumları için Şekil 1’e bakınız.

Kuzey kol üzerindeki kayma hızı (1,3 cm/yıl) dikkate alındığında, 1766a depreminden bu yana fay üzerinde yaklaşık 3,5 m elastik gerilim birikmiştir. 1766a depremine kaynaklık eden fayın batı kesiminde 2025 yılında meydana gelen Mw 6,2 büyüklüğündeki deprem, ürettiği kısıtlı atım miktarı nedeniyle (~15-20 cm) biriken ana enerjiyi boşaltacak düzeyde değildir. Benzer şekilde, 1509 depremine kaynaklık eden fay segmenti üzerinde ise bugün itibarıyla 5 m’yi aşan bir gerilim birikimi mevcuttur.

KAFZ’nin bazı kesimlerinde (örneğin Gerede) krip gözlenmektedir. Kamuoyunda yapılan bazı değerlendirmelerde, bu durumun fay üzerindeki kilitlenmeyi azaltarak büyük deprem olasılığını düşürdüğü ileri sürülmektedir. Ancak fay segmentleri deniz içerisinde yer aldığından, üzerlerinde doğrudan gözlem yapma veya uzaktan algılama tekniklerini (GPS, InSAR vb.) uygulama imkânı yoktur; bu nedenle benzer bir asismik kaymanın Marmara Denizi içinde gerçekleşip gerçekleşmediği kesin olarak bilinmemektedir. Bunun yanı sıra krip olgusunun dünyadaki en belirgin örneklerinden biri olan Gerede segmentinde dahi 1944 yılında Mw 7,4 büyüklüğünde yıkıcı bir deprem meydana gelmiştir. Dolayısıyla, bir fay üzerinde krip davranışının varlığı veya ihtimali, o fayın taşıdığı büyük deprem tehlikesini ortadan kaldırmamaktadır.

4. Sonuç

KAFZ’nin Kuzey kolu, atım bütçesi prensipleri doğrultusunda değerlendirildiğinde; Marmara Denizi içerisindeki fay segmentlerinin kritik bir sismik olgunluk düzeyine ulaştığı net bir şekilde görülmektedir. 1766a ve 1509 depremlerinden bu yana kesintisiz biriken ve günümüzde 3,5 ila 5 m’yi aşan elastik gerilim; ne orta büyüklükteki depremlerle (2025 Mw 6,2 örneğinde olduğu gibi) ne de olası krip (asismik kayma) süreçleriyle sönümlenebilecek boyuttadır. Bölgenin taşıdığı bu tarihsel ve fiziksel atım açığı, Marmara Denizi içindeki fay segmentlerinin yakın gelecekte büyük ve yıkıcı bir deprem üretme potansiyelini en üst düzeyde koruduğunu göstermektedir. 6 Şubat 2023 Kahramanmaraş depremleri komşu fayların ardışık kırılma dinamiklerinin saklı tehlikesini ve bu ihtimalin asla göz ardı edilmemesi gerektiğini de ortaya koymuştur. Bu neden Marmara Denizi içerisinde önümüzdeki süreçte kırılma potansiyeli yüksek olan 1766a ve 1509 depremlerinin daha önce kırdığı fay segmentleri tek başlarına kırılabilecekleri gibi komşu fay segmentlerin ardışık kırılma mekanizmasını da tetikleyebilirler. Sonuç itibarıyla ortadaki nicel veriler ve jeolojik gerçeklik bu kadar açıkken, spekülatif tartışmalarla zaman kaybetmeksizin deprem riskini azaltmaya yönelik somut ve radikal önlemler acilen hayata geçirilmelidir.