Türkiye’den umut verici örnekler
Öncü deprem ana depremi tahminde kullanılabilir mi?

Ülkemizde deprem istasyon sayısının ve küçük deprem kaydetme yeteneklerinin artmasına bağlı olarak deprembilimcilerimiz daha duyarlı ve tamlık ölçütünü sağlamış depremsellik verileri ve katalogları kullanma olanağına kavuştuğunda öncü depremler, ana depremler ve artçı depremler arasındaki ilişkileri daha ayrıntılı tanıma şansı artacaktır.

İstanbul Üniversitesi’nde öğrenciyken rahmetli Hüseyin Soysal hocamızın Deprembilim (Sismoloji) dersimizde deprem dizilerinin oluş biçiminin üç farklı davranış sergileyebileceğini öğrenmiştik. Birincisi, deprem fırtınasıydı (earthquake swarm). Deprem fırtınaları genellikle içerisinde ana deprem niteliğinde kuvvetli ve büyük deprem olmayan birçok küçük ve orta kuvvette deprem dizilerini kapsayan, bir süre etkin olan ve uzun sürdüğünde yapılarda hasar da yapabilen bir deprem etkinliğiydi. İkincisi tür deprem dizisi, ansızın bir kuvvetli veya büyük depremle başlayan (ana deprem, mainshock), bir süre artçı depremler (aftershock) oluşturup zaman içerisinde sakinleşen bir deprem etkinliğiydi. En çok rastlanan tür buydu. Üçüncü tür ise çok sık rastlanmayan, bir orta kuvvette veya daha kuvvetli bir öncü depremle (foreshock) başlayan ve bir süre sonra arkasından daha büyük ve yıkıcı olabilen bir ana deprem gelen ve artçı depremlerle süren bir davranış sergileyen deprem dizisiydi. Deprem kuşakları üzerindeki coğrafyalarda bu üç türe de rastlanmaktadır. Deprembilimciler bu deprem serilerinin davranış biçimlerini anlamak için onlarca yıldır hem laboratuvarda kaya örnekleri üzerinde kırılma deneyleri yapmakta, hem de kuramsal matematik modeller denemekte ve geliştirilen duyarlı teknolojilerle daha küçük depremleri kaydedip incelemektedirler.

Öncü depremlerle başlayan ve arkasından kuvvetli ana deprem yaratan tür deprem dizisi her zaman deprembilimcilerin daha fazla ilgisini çekmiştir. Çünkü öncü depremlerin tanınması durumunda depremi önceden haber verme gibi bir umut doğmaktadır. Günümüzde gelişen bilimsel ve teknolojik yöntemlerle bu umudun giderek arttığını görmekteyiz. Ancak, öncü depremlerin ana depremle yer, mekanik ve zamansal ilişkisi konusunda ve ana depremi nasıl tetiklediği ile ilgili gelişme süreci ve mekanizması bakımından birçok bilinmeyen vardır. 1975’de Çin Haicheng’de 7.3 büyüklüğündeki depremin önceden haber verilmesi deprembilim dünyasını çok heyecanlandırmış olmakla birlikte, çok sayıda deprem öncü depremleri olsa dahi kesin tanımlanamadığından dolayı önceden haber verilememiştir. Çünkü genellikle öncü depremler daha büyük deprem olduktan sonra fark edilmektedir. Bir bölgede başlayan küçük deprem etkinliğine bakıp onun arkasından şu gün ve şu saat daha büyük deprem olacak diyebilme ölçeğini bulabilmiş değiliz. Ama bütün bunlara rağmen, bu konu üzerinde umudunu kaybetmeden çalışan deprembilimciler var. Dünyadaki tüm kuvvetli depremlerin öncü depremlerle zaman, mekân ve mekanizma ilişkilerini inceleyen ve öncü depremler/ana deprem arasındaki gerilim (stress), gerinim (strain) ve faylanma (faulting) ilişkilerini araştıran birçok deprembilimci var ve giderek artan sayıda yayınlar yapılıyor.

Öncü deprem oluşumunu açıklamak için birçok model üzerinde çalışmalar vardır. Örneğin, Felzer ve diğ. (2004) San Andreas fay kuşağının etkisinde olan Kaliforniya (ABD) bölgesindeki depremselliğin istatistiksel testleri sonucu iki model önermiştir. Örneğin yavaş ve sismik olmayan (asismik) kayma sırasında (pre-slip) deprem bölgesinde öncü depremler başlar. Bu aşamada bir süre sonra faylanma (kalıcı kayma, static slip) gerçekleşir ve ana deprem olur. Sismik olmayan kaymanın derecesi ve alansal boyutu ana depremin büyüklüğünü belirleyebilir. Ardışık (cascade) modelde başlayan öncü depremin oluşturduğu kalıcı kayma veya dinamik dalgaların (sismik dalgalar) neden olduğu gerilim aktarımı hem sonraki öncü depremlerin hem de ana depremin oluşmasına yardımcı olur. Bu modelde ana deprem, fayın gelişmesine ve artçı depremlerin oluşmasını sağlayan normal bir deprem gibi düşünülür. Konuyla ilgili literatürde farklı yaklaşım ve hipotezlere bağlı öncü deprem-ana deprem oluşum modelleri tartışılmaktadır.

İtalya’da yapılan bir araştırmada 6 Nisan 2009 tarihinde L’Aquila’da olan Mw 6.3 büyüklüğündeki depremin öncesindeki küçük deprem etkinliği incelenmiştir (Papadopoulos ve diğ., 2010). 1 Nisan 2006-30 Haziran 2009 tarihleri arasında bölgedeki deprem dizilerine Z-Testi ve Utsu testi gibi çeşitli inceleme teknikleri uygulanmıştır. Bu testlere göre kullanılan r ve b değerlerinin ilgili tarihler arasındaki değişimi incelenmiştir. 28 Ekim 2008’den 26 Mart 2009’a kadar r değeri önemli ölçüde değişmiş ve 2.52 olay/gün’e yükselmiş ancak b değeri önemli ölçüde değişmemiştir. 6.3 büyüklüğündeki ana depremden önceki son 10 gün içinde depremlerin günlük r değeri 21.70 olay/gün düzeyine çıkmış, b değeri ise 0.68 gibi oldukça düşük olan bir değere düşmüştür. Bu durum öncü deprem koşullarının oluştuğunu göstermektedir. 0.68 gibi bir değere düşen b değeri ana depremden sonra gelen artçı depremlerin b değerlerinden de düşük olmuştur. 6.3 büyüklüğündeki L’Aquila depremi için bu örnek sonuçlar, ana depremin tahmini için öncü deprem dizilerinin incelenmesinin önemli olacağını gösteren örneklerden biri olmuştur.

Trugman & Ross (2019) gelişmiş ve çok duyarlı deprem istasyonlarıyla donatılmış Kaliforniya ve çevresinde kaydedilen depremlerin incelenmesi sonrası Kaliforniya’da tüm ana depremlerin yarısına yakın bir bölümünde öncü deprem etkinliği saptanmıştır. Ancak bu gözlemlerin laboratuvar deprem deneyleri ve deprem oluşumu teorik modelleri ile uzlaştırılması şimdilik zor görünmektedir. O çalışmada 2008-2017 yılları arasında güney Kaliforniya’da gelişmiş ve yüksek çözünürlüklü bir deprem kataloğu kullanılarak 4.0 ve daha büyük depremler için öncü deprem dizileri incelenmiştir. İnsanların algılayamadığı çok sayıda küçük depremin deprem kayıtçılarıyla kaçırılmadığı oldukça eksiksiz bir deprem kataloğu, küçük büyüklükteki öncül depremselliği incelemek için yeni olanaklar sunmaktadır. Bulgulara göre bu katalogdaki 4.0 ve daha kuvvetli ana depremlerin yüzde yetmiş ikisinden önce, yerel arka plan depremsellik oranına göre önemli ölçüde yükselen öncü deprem etkinliği gözlenmiştir. Öncü deprem dizileri, 16.6 günlük bir medyan ile birkaç gün ila hafta arasında değişmektedir. Sonuçlar, doğadaki öncü deprem oluşumunun daha önce düşünüldüğünden daha yaygın olduğunu ve depremin oluşum süreci (nükleasyonu) konusundaki bilgilerimizin, küçük depremleri saptama yeteneğimizdeki ilerlemelerle birlikte gelişebileceğini göstermektedir.

Bu makalede Türkiye’de olmuş birçok ana depremin öncü deprem oluşumunun var olup olmadığına yönelik hızlı bir inceleme yaptık. İnceleyebildiğimiz depremlerden beşinde öncü deprem etkinliği olarak sunabileceğimiz bazı deprem etkinliklerine rastladık. Depremlerin faylanma özelliklerine ve büyüklüklerine bağlı olarak ana depremin dış merkezinden değişen dairesel uzaklıklara (R) göre etkinlik alanı seçilmiştir. İncelenen depremlerle ilgili değişkenlerin bilgisi Çizelge 1’de verilmektedir. Eğer ülkemizde geçmiş yıllarda küçük deprem kayıt yeteneği ve kapasitesi daha gelişmiş olsaydı ve onları kaçırmasaydık belki de öncü deprem etkinliği bulunan deprem örneği sayısını daha da artırabilirdik.

Çizelge 1. Türkiye’de öncü deprem etkinliği saptanan beş depremin değişkenleri. H, deprem iç merkez derinliği; Mw, moment büyüklüğü; R, ana depremin merkezinden dairesel uzaklık değeri (Veriler AFAD-DAD’dan alınmıştır).

1 Ekim 1995 Dinar, Afyon depremi
BÜ-KRDAE verilerinden büyüklüğü 2.0 ve daha fazla olan deprem etkinliği incelendiğinde 26 Eylül 1995 tarihinde bir etkinlik başladığı bu etkinliğin biri 4.6, diğeri 4.7 büyüklüğündeki iki öncü şokla birlikte 28 Eylül akşamına kadar sürdüğü gözlenmektedir. Bu tarihten sonra 2 günlük bir sessizlik döneminden 1 Ekim 1995 tarihinde sabah tekrar bir öncü deprem etkinliği başladığı ve 16 saat sonra 6.4 büyüklüğünde ana depremin oluştuğu gözlenmiştir. İlk öncü depremin oluşumundan 6.4 büyüklüğündeki ana depremin gerçekleşmesi için geçen süre 6 gündür (Şekil 1). Etkinlik alanının kuzeyindeki 4.7 büyüklüğündeki öncü depremin ana depremin dış merkezi civarında olduğu görülmektedir.

8 Mart 2010 Kovancılar, Elazığ depremi
8 Mart 2010 tarihinde 6.1 büyüklüğünde olan Kovancılar, Elazığ depreminden 23 gün önce 4.2 ve 4.3 büyüklüğünde iki deprem içeren bir öncü deprem etkinliği başlamış ve 16 gün süren bir sessizlik sürecinden sonra 6.1 büyüklüğünde bir ana deprem olmuştur. (Şekil 2) 6.1 büyüklüğündeki ana depremin dış merkezi 4.3 büyüklüğündeki öncü depreme çok yakındır.

19 Mayıs 2011 Simav, Kütahya depremi
Simav, Kütahya depremi öncesi 20 Mart 2011’de öncü deprem etkinliği başlamış, 29 Mart 2011’de 4.3 büyüklüğündeki depremden sonra öncü deprem etkinliği sürmüş ve etkinlik 60 gün sonra 19 Mayıs 2011 tarihinde 5.9 büyüklüğünde bir ana depremle sonuçlanmıştır (Şekil 3). 5.9 büyüklüğündeki ana deprem, 4.3 büyüklüğündeki öncü depremin güneyinde konumlanmıştır.

26 Eylül 2019 Silivri, Marmara Denizi depremi
22 Eylül 2019 tarihinde Silivri açıklarında Marmara Denizi’nde başlayan öncü deprem etkinliği 24 Eylül 2019’da 4.6 büyüklüğünde bir deprem ile sürmüş ve 4 gün sonra 26 Eylül 2019 tarihinde aynı yerde 5.8 büyüklüğünde bir ana deprem olmuştur (Şekil 4). Deprem etkinliği Ana Marmara Fay kuşağı içerisinde bir tali fay üzerinde olmuştur.

24 Ocak 2020 Sivrice, Elazığ depremi
17 Aralık 2020’de Doğanyol, Malatya civarında başlayan öncü deprem etkinliği 27 Aralık 2020’de 4.9 büyüklüğündeki öncü depremle sürmüş ve 29 gün sonra 24 Ocak 2020 tarihinde öncü deprem etkinliği alanında 6.8 büyüklüğündeki bir ana deprem olmuştur (Şekil 5).

Sonuçlar
Türkiye’de 1995 yılından sonra olmuş depremlerin incelenmesi sonucu ülkenin farklı yerlerinde ve farklı büyüklüklerde olmuş beş depremin öncesinde öncü deprem etkinliği olarak niteleyebileceğimiz deprem etkinlikleri gözlenmiştir. Beş depremin en büyük öncü depremi başlangıç zamanı ile ana deprem oluşum zamanı arasında farklar sistematik değildir ve bir matematiksel ilişki kurulamamıştır. Bu farklar en az 4 gün ile en fazla 60 gün arasında değişmektedir. Öncü deprem büyüklüğü, öncü deprem etkinlik alanı büyüklüğü ve süresi ile ana deprem büyüklüğü gibi değişkenler arasında bazı sistematik ilişkilerin keşfi konusunda umut verici bulgular için belki biraz erkendir, ancak incelenen ana deprem-öncü deprem örneklerinin sayısı arttığında bu konuda umut verici bilgiler elde edebiliriz.

Burada sunmaya çalıştığım araştırma bir ön çalışma olarak nitelendirilmelidir. Ülkemizde deprem istasyon sayısının ve küçük deprem kaydetme yeteneklerinin artmasına bağlı olarak deprembilimcilerimiz daha duyarlı ve tamlık ölçütünü sağlamış depremsellik verileri ve katalogları kullanma olanağına kavuştuğunda öncü depremler, ana depremler ve artçı depremler arasındaki ilişkileri daha ayrıntılı tanıma şansı artacaktır. Coğrafyamızın gereği yoğun depremsellik yaşanan ülkemizdeki bu tür çalışmaların yerbilimleri, fizik, matematik, olasılık kuramı, yapay zekâ gibi disiplinler arası yaklaşımlarla deprembilime, deprem risklerinin azaltılmasına ve erken uyarı konusunda ilerlemelere katkı koyması umudunu taşıyorum.

 KAYNAKLAR

– AFAD-DAD https://deprem.afad.gov.tr/ddakatalogu

– BÜ-KRDAE http://www.koeri.boun.edu.tr/sismo/zeqdb/

– Dodge, D. A., Beroza, G. C. & Ellsworth, W. L., 1996. Detailed obser- vations of California foreshock sequences: implications for the earth- quake nucleation process, J. Geophys. Res. 101, 22,371–22,392.

– Felzer, K. R., Abercrombie, R. E. & Ekström, G., 2004. A Common Origin for Aftershocks, Foreshocks, and Multiplets, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 94, No. 1, 88–98.

– Papadopoulos, G. A., Charalampakis, M., Fokaefs, A. & Minadaki, G., 2010. Strong foreshock signal preceding the L’Aquila (Italy) earthquake (Mw 6.3) of 6 April 2009, Natural Hazards and Earth System Sciences, 10, 19–24.

– Trugman, D. T. & Ross, Z.E., 2019. Pervasive Foreshock Activity Across Southern California, Geophysical Research Letter, 30 July 2019, https://doi.org/10.1029/2019GL083725.