DEPREM JEOLOJİSİ

DEPREM JEOLOJİSİ
Depremler
• Deprem, yeryüzeyinin altındaki kayalarda depolanan
enerjinin ani serbest bırakılması nedeniyle açığa çıkan
enerjinin zemini titremesi veya sallamasıdır.
• Yerküredeki tektonik kuvvetler, elastik sınırlarını aşan kayalarda
gerilmeler üretir ve bu da kırılmalara neden olur.
• Enerji deprem sırasında sismik dalgalar şeklinde salınır
• Enerji iki kaya kütlesi arasındaki bir kırık uzanımdan
salınmaktadır (fay)
• Esnek ribaund teorisi - depremler kayalarda depolanan
sonunda bir fay boyunca parçalanana kadar hareket eden
ani bir gerginliktir.
− Depremler aniden faylar boyunca yerkabuğunun içinde uzun
süre boyunca inşa var enerjinin büyük miktarlarda serbest
kalmasıyla meydana gelir.
Depremlerin nedenleri?




Tektonik stres (en yaygın),
Levhalar birbirlerine sürtünme,
çekme veya kayma gibi gerilimler
faylar boyunca artar.
Jeotermal gradient (sınırlar
yüzünden değişim)
Gerilim sonucunda deformasyon
Deformasyon – Strese tepki olarak
kaya şeklindeki değişim
Depremler ve Plaka Tektoniği
• Toprak yüzey tabakası - litosfer - kaynamakta olan astenosfer tabakasında kayan birçok
plakadan oluşur.
• Depremler, tektonik plaka sınırları boyunca levha etkileşimlerinden kaynaklanmaktadır
• Levha sınırları depremler tarafından belirlenir ve tanımlanır.
• Depremler levha sınırlarının her üç tipinde oluşur: ıraksayan, paralel ve yakınsayan.
– Iraksayan sınırlarda, çekme kuvveti normal faylar üzerinde sığ odaklı depremler üretir
– Paralel sınırlarında makaslama kuvveti, doğrultu atımlı faylar boyunca sığ odaklı depremler üretir.
– Yakınsak sınırlarda, sıkıştırma kuvvetleri, ters faylar boyunca sığ-derin odaklı depremler meydana
getirir
Dünya Deprem Dağılımı
• Çoğu deprem, tektonik plaka sınırlarını işaretleyen
dar coğrafya kemerlerinde görülür.
• Çevresel Pasifik ve Akdeniz-Himalaya
kuşaklarında en önemli kuşaklardır.
• Orta okyanus sırtlarının tepelerinde yaygın olan sığ
odaklı depremler
• Benioff bölgelerinde neredeyse tüm orta ve derin
odaklı depremler meydana gelir
₋ Yitim zonlarında azalan okyanusal plaka ile ilişkili eğik
sismik aktivite
Depremler Nerede ve Ne Sıklıklı Oluşur?
~Tüm depremlerin% 80'i çevre-Pasifik kuşağında
~15% Akdeniz-Asya kuşağında oluşur.
~ Kalanların% 5'i plakaların iç kısımlarında ve sırt merkezlerinde ortaya çıkar

150,000den fazla deprem her yıl güçlü bir şekilde hissedilir ve kaydedelir.
Temel İlkeler: Plaka sınırlarının tipleri
Iraksayan sınır, plakalar birbirinden uzaklaşarak hareket eder, ve mantodan türeyen yeni plaka
materyali litosfere eklenir. Iraksayan sınır okyanus ortası sırt sistemiyle gösterilmektedir.
Temel İlkeler: Plaka sınırlarının tipleri
Yakınsayan sınır, tüketen veya yıkıcı olarak da adlandırılır, plakaların birbirine doğru
yakınlaşmasıdır. Okyanus trençleri, volkanik yay sistemleri ya da yitim zonları, çarpışan plakalar
manto içine indiği ve yok edildiği yerlerde temsil edilir.
Temel İlkeler: Plaka sınırlarının tipleri
Paralel sınır, litosfer ne oluşturulur ne de yok edilmiştir. Plakalar birbirine göre yanal olarak haraket
eder. Bunların plaka sınırları paralel faylanmayla gösterilir.
11
Gerilme: Kayaç Davranışı
Şekil değiştirme - Stres veya deformasyon sonucu
Elastik deformasyon - Gerilmeler kaldırıldığında, kaya orijinal
şekline geri döner
Plastik deformasyon - kalıcı deformasyon. gerilmeler
kaldırıldığında, kaya bükülmüş kalır
Kopma - kaya kırılması ve kırılması, depreme neden olur.
Kırılgan malzemeler elastik deformasyon sırasında parçalanırlar.


Plastic Deformasyon
 Bir parça kalıplanmış kile benzer deformasyon
 Depremlere sebep olmaz
Elastik Deformasyon
 Bir lastik bant gibi deformasyon
 Depremlere sebep olur
 Kayaç kırılana kadar uzamasını korur.
 Enerji kayaç kırılınca açığa çıkar
 Kırılan parçalar gerilmemiş haline döner
Elastik Rebound








Elastik rebound teori depremlerin nasıl olduğunu açıklar.
Plaka hareketleri kabukta enerjinin birikmesine sebep olur.
Depolanan enerji kabuğun gerilimini aştığında kabuk yırtılır.
Kırılma genellikle fay boyunca meydana gelir, çünkü bu en zayıf noktasıdır
Esnek deformasyona uğramış kayaçlar aniden geri döner.
Kayacın dayanabileceğinden daha fazla gerilim uygulandığında meydana gelir
Enerji açığa çıkar
Sismik dalgalar gibi hareket eder, depremlere sebep olur.
Elastik Rebound Teorisi Nedir?
Faylar

Enerji deprem sırasında sismik dalgalar şeklinde salınır.


İki kaya kütlesi arasındaki bir kırık boyunca salınır (fay).
Esnek ribaund teorisi - depremler kayalarda depolanan ve sonunda bir fay boyunca
parçalanana kadar hareket eden ani bir gerginliktir.

Katı sert plakalarla ilişkilendirdiğimizde, levhalar büküldükçe çok fazla stres, gerginlik
oluşmasını bekleyebiliriz. Bu gerginlik ve stressler plaklarda fay adı verilen kırıkları
oluşturur.
Faylar



Faylar – her bir taraftaki kaya bloklarının farklı yönlerdeki
hareketinin olduğu yerlerdeki kırıklardır.
Depremler fay hatları boyunca diğer bölgelere göre oldukça
fazladır.
Faylar hareket biçimlerine göre sınıflandırılır
Ağaç dalı
Ağaç dalı elastic
olarak bükülür.
Ağaç dalı elastik limit
aştığında kırılır.
Fault Types
Fay yüzeyleri kayaçların altta, üstte ya da birbirini geçtiği yüzeylerdir. Kayaçlar, fay yüzeyi boyunca
gerginlik enerjisinin oluşmasına neden olan ve birbirlerinden ayrıldığında bir depremin oluşmasıyla
sonuçlanan ‘sıkışmayı’tutabilir. Kayaçları etkileyebilen üç farklı stres sonucunda 3 farklı fay tipi vardır:
1. Gerilme kayaçları
birbirinden ayırarak
normal faylanmaya
neden olur
(Credit: U.S. Geological Survey
Department of the Interior/USGS)
2. Sıkışma kayaçların birlikte
sıkışması sonucunda ters
faylanmaya neden olur.
(Credit: U.S. Geological Survey
Department of the Interior/USGS)
3. Makaslanma gerilmes
kayaçların birbirlerinin
üzerinde kayması sonucunda
paralel faylanma
(Credit: U.S. Geological Survey
Department of the Interior/USGS)
Table of Contents
18
Normal Fay
 Gerilme kuvvetleri altında kayaç bloklarının birbirinden ayrılmasına
normal faylanma olarak tanımlanır.
 Normal faylanmada, asılı blok taban bloğa göre aşağıya doğru hareket
eder.
 Taban bloğu eğik fay düzleminin üst yüzeyidir.
 Asılı blok eğik fay düzleminin üst yüzeyidir.
Ters Faylanma
Sıkıştırma kuvvetleri altında kayaçların çarpışması sonucunda gelişen
faylanma ters faylanma olarak isimlendirilir.
 Kıta-kıta çarpışmalarında ters faylanma yaygındır. Burada, kıvrımlarda
sıklıkla oluşur.
Ters faylanma sırasında, asılı blok taban bloğa göre yukarı doğru hareket eder.
Doğrultu atımlı faylar
 Doğrultu atımlı faylar iki bloğun yanla yönde ancak biribirine
zıt yönde hareket ettiğinde oluşur.
 Hareket yönüne göre, sağ atımlı, sol atımlı doğrultu atımlı
Sol yanal
faylanma olarak isimlendirilir.
Sağ yanal atımlı
Sağ yanal
Yukarıdaki örnekte çit sağ doğru kaymıştır bu
nedenle sağ yanal atımlı doğrultu faydır (Credit:
U.S. Geological Survey Department of the Interior/USGS)
Yukarıdaki fotoğraf, şistoz
matristeki sağa yaslanmış açık renkli
bir pegmatit damarı gösterir. Photo
courtesy of K. McCarney-Castle.
21
Doğrultu atımlı fay
Doğrultu Atımlı Fay
Örnekleri
San Andreas Fault, CA
http://education.usgs.gov/california/
pp1515/chapter2/fig2-21.jpg
Right Lateral Slip, Izmit, Turkey, 1999 Quake
http://www.geo.uib.no/jordskjelv/
index.php?topic=earthquakes&lang=en
Sismik Dalgalar
Bir deprem sarsıntısına sismik dalgalar neden olur. Sismik dalgalar, kabuk içindeki kayaçlar
parçalandığında, muazzam miktarda enerji üreterek üretilir. Serbest bırakılan enerji dalgalar
gibi her yönde hareket eder, tıpkı bir çakıl taşını bir gölete düşürdüğünüzde dışa yayılan
dalgalar gibi.
Deprem odaklı olarak iki tür sismik dalgalar üretilmektedir. :
1.
Cisim dalgaları odaktan dışarı yönde tüm yönlerde hareket eder.
2.
Yüzey dalgaları Gölette sarkıntılara benzeyen, merkez üssün dışına doğru uzanır. Bu
dalgalar, kaya parçacıklarını yuvarlama hareketi ile hareket ettirebilir; çok az yapı
dayanabilir. Bu dalgalar cisim dalgalarında yavaştır.
24
Cisim Dalgaları
Yeryüzünde hareket eder
- Hareketine göre 2 tiptir :
Birincil (P) dalgaları
Sıkıştırmalı dalga ( hareket yönüyle aynı yöndedir).
Örnek: yay.
• Cisimlerin hareketi dalga yönüne paralledir.
• 4-7 km/saniye hıza sahiptir, kayıt istasyonuna birinci
olarak ulaşır.
• Katı ya da sıvıda hareket edebilir.
Secondary (S) waves
Enine dalga (dalga yönüne dik yönde hareket eder)
Örnek: Sallanan ip.
• Cisim hareketi dalga yönüne diktir.
• Hareketi kısmen yavaştır (2-5 km/saniye)
• Only travel through solid
P and S Dalga Hareketi
Yüzey dalgaları
Yüzey Dalgaları deprem enerjisi yüzeye ulaştığında oluşur. Yüzey
dalgaları kayaç parçalarını yuvarlanan ve sallanan hareketle
yerkürenin farklı yönlerde hareket etmesi için hareket ettirir.
Bunlar en yavaş hareketli dalgalardır, ama yeryüzündeki yapılar için
oldukça yıkıcıdır.
•Love dalgaları - zemin yüzeyinin yan-yana hareket
Sıvılarda hareket edemez.
•Rayleigh dalgaları – dalga hareket yönünün tersine eliptik yolda yer
hareket eder.
Yapılara oldukça fazla verir.


Rayleigh Dalgaları
Yavaştır
Düşey harekete sahiptir
Love Dalgaları
Yanal harekete sahiptir.
Diagram representing the damaging
back-and-forth motion of a surface
wave. (Credit: McGraw Hill/Glencoe, 1st ed., pg. 163)
29
Depremlerin Ölçümü
• Sismometreler – sismik dalgaları ölçmek için kullanılır
• Sismograflar - Sismometreler tarafından tespit edilen hareketi kalıcı olarak üreten
kayıt cihazları
• Sismogramlar – deprem dalgalarının kalıcı kayıtları
– Deprem gerilimleri ölçmek için kullanılır
Seismograph
Station
Layer A
Layer B
Reflecting
Boundary
Seismograf
• Yanal hareketi ölçer (P
dalgaları)
Depremlerin Yeri
• P- and S-dalgaları deprem odağından
aynı anda ayrılır
• P dalgaları, depremden uzaklık ve
zaman ile S-dalgasının daha ilerisinde
kalır.
• Seyahat zaman eğrisi- odak uzaklığını
belirlemek için kullanılır
– Ilk P ve S dalgası varışları arasındaki
zamana dayalı
Insert revised
Figs. 16.8a-d here
Depremlerin Yeri
• Odak noktası yerin içinde depremin enerjisinin ortaya çıktığı noktadır.
• Odak derinliği yeryüzünün altında olan odak derinliği belirlenebilir.
– Sığ odak 0-70 km derinlik
– Ortalama odak 70-350 km derinlik
– Derin odak 350-670 km derinlik
Odak ve Epicenter arasındaki fark

Odak- Yerkürenin içinde depremlerin başladığı ve enerjinin
bırakıldığı yerdir.

Epicenter- Dünya yüzeyinde dikey olarak odak üzerindeki nokta.
What kind of fault is this??
Depremlerin "Boyutunun Ölçülmesi"
 Deprem büyüklüğü şiddet ve büyüklüğü olarak iki şekilde ölçülür.
 Deprem büyüklüğü, ne kadar yıkıcı olduğunun bir ölçüsüdür. Temelde büyüklük, ne kadar
enerjinin serbest bırakıldığına karşılık gelir. Richter Ölçeği, bir sismogramdaki en büyük
çizginin (sismik dalga, P veya S) yüksekliği (genlik) temelinde deprem büyüklüğünü ifade
etmek için kullanılır.
 Şiddet- bir depremin ürettiği etkilerin bir ölçüsüdür (yapılar ve insanlar üzerinde)Modified
Mercalli scale)
 Mercalli ölçeği Richter ölçeğinden farklıdır, çünkü insanların ve yapıların sismik
olaydan etkilenme yoğunluğunu ölçer. Özünde, hasarı ölçer. Çok daha öznel ve 1 (hasar
yok) ila 12 (toplam imha) arasındaki sayıları kullanıyor.
Fault zone and earthquakes
38
39
Depremlerin Etkileri
• Depremlerin çeşitleri etkileri vardır, bütn hepsi ma ve
can kaybına sebep olur.
– Yer hareketi deprem sırasında yerin titreme ve
sallanmasıdır.
• Binalar ve köprüler devrilebilir
– Yangın, bozulan gaz ve su şebekesi ve düşmüş
elektrik tellerinden ötürü depremlerin hemen
sonrasında ortaya çıkan bir sorundur
– Heyelanlar özellikle büyük depremlerde yer
sarsıntısı ile tetiklenebilir
– Sıvılaşma suya doygun toprak ya da sedimanın
deprem sırasında sıvı gibi davranmasıdır.
Tsunami
• Tsunami (seismic sea waves) - Denizaltı
depremleri sırasında deniz tabanının ani
yukarı veya aşağı hareketi sonucu oluşan
çok büyük deniz dalgaları
– Genellikle büyüklüğü 8+ depremle üretilir
(“büyük” depremler - e.g., 9.3 Indonesia, 2004)
– Büyük deniz altı heyelanları veya volkanik
patlamalar yüzünden de üretilebilir.
– Açık okyanus boyunca 700 km / saat'in üzerinde
hızlarda hareket eder.
– hafif eğimli deniz tabanında ve huni şeklindeki
koyları ile kıyı bölgelerinde çok yükseklere
ulaşma
San Andreas
Fault
San Francisco
Site of M7.8
Earthquake,
April 18,
1906