Haziran 1929'da Yeni Zelanda'nın Güney Ada'sını şiddetli bir deprem salladı. Kopenhag'da Inge Lehmann adlı bir sismolog, depremin dünyanın dört bir yanındaki istasyonlarda bıraktığı kayıtları inceledi. Zayıf dalgalar, o dönemin bütün kuramlarına göre Dünya'nın çekirdeğinin dalgaları uzak tutması gereken bir bölgede, Rusya'daki istasyonlara ulaşmıştı.
Bu bilmeceyle yıllarca uğraştı. 1936'da cevabını yayımladı. Sıvı çekirdeğin derinliklerinde, dalgaların daha hızlı ilerlediği ikinci bir çekirdek, yani bir iç çekirdek olmalıydı. O iç çekirdek, bu dalgaları bükerek yasak bölgeye sokmuştu. Oraya şimdiye kadar hiç kimse gitmedi. Bunu ona bir deprem gösterdi; bu dersin sonunda nasıl olduğunu göreceksiniz.
Bu derste bir depremi başından sonuna kadar izleyeceğiz. Bir fayın nasıl yüklenip kırıldığını ve bilim insanlarının onun dalgalarını nasıl okuduğunu göreceğiz. Ardından bir depremin bir sonrakine nasıl yol açtığını ve dalgaların gezegenin derinliklerinde neyi ortaya çıkardığını göreceğiz.
Dünya'nın dış kabuğu, yılda birkaç santimetre sürüklenen levhalara bölünmüştür. İki levhanın buluştuğu yerde aralarındaki sınır bir faydır ve levhalar hareket etmeyi sürdürse bile iki taraf çoğu zaman birbirine kilitli kalır.
1:13Kilitli bir fayın yakınındaki kaya, giderek artan bir ağırlık altındaki bir tramplen gibi yavaşça bükülür. 1910'da Harry Fielding Reid adlı bir jeolog, bunu 1906'daki büyük San Francisco depreminden önce ve sonra yapılmış arazi ölçümlerinden gösterdi. Buna elastik geri sekme adını verdi: on yıllar süren yavaş bir bükülme, ardından ani bir geri fırlama.
1:34İşte bu, deprem döngüsüdür. Fay on yıllar ya da yüzyıllar boyunca yüklenir, saniyeler ya da dakikalar içinde kırılır, sonra yeniden kilitlenir ve tekrar yüklenmeye başlar. Her büyük deprem, bu döngünün bir turudur.
1:48Bilim insanları yüklenmenin gerçekleşmesini izleyebilir. Yere sabitlenmiş GPS alıcıları kendi konumlarını bir inçin küçük bir kesrine, birkaç milimetreye kadar hassasiyetle izler. Kilitli bir faydan uzaktaki istasyonlar levhalarıyla birlikte hareket eder, ama faya yakın olanlar geride kalır. Zemin bükülüyor.
2:06Bir fayın ne kadar sıkı kilitli olduğuna o fayın kenetlenmesi denir. Tamamen kenetlenmiş bir fay, levhaların hareketinin neredeyse tamamını yıldan yıla depolar. Kuzeydoğu Japonya açıklarında Mart 2011'deki büyük deprem, oradaki levhaların, Pasifik levhasının Japonya'nın altına daldığı çukura kadar kilitli olduğunu gösterdi. Bu sınır boşaldığında deniz tabanı kaydı; bazı yerlerde yaklaşık 50 metre, 150 fitten fazla.
2:33Her fay yüklenirken tamamen hareketsiz kalmaz. Washington eyaleti ve Britanya Kolumbiyası'nın altında, levha sınırının derin kısmı yaklaşık her 14 ayda bir, iki hafta kadar bir sürede bir inç kadar, birkaç santimetre kayar. Bunu kimse hissetmez. GPS bu yavaş kayma olaylarını 2000 yılı civarında ortaya çıkardı. Bilim insanları onları yakından izler, çünkü her biri, fayın yukarıdaki kilitli kısmına yük ekler.
3:00Döngü, yerde bir kayıt bırakır. Jeologlar fayları enine kesen hendekler kazar ve toprak katmanlarını bir kitabın sayfaları gibi okur. Bir katmanın yırtılıp ötelendiği yerde, onu bir deprem kırmıştır. Bu katmanların yaşlandırılması, bir fayın binlerce yıl boyunca ne sıklıkla kırıldığını gösterir.
Bir deprem fayın tamamını bir anda kırmaz. Deprem, gerilimin sürtünmeyi ilk kez yendiği tek bir noktada, hiposantrda başlar. Oradan kopma, yani kırılma, fay boyunca dışa doğru hızla ilerler; tipik olarak her saniye 2 ila 3 kilometre. Bazı kırılmalar, yaydıkları dalgaların bir kısmını bile geride bırakır.
3:39Deprem ne kadar büyükse, kırılma o kadar uzun süre devam eder. Orta büyüklükteki bir deprem birkaç saniyede biter. 2004'teki büyük Sumatra depreminde kırılma, yaklaşık sekiz dakika boyunca, 1.300 kilometreden uzun bir fay boyunca kuzeye doğru yırtılmayı sürdürdü.
3:56Fayın ne kadarının kırıldığı ve ne kadar kaydığı, bir depremin büyüklüğünü belirler. Bilim insanları üç şeyi çarpar: kırılan fay alanını, fayın iki tarafının ne kadar kaydığını ve kayanın ne kadar rijit olduğunu. Ortaya çıkan sonuç, yani sismik moment, modern büyüklük ölçeğinin üzerine kurulduğu temeldir. Ölçekteki her tam basamak, yaklaşık 32 kat daha fazla enerjinin açığa çıkması demektir.
4:18Depremlerin çoğu, yüzeyden yaklaşık 70 kilometre derinliğe kadar olan kesimde başlar. Ancak bir levhanın diğerinin altına daldığı yerlerde depremler, batan levhayı aşağıya doğru, yaklaşık 700 kilometre derinliğe kadar izler. 1994'te, şimdiye kadar kaydedilmiş en büyük derin depremlerden biri, Bolivya'nın yaklaşık 630 kilometre altında meydana geldi. Kanada kadar uzakta hissedildi.
4:44Dalgaları okumak
Kırılma dalgalar yayar. P dalgaları, bir yay boyunca ilerleyen bir itme gibi kayayı sıkıştırır ve gerer; en hızlı ilerleyen de onlardır. S dalgaları kayayı bir yandan öbür yana sallar ve daha sonra gelir. Bu dalgaların yüzeye ulaştığı yerde, yüzey dalgaları yer boyunca dışa doğru yuvarlanarak yayılır. En yavaş olan onlardır ve hasarın önemli bir kısmına onlar yol açar.
5:03P ve S dalgaları arasındaki zaman farkı, bir istasyona depremin ne kadar uzakta olduğunu söyler. Yakındaki bir deprem için bu farkın her saniyesi yaklaşık 8 kilometre demektir. Yeri belirlemek için üç istasyon yeterlidir ve yüzlerce istasyondan oluşan ağlar bunu saniyeler içinde yapar.
5:19Faylar üç ana şekilde kırılır. Normal fayda kabuk gerilir ve bloklardan biri aşağı düşer. Ters fayda kabuk sıkışır ve bloklardan biri diğerinin üzerine çıkar. Doğrultu atımlı fayda iki taraf birbirinin yanından yana doğru kayar.
5:34Bir fayın hangi yönde kırıldığını dalgaların kendisi ortaya koyar. Bazı istasyonlarda yerin ilk hareketi bir itme, diğerlerinde ise bir çekmedir. Dünyanın dört bir yanında haritalandığında bu itmeler ve çekmeler, sismologların “plaj topu” lakabını verdiği bir desen çizer. Şubat 2023'te Türkiye'yi 7,8 büyüklüğünde bir deprem vurdu. Depremin plaj topu doğrultu atımlı bir kırılma gösterdi; artçı sarsıntıları da bu kırılmanın izini Doğu Anadolu Fayı boyunca sürdü.
6:02Büyüklüğün kesinleşmesi daha uzun sürer. 2011'de Japonya'nın, sarsıntı başladıktan yaklaşık üç dakika sonra yayınlanan ilk tsunami uyarısı, 7,9'luk bir büyüklüğe dayanıyordu. Hızlı yöntem en büyük depremlerde sınırına dayanır; tahmin adım adım 9'a yükseltildi. Hızlı rakamlar uyarılara hizmet eder; nihai rakam ise kaydın tamamından gelir.
6:27Bu nihai rakam, fayın alanından ve kayma miktarından hesaplanan moment büyüklüğüdür. Eski ölçeklerin aksine, en büyük depremlerde büyümeyi bırakmaz. Bu yüzden büyük bir deprem, hızlı tahminler yerini moment büyüklüğüne bıraktıkça, ilk saatinde birkaç farklı büyüklük gösterebilir.
6:45Radar uyduları bir depremin tamamını tek seferde haritalayabilir. Önce ve sonra çekilen görüntüleri karşılaştırarak, yerin hareket ettiği yerlerde renk bantları çizerler; her bant, uyduya doğru yaklaşık 3 santimetrelik, yaklaşık bir inçlik bir hareketi gösterir. Bu desen, kimsenin ulaşamadığı yerlerde bile kırılan fayın izini sürer.
7:07Depremler birbiriyle konuşur
Depremler kendilerine özgü kurallara uyar. Büyüklükte aşağı doğru her basamakta, yaklaşık on kat daha fazla deprem vardır. Dünya genelinde tipik bir yılda 5 veya daha büyük 1.000'den fazla deprem olur, ama 8 veya daha büyük olanlardan yalnızca yaklaşık bir tane olur.
7:22Büyük bir depremden sonra artçı sarsıntılar gelir ve düzenli bir şekilde azalırlar; bu, sismolog Fusakichi Omori'nin 1890'larda Japonya'da bulduğu bir örüntüdür. Ana şoktan on gün sonra, ilk gündekinin yaklaşık onda biri sıklıkta gelirler. Yüz gün sonra, yaklaşık yüzde biri sıklıkta.
7:40En büyük artçı sarsıntı, ortalamada, ana depremden büyüklük olarak yaklaşık 1,2 daha küçüktür. Bu yüzden 7 büyüklüğünde bir depremden sonra, büyüklüğü 6 civarında olan güçlü bir artçı sarsıntı şaşırtıcı değildir ve hasarlı binalar kontrol edilene kadar boş kalmalıdır.
7:59Bir deprem yalnızca gerilimi boşaltmaz. Onu taşır da. Kırılan fayın bittiği yerde, hemen ötesindeki kayadaki gerilim artar ve bir sonraki segment kırılmaya daha da yaklaşır.
8:11Türkiye'deki Kuzey Anadolu Fayı bunu açıkça gösterir. 1939'dan başlayarak bir dizi büyük deprem, 60 yıl boyunca fay boyunca doğudan batıya ilerledi. En büyük on deprem üzerine yapılan bir çalışma, bunlardan dokuzunun kendilerinden öncekiler tarafından kırılmaya daha yakın hale getirildiğini buldu. Ağustos 1999'da bu ilerleyiş, İstanbul'a yakın olan İzmit'e ulaştı ve İstanbul'un altında güçlü bir deprem olma olasılığını artırdı.
8:38İnsanlar da fayların kilidini açabilir. Oklahoma'da petrol ve gaz faaliyetleri, muazzam hacimlerde tuzlu atık suyu yerin derinliklerine pompaladı ve eski fayların içindeki basıncı, faylar kayana kadar artırdı. 3 veya daha büyük depremler, yılda yaklaşık ikiden 2015'te 900'ün üzerine fırladı. Oklahoma'nın en büyük depremi, 2016'da Pawnee yakınında meydana gelen 5,8 büyüklüğündeki deprem, birçok eyalette hissedildi.
9:07Bütün bunlar tahminlere girer; tahminler olasılık verir, asla bir tarih vermez. Kaliforniya'daki küçük Parkfield kasabası, San Andreas fayının üzerinde yer alır. 1857 ile 1966 arasında orada orta büyüklükte altı deprem oldu; kabaca her 22 yılda bir.
9:241985'te bilim insanları bir sonrakinin 1993'ten önce olacağını tahmin etti ve onu yakalamak için bölgeyi aletlerle doldurdu. Deprem, tahmin aralığının kapanmasından 11 yıl sonra, 2004'te geldi. Faylar tahmin edilebilecek kadar düzenlidir, ama bir tarifeye uyacak kadar düzenli değildir.
9:43Bu yüzden modern tahminler; döngüyü, hendeklerdeki kaydı ve yüklenmenin GPS ölçümlerini birleştirerek her fay için önümüzdeki on yıllara ait olasılıklar üretir. Oklahoma'daki artıştan sonra ABD Jeoloji Araştırmaları Kurumu, insanların neden olduğu depremler için de bir yıllık tahminler yayınlamaya başladı.
10:04Dünya'nın içini görmek
Yeri sallayan aynı dalgalar, tüm gezegenin içinden geçer. Daha derindeki kaya muazzam bir basınç altındadır ve dalgalar genellikle aşağı indikçe hızlanır. Bu yüzden yolları, sıcak bir yolun üzerindeki serap titreşimi gibi, yüzeye doğru hafifçe geri kıvrılır.
10:191909'da Andrija Mohorovičić adlı Hırvat bir bilim insanı, yakındaki bir depremden gelen dalgaların iki grup hâlinde ulaştığını fark etti. Bazıları, daha derindeki kayadan geçen daha hızlı bir yol izlemişti. Kabuğun tabanını bulmuştu; bu sınır bugün hâlâ onun adını taşıyor: Moho.
10:38Çok daha derinde, dalgalar çekirdeği ortaya çıkarır. Bir depremden, yerkürenin çevresinin dörtte birinden daha uzakta S dalgaları kaybolur ve bir daha geri gelmez. P dalgaları da sönümlenir, sonra öbür tarafta yeniden belirir. S dalgaları sıvının içinden geçemez. Dış çekirdek erimiş hâldedir.
10:55Bu da bizi yeniden Inge Lehmann'a getiriyor. Rusya'daki zayıf dalgalar sıvı çekirdeği geçmiş ve onun içindeki daha hızlı bir şey tarafından bükülmüştü. Bu, yarıçapı yaklaşık 1.200 kilometre olan bir iç çekirdekti. Sonraki çalışmalar, onun katı demir ve nikelden oluştuğunu ve aşağı yukarı Güneş'in yüzeyi kadar sıcak olduğunu gösterdi. Modern ağlar, bu kayıtlardan milyonlarcasını kullanarak derin Dünya'yı üç boyutlu olarak haritalandırır.
11:19Hiç kimse yaklaşık 12 kilometreden daha derine sondaj yapmadı. Aşağıdaki her şey hakkında bildiklerimizin çoğu, dünyanın dört bir yanındaki istasyonlarda deprem dalgalarının varış zamanlarını ölçmekten gelir.
Kısacası, akılda tutulması gereken üç şey var. Birincisi, bir fay on yıllar boyunca yüklenir, dakikalar içinde kırılır ve yeniden kilitlenir: deprem döngüsü. İkincisi, dalgalar bir fayın nerede kırıldığını, nasıl hareket ettiğini ve kırılmanın ne kadar büyük olduğunu ortaya koyar; her deprem de gerilimi bir sonrakine aktarır. Ve üçüncüsü, aynı dalgalar gezegenin içini, katı çekirdeğine kadar haritalandırdı.
11:54Her deprem, gezegenin içinden gelen bir mesajdır. Inge Lehmann 1929'dan gelen bir mesajı okudu ve kimsenin asla ziyaret edemeyeceği bir dünya buldu. Earth Explained'ı izlediğiniz için teşekkürler. Bir sonraki ders için abone olun ve gezegeni EarthWatch 24-7'de gece gündüz canlı izleyin.
