Depremi önceden haber veren olaylara bir bakış
Doç.Dr. İlyas Çağlar, İTÜ, Maden Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü
Cumhuriyet Bilim Ve Teknik 05.02.2000

Gökyüzündeki ışıklar - Kuvartz saatlerdeki bozukluklar - evcil hayvanlarda değişiklikler - balıklarda panik işaretleri - Küstüm çiçeği depremden önce küsüyor - yere düşen çiviler - ve yer altındaki değişikliklerin incelenmesi üzerine

1 7 Ağustos 1999 Kocaeli depremini izleyen günlerde halk arasında: yeraltı sularının akış rejimlerinin değiştiği, gökyüzünde bazı ışıkların gözlendiği, evcil hayvanlarda bazı davranış bozuklukları gözlendiği konusunda konuşmalara hepimiz tanık olduk. Bu yazıda, sözü edilenlerden bazılarına değinilecek ve daha da ileri giderek bilimsel açıklamalar getirilecektir.

Şurası gerçek ki; deprem ışımaları (şimşekleri), deprem bulutları, uzamış ay görüntüsü ve hayvan davranış anomalileri gibi 1519 adet olay, 17 Ocak 1995 Kobe depreminin habercisi olarak bu depremden sonra fax, elektronik mesaj ve telefonlarla Japonya'da sismoloji alanında çalışan kurum yada kişilere bildirilmişti (Ikeya ve Matsumoto, 1998a). Bunun gibi diğer bazı ilginç olaylar ve getirilen bilimsel açıklamaları aşağıda verilmiştir. Aynı zamanda Jeofizik
teknikler kullanarak "depremleri önceden tahmin etme" (eartquake prediction) konusunda gerçek verilere dayalı örnek çalışmalar da burada konu edilecektir.

YAŞAMIMIZDAKİ DEPREM HABERCİLERİ

Kuvartz saatler bazen  depremin habercisi mi?

6427 kişinin hayatını yitirdiği 17 Ocak 1995 Kobe depreminden bir gün önce, deprem episantır1 noktasından 25 km uzaktaki bir şehirde yaşayan bir Japon vatandaşı, Osaka Üniversitesindeki Yer ve Uzay Bilimleri merkezinde deprem konusunda çalışması ile tanınan H. Ma tsumoto 'ya telefon etmiş ve olağan dışı esrarengiz haberci bir olay hakkında konuşup kendisine bilimsel şekilde açıklanmasını istedi.

Anlatılana göre depremden önce: Evdeki bir kuvartz masa saatinin yelkovanı hareketini durdurdu ve belirgin olarak ters yönde hareket etmeğe başladı. Benzer olarak Japonya'daki bir üniversite öğrencisinin de Kobe depreminden önce Faynı sıradışı olayı yaşadığı fakat bunu kimseye anlatmadığı belirtilmiştir. Saat depremden sonra normal olan önceki çalışmasına devam etmiştir (Ikeya ve diğ., 1998b).

1976 yılında 240 bin kişinin hayatını yitirdiği büyük Tangshang (Tangşayn) depreminden 8 saat önce de deprem episantır noktasından 160 km uzaktaki Çin başkenti Pekin'de kuvartz saatlerin durduğu yine rapor edilmişti. Diğer yandan bu tür saatlerin bazılarındaki yelkovanın depremden bir gün önce bu kez normal yönde, olduğundan daha hızlı şekilde döndüğüne ilişkin duyumlar da alınmıştı.

Konunun bilimsel olarak açıklanabilmesi için Osaka Üniversitesi Yer ve Uzay Bilimleri Merkezi araştırma laboratuarında bir dizi deneyler yapıldığı bilinmektedir (Ikeya ve Matsumoto, 1997a). Bu deneyler sırasında; önce bir kuvartz masa saati Van de Graaff statik elektrik jeneratörünün (alimünyum folye ile kaplı olan) küresi üzerine yerleştirilmiştir. Jeneratörden 10 W gücünde 120-130 MHz frekansında bir elektromanyetik alan uygulanmıştır. Bu
elektromanyetik alan etkisi altında kalan saatin yelkovanı normalinden 8 kat daha hızlı dönmeye başlamıştır.

Bu olaya elektronik olarak şu açıklama getirilir: Uygulanan elektromanyetik alandan dolayı dijital saatin elektronik devresinde bir elektrik şarj (yük) atlaması olmuş ve bundan dolayı meydana gelen sıradışı akım saat motorunun aksi yönde hareketini tetikleyip yelkovanın ters kutuptaki yönde dönmesine veya aynı polaritedeki hareketini tetikleyip yelkovanın daha hızlı dönmesine neden olmuştur (Ikeya ve diğ., 1998b; Ikeya ve Matsumoto, 1997a). Bu deneyler dizisi Kobe depremi öncesi kuvartz saatlerde gözlenen yukarıdaki olayların deprem oluşum mekanizmasının bir elektromanyetik alan yarattığını açıklar.

Küstüm çiçeğinin (Mimosa pudica) esrarı ve depremden önce düşen çiviler

Herkesçe bilinen "küstüm" saksı çiçeği (Mimosa pudica) yine bu laboratuar deneyinde önce Van de Graaff statik elektrik jeneratörünün küresi üzerine yerleştirildi. Uygulanan elektromanyetik alan etkisi altında bu çiçeğin yapraklarını pörsütüp sarkıttığı gözlendi. Küstüm çiçeğinin küsmesi bunun elektrostatik olarak indüklenmiş elektrik akımlardan paniklemesi ile açıklanır.

Ansei kronolojisinden verilen ve 150 yıl önce kayıt edilmiş meşhur bir Japon hikâyesi, bir demir mıknatısta asılı duran 15 cm uzunluğundaki demir çivilerin Ansei depreminden önce düşmesi üzerinedir. Çiviler, depremin P dalgası (ki bu hemen hissedilen sismik dalgadır) henüz algılanmadan düşmüştür.

Bu mıknatıs ve çivi olayından hemen sonra bir mıknatısın depremlerin kestirilmesi konusunda prediktör (önceden haberci) olabileceği düşünüldü, fakat bunun yararlı olmayacağı sonucuna ulaşıldı. Hatta bugün bile, depremlerin önceden kestirilmesi çalışmalarını sürdüren sismologlar tarafından, tam depremde veya depremden önce manyetik alan şiddetinin değişmesine karşın bunun gözardı edilebileceği gerçeği konuşulur.

Osaka Üniversitesi araştırma laboratuarında bu mıknatıs ve çivi olayının bilimsel olarak açıklanabilmesi için bir dizi deneyler gerçekleştirildi. Bazı çiviler Van de Graaff statik elektrik jeneratörü küresi üzerindeki bir manyetik askıya tutturuldu. Jeneratörün büyük gerilim küresi elektrostatik olarak yüklendiğinde çivilerin her biri bir ötekine doğru eğilerek kapanıp yere düştüler. Bunun gibi benzer diğer bir dizi deney sonuçları ve Ansei hikâyesi birlikte
yorumlandığında, depremi meydana getiren fay sistemleri aynı zamanda büyük bir elektromanyetik alan üretirler. Bu alanın etkisi, yukarıda yaşanan ve gözlenen yeryüzü olayları ile kendisini belli eder.

Haberci Canlılar

Bir doğa olayı olan depremlerin ürettiği elektromanyetik alanın aynı zamanda çok sayıda canlı hayvan varlığını irkiterek onları uyardığı söylenebilir. Ülkemiz insanlarının da 17 Ağustos 1999 depreminden sonra akıllarından geçirerek dile getirdikleri bu tür canlı hayvanların deprem habercisi olabilme özelliği, gerçekte akıl dışı bir olay değildir. Ancak bu konuda bir homojenlikten söz edilemez.

Diğer meşhur bir hikâye ise Japonyada bir balıkçıya maledilir. Balıkçı herzaman nehirde rastgeldiği yılan balıkları nın nehirde bulunmadığını ve nehirdeki yayın balıkları nın ise panik içerisinde anomali hareketler yaptığını hayretle izler. Bu olayları bir deprem kehaneti olarak yorumlayan balıkçı, her nasılsa 1846 Ansei depreminde (M=7.8) hayatını kurtarır (Ikeya ve Matsumoto, 1998a).

Bu olayı açıklamak için yine Osaka Üniversitesi Yer ve Uzay Bilimleri Laboratuarlarında 1996 yılında bazı deneyler gerçekleştirildi. 60 cm uzunluğunda bir yayın balığı ile 50 cm uzunluğunda iki yılan balığı 90x40 cm boyutundaki bir akvaryumda (32 cm yüksekliğindeki) su içerisine, 40x40 cm boyutunda olan ve 87 cm aralıkla duran iki alüminyum elektrod levha arasına konuldu (Resim 1). Bir elektronik "pulse" jeneratörü (ossilatör) aracılığı ile (1ms zaman
aralıklarıyla) tekrarlanan 4 Voltluk bir elektriksel gerilimi akvaryuma elektrodlar yardımıyla uygulandığında, hayvanların telaş, panik ve heyecan içerisindeki kaçışları ve hareketlilikleri video kameradan izlendi (Ikeya ve diğ., 1998b; Ikeya ve diğ., 1997b).

Benzer olarak 1995 Kobe depreminden önce su aygırları nın suya dalarak bir süre görünmedikleri anlaşılır. 1971'deki Izu-Ohshima'daki volkanik püskürmeden ve onun depreminden önce, hayvanat bahçesindeki timsahlar ın feryad ederek vahşice davranışları bildirilmişti.

Kobe depreminin hemen öncesinde bazı balık türleri ve ipek böcekleri genel bir sıraya dizildiler ve bazı balıklar ise kendilerini sudan dışarı attıkları için yaşamlarını yitirdiler. Elektro-psikolojik tepkiler (panik, heyecan, telaş) veren bu hayvanlardan en büyük davranış anomalisi sergileyen yılan balıklarının sismo-elektromanyetik alanlara daha duyarlı olduğu anlaşıldı.

Yukarıda anlatıldığı gibi hayvanlarda elektro-psikolojik davranışlara neden olan elektrik-elektromanyetik alan, bir tektonik fay sisteminde, deprem sürecinde üretilen ve elektronik olarak ölçülebilecek fiziksel parametredir. Bu alanı üreten bir tektonik fay, aslında matematiksel tanımı yapılabilen bir elektromanyetik modeldir. Deprem öncesi ve sonrası faylardaki gerilim (stress) değişiminin neden olduğu sismo-elektromanyetik anomaliler bu modellerden hesaplanabilir (Ikeya ve diğ., 1997c).

JEOFİZİK-JEOHİDROLOJİK YÖNTEMLERLE DEPREMLERİN ÖNCEDEN KESTİRİLMESİ

Yukarıda verilen sismo-elektromanyetik olayın kökeninde, aslında yeraltısuyu hareketleri nin işlevi gözardı edilemez. Tektonik olarak aktif fay kuşakları civarındaki aşırı elastik gerilim farklılığı nedeniyle yeraltısuyu akışmalarında sıradışı bir artış vardır. Bu yeraltı dinamik olayı yeryüzünden ölçülebilir büyüklükte bir takım jeofizik anomalileri ortaya koyar. Şekil 1 , Kuzey Anadolu Fay kuşağının Bolu-İsmetpaşa civarında kuzey-güney yönündeki bir
doğrultuda ölçülen jeofizik anomalileri ve onların değerlendirilmelerinden elde edilen fay modellerini gösterir (Çağlar ve Aygül, 1998).

Farklı anomali parametrelerinde birliktelik gösteren değişimler ilginçtir. Bu arazi çalışması tektonik olarak aktif bir fayın belirlenmesini amaçlar. Depreme aday yeraltı bölgesinde deprem oluşumu öncesi öyle olaylar meydana geliyor ki her birinin jeofizik ve jeohidrolojik olarak belirteçleri, zamanın fonksiyonu olarak
yeryüzünden izlenebilir yani "monitoring" yapılır.

Jeoelektrik Yöntemler

Yeryüzünde depremlerin önceden kestirilmesine yönelik olarak yapılacak jeofizik ölçümler şunlardır:

* elektrik özdirenç,
* doğal gerilim (self-potential=SP)
* tellürik yer akım kayıtları.

Jeohidrolojik ölçümler ise;

* Kuyu Suyu Seviyesi (KSS),
* Kaynak Suyu Boşalımı (KSB) dır.

Şekil 2 'de Elektrik özdirenç ve SP ile tellürik ölçümler için bir arazide akım ve gerilim elektrodlarının dizilimi blok görüntü olarak verilmiştir. Yere akımın verildiği elektrodların daha geniş olarak arazide yayılımı ile yeriçinin daha derin kesimlerinin araştırılması bu teknikte esastır. Şekil 3 ve Şekil 4 de bu yöntemin işleyişi ve derinlik ilişkisi gösteriliyor. Doğal gerilim (SP) yönteminde ise, yeriçindeki fay civarında ortaya çıkan sıradışı su akışmalarının yarattığı doğal yer akımları ölçülür (Şekil 5). Ancak burada konu olarak edinilen Depremleri Önceden Kestirme çalışmalarında her iki yöntemde de elektrod dizilimi belirlenen bir konumda tutularak zamana bağlı ölçümler alınır.

Depremlerden önce kayaç yapısında oluşan jeofizik değişimler

Tektonik depremler için öne sürülen esneklik-geritepme "elastic rebound" teorisi, yeriçindeki yığınsal kırılma deformasyonlarının artarak birikmesinin yerkabuğunu kırdığını açıklar. Bu deformasyon deprem odağı (hiposantır2 ) civarında maksimumdur. Ve bu deformasyon yeraltı kayaçlarının fiziksel koşullarına bağlı olarak deprem odak civarından uzaklaştıkça azalır.

Japonya'da Yoshino kenti civarında 18 Temmuz 1952 tarihinde meydana gelen depremde, episantır noktasından 94 km uzakta kuzeydeki Osakayama gözlem evinde 2.5x10-6 değerinde bir deformasyon ölçüldü (Rikitake, 1976). Diğer yandan, Japon yerbilimcilerinin benzer böyle gözlemlerinden; "kayaçlar yalnızca odakta deforme olmazlar, fakat olası deprem odağından uzakta da ölçülebilir bir deformasyona neden olabilirler" sonucu ortaya çıkar.

Bu nedenle, böyle daha uzaktaki yerlerde daha zayıf olan deformasyonları gözlemek için uygun jeofizik ölçü düzeneklerin kurulup işletilmesi gereklidir. Şimdi bu uygun jeofizik yöntemin; neden elektrik özdirenç ve SP yöntemi olduğunun yanıtını aşağıda göreceğiz.

Kayaçların elektrik özdirenç değişim miktarının o kayacın bir mekanik deformasyonu sırasında 300 kat daha farklı bir değere ulaşabileceği, hatta bir özdirenç ölçü sisteminin (Şekil 2, 3 ve 4) 1.0x10-9 seviyesindeki bir deformasyonun etkisini elektrik olarak algılayabileceği anlaşılmıştır. Deformasyonların yığınsal artış periyodunun izlenmesi yardımıyla tektonik depremlerin önceden tahmin edilebileceği bilinir. Buna bağlı olarak bu deformasyonların etkilerinin de aynı zamanda elektrik parametrelerde izlenebilmesi depremlerin oluş zamanlarının tahmin edilmesinde jeoelektrik izleme "monitoring" yapılmasının önemini arttırmaktadır. Ancak bu izleme ölçülerinden başka, daha da ileriye giderek, kayaçların mekanik karekteristiğine bağlı olan jeofizik parametrelerin, gerilme alanları etkisi altında ortaya koydukları elastik deformasyon değişimlerinin jeoelektrik parametrelerde ne gibi sonuçları doğurduğuna bakılmalıdır.

Elektrokimyasal SP, kırılmış kayaç gözenekliği, hidrolik basınç ve kil ile diğer minerallerin varlığından ileri gelir. Su tablası civarında hidrolik basınç etkisi altındaki kayacın mikrogözenekleri boyunca kayaç gözenek suyu hızlı olarak yer değiştirir. Bu akan gözenek suyu iyonlarının neden olduğu mikro akımların yığınsal toplam büyüklüğü SP elektrokimyasal belirtiyi maydana getirir. Meydana gelen elektrokimyasal belirtinin ortaya çıkardığı elektriksel gerilimi ancak milivolt büyüklüğünde ölçülür ve bu da bir arazi düzeneği ile olanaklıdır (Şekil 5).

DEPREMLERİN ÖNCEDEN KESTİRİLMESİNDE BİR ÖRNEK

Hindistan'ın Shillong kenti civarındaki kayaçların jeoelektrik ve hidrolojik parametrelerinin gözlenmesine 12 Şubat 1980 günü başlandı. Bu ölçümler, 16 Şubat 1980 günü meydana gelecek tam güneş tutulması sırasındaki (gel-git) çekim etkilerinin yeriçi için ortaya koyduğu değişimleri belirleme amacıyla başlatılmıştı. Tam güneş tutulmasını izleyen 17 Şubat 1980 günü (Richter ölçeğine göre M=4 büyüklüğünde) orta büyüklükte bir deprem oldu ve yapılan
gözlemlerin bu olayla ilgili bazı karekteristik değişimleri içerdiği anlaşıldı. Bunun devamı olarak SP, yer akımları (telluric currents), özdirenç, KSS ve KSB ölçümlerine, depremin meydana gelişi ile ilgili olarak bu parametre değişimlerinin ilişkisini görmek amacıyla bir süre daha devam edildi. Gözlenen bazı karekteristik davranışlar üzerine jeoelektrik ve jeohidrolojik parametrelerin depremlerin meydana gelişindeki anlamlı değişimlerini izlemek amacıyla, 5-6 ay daha sürekli izlemeye (monitoring) karar verildi (Nayak ve diğ., 1983).

Kuzeydoğu Hindistan'ın "Alpine-Asiatic" deprem kuşağında yeraldığı ve burada etkili olarak tektonik depremlerin meydana geldiği çok iyi bilinir. 25-30 kadar mikrodeprem (Richter ölçeğine göre büyüklüğü 3.5'ten düşük) Shillong civarında yerleştirilen istasyonlarda hergün kayıt edildi. Bu mikrodepremler yukarıda adı tanımlanan jeofizik parametreler ile ilgili olarak herhangi bir değişim ortaya koymadıklarından dolayı genellikle bir önem ve anlam taşımazlar. Yine de bu jeofizik parametreler Richter ölçeğine göre en azından 3.5-5 büyüklüğündeki orta depremler tarafından etkilenirler. Şekil 2 'de gösterilen ölçü düzeneğinin kurulduğu sürekli izleme istasyonunda jeofizik ölçüler alınırken, ayrıca KSB ve KSS verileri de aynı dönemlerde sistematik olarak ölçüldü.  Gözlem yeri, herhangi bir yerel jeofizik anomaliyi meydana getirmeyecek özellikte seçildiğinden, SP ve özdirenç değişimleri bu sahadaki kayaçların
tamamen petrofizik özelliklerine (kırıklık, tane büyüklüğü, gözeneklilik, su doymuşluğu gibi) bağlıdır.

Deprem habercisi  değişimler

9 Mart 1980 günü, büyüklüğü M=4.2 ve episantırı gözlem bölgesinden 55 km güneydoğuda olan bir deprem oldu. Şekil 6 'da gösterildiği gibi, izlenen özdirenç 12,800 ohm-m den geçişli olarak 10,300 ohm-m değerine 7 günlük bir periyod boyunca düştü. Deprem, özdirenç değişiminin bu anomaliden sonraki anomali öncesi seviyesi'ne ulaştığı aşamada meydana geldi. Kayıt edilen SP ise 7 günlük periyod boyunca 1500 mV normal değerinden yaklaşık
1350 mV seviyesine düştü. Deprem bu farklılığın 7 günlük periyodda en az olduğu zamana rast gelmişti. Bu sismik olaydan sonra SP gerilim farklılığı arttı. Deprem oluşum sürecinde KSS ve KSB'de bir düşüş gözlendi. KSS nin düşüşündeki normal mevsimsel trendden olan 0.4 m lik sapma oldukça anlamlı olarak yorumlanır. KSB parametresi toprağın sığ kesimlerindeki sızıntılardan etkilenirken özdirenç, 50 m altından daha derin kesimlerdeki koşulların etkisini gösterecek şekilde etkilenmemiştir.

Şekil 7 ise 20 Mayıs 1980 günü gözlem yerinin 261 km kuzeyinde oluşan büyük (M=7) bir deprem ile ilişkili olan jeofizik ve jeohidrolojik "monitoring" izleme değişimlerini gösteriyor. Özellikle elektrik özdirenç ve SP nin anlamlı değişimleri bu depremin önceden habercisi olarak gözlendi. Elektrik özdirenç depremden önceki günlerde oldukça azalarak bir anomali verdi. Daha ileri günlerde anomali öncesi seviyeye ulaştığı değerlerde deprem meydana geldi.

Yukarıda tanımlananlara ek olarak, bu çalışma sırasındaki bazı deprem gözlemlerinden elde edilen jeofizik ve jeohidrolojik parametre şablonları Tablo 1 'de veriliyor.
Tablo 1: Depremin en iyi tahmin edildiği jeoelektrik ve hidrolojik parametreler. ÖZD: Özdirenç, SP:yeralatı doğal gerilimleri, YA:Yeraltı akımları, SS:Kuyu suyu seviyesi, KSB:kaynek suyu boşalmaları
Gün
Episantr uzaklığı (km)
Büyüklük, Richter ölçeği
Depremin açıkça tahmin edikldiği parametre
9 Mart
55
M=4.2
ÖZD, SP, YA, KSS, KSB 
20 Mayıs
261
M=7
ÖZD, KSS
11 Haziran
149
M=5
ÖZD, SP, YA, KSS, KSB
15 Temmuz
105
M=4
ÖZD, SP, YA, SS, KSB
27 Temmuz
150
M=4.5
ÖZD, YA, KSB, KSS

Görüleceği gibi, özdirenç ve KSS değişimleri diğer parametrelerden daha az belirsizlik taşımakta. Özdirenç değişimleri deprem öncül oluşumları için öne sürülen Rus modelindeki sismik dalgaların hızı ve "dilatancy-diffussion" modelinde tanımlanan Vp/Vs eğri şekillerine benzer biçimde karekteristik körfez şekline sahiptir. Burada bu parametreleri kontrol eden faktörleri tartışmak mümkündür. Depremle anlamlı bir ilişkisi olabilecek ölçülmüş özdirenç değişimleri ise Tablo 2 'de verilmiştir.

Tablo 2: Depremlerden önce yeraltı özdirencinde, yeraltı suyu seviyesinde ve kaynak suyu boşalmalarında meydana gelen değişim miktarları
Deprem günü Episantr uzaklığı (Km) Büyüklük, Richter  Ölçü peryodu, gün Özdireçteki değişim miktarı Kaynaksuyu seviye değişim miktarı Yeraltı suyu seviyesi değişimi
9 Mart 55 M=4.2 7 %25 %2 0.3
20 Mayıs 261 M=7 7 %8-10 %7 0.2
11 Haziran 149 M=5 12 %15 %7 1.3
15 Temmuz 105 M=4 12 %11-27 %7 0.1
27 Temmuz 150 M=4.5 11 %10-16 - -

Anlamlı değişimlerin  bilimsel açıklamaları

1. Elektrik Özdirenç : Gözlem yerindeki ölçü elektrodlarının üzerine yerleştirildiği kuvarsit kayacının özdirenci; yeraltısuyu özdirenci, kayaç gözeneği ve su ile dolu gözenek boşluğu miktarı tarafından kontrol edilir. Buradaki yeraltı suyunun özdirenci laboratuar ölçümlerine göre 115 ohm-m beirlenmiştir.Yeraltısuyu özdirencinin sabit kaldığı bilindiğine göre, kayaç özirencindeki değişimin gözeneklerde ve kuvarsitin kırıkları içindeki su doymuşluk miktarındaki değişimlerden kaynaklandığı anlaşılır.

Normal koşullarda, bu kayaçların özdirençleri yeraltısuyu içermeleri durumundakinden 100 kat daha yüksektir (Telford ve diğ., 1976). Bunun anlamı şudur: Kayaç, toplam hacminin yalnızca %0'u kadar su içermektedir. Bunu açıklayan bağıntı P-m= Kayaç özdirenci/Su özdirenci. Burada P, kayaç etkin özdirenci ve m ise çimentolanma faktörüdür. Çimentolanma faktörünün (m) bu bağıntıdaki işlevine bakarsak: kayaç içerisinde gözenek hacminin %'lik bir değişimi kayaç etkin özdirecinin asıl değerden %5 lik bir farklılığı sonuçlar. Kuvarsitin özdirenci 10,000 ohm-m olduğundan porozitedeki % lik bir değişim onun özdirencinde 3500 ohm-m lik bir değişime neden olur ki bu değişim duyarlı olarak bir özdirenç ölçü sistemi (Şekil 2 ve 3) ile ölçülebilir.

Bir deprem gerilimi etkisi altında bulunan benzer kayaç gözenek ve gözenek geçitlerinin oluşturduğu boşluk hacmindeki küçük bir değişim varsa bu durum özdirenç sistemi (Şekil 2 ve 3) kullanılarak yine duyarlı şekilde ölçülebilir. Kayaçların özdirencinin küçük bir basınç ortamı koşullarında: artan basınç ile arttığını, fakat büyük bir basınç ortamı durumunda ise artan basınç ile azaldığını gözlemiştir.

Asyadaki Pamir bölgesinde 1.5-2 aylık bir periyodda yapılan gözlemlerde özdirençdeki %5-18 miktarlık azalmaya bakarak 1x1010 J' dan daha büyük enerjinin açığa çıktığı ve ölçüm sahasından 10 km uzakta meydana gelen depremlerin önceden tahmin edildiği rapor edildi (Bursukov, 1972).

Bu kestirim işleminde episantır bölge yakınında daha belirgin bir durum olabilir, fakat uzaktaki bir bölgede deprem ncesi oluşan büyük gerilmenin neden olduğu basıncın kayaç özdirencinde gözlenmesi ise daha zor olabilir. Deprem ve özdirenç akrabalığı konusundaki bu gözlemin gerçekleşme olasılığı deprem episantır noktasına olan uzaklıkla ters orantılıdır.

Tablo-1 , izleme istasyonu yakınındaki bölgede ölçülen jeofizik parametrelerin, 4-7 büyüklüğünde ve 40-400 km uzakta oluşan depremlere bağlı olarak ne derecede değişim gösterdiğini açıklar. Diğer yandan 700 km uzaklıkta M=8 büyüklüğünde oluşan bir deprem işaretçisinin özdirenç indikatörü olduğu belirtildi (Rikitake, 1976). Yaklaşık 800 km uzaklıkta episantırı bulunan orta ve büyük depremlerin rezistivite indikatörü olduğu aynı zamanda Çin bilim
adamları tarafından da açıklandı.

Hatta gel-git sırasında kayaçların gerilme koşullarındaki küçük değişimlerden dolayı meydana çıkan özdirençdeki anlamlı değişimlerin varlığı da ortaya konuldu. Bu gözlemler depremlerin önceden tahmin edilmesinde özdirenç ölçümlerinin etkin olabileceğini açıklar. Yere verilen akımın kayaç gözenek kanalcıkları arasından, yataklama düzlemlerinden, fay ve kırık düzlemlerinden de aktığı bilinir. Elektrik olarak yönbağımsız kayaçlarda özdirencin, kayaç uzanım doğrultusuna ve eğim yönüne bağlı olmasından dolayı bu akım farklı şekilde akar. Kayaçlarda meydana gelen yatay ve birbirine paralel kırıklar yeraltı akım akışına katkı sağlarlar. Ancak yine de özdirençdeki düşüşü açıklamak için kayaçlardaki mikro kırıkları varsaymak gerekmez.

2. Doğal Gerilim (SP): Diğer bir jeofizik yöntem olan SP ise su seviyesindeki kayaç gözeneklerinde meydana gelen değişimleri saptayabilecek duyarlı bir belirteçtir. Şekil 6, deprem öncesi SP nin 1500 mV'den 1350 mV değerine düştüğünü gösterir. Eğer porozite (gözeneklilik) koşulları gerilme alanındaki değişimlerden önce ve sonra su tablasına uygun olup değişmiyorsa gözlenen SP verilerinde bir değişiklik yoktur. Bu bazı depremlerden önce SP'deki
değişimlerin yokluğu ile açıklanabilir.

3. KSS ve KSB : Şekil 6 KSS ve KSB'deki anlamlı azalma ile depremlerin önceden tahmin edilebileceğini gösterir. Bu değişimler kayaçtaki su tutan gözeneklerin bir deprem öncesindeki "dilation" durumu ile açıklanır. Sonuç olarak su toplayan gözenek boşluğu artar ve daha çok miktarda su bu boşluklara emilir. Bu ise keza kaynak sularındaki azalmayı ve kazılarak açılmış kuyulardaki KSS değişimini meydana getirir. KSS ve KSB değişimleri Tablo 2'de
gösterildi.

Depremden Dolayı Değişimler, 7-20 günlük bir periyod boyunca gözlendi, fakat her yıl tekrarlanabilecek olan mevsimsel değişimlerin etkisi ise daha uzun bir periyod boyunca izlendi. Buradan, büyük bir depremin etkisinin yarattığı değişimlerin, eğer aynı dönemde meydana geldiyse mevsimsel etkiler ile karıştığı izlenir.

Bu belirsizliği aşmak için, jeoelektrik ölçümler sismik yöntem ile desteklenmelidir. Yeraltı formasyonlarının sismik hızları, sığ tabakalardaki su doymuşluğu ile bozulmaz. Jeoelektrik özellikler toprağın jeohidrolojik koşullarına geniş şekilde bağımlıdır. Yağmurlu bir mevsimde yüzey su ile sature olduğundan, jeohidrolojik koşullar (özellikle sığ derinliklerdeki) bu değişimlere konu olabilir. Bundan dolayı, bu periyod boyunca yer akımları (earth currents) ve SP
ölçümleri, suyun yeriçine sızılmasından dolayı ciddi şekilde bozulurlar.

Meteorolojik olarak kuru dönem gösteren mevsimlerde, kayaçlar daha çok veya biraz daha kuru iken, jeohidrolojik, earth-currents ve elektromekanik gerilim parametrelerinde herhangi bir değişimi gözlemek zordur. Bu sıradışı koşullar, depremlerden dolayı meydana gelen değişimleri izlemek ve incelemek için uygun değildir. Böyle olağan dışı koşulların etkin olamayacağı yerler seçilerek bu güçlük yenilebilir. Su ile kısmen doygunlaşmış yerler, bir deprem
oluşumundan dolayı ortaya çıkan jeohidrolojik ve jeoelektrik parametrelerin anlamlı değişimlerini gösterirler. Yapılan ölçümler elektrik özdirenç değişim genliğinin deprem episantr noktasına olan uzaklığa bağlı olarak farklılık gösterdiğini ortaya koyar. Uzaklık azaldıkça bu genlik artar.

HABERCİ BULGULAR VE SONUÇLAR

Şekil 6 ve Şekil 7'de gösterilen, özdirenç değişim gözlemleri üç tipik dönemde gruplandırılabilir. İlk durumda (Başlangıç durumu) yatay sıkışma gözenek boşluğunu ve geçirimliliği etkiler. Eğer kayaç tabakalaşma uzanımı boyunca gözeneklerin sürekliliği artmış ise bu etki eğim yönü boyunca azalır. Ve uygun olarak özdirenç artar veya azalır.

İkinci durumda, sıkışma gerilmesi bütün yönlerde kırılmalar yaratabilir. Bağlı olarak gözenek boşluğu artabilir. Ve su tablası seviyesi azalabilir. Kaynak boşalma oranında bir azalma olabilir. Su tablasının aşağıya çekilmesi ve gözenek boşluğundaki değişimler yer elektrik akımlarını ve SP yi bozabilir.

Deprem Öncesi durumda (veya üçüncü durum) özdirencin anomali öncesi duruma dönüşü sürekli gözlemlerimizde farkedilebilir. Bu, episantır sahası civarındaki maksimum gerilen yer ve bundan olan uzaklıkla ilişkili olarak meydana gelebilir. Böylece, deprem oluş zaman ve yerinin tahmin edilmesi için olduğu kadar gerilme birikim mekanizmasının araştırılması için olasılıkları bu gibi bulgular işaret eder.

Gel-git gerilme mekanizmalarının, kayaçlarda benzer oluşumları sonuçlayarak depremleri tetiklediği bildirilir. Yer akımlarının sürekli izlenmesi deprem öncesi tektono-elektriğin gelişmesini aydınlatabilir. Jeoelektrik ve jeohidrolojik parametrelerin (KSS ve KSB) izlenmesi, yardımıyla orta büyüklükteki depremlerin tahmin edilebileceği anlaşılır.

Benzer değişimler depremlerde önce keza Sovyet, Amerikan, Çin ve Japon bilimcileri tarafından da gözlenmiştir. Bir depremin odağındaki gerilim alanı özdirenç değişim trendi ile belirlenebilir. Bu kısmen kayaç anizotropuna ve biraz da kayaç geçirimlilik ve porozitesine bağlıdır. Ancak yine de kayaç özdirencinde bir azalma izlenir.

Depremden önce, körfez görünüşündeki bir özdirenç azalması ve sonra da anomali öncesi seviye'ye ulaşma söz konusudur (iletkenlik körfezi). Anomalinin bu şekli Vp/Vs sismik hız oranının verdiği anomaliye benzerdir.

Sismik olarak aktif bölgelerde bu olayın periyodu daha kısa olabilir. Yukarıdaki bu deneysel ve gözlemsel sonuçlar, herhangi bir büyük depremden önce değerli öncül bulguları ortaya koyar. Büyük bir deprem, depremlerin istatiksel analizine bakılarak tahmin edilse bile bazı belirsizlikleri ortadan kaldırmak için bu gibi çalışmalara önem verilmesi gereklidir. Gelişömiş ülkelerde Depremleri Önceden Kestirme çalışmaları çok disiplinli Jeofizik çalışmalar ile
sürdürülmektedir.

Ülkemizde 1980 yılında başlatılan; Japon Tokyo Teknik Üniversitesi ve son olarak Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Merkezi ile birlikte Adapazarı-İznik-Bolu civarında sürdürüldüğü bilinen Ulusal projenin niçin son 10 yıldır sürdürülmediği ise anlaşılamamaktadır.

(*) Doç. Dr., İstanbul Teknik Üniversitesi, Maden Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, 80626 Maslak-İstanbul. Email: caglari@itu.edu.tr, URL: www.geop.itu.edu.tr

KAYNAKLAR

Bursukov, O.M., 1972 Variations of electric resistivity of mountain rocks connected with tectonic causes. Tectonophysics 14, 273-277.

Çağlar, İ., Aygül, H., 1998 Tectonoelectric potential and electromagnetic anomalies originated by active faults; The Geyve Fault Zone. Earthquake Pognostics World Forum Seismic Safety of Big Cities, Septem 21-25, İstanbul, Abstract WS1 of session.

Ikeya, M., Matsumoto, H. 1997a Reproduced earthquake precursor legends using a Van de Graaff generatör: Candle flame and dropped nails. Naturwissenschaften 84, 539-541.

Ikeya, M., Komatsu, T., Kinoshita, Y., Kazuhiko, T., Inoue, K., Gondou, M., Yamamoto, T. 1997b Pulsed electric field before Kobe and Izu earthquakes from Seismically-induced Anomalous Abimal Behavior (SAAB). Episodes 20, 253-260.

Ikeya, M., Takaki, S., Matsumoto, H., Tani, A., Komatsu, T. 1997c Pulsed charge model of fault behavior producing seismic electric signals (SES). Journal of Circuits, Systems, and Computers 7, 153-164.

Ikeya, M., Matsumoto, H. 1998a Dupicated earthquake precursor anomalies of electric appliances. South China Journal of Seismology 18, 53-57.

Ikeya, M., Matsuda, T. ve Yamanaka, C. 1998b Reproduction of mimosa and clock anomalies before earthquakes. Proc. Japan Acad., 74, Ser. B, 60-64.

Ikeya, M., Matsumoto, H., Huang, Q. H. 1998c Alignment silkworms as seismic animal anomalous behavior (SAAB) and electromagnetic model of a fault: a theory and laboratory experiment. Acta Seismologica Sinica 11, 365-374.

Nayak, P.N., Saha, S.N., Dutta, S., Rama M.S.V., Sarker, N.C. 1983 Geoelectrical and geohydrological precursors of earthquakes in northeastern India. Geoexploration 21, 137-157.

Rikitake, T., 1976 Earthquake Prediction. Elsevier, Amsterdam.

Telford, W.M., Geldart, D.P., Sheriff, R.E., Keys, D.A., 1976 Applied Geophysics. Cambridge University Press, London.

DİPNOTLAR:

(1) Episantır= Depremi oluşturan ilk kırılmanın başladığı yeraltı noktasının yeryüzündeki izdüşümünün enlem-boylam cinsinden koordinatıdır.
(2) Hiposantır= Depremi oluşturan ilk kırılmanın başladığı yeraltı noktası (odak).

Şekiller:

Şekil 1: Bolu-Eskipazar civarında Kuzey Anadolu Fayını kesen bir doğrultuda ölçülmüş jeofizik parametreler. (a) Manyetik ve özdirenç grafiği, (b) 70-300 Hz frekansı için elektromanyetik alan, (c) doğal polarizasyon (SP) ve faymodeli, (d) Manyetotelürik ölçülerden elede edilen yer elektrik yapısı. Burada kırmızı ile taralı kesimler fay zonunu işaret eder.


Şekil 1


Şekil 2

Şekil 2



Şekil 4
Şekil 5

 


Şekil 6

Şekil 6

Şekil 7

Şekil 7



Şekil 8

Şekil 8



| Deprem erken uyarı sistemi | Ruslar depremi önceden bilecek mi? | Deprem gelirken sinyal veriyor | Deprem Tahmin Siteleri Deprem Anasayfası |