Bilim dünyasının saygın yayın organlarından Nature Portfolio’da yayımlanan yeni bir araştırma Marmara Denizi’nin altındaki fay sistemine ilişkin ezber bozan bulgular ortaya koydu. Çalışmaya göre bölgedeki yüksek ısı akısı ve kalın tortul katmanlar, biriken gerilimin bir bölümünün “fay sürünmesi” (creep) yoluyla sessiz biçimde boşalmasına imkân tanıyor. Bu süreç büyük ölçekli ani kırılmaların önünde doğal bir tampon mekanizma oluşturuyor.
Los Angeles’teki University of Southern California (USC) Yer Bilimleri Bölümü’nden Sezim E. Güverçin ve Sylvain Barbot tarafından yürütülen araştırmada Marmara Denizi altındaki jeolojik yapı ileri düzey sismik döngü simülasyonları kullanılarak modellendi. Elde edilen sonuçlar İstanbul için risk olarak görülen yaklaşık 150 kilometrelik sismik boşluğun tek parça halinde kırılma olasılığını azaltan “reolojik” (malzemenin akış ve deformasyon özelliklerine bağlı) engeller barındırdığını gösterdi.
Üç boyutlu bir model oluşturuldu
Çalışmanın en çarpıcı noktalarından biri Marmara Denizi’nin tabanındaki sıcaklık değişimlerinin fay davranışına etkisi oldu. Araştırmacılar bölgesel ısı akışı verilerini ve laboratuvar ortamında türetilmiş sürtünme özelliklerini birleştirerek üç boyutlu bir model oluşturdu.
Marmara’daki Tekirdağ ve Orta Havza gibi bölgelerde yer kabuğu incelmiş durumda ve bu da yer altı sıcaklığının (ısı akışının) yüksek olmasına neden oluyor. Ayrıca bu havzalar kalın tortu tabakalarıyla (7 km’ye varan derinlikte) kaplı.
Yüksek sıcaklık ve kalın tortu tabakaları fayın kilitlenmesini engelleyerek “creep” yani “sürünme” adı verilen bir harekete yol açıyor. Bu durum fayın deprem üretmeden yavaşça kayarak boşaltmasını sağlıyor. Özellikle Tekirdağ ve Orta Havza segmentlerinde sığ derinliklerde (5 km’ye kadar) aseismik (depremsiz) sürünme tespit edildi.
Araştırmacılara göre Marmara’daki fay tek parça gibi hareket etmiyor, segmentlere ayrılmış durumda. Tekirdağ segmenti, sürtünme etkisiyle enerjisini azaltıyor, büyük deprem yaratamayacak. Doğudaki Kumburgaz-Adalar segmentinde ise beklenen maksimum deprem 7,2-7,3 büyüklüğünde.
Parçalı kırılma
Yıllardır konuşulan “Marmara Fayı tek seferde kırılırsa 7.6 veya üzeri büyüklükte deprem üretir” senaryosu bu çalışmayla ciddi bir antitezle karşılaştı. Simülasyonlar 10.000 yıllık sismik döngüler boyunca depremlerin 7.3 büyüklüğünü aşmadığını gösterdi.
Araştırmaya göre fay batıdan doğuya doğru tek bir hat gibi davranmıyor; aksine fiziksel engellerle birbirinden ayrılan segmentler halinde çalışıyor:
Daha basit ve karakteristik kırılmalar sergiliyor. Burada yaklaşık 150 yılda bir tekrarlayan, maksimum 7.2-7.3 büyüklüğünde depremler üretiliyor (1912 depremi gibi).
Doğu Bölümü (Orta Havza, Kumburgaz ve Adalar): İstanbul’a daha yakın olan bu bölümde durum daha karmaşık. Burası “kısmi kırılmalar” ve daha sık aralıklarla gerçekleşen, daha küçük büyüklükteki (M 6.5 – 7.1 arası) depremlerle karakterize ediliyor.
Orta Havza ve Çınarcık
Araştırma Marmara Denizi içindeki Tekirdağ, Orta Havza ve Çınarcık havzalarının yalnızca jeolojik çöküntüler olmadığını ortaya koyuyor. Bu havzaların deprem kırılmasını yavaşlatan ya da durduran “reolojik bariyerler” gibi davrandığı bilimsel olarak gösteriliyor.
Özellikle Orta Havza’da kalın tortul birikimle yüksek ısı anomalisi fay boyunca ilerleyen deprem yırtılmasına karşı doğal engel oluşturuyor. Bu yapı kırılmanın batıdan doğuya ya da doğudan batıya tek parça halinde ilerlemesini güçleştiriyor.
Çalışmaya göre söz konusu bariyerler fayın tamamının aynı anda kırılma ihtimalini önemli ölçüde azaltıyor. Nitekim 1766 ve 1912 depremleri gibi tarihsel büyük sarsıntıların da bu nedenle parçalı kırılmalarla gerçekleştiği, yapılan ileri düzey simülasyonların tarihsel kayıtlarla birebir örtüştüğü ifade ediliyor.
Yeni araştırmanın farkı fayın çeşitli bölgelerinde yer kabuğunun ince mi yoksa kalın mı olduğuna da bakılmış olması. Curie Point, magma tabakasının başladığı derinlik anlamına geliyor.
6,5–7,0 arası depremler öne çıkıyor
Çalışmanın sonuç bölümünde, İstanbul ve çevresi için deprem tehlike değerlendirmelerinin güncellenmesi gerektiği vurgulanıyor. Yapılan simülasyonlar, ısı akışı ve tortu yapısı gibi fiziksel koşulların depremlerin büyüklüğünü doğal olarak sınırladığını gösteriyor. En olumsuz senaryolarda bile deprem büyüklüğünün 7,3’ün üzerine çıkmadığı ifade ediliyor.
Araştırma, deprem riskinin ortadan kalktığını söylemiyor; ancak tek ve “süper büyüklükte” bir deprem yerine, birbirini tetikleyebilen ya da farklı zamanlarda meydana gelebilecek parçalı, orta-büyük ölçekli (M 6,5–7,0) depremlerin daha olası olduğuna işaret ediyor.
Özellikle İstanbul’a en yakın Kumburgaz ve Adalar segmentlerinde, kırılma davranışının karmaşık olduğu; 6,4–6,8 büyüklüğünde ikili (doublet) depremler ya da 7,0’a varan tekil kırılmaların görülebileceği belirtiliyor. Araştırmacılar sismik tehlike modellerinin yalnızca fayın geometrisine değil, ısı akışı ve kayaç yapısı (litoloji) gibi temel fiziksel özelliklere de dayanması gerektiğinin altını çiziyor.