SİSMİK DALGALAR SİSMİK DALGALAR

Transkript

1 SİSMİK DALGALAR SİSMİK DALGALAR Yer içerisinde meydana gelen bir deprem ya da patlatma anında çok büyük miktarda enerji açığa çıkar. Bu enerjinin bir kısmı faylanma ile kayaçların deformasyonu için kullanılırken, kalan kısmı ise ortamın özelliklerine bağlı olarak yer içerisinde elastik dalgalar şeklinde yayılır. Sismik dalgalar olarak bilinen bu elastik dalgalar, depremi oluşturan kırılma ve faylanma nedeniyle kaynaktan uzaklaşacak şekilde tüm yönlere doğru farklı türlerde yayılırlar. Deprem esnasında başlıca iki dalga türü açığa çıkar. Bunlar, Cisim dalgaları Yüzey dalgaları

2 SİSMİK DALGALAR Cisim Dalgaları Cisim dalgaları, kaynaktan bütün yönlere doğru yayılarak, yer içerisinde seyahat ederler. P (Primary veya Pressure) Dalgası S (Secondary veya Shear) Dalgası Yüzey Dalgaları Yüzey dalgaları ise hemen hemen yer kürenin yüzeyine paralel bir şekilde yayılırlar. Rayleigh Dalgası Love Dalgası

3 P DALGASI Yer içerisinde en hızlı yayılan ve deprem kayıt aletleri tarafından ilk algılanan dalgalardır. P dalgalarında, titreşim hareketi yayılma doğrultusu ile aynıdır. P dalgaları, hareketleri sırasında kayaları itip çekerek, yani dalgaların ilerleyiş yönüne paralel olarak hareket ederler. P dalgaları, yaptıkları bir çeşit itme-çekme hareketinden dolayı, geçtikleri ortamın hacimsel değişimine neden olurlar. Ortam üzerinde herhangi bir şekil bozukluğu gözlenmez. P- dalgaları, hem katılar, hem sıvılar hem de gazlar içerisinde kolayca yayılabilirler. Yayılım hızları, S- dalgası hızının yaklaşık katı kadardır.

4 S DALGASI S dalgaları kayıt aletlerinde ikincil olarak görülen ve titreşim hareketi yayılma doğrultusuna dik olan dalgalardır. S- dalgaları yayılırken tanecikler, yayılma doğrultusuna dik, aşağı-yukarı veya sağdan-sola doğru titreşirler. Şekil değişimine neden olan S dalgaları, ancak şekil değişimine direnci olan ortamlardan geçebilirler. Sıvı ve gazların şekil değişimine karşı herhangi bir direnci olmaması nedeniyle, S dalgaları bu ortamlardan geçemezler.

5 YÜZEY DALGALARI Yüzey dalgaları cisim dalgaları na göre daha yavaş yayılırlar, ancak genlikleri daha büyüktür. Sismik dalgaların ikinci türü olan yüzey dalgaları, en yavaş ilerleyen simik dalgalar olmakla birlikte, genelde cisim dalgalarından daha fazla hasara neden olurlar. Çünkü bu dalgalar daha fazla yer hareketi yaratır, daha yavaş hareket ettiği için de etkisi daha uzun sürer. Yüzey dalgaları, cisim dalgalarından daha düşük frekans içeriğine sahiptir. Düşük frekansa ve büyük genliklere sahip olmalarından dolayı yüzey dalgaları bir çok depremde yapılara zarar veren dalga türüdür. Hızı daha fazla olan Love ve genliği daha büyük olan Rayleigh dalgaları olarak ikiye ayrılırlar.

6 RAYLEIGH DALGASI Rayleigh dalgaları tıpkı bir su birikintisinde (göl, deniz) yayılan dalgalar gibi yerin yüzeyi boyunca yuvarlanarak ilerleyen dalgalardır. Rayleigh dalgaları yerkürenin yüzeyi boyunca yayılırken bir çeşit yuvarlanma hareketi yaptıklarından dolayı, geçtikleri ortam içerisinde bulunan tanecikler, yayılma doğrultusu boyunca ters bir elips hareketi çizerler. Dalga Doğrultusu

7 LOVE DALGASI Love dalgaları, Rayleigh dalgalarından daha hızlıdır. Bu yüzden sismogramlarda Rayleigh dalgalarından daha önce görülür. Bu iki dalga arasındaki hız farkı sismogramlar üzerinde gözlenemeyecek kadar küçüktür. Love dalgalarının geçtiği ortamda tanecikler tamamen yayılma doğrultusuna dik yatay düzlemde titreşirler. Dalga Doğrultusu

8 SİSMİK DALGALAR Tür Tanecik Hareketi Dalga Yayılım Hızı Diğer Karakteristik Özellikler P Dalgaları Birincil, Basınç Dalgaları Boyuna Yayılım Dalga yayılım doğrultusunda ardışık genişleme ve sıkışma hareketi Kabuk Bölgesinde: V P 5 7 km/sn Manto ve çekirdekte: V P 8 km/sn Suda: V P 1.5 km/sn Havada: V P 0.3 km/sn P dalgaları katı ortamda en hızlı ilerleyen dalgalardır. Buna bağlı olarak sismogramlarda ilk olarak P dalgaları görülür. P dalgaları sıvı ve gazlarda basınç dalgası olarak yayılır. S Dalgaları İkincil, Kayma Dalgaları Hareket Doğrultusuna Dik Yayılım Dalga yayılım doğrultusuna dik yönde yatay veya düşey ardışık salınım hareketi Kabuk Bölgesinde: V S 3 4 km/sn Manto Bölgesinde: V S 4.5 km/sn Dış Çekirdek Bölgesinde: V S 0 km/sn İç Çekirdek Bölgesinde: V S km/sn Sıvılarda: V S 0 km/s S dalgaları sıvılarda ve gazlarda yayılmazlar. Dolayısı ile Dünyanın dış çekirdek bölgesinde, suda, erimiş metallerde (manto) bu dalgalar yayılamazlar. S dalgaları katı ortamda P dalgalarından daha yavaş yayılır. Dolayısı ile sismogramlarda P dalgalarından daha sonra görülürler.

9 SİSMİK DALGALAR Tür Tanecik Hareketi Dalga Yayılım Hızı Diğer Karakteristik Özellikler L Dalgaları Love Dalgaları, Yüzeysel Dalgalar, Uzun Dalgalar Yeryüzüne paralel olarak yayılan dalgaların yayılım doğrultusuna dik yönde yatay salınım hareketi Yayılan dalganın frekans özelliklerine bağlı olarak; Yeryüzünde: V L km/sn Love dalgaları yeryüzünde oluşan yüzeysel dalgalardır. Dalgaların genlikleri yeryüzünde en büyük değerine ulaşmakta, ancak derinlikle dalgaların genlikleri azalmaktadır. Ayrıca, düşük frekanslarda daha derinlere kadar yayılabilir. R Dalgaları Rayleigh Dalgaları Yüzeysel Dalgalar Uzun Dalgalar Zeminde Dalgalanma Hareket hem yayılım doğrultusuna paralel, hem de hareket doğrultusuna dik yönde (düşey düzlemde) olup eliptik bir harekettir. Yayılan dalganın frekans özelliklerine bağlı olarak; Yeryüzünde: V R km/sn Rayleigh Dalgaları yüzeysel dalgalardır. Genlikleri derinlikle azalır. Bu dalgaların hareketi su dalgalarına benzerdir.

10 SİSMİK DALGALARIN YAYILMASI Dakika Yüzeysel Dalgalar P S P Dalgaları (ilk ulaşan dalga) S Dalgaları (ikincil ulaşan dalga)

11 SİSMİK DALGALARIN YAYILMASI

12 SİSMİK DALGALARIN YAYILMASI Boyuna Dalga Hızı V P E (1 ) (1 2 ) (1 ) V P E : Boyuna dalga hızı : Elastisite modülü : Yoğunluk : Poisson oranı Kayma Dalgası Hızı V S E 2 (1 ) V P G : Kayma dalgası hızı : Kayma modülü : Yoğunluk : Poisson oranı

13 GÖLGE ZONLARI P dalgası gölge zonu S dalgası gölge zonu

14 GÖLGE ZONLARI

15 Merkezüssünün (Episantr) Saptanması Bir depremin merkezüssünü bulmak için, sismik kayıtçılardan kurulu bir ağ kullanılır. Bunun için en az üç kayıt istasyonundan elde edilmiş sismogramlardan yararlanmak gereklidir. Bir depremden sonra, P ve S dalgalarının bir istasyona ne kadar zaman farkı ile ulaştığı belirlenebilir ve böylece deprem merkezüssünün istasyondan olan uzaklığı hesaplanabilir. P ve S dalgaları arasındaki zaman mesafesi, bu dalgaların yerkabuğu içindeki seyahat mesafesi ile orantılıdır. Diğer bir deyişle, dalgaların oluştuğu deprem odağı ne kadar uzak ise, P ve S dalgaları arasındaki zaman aralığı da o kadar uzun olacaktır.

16 Merkezüssünün (Episantr) Saptanması

17 Merkezüssünün (Episantr) Saptanması

18 Merkezüssünün (Episantr) Saptanması Sismik zaman - yol diyagramı ile bir depremin istasyona olan uzaklığı saptanabilir. Üç istasyon (A, B ve C) kayıtları, bu eğrilerle karşılaştırıldığında, örneğin A istasyonu için, merkezüssü uzaklığı 1500 km kadar bulunur. Diğer (B ve C) istayonlardan elde edilen kayıtlardan da 5600 km ve 8000 km saptanır. Harita üzerinde istasyon yeri merkez alınarak, elde edilen uzaklıklar yarıçap olacak şekilde çizilen dairelerin kesişme yeri bulunur. Bu kesişme yeri yaklaşık depremin merkezüssü dür (epicenter).

19 Merkezüssünün (Episantr) Saptanması

20 Merkezüssünün (Episantr) Saptanması

21 ÖRNEK Bir istasyonda P dalgası 08:06 da hissediliyor. S dalgası ise 3 dakika sonra hissediliyor. Deprem ne kadar uzaklıkta meydana gelmiştir! t=3 dakika P dalgası S dalgasından yaklaşık olarak iki kat daha hızlı ilerlediğine göre, ortalama değer kullanılırsa: V P =10 km/sn V S =V P /2 Dalgaların katettiği mesafe hesaplanırsa: X= V P t P = V S t S Burada t P değeri P dalgasının toplam hareket süresi, t S ise S dalgasının toplam hareket süresidir. Yukarıdaki denklemde V S ve t S ifadelerini değiştirerek ve t P için çözerek:

22 ÖRNEK V P t P = (V P /2)(t P + t) Buradan, t P = t elde edilir ve X= V P t P = (10 km/sn)*(180 sn)= 1800 km olarak belirlenir.

23 DEPREM PARAMETRELERİ ODAK NOKTASI (HİPOSANTR) Odak noktası yerin içinde depremin enerjisinin ortaya çıktığı noktadır. Bu noktaya odak noktası veya iç merkez de denir. Gerçekte, enerjinin ortaya çıktığı bir nokta olmayıp bir alandır, fakat pratik uygulamalarda nokta olarak kabul edilmektedir.

24 DEPREM PARAMETRELERİ

25 DEPREM PARAMETRELERİ DIŞ MERKEZ (EPİSANTR) Odak noktasına en yakın olan yer üzerindeki noktadır. Burası aynı zamanda depremin en çok hasar yaptığı veya en kuvvetli olarak hissedildiği noktadır. Aslında bu, bir noktadan çok bir alandır. Depremin dış merkez alanı depremin şiddetine bağlı olarak çeşitli büyüklüklerde olabilir. Bazen büyük bir depremin odak noktasının boyutları yüzlerce kilometreyle de belirlenebilir. Bu nedenle "Episantr Bölgesi" ya da "Episantr Alanı" olarak tanımlama yapılması gerçeğe daha yakın bir tanımlama olacaktır.

26 DEPREM PARAMETRELERİ ODAK DERİNLİĞİ Depremde enerjinin açığa çıktığı noktanın yeryüzünden en kısa uzaklığı, depremin odak derinliği olarak adlandırılır. Depremler odak derinliklerine göre sınıflandırılabilir. Bu sınıflandırma tektonik depremler için geçerlidir. Yerin 0-60 km. derinliğinde olan depremler sığ deprem olarak nitelenir. Yerin km. derinliklerinde olan depremler orta derinlikte olan depremlerdir. Derin depremler ise yerin 300 km.den fazla derinliğinde olan depremlerdir. Türkiye'de olan depremler genellikle sığ depremlerdir ve derinlikleri 0-60 km. arasındadır. Orta ve derin depremler daha çok bir levhanın bir diğer levhanın altına girdiği bölgelerde olur. Derin depremler çok geniş alanlarda hissedilir, buna karşılık yaptıkları hasar azdır. Sığ depremler ise dar bir alanda hissedilirken bu alan içinde çok büyük hasar yapabilirler.

27 DEPREM PARAMETRELERİ ŞİDDET Herhangi bir derinlikte olan depremin, yeryüzünde hissedildiği bir noktadaki etkisinin ölçüsü olarak tanımlanmaktadır. Diğer bir deyişle depremin şiddeti, onun yapılar, doğa ve insanlar üzerindeki etkilerinin bir ölçüsüdür. Bu etki, depremin büyüklüğü, odak derinliği, uzaklığı yapıların depreme karşı gösterdiği dayanıklılık dahi değişik olabilmektedir. Şiddet depremin kaynağındaki büyüklüğü hakkında doğru bilgi vermemekle beraber, deprem dolayısıyla oluşan hasarı yukarıda belirtilen etkenlere bağlı olarak yansıtır.

28 DEPREM PARAMETRELERİ MAGNİTÜD Deprem sırasında açığa çıkan enerjinin bir ölçüsü olarak tanımlanmaktadır. Enerjinin doğrudan doğruya ölçülmesi olanağı olmadığından, Amerika Birleşik Devletleri'nden Prof.C.Richter tarafından 1930 yıllarında bulunan bir yöntemle depremlerin aletsel bir ölçüsü olan "Magnitüd" tanımlanmıştır. Prof.Richter, episantrdan 100 km. uzaklıkta ve sert zemine yerleştirilmiş özel bir sismografla (2800 büyütmeli, özel periyodu 0.8 saniye ve %80 sönümü olan bir Wood-Anderson torsiyon Sismografı ile) kaydedilmiş zemin hareketinin mikron cinsinden (1 mikron 1/1000 mm) ölçülen maksimum genliğinin 10 tabanına göre logaritmasını bir depremin "magnitüdü" olarak tanımlamıştır.

29 DEPREM PARAMETRELERİ Depremlerin şiddet ve magnitüdleri arasında birtakım ampirik bağıntılar çıkarılmıştır. Bu bağıntılardan şiddet ve magnitüd değerleri arasındaki dönüşümleri aşağıdaki gibi verilebilir. Siddet IV V VI VII VIII IX X XI XII Richter Magnitüdü

30 Depremin Şiddeti Nedir? Depremin yer yüzeyindeki etkileri depremin şiddeti olarak tanımlanır. Şiddetin ölçüsü, insanların deprem sırasında uykudan uyanmaları, mobilyaların hareket etmesi, bacaların yıkılması ve toplam hasar gibi çeşitli kıstaslar göz önüne alınarak yapılır. Şiddeti tanımlamak için birçok ölçek geliştirilmiştir. Bugün kullanılan batlıca şiddet cetvelleri değiştirilmiş "Mercalli Cetveli (MM)" ve "Medvedev-Sponheur-Karnik (MSK)" şiddet cetvelidir. Her iki cetvelde de XII şiddet derecesini kapsamaktadır. Hiçbir matematiksel temeli olmayıp bütünü ile gözlemsel bilgilere dayanır.

31 MSK Şiddet Cetveli I- Duyulmayan (a) : Titreşimler insanlar tarafından hissedilmeyip, yalnız sismograflarca kaydedilirler. II- Çok Hafif (a) : Sarsıntılar yapıların en üst katlarında,dinlenme bulunan az kişi tarafından hissedilir. III- Hafif (a) : Deprem ev içerisinde az kişi, dışarıda ise sadece uygun şartlar altındaki kişiler tarafından hissedilir. Sarsıntı, yoldan geçen hafif bir kamyonetin meydana getirdiği sallantı gibidir. Dikkatli kişiler, üst katlarda daha belirli olan asılmış eşyalardaki hafif sallantıyı izleyebilirler.

32 MSK Şiddet Cetveli I- Duyulmayan (a) : Titreşimler insanlar tarafından hissedilmeyip, yalnız sismograflarca kaydedilirler. II- Çok Hafif (a) : Sarsıntılar yapıların en üst katlarında,dinlenme bulunan az kişi tarafından hissedilir. III- Hafif (a) : Deprem ev içerisinde az kişi, dışarıda ise sadece uygun şartlar altındaki kişiler tarafından hissedilir. Sarsıntı, yoldan geçen hafif bir kamyonetin meydana getirdiği sallantı gibidir. Dikkatli kişiler, üst katlarda daha belirli olan asılmış eşyalardaki hafif sallantıyı izleyebilirler.

33 MSK Şiddet Cetveli IV- Orta Şiddetli (a) : Deprem ev içerisinde çok, dışarıda ise az kişi tarafından hissedilir. Sarsıntı, yoldan geçen ağır yüklü bir kamyonun oluşturduğu sallantı gibidir. Kapı, pencere ve mutfak eşyaları v.s. titrer, asılı eşyalar biraz sallanır. Ağzı açık kaplarda olan sıvılar biraz dökülür. Araç içerisindeki kişiler sallantıyı hissetmezler. V- Şiddetli (a) : Deprem, yapı içerisinde herkes, dışarıda ise çok kişi tarafından hissedilir. Uyumakta olan çok kişi uyanır, az sayıda dışarı kaçan olur. Hayvanlar huysuzlanmaya başlar. Yapılar baştan aşağıya titrerler, asılmış eşyalar ve duvarlara asılmış resimler önemli derecede sarsılır. Sarkaçlı saatler durur. Az miktarda sabit olmayan eşyalar yerlerini değistirebilirler ya da devrilebilirler. Açık kapı ve pencereler şiddetle itilip kapanırlar, iyi kilitlenmemiş kapalı kapılar açılabilir. İyice dolu, ağzı açık kaplardaki sıvılar dökülür. Sarsıntı yapı içerisine ağır bir eşyanın düşmesi gibi hissedilir. (b) : A tipi yapılarda hafif hasar olabilir. (c) : Bazen kaynak sularının debisi değişebilir.

34 MSK Şiddet Cetveli VI- Çok Şiddetli (a) : Deprem ev içerisinde ve dışarıda hemen hemen herkes ratafından hissedilir. Ev içerisindeki birçok kişi korkar ve dışarı kaçarlar, bazı kişiler dengelerini kaybederler. Evcil hayvanlar ağıllarından dışarı kaçarlar. Bazı hallerde tabak, bardak v.s.gibi cam eşyalar kırılabilir, kitaplar raflardan aşağıya düşerler. Ağır mobilyalar yerlerini değiştirirler. (b) : A tipi çok ve B tipi az yapılarda hafif hasar ve A tipi az yapıda orta hasar görülür. (c) : Bazı durumlarda nemli zeminlerde 1 cm.genişliğinde çatlaklar olabilir. Dağlarda rastgele yer kaymaları, pınar sularında ve yeraltı su düzeylerinde değişiklikler görülebilir.

35 MSK Şiddet Cetveli VII- Hasar Yapıcı (a) : Herkes korkar ve dışarı kaçar, pek çok kişi oturdukları yerden kalkmakta güçlük çekerler. Sarsıntı, araç kullanan kişiler tarafından önemli olarak hissedilir. (b) : C tipi çok binada hafif hasar, B tipi çok binada orta hasar, A tipi çok binada ağır hasar, A tipi az binada yıkıntı görülür. (c) : Sular çalkalanır ve bulanır. Kaynak suyu debisi ve yeraltı su düzeyi değişebilir. Bazı durumlarda kaynak suları kesilir ya da kuru kaynaklar yeniden akmaya başlar. Bir kısım kum çakıl birikintilerinde kaymalar olur. Yollarda heyelan ve çatlama olabilir. Yeraltı boruları ek yerlerinden hasara uğrayabilir. Taş duvarlarda çatlak ve yarıklar oluşur.

36 MSK Şiddet Cetveli VIII- Yıkıcı (a) : Korku ve panik meydana gelir. Araç kullanan kişiler rahatsız olur. Ağaç dalları kırılıp, düşer. En ağır mobilyalar bile hareket eder ya da yer değiştirerek devrilir. Asılı lambalar zarar görür. (b) : C tipi çok yapıda orta hasar, C tipi az yapıda ağır hasar, B tipi çok yapıda ağır hasar, A tipi çok yapıda yıkıntı görülür. Boruların ek yerleri kırılır. Abide ve heykeller hareket eder ya da burkulur. Mezar taşları devrilir. Taş duvarlar yıkılır. (c) : Dik şevli yol kenarlarında ve vadi içlerinde küçük yer kaymaları olabilir. Zeminde farklı genişliklerde cm.ölçüsünde çatlaklar oluşabilir. Göl suları bulanır, yeni kaynaklar meydana çıkabilir. Kuru kaynak sularının akıntıları ve yeraltı su düzeyleri değişir.

37 MSK Şiddet Cetveli IX- Çok Yıkıcı (a) : Genel panik. Mobilyalarda önemli hasar olur. Hayvanlar rastgele öte beriye kaçışır ve bağrışırlar. (b) : C tipi çok yapıda ağır hasar, C tipi az yapıda yıkıntı, B tipi çok yapıda yıkıntı, B tipi az yapıda fazla yıkıntı ve A tipi çok yapıda fazla yıkıntı görülür. Heykel ve sütunlar düşer. Bentlerde önemli hasarlar olur. Toprak altındaki borular kırılır. Demiryolu rayları eğrilip, bükülür yollar bozulur. (c) : Düzlük yerlerde çokça su, kum ve çamur tasmaları görülür. Zeminde 10 cm. genişliğine dek çatlaklar oluşur. Eğimli yerlerde ve nehir teraslarında bu çatlaklar 10 cm.den daha büyüktür. Bunların dışında, çok sayıda hafif çatlaklar görülür. Kaya düşmeleri, birçok yer kaymaları ve dağ kaymaları, sularda büyük dalgalanmalar meydana gelebilir. Kuru kayalar yeniden sulanır, sulu olanlar kurur.

38 MSK Şiddet Cetveli X- Ağır Yıkıcı (b) : C tipi çok yapıda yıkıntı, C tipi az yapıda yıkıntı, B tipi çok yapıda fazla yıkıntı, A tipi pek çok yapıda fazla yıkıntı görülür. Baraj, bent ve köprülerde önemli hasarlar olur. Tren yolu rayları eğrilir. Yeraltındaki borular kırılır ya da eğrilir. Asfalt ve parke yollarda kasisler olusur. (c) : Zeminde birkaç desimetre ölçüsünde çatlaklar oluşabilir. Bazen 1 m. genişliğinde çatlaklar da olabilir. Nehir teraslarında ve dik meyilli yerlerde büyük heyelanlar olur. Büyük kaya düşmeleri meydana gelir. Yeraltı su seviyesi değişir. Kanal, göl ve nehir suları karalar üzerine taşar. Yeni göller olusabilir.

39 MSK Şiddet Cetveli XI - Çok Ağır Yıkıcı (b) : İyi yapılmış yapılarda, köprülerde, su bentleri, barajlar ve tren yolu raylarında tehlikeli hasarlar olur. Yol ve caddeler kullanılmaz hale gelir. Yeraltındaki borular kırılır. (c) : Yer, yatay ve düşey doğrultudaki hareketler nedeniyle geniş yarık ve çatlaklar tarafından önemli biçimde bozulur. Çok sayıda yer kayması ve kaya düşmesi meydana gelir. Kum ve çamur fışkırmaları görülür. XII- Yok Edici (Manzara Değişir) (b) : Pratik olarak toprağın altında ve üstündeki tüm yapılar baştanbaşa yıkıntıya uğrar. (c) : Yer yüzeyi büsbütün değişir. Geniş ölçüde çatlak ve yarıklarda, yatay ve düşey hareketlerin yön miktarları izlenebilir. Kaya düşmeleri ve nehir versanlarındaki göçmeler çok geniş bir bölgeyi kaplarlar. Yeni göller ve çağlayanlar oluşur.

40 DEPREMİN BÜYÜKLÜĞÜ ( MAGNITUDE ) Büyüklük aletsel bir değerdir ve zemine, uzaklığa ve binanın yapılış şekli ile ilişkili olmayıp tamamen depremden açığa çıkan enerjiye bağlıdır. Büyüklük logaritmik olarak hesaplandığından büyüklükteki bir birimlik artış 10 misli büyük bir depreme karşılık gelir. Açığa çıkan enerji açısından bakıldığında ise 32 misli bir artış söz konusudur. Deprem, yerkabugunun gerilme etkisi sonuncu, belirli bir derinlikte kirilmasi olarak tanimlanabilir. Depremin büyüklügü ise kirilan yüzeyin büyüklügünü, ve dolayisiyla ortaya çikan enerjinin düzeyini belirten bir ölçüdür. Örnegin M=2.0 büyüklügünde bir deprem, yeryüzünün derinliklerinde yaklasik bir futbol sahasi büyüklügünde bir kirigin meydana geldigini gösterir. Büyüklük bir birim artarsa, yani 3.0 büyüklügünde bir deprem olusmus ise, yaklasik 10 futbol sahasina esit bir alanin kirilmis oldugu anlasilir.

41 Büyüklüğü Ölçmek İçin Kaç Yöntem Vardır! Nelerdir! Lokal (Yerel) Büyüklük Cisim Dalgası Büyüklüğü Yüzey Dalgası Büyüklüğü Süreye Bağlı Büyüklük Moment Büyüklüğü

42 Lokal (Yerel) Büyüklük Bu yöntem 1935'da Richter tarafından depremleri ölçmek için önerilen ilk yöntemdir. Bu yöntem de görece küçük (büyüklüğü 6.0'dan az) ve yakin (uzaklığı 700 km'den az) depremler için kullanılır. M L = log A Log A 0 Günümüzde yerel büyüklük bağıntısı farklı kayıtçı sistemleri ve farklı derinlikteki depremleri içerecek şekilde geliştirilmiştir. Richter tarafından önerilen büyüklük tayini belirli frekans aralığı ve uzaklık için geçerli olduğundan başka yöntemlerin kullanılması gereksinimi duyulmuştur.

43 Cisim Dalgası Büyüklüğü Odakları yüzlerce kilometre derinde olan derin depremler büyüklük tespitinde yeni bir sorunu ortaya çıkardı. Bunlar sığ şoklar gibi aynı periyoda ve yüksek genlikli yüzey dalgaları üretmiyorlardı. Onun için odak derinliğinden etkilenmeyen P (veya basınç) dalgalarını kullanan yeni bir büyüklük daha üretildi. Cisim dalgalarını kullandığı için buna Mb cisim dalgası büyüklüğü adı verildi. M b = log 10 (A/T) + Q(D,h) Burada A genlik ( mikron cinsinden ), T periyod ( saniye ), Q ise uzaklık ve derinlikten dolayı gelen düzeltme terimidir. Düzeltme terimi bağıntının kullanıldığı bölgenin jeolojik ve tektonik yapısına göre değişiklik gösterir. Çok büyük depremlerde cisim dalgası büyüklük değerleri gerçek değerinden küçüktür. Hesaplanabilen maksimum cisim dalgası büyüklükleri 6.5 ile 6.8 arasındadır.

44 Yüzey Dalgası Büyüklüğü Yüzey dalgalarının S dalgalarından çok daha fazla enerji taşıdıklarının anlaşılması ve deprem büyüklüğünün aynı zamanda üretilen enerjinin de bir yansıması olmasının arzu edilmesi neticesinde Charles Richter ve Alman sismoloğu Beno Gutenberg tarafından yüzey dalgalarını kullanarak M s yüzey dalgası büyüklüğü geliştirilmiştir. M s = log10(a/t) log 10 (D) A maksimum genlik ( mikron ) ve T bu genliğe karşılık gelen periyod (saniye), D uzaklık (derece cinsinden). Yüzey dalgalarının maksimum genliği genel olarak 18 ile 22 sn periyod aralığında olmaktadır.

45 Süreye Bağlı Büyüklük Daha büyük bir depremin, sismometre üzerinde daha uzun bir süre için salinimlara yolaçacagi ilkesinden hareket edilir. Depremin, sismometre üzerinde ne kadar uzun süreli bir titresim oluşturduğu ölçülür ve deprem merkezinin uzaklığı ile ölçeklenir. Bu yöntem küçük (M<5.0) ve yakin (Uzaklik<300 km) depremler için kullanilir. M D = a + blogt +c Burada T ilk gelen P dalgası ile sismogramdaki genlik seviyesinin belirli bir seviyeye inene kadar olan zamanı; merkez üssü uzaklığı ve a,b ve c ise deprem istasyonu ve bölgelerin jeolojik yapılarına göre değişen katsayıları ifade etmektedir.

46 Moment Büyüklüğü Çok büyük depremlerin (MS>=7.3) yüzey dalgaları yoluyla büyüklüklerinin hesaplanmasında sorun çıkmaktadır, zira büyük fay kırılmalarında hareket eden kayaç kütlelerinin ürettikleri enerji yüzey dalgaları hesabına girmez. Bu sorunu bertaraf etmek için tüm depremlerin büyüklüklerini hesap edebilecek bir yöntem geliştirilmiştir ki, buna da Moment Büyüklüğü (Mw) denir. Sismik moment büyüklük e aşağıdaki formülle çevrilir: M w = 2/3logM M 0 Sismik momenti göstermektedir. Sismik moment deprem dalgalarının genliğinden hesaplanabilir. Sismik moment fayın oluşumu ile ilgili temel parametreler olan kırılmış kayanın kayma kuvveti, faylanma alanı ve fay üzerindeki ortalama yerdeğiştirmeyle ilişkilidir.

47 SİSMİK MOMENT Büyüklüğü ölçmede yeni bir yöntem, depremin sismik momenti ni ölçmeye dayanıyor. Bunun için, fay hattı boyunca kaya ötelenmesinin miktarı ve kırığın yüzey alanından yararlanılıyor. Bu yöntemle hesaplanan moment büyüklükleri 9 dan büyük değerler de alabiliyor. Sismik momente dayalı büyüklük ölçümleri sismogramlardan çok saha çalışmalarından elde ediliyor. Sismik Moment (M 0 )= (Kayaç Sertliği)(Fay Alanı)(Kayma Mesafesi) M 0 =.A.S

48 SİSMİK MOMENT Alan (A) Kayma (S) Burada kayaçların makaslama gerilmesine gösterdikleri direnç, A fay yüzeyinin kırılan (yani kayan) kesimi, S de fay boyunca meydana gelen ortalama ötelenme, yani kaymadır. Burada önemli bir husus, S ile fay uzunluğu arasında bir ilişki olmasıdır. S ne kadar büyükse, fay da o denli uzun olmalıdır. Gözlemler göstermiştir ki, büyüklüğü 7 nin üzerinde olan depremler 100 kilometreden daha uzun fay parçalarını kırmaktadırlar.

49 SİSMİK MOMENT (ÖRNEK) 1994 Northridge Depremi (Los Angeles) Belirlenen kırık alanı : A=430 m 2 Ortalama Kayma : S=1.5 m =3x1010 N/m 2 Mo=430x10 6 (m 2 ) x 1.5 (m) x 3x10 10 (N/m 2 ) = 1.9x10 19 (Nm) Mw=(2/3)log(1.9x10 19 ) * 6.0 =6.8

50 SİSMİK ENERJİ Hem depremin büyüklüğü hem de sismik moment, deprem sırasında ortaya çıkan enerji ile direk bağlantılıdır. Richter, önceleri beraber çalıştığı Dr.Beno Gutenberg ile aşağıdaki enerji-büyüklük bağlantısını kurmuştu: loges = M (ES erg cinsinden sismik enerji, M Richter ölçeği ile büyüklük) Daha yakınlarda Dr. Hiroo Kanamori, sismik moment ile sismik dalga enerjisi için aşağıdaki bağlantıyı geliştirdi: Energy = (Moment)/ (enerji erg, moment dyne-cm cinsinden)

51 SİSMİK ENERJİ Richter TNT olarak Sismik Fiziksel Ifadesi Buyuklugu Enerji Yayimi (yaklasik) (-)1.5 6 ons Masada bir kaya parçası kırmak pound Şantiyede büyük bir patlama pound ton Maden ocağı patlaması ton ton ton 4.0 1,000 ton Küçük nükleer bomba 4.5 5,100 ton Ortalama bir hortum ,000 ton ,000 ton Little Skull Mtn., NV depremi, milyon ton Double Spring Flat, NV depremi, milyon ton Northridge, Kaliforniya Quake, 1994

52 SİSMİK ENERJİ Richter TNT olarak Sismik Fiziksel Ifadesi Buyuklugu Enerji Yayimi (yaklasik) milyon ton Hyogo-Ken Nanbu, Japonya depremi, milyon ton Dogu Marmara Depremi, milyar ton San Francisco, Kaliforniya, milyar ton Anchorage, depremi, milyar ton Şili depremi, trilyon ton (San-Andreas tipi bir fay) trilyon ton Dünyanın ortadan ikiye bölünmesi

53 RİCHTER ÖLÇEĞİ Richter ölçeğinin en önemli yanı logaritmik olmasıdır. Ölçek üzerinde iki ardışık tamsayı arasındaki fark, yer sarsıntısının genliğindeki 10 kat artmaya karşılık geliyor. Bir kaya, büyüklüğü 4 olan bir depremle 1 cm ileri-geri titreşiyorsa, aynı kaya, büyüklüğü 5 olan bir depremde 10 cm lik titreşimler yapacak demektir. Yerin titreşimindeki bu 10 kat artışın enerji cinsinden karşılığıysa 31,5 katlık bir artış. Örneğin, 5 büyüklüğünde bir deprem 4 büyüklüğündeki bir depremden 31,5 kat daha fazla enerji açığa çıkarır. 6 büyüklüğündeki bir depremde ise 4 büyüklüğündeki depremden neredeyse 1000 kat (31,5 31,5) daha fazla enerji açığa çıkacak demektir.

54 RİCHTER ÖLÇEĞİ Yandaki tablodan elde edebileceğimiz daha basit bir tablo ile iki deprem arasındaki enerji yayılması farklarını kat olarak gösterebiliriz (değerler yaklaşıktır): Anlaşılacağı üzere 7.5 büyüklüğündeki bir deprem 7.0 büyüklüğündeki bir depreme göre yaklaşık 5 kat daha fazla enerji açığa çıkarmaktadır. Richter Büyüklüğü Bir öncekine göre enerji yayımı (kat olarak) 2,0-2,5 4,6 3,0 6,3 3,5 2,5 4,0 13,7 4,5 5,1 5,0 6,3 5,5 2,5 6,0 12,5 6,5 5,0 7,0 6,4 7,5 5,0 8,0 6,3 8,5 5,0 9,0 6,4 10,0 31,3 12,0 160,0

55 RİCHTER ÖLÇEĞİ Aynı depremler için daha kesin değerleri aşağıdaki formüle göre hesaplarsak; loge S = M ES (M=7) = 10^22.3 ve ES (M=7.5) = 10^23.05 => ES (7.5) = 5.62 x ES (7.0) yani 5.62 katıdır. Richter Büyüklüğü Bir öncekine göre enerji yayımı (kat olarak) 2,0-2,5 4,6 3,0 6,3 3,5 2,5 4,0 13,7 4,5 5,1 5,0 6,3 5,5 2,5 6,0 12,5 6,5 5,0 7,0 6,4 7,5 5,0 8,0 6,3 8,5 5,0 9,0 6,4 10,0 31,3 12,0 160,0

56 Richter Manyitüdü Enerji Karşılaştırması

57 Depremin Büyüklüğünün Nomogram Yardımıyla Belirlenmesi Yandaki diyagram'da Richter'in güney Kaliforniya'daki bir depremi ölçmek için kullandığı orjinal sismogram kaydı yer almaktadır:

58 Depremin Büyüklüğünün Nomogram Yardımıyla Belirlenmesi Depremin büyüklüğünün nomogram yardımıyla belirlenmesi için sırasıyla aşağıdaki işlemler uygulanır: 1. P dalgalarının başladığı andan S dalgalarının başladığı ana kadar geçen süre hesaplanır. (Bu örnekte 24sn) 2. 24sn. nomogramda işaretlenir ve ona karşılık gelen 215km değeri okunur. Bu istasyonun merkez üssüne uzaklığıdır. 3. En güçlü S dalgasının amplitüdü ölçülür (bu örnekte 23mm) ve nomogramda işaretlenir. 4. İlk iki işaret doğrusal olarak birleştirilir. Depremin büyüklüğü (magnitud) bu iki işareti birleştiren doğrunun magnitud ölçeği ile kesiştiği noktadır. (Bu örnekte depremin büyüklüğü 5'tir)

59 Magnitüd / Şiddet Karşılaştırması Depremleri büyüklüğü (magnitude) ve şiddeti (intensity) genellikle birbirine karıştırılan iki kavramdır. Büyüklük, deprem sırasında boşalan enerji ile ilişkili bir değerdir ve aletsel olarak ölçülür. Şiddet ise deprem bölgesindeki hasara göre belirlenen göreceli bir değerdir.

60 Deprem Hareketi Nasıl Ölçülür ve Nerede Kullanılır! Sismolog ve Jeologlar deprem davranışı ve zemin hareketleri ile ilgili birçok bilgi ve veri sunarlar. Bunlardan biri sismogram adı verilen, depremin meydana getirdiği titreşimlerin kayıtlarıdır. Sismologlar bu sismogramları inceleyerek depremin büyüklüğünü Richter ölçeğinde tespit ederler. Sismik dalgaları belirlemekte kullanılan aygıtın adı sismometre; temel çalışma ilkesi ise mümkün olduğunca hareketsiz tutulan ağır bir asılı kütle.

61 Deprem Hareketi Nasıl Ölçülür ve Nerede Kullanılır! Yatay Hareket Kaydeden Sismograf

62 Deprem Hareketi Nasıl Ölçülür ve Nerede Kullanılır! Sismogram

63 Deprem Hareketi Nasıl Ölçülür ve Nerede Kullanılır!

64 İvme Ölçer (Accelerograph) Deprem anında yer hareketinin ivmesini kaydeden cihazlardır. Ayrıca kuvvetli yer hareketi sismografı olarak da adlandırılırlar. Aletin ölçtüğü değerin birimi cm/sn 2 dir. Yerçekimi ivmesinin (g=981 cm/sn 2 ) kesri olarak kayıt alırlar. Bu aletler normal olarak sükunette olup, ancak yer hareketi ivmesinin belirli bir değeri aşmasından sonra harekete geçerler. Yer hareketinin, iki yatay ve bir düşey olmak üzere üç bileşenini ölçebilirler. Genellikle bu tür aletlerin öz periyodu, 0.05s ile 1.0s arasındadır. Yaklaşık olarak 0.005g ivme ile harekete geçen bu aletle 0.001g ile 1.0g arasında hassas bir ölçüm yapılabilir.

65 İvme Ölçer (Accelerograph) Three components of motion can be measured

66 P-wave arrival S-wave arrival Surface waves arrival

67 Türkiye Kuvvetli Yer Hareketi Kayıt Ağı Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Deprem Araştırma Dairesi Başkanlığı bünyesinde ülkemizde meydana gelen depremlerin ivmelerini kaydetmek amacıyla kurulmuş ve işletilmekte olan, 200 adet deprem kayıt istasyonundan oluşan Türkiye Kuvvetli Yer Hareketi Kayıt Ağı bulunmaktadır. Kayıt Ağının amacı; deprem sırasında oluşan yer ivmesini ölçerek, her tür yapıya depremle gelen ve hasar yapabilen kuvvetlerin belirlenmesi, buradan elde edilen verilerle deprem mühendisliği açısından, depreme dayanıklı yapı yapma tekniklerinin geliştirilmesi, deprem bölgeleri haritasının hazırlanmasına yönelik kayıtların arşivi ve veri tabanının oluşturulması yanı sıra illerin deprem tehlike ve riski, deprem master planları, deprem senaryoları için veri tabanı hazırlamaktır.