DOĞU KARADENİZ BÖLGESİ VE CİVARININ DEPREMSELLİĞİ

DOĞU KARADENİZ BÖLGESİ VE CİVARININ DEPREMSELLİĞİ Yusuf Bayrak ve Nafız Maden K.T.Ü. Jeofizik Mühendisliği Bölümü-TRABZON Anadolu, kuzeyden güneye doğru Pontidler, Anatolidler, Toridler ve Kenar Kıvrımları olmak üzere dört farklı tektonik birliğe ayrılmıştır. Bunlardan en kuzeydeki Pontidler Karadeniz dağ kuşağına karşılık gelmektedir. Jeolojik olarak, Pontidlerin doğu kısmı (Doğu Karadeniz) Doğu Pontidler ve batı kısmı (Batı Karadeniz) Batı Pontidler olarak isimlendirilmiştir. Doğu Pontidler, farklı kayaç birlikleri bakımından kuzeyden güneye doğru Kuzey Zon, Güney Zon ve Eksen Zonu olmak üzere üç farklı zona ayrılmaktadır (Şekil 1). Kuzey Zon, volkanik kayaç ve granitik sokulumlardan, Güney Zon, Ultramafik kayaçlardan ve Eksen Zonu ise Peridotit ve Gabrolardan oluşmaktadır. Bu üç zon birbirinden faylarla ayrılmaktadır. Doğu Pontidler in her üç zonunda izlenen bu fay sistemleri bölgenin tektoniğini kontrol etmektedir. Bu fay sistemleri baskın olarak D-B, KD ve KB doğrultulu olarak uzanmaktadırlar. Günümüzün aktif sağ yönlü Kuzey Anadolu ve Kuzey-Doğu Anadolu Fay Kuşakları bu kırık sistemlerine paraleldirler. Doğu Pontidlerde izlenen kırık sistemleri, Kuzey Zonda, granitik sokulumların yerleşimini, Güney ve Eksen Zonlarında, metamorfik masiflerin ve ultramafik kayaçların genel doğrultularını kontrol ederler. Günümüz depremleri bu aktif fay kuşağı üzerinde oluşmaktadır (Bektaş ve diğ., 1996). Jeofizik olarak bu kırık sistemlerinin yerleri iyi bir şekilde tespit edilebilmektedir. Bölgede bu kırık sistemlerinin yerlerini jeofizik olarak belirleyebilmek için MTA Genel Müdürlüğünden alınan 3 km grid aralıklı Gravite verileri kullanılmıştır. Gravite verilerinin yanal türevleri alınarak, anomalide değişime sebep olan fay sistemlerinin ve jeolojik yapıların yerleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, jeolojik olarak belirlenmiş bölgenin tektonik hatlarıyla uyum içersindedir (Şekil 2). Belirlenen bu kırık sistemlerinin bölgemiz içinde kalan kısmının türleri ve aktiflik derecesi hakkında yeterli veri yoktur. Doğu Karadeniz bölgesinde, bu konularda bilgi alabilecek ve bölgenin mikro deprem etkinliğini gözlemleyebilecek bir deprem kayıt ağı yoktur. 15

Şekil 1. Doğu Karadeniz bölgesi ve civarının tektonik birlikleri (Bektaş ve diğ, 1996). 1: Pontit magmatik arkı, 2: Paleozoik graniti, 3: Paleozik ve mesozoik masifler (A: Ağvanis masifi, T: Tokat masifi, P: Pulur masifi), 4:Serpantiniz Peridotid, 5: Mesozoik-Senozoik, 6: KuzeyAnadolu Fayı, 7: Toros Karbonat platformu, 8: Tektonik birlik sınırları. 41.5 Trabzon Enlem (Derece) 41.0 Rize 40.5 Bayburt 40.0 Erzurum Erzincan 39.5 37.0 37.5 38.0 38.5 39.0 39.5 40.0 40.5 41.0 41.5 42.0 42.5 Boylam (Derece) Şekil 2. Doğu Pontidlerin Bouguer gravite haritasından elde edilen tektonik hatları ve aktif fay kuşakları. 16 43.0

Enlem (Derece) Doğu Karadeniz ve civarında ki bölgenin depremselliğini incelemek için 37.0 o D- 43.0 o D boylamları ve 39.5 o K-41.5 o K enlemleri arasında yer alan bir bölge dikkate alınmıştır. Bu bölge Ordu, Giresun, Rize, Gümüşhane, Bayburt, ve kısmen Erzincan, Erzurum ve Sivas illerini kapsamaktadır. Bu amaçla USGS, IRIS ve Kandilli Rasathaneleri tarafından hazırlanan deprem katalogları kullanılarak bölge için bir veri seti hazırlanmıştır. Bu veri seti, 1900-2000 yılları arasında oluşan ve magnitüdleri 3.0-7.9 arasında değişen 392 depremi içermektedir. Şekil 3 de depremlerin episantr dağılımları ve MTA tarafından hazırlanan aktif fay haritası birlikte çizilmiştir. Depremler büyüklüklerine göre farklı sembollerle gösterilmiştir. Bölgede yer alan ana tektonik birimler doğrultu-atımlı fay mekanizması gösteren Kuzey Anadolu Fayı ve Kuzey-Doğu Anadolu Fay sistemidir. Ayrıca bölgede değişik ölçeklerde küçük fay sistemleri mevcuttur. Depremlerin episantr dağılımı bu iki ana fay civarında kümelenme göstermektedir. Geçen yüz yılda oluşan büyük 1939 Erzincan depremi (M S =7.9) sonucunda 400 km civarında bir fay kırılmış ve 40.000 civarında insan hayatını kaybetmiştir. Ayrıca bölgede büyük ölçekli 1924 Pasinler (M S =6.8), 1949 Karlıova (M S =7.0), 1983 Horasan (M S =6.0) ve 1992 Erzincan (M S =6.2) depremleri meydana gelmiştir. 41.5 K A R A D E N İ Z 41.0 Ordu Giresun Trabzon Rize 40.5 Kuzey Anadolu Fayı Gümüşhane Bayburt 40.0 Sivas Erzurum Erzincan 39.5 37.0 37.5 38.0 38.5 39.0 39.5 40.0 40.5 41.0 41.5 42.0 42.5 43.0 Boylam (Derece) M<4.5 4.5 M<5.5 5.5 M<6.5 M 6.5 Şekil 3. Doğu Karadeniz ve civarının tektoniği ve sismisitesi. 17

Doğu Karadeniz bölgesinin deprem aktivitesi oldukça düşüktür. Ordu ve Giresun civarında küçük ölçekli birkaç tane deprem oluşmuştur. Karadeniz in içinde oluşan ve magnitüdleri 4.5 civarında olan depremlerin çözümlerinin doğruluğu şüphelidir. Şekil 2 de verilen gravite haritasında bölgede çok sayıda fay olduğu görülmektedir. Fakat, bu fayların üzerinde magnitüdü 3.0 dan büyük herhangi bir deprem gözlenmemiştir. Bu fayların aktif olup olmadıklarını anlamak için bölgede ki mikrodeprem aktivitesinin izlenmesi gerekir. Fakat, bölgenin aktivitesini daha detaylı izleyebilecek herhangi bir deprem kayıt ağı yoktur. Bu yüzden, bölgede ki mikrodeprem aktivitesini gözlemleyebilmek için bir deprem kayıt ağının kurulması gerekmektedir. Bir bölgenin depremselliğini incelemek için yoğun olarak, LogN=a-bM şeklinde tanımlanan Gutenberg-Richter ilişkisi kullanılmaktadır. Burada, N; deprem sayısını, M; magnitüdü, a ve b ise depremsellik katsayılarını göstermektedir. a ve b parametrelerinin fiziksel anlamları vardır ve bölgeden bölgeye değişim göstermektedirler. a parametresi sismik aktivitenin seviyesine, gözlem periyoduna ve dikkate alınan bölgenin genişliğine bağlıdır. b parametresi ise, kırılma zonunun büyüklüğüne, heterojenitesine ve gerilme alanına bağlıdır. Doğu Karadeniz ve civarında 1900-2000 yılları arasında oluşan 392 deprem için, LogN=5.56-0.76M (1) ilişkisi elde edilmiştir (Şekil 4). Bu ilişki aynı zaman periyodunda Kuzey Anadolu Fayında oluşan depremler için, LogN=5.47-0.6M (2) ve Batı Anadolu Graben sistemine bağlı olarak oluşan depremler için, LogN=6.8-0.86M (3) şeklindedir (Bayrak ve diğ., 2000). Son yıllarda yapılan çalışmalar (Yılmaztürk ve diğ., 1999; Bayrak ve diğ., 2000) a/b değerinin a ve b parametrelerine oranla sismisiteyi daha iyi yansıttığını ortaya koymuştur. Yukarıda verilen bağıntılardan bu oran Kuzey Anadolu fayında oluşan depremler için 9.1, Batı Anadolu depremleri için 7.9 ve bu çalışmada dikkate alına bölge için 7.32 dir. Elde edilen değerlerden de anlaşılacağı üzere a/b değerleri riskli bölgeleri daha iyi yansıtmaktadır. Bu amaçla dikkate alınan bölge için 0.25 o x0.25 o lik bir grid ağı kullanılarak hesaplanan a/b değerleri Şekil 5 de konturlanmıştır. En yüksek değerler Kuzey Anadolu fayı ve Kuzey-Doğu Anadolu fayı üzerinde hesaplanmıştır. Elde edilen değerler 18

Enlem (Derece) LogN Erzincan civarında 6.5-7.5, Erzurum ve civarında ise 6.0-6.5 arasında değişmektedir. Doğu Karadeniz bölgesinde ise bu değerler genellikle sıfırdır. Yalnız Giresun ve Ordu civarında 3.5-5.5 arasında değişen a/b değerleri hesaplanmıştır. 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 LogN=5.56-0.76M 0.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 Magnitüd Şekil 4. Doğu Karadeniz ve civarında 1900-2000 yılları arasında oluşan depremler için hesaplanan Gutenberg-Richter ilişkisi. 41.5 K A R A D E N İ Z 7.5 41.0 Ordu Giresun Trabzon Rize 6.5 5.5 40.5 Gümüşhane Bayburt 4.5 3.5 40.0 Sivas Erzincan 39.5 37.0 37.5 38.0 38.5 39.0 39.5 40.0 40.5 41.0 41.5 42.0 42.5 43.0 Boylam (Derece) Erzurum Şekil 5. Doğu Karadeniz ve civarında 1900-2000 yılları arasında oluşan depremler için 0.25 o x0.25 o lik bir grid ağı kullanılarak hesaplanan a/b değerlerinin dağılımı. 2.5 1.5 0.5 Poisson yaklaşımı kullanılarak (Bağcı 1990) dikkate alınan bölge için magnitüdü 5.0 dan büyük olan depremlerin geri dönüşüm periyotları ve yüzde risk değerleri (oluşma olasılıkları) hesaplanmıştır. Değişik magnitüd ve zaman aralıkları için elde edilen değerler 19

Geri Dönüşüm Periyodu (Yıl) Tablo 1 de verilmiş, ayrıca grafik olarak Şekil 6 ve Şekil 7 de gösterilmiştir. Bölgede magnitüdü 6.0 dan küçük depremlerin tekrarlanma süresi 15 yıldan daha azdır. Magnitüdü 6.5-7.5 arasında değişen depremler 30-135 yıl aralığında tekrarlanmaktadır. Bölgede magnitüdü 6.0 dan küçük depremin gelecek 100 yıl içinde oluşma olasılığı %100 iken, magnitüdü 7.5 den daha büyük depremlerin oluşma riski %50 den daha azdır. Tablo 1. Doğu Karadeniz ve civarında ki bölge için depremlerin geri dönüş periyodu ve yüzde risk değerleri Yüzde Risk Değerleri Zaman (Yıl) Magnitüd 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Geri Dönüş Periyodu (Yıl) 5.0 95.1 99.8 99.9 100 100 100 100 100 100 100 3.3 5.5 76.2 94.3 98.6 99.7 99.9 100 100 100 100 100 7.0 6.0 49.5 74.5 87.1 93.5 96.7 98.3 99.1 99.5 99.7 99.9 14.6 6.5 27.8 47.8 62.3 72.8 80.4 85.8 89.7 92.6 94.7 96.1 30.7 7.0 14.3 26.6 37.2 46.2 53.9 60.5 66.2 71.0 75.2 78.8 64.6 7.5 7.1 13.7 19.8 25.5 30.8 35.8 40.3 44.6 48.5 52.2 135.6 8.0 3.5 6.8 9.9 13.1 16.1 18.9 21.8 24.5 27.1 29.6 284.9 300 275 250 225 200 175 150 125 100 75 50 25 0 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 Magnitüd Şekil 6. Doğu Karadeniz ve civarında depremlerin geri dönüş (tekrarlanma) periyotları. Enerji boşalım eğrileri kullanılarak, maksimum ve minumum enerji farklarından bir bölgede oluşabilecek en büyük depremi gösteren M 3 magnitüdü hesaplanabilir (Burton ve diğ., 1984). 1900-2000 yılları arasında bölgede oluşan depremler kullanılarak, gelecek yüzyılda bölgede oluşabilecek maksimum deprem büyüklükleri hesaplanmış ve Şekil 8 de konturlanmıştır. Kuzey Anadolu ve Kuzey Doğu Anadolu faylarında 6.0 dan daha büyük değerler elde edilmiştir. Elde edilen en büyük magnitüd değeri 8.0 olup, Erzincan ve 20

Enlem (Derece) Zaman (Yıl) civarında hesaplanmıştır. Erzurum ve civarında ise, bu değerler 6.0-7.0 arasında değişmektedir. Pasinler ve Horasan civarında 7.0 civarında depremlerin oluşabileceği ortaya çıkmaktadır. Elde edilen sonuçlara göre Doğu Karadeniz de büyük ölçekli bir depremin oluşmayacağı gözlenmiştir. 200 150 100 50 5.0 6.0 7.0 8.0 Magnitüd 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Şekil 7. Doğu Karadeniz ve civarında değişik zaman ve magnitüd aralıkları için depremlerin oluşma riski. 41.5 K A R A D E N İ Z 8.00 41.0 Ordu Giresun Trabzon Rize 7.75 7.50 7.25 40.5 Gümüşhane Bayburt 7.00 6.75 6.50 40.0 Erzurum Sivas Erzincan 39.5 37.0 37.5 38.0 38.5 39.0 39.5 40.0 40.5 41.0 41.5 42.0 42.5 43.0 Boylam (Derece) 6.25 6.00 5.75 5.50 Şekil 8. Doğu Karadeniz ve civarında 1900-2000 yılları arasında oluşan depremler kullanılarak hesaplanan Maksimum deprem büyüklüğünün (M 3 ) dağılımı. Buraya kadar gösterilen tektonik haritalar ve hesaplanan depremsellik parametreleri ışığında Doğu Karadeniz bölgesinde bir deprem riski yoktur. Fakat, bölge deprem aktivitesi yüksek olan ve büyük depremlerin oluştuğu Kuzey-Anadolu fayına ve Kuzey-Doğu Anadolu 21

fayına yakındır. Bu durum bölgeyi bir risk altında tutmaktadır. Ayrıca, bölgenin engebeli olması bu riski artırmaktadır. Bölgeye 100-200 km uzaklıkta olan Erzincan ve Erzurum civarında oluşabilecek büyük depremlerin etkisiyle bölgede heyelan ve kaya düşmesi tehlikesi vardır. Ayrıca, kötü zeminlerde inşa edilen yüksek binalarda risk altında olacaktır. Bu yüzden, Doğu Karadeniz bölgesinde şehirleşmenin uygun yerlere ve uygun şekilde kurulması gerekmektedir. Şu anda bölgede ki aktif olmayan fayların da iyi incelenmesi gerekmektedir. SONUÇLAR Doğu Karadeniz ve civarında ki bölgenin (37.0 o D-43.0 o D boylamları ve 39.5 o K- 41.5 o K enlemleri arasındaki bölge) depremselliği incelenmiş ve aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir. - Doğu Karadeniz bölgesi ve civarında büyük ölçekli depremler Kuzey Anadolu fayı ve Kuzey-Doğu Anadolu fayları üzerinde oluşmaktadır. Bölgede büyük ölçekli (M>7.0) depremler Erzincan civarında oluşmaktadır. Ayrıca, Erzurum ve civarında ki tektonizma 6.0-7.0 büyüklüğünde depremler üretebilecek kapasitedir. - Bölgede magnitüdü 5.0-6.0 arasında yer alan depremlerin tekrarlanma periyotları 15 yıldan daha azdır. Büyük ölçekli deprem (7.0-8.0 büyüklüğünde) oluşma olasılığı yaklaşık %30-%80 arasında değişmektedir. Ayrıca, Bu yüzyılda Erzincan ve civarında magnitüdü 8.0, Erzurum ve civarında ise 7.0 olan depremlerin oluşma riski vardır. - Hesaplanan bütün parametrelere bağlı olarak Doğu Karadeniz bölgesindeki şehirler için bir deprem riski söz konusu değildir. Bölgedeki aktif olmayan faylar (Şekil 2) genellikle magnitüdü 3.0 den büyük depremler oluşturmamaktadır. Bölgenin mikrodeprem aktivitesini izleyecek deprem kayıt ağları kurularak, bu fayların durumu araştırılmalıdır. Bölgenin, Türkiye nin en aktif bölgelerinden biri olan Erzincan a uzaklığı 100-200 km arasında değişmektedir. Burada oluşabilecek 8.0 büyüklüğündeki bir deprem, bölgede heyelanlara, kaya düşmelerine ve hatta kötü zeminlerde inşa edilen sağlıksız yapılaşmada hasara neden olacaktır. 22

KAYNAKLAR Bağcı, G., 1990, Batı Anadolu deprem riskinin incelenmesi, Deprem Araştırma Bülteni, 68, 96-111. Bayrak, Y., Erduran, A., ve Yılmaztürk, A., 2000, Türkiye deki farklı sismotektonik bölgelerin sismisitesi, Ulusal Jeofizik 200 Toplantısı, 23-25 Kasım 200, Ankara. Bektaş, O., Yılmaz C., ve Taslı, K., 1996, Doğu pontid yay gerisi havzasında derin yayılma çukurlarının oluşumu (KD Türkiye): Neo-Tethys in pasif kıta kenarı evrimi, Jeoloji Müh. Bölümü 30. Yıl Sempozyumu, K.T.Ü, Trabzon. Burton, P. W., McGonigle, R., Makropoulos, C., K., and Üçer, B:, 1984, Seismic Risk in Turkey, the Aegean and the eastern Mediterrenean: the occurrence of large magnitude earthquakes, Geophys., J. R., Astr. Soc., 78, 475-506. Yılmaztürk, A., Bayrak, Y., and Çakır, Ö., 1999, Crustal seismicity in and aronud Turkey, Natural Hazards, 18, 253-267. 23