DEPREM BİLİMİNE GİRİŞ

1. DEPREM BİLİMİNE GİRİŞ

2. JEOFİZİĞİN TANIMLARI Jeofizik, Yeryuvarı'nın fiziksel olgularının incelenmesi (Hand Wörtherbuch der Meteorologie, Karl Keil, 1950) Fiziğin araştırma yöntemlerinin kullanarak Yerküre'yi incelemektir. İlgi alanının sınırları, binlerce derece sıcaklıklarda ve atmosfer basınçta materyallerin bulunduğu yerin derinliklerinden, okyanus havzaları ve şaşırtan düzensizlikleri ile yerkabuğuna ve atmosfere uzanır (Encyclopaedia Britanica, 1962, vol. 10).

3. Jeofizik, Yerküre'nin merkezinden atmosferin en uç bölgelerine kadar olgular ve süreçler ile ilişkili bir bilim dalıdır (International Dictionary of Geophysics, 1968). Jeofizik, bütün olarak Yerküre'nin iç çekirdeğinden üst atmosferin Güneş'le birleştiği yakın uzaydaki bölgelere kadar incelenmesidir (The Harper Encyclopaedia of Science, 1969, c. 2).

4. Jeofizik, Güneş ve Ay'ın çevresindeki etkiler de dahil olmak üzere Yerküre'nin doğal fiziksel olaylarını içerir (Barthels, J. and Angenheister, G., 1969, Geophysik). Jeofizik, arzın içinde ve dışında yer alan enerji kaynaklarının meydana getirdiği ve getirmekte olduğu, fiziksel yapısını, fiziksel olayları, fizik büyüklükler cinsinden ortaya çıkararak, sürekli veya süreksiz ölçü ve kayıtlar yaparak etüd eder (Tezcan, 1973).

5. Jeofizik, Yerküre'nin fiziksel özelliklerinin ve yapısının araştırılmasıdır (K. E. Bullen, 1974). Jeofizik, Yer'in katı küreleri ve onun sıvı (hidrosferik) ve gaz (atmosferik) çevrelerinde oluşan fiziksel süreçler, yerin bütün fiziksel özelliklerini kapsayan bilimler kompleksidir (Great Soviet Encyclopaedia, V. 6, McMillan Inst.). Yrd. Doç. Dr. Berna TUNÇ - 2012-2013 GÜZ

6. JEOFİZİK (Latince) Geo: Yerküre, Physis: Fizik Merkezinden atmosfere kadar yer yapısını fiziksel yöntemlerle inceleyen, yerküre, güneş ve ay ilişkileri ile ilgilenen bir bilim dalıdır.

7. İnsanoğlunun yerküre ile ilgili yıllardan beri merak ettiği konular, * Geçmişte ve günümüzde yerkürenin yapısı nasıldı? * Dağlar ve volkanlar nasıl oluşuyor? * Depremler nasıl ve nerelerde olmaktadır? * İçeceğimiz ve kullanacağımız yeraltı suları nerelerdedir? * Ya petrol kaynakları... * Enerjinin, maddenin dünyası... * Bina, baraj, köprü ve fabrikaların zemin yapısı... Bunlar jeofiziğin cevaplandırdığı sorulardır, çünkü jeofizik yer içindeki gözümüzdür.

8. Jeofizik araştırmalar; 1- Sismoloji (deprembilim) ve Yer içi Fiziği araştırmaları 2- Hidroloji araştırmaları 3- Jeomanyetizma ve Aeronomi araştırmaları 4- Meteoroloji ve Atmosfer Fiziği araştırmaları 5- Volkanoloji ve Yeriçi Kimyası araştırmaları olarak sınıflandırılırlar. Uluslararası Bilim Birlikleri Konseyi (International Concil of Scientific Unions)

9. Fiziksel özelliklere göre jeofizik mühendisliği yöntemleri; 1- Sismik yöntemler 2- Gravite yöntemi 3- Elektrik, Elektromanyetik yöntemler 4- Manyetik yöntemler 5- Termik Yöntemler 6- Radyoaktif yöntemler 7- Uzaktan Algılama 8- Kuyu Jeofiziği yöntemleri

10. Bu paralelde jeofizik mühendisliği araştırmalarıyla yapılabilecek çalışmalardan bazıları şunlardır: * Doğal Kaynakların araştırılması * Endüstriyel Hammadde * Maden Aramaları * Su Aramaları * Petrol ve Doğalgaz aramaları * Jeotermal Kaynak aramaları... vb. * Doğal Olayların araştırılması * Depremsellik ve Deprem Riski araştırmaları * Heyelan araştırmaları * Su Baskını araştırmaları

11. * Çığ araştırmaları.... vb. * Çeşitli boyut ve büyüklükte mühendislik yapılarının zemin araştırmaları ve kent planlamalarında mikrobölgeleme çalışmaları * Bina * Köprü * Baraj * Yol * Hava Limanı * Tünel * Termik ve Nükleer Santral * Liman... vb. zemin incelemeleri * Mikrobölgeleme çalışmaları Yrd. Doç. Dr. Berna TUNÇ - 2012-2013 GÜZ

12. * Zemin Yapı etkileşimi * Çevre sorunlarına yönelik araştırmalar * Yeraltı suyu kirliliği * Toprak kirliliği * Atık depolama alanları * Çevresel Etki Değerlendirmesi (ÇED) araştırmaları vb. * Yerküremizin ve uzayın özelliklerinin incelenmesi * Yerkabuğunun ve Yeriçinin yapısı, bileşimi ve fiziksel özellikleri * Atmosfer araştırmaları * Okyanus araştırmaları * Gezegenler arası ortamın incelenmesi Yrd. Doç. Dr. Berna TUNÇ - 2012-2013 GÜZ

13. * Diğer gezegenlerde yapılan jeofizik araştırmalar * Diğer araştımalar * Gömülü metal nesnelerin (tehlikeli bidonlar, kaybolmuş metalden yapılmış nesneler vb.) bulunması * Gömülü arkeolojik eserlerin bulunması. http://www.angelfire.com/ab2/tugay4/jeofizikiler.htm

14. Yerin katmanları • Tüm bu gözlemler ışığında jeofizikçiler yerin kesitini çıkardılar ve yer içini iki farklı özelliğe göre katmanlara ayırdılar; 1. Bileşim (Composition) Katmanların kimyasal bileşimlerine göre 2. Fiziksel Özellik (Physical Properties) Katmanların stres karşısında davranış şekline göre

15. 1. Bileşim (Composition) • Kabuk • Manto • Çekirdek İçerdikleri malzemelerin (demir) farklılıkları Ör: su üzerinde yüzen yağ gibi, birbirinden farklı materyaller, bu nedenle aralarında bir sınır oluşuyor.

16. Kabuk, manto ve çekirdek, içerdikleri demir farklılıklarına göre tanımlanır: – Ultramafik – Tamamen demirce zengin silikat mineralleri – Mafik – Yüksek miktarda demirce zengin silikat mineralleri – Felsik – Düşük miktarda demirce zengin silikat mineralleri

17. Yerkabuğu (crust) • Manto (mantle) • Çekirdek (core)

18. K A B U K Kimyasal bileşimi ve yoğunluğu birbirinden farklı iki kısımdan meydana gelmiştir. - Kıtasal kabuk (Granit) - Okyanusal kabuk (Bazalt)

19. Granitik yerkabuğunda silisyum ve  alüminyum elementleri hakimdir. Bu nedenle daha hafiftir; yoğunluğu 2.7-2.8 gr/cm3 arasında bulunur. Yerkabuğunun üst kısmını teşkil eder. Bazaltik yerkabuğunda ise silisyum ve magnezyumlu unsurlar hakimdir. Dolayısıyla granitik kabuktan daha ağırdır; yoğunluğu 3-3.5 gr/cm3 arasında değişir. Granitik yerkabuğunun altında ve okyanus tabanlarında yer alır. Bu nedenle bazaltik yerkabuğuna okyanusal kabuk adı da verilir.

20. Bu iki kısım bütün kıtaların altında bulunmaktadır. Buna karşılık okyanusların altında durum farklıdır. Burada bazaltik kabuk birkaç km kalınlıkta ince bir tabaka halinde uzanır. Buna karşılık granitik kabuk ya hiç yoktur (örneğin Pasifik okyanusu) yada çok incedir (Atlas ve Hint Okyanusları).

21. Yerküre değişik bileşimli kayaçlardan oluşmuş katı bir kabuk ile çevrelenmiştir. Kabuğun ortalama kalınlığı karalarda 35 km, okyanus diplerinde ise ortalama 7-10 km’dir.

22. kıtasal kabuk … Diğer • Kalınlık • 30-70 km • Ortalama 35 km • Yoğunluk • 2.7 g/cm3 • Okyanusal kabuktan daha hafif • Yaş • Yaşlı • 4.0 - 4.2 Ma. Bileşimine göre • Yüzeye yakın Felsik • Derinde Mafik • Genellikle Granitik

23. okyanusal kabuk … Diğer • Kalınlık • 3-10 km • Ortalama 7 km • Yoğunluk • 3.0 g/cm3 • Kıtasal kabuktan daha ağır • Yaş • Genç • 200 Ma veya daha genç Bileşimine göre • Tamamiyle Mafik • Genellikle Bazik bileşimlidir

24. Yer kabuğunun en ince olduğu okyanus tabanlarında 5 km, en kalın olduğu büyük dağ sıralarının altında ise 70 km derinlikte mantoya geçilir. Yer kabuğu ile manto süreksizlikle birbirinden ayrılır. Bu süreksizlik MOHO (Mohoroviçiç) süreksizliği olarak bilinir.

25. Mohorovicic Süreksizliği (Discontinuity) • Andrija Mohorovicic, Hırvat sismolog • Kabuk-Manto sınırı  • Sismik dalgaların kırılma ve hız değişiklikleri • Derinliği ~5-7 km okyanusal kabuk ~10-70 km kıtasal kabuk

26. M A N T O Sıcaklık ve basınç koşullarına göre iki kısma ayrılır; • ÜST MANTO • ALT MANTO

27. Ultrabazik veya ultramafik kayaçlardan oluşur. Ağırdır, yoğunluğu 3,5 – 6 g/cm3 arasında bulunur. • Üst manto (0-410 km) Olivin – Spinel bileşimlidir. Düşük hız bölümü, 60 – 220 km arasıdır. Geçiş zonunda(410 – 660 km) sismik hızlarda artış gözlemlenir. • Alt manto daha yoğun mineralli bir yapıya sahiptir.

28. Üst Manto • 100 km-700 km arasında • 3.3-4.3 • Olivinli ve piroksenli ultramafik kayaçlar bulunur. • P dalgasının hızı 10.7-11 km/sn arasındadır.

29. Alt Manto • 700-2900 km arasında • P dalga hızı 13.6 km/sn’ye ulaşır. • Yoğunluğu 5.5 ’e ulaşır. • Yüksek basınç mineralleri, özellikle magnezyumun ve demirin ağır oksitleri ve silikatları egemen durumundadır.

30. Yeryüzünden 2900 km derinlikte Manto’dan Çekirdek’e geçilir (Core-mantle boundary, CMB). Bu sınıra WIECHERT-GUTENBERG süreksizliği denir.

31. Gutenberg Süreksizliği Gutenberg, Alman sismolog; • P-dalgalarının yavaşladığı, • S-dalgalarının yok olduğu gölge zonlarından yararlanarak • 2900 km derinlikte Manto – Çekirdek sınırını tanımlamıştır.

32. Manto-Çekirdek sınırında; • Yoğunluk: 5,5’ten 10 ’e yükseliyor. • P dalgalarının hızı: 14 km/sn’den 8 km/sn’yedüşüyor. • S dalgaları ise bu sınır bölgesini hiç geçemiyor. • Burada basınç 1350kb ve sıcaklık 3700 ’dir.

33. Ç E K İ R D E K Manto Çekirdek • Bileşimine göre • Mostly iron and nickel. (90%) • Kalınlık • 3,486 km • Yoğunluk • 11 g/cm3 • Bileşimine göre • Ultramafik • Kalınlık • 2,883 km • Yoğunluk • 3.3 g/cm3

34. Çekirdek, Mantoya kıyasla, iki kez daha yoğundur. Çekirdeğin hacmi tüm Yerküresi hacminin %16’sı olduğu halde, kütlesi tüm Yer kütlesinin %32’sini oluşturur. • Dış çekirdeğin (2900 – 5150 km) ergimiş haldeki Demir – Nikel karışımından, iç çekirdeğin (5150 – 6371 km) ise kristal haldeki Demir – Nikel karışımından oluştuğu sanılmaktadır.

35. 2. Fiziksel Özellikler (Physical Properties) • Litosfer • Astenosfer • Mezosfer • Dış Çekirdek • İç Çekirdek Materyallerin davranış şekli Ör: su ve yağ farklı materyaller fakat ikisi de sıvı

36. Fiziksel Özellikler; stres karşısında nasıl davranırlar… • Sıvı • Katı • Kırılgan • Sünek

37. Litosfer(Litosphere ) • Yerin soğuk, kırılgan dış katmanı • İçeriği; • Kıtasal ve okyanusal kabuk • Mantonun en üst ve kırılgan bölümü

38. Astenosfer(Asthenosphere) • Sıcak, sünek ve çok ağır akışkan katı • Litosferden bağımsız hareket eder

39. Litosfer ve Astenosfer

40. Mezosfer (mesosphere) - Mezosfer, atmosferin deniz düzeyinde 50 km - 80 km yükselti arasında kalan tabakasıdır.- Atmosferin "stratosfer" adı verilen alt tabakası ile "termosfer" adı verilen en üst tabakası arasında yeralan mezosferde, sıcaklıklar alt sınırı olan stratopozda 0 °C'tan, üst sınırı oluşturan mezopozda -90 °C'a kadar değişir.

41. Dış Çekirdek (Outer Core) • Yoğun yapışkan sıvı • Metalik demir iyonlarının hareketi nedeniyle Yer’in Manyetik Alanını yaratır

42. İç Çekirdek (Inner Core) • Katı gibi davranır • Yoğun basınç bu derinliklerde metalik mineralleri güçlendirir

44. JEOFİZİK SİSMOLOJİ ABD YERFİZİĞİ ABD UYGULAMALI JEOFİZİK ABD

45. + = seismos logos SİSMOLOJİ + = sarsıntı bilim SARSINTI BİLİMİ

47. DEPREM Levhalar, Astenosfer üzerinde hareket halindedir. Bu hareket sonucunda birbirlerine sürekli bir gerilme uygularlar. Gerilme değeri, kayacın direncini aştığında kayaçlar kırılır ve depremler meydana gelir.