Türkiye’de Hatay yakınlarında olduğu gibi tektonik plakaların birbirinin üzerinden geçtiği yerlerde depremler daha yaygın hale geliyor.

Plaka sınırlarındaki kayalar sadece mekanik olarak birbirine kenetlenmek yerine kimyasal olarak birbirine “yapıştırılır”

Şaşırtıcı derecede farklı: Mikroskobik düzeyde bir deprem, daha önce varsayıldığından farklı şekilde meydana gelir. Plaka sınırlarındaki kaya, basit kenetlenme ve kancalanma yoluyla değil, öncelikle kimyasal “soğuk kaynak” yoluyla bloke olur: Jeologların granit deneylerini kullanarak belirledikleri gibi, kimyasal bağlar temas yüzeylerini birbirine yapıştırır ve böylece fay boyunca kaymayı engeller. Bu nedenle tektonik modellerin ayarlanması gerekmektedir.

Depremler genellikle dünyanın tektonik levhalarının birbirine doğru kaydığı yerlerde meydana gelir. Mevcut teoriye göre bu yanal kayma, levha sınırlarındaki kayaların birbirine sürterek sıkışması nedeniyle sürekli olarak tıkanmalara neden oluyor. Bu birbirine kenetlenmiş kayalar kırılırsa, bastırılmış gerilim aniden serbest kalır ve bir deprem meydana gelir.

Ancak mikroskobik düzeyde bu tıkanıklıkların ve ani salınımlarının nasıl meydana geldiği ancak kısmen anlaşılabilmektedir. Şimdiye kadar asıl şüphe, mekanik süreçlerin meydana gelmesiydi: pürüzlü yüzeyler mekanik olarak yakalanıyor ve uçlar taşlanıyor. Yeterince ince zemin aşınması biriktiğinde sürtünme azalır ve tıkanıklık ortadan kalkar; bu, yapışma-kayma modellerinin ortak varsayımıdır.

Kaliforniya’daki San Andreas Fayı’nın görünümü. Kayanın içinde mikroskobik düzeyde neler oluyor?

Granit bloklar plaka sınırlarını laboratuvara getiriyor:

Ancak Saarland (Almanya) Üniversitesi’nden Sergey Sukhomlinov liderliğindeki bir ekip ve meslektaşlarının keşfettiği gibi, bu fikir görünüşe göre yetersiz kalıyor. Araştırmacılar, çalışmaları için iki granit bloğun atom seviyesine kadar yanal yer değiştirmesiyle ilgili süreçleri incelediler. “Granit, kıtasal kabuğun önemli bir bileşenidir ve bu süreçleri kontrollü laboratuvar koşullarında incelemek için bize doğal bir model sistemi sağlar” diye açıklıyorlar.

Laboratuvar deneyinin kurulumu.

Deneyler, granit blokların temas bölgesinde zemin aşınması birikirse, beklendiği gibi daha fazla aşınmanın azaldığını gösterdi. Ancak Sukhomlinov ve meslektaşlarının gözlemlediği gibi sürtüşme neredeyse hiç azalmıyor. Granit bloklardan birini çok daha sert mineral korindonla değiştirdikleri zaman beklenmedik bir şey de oldu. Mevcut modellere göre, korindon mineralinin keskin, sert noktalarının granitin daha derinlerine inmesi ve dolayısıyla sürtünmenin artması gerekiyor.

Ancak durum tam tersiydi: Araştırmacılar, “Korindon ve granit, iki granit yüzeyin temasıyla karşılaştırıldığında kinetik sürtünmenin azaldığını gösteriyor” dedi.

Sadece mekanik sürtünme yerine kimyasal bağlanma.

Arkasında ne var? Daha ayrıntılı analizler ve ek bir bilgisayar simülasyonu, cevabı sağladı: “Aşınma belirleyici faktör değil. Bunun yerine başka bir nedenin baskın olduğunu gösterebildik”, diyor Jülich Araştırma Merkezi’nden kıdemli yazar Bo Persson. Buna göre, kaya yüzeyleri temas noktalarında bir tür soğuk kaynak olan kimyasal bağlar oluşturur. Bu bağlar temas yüzeylerini birbirine “yapıştırır”.

Levha sınırlarının temas alanlarında kayadaki bu tür bağlar sürekli olarak kırılarak yeniden oluşur. Kayalar birbirinin üzerinden kaydığında bu bağlar Velcro’ya benzer şekilde gevşer. Ancak bu enerji gerektirir ve sürtünme yaratır. Saarland Üniversitesi’nden ortak yazar Martin Müser, “Simülasyonlarımızda, bağların kopmasının sürtüşmenin ana nedeni olduğunu tespit edebildik” diye açıklıyor. “Ayrıca malzemenin deformasyonu ve yerel erimesi de sürtünmeye katkıda bulunuyor.”

Önce sürünüyor, sonra kayıyor.

Deprem oluşumuna uygulandığında bu şu anlama gelir: Levha sınırlarında, mikroskobik düzeyde kayadaki bağların sürekli kırılması ve gevşemesi vardır. Plakalar birbirine karşı ne kadar hızlı hareket ederse sürtünme o kadar yüksek olur. Ancak kritik bir eşiğe ulaşıldığında sistem devrilir: Bağlar artık kendilerini yeterince hızlı yenileyemez ve malzemede lokal ısınma meydana gelir. Sonuç olarak sürtünme aniden azalır.

Yeni görüş aynı zamanda eski yapışma-kayma modelinin hatalı olduğu anlamına da geliyor. Depremden önce bile levhalar tamamen hareketsiz değildi, sürekli değişiyordu. Ancak bu son derece yavaş gerçekleşir; genellikle saniyede bir nanometrenin çok küçük bir kısmı kadardır. Bu, yılda birkaç milimetreye karşılık gelir ve “sürünme” olarak adlandırılır. Kritik eşik aşılırsa ani bir değişiklik meydana gelir: Persson, “Sistem yavaş sürünmeden hızlı kaymaya geçer; bu da tam olarak depremleri tetikleyebilecek olası bir durumdur” diye açıklıyor.

Deprem modellerinin ayarlanması gerekiyor.

Bu nedenle sonuçlar, tektonik plakaların mikroskobik düzeyde yaygın deprem modellerinde varsayılandan farklı davrandığını göstermektedir. Ekip, “Bazı köklü fikirleri onaylıyoruz, ancak aynı zamanda bazı hakim fikirlere de meydan okuyoruz – özellikle düzensiz tektonik hareketin tutun-kayma yerine sürünme-kaymanın hakim olduğunu göstererek” diye yazıyor ekip.

Yeni bulgular artık mevcut modellerin iyileştirilmesine yardımcı olabilir. Persson, “Sürtünmenin hareketle nasıl değiştiğini daha kesin olarak anlamamız gerekiyor” diyor. “Bu, deprem süreçlerini daha gerçekçi bir şekilde tanımlamak için çok önemli olabilir.”

Kaynak: Jülich Araştırma Merkezi.(Fizikte İlerleme Raporları, 20269

Selen Atasoy (Bu granitlerin üzerine inşaat yapmamak bana mantıklı geliyor ; ama bizim Türkiye’de her yerde granit var.)

© Turkish Forum