Cerit,O., Cumhuriyet Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü. Sivas
Sezen,T.F., Cumhuriyet Üniversitesi, jeoloji Mühendisliği Bölümü, Sivas
Nurlu,M., Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Deprem Araştırma Daire Başkanlığı, Ankara

Bu çalışmada, Kuzey Batı Anadolu'da, 17 Ağustos 1999 tarihinde meydana gelen ve özellikle Yalova, Kocaeli, Sakarya ve Bolu il sınırları içinde büyük can ve mal kaybına neden olan depremin tektonik özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır

Çalışılan bölgede, yüzeyde gözlenen ve sağ yanal hareketi belirgin fay kırığının uzanımı genellikle EW olmakla birlikte, yer yer N70E ve EW doğrultuları arasında da değişimler göstermektedir. Özellikle Akyazı ilçesi doğusunda kırık N70E egemen doğrultusunda uzanmaktadır. Ana kırık hatları boyunca çeşitli atım değerleri gözlenmiş olup, en büyük yanal atım değeri Arifiye doğusunda 4.6 metre olarak ölçülmüştür. Sapanca Gölü’nün batı kesiminde yer alan fay segmentlerinde sağ yanal hareketin yanısıra, yer yer güney bloğun kuzey blok üzerine N, NNE ve NE doğrultularında değişim göstererek 80 cm’ye kadar ilerlediği belirlenmiştir. Ayrıca, üzerlemenin gözlendiği bu yörelerde kırık hatlarının hemen güney kesiminde, genişliği 50 metreye ve derinliği ise 2 metreye kadar ulaşan çökmeler de gelişmiştir.

Kırılma sırasında bölgede çok sayıda heyelan oluşmuştur. En önemlisi Gölcük’te gelişen, büyük kayıplara ve sahilde seiçe dalgalarına neden olan heyelanlar, özellikle Akyazı ve Gölyaka ilçeleri arasında yaygın olarak gözlenmektedir.

Deprem yüzey kırığı, tüm zon boyunca yer yer kesilmelere uğramaktadır. Ana segmentler olarak, Akyazı-Gölyaka-Düzce doğusu segmenti, Akyazı kuzeybatısı-Arifiye-Kullar-Dil burnu (Hersek) segmenti ve Dil burnu-Yalova kuzeybatısı Marmara Denizi içi segmenti olmak üzere en az üç segmentin gelişmiş olabileceği düşünülmektedir. Ana şok dışında yörede gelişen artçı depremlerin coğrafik dağılımları da bu tanımlamaya paralel gözlenmektedir. Ayrıca, yörede ana deprem kırılmalarına bağlı, aykırı kırıklar da yaygın olarak gözlenmektedir. Özellikle Sapanca Gölü kuzeyinde yer alan Paleozoyik ve Tersiyer yaşlı serilerden oluşan kütlede muhtemelen kısmi bir rotasyona bağlı, NE-SW ve NW-SE uzanımlı makaslamalar gelişmiştir. Gölün kuzeydoğu kesiminde yoğunlaşan bu kırıklar, Serdivan ilçesi doğrultusunda uzanmaktadırlar. Adapazarı kenti içinde, devamlılığı Adapazarı Güneşli mahallesinden (Adapazarı cezaevi civarı) Serdivan'a kadar belirgin olarak izlenebilen, genel doğrultusu N75E ile EW batı arasında değişen, 30 metre civarında genişliğe ve 50 santimetre derinliğe sahip büyük bir depresyonel kırık oluşmuştur.

Bolu güneyinde 1944 yılında, Mudurnu vadisinde 1957 ve 1967 yıllarında gelişen kırılmalar ile bölgenin batı kesiminde biriken gerilme, yörede gelişen son depremler ile bu kesimi kırmıştır. Ancak bu kırığın doğu kesiminde hareketlenme, 1967 ve öncesi depremlerde kırılmış bulunan zayıf zonlar yerine, Almacık Dağı kuzeyinde, yeni bir güzergahta gelişerek, Bolu Dağı'na kadar uzanmıştır. Bu yörede çok geniş bir zona sahip Kuzey Anadolu Fayı'nın kuzey kesimlerinin, gelecekte oluşabilecek kırılmalar açısından önemli olduğu öngörülmektedir.

The aim of this study was to investigate tectonic features of 17 August 1999 Earthquake which caused large damages in Yalova, Kocaeli, Sakarya and Bolu city.

In the study area, the extension of the fault rupture which was observed on the surface and has right lateral movement is generally in EW direction with local changes from N70E to EW. To the east of Akyazı the rupture extends in N70E direction. Various amounts of seperation were observed along the main rupture zone whose maximum value was measured as 4.6 m. To the east of Arifiye. On the fault segments to the west of Sapanca Lake, besides right lateral movement, it was observed tat southern block has overlien the northern block up to 80 cm in N, NNE and NE directions. In the same zone, the depressions whose width and depth reach up to 50 m. And 2 m. Respectively were formed to the near south of the rupture lines.

Numerious landslides have occurred in the study area during faulting. The most serious ones were the landslides which occurred in Gölcük, caused great damages and created seiche waves on the sea shore. These landslides were dominantly observed between Akyazı and Gölyaka districts.

The surface rupture of the earthquake was undergone interruptions along the fault zone. At least three main segments may have developed as Akyazı-Gölyaka-west of Düzce segment, northwest Akyazı-Arifiye-Kullar-Dil Burnu (Hersek) segment and Dil Burnu-northwest Yalova-Marmara submarine segment. The geographic distribution of after shocks following the main shock have similar pattern with these segment identifications. In addition, oblique ruptures in relation with the main earthquake rupture were dominantly observed. Especially in Paleozoic and Tertiary series to the north of Sapanca Lake, probably due to partial rotation, shearing fractures have occurred in NE-SW and NW-SE directions. These fractures which intensify to the northeast of the lake, extend to the east of the Serdivan district centre. A great depression zone in Adapazarı city which is about 30 m. wide and 50 cm. deep have developed and extends between Güneşli (near of Adapazarı jail) and Serdivan district.

The stress accumulated due to the faulting in 1944 to the south of Bolu, in 1957 and 1967 in Mudurnu valley at the western part of the region has caused faulting during last earthquakes. The movement at the eastern part of this fault, has occurred along new route to the north of Almacık Mountain and extends up to Bolu Mountain, instead of following weak zones faulted during 1967 and preceeding earthquakes It can be said that northern parts of the North Anatolian Fault Zone which occupies a large area has importance for the probable faultings in future.

17.08.1999 tarihinde Güneydoğu Marmara Bölgesinde, merkezi İzmit kentinin yaklaşık 12 km güneydoğusunda Gölcük ilçesi civarında olan, sabaha karşı yerel saat ile 3.02’de Mw =7.4, Md=6.7 olan büyük bir deprem meydana gelmiştir. Bu deprem sırasında, Düzce güneybatısından Marmara denizinde Yalova kuzeybatısına kadar yaklaşık uzunluğu 120 kilometreyi aşan bir kırık oluşmuştur (Şekil 1). Bu depremde, en fazla hasar Kocaeli ve Sakarya illerinde gelişmiştir.

Deprem odak çözümü incelendiğinde depremin sağ yönlü doğrultu atımlı fay karakterinde geliştiği gözlenmektedir (Şekil 2). Bu çözüm de Kuzey Anadolu Fay (KAF) zonunun genel karakteristiğine uymaktadır.

Depremin etkilediği bölge jeolojik açıdan Kuzey Anadolu Fay Zonunun batı kesiminde yer almaktadır. Depremin etkilediği afet bölgesinde KAF zonunun genel trendi N80E olarak gözlenmektedir. Fay zonunun bu kesimindeki genişliği yer yer 30 km. ye ulaşmaktadır. Doğrultu atımlı sağ yönlü fayların egemen olduğu bu fay zonu içerisinde çeşitli karaktere sahip faylar da yer almaktadır (Canıtez, 1973; Crampin and Evans, 1986).

1/500.000 ölçekli Türkiye jeoloji haritası baz alındığında bölgenin Paleozoyik, Mesosoyik ve Senozoyik yaşlı çok çeşitli litolojik birimlerden oluştuğu görülmektedir. Özellikle Pliyosen ve Kuvaterner yaşlı oluşumlar üzerinde depremin hasar açısından daha etkili olduğu gözlenmiştir. Jeolojik açıdan bir diğer önemli husus, depremin etkilediği afet bölgesindeki genç basenlerin varlığıdır (Şekil 3). Kuvaterner yaşlı bu basenler İzmit-Sapanca gölü arası, ayrıca Adapazarı, Düzce ve Bolu basenleri olarak KAF zonunun batı kesiminde bir sıra boyunca dizilmişlerdir. Bu basenler çoğunlukla tektonik yapılarla sınırlandırılmıştır.

Kuzey Anadolu fay zonunun batı kesimi deprem dağılımları açısından oldukça aktiftir. En son olarak Mudurnu vadisi içinde 10 yıl arayla KAF zonuna bağlı olarak 1957 Abant depremi (Ms=7.0) ve 1967 Mudurnu vadisi depremleri (Ms=7.1) gözlenmiştir. Bu yıllardan sonra inceleme alanının büyük depremler açısından sakin bir döneme girdiği saptanmıştır. 1950 yılından itibaren inceleme alanında gelişen depremlerin genel dağılımları incelendiğinde, Adapazarı civarında, İzmit körfezi ile Sapanca gölü arasındaki kesimde ve Yalova civarında yoğunlaşmaların meydana geldiği görülmektedir (Şekil 4a). 17 Ağustos 1999 depremini takip eden 1 aylık zaman dilimi içindeki artçı depremler de benzer şekilde dağılım göstermektedir (Şekil 4b).

Şekil 1. 17 Ağustos 1999 depremi yüzey kırık izi haritası

Şekil 2. İzmit depremi odak mekanizması çözümü (NEIC-USGS WEB sitesinden alınmıştır).

 

1950 yılından 17 Ağustos 1999 depremine kadar bölgede gelişen Ms<=4.5 büyüklüğündeki depremlerin, Aki (1965), Smith (1986) ve Sahu and Saikia (1993) tarafından ifade edilen eşitlikler ile hesaplanan b-değerleri, 1957 ve 1967 yıllarında gözlenen piklerden sonra 1967’den itibaren bölgede gerilimin biriktiğini göstermektedir (Şekil 5). Aynı depremlerin CUSUM değerleri dağılımı da benzer şekilde uzun periyodda gerilim artışına işaret etmektedir (Şekil 6).

Depremden sonra yapılan arazi gözlemleri sonucunda, depremin etkisiyle yüzeysel deformasyonların çok geniş alanlara yayıldığı saptanmıştır. Bölgede yarık ve çatlaklar, sıvılaşmalar, çökme ve kabarma yapıları, değişik büyüklüklerde heyelanlar oluşmuştur. Bu heyelanların en önemlisi, büyük kayıplara da neden olan ve kıyıda yaklaşık 4 metre yüksekliğine varan seiche dalgalarını oluşturan Gölcük'teki sahil şeridinin düşmesidir. Ayrıca, özellikle Akyazı doğusunda, Aksu dere vadisinde yaygın heyelan oluşumları, bu yöredeki küçük yerleşim birimlerinde hasara neden olmuş ve yer yer ulaşımı da engellemiştir.

Şekil 3: Afet bölgesinin eğim modeli haritası ve basen dağılımı (Ölçeksiz).

Şekil 4: 1950-1999 yılları arasında, deprem bölgesinde oluşan depremlerin dağılımı (Ms>=2)

a) 1950-17 Ağustos 1999 tarihleri arasında oluşan depremlerin dağılım haritası.

b) 17 Ağustos 1999 tarihinden itibaren bir aylık süre içinde bölgede gelişen ardçı şokların dağılım haritası.

Şekil 5 : 1950-17 Ağustos 1999 tarihleri arasında oluşan depremlerin b-değerleri grafiği (Ms>=4.5, N=117).

 

Şekil 6 : 1950-17 Ağustos 1999 tarihleri arasında oluşan depremlerin CUSUM (cn) grafiği (Ms>=4.5, N=117).

17 Ağustos 1999 depremi sırasında oluşan ana fay kırığı en az 3 ayrı segmentden oluşmaktadır.

Bu segmentlerden birincisi Akyazı ile Gölyaka (Şekil 7d) arasında uzanmakta olup genel doğrultusu N65E ve N80E arasında değişmektedir. Bu kırık üzerinde Çarığıkuru köyü civarında 1.5m yanal atım ve yaklaşık 80 cm civarında düşmeler gözlenmiştir.

Diğer bir segment ise Akyazı yakın kuzeybatısında otoyol civarından başlayarak, batıya doğru Sapanca gölü, kullar (Şekil 7c) güzergahından İzmit körfezine ulaşmakta ve gölcük’te kısmen yüzeylenerek, muhtemelen körfezin güney sahiline yakın, deniz altında Dil Burnu’na (Hersek) kadar devam etmektedir. Bu segment üzerinde gözlenen en büyük yanal atım miktarı, Arifiye doğusunda, Tarım İşletmeleri arazisi içinde sağ yanal 4.6 metre olarak ölçülmüştür (Şekil 7a). Bu kırığının en iyi gözlendiği yerlerden biri olan Kullar köyü (İzmit Körfezi doğusu) civarında fay, devamlılığı yaklaşık 5km. olan EW doğrultulu sağ yönlü doğrultu atımlı olarak izlenmektedir. Bu kırık zonu boyunca sağ yönlü hareketin yanı sıra sıkıştırma kuvvetinin egemen olmasından dolayı, kuzey kesimler kabarmış güney kesimler çökmüştür. Genel doğrultusu EW olan bu kırık zonu boyunca yer yer N80E ile EW arasında, doğrultularda değişme gözlenmektedir. Bu segment çevresinde, özellikle Sapanca Gölü civarında NE-SW ve NW-SE doğrultulu, yer yer devamlılıkları 1 kilometreyi aşan yarık ve çatlaklar oluşmuştur (Şekil 7b). Ayrıca, yine Sapanca Gölü kuzeybatısında, Uzuntarla mevkii civarında EW doğrultulu, devamlılığı birkaç yüz metre ile 1 kilometre arasında değişen yoğun yarılmalar da gözlenmiştir. Gölcük ilçesi içinde yapılan gözlemlerde de K75E doğrultulu sağ yanal hareketi gösteren 5-10cm. açıklı yarıklar ve K57E, K54E doğrultulu makaslama çatlakları saptanmıştır.

Bu kırık üzerinde, Batak mahallesi (Sapanca gölünün yaklaşık 10km güneydoğusu) ve Kazancı köyü (Akyazı’nın 12km. kuzeybatısı) civarında yapılan gözlemlerde bol miktarda sıvılaşma yapıları saptanmıştır.

Akyazı-Gölyaka segmentinin batı ucu ile Akyazı-Gölcük-Dil Burnu segmentinin doğu ucu birleşmemektedir. Her iki kırık arasında yaklaşık 1 kilometrelik bir uzaklık bulunmaktadır. Bu aralıkta yer alan Kazancı köyü çevresinde iki fayın arasında kalan bölgede NNW-SSE uzanımlı açılma çatlakları ve yarıklar gözlenmiştir.

Şekil 7. 17 Ağustos 1999 depremi yüzey kırıkları

a) 19 Ağustos 1999 depremi yüzey kırığında gözlenen en büyük yanal atım (Arifiye doğusu)

b) Sapanca Gölü kuzeyinde, ana fay zonuna aykırı yarık ve çatlaklar

c) Kullar yöresinde yüzey kırığı (Gölcük doğusu)

d) Değirmentepe köyü civarında (Gölyaka Batısı) yüzey kırığı

 

 

Dil Burnu ile Yalova kuzeyi arasında yer alan diğer segment deniz altında kalmaktadır. Yüzeyde izi gözlemeyen bu segment ile Akyazı-Gölcük-Dil Burnu segmentinin deniz altında kalan kesimi, karada gözlenen ve bu faylara paralel EW ve K75E uzanımlı ve sağ yanal hareketi gösteren yarılmalar, denize doğru gelişen basamaklanma ve düşmeler yanısıra bu zonlardaki yoğun hasar ile belirlenebilmektedir. Deniz altında gelişen bu iki kırığı birleştiren bir yapı, Dil Burnu civarında gözlenememiştir. Ancak, Kazancılar köyü civarında olduğu gibi, bu yörede de NNW-SSE ve NW-SE uzanımlı, 5-10cm açıklıklı, açılma çatlakları ve yarıklar gelişmiştir..

17 Ağustos 1999 depremi sırasında gelişen ve yukarıda üç segment olarak tanımlanan ana kırık dışında dördüncü bir kırık zonu da Adapazarı kent içinde gelişmiştir (Şekil 8). Genel uzanımı N75E ile EW arasında olan bu zonun genişliği ise 30 metre ile 50 metre arasında değişmekte olup, 50-80 cm arasında bir çökme göstermektedir.

Şekil 8. 17 Ağustos 1999 depreminde Adapazarı kent içinde gelişen depresyon ve kırık izleri. (Ana depresyon ve diğer kırık zonları, Landsat Band 7 uydu görüntüsü üzerinde beyaz çizgiler ile çizilmiştir).

 

Şekil 9. 17 Ağustos 1999 depreminde Adapazarı kent içinde gelişen depresyon. (Dış oklar çökmenin üst düzeylerini, iç oklar alt düzeylerini göstermektedir).

a) Adapazarı kent içi, şehirlerarası otobüs terminali yakın batısı

b) Adapazarı kent içi, Ali Dilmen mahallesi, ilkokul civarı

 

Adapazarı depresyonu, kentin güneybatısında, Serdivan güneyinden itibaren belirgin olarak izlenebilmekte ve kentin kuzeydoğusunda Güneşli mahallesi dışında, cezaevi civarına kadar belirgin olarak izlenebilmektedir (Şekil 9a ve 9b). Ayrıca bu ana çökme yapısına paralel, yörede devamlılığı daha az olan benzer yapılar da gözlenmiştir. Bu zon boyunca, depresyonun her iki kenarında da, yer yer 5-30 cm sağ yanal atımlar da gözlenmiştir.

Adapazarı kent içinde, K70E ve K75E arasında doğrultuları değişen yoğun çatlaklar ve yarıklar ile bunlara paralel gelişmiş kabarmalar da gözlenmiştir. Ayrıca bu çatlak yapılarına aykırı konumda, K15W ve K20W arasında doğrultularda gelişmiş çatlaklar da yaygın olarak bulunmaktadır.

17 Ağustos 1999 depreminin ana yüzey kırığına uzak olmasına rağmen çok büyük hasarın meydana geldiği, can ve mal kaybının gözlendiği Adapazarı kentinde, yeraltı suyu seviyesinin yüksek olması, zeminin gevşek alüviyal malzemeden ve sıvılaşmaya uygun olmasının yanısıra, ayrı bir kırığın gelişmiş olması deprem etkisini artırmış olmalıdır.

17 Ağustos 1999 Gölcük depremine neden olan fayın büyük bir bölümü Marmara denizi içinde kırılmıştır. Karada gözlenebilen kırık ise, İzmit körfezinin doğusu ile Akyazı arasında kalan bölgede yaklaşık Doğu-Batı doğrultulu olarak gözlenmektedir. Ayrıca, bu faydan yaklaşık 1 km civarında güneye doğru atlama yaparak gelişen bir kırık, Akyazı ilçesinin kuzeyinden başlayarak Aksu dere boyunca yaklaşık N75E doğrultusunda Gölyaka ilçesinin batısına kadar uzanmaktadır. Bu kırıklara ek olarak, Adapazarı kenti içinde de ayrıca büyük bir depresyon gelişmiştir.

Bolu güneyinde 1944, Mudurnu vadisinde 1957 ve 1967 yıllarında gelişen kırılmalar sonucunda bölgenin batı kesiminde biriken gerilme, yörede gelişen son depremler ile bu kesimi kırmış ve 17 Ağustos 1999 depremine neden olmuştur. Ancak, 17 Ağustos 1999 depremi kırığı, 1967 ve öncesi büyük depremlerde kırılmış bulunan zayıf zonlar yerine, Almacık Dağı kuzeyinde, yeni bir güzergahta, Aksu dere içinde gelişmiştir. Ayrıca, 17 Ağustos 1999 depremini takiben oluşan 12 Kasım 1999 depremi sonrası, Bolu kuzeyinde haritalanamayacak ölçekte de olsa, yaygın olarak EW doğrultulu kırık ve yarıklar gelişmiştir. Bu bölgede, günümüze kadar gözlenen ardçı depremlerin Bolu kuzey kesimlerinde de yoğunlaşması, gelecekteki oluşabilecek depremler açısından, en az Marmara denizi ve çevresi kadar, bu yörenin de büyük risk altında olduğunu göstermektedir. Ayrıca, bu gözlemler ve bulgular doğrultusunda, bu yörede çok geniş bir zona sahip Kuzey Anadolu Fayı'nın kuzey kesimlerinin, gelecekte oluşabilecek kırılmalar açısından önemli olduğu öngörülmektedir.

Aki,K., 1965. Maximum likelihood estimate of “b” in the formula log(N)=a-bm and its confidence limits. Bull. Earthquake Res. Inst. Tokyo Univ., 43. p.237-239

Canıtez,N., 1973. Yeni kabuk hareketlerine ilişkin çalışmalar ve Kuzey Anadolu Fay problemi. Kuzey Anadolu Fayı ve Deprem Kuşağı Semp. 29-31 Mart 1972. Ankara. Tebliğler. S.35-58

Crampin,S., Evans,R., 1986. Neotectonics of the Marmara Sea region of Turkey. Jour. of the Geol. Soc. London. 143., p.343-348

Sahu,O.P., Saikia,M.M., 1994. The b-value before the 6th August, 1988 India-Myanmar border region earthquake- a case study. tectonophy. 234. p.349-354

Smith,W.D., 1986. Evidence for precursory changes in the frequency-magnitude b-value. Geoph. J. Res. Astron. Soc., 86. p.815-838