Hareketsiz bir yanardağın altındaki zemin sallandığında, bu bir sarsıntıdan daha fazlasıdır; bu, Dünya'nın kabuğunun enerjiyi nasıl depolayıp serbest bıraktığına dair bir bakıştır. Nature Communications Earth & Environment dergisinde yakın zamanda yayınlanan yeni çalışmamız, İtalya'nın Campi Flegrei kalderasında deprem kırılmaları sırasında açığa çıkan enerjinin çoğunun sadece küçük bir kısmının sismik dalgalara dönüştüğünü gösteriyor. Bunun yerine, sürtünmeden kaynaklanan ısı ve fay dışı kaya hasarı olarak ortadan kayboluyor, kırılma büyümesi üzerinde doğal bir fren görevi görüyor ve muhtemelen mümkün olan maksimum deprem büyüklüğünü sınırlıyor.
Napoli'nin eşiğindeki huzursuz dev Campi Flegrei kalderası, dünyanın en büyük ve en yoğun yerleşimli yanardağlarından biridir. Birkaç yüz bin sakine ev sahipliği yapan ve bir milyondan fazla nüfusuyla İtalya'nın üçüncü büyük şehri olan Napoli'ye komşu olan bu şehir, yaklaşık 39.000 ve 15.000 yıl önce iki büyük patlamadan oluştu. Geçtiğimiz 10.000 yıl boyunca, kaldera tabanını 70'den fazla küçük patlama noktaladı; en sonuncusu yaklaşık 4.000 yıllık bir uyku halinin ardından 1538'de Monte Nuovo'da inşa edildi (Orsi ve diğerleri, 2022).
Günümüzde kalderanın en gözle görülür huzursuzluğu bradyseizmdir (Yunanca “bradús”, yavaş ve “sismòs”, yer hareketi kelimelerinden oluşur) yani tabanının yavaş dikey hareketleridir (D'Auria, L., et al. 2011). 2011'den bu yana zemin yeniden yükseliyor ve Ağustos 2025 itibarıyla ayda 1-2 cm hızla yaklaşık 1,45 metre yükselmiş durumda. Yükselişteki her hızlanmaya sığ deprem sürüleri eşlik etti: mevcut dönemin başlangıcından bu yana 10.000'den fazla deprem (De Landro ve diğerleri, 2025). Yine de, sıklıklarına rağmen, en güçlü depremler orta şiddette olmuştur; Md 4,6 (moment büyüklüğü Mw yaklaşık 4,0) büyüklüğünü hiçbir zaman aşmamışlardır. g'nin onda biri kadar (1g = 9,8 m/s^2) en yüksek yer ivmeleri zaman zaman binaları sarsmış, ancak yalnızca sınırlı, çoğunlukla yapısal olmayan hasara neden olmuştur (Iervolino ve diğerleri, 2024).
56 önemli depremi inceleyerek, neden küçük kaldıklarını anlamak için 2020-2025 arasındaki en büyük depremleri (Md 3,0–4,4, kabaca Mw 2–4) analiz ettik. Üç bağımsız ağdan geniş bant ve güçlü hareket kayıtlarını kullandık: OV-INGV'nin yerel sismik istasyonları, İtalyan Güçlü Hareket Ağı (RAN) ve Napoli Üniversitesi'nin ISNet dizisi.
Zamana karşı P dalgası log-yer değiştirme genliğine dayalı bir zaman alanı yöntemi uyguladık. P ve S fazı köşe zamanlarını ve plato genliklerini çıkararak, mesafe zayıflamasını düzelterek sismik momenti, kopma yarıçapını ve hızı çözebiliriz. Sonuçlar, kırılmaların sığ, sadece 2-4 km derinlikte ve küçük olduğunu ve yarıçaplarının 100-1000 m arasında değiştiğini gösteriyor. Kopma hızları kaymanın altındaydı, yaklaşık 0,6–1,2 km/s (yerel kayma dalgası hızının kabaca %40–90'ı). Statik gerilim düşüşleri 0,01 ile 10 MPa arasında geniş bir aralığı kapsıyordu; birçok olay 1 MPa'nın altındaydı; bu değerler sıvı açısından zengin, yüksek gözenek basıncına sahip volkanik kabuk için tipik değerlerdi.
Dinamik stres düşüşü için iki bağımsız vekil (görünür stres ve aRMS stres düşüşü) sürekli olarak statik stres düşüşlerinin altına düştü, bu da verimsiz enerji radyasyonuna işaret ediyor.
Enerjinin bölümlenmesi—enerji nereye gidiyor?
Sismik radyasyon verimliliğini (serbest bırakılan stres enerjisinin sismik dalgalara dönüşen kısmı) ölçtük ve bunun genellikle düşük olduğunu bulduk: 0,02-0,3, medyan 0,1. Başka bir deyişle, depremi oluşturmak için mevcut enerjinin yalnızca %10'undan azı yeri sarstı. Geri kalanı muhtemelen faylar boyunca sismik sürtünme ısınması ve fay dışı hasar nedeniyle kaybedildi: elastik olmayan kırılma, mikro çatlaklar ve kaya sertliği ve geçirgenliğindeki değişiklikler. Bu süreçler sünger gibi hareket eder ve aksi takdirde kırılmaya yol açacak veya sarsıntıyı yayacak enerjiyi emer.
Çarpıcı bir model ortaya çıktı: kopma hızı ile stres düşüşü arasında ters bir korelasyon. Bir deprem ne kadar çok stresi serbest bırakırsa kırılması da o kadar yavaş yayılır. En büyük olayları hariç tuttuktan sonra bile sağlam olan bu mantık dışı eğilim, yüksek gerilimli kırılmaların fay bölgesi hacminde yoğun yerel hasara neden olduğu, bunun da kırılma cephesini yavaşlattığı ve büyümesini veya verimli bir şekilde yayılmasını önlediği fikrini desteklemektedir. Ortaya çıkan pozitif dinamik aşım (ki bu, görünür gerilime göre daha büyük bir statik gerilim düşüşünü gösterir), faylanma süreci sırasında güçlü elastik olmayan süreçlerin de rol oynadığına işaret eder.
Bunun tehlike ve izleme açısından neden önemli olduğu, yerel bağlamı göz önünde bulundurduğumuzda netleşir?
Campi Flegrei'deki mevcut kriz, çoğu depremin, uzun haritalanmış faylar boyunca tekrar tekrar meydana gelse bile, muhtemelen daha büyük büyüklükteki olaylara neden olan, orta büyüklükte (tipik olarak Md 4-4,5'in altında) kalacağını göstermektedir. Bulgularımızın önerdiği gibi, enerjilerinin çoğu ısı ve fay dışı kaya hasarı olarak dağılırsa, bu süreç kırılma büyümesini etkili bir şekilde sınırlayabilir. Deprem büyüklüğündeki bu doğal fren, yakınlardaki topluluklar için güven verici, ancak rehavete yol açmamalı: Uzun haritalanmış fayların varlığı, nadir stres ve akışkan koşullar altında daha büyük kırılmaların tamamen göz ardı edilemeyeceği anlamına gelir. Bu nedenle tehlike değerlendirmeleri, daha güçlü olayların düşük olasılıklı ancak olası meydana gelme olasılığını ve sarsıntı ölçümlerinin tek başına yer altında salınan toplam enerjiyi eksik tahmin ettiği gerçeğini içermelidir. Orta dereceli depremler bile, onda birkaç g'lik en yüksek yer ivmesine neden olabilir ve bu da hassas yapılar için risk oluşturur. Dahası, tekrarlanan küçük kırılmalar, kabuğu giderek zayıflatabilir ve sıvı yollarını değiştirerek gelecekteki volkanik veya sismik davranışı etkileyebilir. Hızlı kırılma analizinin jeodezik ve yapısal izlemeyle entegre edilmesi, devam eden huzursuzluk sırasında gelişen koşulları izlemek ve gerçek zamanlı risk değerlendirmelerini hassaslaştırmak için gerekli olacaktır.
(a) Kalderanın içindeki deprem yerlerinin haritası (derinlik ve boyuta göre renklendirilmiş); sarı üçgenler sismik istasyonları işaretler.
(b) Deprem enerjisi nasıl harcanır: ortalama olarak sadece %10 kadarı sismik dalgalara (yer sarsıntısı) gider, geri kalanı ise çevredeki kayaları kırarak ve ısıtarak kaybolur.
(c) Deprem büyüklüğüyle karşılaştırıldığında enerji radyasyonunun verimliliği: Çoğu olay verimsizdir, enerjinin büyük bir kısmı sallanarak salınmak yerine yerel olarak tüketilir.
(d) Kopma hızı ile stres arasındaki bağlantı: Daha yüksek stres salınımına sahip depremler, daha büyük kaya hasarıyla tutarlı olarak daha yavaş kırılma eğilimindedir.
Referanslar
D'Auria, L., ve ark. Campi Flegrei caldera'nın (1989–2010) son dinamikleri için bir mekanizma olarak tekrarlanan sıvı transferi bölümleri. J. Geophys. Res. 116, B04313 (2011).
De Landro, G., Vanorio, T., Muzellec, T., Russo, G., Lomax, A., Virieux, J. ve A. Zollo (2025). Campi Flegrei'nin 3 boyutlu yapısı ve dinamikleri çoklu tehlike değerlendirmesini geliştirir. Doğa iletişimi, 16(1), 4814. https://doi.org/10.1038/s41467-025-59821-z
Iervolino, I., Cito, P., De Falco, M., Festa, G., Herrmann, M., Lomax, A., Marzocchi, W., Santo, A., Strumia, C., Massaro, L., Scala, A., Scotto Di Uccio, F., Zollo, A., 2024. Volkanik huzursuzlukta Campi Flegrei'de sismik riskin azaltılması. Doğa İletişimi, 15, 10474. https://doi.org/10.1038/s41467-024-55023-1
Orsi, G. Campi Flegrei volkanik alanının volkanik ve deformasyon tarihi, İtalya. G. Orsi, M. D'Antonio ve L. Civetta (Eds.), Campi Flegrei: Yoğun nüfuslu bir bölgede huzursuz bir kaldera, dünyanın aktif yanardağları. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-37060-1 (2022).
Bir yanıt yazın