FLOWS¹ - scientists meet in Crete to study geological hazards in southern European seas

¹ https://www.flows-cost.eu/

Geoscientists from across Europe with various fields of expertise recently met in Heraklion, Crete (2 - 4 Mar. 2016) to discuss future collaborations that will advance our knowledge of geological hazards, such as earthquakes, in the southern European seas. The choice of Crete as a meeting place is logical for such a meeting given that this island was struck in 365 AD by the strongest known earthquake in European history (estimated magnitude 8.5), which caused a devastating tsunami in the Eastern Mediterranean. The scientists, who are experts in complementary aspects of earthquake-related disciplines, met to discuss future projects that will help improve our ability to understand the mechanisms, locations and hazard potential of future earthquakes.

Representing 17 countries, and from diverse backgrounds (including geology, seismology, geochemistry and microbiology), the scientists collaborate in the framework of ‘FLOWS’, a European research network funded through the Cooperation of Science and Technology (COST) program. More specifically, the scientists involved seek to understand how fluids circulating in large fractures within the Earth’s crust control how faults move, whether for example through slow creeping or by sudden rupture and an earthquake. Earthquakes can in turn trigger other geological phenomena such as submarine landslides and tsunamis. Fluid flow that is triggered by earthquakes can moreover cause the transport of chemicals, such as hydrogen and methane gas, from the Earth’s interior to the seafloor, where a high biomass of microorganisms feeds on these gases as energy sources.

Currently, the scientific understanding of how earthquakes and fluid flow are coupled is still in its infancy. Improving such an understanding would be of tremendous societal relevance. In the past, increases in gas emissions and fluid discharge have been reported from regions prone to experiencing strong earthquakes in the days and weeks leading up to major events. We now have the technology and expertise to monitor and measure fluid flow on the seafloor. Conducting such studies in areas of the seafloor that are seismically active, such as oceanic transform fault zones, may provide new insights into the controls on earthquake activity deep below the seafloor. The same investigations can additionally allow us to assess the extent to which earthquake-driven emissions of gases such as methane are important in the global carbon cycle and global climate, and in forming the foundation to ecological food webs in the deep sea. Furthermore, with samples of such gas and fluid FLOWS specialists will be able to assess how ‘extreme’ life forms living at high temperatures and pressures in the Earth’s crust are nourished by deeply-sourced fluids circulating in the network of submarine tectonic fractures.

The FLOWS effort is concentrated along the belt of active seismicity that runs from northwestern Turkey (Sea of Marmara and the NorthAnatolian Fault) and the eastern Mediterranean (Dead Sea Fault and Cyprus arc) to the central Mediterranean (Hellenic and Calabrian arcs) and the Atlantic coasts of Europe, just beyond the Straits of Gibraltar (the Rif - Betic Arc). Monitoring of key variables, such as seismicity, quantity and quality of fluids flowing into and out of the crust through the effect of pressure changes due to tectonic stresses are considered important steps forward towards better anticipating future earthquakes.

By bringing together leading scientists from different fields of earthquake-related sciences, and thereby stimulating cross-disciplinary discussions and collaborations, FLOWS offers the hope that traditional barriers between the different fields in the geosciences can be overcome, and an integrated understanding of the main drivers and ecological consequences of earthquakes achieved. Already, the multidisciplinary approach adopted by the FLOWS community has been used to produce an inventory of the most hazard-prone geological areas and to propose innovative techniques for monitoring seismic activity and fluid flow at and below the seafloor. 

Preliminary results of the project are encouraging, but an important goal will be to translate theoretical knowledge into practical outcomes, such as the mitigation of geological risks in tectonically active areas. This next phase will require coordination at the EU level, and further funding to promote technological progress towards ‘early warning’ strategies, the ultimate goal of this project, which can be tested in tectonically well-characterized regions, such as the Sea of Marmara.

FLOWS¹ – Güney Avrupa denizlerindeki jeolojik afetleri araştırmak üzere bilim insanları Girit’ de toplandı

¹ https://www.flows-cost.eu/

Alanlarında uzman birçok Avrupalı bilim insanı, güney Avrupa’da oluşan depremler başta olmak üzere jeolojik tehlikeleri araştırmak üzere işbirliği girişimleri için 2 Mart 2016-4 Mart 2016 tarihleri arasında Girit, Heraklion’da toplandı. Girit adası, M.S. 365 yılında 8.5 büyüklüğündeki Avrupa’nın bilinen en güçlü depremiyle sarsılmış ve bu deprem, beraberinde Doğu Akdeniz’de yıkıcı bir tsumaniye sebep olmuştur. Toplantının Girit’te gerçekleşmesi bu nedenle çok anlamlıdır. Depremlerle ilgili ve birbirini tamamlayıcı nitelikte ve farklı konularda uzmanlaşmış bilim insanı, gerçekleşebilecek depremlerin konumları, deprem mekanizmaları ve afet potansiyellerini araştırmak ve yeni işbirliği projeleri üretmek üzere bir araya geldi.

Toplam 17 ülkeden, çok çeşitli alanlarda (jeoloji, sismoloji, jeokimya ve mikrobiyoloji gibi) uzman bilim insanı, Avrupa Bilim ve Teknoloji Kooperasyonu (European Cooperation of Science and Technology-COST) Programı kapsamındaki ‘FLOWS’ araştırma ağı çerçevesinde iş birliği yapmaktadır.  FLOWS araştırma ağı, akışkanların yer kabuğu içindeki dolaşımı ve bu dolaşımın fay hareketlerini nasıl etkilediğini (örneğin; yavaş kayma, ani kırılma ve deprem gibi) araştırmak üzere oluşmuştur. Depremler ayrıca sualtı heyelanlarına ve tsunami gibi doğal afetlere de sebep olabilmektedir. Öte yandan, akışkanların hareketleri depremler tarafından tetiklenebilmekte ve hidrojen ve metan gibi gazların yer kürenin derinliklerinden bu kimyasalları enerji kaynağı olarak kullanan mikroorganizmaların bulunduğu deniz tabanına kadar ulaşmasına neden olmaktadır.

Depremlerin ve akışkanların hareketlerinin etkileşimleri doğal afetlerden korunma açısından sosyal bir öneme sahip olmasına karşın henüz tam olarak anlaşılabilmiş değildir. Geçmişte başlıca depremlerden günler ve hatta haftalar öncesinden gaz ve sıvı salınımlarında yükselmeler gözlenmiştir. Günümüzde deniz tabanındaki akışkanların hareketlerini gözlemleyebilecek teknolojiler oldukça artmış durumdadır. Deniz tabanının özellikle depremsellik açısından önemli kısımlarında, örneğin Kuzey Anadolu Fayı gibi transform fayları boyunca, yapılacak gözlemler, depremleri kontrol eden etmenleri anlamamız açısından büyük olanak sağlamaktadır. Bu araştırmalar aynı zamanda, küresel karbon döngüsü, iklim ve denizel besin döngüsünü de etkileyebilen metan gazı çıkışlarının araştırılmasına olanak sağlamaktadır. FLOWS uzmanları, ayrıca, olağanüstü sıcaklık ve basınçlarda yaşayabilen son derece ilginç denizaltı hayat formlarını da inceleme şansı bulmaktadır.

FLOWS girişiminin başlıca çalışma bölgeleri; Kuzeybatı Anadolu (Marmara Denizi ve Kuzey Anadolu Fay Hattı), Doğu Akdeniz (Ölü Deniz Fayı ve Kıbrıs Yayı Fayı), Orta Akdeniz (Hellenik ve Kalabriyan yayları), Atlas Okyanusu’nun Avrupa kıyıları ve Cebeli Tarık Boğazı’nın (Rif-Betik yayı) ötesine kadar uzan bir alandan oluşmaktadır. Bu alanlarda; deprem etkinliğinin ve tektonik stres nedeniyle yerkabuğu içerisinde hareketlenen akışkanların miktar ve bileşimindeki değişimlerin sürekli izlenmesi ilerde oluşması beklenen depremlerin öngörülmesinde önemli bir rol oynayacaktır. 

FLOWS bilimsel ağı, depremle ilişkili konularda uzman bilim insanlarının biraraya gelmesine ve dolayısıyla disiplinlerarası tartışmaya ve yeni işbirliklerine olanak sağlamaktadır. Bu girişimle birlikte, yerbilimi çalışmalarında sıklıkla karşılan geleneksel bariyerlerin aşılması ve depremlerin temel tetikleyici unsurları ve ekolojik sonuçlarının daha iyi anlaşılabilmesi hedeflenmektedir. FLOWS bilim insanları şimdiden deniz tabanı ve altındaki bölgelerdeki jeolojik tehlikeye açık alanların çoğunda sismik aktivite ve akışkan hareketleriyle ilgili yenilikçi teknikler üretmeyi başarmıştır.

Projenin ilk sonuçları oldukça umut vericidir. Ancak FLOWS’un en temel hedefi tektonik olarak aktif bölgelerdeki jeolojik risklerin zararlarının azaltılması ve buna yönelik teorik bilgilerin pratik uygulamalara dönüştürülmesidir. Bu ileri aşamada, “erken uyarı” stratejilerine yönelik teknolojiler geliştirmek için Avrupa Birliği seviyesinde bir koordinasyon ve kaynak gerektirmektedir. Oluşturulan bu teknolojilerin Marmara Denizi gibi tektonik olarak aktif bölgelerde denemesi projenin ulaşmak istediği en son amaçtır.  

Bu FLOWS projesinde Türkiye’yi İstanbul Teknik Üniversitesi EMCOL Araştırma Merkezi’nden Prof.Dr. Namık Çağatay ve Hacettepe Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü’nden Prof.Dr. Galip Yüce temsil etmektedir.