Pakri kayalıklarında gelecekteki çökmelerin haritası çıkarıldı

Tartu Üniversitesi jeologlarının yıllara yayılan dron ölçümleri, Pakri kayalıklarının (Pakri klint) sıklıkla alttan aşındığını ortaya koydu. Deniz suyu yumuşak kumtaşını sürüklerken üzerindeki kireçtaşı da denize çöküyor. Araştırmacıların elde ettiği üç boyutlu modeller, bir çökme meydana gelmeden önce tehlikeli bölgelerin belirlenmesine imkân tanıyor.

İki kış önce, Ocak ayının ortasında Pakri kayalıklarındaki bir seyir terası denize çöktü. Kayalık kenarının 30 metrelik bölümü koparken kayalık tek bir olayda 12 metre geriledi. Yaklaşık 2.800 metreküp kaya, yaklaşık 160 damperli kamyon yüküne denk gelecek şekilde suya düştü. Üstten bakıldığında ani görünen bu çökme, yandan bakıldığında öngörülebilirdi; değerlendirme, Tartu Üniversitesi jeoloji alanında genç araştırmacı Tiia-Linda Purge’a ait.

Paldiski yakınında Baltık Klint’i doğrudan denizden 25 metre yüksekliğe kadar yükseliyor. Kenarında Rus çarı I. Petro dönemine uzanan tarihi bir deniz feneri ve yoğun kullanılan ziyaretçi patikaları bulunuyor. Jeologlar bu kayalık kesitini iki yüzyıldan uzun süredir, ağırlıklı olarak kaya katmanları ve yapısı üzerinden inceliyor. Ancak şimdiye kadar kayalığın geri çekilmesi büyük ölçüde tarihi haritaların ve hava fotoğraflarının karşılaştırılmasıyla, yani üstten ölçülüyordu.

Kayalık bir pasta katmanı gibi

Kayalık kenarı hikâyenin yalnızca bir bölümünü anlatıyor. Pakri kayalıkları bir pasta katmanına benziyor. Üstteki yedi metre kireçtaşından oluşuyor; yüzeye yakın kısımda daha sert ve çatlaklı kaya, altında ise daha killi, kumlu ve kırılgan katmanlar yer alıyor. Bunun altında bir zamanlar potasyum gübresi hammaddesi olarak incelenen yeşil glokonitli kumtaşı, ardından graptolit argilit olarak da bilinen siyah şeyl ve en dipte daha yumuşak kumtaşları bulunuyor. Bu kayalar yaklaşık 500 milyon yıl önce antik bir denizin tabanında birikmişti.

Bilim insanları kayalığın geri çekilmesini yalnızca kenarı inceleyerek değerlendirirse altında olup biteni kaçırıyor. Sürecin önemli bir bölümü, dikey kayalık yüzeyinin ortasında, insanların halatsız ulaşamadığı ve geleneksel hava araştırmalarıyla gözlemlenmesi zor bir alanda gerçekleşiyor. Bu nedenle araştırmacılar kayalığı yandan ve üç boyutlu haritalamaya karar verdi.

Ekip, kayalığı 2015, 2022 ve 2024 yıllarında dronlarla fotoğrafladı. Yazılım daha sonra görüntüleri üç boyutlu bir modelde birleştirdi; böylece her katman, çatlak ve mağara bilgisayarda ölçülüp incelenebildi. Ekip ayrıca 1959’dan 2024’e uzanan dönemi kapsayan altı hava fotoğrafıyla kayalık kenarını takip etti.

Çalışma hiç de kolay değildi. Dronların, düşen kaya molozlarından kaçınarak ve tüm kilit özellikleri yakalayarak kayalık yüzeyine ve su yüzeyine yalnızca birkaç metre mesafede uçurulması gerekti. Dalgalar ve iri kaya alanları, araştırmacıların kayalığın tabanını istedikleri kadar yakından incelemesini engelledi; daha derin mağaraların tavanları da görüş alanının dışında kaldı.

Fotogrametri olarak bilinen yöntem, daha özel adıyla structure-from-motion fotogrametrisi, aynı noktanın birden çok açıdan fotoğraflanmasını içeriyor. Bilgisayarlı görü algoritmaları görüntüler arasındaki ortak noktaları belirleyip sıradan fotoğraflardan üç boyutlu model oluşturuyor. Ne kadar çok keskin ve örtüşen görüntü varsa sonuç o kadar doğru ve ayrıntılı oluyor.

Zaman içindeki değişimi saptamak için araştırmacılar farklı yıllara ait modelleri hizaladı. Dronların hassas konumlandırması yeni ölçümlerde yardımcı olurken eski veri setlerinde değişmeden kalan sabit referans noktalarının kullanılması gerekti.

Yılda ortalama 18 santimetre gerileme

Hava fotoğrafları, Pakri kayalıklarının son 65 yılda bir futbol sahasından daha büyük bir alanı kaybettiğini gösteriyor. Kayalık kenarı yılda ortalama 18 santimetre, tarihi deniz feneri ve çöken seyir terası yakınında ise yılda 30 santimetreye varan oranda geriledi.

Bu oranlar, yılda sırasıyla 19 ve 14 santimetre gerileyen kuzey Almanya ve kuzeybatı Polonya kıyı kayalıklarına benziyor. Ancak bu kayalıklardan farklı olarak Pakri’nin tepesinde sert kireçtaşı bulunuyor. Tamamen kireçtaşından oluşan Osmussaar kayalıkları ise yılda ortalama yalnızca yedi santimetre geriliyor.

Ortalama rakamlar yanıltıcı olabiliyor. Kayalık düzenli bir hızda gerilemiyor. Küçük değişikliklerle yıllar geçebiliyor, ardından Ocak 2024’te seyir terasının çökmesi ve kayalığın 12 metre gerilemesinde olduğu gibi büyük bir bölüm aniden kopabiliyor. Daha küçük çökmeler çoğu zaman kamuoyunun dikkatinden kaçıyor; ancak dron modelleri bunları saptayabiliyor.

Altında yatan neden, jeoloji ile kaya katmanlarının etkileşiminde yatıyor. Yağmur suyu çatlaklı kireçtaşından sızıyor ve altındaki daha zayıf kumtaşı katmanları boyunca yüzeye çıkıyor. Su, kumtaşını tane tane yıkayarak uzaklaştırıyor ve üstteki kireçtaşını askıda bırakıyor. Tekrarlanan donma-çözünme döngüleri çatlakları genişletiyor ve sonunda bir kaya bloğu kopuyor. Hem seyir terasının çökmesi hem de 2021’de deniz feneri yakınındaki çökme, kireçtaşının altındaki belirgin kumtaşı erozyonunun ardından gerçekleşti.

Kayalık ayrıca mevcut eklem sistemleri (doğal kaya çatlakları) boyunca kırılıyor. Araştırmacılar dron modellerinden 400’den fazla eklem yüzeyi haritaladı. Kuzeybatı-güneydoğu ve kuzeydoğu-güneybatı yönünde uzanan iki baskın çatlak sistemi, Pakri kıyı şeridinin kendine özgü zikzak biçimini oluşturuyor. Kayalık en hızlı, çatlakların kesiştiği ve alttaki kumtaşının zaten erozyona uğradığı yerlerde geriliyor.

Deniz de kilit rol oynuyor. Dalgalar, kayalık tabanındaki kumtaşına kıyı oyukları (dalga aşındırması girintileri) açıyor. Jeologlar bu tür 18 oyuk ile oluşumun ilk evresindeki 19 sığ girintiyi haritaladı. Bu özellikler, kayanın doğal olarak zayıf olduğu yerlerde gelişiyor. İyi çimentolanmamış kumtaşı dalga etkisine boyun eğerken üzerindeki siyah şeyl katmanları erozyona daha uzun süre direniyor. Sonuçta kayalık dengesiz biçimde aşınıyor ve her katman kendi hızında yıpranıyor.

Kayalığın doğal bir savunma mekanizması da var. Düşen kireçtaşı blokları tabanda birikerek dalga enerjisini emen bir moloz yamacı oluşturuyor. Seyir terası çökmesinin ardından kayalığın önünde yaklaşık beş metre yüksekliğinde bir kaya bariyeri oluştu. Bu koruma, dalgalar molozu sürükleyip kayalığın tabanına yeniden ulaşana kadar sürüyor.

Üç boyutlu modeller, bilim insanlarının kumtaşının kireçtaşının altından erozyona uğradığı ve tehlikeli çıkıntılar bıraktığı yerleri belirlemesine yardımcı oluyor. Bu bulgulara dayanarak araştırmacılar Pakri kayalıkları boyunca olası çökme bölgelerini haritaladı. Bu tür haritalar, yürüyüş rotalarının tehlikeli alanlardan uzağa yönlendirilmesine ve ziyaretçilerin olası riskler konusunda uyarılmasına katkı sağlayabilir.

Araştırmacılar her şeyin öngörülemeyeceği uyarısında bulunuyor. Tehlike bölgeleri kesin tahminler yerine uzman değerlendirmesine dayanıyor; çünkü böylesine karmaşık bir sistemin davranışı tam doğrulukla tahmin edilemiyor. Kaya yüzeyindeki görünür çatlaklar, kayalığın içinde gizli çok daha yoğun bir ağın yalnızca bir bölümünü temsil ediyor olabilir. Bilim insanları ayrıca su altındaki kayalık tabanının dalga enerjisini nasıl değiştirdiğini de tam olarak bilmiyor.

Ekip en az yılda bir yeni bir model üretmeyi planlıyor. Veri seti uzadıkça araştırmacılar kayalığın doğal ritmini daha iyi anlayacak, gelecekteki çökmelere hazırlanan ya da değişen çevre koşullarına tepki veren alanları belirleyebilecek.

Dünyadaki kıyı bilimcileri dronları ve ilgili ölçüm teknolojilerini zaten yoğun biçimde kullanıyor; ancak bu yaklaşım Estonya’da görece yeni. Uydular ve uçaklarla karşılaştırıldığında dronlar, tam ihtiyaç duyulan yerde ve zamanda devreye alınabilen esnek ve ekonomik bir araç sunuyor. Pakri kayalıkları, bu yeni bakış açısının Estonya’daki kıyı araştırmalarını nasıl ilerletebileceğini gösteriyor.

Çalışma Estonian Journal of Earth Sciences (Estonya Yer Bilimleri Dergisi) dergisinde yayımlandı.