کد QR مطلبدریافت لینک صفحه با کد QR

خطر زلزله در کدام مناطق ایران بیشتر است؟

تحلیلی بر اساس مشاهدات و تغییرات زمانی استرین از ایستگاه‌های دائمیGNSS سازمان نقشه‌برداری کشور/ مقاله‎ای از دکتر حمیدرضا نانکلی

16 فروردين 1399 ساعت 13:53

دکتر حمیدرضا نانکلی رییس اداره ژئودزی و ژئودینامیک سازمان نقشه‌برداری کشور در مقاله‎ای به تحلیل مشاهدات و تغییرات زمانی استرین بدست آمده از ایستگاه‌های دائمیGNSS سازمان نقشه‌برداری کشور پرداخته است.


به گزارش روابط عمومی سازمان نقشه‌برداری کشور، متن کامل این مقاله‎ای به این شرح است:
 
براساس نظريه واگنر موقعيت قاره‌ها در دوران‌هاي مختلف زمين شناسي متغير و با وضعيت فعلي بسيار متفاوت بوده و شكل كنوني نتيجه ميليون‌ها سال فعاليت و تكامل پوسته زمين است. براساس نظريه وي قاره‌ها درچندين ميليون سال پيش بصورت خشكي واحدي بودند كه وي آن را «پانگه آ» ناميد. اين ابرقاره پس از مدتي به دو قاره بزرگ اوراسيا در شمال و گندوانا در جنوب تقسيم و اقيانوس بزرگي به نام تتيس در ميان اين دو قاره شكل گرفت.

اين نظريه مثل ساير نظريه‌هاي جديد در ابتدا با مخالفت‌هاي فراواني روبرو شد، ليكن با گذشت زمان و پيشرفت تكنولوژي و بدست آوردن شواهدي جديد مورد تاييد قرارگرفت. با وجود اين تا اواسط دهه 60 ميلادي مكانيزم علمي صحيحي براي توضيح جدايي قاره‌ها پيدا نشد و نظريه‌هاي مختلفي كه هركدام داراي اشكالاتي بودند ارائه شد.

دراين سال‌ها نظريه زمين ساخت ورقه‌اي در مجامع علمي مطرح گرديد شايد با نگاهي به نقشه‌هاي جهاني لرزه خيزي اين سوال براي ما پيش آمده باشد كه چرا زمين لرزه‌ها بصورت يكنواخت در سراسر كره زمين پراكنده نبوده و معمولا در زونهاي باريكي قرار مي‌گيرند و چرا آتشفشانها و كوهستانها نيز در اين نواحي مشاهده مي‌شوند. نظريه زمين ساخت صفحه‌اي براي پاسخ به اين سوالات دلايل قانع كننده‌اي داشت براساس اين نظريه پوسته جامد كره زمين يكپارچه نبوده وازصفحه‌هاي منفصلي تشكيل شده كه نسبت به يكديگر در حال حركت هستند.

 اين صفحه‌ها با نام ورقه‌هاي زمين ساختي معروف هستند اين صفحه‌ها شامل صفحه‌هاي اصلي و فرعي مي‌باشند كه بر روي گوشته بالايي كره زمين كه حالت نيمه مذاب و پلاستيك داشته شناور هستند. تعداد صفحات اصلي پوسته زمين توسط برخي از محققين 8 صفحه ذكر شده است كه عبارتند از صفحه آفريقا، صفحه اروپا، آسيا، صفحه آمريكاي شمالي، صفحه آمريكاي جنوبي ،صفحه هند و استراليا، صفحه اقيانوس منجمد جنوبي. صفحات پوسته كره زمين به سه حالت عمده نسبت به يكديگر در حرکت هستند. يا اين صفحات از همديگر دور مي‌شوند يا به يكديگر نزديك مي‌شوند يا در مجاورت يكديگر حركت مي‌كنند. حركت اين صفحات باعث تجمع انرژي در مرز صفحه‌ها و نهايتاً آزاد شدن آن و بوجود آمدن زمين لرزه‌ها مي‌گردد. از لحاظ آماري بيشترين و بزرگترين زمين لرزه‌ها در مرز بين صفحات روي مي‌دهند.

 بيروني‌ترين لايه زمين پوسته ناميده مي‌شود كه سخت بوده و بر روي مواد چگال‌تر و خميري گوشته شناور و درحال جابجايي دائمي است. ضخامت پوسته بين 10تا65 كيلومتر متغير است و شامل پوسته اقيانوسي و پوسته قاره‌اي  می‌باشد. پوسته اقيانوسي در زير اقيانوس‌ها است كه 71% پوسته را تشكيل داده و نسبت به پوسته قاره‌اي از سنگ‌هاي جوانتري تشكيل شده است. سن اين سنگ‌ها كمتراز 200 ميليون سال و ضخامت اين پوسته بين 6تا11كيلومتر متغير و جنس سنگ‌هاي آن عمدتاً بازالت تئوليتيك بدون اوليوين است.

كشور ايران به عنوان بخشي از كمر بند كوهزايي آلپ- هيماليا همواره از زلزله خيزي بالايي در طول تاريخ برخوردار بوده است، به گونه‌اي كه بخش‌هاي مختلف كشور توسط زمين لرزه‌هاي ويرانگر متعددي پوسته تخريب شده است و اين پديده طبيعي به عنوان مهمترين بلاي طبيعي كشور محسوب مي‌شود. زمين لرزه بازتاب يك رويداد زمين شناختي است كه بصورت جنبش در سطح زمين ظاهر مي‌شود. گسيختگي در پوسته جامد زمين كه بدليل جنبش‌هاي برشي در دو سوي گسل‌ها روي مي‌دهد عامل اصل بروز زمين لرزه بوده و پيامد مستقيم انباشتگي تنش‌ها در پي جا به جايي ورقه‌هاي زمين ساختي نسبت به يكديگر مي‌باشد. در اين تنش‌هاي فشار شيء ناشي از بازشدگي درياي سرخ و حركت ورقه آفريقا –عربستان در راستاي شمال-شمال خاوري و نيز حركت ورقه هند در راستاي شمال-شمال باختري موجب حركت و جابجايي نسبت متفاوت در پوسته‌ها و قطعات گوناگون قاره‌اي و اقيانوسي ايران مي‌شود و درنتيجه عامل فراواني زمين لرزه‌هاي در ايران است.
 
قسمت بالای لیتوسفر شامل صفحات مسطح شکننده و گسل‌ها می باشد. با استفاده از قانون آمونتون (Turcott, 1982)  و لغزش این صفحات (یا دو طرف گسل نسبت به هم) می‌توان به تغییر شکل‌های شکننده یا Brittle  دست پیدا کرد. در این راستا ضریب اصطکاک به عنوان یک پارامتری که مقاومت در برابر لغزش را نشان می‌دهد به همراه استرس برشی و استرس نرمال تعریف می‌گردد. عمومی‌ترین مکانیزیمی که برای تشریح تغییرشکل‌های شکننده در قسمت بالای لیتوسفر(پوسته) استفاده می‌گردد، شکست برشی یا shear failure می‌باشد که معمولا با قانون کولمب بیان می‌گردد. این معیار شکست با حذف چسبندگی یا cohesion صفر و بادر نظر گرفتن ضریب اصطکاک و اصطکاک لغزشی Ranalli, 1995)) مشابه قانون آمونتون می‌باشد.

قانون هوك توصيف رفتار الاستيك است جائيكه تنش با  كرنش رابطه‌ي مستقيم دارد. ويژگي حالت الاستیک این است که تغییر شکل آن آنی است یعنی به محض برداشتن نیرو جسم به حالت اولیه خود برمی‌گردد. از این نوع رفتار می‌توان به قسمت بالایی پوسته زمین جائیکه فشار و درجه حرارت کم می‌باشد و همچنین به موج‌های لرزه‌ای اشاره کرد. در رئولوژی ترم solid به موادی اطلاق می‌شود که تنش وارده به آنها به مرحله تسلیم یا yield نرسیده باشد واين درحالي است كه پایداری مواد تحت يك فشار ثابت را سيال مي‌‌گويند. اگر ماده‌اي به حالت سيال رفتار كند معادلات اساسي متفاوتي دارند.که مهمترین ويژگي مواد در این حالت ویسکوزیته است . خزش نوعی خاصیت غیرخطی مواد است که درآن مواد به تغییر شکل خود تحت بار ثابت ادامه می‌دهند. در ژئوديناميك، خزش برای تغییر شکل‌های ایجاد شده در (گوشته)مورد استفاده قرار مي‌گيرد. دوره خزش به نوعی خاصیت غیرخطی مواد است که در آن مواد به تغییر شکل خود تحت بار ثابت ادامه می‌دهند. يعني موادي كه درحال خزش هستند درحقيقت مي‌توانند در زمان‌های طولانی مانند یک سيال در نظر گرفته‌اند. هم مدل نيوتني و هم مدل غیرنيوتني مي‌توانند در رفتار خزشی استفاده ‌شوند. در سيال نيوتني يك رابطه‌ي خطّي بين نرخ استرین واسترس وجود دارد در حاليكه در سيّال غيرنيوتني نرخ استرین با توان nام استرس ارتباط دارد که در درجه حرارت بالا استفاده می‌شود. نکته قابل توجه اینکه بین تغییر شکل الاستیک و ویسکوزیک مرحله transient  وجود دارد. تركيب اين سه فاز مي‌توانند با مدل‌های ماکسول و برگر شبیه‌سازی گردد.
 
شكست مواد زماني اتفاق مي‌افتد كه تغییر شکل دائمی رخ می‌دهد و در این حالت مقدار استرس deviatoric به یک حد بحرانی می‌رسد که به آن استرس تسلیم می‌گوییم. این شکست می‌تواند بصورت تغیير شکل ناپیوسته مثل یک ترک یا تغییرشکل پیوسته وغیر قابل برگشت یعنی رفتار پلاستیک باشد که در حالت اول تغییرشکل مواد بصورت شکننده یا brittle  تعریف می شود و در حالت دوم بصورت ductile یا خمیری شکل تعریف می‌گردد. گسل، چین خوردگی به عنوان مثالهایی از رفتارهای شکننده و خمیری هستند.
 
 پس از زلزله مخرب بم در سال 1382، لزوم ايجاد يك شبكه دائمي پايش تغييرات ژئودتيكي پوسته در ايران احساس شد. بر همين اساس شبكه‌هاي موردي GPS فراواني در نقاط مختلف كشور و برحسب ضرورت به اجرا درآمدند، تا به بررسي خطر لرزه‌خيزي منطقه‌اي بپردازند. در ادامه اين روند، و به منظور پايش دائمي تغييرات پوسته و تعيين نرخ ژئودتيكي آن، شبكه سراسري دائمي GPS ايران و با نام IPGN از سال 1383 راه‌اندازي شد و در سال‌هاي بعد نيز تكميل گرديد. در حال حاضر اين شبكه، شامل 123 ايستگاه دائمي GPS است كه بنا بر دو پارامتر لرزه‌خيزي و جمعيت در نقاط مختلف پراكنده شده‌اند. تمام اين ايستگاه‌ها مجهز به گيرنده‌هاي GNSS هستند كه به صورت 24 ساعته و با نرخ 30 ثانيه به ردیابی و ثبت سیگنال‌های دریافتی از ماهواره‌های GNSS می‌پردازند. اطلاعات جمع‌آوری شده در هر ایستگاه که شامل فایل‌های مشاهداتی و ناوبری، داده‌های هواشناسی و تیلت‌متر می‌باشد، با استفاده از روش‌هاي ماهواره‌اي و شبكه‌هاي مخابراتي، در مراکز اصلی پردازش داده‌ها توسط خط تلفن و مودم دریافت شده و در آنجا مورد پردازش قرار مي‌گيرد. خروجي اين پردازش‌ها به صورت مختصات دقيق ايستگاه‌ها در چارچوب مرجع2014 ITRF  و سري زماني مربوط به آنها و میدان سرعت و استرین است.
 

شکل۱- میدان سرعت شبکه ژئودینامیک ایران نسبت به صفحه اوراسیا

 


شکل۲_میدان نرخ استرین برشی  شبکه ژئودینامیک کشور 

 
تغيير شكل پوسته در ايران دو وجه عمده دارد يكي ضخيم شدگي پوسته و ديگري حركات جانبي پوسته به اطراف كه درنتيجه اين دو سازوكار دو دسته عمده از گسل‌ها به وجود آمده كه قسمت ناپيوسته اين تغيير شكل را سبب شده‌اند. دسته اول گسل‌هاي معكوس هستند كه ضخيم شدگي در زاگرس، البرز و كپه داغ را موجب شده است. دسته دوم گسل‌هاي امتداد لغز هستند كه باعث چرخش‌هاي ساختاري در شرق ايران و هم چنين حركات جانبي كوچكتر در البرز و زاگرس شده‌اند.

 سرعت‌هاي نسبي، ميدان تنش و لرزه‌خيزي موجود در پوسته ايران كاملا وابسته به فعاليت اين گسل‌ها و خصوصيات ديناميكي آنها است. رئولوژي و ضريب اصطكاك دروني اين گسل‌ها مقدار تنش برشي و آهنگ حركت نسبي بر روي آن‌ها را تعيين مي‌كند. اطلاعاتي كه درباره تنش برشي در روي گسل‌‌ها بدست مي‌آيد يكي از داده‌هاي پايه هر مطالعه آناليز خطر لرزه‌اي را تشكيل مي‌دهد.
 
در نگاه اول، ویژگی‌های اصلی خیلی آشکاری که در مقیاس ایران مشاهده می‌شود عبارت است از:
(1) کوتاه شدگی قابل توجه درمنطقه فرورانشی مکران 
(2) منطقه عبور بین برخورد زاگرس و فرورانش مکران( 54 درجه تا 58 درجه شرقی) با یک حرکت لغزشی قابل توجه راستگرد مربوط به سیستم گسلی زندان-میناب
(3) کاهش فشارش از زاگرس جنوبی به زاگرس شمالی 
(4) الگوی لغزشی مهم و راستگرد در شمال غربی ایران- شرق ترکیه در امتداد شمال تبریز، گیلاتو-سیاه چشمه خوی.
  
شمال غربی ایران
دو ویژگی مهم در این منطقه بوسیله میدان‌های سرعت و کرنش جدید تاکید می‌شوند: 1) حرکت لغزشی مهم شمال تبریز، سیستم گسل‌های گیلاتو-سیاه چشمه خوی و چالدران ، (2) رفتار فشاری شمالی جنوبی کوه تالش در امتداد خط ساحلی دریای خزر. رخ کرنش در این منطقه نشان دهنده تغییر شکل‌های معنی دار می‌باشد که به صورت یک کریدور شرقی-غربیاز غرب تالش تا غرب دریاچه وان در ترکیه است، این تغییر شکل مربوط می‌شود به حرکات راستگرد امتداد لغزگسل‌های شمال تبریز گیلاتو-سیاه چشمه خوی و چالدران. در انتهای‌شرقی و غربی این کریدور یک کشیدگی بزرگ دیده می‌شود و در قسمت مرکزی نزدیک تبریز این کشیدگی باریکتر می‌شود که نشان دهنده قسمت عمده تغییر شکل مربوط به گسل شمال تبریز است.
 درشرق تبریز تغییر شکل در محدوده کوهستانی  از گسل بزگوش تا ا هر را پوشش می‌دهد تغییر شکل خیلی بزرگ در جنوب گسل تبریز دیده نمی‌شود. گسل اهر یک سیستم گسلی امتداد لغز راست‌گرد می‌‌باشد.


البرز،تهران و خط ساحلی جنوب دریای خزر
میدان سرعت و نرخ کرنش به ترتیب نحوه تغییر شکل در امتداد و در سراسر محدوده البرز را نشان می‌دهد. نمودار نرخ استرین نشان می‌دهد که تغییر شکل درون محدوده البرز به شدت در امتداد و در سراسر کمربند در حال تغییر کردن است. در  بخش شرقی تغییر شکل به صورت حرکت چپگرد و کوتاه شدگی روی لبه جنوبی کمربنددیده می شود. در البرز مرکزی ( از 51 درجه شرقی تا 52.5 درجه شرقی ) تغییر شکل به صورت مایل و فشارش نسبتا بزرگتری مشاهده می شود. جهت فشارش اغلب عمود برراستای کمربند در آن بخش است. نرخ استرین محاسبه شده نشان می دهد که در البرز مرکزی بخشی از همگرایی بین دو صفحه عربستان و اوراسیا  از طریق کوتاه شدگی صورت گرفته توسط گسل‌های تراستی شمال البرز،خزر، پارچین و گرمسار جذب می‌گردد. در حالی که تغییر شکل به صورت امتداد لغز چپگرد درون محدوده کوهستانی  در امتداد گسل‌های طالقان و مشا دیده می‌شود و این نشان می‌دهد که نوع تغییر شکل در البرز مرکزی تنها  بصورت چین خورده و بالا آمده نیست. تعدادی از بخش‌های البرز (البرز غربی) میزان فشار خیلی کوچکی را نشان می‌دهد که بیانگر تغییر شکل در شمال البرز است، بخش شرقی گسل کندوان  یک ساختار لغزشی قابل توجه چپگرد دارد. بعلاوه بخش بزرگی از کوتاه شدگی در البرز مرکزی در امتداد گسل‌های شمال البرز و خزر مرکزی واقع شده است.

بر اساس این مطالعه بزرگترین تغییرات زمانی استرین در منطقه جنوب و جنوب شرق ایران، منطقه غرب ایران، منطقه البرز به خصوص در جنوب تهران و طالقان و منطقه آذربایجان غربی رخ داده است.که این نتایج با تعداد و بزرگی زلزله‌های رخ داده در این مناطق  زاگرس البرز شمال غرب و جنوب شرق در سال ۹۸ منطبق است. آنچه که از نتایج حاصله مشخص است نیاز به تراکم شبکه در اطراف گسل‌های فعال می‌باشد و اینکه با بهره‌گیری  از این سیستم به عنوان پیش نشانگر و سیستم هشدار زلزله بتوان در جهت جلوگیری از خسارات جانی و مالی استفاده نمود. از آنجایکه GNSS تغییر شکل‌های لر زه‌ای و غیر لرزه‌ای را نشان میدهد  وبر عکس دستگاه‌های لرزه‌نگار که فقط تغییر شکل لرزه‌ای را نشان می‌دهند می‌توانیم با تفکیک این دو به الگوریتم دقیقتری برای جدا‌سازی تغییر شکل‌های ناشی از زلزله برسیم. البته ترکیب این دو در زمینه تعیین بزرگای زلزله کمک خواهد کرد که نیازمند مشاهدات با  نرخ ۱  ثانیه و کمتر می‌باشد .

از اهداف مهم در ايجاد شبكه ژئوديناميك اندازه‌گيري و تعيين تغييرات پوسته زمين در طول زمان مي‌باشد. در اين راستا با اندازه‌گيري‌هاي دائم GPS در ايستگاه‌هاي شبكه ژئوديناميك، پردازش و آناليز نتايج مي‌توانيم به شناخت كاملتري از وضعيت و حركات پوسته زمين در كشور دست يابيم و بتوانيم حركات آنها را مدل‌سازي كنيم. اندازه‌گيري‌هاي دقيق ژئوديناميك در تعيين حركات صفحات تكتونيك قاره‌اي، بررسي حركات گسل‌هاي فعال و پيش‌بيني روند جابجايي آنها، تعيين جابجايي و حركت پوسته زمين براي كاهش خسارات احتمالي ناشي از زلزله و همچنين جهت مكانيابي بهينه سازه‌ها در پروژه‌هاي عظيم مهندسي عمران نظير سدها، نيروگاه‌ها، پالايشگاه‌ها و تشخيص محل و ميزان افت ذخاير حياتي آب، نفت و گاز و منابع زيرزميني كاربرد دارد. لذا يكي از اصلي‌ترين بررسي‌هاي ژئوديناميكي دستيابي به مدل جنبشي بلوك‌ها و پهنه‌هاي ساختاري زمين‌شناسي و ميزان واكنش و همكنش پهنه‌ها، گسل‌هاي فعال نسبت به يكديگر است. لذا توسعه و گسترش شبکه ژئودینامیک  در اولویت کاری می‌باشد.
 


کد مطلب: 2150

آدرس مطلب: http://www.ncc.gov.ir/fa/news/2150/خطر-زلزله-کدام-مناطق-ایران-بیشتر

سازمان نقشه برداری کشور
  http://www.ncc.gov.ir