برداشت بیش از حد آب‌های زیرزمینی، علت تامّۀ فرونشست دشت‌های ایران است؟
کاهش نزولات جوی و برداشت بی رویّه آب‌های زیرزمینی در سال‌های اخیر در بسیاری از نقاط دنیا، مشکلات عدیده‌ای را فراهم ساخته است. اُفت سطح آب‌های زیرزمینی، کاهش کیفیت آب و فرونشست زمین نمونه‌هائی از این مشکلات هستند. بسیاری از پژوهش‌گران، برداشت بي رويّه آب‌هاي زيرزميني را عامل مهم در افت سطح آب سفره‌هاي زيرزميني و در نتیجه مسبب اصلی فرونشست دشت‌هاي ايران مي‌دانند، اما برخی دیگر از این هم فراتر رفته و از آن به عنوان علت تامّۀ فرونشست زمین یاد می‌کنند. با این وجود، یافته‌های علمی در بعضی از مناطق جهان و همچنین در برخی از دشت‌های کشور ما حاکی از آن است که افت سطح آب‌های زیرزمینی علت تامّۀ فرونشست زمین نیست و علل انسانی یا طبیعی دیگر از جمله پدیده‌های تکتونیکی و نو زمین‌ساخت، جنس خاک و ترکیب شیمیایی عناصر سازندۀ خاک نیز در بروز یا تشدید پدیدۀ فرونشست دخیل هستند. از این‌رو، لازم است همۀ عوامل دخیل در وقوع پدیدۀ ژئومورفیکی فرونشست مد نظر قرار گیرند و تحلیل جامعی به منظور ارزیابی و مدیریت مطلوب این مخاطره صورت پذیرد.
به منظور تبیین بیشتر موضوع، در ادامۀ یادداشت به دو مطالعه موردی انجام‌شده در ایران در زمینۀ ارتباط فعالیت‌های زمین‌ساختی با وقوع پدیدۀ فرونشست در دشت نیشابور و دشت جُوِیْن اشاره می‌گردد.
مخاطرۀ فرونشست تقریباً همه دشت‌های بزرگ کشور را تهدید می‌کند و مردم نقاط مختلف کشورمان، با شکاف‌ها و گسیختگی‌های سطح زمین ناشی از پدیدۀ فرونشست آشنا هستند. برای مثال در اصطلاح محلی یزد، به این شکاف‌ها "شق" و در کرمان "درام" گفته می‌شود. تحقیقات نشان داده است که افراد مسن و قدیمی ساکن در کانون‌های فعلی شق و درام، این شکاف‌ها را از دیرباز می‌شناخته‌اند و در دهه‌های 1300 هجری شمسی یعنی زمانی که هنوز حفاری چاه‌های عمیق یا استفاده از مكنده‌های دیزلی و برقی در این مناطق رواج نداشته است، با این پدیده روبرو بوده‌اند. حتی برخی از آنان به خاطر وجود این ترک‌ها و گسیختگی‌ها مجبور شده‌اند زراعت و باغداری در این اراضی را رها کرده و به سراغ زمین‌های دیگر بروند.
از سوی دیگر پژوهش‌های صورت‌گرفته در زمینۀ بیلان آب به منظور بررسی موجودی و تغییرات آب در یک محدودۀ زمانی و مکانی خاص نیز نشان داده است که فرونشست تنها به دشت‌هایي با بيلان منفي محدود نمی‌شود و دشت‌هایي با بيلان مثبت را هم در بر مي‌گیرد. بنا بر این با استناد به شواهد و یافته‌های مذکور، برخی از محققان نسبت به نظریّه برداشت بی رویه آب از سفره‌های آب زیرزمینی به عنوان عامل تامّه ایجاد فرونشست و شق ابراز تردید کرده و در مورد عواملی دیگر مانند تكتونیک فعال (یا جنبا) و گسل‌ها مطالعه و بررسی نموده‌اند. از نظر آنان گسیختگی‌ها و شكاف‌های ناشی از فرونشست بیشتر معطوف به حرکات تكتونیک جنباست که از آن به عنوان حرکات دوال و ایزوستازی نرم نام برده می‌شود. برخی از این محققان بر این باورند که فرونشست دشت‌ها در یک سیستم تعادلی و همزمان با پدیدۀ بالا آمدگی در ارتفاعاتِ مجاور آن‌ها صورت می‌گیرد و این موضوع را تحت عنوان ژئودوالیتی مطرح کرده‌اند. بهر حال، فرونشست تکتونیکی، فرو رفتن پوسته زمین در سطحی وسیع و در نتیجه فعالیت‌های زمین‌ساختی است که کشیدگی، سردشدن، و بارگذاری از مکانیسم‌های آن محسوب می‌شوند.
فرونشست دشت نیشابور
دشت نیشابور با طول حدود 90 کیلومتر و عرض متوسط حدود 36 کیلومتر در جهت جنوب‌شرق- شمال‌غرب گسترش دارد. این دشت با 3477 کیلومترمربع، 47.44 درصد مساحت حوضه‌ی آبریز دشت نیشابور بوده که بخشی از حوضه‌ی آبریز کویر مرکزی در شمال شرق ایران را تشکیل می‌دهد. ارتفاعات مهم و بلند بینالود عمدتاً در شمال دشت و ارتفاعات و توپوگرافی پست در جنوب و غرب این دشت حدود این منطقه را تعیین می‌نمایند. شهر تاریخی نیشابور عمده‌ترین مرکز جمعیتی این دشت است، اما شهرها و نقاط روستایی متعددی نیز در سرتاسر دشت وجود دارند.
حوضۀ آبریز دشت نیشابور تقریباً به صورت مستطیل شکل با طول حدود 125 کیلومتر (در جهت شمال‌غرب - جنوب‌شرق) و عرض متوسط 60 کیلومتر است. این حوضه‌ی آبریز از نظر موقعیت جغرافیایی در طول جغرافیایی ´17 °58 تا ´30 °59 شرقی و عرض جغرافیایی ´40 °35 تا ´39 °36 شمالی واقع شده است. ارتفاع متوسط حوضۀ آبریز دشت نیشابور در حدود 1900 متر از سطح دریا است. حداکثر و حداقل ارتفاع حوضه به ترتیب با 3305 متر و 1050 متر در قلّه‌ی بینالود و خروجی رودخانه‌ی کال شور واقع شده است (کال به معنی نهر بزرگ). در تصویر 1، نقشه‌ی حوضۀ آبریز دشت نیشابور شامل محدودۀ دشت و ارتفاعات آن نشان داده شده است.
تصویر 1) موقعیّت دشت نیشابور و حوضه‌ی آبریز آن در استان خراسان رضوی
سازمان نقشه‌برداری کشور با استفاده از داده‌ها و اطلاعات مکانی موجود و به کارگیری روش‌های مختلف، فرونشست دشت‌ها و مناطق مختلف کشور از جمله استان خراسان رضوی را مورد مطالعه و پایش قرار داده است. برای اندازه‌گیری فرونشست دشت نیشابور، سازمان نقشه‌برداری کشور در خرداد ماه 1384 ایستگاه دائمGPS را در محل ایستگاه هواشناسی نیشابور با مختصات 58 درجه و 49 دقیقه و 12 ثانیۀ طول جغرافیایی و 36 درجه 12 دقیقه و 25 ثانیۀ عرض جغرافیایی نصب کرد. داده‌های این ایستگاه به صورت روزانه و آنلاین (بَرخط) به مرکز داده‌های ژئودینامیک سازمان نقشه‌برداری کشور منتقل می‌شوند و سرانجام پس از تلفیق و پردازش داده‌های دریافت‌شده، میزان فرونشست بر اساس سری‌های مختلف زمانی تعیین می‌گردد. بررسی‌های انجام‌شده با داده‌های ایستگاه دائمی تعیین موقعیت نیشابور، فرونشستی به میزان 80 سانتی‌متر را در فاصله‌ی سال‌های 1384 تا 1393 نشان داده است.
این سازمان همچنین اطلس فرونشست نیشابور را در سال 1397 با پردازش 56 تصویر ماهواره سنتینل مربوط به بازه زمانی اکتبر 2014 (1393) تا دسامبر 2017 (1396) به روش تداخل‌سنجی راداری تهیه کرد. تعداد زوج تصاویر انتخابی برای پردازش، 320 زوج بوده که حجم پردازش بسیار بالایی را در پی داشته است و نتایج پردازش تصاویر نیز از دقتی در حد ۱ سانتی‌متر برخوردار بوده است. در ضمن، برای اعتبارسنجی نتایج روش تداخل‌سنجی راداری، از سری‌های زمانی ایستگاه دائمی GPS نیشابور و نیز ترازیابی دقیق شامل 31 ایستگاه و به طول حدود 67 کیلومتر استفاده گردید (تصویر 2).
آنچنان که در این اطلس آمده است، بیشترین میزان نرخ فرونشست 190 تا 200 میلی‌متر در سال مربوط به اطراف مسیل کال فرخک است (کال به معنی آبراهه). همچنین در مناطق مسکونی اطراف شهرک فرهنگیان و روستاهای بیرم‌آباد و فلات‌فروش فرونشست با نرخ 150 تا 160 میلی‌متر در سال و در اطراف روستای فیروزی 180 تا190 میلی‌متر در سال رخ داده است. کمترین میزان فرونشست نیز مربوط به اطراف روستای دشت و اطراف محله خَرْوْ سفلی با نرخ 10 میلی‌متر در سال است. نرخ فرونشست سالانه در اطراف روستای مهدی‌آباد 20 تا 30 میلی‌متر، اطراف روستای بدیع‌آباد 10 تا 20 میلی‌متر، و اطراف روستای دهنوسربر 50 تا 60 میلی‌متر در سال برآورد شده است.
تصویر 2) نقشه مربوط به اطلس فرونشست نیشابور- سازمان نقشه‌برداری کشور
به علاوه، بر اساس آخرین پردازش‌های انجام‌شده به روش تداخل‌سنجی راداری در سازمان نقشه‌برداری کشور، مناطقی به وسعت 1400 کیلومتر مربع در استان خراسان رضوی در اطراف شهرهای نیشابور، عشق‌آباد و قدمگاه دچار فرونشست با بیشترین نرخ 15.1 سانتی‌متر در سال هستند. فرونشستی که به سمت مناطق شهری نیشابور نیز در حال گسترش است (تصویر 3).
تصویر 3) وضعیت فرونشست نیشابور بر اساس آخرین پردازش‌های سازمان نقشه‌برداری کشور
رابطه تكتونيك فعال رشته كوه بينالود با فرونشست دشت نیشابور
رشته‌کوه بینالود به طول تقریبیِ ۱۴۴ کیلومتر، واقع در شمال شرقی ایران، در امتداد شرق رشته کوه‌های البرز و در استان خراسان رضوی به صورت شمال‌غرب به جنوب‌شرق قرار گرفته است. بینالود به معنی کوهی است که بین دو دشت یعنی دشت مشهد و دشت نیشابور قرار گرفته و آن‌ها را از هم جدا کرده است. افراد محلی به آن بینالوت یا بنلی نیز می‌گویند.
مطالعات و بررسي‌هاي مورفوتكتونيكي و مورفومتري در بخشي از رشته‌كوه بينالود، كه بين عرض‌هاي جغرافيايي 36 درجه و 11 دقیقه تا 36 درجه و 30 دقیقه شمالی و طول 58 درجه و 35 دقیقه تا 59 درجه و 0 دقیقه شرقی قرار دارد، نشان داد که منطقة مورد مطالعه به طور كلي از نظر تكتونيكي فعال است. اما با توجه به تقسيم‌بندي انجام‌شده، فعاليت نسبي در همه جای آن يكسان نيست. نتایج این تحقیق بر اساس شاخص‌‌هاي مورفومتري محاسبه‌شده یعنی نامتقارن بودن حوضه آبريز، سينوسيتي پيشاني كوه، درصد مسطح شدگي پيشاني كوهستان، و نسبت پهناي كف دره به ارتفاع آن، به دست آمده است. وجود آبراهه‌هاي گسلي (تأثير زمين‌ساخت بر ايجاد شبكة آبراهه‌ها) و نیز مخروط افكنه‌هاي جوان در رأس مخروط افكنه‌هاي قديمي، گواه بالا آمدگي شديد در امتداد گسل‌هاي جوان مجاور دشت است. یافته‌های مذکور اين نظر را تحكيم و تقويت مي‌كند كه بينالود به خاطر موقعيت خاص زمين‌ساختي كه دارد، از نظر تكتونيكي فعال و در حال بالا آمدن است. بنا بر این، پدیدۀ بالا آمدگی در ارتفاعات بینالود می‌تواند در یک سیستم تعادلی و همزمان با فرونشست دشت‌های مجاور آن (یعنی دشت‌های نیشابور و مشهد) صورت گیرد.
فرونشست دشت جوین
دشت جوین در شمال شرق ایران و شمال شهرستان سبزوار با مختصات جغرافیایی 56 درجه و 22 دقیقه تا 58 درجه و 22 دقیقۀ طول شرقی و 36 درجه و 19 دقیقه تا 37 درجه و 10 دقیقۀ عرض شمالی واقع گردیده است. این دشت با مساحت 6980 کیلومتر مربع و ارتفاع متوسط 1100 متر از سطح دریا در دامنه‌های شمالی رشته كوه جغتای قرار داشته و محور طولی آن در امتداد شمال‌غربی- جنوب‌شرقی به موازات ارتفاعات جغتای کشیده شده است. این دشت به عنوان یکی از مناطق بحرانی استان خراسان رضوی از نظر اُفت منابع آب زیرزمینی و پدیدۀ فرونشست محسوب می‌گردد.
بر اساس آخرین پردازش‌های داده‌های راداری سازمان نقشه‌برداری کشور، مناطقی به وسعت 1300 کیلومتر مربع در شهرستان‌های جوین و جغتای دچار فرونشست با بیشترین نرخ 20.5 سانتی‌متر در سال است. محدودۀ فرونشست تا شهرستان‌های خوشاب و جاجرم نیز گسترش یافته است (تصویر 4).
تصویر 4) وضعیت فرونشست دشت‌های جوین و جغتای بر اساس آخرین پردازش‌های سازمان نقشه‌برداری کشور
رابطه تكتونيك فعال رشته كوه جغتای با فرونشست دشت جوین
دشت جوین بخشی از حوضۀ آبریز کویر مرکزی و به شکل محدوده‌ای فرو افتاده است که به صورت ناودیس بین دو طاقدیس ارتفاعات جغتای در جنوب و ارتفاعات شاه جهان در شمال واقع شده و زهکش اصلی آن نیز رودخانه کال شور جوین است.
رشته کوه جغتای در غرب استان خراسان رضوی و در شمال شرق ایران قرار دارد. این رشته کوه، جداکنندۀ دشت جوین و دشت سبزوار است. کوه گُر، در بخش مرکزی این رشته‌کوه و شمال‌غرب سبزوار با ارتفاع ۲۹۵۸ متر، بلندترین نقطه آن به‌شمار می‌رود.
به منظور تشخيص فعاليت‌های تکتونيکي و همچنين بررسي بالا آمدگي و فرونشست زمين در این منطقه، پژوهشی با استفاده از تکنيک تداخل‌سنجی راداري انجام شد. در این مطالعه، برای بررسی فعاليت‌هاي تکتونيکي و تأثير آن بر فرونشست از 8 شاخص شامل انتگرال هيپسومتري، شاخص عدم تقارن آبراهه‌ها، شاخص تقارن توپوگرافي عرضي، شاخص گراديان طول رودخانه، شاخص شکل حوضه، سينوزيته جبهه کوهستان، پهناي کف دره به عمق، شاخص سينوسه رودخانه استفاده گردید. به کارگیری چندين شاخص ژئومورفيک در بررسي فرونشست در حوضه‌هاي زهکشي، امکان داد تا ساختارهاي فعال به صورت مناسب‌تری شناسايي شوند و تحليل‌هاي دقيق‌تری برای بیان علت اصلي پديدۀ فرونشست ارائه گردند. به طور کل، شرايط مورفوتکتونيک فعال حوضه و همچنين نتايج مربوط به تداخل‌سنجی راداري نشان داد افزایش ميزان بالا آمدگي در بخش‌هاي جنوبي (ارتفاعات جغتای)، با وقوع فرونشست در دشت (جوین) همراه است. اين فرايند نشان از فعاليت تکتونيکي در رشته کوه جغتاي در جنوب محدودۀ مورد مطالعه دارد. نتايج این پژوهش، ارتباط معناداری را بین فرونشست‌ها و بالا آمدگي‌هاي حواشي آن آشکار ساخت که می‌تواند منطبق بر تحرکات تکتونیکی دوال باشد.
منابع:
1. علیرضا شهبازی، محسن پورخسروانی، حرکات تکتونیک جنبا یا فرونشست‌های ناشی از سوبسیدانس، پژوهش‌هاي ژئومورفولوژي كمّي، سال هشتم، شماره 4 ، بهار 14
2. الهه شفيعي، سيد احمد علوي، نصير نادري ميقان، تكتونيك فعال در رشته كوه بينالود با تكيه بر بررسي‌هاي مورفوتكتونيكي، پژوهش‌هاي جغرافياي طبيعي، شماره 70 ، زمستان 1388
3. ربابه فرزين‌کيا، محمدعلي زنگنه اسدي، ابوالقاسم اميراحمدي، رحمان زندي، ارتباط فعالیت‌های تکتونیکی و تأثیر آن در فرونشست زمین در حوضه آبریز دشت جوین، هيدروژئومورفولوژي، شماره‌ي 20، سال 5، پاييز 1398
4. معصومه آمیغ پی، سیاوش عربی، علی طالبی، یحیی جمور، کاربرد تکنیک تداخل‌سنجی راداری در مطالعات مناطق فرونشست، همایش ژئوماتیک 1388، سازمان نقشه‌برداری کشور
5. اطلس فرونشست نیشابور، سازمان نقشه‌برداری کشور، 1397
6. جعفر رکني، سيدرضا حسين‌زاده، غلامرضا لشکری‌پور، سعداله ولايتي، بررسی فرونشست زمین، چشم‌اندازها و تحوّلات ژئومورفولوژی ناشی از آن در دشت‌های تراکمی- مطالعه‌ی موردی: دشت نیشابور، مطالعات جغرافيايي مناطق خشک، دوره ششم، شماره بيستم و چهارم، تابستان 1395
7.
https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_subsidence
8.
https://www.ncc.gov.ir/vdcfiydyaw6dx.giw.html
9.
https://www.ncc.gov.ir/vdcg.u9xrak9txpr4a.html
10.
https://www.ncc.gov.ir/vdcd.k0o2yt0sza26y.html
11. https://c4g.lsu.edu/index.php/about-us/fields-of-research/27-tectonic-subsidence
12.
https://www.ncc.gov.ir/vdca.mnek49ny05k14.html
