تغییر شکل گسل مشا

اداره کل ژئودزی و نقشه‌برداری زمینی سازمان نقشه‌برداری کشور در دومین گزارش از زمین لرزه مشاء در تهران در اردیبهشت ماه 99 اعلام کرد: منطقه البرز مرکزی لرزه خیز بوده و در طی دو هزارسال گذشته بیش از 20 زمین‌لرزه با بزرگی 5/6 (درمقیاس امواج) سطحی دراین منطقه بوقوع پیوسته است. از دیدگاه زمین ساخت البرز مرکزی ‌توان ایجاد زمین لرزه‌های بزرگ را دارد و گسل‌های توانمندی در البرز مرکزی قرار دارند که بارزترین چشمه خطر برای شهر تهران گسل مشاء-فشم و گسل شمال تهران است.

زلزله در محدوده گسل های زاگرس معمولا زیاد هست اما با قدرت کمتر(به دلیل لایه رسوبی) ،  زلزله محدوده گسل های البرز کمتر اتفاق می افتد اما در صورت اتفاق با قدرت بسیار بالایی خواهد بود.
در این گزارش که از سوی مهندس بکتاش معاون فنی،  دکتر عبدالرضا سعادت مدیرکل نقشه‎برداری زمینی، دکتر حمیدرضا نانکلی مدیرکل نقشه‌برداری ژئودزی و ژئودینامیک، مهندس فاطمه خرمی، دکتر فرخ توکلی و امیرحسین اصغری از کارشناسان این مدیریت تهیه شده؛ آمده است: از نقطه نظر لرزه زمین ساختی، کشور ایران بخشی از کمر بند زلزله خیز آلپ‌ـ هیمالایا را تشکیل می‌دهد و تهران به عنوان پایتخت ایران در کوهپایه‌های جنوبی کوههای البرز مرکزی و در منطقه‌ای بسیار فعال واقع شده است.
شهر تهران در دامنه جنوبی البرز کوه مرکزی و بر روی نهشته‌های آبرفتی کواترنر بنا شده و قسمت جنوبی آن کم و بیش در کناره شمال باختری کویر بزرگ مرکزی ایران قرار دارد (بربریان و همکاران، 1364). اختلاف ارتفاع ناگهانی و شدید میان شهر تهران (با ارتفاع میانگین 1300 متر) و نزدیکترین قله در یک فاصله 10 کیلومتری (ستیغ توچال با بلندی 3933 متر) یکی از ویژگی‌های توپوگرافی گستره است که بنا به دید (Tchalenko 1974) نتیجه مولفه شاغولی است که در راستای راندگی شمال تهران رویداده است. از آنجائیکه تهران دارای جمعیتی در حدود 15 میلیون نفر می‌باشد و دارای امکانات صنعتی، فرهنگی، اجتماعی و اقتصادی زیادی می‌باشد. لذا وقوع زمین لرزه در این شهر بسیار فاجعه آمیز خواهد بود. در محدوده تهران حدود 16 گسل اصلی وجود دارد که گسل شمال تهران حالت قفل شده گی دارد و تغییرات خاصی در آن دیده نشده است. اما گسل "مشا" که از مشا تا هشتگرد امتداد دارد به طول حدود 200 کیلومتر گسلی هست که تغییر شکل دارد و حرکاتی در آن دیده شده است.

مشروح این گزارش را در ادامه بخوانید:
مقدمه
کشور ایران به عنوان بخشی از کمر بند کوهزایی آلپ- هیمالیا همواره از زلزله خیزی بالایی در طول تاریخ برخوردار بوده است، به گونه‌ای که بخش‌های مختلف کشور توسط زمین لرزه‌های ویرانگر متعددی پوسته تخریب شده است و این پدیده طبیعی به عنوان مهمترین بلای طبیعی کشور محسوب می‌شود. زمین لرزه بازتاب یک رویداد زمین شناختی است که بصورت جنبش در سطح زمین ظاهر می‌شود. گسیختگی در پوسته جامد زمین که بدلیل جنبش‌های برشی در دو سوی گسل‌ها روی می‌دهد عامل اصل بروز زمین لرزه بوده و پیامد مستقیم انباشتگی تنش‌ها در پی جا به جایی ورقه‌های زمین ساختی نسبت به یکدیگر می‌باشد. در این تنش‌های فشار شیء ناشی از بازشدگی دریای سرخ و حرکت ورقه آفریقا –عربستان در راستای شمال-شمال خاوری و نیز حرکت ورقه هند در راستای شمال-شمال باختری موجب حرکت و جابجایی نسبت متفاوت در پوسته‌ها و قطعات گوناگون قاره‌ای و اقیانوسی ایران می‌شود و درنتیجه عامل فراوانی زمین لرزه‌های در ایران است (شکل1)
 

تغییر شکل پوسته درایران دو وجه عمده دارد یکی ضخیم شدگی پوسته و دیگری حرکات جانبی پوسته به اطراف که درنتیجه این دو سازوکار دو دسته عمده از گسل‌ها به وجود آمده که قسمت ناپیوسته این تغییر شکل را سبب شده‌اند. دسته اول گسل‌های معکوس هستند که ضخیم شدگی در زاگرس، البرز و کپه داغ را موجب شده است. دسته دوم گسل‌های امتداد لغز هستند که باعث چرخش‌های ساختاری در شرق ایران و هم چنین حرکات جانبی کوچکتر در البرز و زاگرس شده‌اند. سرعتهای نسبی، گسل های محدوده البرز بر خلاف گسل های زاگرس هستند . یعنی زلزله در محدوده گسل های زاگرس معمولا زیاد هست اما با قدرت کمتر(به دلیل لایه رسوبی) ،  زلزله محدوده گسل های البرز کمتر اتفاق می افتد اما در صورت اتفاق با قدرت بسیار بالایی خواهد بود. میدان تنش و لرزه‌خیزی موجود در پوسته ایران کاملا وابسته به فعالیت این گسل‌ها و خصوصیات دینامیکی آنها است. اطلاعاتی که درباره تنش برشی در روی گسل‌‌ها بدست می‌آید یکی از داده‌های پایه هر مطالعه آنالیز خطر لرزه‌ای را تشکیل می‌دهد.

پهنه البرز
از نقطه نظر لرزه زمین ساختی، کشور ایران بخشی از کمر بند زلزله خیز آلپ‌ـ هیمالایا را تشکیل می‌دهد و تهران به عنوان پایتخت ایران در کوهپایه‌های جنوبی کوههای البرز مرکزی و در منطقه‌ای بسیار فعال واقع شده است.
وجود گسل‌های فراوان فعال در منطقه ایران و همچنین زلزله‌های تاریخی و معاصر گویای پتانسیل بالای تغییرشکل در این منطقه می‌باشد. از بین ساختار‌های تکتونیکی  فعال در ایران رشته کوه‌های البرز که در بر گیرنده تعداد زیادی گسل فعال می‌باشد بسیار حائز اهمیت می‌باشد(.شکل2 )
 

منطقه البرز مرکزی لرزه خیز بوده و در طی دو هزارسال گذشته بیش از 20 زمین‌لرزه با بزرگی 5/6 (درمقیاس امواج) سطحی دراین منطقه بوقوع پیوسته است. از دیدگاه زمین ساخت البرز مرکزی ‌توان ایجاد زمین لرزه‌های بزرگ را دارد و گسل‌های توانمندی در البرز مرکزی قرار دارند که بارزترین چشمه خطر برای شهر تهران گسل مشاء-فشم و گسل شمال تهران می‌باشد.
شهر تهران در دامنه جنوبی البرز کوه مرکزی و بر روی نهشته‌های آبرفتی کواترنر بنا شده و قسمت جنوبی آن کم و بیش در کناره شمال باختری کویر بزرگ مرکزی ایران قرار دارد (بربریان و همکاران، 1364). اختلاف ارتفاع ناگهانی و شدید میان شهر تهران (با ارتفاع میانگین 1300 متر) و نزدیکترین قله در یک فاصله 10 کیلومتری (ستیغ توچال با بلندی 3933 متر) یکی از ویژگی‌های توپوگرافی گستره است که بنا به دید (Tchalenko 1974) نتیجه مولفه شاغولی است که در راستای راندگی شمال تهران رویداده است. از آنجائیکه تهران دارای جمعیتی در حدود 15 میلیون نفر می‌باشد و دارای امکانات صنعتی، فرهنگی، اجتماعی و اقتصادی زیادی می‌باشد. لذا وقوع زمین لرزه در این شهر بسیار فاجعه آمیز خواهد بود. در محدوده تهران حدود 16 گسل اصلی وجود دارد که گسل شمال تهران حالت قفل شده گی دارد و تغییرات خاصی در آن دیده نشده است. اما گسل "مشا" که از مشا تا هشتگرد امتداد دارد به طول حدود 200 کیلومتر گسلی هست که تغییر شکل دارد و حرکاتی در آن دیده شده است.

ژئودزی و شبکه ایستگاه های دائمی GNSSکشور
پیشرفت سریع و چشمگیر اندازه گیری‌های ژئودتیک بویژه ژئودزی فضا- مبنا، باعث تحول عظیمی در مطالعات زمین ساخت و زمین شناسی شده، بطوریکه امروزه می‌توان حرکت نسبی صفحات لیتوسفری، نرخ کنونی لغزش گسل‌ها و تجمع استرین را با دقت خوبی به کمک تکنیک‌های ژئودتیک شناسایی کرد. در مطالعات زمین ساخت نه تنها می توان تغییر شکل‌های پوسته‌ای را بازسازی نمود بلکه در واقع می‌توان این تغییر شکل‌ها را بطور مستقیم اندازه گیری کرد. امروزه اندازه گیریهای ژئودتیک تغییر شکل های ناشی از رویداد زمین لرزه، مکانیسم کانونی حاصل از رکودهای لرزه ای را تایید نموده و همچنین امکان مدل کردن هندسه گسل  و مکانیسم گسیختگی را فراهم می‌آورند. بنابراین دانش ژئودزی و اندازه گیری‌های ژئودتیک ابزاری نیرومند در مطالعات زمین ساخت و پایش و بررسی دگرشکلی‌های پوسته‌ای محسوب می گردند.
 
پس از زلزله مخرب بم در سال 1382، لزوم ایجاد یک شبکه دائمی پایش تغییرات ژئودتیکی پوسته در ایران احساس شد. بر همین اساس شبکه‌های موردی GPS فراوانی در نقاط مختلف کشور و برحسب ضرورت به اجرا درآمدند، تا به بررسی خطر لرزه‌خیزی منطقه‌ای بپردازند. در ادامه این روند، و به منظور پایش دائمی تغییرات پوسته و تعیین نرخ ژئودتیکی آن، شبکه سراسری دائمی GPS ایران و با نام IPGN از سال 1383 راه‌اندازی شد و در سال‌های بعد نیز تکمیل گردید. در حال حاضر این شبکه، شامل 123 ایستگاه دائمی GPS است که بنا بر دو پارامتر لرزه‌خیزی و جمعیت در نقاط مختلف پراکنده شده‌اند. تمام این ایستگاه‌ها مجهز به گیرنده‌های GNSS هستند که به صورت 24 ساعته و با نرخ 30 ثانیه 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 روش‌های ماهواره‌ای و شبکه‌های مخابراتی، در مراکز اصلی پردازش داده‌ها توسط خط تلفن و مودم دریافت شده و در آنجا مورد پردازش قرار می‌گیرد. خروجی این پردازش‌ها به صورت مختصات دقیق ایستگاه‌ها در چارچوب مرجع2014 ITRF  و سری زمانی مربوط به آنها و میدان سرعت و استرین است.

رخداد:

گسل مسبب زلزله : مشا  با طول 200کیلومتر و  آخرین زلزله 190سال قبل با بزرگی 7.2

 بزرگی: 5.1
 محل وقوع: مرز استانهای مازندران و تهران  - حوالی دماوند
 تاریخ و زمان وقوع به وقت محلی: 1399/02/19 00:48:21
طول جغرافیایی: 52.05
عرض جغرافیایی: 35.78
عمق زمین‌لرزه: 7 کیلومتر
تعداد پس لرزه 40 و پیش لرزه 1

 
شبکه ژئودینامیک دائمی تهران و البرز مرکزی
 
از نقطه نظر لرزه زمین ساختی، کشور ایران بخشی از کمر بند زلزله خیز آلپ‌ـ هیمالایا را تشکیل می‌دهد و تهران به عنوان پایتخت ایران در کوهپایه‌های جنوبی کوههای البرز مرکزی و در منطقه‌ای بسیار فعال واقع شده است. از آنجائیکه تهران دارای جمعیتی در حدود 15 میلیون نفر می‌باشد و دارای امکانات صنعتی، فرهنگی، اجتماعی و اقتصادی زیادی می‌باشد. لذا وقوع زمین لرزه در این شهر بسیار فاجعه آمیز خواهد بود. گسل‌های زیادی در اطراف تهران وجود دارد که از آن جمله می‌توان گسل شمال تهران، مشاء،  نیاوران و ری را نام برد . لذا به منظور بررسی تغییر شکل تکتونیک در منطقه مذکور علاوه بر تعدادی ایستگاه از شبکه اصلی، 25 ایستگاه دائمی نیز در مساحتی به وسعت 80×150 کیلومتر مربع با فواصل متوسط 25 تا 30 کیلومتر در نظر گرفته شده است ( شکل 5).                                             

شکل5- شبکه  ژئودینامیک البرز        

 
نکاتی در مورد گسل ها
از دیدگاه لزره زمین ساخت گسل ها به دو نوع گسل غیر لرزه ای  و گسل لرزه ای  تقسیم می شوند. در گسل غیرلرزه ای خالص دو قطعه گسل بصورت پیوسته در صفحه گسلی بسهولت نسبت به هم می لغزند و هیچ نوع انباشتگی تغییرشکل برای این نوع گسل ها وجود ندارد. در حقیقت می توان گفت که دو قطعه گسل بصورت صلب نسبت به هم حرکت کرده و تغییرشکل فقط در صفحه گسلی قابل مشاهده است. به همین دلیل تغییرشکل های بدست آمده را ناپیوسته می نامند. بسیاری از گسل های واقع در منطقه جنوب-جنوب غرب کشور که بصورت مداوم شاهد بروز زلزله های کوچک در آنها هستیم، از همین دسته هستند. بروز این زلزله های کوچک ناشی از لغزش های بین دو قطعه گسل است که معمولا با نرخ چند میلی متر در سال اتفاق می افتد. بدیهی است لغزش های چند میلی متر در سال در سطح گسل پس از گذشت ده ها میلیون سال منجر به ده ها کیلومتر جدایی در سطح گسل می شود. بطور طبیعی خطرات و خسارات ناشی از وقوع زلزله های بزرگ در این نوع گسل ها منتفی است و فقط باید در احداث مناطق مسکونی و تاسیسات و بطورکلی زندگی در محدوده های خط گسلی محدودیت ها و راهکارهای لازم را اعمال نمود. اما یک گسل لرزه ای محض گسلی است که بطور عام هیچ نوع حرکت و لغزشی در سطح گسل دیده نمی شود و با فرض رفتار کشسانی پوسته زمین هرچه از خط گسلی دور می شویم حرکت نسبی بین دو قطعه گسل بهتر قابل مشاهده است. تغییر شکل نا شی از حرکت بین دو قطعه گسلی در محل یا خط گسلی متمرکز نمی باشد و با توجه به ویژگی های هندسی و فیزیکی گسل دارای یک توزیع پیوسته است. به همین دلیل تغییرشکل های حاصل از این نوع گسل ها را پیوسته می نامند. با توجه به توضیحات فوق، در حالیکه حرکت بین دو قطعه گسلی در نقاط دور از خط گسلی با نرخ لغزش ثابتی در حال انجام است، با نزدیک شدن به خط گسلی هیچ حرکتی در آن دیده نمی شود. عدم حرکت در صفحه گسلی و مقاومت آن در برابر نیروهای وارده تا زمانی ادامه می یابد که اصطکاک کافی برای جلوگیری از لغزش در صفحه گسلی وجود داشته باشد. در این دوره زمانی که در طی آن هیچ زلزله ای رخ نمی دهد و با پدیده انباشتگی نیرو در سطح گسل مواجهیم نیروی اصطکاک در صفحه گسلی بیش از نیروی تغییر شکل دهنده است.  اما زمانیکه نیروی انباشته شده در سطح گسل بیشتر از نیروی اصطکاک شود(شکل6) دو قطعه گسلی بطور ناگهانی و یکباره به اندازه مجموع لغزشی که می بایست در فاصله بین دو زلزله داشته باشند، نسبت به هم حرکت می کنند

نتایج اولیه حاصل از میدان سرعت و استرین
 شکل 7میدان 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(با نرخ لغزش1.5-2میلیمتر) 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.