بهمن های سنگی، کلیدی بر شناسایی بهتر گسله های شمال تهران
| دسته | تکتونیک |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | بیست و یکمین گردهمائی علوم زمین |
| نویسنده | محمد رضا قاسمی، فرزانه موسی خانی، |
| تاريخ برگزاری | ۱۹ مهر ۱۳۸۴ |
Abstract
The present study reveals for the first time, the importance and extents of rock avalanches in north Tehran region. Field studies along with study of aerial photographs indicate that small and large rock avalanches are widespread almost along the whole length of north Tehran fault zone. These masses are composed of rock units of Karaj formation, and are in a close interaction with the fault zone: in some places they cover the fault zone, while in some places they are cut and displaced by active faults after their formation. Parts of these material rest on the intact units of Karaj formation, while parts of them may be found resting on the Pliocene and Quaternary alluvial deposits in the footwall of North Tehran thrust fault. Drainage texture on these masses may be used as one of the best criteria for discrimination between the rock avalanches and intact rocks of the Karaj formation. Presence of normal faults both in the mass of the rock avalanches and in their underlying young deposits are among the major structural characteristics of these features. Relative ages of rock avalanches in north Tehran area ranges between Late Pliocene-Pleistocene and recent time. It appears that rapid uplift of the hanging-wall of North Tehran thrust fault, and occurrence of major earthquakes in this area are the major causes of the rock avalanches development. Detailed study of the rock avalanches may be used for a better understanding of the north Tehran fault zone, and reveal potential treats by future possible rock avalanches
چکیده
این بررسی برای اولین بار اهمیت و گستردگی بهمن های سنگی ناحیه شمال تهران را آشکار می سازد. بررسی های صحرایی به همراه مطالعه عکس های هوایی نشان می دهد بهمن های سنگی کوچک و بزرگ تقریبا در تمام درازای پهنه گسله شمال تهران شکل گرفته اند. جنس این توده ها از واحدهای سنگی سازند کرج است و اندرکنش نزدیکی با پهنه گسله مزبور دارند، به طوری که در جاهایی پهنه گسله را می پوشانند و در جاهای دیگر، پس از شکل گیری، با گسله های فعال، بریده و جابجا شده اند. بخش هایی از این توده ها بر روی بستر سنگ های سالم سازند کرج و بخش های دیگری از آن ها بر روی نهشته های آبرفتی پلیوسن و کواترنری فرودیواره راندگی شمال تهران قرار گرفته است. بافت زهکشی بر روی این توده ها را می توان به عنوان یکی از بهترین ابزارهای شناسایی آن ها از توده های برجای سازند کرج مورد استفاده قرار داد. وجود گسله های عادی از ویژگی های ساختاری مهمی است که در درون بهمن های سنگی شمال تهران و رسوبات جوان زیر آن ها دیده می شود. سن نسبی توده های نابرجای مزبور از پلیوسن پسین-پلئیستوسن تا دوره های اخیر متغیر است. به نظر می رسد برپایی سریع سنگ ها در فرادیواره گسله راندگی شمال تهران و زمین لرزه های بزرگ روی داده در ناحیه، مهم ترین عامل در تشکیل توده های بهمن سنگی باشد. بررسی دقیق تر بهمن های سنگی ناحیه می تواند به شناسایی بهتر پهنه گسله شمال تهران کمک کند و خطرات احتمالی حاصل از بهمن های سنگی آینده را آشکار سازد.
پیش نوشتار
بهمن های سنگی یکی از عوارض طبیعی ناگهانی و ویرانگری هستند که عموما در جبهه کوهستان های بلند روی می دهند و حجم آن ها گاهی به یک میلیون متر مکعب می رسد (Voight & Pariseau, 1978). عوامل گوناگونی در آغاز این حرکت های توده ای ناگهانی موثر هستند، که از مهم ترین آن ها می توان به بارندگی های قوی و یا درازمدت، ذوب سریع برف ها، اثرات از میان رفتن یخچال ها بر فشار آب منفذی و فوران های آتشفشانی اشاره کرد (Porter and Orombelli, 1981; Siebert, 1984; Hewitt, 1988). به علاوه در کمربندهای کوهزایی دارای زمین ساخت فعال، زمین لرزه های قوی عامل آغازگر بسیاری از بهمن های سنگی هستند (McSaveney, 1978; Evans et al., 1987; Schuster et al., 1992). زمین لرزه های گزارش شده در این رابطه عموما دارای بزرگای MS³6.0 هستند (Soloneko, 1977; Adams, 1981; Keefer, 1984; Nikonov, 1988) و حرکت های توده ای مزبور اثرات شدیدی بر جامعه دارند (انصاری و بلورچی، 1377؛Hadley, 1964; Plakfer and Eriksen, 1978).
بررسی های زمین شناسی سال های اخیر در ناحیه شمال تهران نشان می دهد توده های بزرگی از مواد سنگی سازند کرج در راستای گسله راندگی شمال تهران به سوی جنوب هجوم آورده اند. این توده ها حجم های متفاوتی دارند و تقریبا در تمام راستای گسله راندگی شمال تهران دیده می شوند. بررسی این توده ها می تواند برخی پیچیدگی های مربوط به شناسایی گسله های شمال تهران به ویژه راندگی شمال تهران را از میان بردارد.
ویژگی های بهمن های سنگی شمال تهران
پراکندگی: بهمن های سنگی تقریبا به طور پیوسته در تمام درازای پهنه گسله راندگی شمال تهران ازخاور لواسان تا باختر کرج قابل مشاهده هستند. عرض این پهنه بیشینه به حدود 5/2 کیلومتر می رسد. در بخش هایی مانند حصارک تهران، بهمن سنگی به طور عمده بر روی سنگ های سالم سازند کرج قرار گرفته اند، اما در بیشتر جاها بر روی نهشته های آبرفتی جنوب گسله راندگی شمال تهران قرار دارند. دنباله بسیاری از این توده های فروریخته بر دشت تا مسافتی بر روی سنگ های فرادیواره گسله نیز ادامه دارد، به این ترتیب توده های مزبور در جاهایی، گسله راندگی شمال تهران را نیز پوشانده اند. سه توده بهمن سنگی بزرگ شمال تهران عبارتند از بهمن سنگی سوهانک، بهمن سنگی حصارک و بهمن سنگی ورداورد. بهمن سنگی ورداورد، بزرگترین و مشخص ترین بهمن سنگی ناحیه است که بر روی نهشته های سازند C قرار گرفته است. بررسی عکس های هوایی نشان می دهد در دو سوی این بهمن دو رشته قنات قرار دارد که ظاهرا با یک نهر به یکدیگر متصل شده اند. به این ترتیب پرسش مهمی در باره این ناحیه مطرح می شود: آیا بهمن سنگی بر روی رشته قنات فروریخته است و مسیر قنات با حفر نهری بر روی بهمن سنگی ترمیم شده است و یا این که قنات کاران به علت دشواری حفاری در بهمن سنگی مسیر را در این محدوده به صورت نهر ادامه داده اند؟ در حالت اول بهمن سنگی جوان تر از رشته قنات است و می توان با بررسی های بیشتر، زمین لرزه احتمالی آغاز کننده بهمن سنگی را تعیین نمود.
ترکیب:
بهمن های سنگی ناحیه شمال تهران تقریبا تماما از مواد سنگی سازند کرج تشکیل شده اند. اما به نظر می رسد بخش های توفی این سازند نسبت به بخش های آتشفشانی آن قابلیت بیشتری برای جداشدگی و لغزش به صورت بهمن را داشته اند. علت این ویژگی را می توان در وجود سطوح لایه بندی مشخص در بخش های توفی جستجو کرد. اندازه قطعات درون این توده ها از چند ده متر تا اندازه مواد رسی متغیر است و برخی توده های سنگی بزرگ جابجا شده، حتی لایه بندی خود را حفظ کره اند. قطعه سنگ های بهمن های سنگی قدیمی تر با خمیره ای از مواد بسیار خرد شده با اندازه کوچک تر از 2 میلی متر با یکدیگر پیوند خورده اند و به نظر می رسد نفوذ آبهای سطحی در این توده ها باعث پیدایش نوعی سیمان کربناته در آن ها شده باشد. در حالت اخیر بهمن های سنگی از مقاومت قابل ملاحظه ای برخوردار هستند. در مقابل بهمن های سنگی جوان تر فاقد سیمان زیاد هستند و به همین دلیل استحکام زیادی ندارند. خرد شدگی سنگ ها سبب شده است تا بهمن های سنگی در مقایسه با سازند کرج برجا فرسایش پذیری بیشتر داشته باشد و همین امر سبب می شود بافت زهکشی متراکم و نامنظم این توده ها در صحرا و بر روی عکس های هوایی به خوبی از سازند کرج اصلی قابل شناسایی باشد. به علاوه برهم ریختگی واحدهای سنگی در حین ریزش بهمن سنگی سبب ایجاد بافت رنگی درهمی بر روی عکس های هوایی می شود.
ساختار:
بخش قاعده ای بهمن های سنگی بر روی بخش های برجای سازند کرج، و سازندهای هزاردره (A)، B و C قرار گرفته است. این بخش قاعده ای در جاهایی که قابل مشاهده است، دارای شیب کمی است (نزدیک به افقی) و به نظر می رسد بهمن سنگی پس از رسیدن به بخش های کم شیب متوقف شده است. یکی از مهمترین ویژگی های ساختاری بهمن های سنگی شمال تهران وجود گسله های عادی فراوان در آن ها است. این گسله ها در برخی جاها با شیب در حدود 60 درجه و در جاهایی با شیب بسیار کم دیده می شوند. در حالت اخیر به نظر می رسد گسله های کم شیب عادی، رویداد ریزش جوان تری را در درون توده بهمن نشان می دهند. در برخی جاها گسله های عادی مواد آبرفتی زیر بهمن را نیز می برند. این پدیده احتمالا نشان می دهد بار سنگینی که به ناگهان به واسطه وزن بهمن بر رسوبات وارد شده است، میدان تنش را به طور موقتی و موضعی تغییر داده است و شرایط را برای گسلش عادی فراهم ساخته است. در پهنه ای بزرگ که در جنوب گسله راندگی شمال تهران قرار گرفته است، گسله های عادی به فراوانی در واحدهای آبرفتی که با بهمن سنگی پوشیده نشده اند دیده می شود. در صورتی که بتوان پیوندی بین ریزش بهمن های سنگی و گسله های عادی موجود در آبرفت ها تشخیص داد، می توان از پراکندگی این گسله ها برای گسترش بهمن های سنگی قدیمی تر که در اثر فرسایش از میان رفته اند، استفاده نمود.
بهمن های سنگی شمال تهران در بخش های مختلف با گسله راندگی شمال تهران و گسله های راستالغز موازی با آن قطع و جابجا شده است. در ناحیه سوهانک عکس های هوایی به خوبی بریده شدن بهمن سنگی را با گسله شمال تهران نشان می دهند. در جاده وردیج سنگ های سالم سازند کرج در راستای گسله راندگی شمال تهران بر روی بهمن سنگی این ناحیه رانده شده اند. در ناحیه دارآباد بهمن سنگی ناحیه با گسله راستالغز نیاروان در حدود 500 متر به صورت چپ بر جابجا شده است. از سوی دیگر در بخش هایی از پهنه گسله راندگی شمال تهران، بهمن سنگی بدون جابجایی یا بریده شدگی، گسله را می پوشانند. این پدیده ها نشان می دهند که اولا بخش های گوناگون گسله شمال تهران در زمان های مختلف فعال شده است و دوما بهمن های سنگی دارای سن های متفاوتی هستند.
سن نسبی:
قدیمی ترین سنی که می توان برای بهمن های سنگی ناحیه در نظر گرفت با سن برپایی کوه های شمال تهران قابل برآورد است. در صورتی که بپذیریم این کوه ها بیشینه پیش از و همزمان با تشکیل سازند هزاردره تشکیل شده اند، می توان گفت اولین بهمن های سنگی احتمالا در پلیوسن پسین و کواترنری پیشین شکل گرفته اند. در جاهایی مانند کن بهمن سنگی بر روی سازند هزاردره قرار دارد. از سوی دیگر در جاهایی مانند جنوب روستای سبو بزرگ می توان نهشته های سازند B را دید که بر روی بهمن سنگی این ناحیه رسوب کرده است. در بخش های دیگر مانند ناحیه ورداورد، قرار گرفتن بهمن سنگی بر روی نهشته های سازند C نشان دهنده جوان تر بودن این توده ها در بخش های مزبور است.
شرایط تشکیل:
مهم ترین عامل برای تشکیل بهمن های سنگی شمال تهران را باید در برپایی سریع کوه ها در فرادیواره راندگی شمال تهران جستجو کرد. این برپایی در حدی است که فرسایش عادی سنگ ها قادر نیست شیب توپوگرافی را به تعادل برساند، لذا حرکت های متناوب توده ای به صورت بهمن سنگی جبران کننده این عدم توانایی فرایندهای فرسایشی عادی است. از سوی دیگر حرکت راستالغز در پهنه شمال تهران سبب می شود مناطق برجسته واقع در شمال راندگی شمال تهران پشتوانه خود را از دست بدهند و ریزش آن ها آسان تر صورت بگیرد. در بخش هایی که توده های بزرگ بهمن سنگی مشاهده می شوند، عموما شیب لایه بندی سازند کرج به سوی دشت (جنوب) است. نزدیک بودن شیب لایه بندی با شیب توپوگرافی سبب می شود مرز لایه ها به صورت سطوح بزرگ ناپیوستگی عمل کند که در روی آن ها بهمن های سنگی جدا شوند و به سوی دشت روانه گردند. فراوانی بارش در دوره های یخچالی (به صورت برف) و دوره های بین یخچالی (به صورت بارندگی های طولانی و سنگین) احتمالا نقش دوگانه مثبتی را بر ایجاد بهمن های سنگی داشته است: ایجاد یک پوشش ضخیم از برف در ارتفاعات سبب ایجاد باری ناگهانی (در مقیاس زمان زمین شناسی) بر بلندی های سازند کرج شده است که ناپایداری آن ها را بیشتر کرده است؛ از سوی دیگر بارش های سنگین و پیوسته عامل مهمی در شروع بهمن های سنگی به شمار می آیند. افزایش فشار آب منفذی در هر حالت سبب آسانی شروع گسیختگی توده های سنگی می شود. زمین لرزه های بزرگ را نیز شاید بتوان از مهم ترین عامل های چکانده شدن (triggering) بهمن های سنگی بزرگ ناحیه شمال تهران به شمار آورد. زمین لرزه های تاریخی بزرگی که در ناحیه ری و تهران روی داده اند، احتمالا با رویداد بهمن های سنگی همراه بوده اند. به عنوان مثال در توصیف زمین لرزه فاجعه بار 958 میلادی (23 فوریه) ری-طالقان ذکر آمده است (رده، 1370): ”این زمین لرزه همه روستاهای منطقه ری و طالقان را، هم آن هایی که در دشت بودند و هم آن هایی که در کوهستان جای داشتند ویران کرد و بیشتر شهر ری به کلی ویران شد. یکی از روستاهای کوهستانی منطقه ری را زمین لغزه ها فراپوشاندند. کوهی در نزدیکی ری شکاف برداشت و آب از زمین به بیرون ریخت. در کوه های رویان در شمال ری، زمین لغزه های گسترده مسیر رودخانه ای را بست که آب آن پس نشست و دریاچه ای را ساخت“.
اهمیت شناسایی بهمن های سنگی در ناحیه تهران
شناسایی بهمن های سنگی در ناحیه شمال تهران از سه دیدگاه اهمیت دارد:
1- شناسایی بهتر هندسه، سازوکار و موقعیت جغرافیایی گسله های ناحیه شمال تهران: از آنجا که گسله راندگی شمال تهران به صورت سنتی مرز بین سنگ های سازند کرج و نهشته های آبرفتی کوهپایه های تهران در نظر گرفته می شود، وجود بهمن های سنگی سبب شده است محل واقعی گسله راندگی شمال تهران در بسیاری از جاها به اشتباه جنوب تر از محل واقعی گسله تعیین شود. خرد شدگی شدید مواد سنگی بهمن نیز به این اشتباه دامن زده است زیرا باعث می شود مواد مزبور با سنگ های کاتاکلستیک پهنه گسله اشتباه شوند. از سوی دیگر در جاهایی که مرز زیرین بهمن سنگی با آبرفت ها به عنوان راندگی شمال تهران تفسیر شده است، پژوهشگران شیب ”راندگی شمال تهران“ را نزدیک به صفر و یا حتی به سوی جنوب به دست آورده اند.
2- تعیین دوره بازگشت زمین لرزه ها در راستای گسله های شمال تهران به کمک تعیین سن توده های متعدد بهمن های سنگی: با توجه به آن که احتمال می رود بسیاری از بهمن های سنگی ناحیه با زمین لرزه های بزرگ چکانده شده اند، تعیین گستره و سن مطلق این بهمن ها به همراه بررسی های دیگر لرزه زمین ساختی می تواند به عنوان ابزار بسیار خوبی برای تعیین دوره بازگشت زمین لرزه ها در راستای گسله های ناحیه به کار رود.
3- برآورد خطر بهمن های سنگی آینده: بررسی پراکندگی بهمن های سنگی و مطالعه عوامل موثر در ریزش بهمن های سنگی ناحیه شمال تهران باید برای برآورد قابلیت ریزش بخش های گوناگون دامنه کوه ها مورد استفاده قرار گیرد تا این ناحیه پر جمعیت از دیدگاه خطر ریزش های سنگی که کم تر از خطر زمین لرزه ای بزرگ نیست، مورد شناسایی قرار گیرد.
نتیجه گیری
بهمن های سنگی ناحیه شمال تهران از گستردگی قابل ملاحظه ای برخوردارند و تقریبا در تمام درازای پهنه گسله شمال تهران دیده می شوند. این عارضه ها تمام از مواد سنگی سازند کرج تشکیل شده اند و حاصل ناپایداری شیب دامنه های جنوبی کوه های شمال تهران در اثر برپایی سریع آن ها در فرادیواره گسله راندگی شمال تهران هستند. توده های مزبور در جاهایی با گسله های فعال ناحیه قطع شده اند و در جاهایی روی این گسله ها را می پوشانند. گستره سنی توده های بهمن سنگی ناحیه شمال تهران متغیر است و از پلیوسن پسین-کواترنری پیشین تا دوره های اخیر شکل
گرفته اند. شناسایی بهمن های سنگی در ناحیه شمال تهران می تواند از دیدگاه های گوناگون کارساز باشد:
شناسایی بهتر گسله های گستره شمال تهران از دیدگاه هندسه و لرزه خیزی و نیز شناسایی خطر رویداد بهمن های سنگی احتمالی در ناحیه شمال شهر پرجمعیت تهران.