پهنه گسلی شاه آباد سرچشمه لرزه ای در شمال خاور بیرجند
| دسته | تکتونیک |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین |
| تاريخ برگزاری | ۱۳ اسفند ۱۳۸۶ |
چکیده :
پهنه برشى شاه آباد در منطقه شمال خاور بیرجند و در فاصله ۱۵ کیلومتری، یک پهنه برشى گوه اى شکل با لبه هاى ناموازى مى باشد. در سده اخیر داده هاى لرزه اى در امتداد گسل هاى این منطقه وجود نداشته ولى شواهد نوزمین ساختى ، حاکى از فعال بودن این گسلها دارد که میتواند بعنوان یکی از سرچشمه های لرزه ای موثر برای شهر بیرجند محسوب گردد. مقاله حاضر پژوهشى با محوریت پهنه بندى خطر لرز ه اى با استفاده از مطالعات صحرایى و روش تحلیلى است. بیشترین شتاب افقى وارد بر منطقه g ۶۳/۰ شتاب ثقل زمین، از گسل جنوب بیرجند (با طول ۸۰ کیلومتر) و توان لرزه زایى ۳/۷ ریشتر است. مناطق خطر بالا تا خیلى بالا در گستره مورد مطالعه در روستاى مرک واقع در شمال شرق شاه آباد و در روستاى کوچ شناسایى شده اند.
واژگان کلیدى:
پهنه برشى گوه اى شاه آباد، نوزمین ساخت، روش تحلیلی، بیشینه شتاب گرانشی، پهنه بندى خطر لرزه ای.
محمد امیر علیمی، کارشناس ارشد شبکه لرزه نگاری بیرجند وابسته به موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران
malimi@irsc.ut.ac.ir
دکتر محمد مهدی خطیب، استادیار گروه زمین شناسی دانشگاه بیرجند
مقدمه :
شناخت سرچشمه های لرزه ای مهمترین مطالعه در برای بسیاری از فعالیتهای بشری همچون طراحی و احداث شهرها، نیروگاهها، سدها و ... محسوب میگردد، تا بواسطه آن بتوان میزان خطرات و خسارات ناشی از فرایندهای فعال لرزه ای را به حداقل ممکن رساند. همچنین مبنای ریزپهنه بندی لرزه ای در هر منطقه تبیین سرچشمه های لرزه ای و ویژگیهای آنان است.
تقریبا هیچ ناحیه ای را در جهان نمی توان یافت که در طول چند هزار سال اخیر تحت تاثیر تغییرات تکتونیکی قرار نگرفته باشد. به همین لحاظ ارزیابی و بررسی فرآیندهای تکتونیکی فعال و اثرات ناشی از آن همچون زمینلرزه ها به عنوان یکی از بارز ترین و آموزنده ترین نشانگرهای فعالیتهای نوزمین ساختی در هر منطقه محسوب می شود.
پیشینه تحقیق در گستره مور مطالعه
بربریان و همکاران گسلش ناشی از زمینلرزه 1997 زیرکوه قاینرا درسال 1997 و تراستهای پنهان و تکتونیک فعال ناحیه سفیدابه را در سال 2000 مورد بررسی قرار داده اند.
بررسی الگوهای شکست زمینلرزه های تاریخی در فلات ایران (1999) و توزیع داده های باستان شناسی در مطالعات زمینلرزه های تاریخی در فلات ایران(2000) توسط بربریان و همکار ارائه شده است.
والکر و همکاران مطالعه پارامترهای سرچشمه ای و تغییر شکلهای سطحی ناشی از زمین لرزه های فردوس(1968) و طبس(1978) را در سال 2002 و مطالعه گسلش فعال و لرزه خیزی ناحیه دشت بیاض را در سال2003 انجام داده اند.
جکسون و همکاران(2003)، " تکتونیک فعال و توزیع تغییر شکل سنوزوئیک پسین در شرق و مرکزایران" و والکر و خطیب (2006) " گسلش فعال در ناحیه بیرجند" را مورد مطالعه قرار دادند.
موقعیت زمین شناسی - تکتونیکی
این منطقه از دیدگاه زمین ساختی در ایالت ساختاری سیستان(Sistan suture zone) و بخشی از لوت مرکزی جای دارد(آقانباتی،1383). ایالت ساختاری سیستان متشکل از زنجیره ای از گسل های امتداد لغز و پلکانی بوده لذا این منطقه متاثر از فرآیندهای حاکم بر سیستم های راستالغز می باشد(Walker& Jackson, 2004). منطقه مورد مطالعه در شمال خاور بیرجند در محدوده ´05 º33 -´50 º32 شمالی و ´55 º59 -´25 º59 خاوری واقع شده است. این منطقه در یک پهنه برشی با دیواره های غیر موازی (گوه ای) بین دو گسل امتداد لغز راستگرد شاه آباد و کوچ قرار دارد. فعالیت منطقه بر اساس شواهد مورفوتکتونیکی( اختلاف سطح پادگانه های آبرفتی، تغییر مسیر حرکت آبراهه ها، وجود افراز های گسلی و چین خوردگی واحد های کواترنر) در کواترنر مشهود است.
مطالعات لرزه زمین ساختی
در سده اخیر داده های لرزه ای با بزرگی بالا در امتداد گسل های منطقه وجود نداشته ولی با توجه به مطالعات صحرایی و نوزمین ساختی ( وجود عناصر زمین ساختی مهم، مانند گسلش و چین خوردگی در واحد های کواترنر در امتداد این گسلها) شواهد، حاکی از فعال بودن این گسلها دارد.
عناصر ساختاری
گسل های فعال: شواهد ریخت زمینساختی در پهنه های گسلی فعال می تواند اطلاعاتی را درباره نحوه تکامل گسلش به ما دهد که با کمک اطلاعات لرزه ای قابل شناسایی نیست (Jackson,2002).
ویژگی های هندسی و جنبشی گسل شاه آباد: این گسل امتداد لغز راستگرد بوده که اندازه گیری مستقیم از آن امتداد N156 را نشان می دهد و به علت گسل خوردگی در گراول های رودخانه ای برداشت بردار لغزشی بر روی گسل ممکن نشد. از جمله شواهد تکتونیک فعال در امتداد این گسل عناصر ریخت زمین ساختی کواترنر بوده که عبارتند از:
الف- پادگانه های آبرفتی: در جنوب شرق روستای شاه آباد گراول های رودخانه ای بطور ناحیه ای چین خورده اند که در حواشی رودخانه شاه آباد اختلاف ارتفاع چشمگیری را نشان می دهند و حدود 15-5 درجه شیب دارند. بر اثر حرکات متمادی رو به بالای منطقه ، سطح اساس رودخانه تغییر کرده و برای رسیدن به سطح اساس جدید بسترش را کنده است. اختلاف ارتفاع با نزدیک شدن به گسل شاه آباد افزایش می یابد(شکل1-ب).
ب- افرازهای گسلی(fault scarps) جوان: روستای شاه آباد بر روی افرازهای گسلی کوچک(با ارتفاع حدود 10متر) واقع شده که از جالب ترین اثرات برجا مانده از زلزله ها در امتداد گسل شاه آباد می باشند(شکل1- پ).
ج- جابجایی آبراهه ها: در منطقه شاه آباد در امتداد گسل ها، جابجایی امتداد آبراهه ها و شکل مئاندری رودخانه، ناشی از برخاستگی منطقه، مشهود است(شکل1-الف).
با توجه به شواهد مورد مطالعه قرار گرفته گسل شاه آباد دارای سازوکار امتداد لغز راستگرد با مولفه جنبشی معکوس میباشد.
ویژگی های هندسی و جنبشی گسل کوچ: این گسل امتداد لغز راستگرد بوده که اندازه گیری بر روی تصاویر استر امتداد N172 را نشان می دهد. وجود پادگانه های آبرفتی جوان و شکستگی های همراه گسل در واحدهای کواترنر از جمله شواهد نوزمین ساختی در امتداد این گسل می باشد.
ازآنجا که زمین لرزه ها از شواهد دگر شکلی شکننده به حساب می آیند، عدم فراوانی آنها در مناطق تحت تنش، گویای وقوع دگر شکلی غیر شکننده یا شکل پذیر است بنابر این انتظار دیدن چین های کواترنر را در این منطقه خواهیم داشت. مطالعه تصاویر ماهواره ای و بررسی های صحرایی وجود دو چین خوردگی شاخص در نهشته های کواترنر را در شاه آباد و شمال خاور مرک در مسیر جاده آسفالته اسدیه بصورت نردبانی تایید می کند که در پهنه های برشی دور از انتظار نیست. وجود چین های مرتبط با گسل و جهت گیری محور این چین ها شاهد دیگری مبنی بر فعالیت جوان گسل های منطقه می باشد(شکل2).
با ترکیب اطلاعات حاصل از مطالعات زمین شناسی، زمین ساختی و داده های لرزه ای بر روی یک نقشه می توان منطقه هایی را تعیین نمود که از نظر توان لرزه زایی مستقل و با منطقه های مجاور خود اختلاف داشته باشند. از این رو تعیین سرچشمه های لرزه زا درشعاع 150 کیلومتری از منطقه شاه آباد که براساس کانون زلزله های با بزرگی بیش از 4، تعیین شده است(شکل3) نشان میدهد که فعالیت لرزه زمین ساختی این گستره نیز تحت تاثیر این سرچشمه ها قرار دارد. اعمال تنش بیشینه افقی با جهت گیری ENE-WSW، باعث ایجاد تغییر شکل های شکننده (گسلش) و شکل پذیر (چین خوردگی) در منطقه شاه آباد شده است و این نوع جهت گیری تنش بیشینه ناحیه ای، بر اساس قانون اندرسون، برای تجدید فعالیت اغلب گسل های موجود در منطقه بسیار مناسب و سازگار است.
روش استفاده از طول گسیختگی گسل لرزه زا برای تعیین بزرگای زمینلرزه یکی از متداولترین روشها در مطالعات برآورد خطر زمینلرزه بشمار می رود. برای این منظور در گستره ای به شعاع 150 کیلومتر از منطقه با مطالعه توان لرزه زایی 47 گسل فعال رابطه بین طول گسیختگی و بیشینه بزرگای زمینلرزه با فرض 50% گسلش در یک رویداد لرزه ای به صورت زیر بدست آمد.
در این تحقیق بانک داده بیشینه شتاب ثقل افقی (PGA) برای شبکه نقاط(230نقطه) در گستره مورد مطالعه تهیه شد. بدین منظور در گستره شاه آباد شبکه ای از نقاط در نظر گرفته شد که به فاصله 1 دقیقه از یکدیگرقرار داشتند. با بهره گیری از ابزار Joins and Relates دربرنامه ARC MAP فاصله مرکز هر گسل در شعاع 150 کیلومتری از هر نقطه شبکه بندی بدست آمد و در نهایت با کمک رابطه های آزمایشی کاهش بیشینه شتاب گرانش زمین استوا(1970) ،دانووان(1973) ، روشندل و ناصر نعمت (1987) ، کمپبل(1981)، خادمی(2002)، ماکروپولوس و بویتون (1985) در پیوند با بزرگی زمین لرزه استفاده شده است. در هر یک از نقاط بیشینه شتاب ثقل افقی محاسبه و بزرگترین شتاب بدست آمده به عنوان مبنای پهنه بندی در نظر گرفته شد. نقاطی که در شبکه طراحی شده و دارای PGA مشخصی بودند درون یابی شدند و برای کل گستره مورد مطالعه مقادیر PGA برآورد شد. به منظور تهیه نقشه پیش گویی خطر زمینلرزه با استفاده از ابزار Geostatistical Analyst در برنامه ARC GIS.9 با روش های مختلف از جمله کریجینگ جهانی و روش معکوس فاصله وزنی (IDW) میان یابی انجام شد و نتیجه بصورت نقشه خطر لرزه خیزی با مدل کریجینگ معمولی (Ordinary Kriging) ارائه گردید.
در نقشه های خطر لرزه خیزی :
اگر شتاب افقی بین صفر تا 2/0 باشد منطقه دارای خطر خیلی پایین(Very low risk zone) است.
اگر شتاب افقی بین 2/0 تا 4/0باشد منطقه دارای خطر پایین( low risk zone) است.
اگر شتاب افقی بین 4/0 تا 6/0باشد منطقه دارای خطر متوسط(Medium risk zone) است.
اگر شتاب افقی بین 6/0تا 8/0 باشد منطقه دارای خطر بالا(High risk zone) است.
اگر شتاب افقی بین 8/0 تا 1 باشد منطقه دارای خطر خیلی بالا (Very high risk zone) است.
نتیجه گیری :
داده های لرزه ای قرن بیستم، در امتداد گسل های منطقه مورد مطالعه وجود نداشته ولی شواهد نوزمین ساختی، حاکی از فعال بودن این گسلها دارد که می تواند بعنوان یکی از سرچشمه های لرزه ای موثر بر شهر بیرجند محسوب گردد. در این سرچشمه لرزه زا، بیشترین شتاب افقی وارد بر منطقه g 63/0 شتاب ثقل زمین، از گسل جنوب بیرجند (با طول 80 کیلومتر) و توان لرزه زایی 3/7 ریشتر است. مناطق خطر بالا تا خیلی بالا در گستره مورد مطالعه در روستای مرک واقع در شمال شرق شاه آباد و در روستای کوچ شناسایی شده اند. بنابراین رسیدگی به روستاهای این بخش و تعیین محلهایی با ایمنی بیشتر ضروری بنظر می رسد.
لزوم مقاوم سازی سازه ها ،جلوگیری ازساخت وساز درحاشیه گسلها واستفاده از مصالح مقاوم دربرابر خطر زمین لرزه درمناطق لرزه خیز نام برده به شدت ضروری می باشد.
منابع فارسی :
· آقانباتی، علی، 1383- زمین شناسی ایران، انتشارات سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور ، صفحات 72- 68.
· بربریان، مانوئل ، 1355 ؛ پژوهش و بررسی لرزه – زمین ساخت(سایزموتکتونیک) ایران، سازمان زمین شناسی کشور، گزارش شماره 39
· پور کرمانی، محسن و آرین، مهران؛ لرزه زمینساخت، انتشارات شرکت مهندسی مشاور دزآب ، 1376
سلیمانی ، شهریار، 1378- رهنمودهایی در شناسایی حرکات تکتونیکی فعال و جوان، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله.
علیمی، محمد امیر و خطیب،محمد مهدی،1385- تحلیل خطر زمین لرزه، گسلش فعال، مهاجرت صفحات گسلی با استفاده از GIS در منطقه شمال خاور بیرجند، پایان نامه کارشناسی ارشد، صفحات116- 65