افزایش احتمال وقوع زلزله در تهران و فعال شدن ۳ گسل | افت ۶۰ متری آب‌های‌ زیرزمینی | بروز ترک‌های ساختاری عمیق در ساختمان‌های شرق پایتخت

به گزارش همشهری آنلاین، دکتر مهدی زارع استاد تمام پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله اظهار کرد: دشت‌های هومند-آبسرد، لواسانات و حوضه لتیان به دلیل افت سطح آب‌های زیرزمینی ناشی از پمپاژ گسترده آب، در مجاورت تلاقی گسل‌های بزرگی چون گسل «مشاء» و گسل «شمال تهران» با خطر تحریک گسل‌های فعال مواجه هستند.

وی افزود: افت ۴۰ تا ۶۰ متری سطح آب زیرزمینی با فرونشست زمین و تشدید خطر زمین‌لرزه همراه است. این پدیده در دشت هومند-آبسرد به طور مستقیم موجب افزایش تنش مؤثر در نهشته‌های آبرفتی می‌شود؛ به گونه‌ای که تنش وارد بر اسکلت خاک افزایش یافته و در نتیجه تراکم تحکیمی، فرونشست خطی و نامتقارن زمین رخ می‌دهد.

این کارشناس با اشاره به توسعه بی‌رویه ویلاسازی و حفر چاه‌های غیرمجاز در مناطق دماوند، رودهن و پردیس خاطرنشان کرد: توسعه بی‌رویه ساخت ‌و ساز، به‌ ویژه ویلاسازی‌ها و حفر گسترده چاه‌های غیرمجاز، معادله‌ای پیچیده و خطرناک میان هیدرولوژی و زمین‌ساخت منطقه ایجاد کرده است.

تأثیر تخلیه سفره‌های آب زیرزمینی بر فعالیت ۳ گسل شرق تهران

رئیس مرکز پیش‌بینی زلزله پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله با تاکید بر اینکه این اقدامات پدیده‌های زلزله‌شناختی و ژئودینامیکی منطقه را به شدت تحت تأثیر قرار داده‌اند، گفت: منطقه البرز شرقی و مرکزی، به‌ویژه پهنه دماوند-مشاء، از نظر زمین‌ساختی بسیار فعال است و تخلیه شدید سفره‌های آب زیرزمینی در دشت‌های هومند-آبسرد و مناطق پیرامونی رودهن می‌تواند از دو طریق بر فعالیت گسل‌ها اثرگذار باشد.

وی نخستین عامل در این زمینه را تغییر بارگذاری هیدرواستاتیک و حذف تنش ناشی از برداشت حجم عظیمی از آب‌های زیرزمینی دانست و یادآور شد: برداشت میلیاردها مترمکعب آب از زیر زمین موجب کاهش وزن وارد بر پوسته زمین می‌شود و این باربرداری تعادل تنش عمودی روی گسل‌های منطقه از جمله گسل‌های «مشاء»، «شمال تهران»، «پردیس» و گسل «کاجان» را برهم می‌زند.

استاد تمام پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله اضافه کرد: تغییر در تنش عمودی می‌تواند تنش برشی وارد بر صفحه گسل را به آستانه گسیختگی نزدیک کرده و احتمال فعال شدن گسل‌های مستعد را افزایش دهد.

وی دومین عامل را تغییر در فشار منفذی ذکر کرد و ادامه داد: نوسانات شدید و ناگهانی سطح آب‌های زیرزمینی و تخلیه فضاهای خالی موجود در لایه‌های زمین، بر فشار منفذی رسوبات و سنگ بستر اثر می‌گذارد. کاهش یا تغییرات ناگهانی این فشار می‌تواند ضریب اصطکاک مؤثر گسل‌ها را تغییر داده و با تسهیل قفل‌شدگی یا رهاسازی ناگهانی تنش، گسل‌های آماده حرکت را به صورت چکانشی تحریک کند.

تراز منفی شدید آبخوان‌ها در دشت هومند ـ آبسرد دماوند

زارع با اشاره به وضعیت بحرانی آبخوان‌های منطقه خاطرنشان کرد: دشت هومند-آبسرد دماوند و بخش‌هایی از رودهن سال‌هاست با تراز منفی شدید آبخوان‌ها مواجه هستند. در نتیجه حفر چاه‌های مجاز و غیرمجاز و برداشت مداوم آب از لایه‌های ماسه‌ای و رسی، آب میان‌بافتی از این لایه‌ها خارج شده است.

وی تأکید کرد: با تخلیه آب میان‌بافتی، لایه‌های رسی تحت تأثیر وزن طبقات فوقانی دچار تراکم برگشت‌ناپذیر می‌شوند که نتیجه آن فرونشست ممتد زمین و تخریب تدریجی ظرفیت ذخیره‌سازی آبخوان‌ها است.

بروز ترک‌های ساختاری عمیق در سازه‌های پردیس

این محقق حوزه مخاطرات با اشاره به پیامدهای فرونشست زمین بر زیرساخت‌های حیاتی شرق تهران تاکید کرد: فرونشست زمین خطوط انتقال گاز، لوله‌های آب، دکل‌های برق فشار قوی و از همه مهم‌تر پی‌سازه‌ها و مجتمع‌های مسکونی بزرگ به‌ ویژه در مناطق دارای ساخت ‌و ساز متراکم مانند پردیس را تحت تأثیر قرار می‌دهد و موجب ایجاد تنش‌های کششی و برشی و در نهایت بروز ترک‌های ساختاری عمیق در این سازه‌ها می‌شود.

وی با بیان اینکه ویلاسازی‌های بی‌رویه و توسعه شهری در این مناطق موجب شده است که ساختار خاک در محدوده‌های فرونشست‌کرده دستخوش تغییر شود، اضافه کرد: خاک‌هایی که در اثر فرونشست دچار ترک‌خوردگی و گسیختگی شده‌اند، هنگام وقوع زمین‌لرزه رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهند و می‌توانند با تشدید امواج لرزه‌ای، شتاب زمین‌لرزه را افزایش دهند.

رئیس مرکز پیش‌بینی زلزله پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله ادامه داد: بخش عمده‌ای از ویلاسازی‌های گسترده و توسعه شهری در رودهن و دماوند در حریم یا روی پهنه‌های برشی گسل‌ها انجام شده است و این در حالی است که گسل «مشاء» توانایی ایجاد زمین‌لرزه‌هایی با بزرگای بیش از ۶.۵ تا ۷ را دارد.

وی خاطرنشان کرد: از سوی دیگر، بارگذاری ناشی از سازه‌های سنگین بر روی زون‌های خردشده گسلی، پایداری دامنه‌ها را کاهش می‌دهد و این در حالی است که توپوگرافی کوهستانی دماوند و رودهن نیز به طور طبیعی مستعد زمین‌لغزش است و مجموعه‌ای از عوامل انسانی این خطر را تشدید کرده‌اند.

زارع توضیح داد: حفر چاه‌های متعدد، نفوذ فاضلاب ویلاها به لایه‌های زیرین زمین و همچنین دستکاری دامنه‌ها برای احداث جاده و ساخت‌وساز، موجب تضعیف پایداری شیب‌ها شده است و در صورت فعال شدن گسل مشاء، این دامنه‌های ناپایدار می‌توانند دچار زمین‌لغزش‌های گسترده شوند و میزان خسارات را به شکل قابل توجهی افزایش دهند.

تغییر پوسته زمین در دشت‌های تهران-شهریار، ورامین و هومند-آبسرد

رئیس مرکز پیش‌بینی زلزله در پاسخ به پرسشی درباره ارتباط کاهش ذخایر برف استراتژیک، خشکسالی هیدرولوژیک و خطرات زمین‌شناختی در ارتفاعات تهران گفت: افت شدید ذخایر برفی در ارتفاعات البرز و تداوم خشکسالی هیدرولوژیک زنجیره‌ای از واکنش‌های زمین‌شناختی را در منطقه آغاز کرده است.

وی افزود: در دشت‌های حاشیه‌ای ارتفاعات تهران از جمله دشت تهران-شهریار، دشت ورامین و دشت هومند-آبسرد، برداشت گسترده آب‌های زیرزمینی با نرخی فراتر از تغذیه طبیعی سفره‌ها که به دلیل کاهش ذوب برف به شدت افت کرده است، موجب تغییر در میدان تنش پوسته زمین می‌شود.

زارع با اشاره به تأثیر افت سطح آب‌های زیرزمینی بر رفتار گسل‌ها گفت: کاهش فشار منفذی به طور معمول موجب افزایش تنش مؤثر و در نتیجه افزایش مقاومت برشی گسل و حتی قفل‌شدگی موقت آن می‌شود، اما مسئله اصلی به تغییرات ناهمگن و نوسانات شدید این فشار در زون‌های خردشده گسلی بازمی‌گردد.

وی ادامه داد: برهم خوردن تعادل هیدرواستاتیکی سفره‌های آب زیرزمینی می‌تواند شرایط هیدرولیکی گسل‌های حاشیه دشت‌ها از جمله گسل شمال تهران، گسل مشاء و گسل پردیس را تغییر دهد و بر رفتار آنها اثرگذار باشد.

این استاد پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی با اشاره به پدیده باربرداری ناشی از تخلیه سفره‌های آب زیرزمینی خاطرنشان کرد: برداشت میلیاردها مترمکعب آب از سفره‌های زیرزمینی، وزن وارد بر پوسته زمین را کاهش می‌دهد و موجب ایجاد دگرشکلی کشسان در پوسته می‌شود.

وی افزود: در محیط‌های زمین‌ساختی فشاری و امتدادلغز، کاهش بار عمودی وارد بر گسل‌های شیب‌دار می‌تواند پایداری آنها را کاهش داده و با تسهیل حرکت لایه‌ها، شرایط را برای تحریک یا فعال شدن گسل‌های مستعد فراهم کند.

ارتباط میان افت منابع آب زیرزمینی، فرونشست زمین و خطرات لرزه‌ای در تهران

زارع با اشاره به ارتباط میان افت منابع آب زیرزمینی، فرونشست زمین و خطرات لرزه‌ای در تهران با بیان اینکه کاهش ضخامت لایه‌های آب‌دار رسوبی موجب تحکیم و تراکم برگشت‌ناپذیر لایه‌های رسی می‌شود که پیامد مستقیم آن فرونشست زمین است، گفت: ارتباط اصلی این پدیده با زلزله در ماهیت ناهمگن فرونشست نهفته است.

وی افزود: دشت‌های تهران عمدتاً از رسوبات سست آبرفتی تشکیل شده‌اند، در حالی که ارتفاعات شمالی از سنگ‌های سختی مانند توف، ماسه‌سنگ و کنگلومرا تشکیل شده‌اند. فرونشست شدید در بخش‌های آبرفتی و پایداری نسبی در نواحی کوهستانی موجب ایجاد میدان تنش برشی قابل توجهی در پهنه انتقالی میان کوه و دشت می‌شود.

رئیس مرکز پیش‌بینی زلزله پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله بیان کرد: در مناطقی که بیشترین نرخ تغییرات فرونشست مشاهده می‌شود، گسل‌های پنهان و آشکار پای‌کوهی از جمله گسل «نیاوران»، گسل «شمال تهران» و گسل «پردیس» قرار دارند. انطباق مرزهای فرونشست با این زون‌های گسلی سبب می‌شود دگرشکلی‌های ناهمگن به طور مداوم تنش‌های کششی و برشی بر صفحات گسل وارد کنند.

وی ادامه داد: این فرآیند می‌تواند زمان بازگشت زمین‌لرزه‌های طبیعی را کوتاه‌تر کرده و شرایط را برای آزاد شدن سریع‌تر تنش‌های انباشته‌شده در گسل‌های فعال فراهم کند.

تأثیر تغییرات اقلیمی بر تشدید مخاطرات

این محقق با اشاره به تأثیر تغییرات اقلیمی بر تشدید این مخاطرات گفت: خشک ‌شدگی هیدرولوژیک ناشی از تغییر اقلیم و کاهش ذخایر برفی البرز، روند تخلیه مصنوعی سفره‌های آب زیرزمینی در دشت‌های استان تهران را تسریع کرده است. این پدیده صرفاً یک بحران زیست‌محیطی یا آبی نیست، بلکه از منظر زمین‌ساختی نیز اهمیت ویژه‌ای دارد؛ چرا که با تغییر بارگذاری عمودی پوسته زمین و ایجاد گشتاورهای برشی ناهمگن در مرز کوه و دشت، به عنوان یک عامل ژئودینامیکی مؤثر عمل می‌کند.

وی تأکید کرد: تداوم افت آب‌های زیرزمینی و تشدید فرونشست می‌تواند چرخه تنش در گسل‌های فعال و پرخطر تهران را تحت تأثیر قرار دهد، شرایط تحریک این گسل‌ها را فراهم کند و آستانه گسیختگی آنها را کاهش دهد.