تعريف حريم  و مساله ساخت و ساز در پهنه گسل هاي بنيادي ناحيه تهران

دكتر مهدي زارع

استاديار پژوهشكده زلزله شناسي و مدير گروه زلزله شناسي مهندسي، پژوهشگاه بين المللي زلزله شناسي و مهندسي زلزله، تهران، ايران ، صندوق پستي:  3913 / 19395 e-mail : mzare@dena.iiees.ac.ir

چكيده

خطر گسيختگي مستقيم در اثر گسلش زمينلرزه اي و همچنين اثر هاي نزديك گسل  و تشديد جنبش شديد زمين در اثر جهت پذيري از مسائلي است كه مي تواند به بيشتر شدن اثرهاي خرابي ها در هنگام زمينلرزه بيانجامد. موقعيت بيشتر شهرهاي ايران در پاي دامنه هاي كوهها (و به ويژه در مرز بين كوه ها و دشتها كه نواحي با پتانسيل وجود گسلهاي فعال مي باشند) موجب شده است كه مساله ساخت و ساز در حريم گسلها ي فعال براي بيشتر شهرهاي مهم  در ايران  مطرح باشد. توجه خاص به اين موضوع به ويژه در آئين نامه هاي ساختماني اجتناب ناپذير به نظر مي رسد. در مقاله حاضر علاوه بر مرور ساخت و ساز درحريم گسلها ي فعال در  شهر تهران  مروري بر گسيختگي هاي سطحي در پيرامون اثر سطحي گسلهاي زمينلرزه اي ايران،  بر اساس تجربه داده هاي جمع آوري شده از گسلهاي زمينلرزه اي فلات ايران (مجموعه داده هاي قابل اعتماد و مستند)، رابطه هاي تجربي بين بزرگا (يا طول گسل) و پهناي گسيختگي سطحي در پيرامون گسل (حريم گسل) توسعه داده شده است.

واژه هاي كليدي:

حريم گسل، گسل، تهران، ساخت و ساز، شمال تهران، ري،  كهريزك

مقدمه

باتوجه به گسترش شهرنشيني و قرارگيري بسياري از شهرها و مناطق مسكوني ايران در پاي دامنه ها و قرارگيري روندهاي گسله كواترنري در مرز بين كوه ودشت (دربسياري موارد منطبق برپاي دامنه هاي كوهستاني)، مساله حريم گسلش و چگونگي تعيين آن اهميت ويژه اي يافته است.  از ساخت و سازهاي كنوني در شمال و شمال خاوري، باختر و جنوب تهران بر روي پهنه گسله صورت گرفته است. در بسياري از موارد پهنه ساخت و ساز با تسطيح ناحيه پاي دامنه (محل قرارگيري پهنه گسله) به بخشهاي شمالي گسل شمال تهران رسيده است. ساخت و ساز بي رويه اي در حريم گسل هاي شمال تهران و شمال و جنوب ري و كهريزك در حال گسترش بي رويه اي است. ساخت و ساز با تسطيح نواحي پاي دامنه هاي شمال تهران در ناحيه هاي سوهانك، دارآباد، گلابدره، دربند، ولنجك، فرحزاد، سعادت آباد و كن با شدت ادامه دارد و اخيرا سازه هاي مهمي نظير برج ها، دانشگاه ها و هتل ها در همين محدوده تعيين محل مي شوند.در اين مقاله مساله حريم گسل با نگرش ويژه به نواحي ياد شده مورد بحث واقع مي شود.

ساختارهاي بنيادي ناحيه تهران

 منطقه تهران محل تلاقي روند هاي ساختاري مهم در ناحيه جنوب البرز مركزي و شمال ايران مركزي است (شكل 1). شهر تهران در پهنه اي واقع است كه از جهت هاي مختلف با گسلهاي بنيادي و كواترنز احاطه مي شود . گسل شمال تهران در ناحيه شمال ، شمال باختر و باختر تهران  به صورت يك پهنه گسله (شامل چندين گسل متوالي و پي در پي) تا ناحيه اشتهارد و بوئين زهرا ادامه دارد (شكل -1). زلزله اول تير 1381 چنگوره (آوج) در سوي باختري پهنه زلزله زده بوئين زهرا (10 شهريور 1341 با بزرگاي 1/7) رخ داده است [1] . اين زلزله در اثر فعال شدن يك پهنه گسله با راستاي عمومي “باختر،شمال باختر-خاور،جنوب خاور“  با سازوكاري بيشتر فشاري و با مؤلفه امتداد لغز در سوي باختري گسل ايپك  اتفاق افتاد. گسل ايپك همان گسلي است كه در زلزله هاي 1177 و 1962ميلادي (1341 هجري شمسي) فعال شد و منجر به فاجعه زلزله بوئين زهرا گرديد. پهنه رومركزي اين زلزله در حدود 110 كيلومتري باختر تهران واقع بود. از سوي ديگر گسل ايپك خود در سوي باختري گسل جنوب اشتهارد واقع است. گسل جنوب اشتهارد در انتهاي خاوري خود به گسل ماهدشت-جنوب كرج و در نهايت پهنه گسله شمال تهران مي رسد. اين پهنه گسله در شمال ايران مركزي يه صورت يك زون ازگسل هاي بيشتر پوشيده توسط آبرفت ها، تا ناحبه ديوان دره در كردستان ادامه دارد. حال نكته مهم اين است كه در اين پهنه گسله بعضي قطعه ها كه در ناحيه جنوب دشت قزوين و شمال آوج واقعند فعال شده و موجب رخداد زلزله هاي مخربي شده اند ( مثل گسل ايپك و گسل فعال شده در زلزله1381 چنگوره) و بعضي ديگر از قطعه هاي آن هنوز هيچ زلزله مهمي نداشته اند ، ولي بر اساس شواهد زمينساختي و بريدگي نهشته هاي كواترنر، فعال هستند و همواره موجب زلزله هاي كوچكي مي شوند (مثل گسل هاي جنوب اشتهارد، ماهدشت-جنوب كرج و شمال تهران). با توجه به فعال شدن قطعه هاي ديگر اين پهنه گسله، و داده هاي موجود از اين گسلها ميتوان فعال بودن گسلهاي شمال تهران و ماهدشت –جنوب كرج را نيز نتيجه گرفت. ضمنا در نزديكي تهران ،گسلهاي مهم مشا، ايوانكي ،شمال و جنوب ري و گسل كهريزك وجود دارند. نتايج آخرين براورد هاي خطر زلزله نمايانگر خطرناك بودن فعاليت  گسلهاي ياد شده (هنگام يك زلزله با بزرگاي بيش از 6) به ويژه در ناحيه هاي شمالي و جنوبي تهران مي باشد.

حريم گسل

به منظور مطالعه حريم گسيختگي، پهنه گسيختگي هاي سطحي پيرامون گسلهاي شناخته شده زمين لر زه اي ايران باتوجه به فهرست زلزله هاي تاريخي و بازديدهاي محلي بررسي گرديد (جدول 1). به اين منظور، گسيختگي هاي ايجاد شده در پهنه پيرامون گسل هاي زمين لرزه اي در فلات ايران، با دقت در طول گسيختگي هاي سطحي و بزرگاي زمين لرزه مربوطه، جمع آوري گرديد. گسيختگي هاي ايجاد شده در پهنه پيرامون گسل هاي زمين لرزه اي در فلات ايران، با دقت در طول گسيختگي هاي سطحي و بزرگاي زمين لرزه مربوطه براورد شد. در مورد گسل شمال تبريز، آمبرسيز و ملويل (1982) براي دو رويداد زمين لربزه 1099 و 1158 هجري شمسي با طولهاي گسيختگي به ترتيب 118 و 135 كيلومتر، گسيختگي هاي سطحي را در پهنه هايي به پهناي به ترتيب سه و چهار كيلومتر گزارش نموده اند. نتايج اين بررسي در مورد يازده زمين لرزه ديگر تاريخي و سده بيستم باتوجه به كاتالوگ آمبرسيز و ملويل [1] و بازديدهاي صحرايي نگارنده همراه با داده هاي مربوط به زمان و مكان پهنه رومركزي به همراه بزرگا، طول گسيختگي سطحي و پهناي پهنه اي كه در آن گسيختگي هاي سطحي در پيرامون گسل مشاهده مي شوند در مرجع [2] ارائه شده است. يادآوري اين نكته لازم است كه در مورد زلزله هاي انتخاب شده، داده هاي مطمئني از گسترش گسيختگي هاي و طول ‎آن در زمان رويداد زمين لرزه در دسترس بوده است. با توجه به اين داده هاي رابطه تجربي زير بين بزرگا و پهناي زون گسيختگي (W به كيلومتر)  به دست آمده است:

                                                                                                                           (1)

در رابطه (1)،σ  انحراف معيار است كه با قرارادادن P=1 به مقدار محاسبه شده اضافه مي شود (P=0  براي محاسبه مقدار ميانگين ). براساس مقدارهاي جدول (1)، به دست آمده است:

در اين رابطه خطاي استاندارد براي ضريب  و براي ضريب  مي باشد. يادآوري مي شود كه با فرم لگاريتمي طبيعي رابطه (1)، بهترين ميزان ضريب همبستگي به دست آمده است. به عبارتي، فرم هاي ديگر ممكن ( از جمله لگاريتم در مبناي 10 و رابطه غيرلگاريتمي) نيز امتحان شده، ولي مقدارهاي ضريب همبستگي كمتر از مقدار مذكور حاصل شده است. لازم به ذكر است كه براساس مطالعات پيشين، مقدار  به عنوان مقياس مبنا براي اندازه زمين لرزه انتخاب شده است و باتوجه به همبستگي اين مقياس با    براي   M<6 و  براي M>6 مقدارهاي بزرگا براي زلزله هاي انتخابي  براساس  مرتب شده و در محاسبه حاضر به كار رفته اند.

            رابطه تجربي بين پهناي پهنه گسيختگي سطحي با طول گسيختگي سطحي گسل زمين لرزه اي (هر دو به كيلومتر) با استفاده از رابطه تجربي (2) كه بيشترين ضريب همبستگي ممكن را با استفاده از لگاريتم در مبناي 10 براي طول گسيختگي قطعه گسله نشان داده است، به دست آمد:

                                                                                                                             (2)

با استفاده از رگرسيون خطي، ضرايب نشان داده شده در رابطه (2) به صورت زير به دست مي آيد:

در اين رابطه خطاي استاندارد براي ضرايب  و براي ضريب  مي باشد. ضرايب اين رابطه براساس داده هاي انتخابي در [2]  حاصل شده است‎. مثلا، با درنظر گرفتن طول كلي 90 كيلومتر براي  پهنه گسل شمال تهران، حريم گسل       كيلومتر حاصل مي شود. درنهايت تأكيد مي شود كه در هنگام استفاده از اين رابطه براي محاسبه حريم گسلش گسلهاي كواترنري و بنيادي ايران لازم است تا ابتدا مقدار  با درنظر گر فتن 37/0 كل قطعه گسله  موجود در منطقه موردنظر (و يا در بعضي محاسبات محافظه كارانه 50% كل طول قطعه گسله) درنظر گرفته شود.

وضعيت كنوني ساخت و ساز در شهركهاي شمال تهران

در پهنه گسل شمال تهران (شكل هاي 2 و3) در پاي دامنه هاي شمال تهران هم اكنون ساخت و ساز هاي وسيعي صورت مي گيرد.  اين ساخت و ساز به ويژه در محدوده ساختمانهاي مهم و تاسيسات خدماتي – آموزشي با خطر پذيري بالاتري همراه است (شكل هاي 4 تا 6). در حصارك واقع در شمال باختري تهران ساخت و ساز هاي دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقيقات (شكل 5) دقيقا بر روي يكي از شاخه هاي اثر سطحي گسل شمال تهران انجام مي شود‌(شكل 6). در دره در بند، محل هتل بين المللي در بند بر روي يكي ديگز از شاخه هاي اين گسل انجام شده است (شكل 7). در جنوب تهران نيز در محل شهرك كهريزك (در جنوب بهشت زهرا) افت پستي و بلندي مهمي مشاهده مي شود كه به گسل كهريزك مريوط است (شكل هاي 8 و 9). روي اين گسل نيز تاسيسات مهم مخابراتي (شكل 8) و انتظامي (شكل 9) بنا شده است. 

نتيجه گيري و پيشنهاد

            در اين مقاله مسأله حريم گسيختگي هاي سطحي در پيرامون يك گسل زمين لرزه اي براساس سابقه لرزه خيزي و گسلش در پهنه تهران ‏ بررسي گرديد. با استفاده از اين رابطه هاي تجربي توسعه داده شده براي ايران، پهناي حريم  گسل شمال تهران 7/09 /1 بدست آمد.

            ساخت و ساز در حريم گسلهاي زمين لرزه اي و كواترنر در فلات ايران به دليل سه خطر عمده زير بايد ممنوع ومحدود گردد:

1-    خطر گسيختگي مستقيم براثر گسلش در راستاي گسل كواترنري يا زمين لرزه اي، كه مي تواند موجب افزايش خسارتها و تلفات گردد.

2-  خطر جهت پذيري در حوزه نزديك گسل:در صورت حمله جبهه گسيختگي به سمت ساختگاه موردنظر جنبشهاي بسيار شديدي با پريود بلند و تغييرمكانهاي افقي بسيار زياد اتفاق مي افتد.

3-    خطر تحريك شدن زمين لغزش ها و ناپايداري دامنه ها.

مراجع

1-    آمبرسيز،ن. ن؛ ملويل، چ. «تاريخ زمين لرزه هاي ايران»، (ترجمه ابوالحسن رده)، تهران: انتشارات آ‎گاه، 1370.

2-  زارع م.  خطر زمينلرزه و ساخت و ساز در حريم گسل شمال تبريز و حريم گسلش گسلهاي زمينلرزه اي ايران، پژوهشنامه زلزله شناسي و مهندسي زلزله، سال چهارم، شماره دوم و سوم، تابستان و پائيز 1380، صص 47-57.

شكل 1: گسلهاي بنيادي در پيرامون تهران.

شكل 2: پهنه گسل شمال تهران در ناحيه ولنجك (به ساخت و ساز در اين ناحيه توجه شود).

شكل 3: ساخت و ساز در ولنجك بر روي پهنه گسل شمال تهران

شكل 4: اثر سطحي يكي از شاخه هاي گسل شمال تهران در حصارك:  به ساخت و ساز روي گسل توجه شود.  

شكل 5: اثر سطحي يكي از شاخه هاي گسل شمال تهران در حصارك:  به ساخت و ساز روي گسل توجه شود.

شكل 6: شيب يكي از شاخه هاي گسل شمال تهران در حصارك.

شكل 7: اثر سطحي گسل شمال تهران در دره دربند. به محل هتل بين المللي در بند توجه شود.

شكل 8: اثر سطحي گسل كهريزك و افت حاصل از اين گسل

شكل 9: افتگاه حاصل از گسل كهريزك.