رابطه بین گسل و زمین لرزه
گسل
گسل یا گسله به شکستگی‌هایی اطلاق می‌شود که سنگ‌های دو طرف صفحهٔ شکستگی نسبت به یکدیگر حرکت کرده باشند. این جابه‌جایی می‌تواند از چند میلی‌متر تا صدها متر باشد. انرژی آزاد شده به هنگام حرکت سریع گسل‌های فعال، عامل وقوع اغلب زمین‌لرزه‌ها است.
گسل‌های بزرگ در پوسته زمین نتیجه حرکت برشی زمین هستند و زمین‌لرزه‌ها نیز نتیجه نیروی رها شده در حین لغزش سریع لبه‌های یک گسل به هم هستند. بزرگ‌ترین نمونه‌های گسل، مرزهای میان ورقه‌های زمین‌ساختی کره زمین است. از آنجا که یک گسل معمولاً از یک شیار مستقیم و مرتب تشکیل نشده و ناحیه‌ای از تغییر شکل‌های پیچیده زمین را در بر می‌گیرد معمولاً بجای گسل از منطقه گسلی صحبت می‌کنند. بزرگ‌ترین گسل ایران گسل زاگرس است.
ساختار گسل
گسل‌ها نوعى ساختار خطى، همراه با جابه‌جایى هستند که بر تحولات زمین ساختى و همچنین تکوین حوضه‌هاى ساختارى – رسوبى ایران اثر در خور توجه داشته‌اند. از این میان، اثر گسل‌هاى طولى عمده، همزمان با جنبش‌هاى کوه‌زایى کاتانگایى (پرکامبرین پسین) به مراتب بیشتر است. روند این گسل‌ها در بیشتر جاها با روندهاى زمین ساختى مربوط به چین خوردگى کاتانگایى همخوان است و در راستاى شمالى – جنوبى قرار دارد.
شناخت گسله‌ها و بررسی ویژگی‌های گسلی از دو دیدگاه مهم است. اول این که گسل‌های پوسته قارهای بدلیل اینکه زون برشی ایجاد می‌کنند و به صورت مجموعه‌ای از سنگ‌های خرد شده دیده می‌شوند، خاستگاه مواد معدنی هستند. مطالعه گسله‌ها به شناسایی کانسارها، نحوه پراکندگی، اکتشاف و استخراج مواد معدنی کمک می‌کند.
مطالعه گسل‌ها از آنجائی که توان لرزه زایی دارند، دارای اهمیت است. شناسایی زون‌های گسلی فعال و برآورد توان لرزه زایی این گسله‌ها می‌تواند در کاهش خسارت‌های جانی و مالی مهم باشد.
قرارگیرى کانون زمین لرزه‌هاى سده بیستم در درازاى بسیارى از گسل‌هاى ایران، نشان مى‌دهد که بسیارى از گسل‌هاى ایران هنوز فعال هستند.
گسل‌ها در تحولات زمین ساختى گوناگون (دگرشیبى، چینخوردگى، ماگماتیسم) نقش مؤثرى داشته‌اند. براى نمونه، بسیارى از تکاپوهاى آتشفشانى شکافى ایران از طریق گسل‌ها و بازشدگى آنها به سطح زمین رسیده‌اند.
در ریخت زمین ساخت امروز ایران، گسل‌هاى طولى و عمده نقش سازنده داشته‌اند به گونه‌اى که بسیارى از روندهاى ساختارى کنونى ایرانزمین نتیجه حرکت افقى و قائم گسل‌ها است.
در طول یک گسل، مقدار و ساز و کار جابه‌جایى، یکسان و همانند نیست و ممکن است بخشى از یک گسل به صورت فشارى و بخش دیگر آن به صورت کششى عمل کند.
طبقه‌بندی بر اساس شیب سطح گسل
زمین‌شناسان، گسل‌ها را بر اساس لغزش به سه دسته تقسیم می‌کنند.
- در صورتی که لغزش کلی در جهت شیب گسل باشد، گسل شیب لغز (Dip-slip fault) نامیده می‌شوند.
- در صورتی که لغزش کلی به موازات امتداد گسل باشد، گسل امتداد لغز (Strike-slip fault) نامیده می‌شوند.
- در صورتی که لغزش دارای هر دو مؤلفهٔ امتدادی و شیبی باشد، گسل مورب لغز (Oblique-slip fault یا Diagonal-slip fault) نامیده می‌شوند.
گسل شیب لغز
گسل‌های شیب لغز هم می‌توانند عادی و هم معکوس باشند. گسل‌های عادی هنگامی ایجاد می‌شوند که پوستهٔ زمین تحت کشش باشد. در گسل‌های شیب لغز عادی، فرادیواره نسبت به فرودیواره به سمت پایین حرکت کرده است. وضعیت گسل‌های معکوس، خلاف گسل‌های عادی است. بدین معنی که فرادیواره نسبت به فرودیواره به سمت بالا حرکت می‌کند. گسل‌های معکوس هنگامی ایجاد می‌شوند که پوستهٔ زمین تحت فشار باشد. شیب گسل‌های معکوس نسبتاً زیاد و بیش از ۴۵ درجه است.
گسل‌های رانده جابه‌جایی‌ای همانند گسل‌های معکوس دارند منتها شیب صفحهٔ گسل کمتر ار ۴۵ درجه است.
گسل امتداد لغز
در گسل‌های امتداد لغز جابه‌جایی به موازات امتداد گسل صورت می‌گیرد. در این نوع گسل‌ها سطح گسل تقریباً عمودی است. گسل‌های امتداد لغز راست‌بر را گسل‌های راست لغز و گسل‌های امتداد لغز چپ‌بر را گسل‌های چپ‌لغز نیز می‌نامند.
گسل مورب لغز
گسلی که هم مؤلفهٔ لغزشی امتدادی داشته باشد و هم مؤلفهٔ لغزشی شیبی، گسل مورب لغز نام دارد. تقریباً همهٔ گسل‌ها هر دو مؤلفه را دارند، ولی کوچک. در نتیجه برای اینکه همهٔ گسل‌ها در این دسته جای نگیرند، لازم است که هر دو مؤلفهٔ گسل‌های مورب لغز قابل اندازه‌گیری و درخور توجه باشند.
دسته‌بندى گسل‌هاى ایران
گسل‌هاى ایران را مى‌توان بر اساس زمان پیدایش، زمان آخرین حرکت و پراکندگى جغرافیایى دسته‌بندى کرد. در نقشه لرزه زمین ساخت ایران، گسل‌هاى ایران به سه دسته عمده زیر تقسیم شده‌اند.
گسل‌هاى زمین‌لرزه‌اى جوان
که در طى رویدادهاى زمین‌لرزه‌اى و مخرب زمان حال به وجود آمده‌اند و یا دوباره فعال شده‌اند مانند گسل ایپک، گسل دشت بیاض.
گسل‌هاى کواترنرى
گسل‌هایى هستند که در دو میلیون سال گذشته حرکت داشته‌اند (مانند گسل کلمرد) ولى به ظاهر زمین لرزه تاریخى و ثبت شده ندارند.
گسل‌هاى پیش از کواترنرى
این گسل‌ها سنى بیش از دو میلیون سال دارند ولى به احتمال از زمان جنبش‌هاى آلپ پایانى تاکنون حرکتى نداشته‌اند. با این حال، نباید این گسل‌ها را مرده تصور کرد چرا که ممکن است حرکت‌هاى جوان آنها ناشناخته باشد. در ضمن، در بسیارى از حالات، ممکن است در اثر فرسایش، پوشش گیاهى یا عملکرد انسان، نشانه حرکت‌هاى جوان این گسل‌ها از بین رفته باشد. لذا، هرگز نباید اهمیت این گسل‌ها را نادیده گرفت.
زمین لرزه یا زلزله
زمین لرزه نتیجهٔ رهایی ناگهانی انرژی از داخل پوسته زمین است که امواج ارتعاشی را ایجاد می‌کند. زمین لرزه‌ها توسط دستگاه زلزله سنج یا لرزه نگار ثبت می‌شوند. مقدار بزرگی یک زلزله متناسب با انرژی آزاد شده زلزله است.
در نزدیکی سطح زمین، زلزله به صورت ارتعاش یا گاهی جابجایی زمین نمایان می‌شود. زمانی که مرکز زمین لرزه در داخل دریا باشد، در صورت تغییر شکل زیاد و سریع بستر دریا، باعث ایجاد سونامی می‌شود که معمولاً در زلزله‌های بزرگتر از هشت ریشتر اتفاق می‌افتد. ارتعاشات زمین باعث ریزش کوه و همین طور فعالیت‌های آتشفشانی می‌شوند.
در حالت کلی کلمه زمین لرزه هر نوع ارتعاشی را در بر می‌گیرد، چه ارتعاش طبیعی چه مصنوعی توسط انسان. همچنین موجب ایجاد امواج ارتعاشی می‌شود. زمین لرزه‌ها اغلب نتیجه حرکت گسل‌ها هستند، و می‌تواند حاصل فعالیت‌های آتشفشانی، ریزش کوه‌ها، انفجار معدن‌ها، و آزمایش‌های هسته‌ای باشند. نقطهٔ آغازین شکاف لرزه را کانون می‌نامند. مرکز زمین‌لرزه نقطه‌ای در راستای عمودی کانون و در سطح زمین است.
انواع گسل
سه نوع عمده از گسل وجود دارد که ممکن است موجب زلزله بشوند.
نرمال
گسل‌های نرمال و معکوس نمونه‌هایی از شیب – لغزش هستند، که در آن جابه جایی در امتداد گسل در جهت شیب و حرکت بر روی آنها شامل مولفهٔ عمودی می‌شود. گسل نرمال عمدتاً در حوزه‌هایی رخ می‌دهد که پوسته مانند مرز واگرا در حال تمدید شدن است.
معکوس (محوری)
گسل معکوس در مناطقی که پوسته مانند مرز همگرا در حال کوتاه شدن است رخ می‌دهد.
ضربه‌ای – لغزشی
گسل‌های ضربه‌ای – لغزشی ساختمان‌های شیب داری دارند که دو طرف گسل به صورت افقی در کنار یکدیگر می‌لغزند. مرزهای تبدیلی نوع خاصی از گسل ضربه‌ای – لغزشی هستند. زلزله‌های بسیاری ناشی از جنبش در گسل‌هایی هستند که شامل هر دو نوع شیب – لغزش و ضربه‌ای – لغزشی است، این لغزش به عنوان مورب شناخته شده‌است.
آثار زمین لرزه
برخی از آثار زلزله به شرح زیر است.
لرزاندن و گسیختگی زمین
لرزاندن و گسیختگی زمین، اثرات اصلی ایجاد شده توسط زمین لرزه هستند. اساساً منجر به آسیب زیاد یا کم ساختمان‌ها و دیگر سازه‌های سفت و سخت می‌شود. شدت عوارض بستگی به ترکیب پیچیدهٔ بزرگی زلزله، فاصله از مرکز زلزله، شرایط زمین‌شناسی و geomorpholical محل دارد که باعث تقویت یا کاهش انتشار امواج می‌شود. تکان زمین را با شتاب زمین اندازه‌گیری می‌کنند. ویژگی‌های خاص زمین‌شناسی، geomorphological و geostructurall محل می‌توانند میزان لرزش زمین را حتی در زلزله‌های کم شدت افزایش دهند. این اثر، سایت یا تقویت محلی نامیده شده است.
اصولاً به دلیل انتقال حرکت لرزه‌ای از خاک سخت به خاک سطحی نرم، تمرکز و ذخیرهٔ انرژی لرزه‌ای در کانون به علت نوعی تنظیم هندسی است. گسیختگی زمین در واقع شکستن آشکار و جابه جایی سطح کره زمین در طول گسل است که ممکن است در مورد زلزله بزرگ، مترها باشد. گسیختگی زمین خطر بزرگی برای سازه‌های مهندسی بزرگ مانند سدها، پل‌ها و ایستگاه‌های قدرت هسته‌ای است در نتیجه نیاز به نقشه برداری دقیق از گسل‌های موجود برای شناسایی هر گونه احتمال شکستن سطح زمین در طول مدت عمر سازه وجود دارد.
رانش زمین و بهمن
زلزله، همراه با طوفان شدید، فعالیت آتشفشانی، برخورد موج ساحلی، و آتش سوزی بزرگ، می‌تواند منجر به عدم ثبات شیب زمین و خطر بزرگی در زمین‌شناسی شود. خطر زمین لغزش حتی ممکن است در حالی که پرسنل اورژانس اقدام به نجات می‌کنند باقی بماند.
روانگرایی خاک
روانگرایی خاک یا شبیه به مایع عملکردن خاک وقتی رخ می‌دهد که، به خاطر تکان‌ها، دانه‌های مواد اشباع شده با آب (مانند شن و ماسه) به طور موقت استحکام خود را از دست داده و از شکل جامد به حالت روان تبدیل شوند. روانگرایی خاک می‌تواند ساختارهای سفت و سخت، مانند ساختمان‌ها و پل‌ها را، کج کند یا به ساختارهای فرورونده تبدیل کند. برای مثال، در زلزله ۱۹۶۴۴ آلاسکا، روانگرایی خاک باعث شد ساختمان‌های بسیاری در زمین فروروند و در نهایت به روی خود فرو بریزند.
رابطه گسل و زلزله
اصولاً گسل‌ها دارای توان لرزه‌ای نهفته و لرزه‌زا هستند و در صورت رها سازی انرژی ذخیره شده، زلزله‌های کوچک و بزرگی را به وجود می‌آورند. بدون تردید بین گسل و زلزله رابطه نزدیکی برقرار است و قسمت اعظم زلزله‌ها بر روی گسل‌های قدیمی متمرکز هستند. این مسئله هم در گسل‌های بزرگ و هم در گسل‌های کوچک تقریباً صادق است. اگر گسل قبل از وقوع زلزله موجود باشد، پس لرزه در ایجاد آن نقشی نداشته و در این صورت زلزله تنها در فعال سازی مجدد گسل دخالت می‌کند.
به طور کلی می‌توان ابراز داشـت کـه شکـستگی یـک گـسل موجـب شکـستگی گـسل دورتـر نمـی‌شـود و شکستگی یک گسل ممکن است موجـب تحـرک گـسل‌هـای منـشعب از خـود شـود. ولـی حتمـاً بـر روی گـسل‌هـای دوردست تأثیری ندارد. بررسی مناطق گسلی بعد از وقوع زمین لرزه نـشان مـی‌دهـد کـه مقـدار جابجـایی‌هـای حاصـل از زلزله از یک سانتی متر تا بیست متر تغییر می‌کند و هیچگاه زیادتر از این حد نیست. پهنای منطقه تحت تأثیر ده‌ها تا صدها متر و طول آن از یک تا هزار کیلو‌متر در نوسان است. اصولاً در یک زلزله، تمام منطقۀ گسلی شکسته نمی‌شود، بلکـه بعضی از بخش‌ها در هم می‌شکنند و در عوض بخش‌های دیگر مقا‌ومت می‌کنند.
رابطه گسل و زلزله دو طرفه است. وجود گسل‌های زیاد در یک منطقه جدید موجب بروز زلزلـه جدیـد اسـت. زلزلـه مزبور گسل جدیدی را بوجود می‌‌آورد و در نتیجه تعداد شکستگی‌ها زیادتر شده و به این ترتیب قا‌بلیـت زلزلـه‌زایـی منطقه افزایش می‌یابد. ادغام و ترکیب گسل‌های کوچک در طی زمان به ساختمان اصلی گـسل‌هـا در مکـان مـرتـبط است.
گسل‌ها همیشه خسارت ومصیبت برای انسان به ارمغان نمی‌آورند، بلکه بعضاً اثرات مثبتی هـم بـه دنبال دارند. به عنوان مثال گسل‌ها در بسیاری از نقاط، عامل انتقال آب به سطح زمین بوده، لـذا پیـدایش برخـی آبادی‌ها و شهرهای امروزی در کنار گسل‌ها و همچنین وجود ذخایر معدنی ارزشمند را در محل گسل‌ها می‌تـوان ناشی از نقش مثبت گسل‌ها دانست.
بررسی توان لرزه‌زایی گسل‌ها و برآورد تلفات انسانی ناشی از زلزله
ایران یکی از زلزله خیزترین کشورهای دنیا محسوب می‌شود و شهرهای آن در رابطـه بـا ایـن پدیده طبیعی آسیب‌های فراوان دیده است. برای کاهش آثار و پیامدهای ناگوار این پدیده نیاز به طراحی برنامه‌هایی برای کاهش میزان آسیب پـذیری شـهرها در برابـر زلزلـه اسـت، کـه مهمترین هدف این برنامه‌ها حفظ حیات و زندگی ساکنین است.
وجود گسل‌های پیرامونی و سابقه لرزه‌خیزی آنها می‌تواند سندی بـرای وقـوع زلزله در زمان‌های آتی باشد که به عنوان یک عامل تهدید کننده مطرح است. جهت مقابلـه اصولی با این پدیده و کاستن از میزان آسـیب‌هـای آن نیـاز بـه انجـام سلسـله مطالعـاتی در خصوص وضعیت لرزه‌خیزی و توان لرزه زایی گسل‌های فعال پیرامونی و تخمین میزان خسارت مالی و جانی به وجود آمده در اثر زلزله‌های احتمالی است تـا بـا روشـن شـدن وضـعیت لرزه‌خیزی و میزان آسیب‌ها، به بررسی عوامل آسیب زا و شناخت نقاط ضعفی که باعث تشدید آسیب‌ها می‌شود، پرداخت.
وجود یا عدم وجود گسل‌ها و شکستگی‌های زمین و فعالیت‌های اخیر آنها و جوان بودنشان از جمله شاخص‌هایی است که در فعالیت‌های آتی آن می‌تواند اثرگذار باشد. در واقع رابطه گسل – زلزله دو طرفه بوده، یعنی گسل‌های فراوان در یک منطقه سبب بروز زلزله می‌شود. زلزله نیز به نوبه خود سبب ایجاد گسل‌های جدیدی شده و در نهایت، تعداد شکستگی‌ها زیادتر شده و به این ترتیب قابلیت لرزه‌خیزی منطقه افزایش می‌یابد.
برآورد تلفات انسانی ناشی از زلزله
تعداد تلفات انسانی ناشی از زلزله، تابعی از شرایط تراکم جمعیت، نوع و کیفیت سازه‌ها، قـدرت، شـتاب، زمـان وقـوع زلزله و نحوه امدادرسانی بعد از وقوع آن است. تلفات انسانی ناشی از فروریزی ساختمان‌ها یک پدیـده کلـی در همـه مناطق زلزله‌زده مطرح است. بعد از رخداد زلزله‌های با قدرت تخریب بالا، آماری به عنوان تعداد تلفات انسـانی یـا تعـداد کشته‌ها منتشر می‌شود.
روش برآورد تلفات انسانی
مهمترین هدف برنامه‌های کاهش آسیب‌پذیری شهرها در برابر زلزله، حفظ حیات و زندگی ساکنین است. برای مطالعات تخمین آسیب، ارزیابی میزان احتمالی تلفات انسانی (مجروحان و مردگان) ناشی از زلزله ضروری است. معمولاً عمده‌ترین تلفات انسانی زلزله ناشی از آسیب وارده به ساختمان‌ها و سازه‌ها بوده و طبق برآوردهای انجام شده در زلزله‌های به وقوع پیوسته در جهان بالای ۷۵ درصد از مرگ و میرها در زلزله ناشی از ریزش مستقیم ساختمان‌ها بوده و اگر حوادث ثانویه زلزله را هم به آن اضافه کنیم بیش از ۹۰ درصد مرگ و میرها به ریزش ساختمان‌ها بر می‌گردد.
آسیب‌های به بار آمده در اثر زلزله می‌تواند اثرات سوء زیادی در ابعاد مختلف زندگی جوامع داشته باشد. این اثرات گاهی ممکن است طی سالیان متمادی، زندگی این جوامع را دستخوش تغییرات اساسی نماید. از جمله ابزارهای نوین که توانایی زیادی در تحلیل داده‌های مکانی دارد سیستم اطلاعات جغرافیایی است که مطالعات مبنی بر ابزارهای آن، برآورد خطرات ناشی از زلزله در مناطق شهری را گسترش داده است. وقوع زلزله در مناطق شهری به دلیل شرایط پیچیده حاکم بر آن می‌تواند تبعات به مراتب ناگوارتری در پی داشته باشد. تبعاتی که با سرنوشت ساکنین آن می‌تواند در ارتباط کامل باشد. از این رو تمامی تلاش‌ها و مطالعات در ارتباط با زلزله هدفی جز بالا بردن ضریب ایمنی ساکنین مناطق شهری و روستایی و متقابلاً کاهش تلفات، خسارت و زیان‌های اقتصادی ناشی از آن ندارد. از آنجایی که ارزیابی تمامی عوامل دخیل در آسیب‌پذیری شهر به طور یکجا امکان‌پذیر نیست.
