زلزله ٥.٩ ریشتری آبانماه ٩٨ ترکمنچای آذربایجان شرقی و بررسی حرکات ژئودتیکی پوسته منطقه

كشور ايران به عنوان بخشي از كمربند كوه‌زايي آلپ- هيماليا همواره از لرزه‌خيزي بالايي در طول تاريخ برخوردار بوده است، و بخش‌هاي مختلف آن توسط زمين‌لرزه‌هاي متعددي تخريب شده است. زمين‌لرزه بازتاب يك رويداد زمين‌شناسي است كه به صورت جنبش درسطح زمين ظاهر می‌‌‌شود.

گسيختگي در پوسته جامد زمين كه به دليل جنبش‌هاي برشي در دو سوي گسل‌ها روي مي‌دهد، عامل اصلي بروز زمين‌لرزه بوده و پيامد مستقيم انباشتگي تنش‌ها در پي جابه‌جايي ورقه‌هاي زمين‌ساختي نسبت به يكديگر مي‌باشد. تنش‌هاي فشارشي ناشي از بازشدگي درياي سرخ و حركت صفحه آفريقا– عربستان، در راستاي شمال– شمال‌شرقي و نيز حركت صفحه هند در راستاي شمال– شمال‌غربي، موجب حركت و جابه جايي به نسبت متفاوت در پوسته‌ها و قطعات گوناگون قاره‌اي و اقيانوسي ايران مي‌شود و در نتيجه عامل فراواني زمين‌لرزه‌ها در ايران است. براساس زمين‌لرزه‌‌هاي تاريخي و دستگاهي، دو نوار لرزه‌خيز اصلي در ايران قابل شناسايي مي‌باشد: نوار لرزه‌خيز (جنوبي) كوه‌هاي زاگرس با روند شمال‌غربي – جنوب شرقي و نوار لرزه‌خيز شمالي، كوه‌هاي البرز و كپه داغ.

تغيير شكل پوسته در ايران دو وجه عمده دارد يكي ضخيم شدگي پوسته و ديگري حركات جانبي پوسته به اطراف كه درنتيجه اين دو سازوكار دو دسته عمده از گسل‌ها به وجود آمده كه قسمت ناپيوسته اين تغيير شكل را سبب شده‌اند. دسته اول گسل‌هاي معكوس هستند كه ضخيم شدگي در زاگرس، البرز و كپه داغ را موجب شده است. دسته دوم گسل‌هاي امتداد لغز هستند كه باعث چرخش‌هاي ساختاري در شرق ايران و هم چنين حركات جانبي كوچكتر در البرز و زاگرس شده‌اند.

سرعت‌هاي نسبي، ميدان تنش و لرزه‌خيزي موجود در پوسته ايران كاملا وابسته به فعاليت اين گسل‌ها و خصوصيات ديناميكي آنها است. رئولوژي و ضريب اصطكاك دروني اين گسل‌ها مقدار تنش برشي و آهنگ حركت نسبي بر روي آن‌ها را تعيين مي‌كند. اطلاعاتي كه درباره تنش برشي در روي گسل‌‌ها بدست مي‌آيد يكي از داده‌هاي پايه هر مطالعه آناليز خطر لرزه‌اي را تشكيل مي‌دهد.

منطقه آذربایجان واقع در گوشه شمال‌غربی کشور ایران مشتمل بر دو استان آذربایجان شرقی و غربی بین طولهای جغرافیائی 44 درجه و 2 دقیقه و 48 درجه و 21 دقیقه شرقی و عرضهای جغرافیائی 35 درجه و 58 دقیقه تا 39 درجه و 47 دقیقه شمالی قرار دارد . این منطقه از سمت شمال با کشورهای آذربایجان و ارمنستان ؛ از مغرب با کشورهای ترکیه و عراق ؛ از جنوب با استانهای کردستان و زنجان و از شرق با استان اردبیل همجوار می باشد .مساحت دو استان یاد شده معادل با 82944 کیلومتر مربع می باشد
سرزمین آذربایجان از لحاظ توپوگرافی به صورت یک فلات نسبتا مرتفع می باشد بگونه ای که ارتفاع پست ترین نقطه آن (چاله ارومیه) به حدود 1300 متر از سطح دریا می رسد . بخش میانی فلات آذربایجان توسط چاله ارومیه حالت فرو افتاده دارد که سبب تقسیم آذربایجان به دو بخش شرقی و غربی نامتقارن شده است .
فرو افتادگی این چاله ناشی از عملکرد گسلهای اطراف آن بوده است . روند کلی این گسلها شمال‌غربی- جنوب‌شرقی است . گسل واقع در شرق چاله ارومیه گسل تبریز نام دارد که از حدود تاکستان شروع و به مرزهای سیاسی با ترکیه می رسد . از محل شهر ماکو یک گسل با نام گسل زرینه رود از گسل تبریز منشعب شده و به سمت جنوب امتداد می یابد . هردو این گسلها علاوه بر جابجائی قائم دارای حرکت امتدادی نیز می باشند . به دلیل جنبش این گسلها حرکات کوهزائی آلپی که موجد کوههای آذربایجان و سراسر ایران بوده اند نتوانسته اند بخش میانی آذربایجان را همانند زمین های حاشیه آن بالا ببرند که در نتیجه چاله ارومیه بوجود آمده است . علاوه بر سیستم گسلی فوق خطوط شکسته دیگری در آذربایجان وجود دارد که در امتداد آنها قطعاتی به صورت هورست و گرابن بالا و پائین رفته و منجر به تولید عوارضی همچون چاله خوی و اردبیل و کوههای بزقوش شده اند .
رخداد :
ساعت ۲ و ۱۷ دقیقه بامداد روز جمعه، هفدهم آبان ماه ۹۸ زمین لرزه ای نسبتا شدید مناطق وسیعی از کشورمان را لرزاند؛ زلزله‌ای که برخی مراکز لرزه نگاری جهانی کانون آن را تبریز معرفی کرده‌اند.
بزرگی این زلزله 5.9 در مقیاس ریشتر بوده و کانون آن در مختصات ۳۷.۸۱ شمالی و ۴۷.۵۹ شرقی و در عمق ۱۰ کیلومتری زمین قرار داشته است. محل دقیق این زلزله ۱۹ کیلومتری شهر ترک، ۲۲ کیلومتری شهر سراب و ۲۹ کیلومتری ترکمنچای در آذربایان شرقی بوده است.مرکز این زلزله با اردبیل ۷۹ کیلومتر و با تبریز ۱۲۳ کیلومتر فاصله دارد.گسل مسبب زلزله احتمالا شلقون –یلیمسی است.

شكل-1 پراكندگي ايستگاه‌هاي شبكه آذربايجان، مورد استفاده در اين مطالعه و میدان سرعت نسبت به صفحه اوراسیا

شبکه ژئودینامیک و ایستگاه های دائمی سازمان نقشه برداری کشور

به منظور پايش دائمي تغييرات پوسته و تعيين نرخ ژئودتيكي آن، شبكه سراسري دائمي GPS ايران و با نام IPGN از سال 1383 راه‌اندازي شد و در سالهاي بعد نيز تكميل گرديد. در حال حاضر اين شبكه، شامل 158 ايستگاه دائمي GPS است كه بنا بر دو پارامتر لرزه‌خيزي و جمعيت در نقاط مختلف پراكنده شده‌اند. تمام اين ايستگاه‌ها مجهز به گيرنده‌هاي GPS هستند كه به صورت 24 ساعته و با نرخ 30 ثانيه به ردیابی و ثبت سیگنالهای دریافتی از ماهواره‌های می پردازند. اطلاعات جمع‌آوری شده در هر ایستگاه که شامل فایل‌های مشاهداتی و ناوبری می‌باشد، با استفاده از روشهاي ماهواره اي و شبكه‌هاي مخابراتي، در مراکز اصلی پردازش داده‌ها توسط خط تلفن و مودم دریافت شده و در آنجا مورد پردازش قرار مي‌گيرد.
پردازش اين داده‌ها با استفاده از اطلاعات مداري دقيق در نرم افزار GAMIT-GLOBK انجام شده است. اين نرم‌افزار، يكي از دقيق‌ترين نرم‌افزارهاي علمي در زمينه مطالعات حركات پوسته و تحليل مشاهدات ژئودتيك است كه تحت سيستم عامل لينوكس قابل اجراست. پس از پردازش اوليه، به منظور يكپارچه سازي و انجام سرشكني، نتايج وارد نرم افزار‌ GLOBK مي‌گردند و مختصات وسرعت ايستگاه‌ها نسبت به چارچوب مرجع ITRF و يا صفحه اوراسيا محاسبه مي‌گردد.
در منطقه آذربايجان شرقي، غربي و اردبيل گسلهای فعال زیادی وجود دارد که از آنجمله گسل شمال تبريز و گسل تسوج- بالادان -بزقوش شمالی با طول55 کیلومتر و جنوبی با طول کیلومتر60 را نام برد. اندازه‌گيري‌هاي اوليه در سالهاي 1381 و 1382 نشان داده است كه گسل شمال تبريز فعال‌ترين اين گسل‌هاست و جابه‌جايي‌هاي به دست آمده در حدود هفت ميلي‌متر در سال است. شهر تبريز نيز از ديدگاه زمين‌شناسي در نزديكي گسل شمال تبريز با طول 100 كيلومتر قرار دارد. زلزله‌هاي تاريخي در اين منطقه با شدت شش تا هفت ريشتر روي داده و زلزله‌هاي سالهاي 1369 رودبار و 1377 اردبيل حاكي از فعاليت اين گسل است. به منظور بررسي حركات اين گسل و گسلهاي ذكر شده تعداد 25 ايستگاه دائمي GPSدر اين منطقه طراحي موجود است . شكل1 پراكندگي ايستگاههاي اين شبكه به همراه میدان سرعت و شکل 2 میدان کرنش را در منطقه آذربایجان نمايش مي‌دهد.

شکل-2 زمین لرزه های دستگاهی استان آذربایجان شرقی از سال 1900-8-11-2019(مرکز لرزه نگاری کشور)

شکل3- نمايش بلوك‌هاي در نظر گرفته در منطقه شمال غرب ايران و محورهاي اصلی استرين ژئودتیک هر يك از آنها به همراه بردارهای سرعت ژئودتیکی ایستگاه ها

تجزیه وتحلیل:
بلوک آذربایجان دارای ساختار تکتونیکی و لرزه ای خاصی می باشد. مقایسه داده های ژئودتیک و پارینه لرزه شناسی و الگوی پراکندگی تغییر شکل های فعال در این منطقه همگی گویای وجود پتانسیل لرزه ای آذربایجان است.بر اساس نتایج حاصله ازمشاهدات GPS در منطقه شمال‌غرب ايران و در دو طرف گسل مهم شمال تبريز و گسل‌هاي خوي ماكو و نخجوان، لغزشي راست‌گرد مشاهده شده (Vernant et al., 2004)، (Masson et al., 2007) كه ميزان آن از 1/8 ميلي‌متر در سال در بخش شرقي منطقه به 4/5 ميلي‌متر در سال در بخش غربي آن افزايش مي‌يابد. دليل اين افزايش نرخ راست‌گردي را مي‌توان در نزديك شدن به پليت تركيه و گسل‌هاي راست‌گرد شمال آناتولي توضيح داد. همچنين بين صفحه‌ايران‌مركزي و آذربايجان، با در نظر گرفتن ايستگاه‌هاي KLBR و KRMD در شرق بلوك آذربايجان، به نرخ حدود 6 ميلي‌متر در سال لغزش راست‌گرد محض مي‌رسيم كه اين مقدار امتدادلغزي با حركت به سمت غرب، و بين ايستگاه‌هاي SAGZ و POLD (كه در بالاترين عرض جغرافيايي واقع‌شده‌است) به 8 ميلي‌متر در سال مي‌رسد. همچنين بين همين دو ايستگاه (در بخش غربي بلوك) نرخ فشارش حدود 6 ميلي‌متر در سال تخمين زده شد. در حاليكه بخش شرقي بلوك آذربايجان هيچ مكانيسم فشاري را تحمل نمي‌كند. در واقع دليل اين اختلاف در سازوكار بخش شرقي و غربي بلوك آذربايجان را مي‌توان در اين دانست كه فشارش صفحه‌ايران‌مركزي در بخش غربي به بلوك آذربايجان صرف دوران ساعتگرد بخش غربي بلوك آذربايجان نسبت به بخش شرقي آن مي‌گردد. اين دوران صرف فرورانش صفحه خزر به زير بخش شرقي بلوك آذربايجان مي‌گردد (Djamour ,2011).
بر اين اساس در نزدیکی انتهای جنوب شرقی گسل شمال تبریز و با در نظرگرفتن ایستگاه های BRMN و HSTD به حدود 2 میلی متر حرکت راستگرد می رسیم. با حرکت به سمت شمال غرب و با در نظر گرفتن دو ایستگاه SKOH و KHJE در راستای تقریبا عمود بر امتداد گسل، نرخ لغزش راستگرد تقریبا معادل 2/7 میلی متر در سال خواهد بود. درحالی که در انتهای شمال غربی گسل و با توجه به ایستگاه های TASJ و YKKZ در راستای تقریبا عمود بر امتداد گسل به لغزش راستگرد معادل 4/25 میلی متر در سال می رسیم. بنابراین می توان نتیجه گرفت یک حرکت امتدادلغز راستگرد در دو طرف گسل شمال تبریز، بین بلوک شمالی و بلوک جنوبی گسل وجود دارد (كوپلي و جكسون، 2006). که با حرکت به سمت شمال غرب و گسل شمال آناتولی واقع در ترکیه نرخ سرعت آن افزایش می یابد.
در انتهاي جنوب شرق گسل شمال تبريز و منطقه كوه‌هاي بزگوش بين ايستگاه BRMN وTKCE يك كشش وجود دارد كه بايد ناشي از رخداد پديده‌اي در داخل كوه‌هاي بزگوش باشد كه اين كشش با يك حركت راستگرد توام شده‌است. نرخ راستگردي 2/3 ميلي‌متر در سال و نرخ كشش 1/8 ميلي‌متر در سال است. با توجه به اينكه گسل‌هاي موجود در اين منطقه گسل‌هاي شمال بزقوش و جنوب بزقوش است اين رخداد كششي و راستگردي را مي‌توان ناشي از حركت گسل شمال بزگوش، حركت گسل جنوب بزقوش و يا حركت توام اين دو گسل نسبت به هم مربوط كرد. اين كشش در بين بخش شرقي گسل تبريز و گسل تالش در حال وقوع است.

در اطراف گسل مهم شمال تبریز، تمرکز ایستگاه ها به مراتب بالاتر از جنوب بلوک آذربایجان است، به طوریکه امکان آنالیز در مقیاس کوچک تر را فراهم می آورد. ما گسل را به سه بخش عمده تقسیم می کنیم. بخش شرقی گسل، از ایستگاه تبریز آغاز شده و به سمت شرق و جنوب شرق ادامه می یابد، بخش مرکزی آن از شهر تبریز به سمت غرب تشکیل شده است و بخش غربی آن شامل گسل‌های تسوج، شمال و جنوب میشو است (حسامي و همكاران، 2003).
می توان با در نظر گرفتن ایستگاه های مختلف در راستای عمود بر گسل و در بخش های مختلف آن به مقایسه مولفه های شمالی- جنوبی و غربی- شرقی بردار سرعت ایستگاه‌ها پرداخت. بر اين اساس در نزدیکی انتهای جنوب شرقی گسل شمال تبریز و با در نظرگرفتن ایستگاه های BRMN و HSTD به حدود 2 میلی متر حرکت راستگرد می رسیم. با حرکت به سمت شمال غرب و با در نظر گرفتن دو ایستگاه SKOH و KHJE در راستای تقریبا عمود بر امتداد گسل، نرخ لغزش راستگرد تقریبا معادل 2/7 میلی متر در سال خواهد بود. درحالی که در انتهای شمال غربی گسل و با توجه به ایستگاه های TASJ و YKKZ در راستای تقریبا عمود بر امتداد گسل به لغزش راستگرد معادل 4/25 میلی متر در سال می رسیم. بنابراین می توان نتیجه گرفت یک حرکت امتدادلغز راستگرد در دو طرف گسل شمال تبریز، بین بلوک شمالی و بلوک جنوبی گسل وجود دارد (كوپلي و جكسون، 2006). که با حرکت به سمت شمال غرب و گسل شمال آناتولی واقع در ترکیه نرخ سرعت آن افزایش می یابد.
همانطور كه از بردارهاي سرعت آشكار است ايستگاه TABZ كه در شهر تبريز واقع شده است، با توجه به اينكه در بلوك جنوبي گسل شمال تبريز واقع شده، ولي رفتاري شبيه بلوك بالايي گسل از خود نشان مي‌دهد درواقع از مقايسه بين مولفه‌هاي سرعت ايستگاه‌هاي TABZ ، KHJE و SKOH كه تقريبا در يك راستا و عمود بر امتداد گسل شمال تبريز قرار دارند، متوجه مي‌شويم كه حركت قابل توجهي بين آنها رخ نمي‌دهد. اين رخداد مي‌تواند ناشي از پديده قفل شدگي در اطراف ايستگاه TABZ و بر روي گسل باشد (ماسون و همكاران، 2006 و جمور و همكاران، 2011). بنابراين بخش مركزي گسل شمال تبريز در مقايسه با بخش شرقي و غربي آن دچار پديده قفل شدگي است. البته شايد اگر تراكم ايستگاه‌هايي كه در اين بخش گسل داشتيم را در جاهاي ديگري در اطراف گسل نيز مي‌داشتيم، امكان بررسي پديده قفل شدگي در بخش‌هاي ديگر گسل نيز وجود مي‌داشت. علت کوچک بودن نرخ لغزش در باند نزدیک اطراف گسل نسبت به دو نقطه با فاصله زیاد از آن، در دو طرف گسل، همین پدیده قفل شدگی است که تا یک عمقی از گسل اتفاق می افتد و باعث نرخ پایین راستگردی در فاصله نزدیک، در مقابل نرخ بزرگتر راستگردی در فاصله دورتر از آن می شود.
اگر سرعت ایستگاه‌های موجود در بلوک بالایی گسل تبریز را به موازات گسل با یکدیگر مقایسه کنیم، متوجه یک تغییر تدریجی در مولفه های شمالی-جنوبی و غربی-شرقی ایستگاه ها می شویم. اگر در امتداد جنوب شرق به سمت شمال غرب و تقریبا به موازات گسلهای منطقه و در بلوک بالایی گسل حرکت کنیم مولفه شمالی- جنوبی سرعت ایستگاه ها از حدود 13 میلی متر در سال در ایستگاه BRMN به حدود 7/7 میلی‌متر در سال در ایستگاه KKDY می رسد. همچنین سرعت در مولفه غربی- شرقی در بین همين ایستگاه‌ها از 2/9 میلی‌متر به 6 میلی‌متر در سال افزایش می یابد. این تغییرات در هر دو مولفه شمالی-جنوبی و غربی-شرقی به صورت پیوسته اتفاق می‌افتد و روند تغییرات در مولفه شمالی-جنوبی کاهشی و در مولفه غربی-شرقی افزایشی است. همان طور که اشاره شد، روند فوق در بلوک بالایی گسل تبریز و به موازات امتداد گسل صادق است درحالی که در بلوک پایینی گسل از ایستگاه HSTD تا TASJ تغییر قابل توجهی در مولفه های غربی-شرقی و شمالی- جنوبی ایستگاه ها رخ نمی‌دهد. بنابراین در یک نگاه کلی می توان گفت که حرکت در بخش جنوب شرقی گسل بیشتر امتدادلغز است و با حرکت به سمت شمال غرب این لغزش به دو صورت فشارشی و امتدادلغزي راستگرد پارتیشن می شود (ورنانت و همكاران، 2004).

نتایج:

از اهداف مهم در ايجاد شبكه ژئوديناميك اندازه‌گيري و تعيين تغييرات پوسته زمين در طول زمان مي‌باشد. در اين راستا با اندازه‌گيريهاي دائم GPS در ايستگاههاي شبكه ژئوديناميك، پردازش و آناليز نتايج مي‌توانيم به شناخت كاملتري از وضعيت و حركات پوسته زمين در كشور دست يابيم و بتوانيم حركات آنها را مدل‌سازي كنيم. اندازه‌گيري‌هاي دقيق ژئوديناميك در تعيين حركات صفحات تكتونيك قاره‌اي، بررسي حركات گسلهاي فعال و پيش‌بيني روند جابجايي آنها، تعيين جابجايي و حركت پوسته زمين براي كاهش خسارات احتمالي ناشي از زلزله و همچنين جهت مكانيابي بهينه سازه‌ها در پروژه‌هاي عظيم مهندسي عمران نظير سدها، نيروگاهها، پالايشگاهها و تشخيص محل و ميزان افت ذخاير حياتي آب، نفت و گاز و منابع زيرزميني كاربرد دارد. همچنين با توجه به اينكه كشور ايران از ديدگاه زمين‌شناسي بين دو صفحه عربستان و اوراسيا قرار دارد و با توجه به ثابت بودن صفحه اوراسيا در شمال شرق، فشار وارده از سوي صفحه عربستان به ايران باعث شكستگي و ايجاد گسل و زلزله‌هاي مخرب در ايران مي‌گردد. لذا يكي از اصلي‌ترين بررسي‌هاي ژئوديناميكي دستيابي به مدل جنبشي بلوكها و پهنه‌هاي ساختاري زمين‌شناسي و ميزان واكنش و همكنش پهنه‌ها، گسلهاي فعال نسبت به يكديگر است. لذا توسعه و گسترش شبکه ژئودینامیک از چهار پارامتر اصلی یعنی توزیع جمعیت، نقاط زلزله‌خيز از حيث خطرپذيري، مناطق فعال تکتونیکی، اهداف تعیین موقعیت آنی (هدی) و نحوه دسترسی کاربران به عنوان عوامل مهم در اولویت کاری میباشد.