فرونشست زمین در غرب تهران و تحریک گسل‌ها در اثر پمپاژ آب

در ۵۰ سال گذشته به دلیل پمپاژ و استفاده از آب‌های زیرزمینی حدود ۱۶ متر سطح آب زیرزمینی در دشت‌های غرب تهران افت کرده است. همین موضوع موجب فرونشست زمین شده و خانه‌های شهریار، وردآورد، ملارد و شهر قدس و جنوب جاده تهران- کرج تا نزدیک منطقه غرب تهران از جمله فرودگاه مهرآباد، تهرانسر و منطقه ۱۷، ۱۸، ۲۱ و جنوب منطقه ۲۲ شهر تهران را تحت‌تاثیر قرار داده است.

به گزارش اعتماد، فرونشست زمین عامل تغییر تنش در گسل‌های تهران است. برای ایجاد ارتباط بین تغییرات بار‌های تنشی روی پوسته طی خشکسالی و زلزله، ابتدا باید تعیین کنیم که چه نوع فرآیند‌های زمین ساختی ممکن است با پدیده‌های اقلیمی مرتبط باشد.

زمین‌لرزه‌ها می‌توانند با تغییر در میزان تنش روی گسل تحریک شوند. بزرگ‌ترین متغیر اقلیمی که می‌تواند بار‌های تنش گسل را تغییر دهد، آب‌های سطحی به شکل باران و برف است. مطالعات متعددی چنین همبستگی‌هایی را تایید کرده‌اند.

به‌طور معمول، جایی که ما شاهد این نوع همبستگی‌ها بوده‌ایم، خرد لرزه‌خیزی مشهود است، ریتم رخداد زمین‌لرزه‌های کوچک با بزرگای کمتر از صفر، بسیار کوچک‌تر از آنچه انسان می‌تواند احساس کند تا بزرگای حدود ۱.۵ است.

ایران در اقلیمی خشک و نیمه‌خشک واقع شده از این رو منابع آبی محدودی دارد که متاسفانه با این حال از همان منابع محدود هم درست استفاده نمی‌کنیم به‌طوری که اکنون حدود ۱۳۰ میلیارد متر مکعب تمام آب قابل استحصال در کشور است که متاسفانه سالانه بیشتر از این میزان استفاده می‌کنیم یعنی حدود ۶ تا ۷ میلیارد متر مکعب بیشتر از ظرفیت منابع آب قابل استحصال برداشت می‌کنیم.

در کنار اقلیم خشک و برداشت بی‌رویه از منابع آبی، چند سالی است که خشکسالی هم بر آن‌ها اضافه شده و دشت‌ها، کوه‌ها، رودخانه‌ها و انسان‌ها با آن دست و پنجه نرم می‌کنند که به مرور این مساله نیز مشکلات زیادی را برای منابع آبی به همراه آورده است به‌طوری که اکنون ۱۴ استان کشور از جمله تهران، کرمان، یزد، اصفهان، خراسان رضوی، همدان، فارس، آذربایجان شرقی، آذربایجان غربی، سمنان، البرز، قزوین، مرکزی، اردبیل و گلستان درگیر پدیده فرونشست زمین شده است که می‌تواند عوارض جبران‌ناپذیری به همراه داشته باشد.

پمپاژ آب زیرزمینی می‌تواند به طور بالقوه باعث قفل‌شدگی، سپس لغزش و در نتیجه زلزله شود. چنین تنش‌هایی کوچک هستند، اما اگر در مدت‌زمان طولانی پمپاژ آب‌های زیرزمینی تداوم داشته باشد، می‌توانند اهمیت بیشتری پیدا کنند و به‌طور بالقوه می‌تواند شروع زلزله بزرگ بعدی در سان آندریاس را تسریع کند. ضمنا از آنجا که میزان لغزش گسل با گذشت زمان بین زلزله‌ها افزایش می‌یابد، می‌تواند منجر به زلزله‌های مکرر، اما کوچک‌تر نیز شود. در جنوب شرق مدیترانه، در محدوده فلسطین، انبوه زمین‌لرزه با بزرگای بیشینه ۴.۵ بیشتر در ۵ کیلومتری بخش شمالی گسل ترانسفرم دریای مرده رخ داد.

بررسی آبخوان، سری‌های زمانی تغییر شکل سطحی یا اندازه‌گیری تداخل سنجی رادار (SAR)، و پایش زمین‌لرزه‌ها نشان می‌دهند که برداشت آب زیرزمینی باعث این زمین‌لرزه‌ها شده است.

برداشت مداوم آب زیرزمینی از چندین چاه واقع در ۱۰ کیلومتری غرب فوج زمین‌لرزه‌ها از سال ۲۰۱۰ بیشتر شده و منجر به کاهش کلی ۵۰ متری سطح آب زیرزمینی در زمان وقوع فوج زمین‌لرزه‌های ۲۰۱۸ شده است. در این منطقه فرونشست زمین سالانه حدود ۱۵ سانتی‌متر است.

در بیشتر موارد لرزه‌خیزی ناشی از آب و سیالات، سازوکار چکانش شامل ارتباط هیدرولیکی بین چاه و گسل با افزایش فشار منفذی است که مقاومت اصطحکاکی را کاهش می‌دهد و باعث شکست در تنش محیطی منطقه‌ای می‌شود. پمپاژ آب زیرزمینی منجر به کاهش فشار منفذی می‌شود و بنابراین یک مدل جایگزین موردنیاز است.

برای به دست آوردن بینش بیشتر در مورد مکانیسم‌های تحریک بالقوه، تغییرات تنش ناشی از تولید را در یک مدل متخلخل لایه‌ای دوبعدی محاسبه می‌شود. واحد‌های مختلف زمین‌شناسی به صورت هیدرولیکی به هم متصل شده‌اند به‌طوری که انتظار می‌رود آب زیرزمینی در طول پمپاژ سیال به صورت افقی و عمودی مهاجرت کند.

فرونشست زمین زمانی اتفاق می‌افتد که مقادیر زیادی آب زیرزمینی از انواع خاصی از سنگ‌ها مانند رسوبات ریزدانه خارج شده باشد. آبرفت‌های سطحی فشرده می‌شود چراکه وقتی آب بیرون می‌رود، آبرفت‌ها روی خود فرو می‌روند.

در بیشتر مواقع مردم زیاد متوجه فرونشست زمین نمی‌شوند زیرا در مناطق بزرگ و وسیع رخ می‌دهند. فرونشست یک مشکل جهانی است. توسعه روزافزون و بهره‌برداری از زمین و منابع آبی تهدیدی برای تشدید مشکلات موجود فرونشست زمین و ایجاد مشکلات جدید است.

موارد دیگری وجود دارد که می‌تواند باعث فرونشست زمین شود: تراکم سیستم آبخوان، زهکشی خاک‌های آلی، استخراج معادن زیرزمینی، تراکم هیدرولیکی، تراکم طبیعی، فروچاله‌ها، و ذوب شدن یخ‌های دایمی.

افزایش احتمال بروز زلزله با بزرگای بیش از ۷ در تهران پمپاژ آب از دشت‌های اطراف تهران مساله‌ای است قابل توجه تا این افزایش احتمال را مطالعه کنیم. این بررسی‌ها باپایش‌های دقیق تغییرشکل براساس برداشت و پمپاژ آب، بر پایه لغزش و جابه‌جایی در پوسته با استفاده از آمار برداشت از چاه‌ها و همچنین میکروژئودزی صورت می‌گیرد.

ضمنا ارزیابی تغییرات تنش در لایه‌های سطحی و همچنین واردکردن داده‌های دیرینه لرزه‌شناسی و تحلیل چنین داده‌های علمی‌ای در کنار مطالعه احتمالی آمار لرزه‌خیزی و ارزیابی احتمالی خطر زلزله، انجام می‌شود تا مشخص شود که اولا کدام محل‌ها، باید کاندیدا‌های اصلی برای رخداد زمین‌لرزه‌هایی با بزرگای هفت بعدی درنظر گرفته شوند و در ثانی در هر محل میزان احتمال رخداد لرزه‌ای یا آزادشدن تنش به‌صورت خزش و خمش (بی‌لرزه) چقدر است. چنین بررسی به اصلاح نقشه‌های پهنه‌بندی خطر زلزله برای محدوده تهران و استان‌های تهران و البرز می‌انجامد.