بخشی از مقاله
چکیده
آنالیز تمایل لغزش، ابزار با ارزشی جهت ارزیابی فعال شدن مجدد یک گسل و برآورد خطر لرزهاي است. انجام این آنالیز ابزار مفیدي را جهت کمیسازي پتانسیل لغزش، روي گسلهاي معلوم یا ناشناخته در میدان تنش معلوم یا فرضی فراهم میآورد. علاوهبر تعیین گسلهاي مستعد براي فعالیت مجدد میتوان با استفاده از جهت لغزش احتمالی، سازوکار ژرفی را نیز تعیین نمود که با استفاده از آن امکان بررسی سازگاري مابین سازوکارهاي ژرفی و ساختارهاي زمینشناسی وجود دارد. انجام این آنالیز هم در مورد یک گسل و هم در مجموعهاي از گسل ها قابل انجام است. پتانسیل لغزش به میدان تنش منطقهاي، جهت صفحه گسل و ضریب اصطکاك بستگی دارد.
باتوجه به واقع شدن کلانشهر تهران در بخش جنوبی البرز مرکزي، مطالعه پتانسیل لغزشی در گسلهاي فعال شمال تهران از اهمیت ویژهاي جهت تحلیل خطر لرزهاي در پایتخت برخوردار است. در این تحقیق اطلاعات هندسی گسلها از منابع مختلف انتخاب و ثابت فرض شد. در ادامه تنش منطقهاي که بهترین انطباق را به منطقه مورد مطالعه داشته باشد با استفاده از مشاهدات GPS محاسبه گردید. سپس تنش منطقهاي با استفاده از قانون کوشی در راستاي صفحات گسلی و عمود بر آنها تجزیه و پتانسیل لغزش براي گسل ها با در نظرگرفتن نسبت تنش برشی به تنش نرمال روي گسلها محاسبه گردید. طبق محاسبات انجام شده بیشترین تمایل به لغزش در بخش مرکزي راندگی شمال تهران و گسل فیروزکوه و بعد از آن در بخشهاي غربی گسلهاي طالقان، مشافشم و راندگی شمال تهران مشاهده میشود.
واژههاي کلیدي: گسلهاي بخش جنوبی البرز مرکزي، میدان تنش، GPS، سازوکار ژرفی، تمایل لغزش، تنش کولمب، فعالیت مجدد گسل.
-1 مقدمه
آنالیز امکان فعال شدن مجدد لغزش در صفحات ضعیف موجود از قبل در بسیاري از شاخههاي زمینشناسی امري حیاتی است. بهعنوان مثال در زمینشناسی مهندسی بایستی ت نش در توده سنگ، زیر تنش بحرانی لازم جهت شروع لغزش باشد. همین نکته در زمینشناسی مخزن جهت انتخاب مخازن سالم هیدروکربن مهم میباشد. آنالیز فعال شدن مجدد لغزش در تخمین خطر لرزهاي نیز بسیار مهم میباشد، چون ابزاري را فراهم میآورد که با استفاده از آن میتوان پتانسیل لغزش در گسل معلوم یا ناشناخته را در میدان تنش معلوم یا فرضی بهصورت کمی بیان کرد.فعال شدن مجدد گسل براي لغزش به مقاومت اصطکاکی در مقابل لغزش بستگی دارد .[16]
معمولاً فرض می شود که بعد از ایجاد شکست برشی، سنگ در صفحه شکست چسبندگی نشان نمیدهد؛ بنابراین شرط فعال شدن مجدد همان شرط ناویه – کولمب براي گسلهاي بدون چسبندگی است که بهصورت زیر بیان میشود،که τ و σn بهترتیب تنشهاي برشی و نرمال عملکننده در سطح گسل، ضریب اصطکاك لغزشی و p f فشارمایع منفذي است. رابطه - 1 - فقط در بخش شکننده پوسته که تحت تأثیر فرآیندهاي اصطکاکی است قابل اعمال است.آنالیز تمایل لغزش، روشی براي پیشبینی ناپایداري گسل و جهات احتمالی فعالیت مجدد آن در شرایط زمینساختی مختلف است. تغییر تنش کولمب ناشی از یک یا چند زمینلرزه میتواند باعث بروز زمینلرزههاي بعدي شود. آنالیز تمایل لغزش براي شبکهاي از گسلها در کنار محاسبه تغییرات تنش کولمب به شناسایی گسل-هاي مستعد براي زمینلرزههاي بزرگ بعدي کمک خواهد کرد.
ایران در منطقه برخورد مایل صفحههاي زمینساختی عربستان و اوراسیا قرار داشته و دچار تغییرشکل داخل قارهاي است. این منطقه شاهد زمینلرزه هاي تاریخی و دستگاهی متعدد بزرگ و ویرانگري بوده است. کوههاي البرز در ایران از نظر زمینساختی فعال بوده و تمایل لغزش در محدوده گسلهایی با طول چند ده کیلومتر که این رشتهکوهها را دربرگرفته اند قابل مطالعه است. باتوجه به واقع شدن کلانشهر تهران در بخش جنوبی البرز مرکزي مطالعه تمایل لغزش در گسلهاي فعال شمال تهران همراه با کمیت تغییر تنش کولمب از اهمیت ویژهاي جهت تحلیل خطر لرزهاي در پایتخت برخوردار است.در این تحقیق تمایل لغزش در گسل هاي فعال شمال تهران با استفاده از تنش منطقهاي محاسبه شده با مشاهدات GPS، هندسه گسل هاي شناخته شده و ضریب اصطکاك بههمراه سازوکار ژرفی زمینلرزههاي محتمل محاسبه گردیده است. تمایل لغزش محاسبه شده بهصورت رنگی روي سطح گسلها به صورت رنگی نمایش داده شده است.
-2 مفهوم تمایل لغزش
برحسب تنش مؤثر σ σn − p f، که اثر فشار مایع منفذي را درنظر میگیرد، شرط بحرانی براي لغزش روي صفحه ضعیف موجود از قبل را میتوان بهصورت زیر نوشت - شکل : - 1 تمایل لغزش روي یک سطح بهصورت نسبت تنش برشی به تنش نرمال روي آن سطح تعریف میشود .[19] σ - 3 - Ts τبنابراین واضح است که تمایل لغزش مساوي ضریب اصطکاك لغزشی است. صفحات گسلی که احتمال لغزش آنها زیاد است صفحاتی با نسبت بالاي تنش برشی به تنش نرمال مؤثر نزدیک به مقدار میباشند. آنالیز تمایل لغزش براین حقیقت استوار است که شیب معیار شکست یعنی ضریب اصطکاك یک محدودهاي را پوشش میدهد که معمولاً محدوده 0.6 ~ 0.85 میباشد . [9]
با ثابت گرفتن نسبت اختلاف تنش - قطر دایره موهر - محدودهاي از ترکیبات - θ, پیدا میشود که لغزش در آنها امکانپذیر است - شکل . - 2 در یک منطقه با جنس سنگ معین، فرض یک مشخص، زاویه بهینه براي لغزش را مشخص میکند 2θ tan −1 1 که مناسبترین جهت صفحه شکست نسبت به جهت ماکزیمم فشارش است. در این صفحه تمایل لغزش ماکزیمم است، یعنی . Ts Tsmax تمایل لغزش نرمالایزد شده بین صفر و یک تغییر میکند که با تقسیم تمایل لغزش به حداکثرمقدار ممکن آن بدست میآید Tsmax . Ts′ Ts بنابراین تمایل تنش نرمالایزد شده از 100 درصد در نزدیکی جهت ایدهآل شکست تا صفر درصد در جهت تنشهاي اصلی متغیر است.
اگر تنسور تنش بهطورکامل معلوم باشد - جهت هاي تنش اصلی و مقادطر تنش اصلی - تنشهاي برشی ونرمال، τ و σ عملکننده روي یک سطح معلوم عبارتند از :[15]که σi i 1,2,3 مقادیر تنشهاي اصلی و - l, m, n کسینوسهاي هادي نرمال برصفحه در سیستم تنش اصلی هستند. در اکثر موارد، جهت تنشهاي اصلی و نسبت اختلاف تنشهاي اصلی معلوم است، σ1 −σ3 - . R = - σ1 −σ2 این حالت بویژه زمانی اتفاق میافتد که میدان تنش با روشهاي معکوسسازي از
