چطور ممكن است در برآورد خطر زلزله تهران اشتباه كنيم؟

گسل‌ها و ساختارهاي فعال زمين‌شناختي (هولوسن با قدمت حدود 12 هزار سال) به عنوان پهنه‌هاي چشمه‌هاي لرزه‌زا شناخته مي‌شوند كه مي‌توانند زلزله‌اي با بيشينه بزرگي ايجاد كنند. تعيين گسل‌هاي بالقوه لرزه‌زا و پهنه‌هاي چشمه‌ها و تعيين پارامترهاي لرزه‌خيزي آنها بنيان‌هاي تهيه مدل لرزه زمين‌ساختي براي تحليل و پهنه‌بندي خطر زلزله است. معمولاً تيمي متشكل از زمين‌شناسان، زلزله شناسان، زلزله‌شناسان مهندسي و مهندسان زلزله درگير هستند تا به‌طور جمعي به‌روزرساني مدل خطر لرزه‌اي احتمالي را در مقياس مورد نظر توليد كنند. تجربه برخي زمين‌لرزه‌هاي مخرب مانند زلزله‌هاي ۲۰۲۳ قهرمان مرش تركيه (Mw7.8, 7.5)، ۲۰۱۷ ازگله سرپل ذهاب ايران (Mw7.3)، 2011 توهوكو (Mw=9.1)، 2008 ونچوان (w=79) 2010 هاييتي (Mw=7.0) و همچنين زلزله‌هاي 2002 بم (Mw=6.5)، 1978 طبس (Mw=7.4) و 1990 منجيل (Mw=7.4) ايران كه همگي در مناطق پيش‌بيني شده توسط زلزله رخ داده‌اند ولي همزمان نشان‌دهنده شكست اين نقشه‌ها در پيش‌بيني سطح و ميزان جنبش زمين‌لرزه‌اي در زمان زلزله‌هاي مهم ياد شده است. مطالعات پهنه‌بندي خطر زلزله در ايران از اواسط دهه 1970 در ايران و تركيه انجام شده است. مطالعات خطر لرزه‌اي به كاتالوگ زلزله با كيفيت، دانش خوب از شرايط زمين‌ساختي و مدل‌هاي كاهندگي متناسب با شرايط همان منطقه بستگي دارد. محاسبات ورودي بهتر براي تجزيه و تحليل خطر منجر به پارامترهاي قابل اعتمادتر و ارزيابي دقيق‌تر خطر لرزه‌اي مي‌شود.

اولين نسل از نقشه‌هاي پهنه‌بندي خطر لرزه‌اي در ايران و تركيه بر اساس رويكردهاي قطعي براي محاسبه حداكثر شدت تهيه شد. نقشه پهنه‌بندي خطر لرزه‌اي ايران براي «زمين‌لرزه طراحي » (475 سال دوره بازگشت)، در سال 1999 به عنوان ضميمه آيين‌نامه لرزه‌نگاري ايران براي ساختمان‌ها (استاندارد شماره 2800) منتشر شد. معادلات كاهندگي بيشينه جنبش و طيفي براي تهيه نقشه‌هاي پهنه‌بندي طيفي استفاده مي‌شود.  تركيه از دهه 1940 يك آیين‌نامه زلزله رسمي دارد كه مطابق با پيشرفت‌هاي جديد در مهندسي زلزله و همچنين نيازهاي جامعه در حال تغيير به‌طور مرتب به روز مي‌شود. آيين‌نامه 2018، ويرايش ۲۰۰۷ را با محتواي گسترده‌تر بهبود بخشيده است. پيشرفت‌هاي اصلي در تعريف ساختگاه و در طراحي لرزه‌اي ساختمان‌هاي بلند، است . رويداد با بزرگاي در ۷.۸ در 6 فوريه 2023 شديد‌ترين زمين‌لرزه تركيه از سال 1939بود، زماني كه زمين‌لرزه ۷.۸ ارزنجان، شمال شرقي تركيه را با گسلي به طول 360 كيلومتر با ۷ متر جابه‌جايي افقي گسيخت. برآوردها حاكي از آن است كه بيش از ۶۰ هزار نفر جان خود را از دست داده‌اند. دو زمين‌لرزه اخير در منطقه گسل آناتولي شرقي و حركت امتداد لغز چپگرد حركت رخ داده‌اند. اين پهنه در زلزله‌هاي تاريخي ۱۵۱۳ و سپس ۳ زمين‌لرزه تاريخي در سده نوزدهم گسيخته شده بود، ولي اين اولين‌بار بود كه سناريوي بدترين حالت و گسيختگي يكجاي بيش از ۲۰۰ كيلومتر طول پهنه گسله رخ داد. زمين‌لرزه‌اي سد‌ه‌اي قبلي در همين پهنه در قطعه‌هاي كوچك‌تر گسله و با بزرگاي حداكثر ۷ رخ داده بود. چالش تهيه‌كننده نقشه پهنه‌بندي خطر براي چنين منطقه‌اي اين است كه چگونه احتمال گسيختگي يكجاي كل پهنه گسله با طول بيش از ۲۰۰ كيلومتر درنظر بگيرد. مانند آن است كه در پهنه‌بندي خطر زلزله براي پهنه تهران در نظر بگيريم كه هر سه قطعه گسله مشا از جنوب فيروزكوه در شرق استان تهران تا آبيك در استان قزوين به طول ۲۰۰ كيلومتر در يك اتفاق گسيخته شود.  در نقشه‌هاي تهيه شده احتمالا چه چيزي اشتباه شده است؟ وقوع زلزله معمولاً پيچيده‌تر از مدل‌هايي است كه نقشه‌هاي خطر بر اساس آنها ساخته شده‌اند، و اينكه تاريخچه لرزه‌خيزي موجود تقريباً هميشه بسيار كوتاه است كه نمي‌توان الگوي مكاني و زماني وقوع زلزله‌هاي بزرگ را به‌طور قابل‌اطميناني تعيين كرد. در نتيجه، جنبه‌هاي كليدي نقشه‌هاي خطر با درك محدود ما از فرآيندهاي زلزله تهيه مي‌شوند.  دو تغيير پيشنهاد مي‌شود: اول كيفيت داده‌هاي ورودي اصلاح شود و مدل‌هاي واقع‌بينانه با در نظر گرفتن سناريو‌هاي بدترين حالت ممكن براي پهنه‌بندي به كار روند و از سوي ديگر عدم قطعيت‌ها در ارايه مقادير خطر به وضوح به كاربران بالقوه اطلاع داده شود. تشخيص عدم قطعيت‌ها به كاربران اين امكان را مي‌دهد تا تصميم بگيرند كه چقدر اعتبار در نقشه‌ها قرار دهند و آنها را واقع‌بينانه در تدوين سياست‌هاي كاهش ريسك به كار برند.  تهيه نقشه خطر زلزله يك كار بلندپروازانه است. با توجه به پيچيدگي‌هاي فرآيند زلزله و دانش محدود ما از آن، انتخاب‌هاي ذهني زيادي براي تهيه نقشه مورد نياز است. در نتيجه، نقشه‌ها به‌شدت به پيش‌فرض‌هاي سازندگان‌شان در مورد نحوه كار زمين بستگي دارد. زماني كه اين پيش‌فرض‌ها درست باشد، يك نقشه خوب عمل مي‌كند. وقتي ثابت شود كه آنها نادرست يا ناكافي هستند، نقشه ضعيف عمل مي‌كند.  اخيرا در تهران مطرح شد كه در داخل محدوده شهر تهران انتظار زمين‌لرزه‌اي با بزرگاي ۷ بسيار بعيد است. دليل اين اظهارنظر چه بود؟ استفاده از كاتالوگ زلزله مربوط به حدود ۳۰‌ساله اخير. اگر تمام كاتالوگ زلزله‌هاي محدوده تهران به همراه زلزله تاريخي آن لحاظ مي‌شد و اين نكته در نظر گرفته مي‌شد كه هر سال جنوب البرز حدود ۱ سانتي‌متر در سال بالا مي‌رود هرگز چنين بي‌احتياطي در رد احتمال زلزله با بزرگاي ۷ يا بيشتر در محدوده شهري تهران رخ نمي‌داد. آيا همه اين ۱ سانتي‌متر بالا آمدن براي يك گسل است يا اينكه بايد اين ميزان جابه‌جايي ميان چند گسل سرشكن شود، مثلا 4 ميليمتر به گسل مشا و 3 ميليمتر به گسل شمال تهران و بقيه به ساير گسل‌ها مربوط باشد. ولي بحث كلي اين است كه جنوب البرز حدود سالي ۱ سانتي‌متر نسبت به دشت جنوبي تهران (دشت ساوه) به بالا مي‌رود. همين جزييات است كه به منشأ خطا در نقشه‌هاي پهنه‌بندي خطر تبديل مي‌شود. يك سناريو هم وجود دارد كه چند راندگي پيشاني گسل شمال تهران، يعني گسل نياوران و گسل طرشت (يا پرديسان) در حال‌جابه‌جايي هستند.  زمين‌لرزه‌هاي قهرمان‌مرش ۲۰۲۳، ازگله سرپل ذهاب ۲۰۱۷، توهوكو۲۰۱۱، ونچوان۲۰۰۸ و هاييتي۲۰‍‍۱۰ نشان مي‌دهند كه پهنه‌بندي خطر محدوديت‌هاي زيادي دارد و راه طولاني براي تدقيق اين نقشه‌ها در پيش است. داده‌هاي بيشتر از سوابق زمين لرزه‌هاي ديرينه، ژئودزي به مدل‌سازي گسلش و در نظر گرفتن عدم قطعيت كمك خواهد كرد.