فرونشست زمين در غرب تهران
و تحريك گسل‌هاي منطقه در اثر پمپاژ آب
مهدي زارع
در 50 سال گذشته به دليل پمپاژ و استفاده از آب‌هاي زيرزميني حدود 16 متر سطح آب زيرزميني در دشت‌هاي غرب تهران افت كرده است. همين موضوع موجب فرونشست زمين شده و خانه‌هاي شهريار، وردآورد، ملارد و شهر قدس و جنوب جاده تهران- كرج تا نزديك منطقه غرب تهران از جمله فرودگاه مهرآباد، تهرانسر و منطقه 17، 18، 21 و جنوب منطقه 22 شهر تهران را تحت‌تاثير قرار داده است. فرونشست زمين عامل تغيير تنش در گسل‌هاي تهران است. براي ايجاد ارتباط بين تغييرات بارهاي تنشي روي پوسته طي خشكسالي و زلزله، ابتدا بايد تعيين كنيم كه چه نوع فرآيندهاي زمين ساختي ممكن است با پديده‌هاي اقليمي مرتبط باشد. زمين‌لرزه‌ها مي‌توانند با تغيير در ميزان تنش روي گسل تحريك شوند. بزرگ‌ترين متغير اقليمي كه مي‌تواند بارهاي تنش گسل را تغيير دهد، آب‌هاي سطحي به شكل باران و برف است. مطالعات متعددي چنين همبستگي‌هايي را تاييد كرده‌اند. به‌طور معمول، جايي كه ما شاهد اين نوع همبستگي‌ها بوده‌ايم، خرد لرزه‌خيزي مشهود است، ريتم رخداد زمين‌لرزه‌هاي كوچك با بزرگاي كمتر از صفر، بسيار كوچك‌تر از آنچه انسان مي‌تواند احساس كند تا بزرگاي حدود 1.5است.
ايران در اقليمي خشك و نيمه‌خشك واقع شده از اين رو منابع آبي محدودي دارد كه متاسفانه با اين حال از همان منابع محدود هم درست استفاده نمي‌كنيم به‌طوري كه اكنون حدود ۱۳۰ ميليارد متر مكعب تمام آب قابل استحصال در كشور است كه متاسفانه سالانه بيشتر از اين ميزان استفاده مي‌كنيم يعني حدود ۶ تا ۷ ميليارد متر مكعب بيشتر از ظرفيت منابع آب قابل استحصال برداشت مي‌كنيم. در كنار اقليم خشك و برداشت بي‌رويه از منابع آبي، چند سالي است كه خشكسالي هم بر آنها اضافه شده و دشت‌ها، كوه‌ها، رودخانه‌ها و انسان‌ها با آن دست و پنجه نرم مي‌كنند كه به مرور اين مساله نيز مشكلات زيادي را براي منابع آبي به همراه آورده است به‌طوري كه اكنون ۱۴ استان كشور از جمله تهران، كرمان، يزد، اصفهان، خراسان رضوي، همدان، فارس، آذربايجان شرقي، آذربايجان غربي، سمنان، البرز، قزوين، مركزي، اردبيل و گلستان درگير پديده فرونشست زمين شده است كه مي‌تواند عوارض جبران‌ناپذيري به همراه داشته باشد.
پمپاژ آب زيرزميني مي‌تواند به طور بالقوه باعث قفل‌شدگي، سپس لغزش و در نتيجه زلزله شود. چنين تنش‌هايي كوچك هستند، اما اگر در مدت‌زمان طولاني پمپاژ آب‌هاي زيرزميني تداوم داشته باشد، مي‌توانند اهميت بيشتري پيدا كنند و به‌طور بالقوه مي‌تواند شروع زلزله بزرگ بعدي در سان آندرياس را تسريع كند. ضمنا از آنجا كه ميزان لغزش گسل با گذشت زمان بين زلزله‌ها افزايش مي‌يابد، مي‌تواند منجر به زلزله‌هاي مكرر اما كوچك‌تر نيز شود. در جنوب شرق مديترانه، در محدوده فلسطين، انبوه زمين‌لرزه با بزرگاي بيشينه 4.5 بيشتر در 5 كيلومتري بخش شمالي گسل ترانسفرم درياي مرده رخ داد. بررسي آبخوان، سري‌هاي زماني تغيير شكل سطحي يا اندازه‌گيري تداخل سنجي رادار (SAR)، و پايش زمين‌لرزه‌ها نشان مي‌دهند كه برداشت آب زيرزميني باعث اين زمين‌لرزه‌ها شده است. برداشت مداوم آب زيرزميني از چندين چاه واقع در 10 كيلومتري غرب فوج زمين‌لرزه‌ها از سال 2010 بيشتر شده و منجر به كاهش كلي 50 متري سطح آب زيرزميني در زمان وقوع فوج زمين‌لرزه‌هاي 2018 شده است. در اين منطقه فرونشست زمين سالانه حدود 15 سانتي‌متر است.
در بيشتر موارد لرزه‌خيزي ناشي از آب و سيالات، سازوكار چكانش شامل ارتباط هيدروليكي بين چاه و گسل با افزايش فشار منفذي است كه مقاومت اصطحكاكي را كاهش مي‌دهد و باعث شكست در تنش محيطي منطقه‌اي مي‌شود. پمپاژ آب زيرزميني منجر به كاهش فشار منفذي مي‌شود و بنابراين يك مدل جايگزين موردنياز است. براي به دست آوردن بينش بيشتر در مورد مكانيسم‌هاي تحريك بالقوه، تغييرات تنش ناشي از توليد را در يك مدل متخلخل لايه‌اي دوبعدي محاسبه مي‌شود. واحدهاي مختلف زمين‌شناسي به صورت هيدروليكي به هم متصل شده‌اند به‌طوري كه انتظار مي‌رود آب زيرزميني در طول پمپاژ سيال به صورت افقي و عمودي مهاجرت كند.
فرونشست زمين زماني اتفاق مي‌افتد كه مقادير زيادي آب زيرزميني از انواع خاصي از سنگ‌ها مانند رسوبات ريزدانه خارج شده باشد. آبرفت‌هاي سطحي فشرده مي‌شود چراكه وقتي آب بيرون مي‌رود، آبرفت‌ها روي خود فرو مي‌روند. در بيشتر مواقع مردم زياد متوجه فرونشست زمين نمي‌شوند زيرا در مناطق بزرگ و وسيع رخ مي‌دهند. فرونشست يك مشكل جهاني است. توسعه روزافزون و بهره‌برداري از زمين و منابع آبي تهديدي براي تشديد مشكلات موجود فرونشست زمين و ايجاد مشكلات جديد است. موارد ديگري وجود دارد كه مي‌تواند باعث فرونشست زمين شود: تراكم سيستم آبخوان، زهكشي خاك‌هاي آلي، استخراج معادن زيرزميني، تراكم هيدروليكي، تراكم طبيعي، فروچاله‌ها، و ذوب شدن يخ‌هاي دايمي.
افزايش احتمال بروز زلزله با بزرگاي بيش از ۷ در تهران پمپاژ آب از دشت‌هاي اطراف تهران مساله‌اي است قابل توجه تا اين افزايش احتمال را مطالعه كنيم. اين بررسي‌ها باپايش‌هاي دقيق تغييرشكل براساس برداشت و پمپاژ آب، بر پايه لغزش و جابه‌جايي در پوسته با استفاده از آمار برداشت از چاه‌ها و همچنين ميكروژئودزي صورت مي‌گيرد. ضمنا ارزيابي تغييرات تنش در لايه‌هاي سطحي و همچنين واردكردن داده‌هاي ديرينه لرزه‌شناسي و تحليل چنين داده‌هاي علمي‌اي در كنار مطالعه احتمالي آمار لرزه‌خيزي و ارزيابي احتمالي خطر زلزله، انجام مي‌شود تا مشخص شود كه اولا كدام محل‌ها، بايد كانديداهاي اصلي براي رخداد زمين‌لرزه‌هايي با بزرگاي هفت بعدي درنظر گرفته شوند و در ثاني در هر محل ميزان احتمال رخداد لرزه‌اي يا آزادشدن تنش به‌صورت خزش و خمش (بي‌لرزه) چقدر است. چنين بررسي به اصلاح نقشه‌هاي پهنه‌بندي خطر زلزله براي محدوده تهران و استان‌هاي تهران و البرز مي‌انجامد.