بررسی زلزله 21 مرداد 1391 اهر- ورزقان به روش حل ساز و کار کانونی و حرکات ثبت شده توسط GPS

توحید ملک زاده دیلمقانی1، یاسر گلستان2

1)دانشگاه آزاد اسلامی واحداهر، گروه فیزیک[e-mail]

2) دانشجوی ارشد زمین شناسی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهر،گروه زمین شناسی   [e-mail]

چکیده:

زمین لرزه های  دو گانه مرداد ماه 1391اهر ورزقان( به بزرگای 6.2 و 6 ) توسط دو گسل امتداد لغز و راست گرد باعث ایجاد خسارت فراوانی شداند. این زمین لرزه ها با عمق حدود 10 کیلومتر از نوع زمین لرزه های سطحی هستند. ما در این پزوهش به بررسی این زمین لرزه ها با استفاده از روش حل ساز و کار کانونی و حرکات ثبت شده توسط GPS پرداخت ایم. همچنین به مقایسه زمین لرزه های اخیر با حرکات تکتونیکی منطقه اقدام شده است. نتایج نشانگر این است که حرکات ناشی از این زمین لرزه با حرکات تکتونیکی و حرکات ثبت شده توسط GPS همگرایی خوبی دارد. جنبش گسل های مسبب این دو زمین لرزه از نوع امتددلغز راست گرد است که می توان با گسل بزرگ منطقه، گسل شمال تبریز از نظر نوع جابجایی مورد مقایسه قرار داد.

کلید واژه ها: زمین لرزه اهر و ورزقان، سایزموتکتونیک ، گسل امتدادلغز راست گرد، سازو کار کانونی، آذربایجان ایران

Ahar-Varzaghan Earthquakes, August 11, 2012

Seismotectonic investigation By using focal mechanism solution and GPS velocity Data

Tohid Malekzadeh Dilmaghani¹ , Yaser Golestan²

1) Department of Physics, Ahar Branch, Islamic Azad University, Ahar, Iran

2) ) Department of Geology, Ahar Branch, Islamic Azad University, Ahar,Iran

 

Abstract:

Ahar-Varzaghan Twin earthquakes, August 11, 2012  (mb 6.2 and 6.0) Caused by right-lateral strike-slip faults,  Have caused great damage in ahar varzeghan region. This earthquakes with Depth about 10 km are shallowest kind of earthquakes. In this paper  we study the earthquakes by using focal mechanism solution and GPS velocity Data. As well as we compared the Recent earthquakes movement with regional Tectonic motions. The results reflects that movement of recent earthquakes has good Convergence with regional Tectonic motions and velocity Data that recorded by GPS. Motion of This right lateral strike slip faults can be compared with Major Regional fault (North Tabriz Fault) in type of motion.

 

Key Words: Ahar-Varzaghan earthquakes, Seismotectonic, Right lateral faults, Focal mechanism solution, North West Iran

مقدمه:

زمین لرزه یکی مخاطرات بزرگ زمین است که هر ساله خسارات زیادی را به بشر تحمیل می کند. کشور ایران و منطقه آذربایجان یکی از لرزه خیزترین بخش های جهان میباشند. شناخت این پدیده و عوامل ایجاد کننده می تواند ما را در پیش بینی و مدیریت بحران آن کمک شایانی را بنماید. زلزله های دوگانه اهر و ورزقان در محلی رخ داداند که  به واسطه عدم فعالیت گسل های فعال در دهه های اخیر، خطر لرزه خیزی زیادی برای آن متصور نبود. گرچه زلزله های تاریخیی متعددی در این منطقه به ثبت رسیده است ( آمبرسیز، 1982). در این نوشتار به سازوکار زمین لرزه های دوگانه اهر و ورزقان و ارتباط آنها با ژئودینامیک منطقه آذربایجان می پردازیم.

مواد و روش‌ها:

ژئودینامیک آذربایجان

تغییر شکل پوسته زمین درمنطقه آذربایجان ناشی از همگرایی دو صفحه تکتونیکی توران ( اوراسیا) و عربی است که آثار ناشی از این همگرایی در مناطق مابین دو صفحه فوق به صورت کوهزایی و جابجایی بر روی گسل ها دیده می شود. به عبارت دیگر وقوع زلزله ها در مناطق مابین دو صفحه فوق ناشی از حرکت دو صفحه به طرف هم می باشد که حرکت این مناطق از طریق اندازه گیری های ژئودتیک بررسی می گیرد شکل شماره (6). منطقه آذربایجان مابین دو کمربند کوهزائی البرز و زاگرس قرار دارد بنابراین از نظر سایزموتکتونیکی دارای وضع خاصی می باشد. بر اساس نتایج حاصله از مشاهدات GPS  منطقه اذربایجان و گسلهای بنیادی آن حرکتی لغزشی راست گرد دارند که میزان آن از 8/1 میلی متر در سال در بخش شرقی منطقه به 5/4 میلی متر در سال در بخش غربی ان افزایش می یابد. دلیل این افزایش  نرخ راست گردی را می توان در نزدیک شدن به پلیت ترکیه و گسلها ی راست گرد شمال اناتولی توضیح داد.

بین صفحه مرکزی ایران و آذربایجان با در نظر گرفتن ایستگاههای  KLBR  , KRMDدر شرق بلوک آذربایجان به نرخ حدود 6 میلیمتر در سال لغزش راست گرد محض می رسیم که این مقدار امتداد لغزی با حرکت به سمت غرب در بالاترین عرض جغرافیایی به 8 میلیمتر در سال می رسد . همچنین در بخش غربی بلوک نرخ فشارش حدود 6 میلیمتر در سال می رسد. در حالیکه بخش بخش شرقی بلوک آذربایجان هیچ مکانیسم فشاری را تحمل نمی کند. در واقع دلیل این اختلاف در مکانیسم حرکتی شرق و غرب آذربایجان را می توان در این دانست که فشارش صفحه ایران مرکزی در بخش غربی آذربایجان صرف حرکت امتداد لغز راستگرد شده و دوران صرف فرورانش صفحه خزر به زیر بخش شرقی بلوک آذربایجان می گردد . بر این اساس در نزدیکی انتهای جنوبشرق گسل تبریز به حدود 2 میلیمتر در سال حرکت راستگرد می رسیم. با حرکت به سمت شمالغرب در وسط گسل به نرخ 7/2 میلیمتر می رسیم. در حالیکه در انتهای شمالغرب گسل تبریز به لغزش 25/4 میلیمتر می رسیم. در مطالعات قبلی انجام شده در منطقه توسط ماسون و همکاران(2007،2006)، نیلفروشان و همکاران(2007) و ورنانت و همکاران (2004) همگی بر حرکت راستگرد گسلهای بنیادی آذربایجان تاکید داشته و میزان آنرا در یک باند پهن تر در اطراف گسل 7 میلیمتر در سال تعیین کرده اند.

برای بررسی دقیق حرکتهای گسلهای منطقه لازم می بود داده های موجود گشور ترکیه نیز مورد بررسی قرار گیرد که براساس شکل شماره (1) در همسایگی ایران هیچ داده ای وجود نداشت Ozner. 2005)).

شکل شماره (1) نقشه ایستگاههای  GPS ترکیه و گسلهای بنیادی آن کشور ( نقل از سازمان نقشه برداری ترکیه)

بر اساس یافته های جدید تاتار سرعت حرکت پوسته در ترکیه- همسایگی آذربایجان ایران- بین3/2± 3/16 تا  2/9±/0/24میلیمتر در سال می باشدTatar, 2012)) .

 

سایزموتکونیک منطقه:

آذربایجان براساس آخرین مرزبندی تکتونیکی در زون ساختاری البرزغربی ـ آذربایجان قرار می گیرد. زون البرز- آذربایجان از شمال به بلوک فروافتاده کاسپین از جنوب به فلات ایران مرکزی محدود می شود. روند بخش باختری آن شمال باختری- جنوب خاوری بوده و از روند زاگرس و امتداد ساختمانی قفقاز کوچک و بزرگ تبعیت می کند. روند بخش خاوری آن شمال خاوری- جنوب باختری بوده و موازی امتداد گسل درونه است .ساختمان این زون نتیجه دو کوهزایی مهم پرکامبرین و آلپی است که سخت شدن پی سنگ مربوط به فاز کوهزایی پرکامبرین است.( آمبرسیز،1982)

با توجه به روند گسلهای موجود در منطقه چنین تصور می شود که زمان تاثیر نیرو های تغییر شکل دهنده همزمان با فازهای کوهزایی آلپی پسین باشد.با توجه به روند گسل ها اینطور استنباط می شود که بیشترین فشارش دارای روند جنوبی - شمالی است.( مهرپرتو و همکاران،1371)

شمالغرب ایران به واسطه قرار گرفتن بین دو کمربند فشارشی زاگرس از سمت جنوب و قفقاز از سمت شمال بسیار مورد دگرشکلی قرار گرفته و دارای عملکرد بالای لرزه ای می باشد شکل شماره (2).سازوکار کانونی زلزله های بزرگ رخ داده همگرایی صفحات عربی و اوراسیا ر ا نمایان می سازد که سوگیری غالب آن به سمت غرب و شمالغرب مایل شده است، گسل های امتداد لغز راست گرد نمایانگر این حرکات هستند. براسا س شکل شماره (1).( Jackson, 1992) گسل های راست گرد از قسمت های جنوبی شرقی ایران نمایان شده تا شمالغرب کشیده شده اند.گسل شمال آناتولی و سایر گسل های راست گرد در جنوب شرقی ترکیه موجود می باشند. (Westaway1990, 1994; Jackson, (1992 با وجود اینکه گسلش راستگرد شمالغرب ایران و جنوب شرق ترکیه ادامه دار نیست اما از چندین گسل نا پیوسته تشکیل یافته است. شکل شماره (2) سه قطعه از این گسیختگی ها در طی زمین لرزه های سال های 1930، 1966 و 1976 نمایان  شده اند. (Westaway1990, 1994; Jackson, 1992)

از عمده گسل های این ناحیه می توان به گسل شمال تبریز اشاره کرد که دارای توان لرزهای با لایی هست که زلزله های دستگاهی و تاریخی گواه آن می باشند.شکل شماره (3) زلزله ها ی تاریخی واقع شده در اذربایجان را نشان      می دهد.

شکل شماره (2) گسل های عمده شمالغرب ایران ، مرکز و شرق ترکیه و قفقاز و ژئودینامیک منطقه

شکل شماره (2) نقشه زلزله های تاریخی منطقه آذربایجان (سازمان زمین شناسی 1976)

زلزله های تاریخی منطقه:

زلزله های تاریخی زیر در منطقه رخ داده که به صورت متقیم منطقه را لرزانده است:

1- 1304م(سراب – اهر): در این سال زلزله ای قوی که امبرسیز (1982) بزرگی آنرا 7/6=M ذکر کرده است در منطقه سراب به وقوع پیوست. وی اپی سنتر زلزله را در 5/38 شمالی و 5/45 شرقی ذکر کرده و اضافه نموده است که تا شعاع 200 کیلومتری این زلزله احساس شد. گزارش های مستندی از چگونگی وقوع این زلزله در دست است : در اثر این زلزله ساختمانها به پس وپیش رفته و باعث نگرانی مردم شدند. در شهر سراب مردم به بیرون از کوچه ها وخانه ها هجوم آوردند. به گزارش ابن بزاز شدت زلزله به قدری بوده که چراغهای آویخته مردم در دیوار شروع به نوسان کردند. گرچه آسیب هیچ شهری گزارش نشده است ولی به یقین در صورت وقوع این زلزله در نزدیکی شهر سراب تخریب جدی در سراب بوقوع می پیوست. متاسفانه در ثبت تاریخ این زلزله دقت نشده است و چون این زلزله توسط شیخ صفی الدین اردبیلی بیان شده است می تواند هر تاریخی را بین 700ه.ق/1301م تا 735ه.ق1334/م داشته باشد ولی با توجه به گزارش آن در تبریز در سال 704ه.ق، این سال می تواند تاریخ صحیحی باشد (امبرسیز، 1982 ).

          2-  1567م( اهر ) : در این سال در بخش جنوبی ارس در سلسله جبال قره داغ آذربایجان زلزله ای به وقوع پیوست که باعث ویرانی هایی در بخشهایی از قلاع دفاعی و معروف آذربایجان از جمله « قاه قاه قلعه سی » یا «قلعه قهقهه » شد از اثرات این زلزله در تبریز بحثی به میان نیامده است. لیکن فرو ریختن قلعه قهقهه نشان دهنده بزرگی این زلزله می باشد. امبر سیز (1982) محل اپی سنتری این زلزله را در 39 درجه شمالی و 2/47 شرقی ذکر می کند. تلفات این زلزله اندک بوده وتنها زندانیان سیاسی صفویان ساکن قلعه از جمله سام  میرزا شاهزاده صفوی در میان کشته شدگان بودند(ملک زاده، 1377).

3-  1717م (12مارس) (اهر –تبریز): زلزله ای که امبر سیز (1982) بزرگی آنرا 9/5=M برآورد کرده است مناطق کوهستانی قره داغ را به شدت تکان داد . این زلزله در تبریز نیز احساس شد. امبر سیز (1982) نقطه اپی سنتری این زلزله را 1/38 شمالی و3/46 شرقی ذکر می کند. اطلاعات بیشتری از این زلزله در دست نیست و معلوم نیست آیا در منطقه کوهستانی قره داغ زمین لغزش و یا پدیده روانگرایی خاک اتفاق افتاده باشد(ملک زاده، 1377).

4-  1924م (19فوریه)( شمالشرق اهر): در این سال زلزله ای در ساعت شش و پنجاه ونه دقیقه و پنجاه ونه ثانیه به وقت جهانی کوهستانهای قره داغ را در هم کوبید(بربریان 1977) که بزرگی این زلزله را 7/5= M تا 0/6=M برآورد کرده اند. مختصات رو مرکز این زلزله 90/38 شمالی و 60/47 شرقی تعیین شده است. بربریان (1977) شدت این زلزله را I =VII در مقیاس مرکالی اصلاح شده برآورد کرده است(ملک زاده، 1377).      

گسل مسبب زلزله های اهر با نام گسل جنوب اهر گسلی است کواترنر با روند شرقی- غربی به طول حدود 20 کیلومتر از جنوب اهر می‎گذرد. امتداد شرقی آن به کوه ساوالان می رسد و به نظر کاملاً گسل شعاعی میرسد.  ملک زاده (1377).  پیش بینی کرد با در نظر گرفتن فعالیت حداقل نصف طول گسل می توان انتظار داشت زلزله ای با بزرگی 6/6= M به وقوع بپیوندد. بنابراین از نظر زلزله شناسی و سایزموتکتونیک توان لرزه زائی گسلهای منطقه 6/6= M براورد می گردد.

رویداد اخیر:

درروز  21  مردادماه  1391دو زمین لرزه با بزرگای  1/6  در مقیاس امواج پیکری(mb) به ترتیب در20  کیلومتری  باختر اهر و  28  کیلومتری شمال باختری اهر به وقوع پیوست شکل  (3). مراکز مختلف لرزه نگاری داخلی و خارجی موقعیت این زمین لرزه ها را طبق شکل های(3) و جداول(1و2)تعیین نموده اند.این دو زمین لرزه در عمقی حدود 10 کیلومتری سطح زمین رخ داده واز نوع زمین لرزه های سطحی به شمار می آیند.این زمین لرزه ها تلفات جانی و مالی بسیاری به بار آورده اند.

جدول شماره (1) مشخصات زمین لرزه اول به روایت منابع مختلف

عمق  km	بزرگا	مقیاس	عرض جغرافیایی	طول جغرافیایی	زمان UTC	مرجع
10	6.2	Mn	38.495	46.865	12:23:15.3	IRSC
15	6.1	mb	38.55	46.87	12:23:16.2	IIEES
9.9	6.4	Mw	38.322	46.888	12:23:17.0	USGS

جدول شماره (2) مشخصات زمین لرزه دوم به روایت منابع مختلف

عمق	بزرگا	مقیاس	عرض جغرافیایی	طول جغرافیایی	زمان UTC	مرجع
10	6.0	Mn	38.449	46.731	12:34:34.8	IRSC
16	6.1	mb	38.58	46.78	12:34:35.0	IIEES
9.8	6.3	Mw	38.324	46.759	12:34:35	USGS

 

شکل شماره  3 سازوکار کانونی زمین لرزه ها ی دوگانه اهر ورزقان-  به نقل از (USGS)

 

سازوکار کانونی زمین لرزه ها:

سازوکار کانونی زمین لرزه های دوگانه دوگانه اهر ورزقان شکل شماره(5و 3 ) مطابق شکل دارای جهت فشارش  تا حدودی شمال شرقی جنوب غربی است که با ژئودینامیک منطقه همگرایی دارد.گسل های مسبب این رخداد ها از نوع امتداد لغز راست گرد می باشند که از نظر عملکرد با گسل معروف منطقه گسل شمال تبریز قابل مقایسه می باشد و با رژیم تکتونیکی منطقه هم راستا می باشند. شکل شماره (4) گسیختگی سطحی گسل را در مسیر جاده خواجه به ورزقان نمایش می دهد مطابق شکل گسیختگی از نوع راست گرد می باشد.

شکل شماره (4)گسیختگی سطحی راست گرد مربوط به گسل مسبب زمین لرزه عکس ها از کلانتری و مصطفوی زاده

تعداد زیادی پس لرزه در منطقه ثبت شده است که مطابق شکل شماره(5) با امتداد شرقی غربی گسل ها ی موجود همگرایی خوبی دارند.

شکل شماره(5) پس لرزه های ثبت شده منطقه و گسل های موجود به همراه ساز و کار کانونی زمین لرزه و امتداد فشارش

حرکات پوسته زمین ثبت شده توسط GPS:

سازمان نقشه برداری کشور دارای شبکه دائمی GPS در کشور موسوم به IPGN  می باشد که به صورت دائمی حرکات پوسته را پایش می کند و در منطقه آذربایجان 25 ایستگاه می باشد که دو ایستگاه آن در آهر و خواجه نصب شده اند شکل شماره(6).  بر اساس نتایج حاصله از مشاهدات شبکه GPS سازمان نقشه برداری کشور در منطقه شمال غرب ایران و در دو طرف گسل تبریز و گسل های خوی ماکو ونخجوان، لغزشی راست گرد مشاهده شده که میزان آن از 8/1 میلی متر در سال در بخش شرقی منطقه به 5/4 میلی متر در سال در بخش غربی آن افزایش می یابد شکل شماره(7). دلیل این افزایش نرخ راست گردی را می توان درنزدیک شدن به صفحه ترکیه و گسل های شمال آناتولی توضیح داد.شرق بلوک اذربایجان به نرخ حدود 6 میلی متر در سال لغزش راست گرد محض دارد. (Vernant et al., 2004)درمطالعات قبلی انجام شده در منطقه توسط .   (Vernant et al., 2004) همگی برروی حرکت راستگرد غالب این گسل ها تاکید داشته اند.که با حرکات گسل های مسبب زمین لرزه های دو گانه همگرایی دارد. پس از وقوع زمین لرزه های دو گانه در اهر و ورزقان ایستگاه اهر مقدار جابجایی پوسته را حدود 3-4 سانتی متر ثبت کرده است. شکل های (9و8)

شکل شماره (6) شبکه GPS دائمی شمالغرب ( نقل از سازمان نقشه برداری ایران)

 

شکل شماره(7) شبکه GPS دائمی شمالغرب جهت و نرخ حرکت پوسته اندازه گیری شده توسط این شبکه

شکل شماره(8) حرکات ثبت شده توسط ایستگاه GPS اهر طی زمین لرزه اول- نقل از سازمان نقشه برداری ایران

شکل شماره(9) حرکات ثبت شده توسط ایستگاه GPS اهر طی زمین لرزه دوم - نقل از سازمان نقشه برداری ایران

نتیجه گیری:

سازوکار کانونی زمین لرزه های دوگانه اهر ورزقان دارای جهت فشارش  تا حدودی شمال شرقی جنوب غربی است که با ژئودینامیک منطقه همگرایی دارد.گسل های مسبب این رخداد ها از نوع امتداد لغز راست گرد می باشند که می توان با گسل بزرگ منطقه، گسل شمال تبریز از نظر نوع جابجایی مورد مقایسه قرار داد و با رژیم تکتونیکی منطقه هم راستا می باشند. حرکات ثبت شده پوسته زمین توسط شبکه GPS های سازمان نقشه برداری همگرایی خوبی با جابجایی های  تکتونیکی مطالعه شده دارند ، همچنین همگرایی خوبی بین حرکات ثبت شده پوسته زمین توسط شبکه GPS ها و زمین لرزه های دوگانه اخیر وجود دارد.

 

منابع:

1 آمبرسیز،ن.ن.،ملویل،چ.پ.(1982): تاریخ زمین لرزه ای ایران،ترجمه: ابوالحسن رده، انتشارات آگاه، 1370

2 م،مهرپرتوو همکاران، (1371)، نقشه زمین شناسی چهار گوش ورزقان  مقیاس 1:100000،سازمان زمین شناسی کشور ، تهران

3 ت، ملک زاده دیلمقانی،( 1377) ، پایان نامه کارشناسی ارشد، زلزله خیزی آذربایجان با تاکید بر شهر تبریز

 3 م،ع،مهدوی و همکاران، (1367)، نقشه زمین شناسی چهار گوش اهر  مقیاس 1:100000،سازمان زمین شناسی کشور ، تهران

4 سازمان زمین شناسی کشور، 1976، نقشه 1:5000000 پهنه تخریب زمین لرزه های قرن چهارم قبل از میلاد تا سال 1976 میلادی، تهران

5 سازمان نقشه برداری کشور www.ncc.org.ir

6 سازمان نقشه برداری ترکیه www.hgk.msb.gov.tr/

7 گزارش سازمان نقشه برداری کشور از زلزله اهر-ورزقان (براساس شواهد ژئودیتیکی)

1-JACKSON, J. (1992): Partitioning of strike-slip and convergent

motion between Eurasia and Arabia in Eastern Turkey

and the Caucasus, J. Geophys. Res., 97, 12471-12479

2- Özener; o. (2005) KUZEY ANADOLU FAYI DOĞU KESİMİNİN KABUK

DEFORMASYONLARININ VE BLOK KİNEMATİĞİNİN GPS ÖLÇME

TEKNİĞİ İLE ARAŞTIRILMASI: TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası

10. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı 28 Mart - 1 Nisan 2005, Ankara

3- Orhan Tatar; (2012) ; Crustal deformation and kinematics of the Eastern Part of the North Anatolian Fault Zone (Turkey) from GPS measurements; Tectonophysics 518–521 55–62

4- WESTAWAY, R. (1990): Seismicity and tectonic deformation rate in Soviet Armenia: implications for local earth- quake hazard and evolution of adjacent regions, Tectonics, 9, 477-503.

5- WESTAWAY, R. (1994): Present-day kinematics of the Middle East and Eastern Mediterranean, J. Geophys. Res., 99, 12071-12090

6- Vernant, P., Nilforoushan, F., Chery, J., Bayer, R., Djamour, Y., Masson, F., Nankali, H., Ritz, J.F.,

7-Sedighi, M., Tavakoli, F., Deciphering oblique shortening of central Alborz in Iran using geodetic data, Earth and Planetary Science Letters, 223, 177-185, 2004b