تحلیل لغزش‌های همالرزه‌ای و پسالرزه‌ای زلزلۀ بزرگ7.3 ریشتری سال 13۹۶ سرپل ذهاب
از آنجا که بسیاری از زمین‌لرزه‌ها در گسل‌هاي موجود رخ می‌دهند، موضوع اصطکاك و رفتار اصطکاکی گسل از اهمیت ویژه‌اي برخوردار است. گسل‌های فعال می‌توانند تنش‌های زمین‌ساختی را از طریق لغزش لرزه‌ای سریع حین وقوع زلزله یا خزش لرزه‌ای مداوم در طول دوره‌های بین‌لرزه‌ای و/یا پسالرزه‌ای آزاد کنند. رفتار لغزشی یک گسل در درجه اول با خصوصیات اصطکاکی آن تعیین می‌شود. این خصوصیات به عواملی مختلف از جمله دما، فشار و ترکیبات سنگ بستگی دارد. در مطالعات مختلف، قوانین رفتاري متعددي براي بیان رفتار مکانیکی همالرزه‌ای و پسالرزه‌ای گسل استفاده می‌شود که قانون اصطکاکی نرخ ـ حالت[1] از مهم‌ترین آن‌ها است.
مطابق قانون اصطکاکی نرخ ـ حالت، گسل‌های تقویت‌کنندۀ سرعت در برابر لغزش لرزه‌ای از خود مقاومت نشان می‌دهند، در حالی که گسل‌های تضعیف‌کنندۀ سرعت تمایل به لغزش لرزه‌ای دارند. در گسل‌های تقویت‌کنندۀ سرعت، تفاضل پارامترهای اصطکاکی a و b (a اثر مستقیم سرعت و b اثر تکامل حالت)، از صفر بزرگتر بوده و در گسل‌های تضعیف‌کننده سرعت، تفاضل این دو پارامتر از صفر کوچکتر است. کمّی کردن ویژگی‌های اصطکاکی گسل (یا تعیین عددی پارامترهای آن) توانایی ما را در ارزیابی پتانسیل لرزه‌ای گسل‌ها به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد. به همین دلیل، این موضوع در سال‌های اخیر به طور ویژه مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر روش اندازه‌گیری آزمایشگاهی ضرایب اصطکاک سنگ گسل، یکی دیگر از روش‌های رایج برای تعیین اصطکاک گسل، بررسی تغییرات پسالرزه‌ای لغزش گسل بر پایۀ مشاهدات ژئودتیکی است. تا کنون روش ژئودتیکی بررسی لغزش، برای گسل سن آندریاس در حاشیه شرقی اقیانوس آرام، گسل شمال آناتولی در ترکیه، گسل طبس در ایران و گسلXianshuihe در جنوب غربی چین، که زمین‌لرزه‌های بزرگ در آن‌ها اتفاق افتاده، به کار گرفته شده است.
اما وقوع زمین‌لرزۀ 7.3 ریشتری سال 2017 در کمربند چین‌خورده و راندۀ زاگرس (سرپل ذهاب ایران) نیز فرصتی را برای بررسی لغزش و ویژگی‌های اصطکاکی گسل در اختیار پژوهش‌گران قرار داد و دو محقق چینی به نام‌های لیو و زو[2] لغزش این گسل را چهار ماه پس از زلزله تحلیل کرده و پارامترهای اصطکاک گسلی آن را برآورد نمودند.
همچنین مطالعۀ دیگری توسط دو تن از محققان دانشگاهی چین انجام گردید و نتایج آن در دسامبر 2021 از طریق نشریه Geodesy and Geodynamics در دسترس قرار گرفت. در این مطالعه برای درک بهتر خصوصیات اصطکاکی گسل، لغزش‌های همالرزه‌ای و پسالرزه‌ای آن در یک دورۀ طولانی‌تر تحلیل شد. در این پژوهش از داده‌های ماهواره‌ای سال 2017 تا 2018 سنتینل-1 به منظور نگاشت تغییر شکل همالرزه‌ای و پسالرزه‌ای و معکوس‌سازی لغزش گسل استفاده گردید. با ترکیب سری‌های زمانی لغزش در چارچوب قوانین اصطکاکی نرخ ـ حالت، پارامترهای اصطکاکی مجدداً محاسبه شد و تأثیر پارامترهای مذکور بر رفتار لغزشی گسل مورد بحث و بررسی قرار گرفت.
توزیع لغزش‌های همالرزه‌ای در این تحقیق نشان داد که بیشتر لغزش‌ها در محدودۀ عمق 11 تا 17 کیلومتری پنهان شده‌اند و حداکثر لغزش حدود 3.8 متر در عمق 15 کیلومتری زمین رخ داده است. اما لغزش‌های همالرزه‌ای با ایجاد افزایش تنش کولمب[3] (یا اصطکاک خشک) در ناحیه گسیخته‌نشدۀ صفحۀ گسلی لرزه‌زا، موجب رخداد پس‌لغزش‌ها یا همان لغزش‌های پس از زمین‌لرزه می‌شوند. بنا بر این، بر اساس همین پس‌لغزش‌های ناشی از تنش، و در چارچوب اصطکاک نرخ ـ حالت، مقادیر تفاضلی پارامترهای اصطکاکی (a-b) برای پهنه‌های بالائی و پائینی پس‌لغزش تعیین گردیدند. در این مطالعه، ابتدا بر اساس مشاهدات پسالرزه‌ای InSAR تغییر و تکامل مکانی ـ زمانی پس‌لغزش‌ها مدل‌سازی شد و معلوم گردید که بیشتر پس‌لغزش‌ها در دو ناحیه بالا و پایین گسیختگی همالرزه‌ای اتفاق افتاده‌اند. سپس، با تحلیل خصوصیات اصطکاکی چهار پهنۀ مربوط به گسل، مطابق قاعدۀ اصطکاک نرخ ـ حالت، حاصل تفریق پارامترهای اصطکاکی برای آن‌ها به دست آمد. مقادیر مثبت (بزرگتر از صفر) به دست آمده برای سه پهنه، ویژگی‌های اصطکاکی ناهمگنی را در صفحه گسلی نشان داد. اما پهنۀ دیگر مقداری منفی داشت و همانند گسل تضیف‌کنندۀ سرعت، پس‌لغزش آشکاری را نشان نمی‌داد. علاوه بر این، مقدار بسیار کوچک حاصل تفریق پارامترهای اصطکاکی مبین این نکته بود که پهنه‌های گسل به سرعت خنثی[4] (a ≈ b) نزدیک هستند و ممکن است دچار گسیختگی همالرزه‌ای شوند.
گفتنی است این مطالعه در ارزیابی پتانسیل لرزه‌ای آتی منطقۀ سرپل ذهاب کرمانشاه از اهمیت بسزائی برخوردار است.
منبع اصلی:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674984721000872
از آنجا که بسیاری از زمین‌لرزه‌ها در گسل‌هاي موجود رخ می‌دهند، موضوع اصطکاك و رفتار اصطکاکی گسل از اهمیت ویژه‌اي برخوردار است. گسل‌های فعال می‌توانند تنش‌های زمین‌ساختی را از طریق لغزش لرزه‌ای سریع حین وقوع زلزله یا خزش لرزه‌ای مداوم در طول دوره‌های بین‌لرزه‌ای و/یا پسالرزه‌ای آزاد کنند. رفتار لغزشی یک گسل در درجه اول با خصوصیات اصطکاکی آن تعیین می‌شود. این خصوصیات به عواملی مختلف از جمله دما، فشار و ترکیبات سنگ بستگی دارد. در مطالعات مختلف، قوانین رفتاري متعددي براي بیان رفتار مکانیکی همالرزه‌ای و پسالرزه‌ای گسل استفاده می‌شود که قانون اصطکاکی نرخ ـ حالت[1] از مهم‌ترین آن‌ها است.
مطابق قانون اصطکاکی نرخ ـ حالت، گسل‌های تقویت‌کنندۀ سرعت در برابر لغزش لرزه‌ای از خود مقاومت نشان می‌دهند، در حالی که گسل‌های تضعیف‌کنندۀ سرعت تمایل به لغزش لرزه‌ای دارند. در گسل‌های تقویت‌کنندۀ سرعت، تفاضل پارامترهای اصطکاکی a و b (a اثر مستقیم سرعت و b اثر تکامل حالت)، از صفر بزرگتر بوده و در گسل‌های تضعیف‌کننده سرعت، تفاضل این دو پارامتر از صفر کوچکتر است. کمّی کردن ویژگی‌های اصطکاکی گسل (یا تعیین عددی پارامترهای آن) توانایی ما را در ارزیابی پتانسیل لرزه‌ای گسل‌ها به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد. به همین دلیل، این موضوع در سال‌های اخیر به طور ویژه مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر روش اندازه‌گیری آزمایشگاهی ضرایب اصطکاک سنگ گسل، یکی دیگر از روش‌های رایج برای تعیین اصطکاک گسل، بررسی تغییرات پسالرزه‌ای لغزش گسل بر پایۀ مشاهدات ژئودتیکی است. تا کنون روش ژئودتیکی بررسی لغزش، برای گسل سن آندریاس در حاشیه شرقی اقیانوس آرام، گسل شمال آناتولی در ترکیه، گسل طبس در ایران و گسلXianshuihe در جنوب غربی چین، که زمین‌لرزه‌های بزرگ در آن‌ها اتفاق افتاده، به کار گرفته شده است.
اما وقوع زمین‌لرزۀ 7.3 ریشتری سال 2017 در کمربند چین‌خورده و راندۀ زاگرس (سرپل ذهاب ایران) نیز فرصتی را برای بررسی لغزش و ویژگی‌های اصطکاکی گسل در اختیار پژوهش‌گران قرار داد و دو محقق چینی به نام‌های لیو و زو[2] لغزش این گسل را چهار ماه پس از زلزله تحلیل کرده و پارامترهای اصطکاک گسلی آن را برآورد نمودند.
همچنین مطالعۀ دیگری توسط دو تن از محققان دانشگاهی چین انجام گردید و نتایج آن در دسامبر 2021 از طریق نشریه Geodesy and Geodynamics در دسترس قرار گرفت. در این مطالعه برای درک بهتر خصوصیات اصطکاکی گسل، لغزش‌های همالرزه‌ای و پسالرزه‌ای آن در یک دورۀ طولانی‌تر تحلیل شد. در این پژوهش از داده‌های ماهواره‌ای سال 2017 تا 2018 سنتینل-1 به منظور نگاشت تغییر شکل همالرزه‌ای و پسالرزه‌ای و معکوس‌سازی لغزش گسل استفاده گردید. با ترکیب سری‌های زمانی لغزش در چارچوب قوانین اصطکاکی نرخ ـ حالت، پارامترهای اصطکاکی مجدداً محاسبه شد و تأثیر پارامترهای مذکور بر رفتار لغزشی گسل مورد بحث و بررسی قرار گرفت.
توزیع لغزش‌های همالرزه‌ای در این تحقیق نشان داد که بیشتر لغزش‌ها در محدودۀ عمق 11 تا 17 کیلومتری پنهان شده‌اند و حداکثر لغزش حدود 3.8 متر در عمق 15 کیلومتری زمین رخ داده است. اما لغزش‌های همالرزه‌ای با ایجاد افزایش تنش کولمب[3] (یا اصطکاک خشک) در ناحیه گسیخته‌نشدۀ صفحۀ گسلی لرزه‌زا، موجب رخداد پس‌لغزش‌ها یا همان لغزش‌های پس از زمین‌لرزه می‌شوند. بنا بر این، بر اساس همین پس‌لغزش‌های ناشی از تنش، و در چارچوب اصطکاک نرخ ـ حالت، مقادیر تفاضلی پارامترهای اصطکاکی (a-b) برای پهنه‌های بالائی و پائینی پس‌لغزش تعیین گردیدند. در این مطالعه، ابتدا بر اساس مشاهدات پسالرزه‌ای InSAR تغییر و تکامل مکانی ـ زمانی پس‌لغزش‌ها مدل‌سازی شد و معلوم گردید که بیشتر پس‌لغزش‌ها در دو ناحیه بالا و پایین گسیختگی همالرزه‌ای اتفاق افتاده‌اند. سپس، با تحلیل خصوصیات اصطکاکی چهار پهنۀ مربوط به گسل، مطابق قاعدۀ اصطکاک نرخ ـ حالت، حاصل تفریق پارامترهای اصطکاکی برای آن‌ها به دست آمد. مقادیر مثبت (بزرگتر از صفر) به دست آمده برای سه پهنه، ویژگی‌های اصطکاکی ناهمگنی را در صفحه گسلی نشان داد. اما پهنۀ دیگر مقداری منفی داشت و همانند گسل تضیف‌کنندۀ سرعت، پس‌لغزش آشکاری را نشان نمی‌داد. علاوه بر این، مقدار بسیار کوچک حاصل تفریق پارامترهای اصطکاکی مبین این نکته بود که پهنه‌های گسل به سرعت خنثی[4] (a ≈ b) نزدیک هستند و ممکن است دچار گسیختگی همالرزه‌ای شوند.
گفتنی است این مطالعه در ارزیابی پتانسیل لرزه‌ای آتی منطقۀ سرپل ذهاب کرمانشاه از اهمیت بسزائی برخوردار است.
منبع اصلی:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674984721000872
.jpg)