گسل چیست؟
پروسه تغیر شکل، ریختها و ترکیبهای مختلفی از سنگها را در مقیاسهای متفاوت ایجاد میکند. در یک سمت کوههای عظیم کره زمین قرار دارند و در سوی دیگر تنشهای موضعی باعث ایجاد ترکهای بسیار ریز در سنگ کف میگردد. از تمام این پدیده ها تحت عنوان "ساختارهای سنگی" یاد میشود. زمانی که یک مطالعه در منطقه انجام میپذیرد، زمین شناس ساختار غالب را تشخیص و توصیف مینماید. یک ساختار معمولا آنقدر عظیم است که فقط قسمت بسیار کوچکی از آن توسط یک بیننده، قابل مشاهده است. اغلب موارد، بیشتر سنگ کف توسط نباتات و یا رسوبات اخیر پنهان شده است. در نتیجه تهیه ساختار زمین شناسی باید بر اساس رخ نمودهای بسیار محدود که شامل مکانهایی است که کف سنگی در سطح زمین نمایان میباشد، انجام پذیرد. برخلاف تمام این مشکلات، برخی تکنیکهای ترسیم زمین شناسان را قادر به شناخت ساختارهای کنونی میسازد. در سالهای اخیر، این مسیر با کمک عکس برداری هوایی، تصویربرداری ماهوارهای و توسعه سیستم مکانیابی جهانی (GPS) هموارتر گردیده است. علاوه بر این تهیه پروفیل زمین با روش انعکاس لرزهای و نیز حفر گمانه ها، در مورد ترکیب و ساختار سنگهای در عمق دادههای زیادی را فراهم مینماید.
در مکانهایی که سنگهای رسوبی موجود میباشند، تهیه ساختار سنگها سادهتر میگردد چرا که لایههای رسوبی معمولا بصورت افقی تشکیل میشوند. در صورتی که لایهها بصورت افقی باقی مانده باشد، نشان میدهد منطقه احتمالا تحت تنش و تغییر شکل نیست. ولی اگر لایه ها خمیده، مایل، یا شکسته شده باشند، نشان دهنده تغییر شکل پس از رسوبگذاری است.
گسلها
گسلها شکستگیهایی در پوسته زمین هستند که در طول آنها تغییر شکلهای قابل توجهی ایجاد شده است. گاهی اوقات گسلهای کوچک در ترانشه های جاده، جائی که لایه های رسوبی چند متر جابجا شده اند، قابل تشخیص هستند. گسلهایی در این مقیاس و اندازه معمولا بصورت تک گسیختگی جدا اتفاق میافتد. در مقابل گسلهای بزرگ، شامل چندین صفحه گسل درگیر میباشند. این منطقه های گسله، میتوانند چندین کیلومتر پهنا داشته باشند و معمولا از روی عکسهای هوایی راحتتر قابل تشخیص هستند تا سطح زمین.
در واقع حضور گسل در یک منطقه نشان میدهد که در یک زمان گذشته، در طول آن جابجایی رخ داده است. این جابجاییها میتوانسته یا بصورت جابجائی آرام باشد که هیچ گونه لرزشی در زمین ایجاد نمیکند و یا اینکه بصورت ناگهانی اتفاق بیفتد که جابجایی های ناگهانی در طول گسلها عامل ایجاد اغلب زلزله ها میباشد. بیشتر گسلها غیر فعال هستند، و باقیماندهای از تغییر شکلهای گذشته میباشند. در امتداد گسلهای فعال، حین جابجائی فرسایشی دو قطعه پوستهای در کنار هم، سنگها شکسته و فشرده میشوند. در سطح صفحات گسلی، سنگها بشدت صیقلی و شیاردار میشوند. این سطوح صیقلی و شیاردار به زمین شناسان در شناخت جهت آخرین جابجایی ایجادشده در طول گسل کمک میکند. که زمین شناسان بر اساس جهت حرکت گسلها، آنها را به انواع مختلفی تقسیم بندی میکنند که در قسمت انواع گسلها به این تقسیم بندی میپردازیم.
مشخصات گسلها
برای تعریف گسلها، از مشخصات هندسی آنها، یعنی موقعیت قرارگیری آنها در یک فضای سه بعدی، استفاده میشود که عمدهترین این مشخصات هندسی راستا و شیب میباشند. شناخت این پارامترها در سطح، زمین شناسان را قادر میسازد تا ساختار سنگها و گسلها را در زیر زمین و قسمتهای دور از دیدشان، پیشبینی نمایند.
راستا[1]: جهت و راستای خط تلاقی صفحه گسل با افق تحت عنوان راستا شناخته میشود. راستا معمولا بصورت زاویهای با شمال مشخص میگردد. برای مثال عبارت N20E نشان میدهد که راستای گسل 20 درجه به سمت شرق نسبت به جهت شمال متمایل است.
شیب[2]: عبارتست از شیب سطح یک توده سنگی یا صفحه گسل، نسبت به صفحه افق. شیب شامل زاویه انحراف و نیز جهت آن میباشد. جهت متصور شدن شیب یک گسل، بخاطر سپاری این نکته است که آب همیشه در صفحه موازی با شیب گسل به سمت پایین جاری خواهد شد.
برای نمایش گسلها بر روی نقشههای زمین شناسی، بدین ترتیب عمل میشود که با یک خط راستای گسل را نشان میدهند و با یک خط کوتاهتر و عمود بر خط قبلی، جهت شیب را مشخص کرده و درجه شیب را در کنار آن می نویسند.
انواع گسلها
تقسیم بندی گسلها فقط بر اساس هندسه و جهت جابجائی نسبی ایجاد شده در آنها صورت میپذیرد. گسلهای راستا لغز و گسلهای شیب لغز دو تقسیم بندی کلی گسلها میباشند که در زیر تعاریف مربوط به آنها آورده میشود.
گسلهای امتداد لغز
گسلهایی که امتداد اصلی لغزش در امتداد راستای گسل باشد، گسل امتداد لغز نامیده میشوند. بر اساس جهت حرکت در امتداد راستای گسل، گسلهای چپ گرد و یا راست گرد را میتوان تشخیص داد. نحوه تشخیص بدین ترتیب است که اگر در یک سمت از گسل بایستیم و حرکت سمت دیگر را نظاره نماییم، اگر حرکت آن از سمت چپ به راست باشد، گسل راست گرد و در حالت برعکس چپ گرد خواهد بود. بعنوان مثال شکل زیر یک گسل امتداد لغز راست گرد را نشان میدهد.
گسلهای شیب لغز:
گسلهایی که امتداد اصلی لغزش موازی جهت شیب گسل باشد، گسلهای شیب لغز نامیده میشوند. گسلهای شیب لغز نرمال و معکوس بر اساس جهت حرکت دو قطعه نسبت به هم تعریف میشوند. در صورتی که نیروی وارده فشاری بوده و دو قطعه را به هم نزدیک کند، گسل شیب لغز معکوس و در صورت دو شدن دو قطعه از هم گسل شیب لغز نرمال نامیده میشود.
بر اساس حرکتهای قائم دو قطعه نسبت به هم، فرا دیواره و فرو دیواره قابل تشخیص است. در زبان انگلیسی به فرا دیواره Hanging wall ( دیواره آوریز ) و به فرو دیواره Footwall اطلاق میشود. دلیل این نامگذاری برمیگردد به معدنکارانی که در معادن زیر زمینی کار میکردند. چون غالبا معادن در محل تقاطع دو قطعه قرار دارند، فرا دیواره سقف معادن را تشکیل میدهد که محل آویزان کردن چراغها در داخل معادن بود (Hanging wall) و فرو دیواره کف معدن یا محلی که پا بر روی آن قرار میگیرد است که به آن Footwall اطلاق می شود. در زبان فارسی از دو اصطلاح فرا دیواره و فرو دیواره برای نامگذاری استفاده میشود.
در عمل لغزش گسل، ترکیبی از شیب لغز و راستا لغز میباشد که گسل مایل نامیده میشود. در شکل زیر تمام حالتهای ممکن به نمایش گذاشته شده است.
وجود هر نوع شکل خطی طویل و غیر عادی در سطح زمین ، خطوارهها نشانهای لازم ولی غیر کافی برای یک گسلاند، زیرا خطوارهها ممکن است به دلیل وجود درز، دایک، لایهبندی یا تورق نیز ایجاد شوند.
پرتگاه:
وجود پرتگاههای پر شیب و طویل با سطحی نسبتا صاف.
جابجایی :
جابجایی رشته ارتفاعات یا رودخانهها یا دیگر اشکال ژئومورفولوژیکی.
قطع شدگی :
قطع و محو شدن ناگهانی ارتفاعات یا برجستگیها.
رودهای جوان شده :
بر اثر کج شدن زمین ، جهت جریان در رودها و آبراههها معکوس شده است.
آبگیرهای فرونشینی :
امتداد طی دریاچهها ، برکهها ، چشمهها و رطوبت زمین و تغییرات خطی در پوشش گیاهی.
تغییر ناگهانی رخسارههای رسوبی :
در بعضی موارد ، قرار گرفتن غیر عادی لایهها در کنار هم و یا وجود سنگهایی که از نظر رخساره رسوبی در شرایط یکسانی تشکیل نمیشوند، دلیلی بر عملکرد گسل است.
فرازمین و فروزمین :
وجد درههای ناشی از پایین افتادگی و برجستگیهای ناشی از بالا زدگی سنگهای واقع در بین چند گسل.
کشیدگی طبقات :
به هنگام تشکیل گسل ، به علت اصطکاک سنگها ، طبقات طرفین سطح گسل در جهات مخالف هم کشیده میشوند. با استفاده از این کشیدگیها جهات حرکت طرفین گسل را نیز میتوان تشخیص داد.
لرزه خیزی :
امتداد خطی زمین لرزههای تاریخی یا ثبت شده.
نشانههای داخلی تشخیص گسلها :
نشانههایی که مربوط به سطح گسل میباشد، در این گروه جای دارند و شامل موارد زیر است:
آیینه گسل:
سطوح صیقلی و دارای خش لغزش ( خطوط لغزشی ) که ناشی از عملکرد نیروهای برشی در سنگهای ضعیفترند.
گوژ:
مواد پودر شده و عمدتا رسی در طول گسل که از ویژگیهای سنگهای مستحکمترند.
برشی شدن :
وجود قطعات زاویه تا نیمه زاویهدار یک زمینه ریزتر در امتداد خط گسل برشها مشخصه سنگهای مستحکمترند.
هوازدگی و تجزیه :
هوازدگی ، تجزیه ، سیمان شدگی و تغییر رنگ خطی سنگها.
سطح ایستابی :
در مواردی ، گوژ رسی ، سدی نقوذناپذیر در جلو آب زیرزمینی ایجاد میکند که باعث تفاوت سطح ایستابی در دو سوی گسل میشود.
میلونیت شیلی :
رگه نازکی به ضخامت چند سانتیمتر از گوژ در لایهای نامقاوم مثل شیل یا رس گره در بین لایههای مستحکتری مثل ماسه سنگ و سنگ آهک قرار گرفتهاند.
سیلیسی شدن و تشکیل کانیها :در بعضی موارد ممکن است در طول شکافهای حاصل از گسل ، محلولهای حاوی کانی عبور و رسوب نمایند.
طبقهبندی زایشی گسلها :
اساس این طبقهبندی ، نوع حرکت نسبی در امتداد گسلها است که خود ناشی از نحوه تشکیل و مکانیسم توسعه گسل است. بر همین اساس ، گسلهای زیر در این رده قرار میگیرند.
گسل نرمال یا عادی :
به این نوع گسل ، گسل مستقیم یا وزنی نیز میگویند که در آن کمر بالا نسبت به کمر پایین به طرف پایین حرکت کرده است. این گسلها بر اساس حالت گسل نسبت به چینهبندی به انواع زیر تقسیم میشوند:
گسل مطابق :
در این حالت شیب سطح گسل در جهت شیب طبقات است.
گسل نامطابق :در این حالت شیب سطح گسل در خلاف جهت شیب طبقات است.
گسل معکوس :گسل معکوس ، گسلی است که در آن کمر بالا به طرف بالا حرکت کرده باشد. در حالت کلی شیب گسل بیشتر از 45 درجه است. گسل معکوس به دو حالت زیر دیده میشود:
راندگی ( سوارشدگی ) :به گسل معکوسی که شیب آن کمتر از 45 درجه باشد، راندگی گویند. این گسل به نام گسل زیر رانده نیز معروف است.
رو راندگی :
گسل رو رانده ، گسل معکوسی است که زاویه شیب آن کمتر از 10 درجه و لغزش کلی آن زیاد باشد.
گسل امتداد لغز :در این گسلها جابجایی کلی ( لغزش کلی ) به موازات امتداد گسل است، یعنی لغزش امتدادی غالب بر لغزش شیبی است.
با تشکر ویژه از جناب آقای مهندس فرخ قائمی