محمد احمدی اکبری دانشجو و پژوهشگر مهندسی عمران

گسل و تعاریف مربوط به آن

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 پدیده‌ها تحت عنوان “ساختارهای سنگی” یاد می‌شود. زمانی که یک مطالعه در منطقه انجام می‌پذیرد، زمین‌شناس ساختار غالب را تشخیص و توصیف می‌نماید. یک ساختار معمولاً آن‌قدر عظیم است که فقط قسمت بسیار کوچکی از آن توسط یک بیننده، قابل‌مشاهده است. اغلب موارد، بیشتر سنگ کف توسط نباتات و یا رسوبات اخیر پنهان‌شده است. در نتیجه تهیه ساختار زمین‌شناسی باید بر اساس رخ‌نمودهای 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 عکس‌برداری 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 گمانه‌ها، 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 معمولاً به‌صورت افقی تشکیل می‌شوند. درصورتی‌که لایه‌ها به‌صورت افقی باقی‌مانده باشد، نشان می‌دهد منطقه احتمالاً تحت تنش و تغییر شکل نیست. ولی اگر لایه‌ها خمیده، مایل، یا شکسته شده باشند، نشان‌دهنده تغییر شکل پس از رسوب‌گذاری است.

گسل‌ها

گسل‌ها شکستگی‌هایی در پوسته زمین هستند که در طول آنها تغییر شکل‌های قابل‌توجهی ایجادشده است. گاهی اوقات گسل‌های کوچک در ترانشه های جاده، جایی که لایه‌های رسوبی چند متر جابجا شده‌اند، قابل‌تشخیص هستند. گسل‌هایی در این مقیاس و اندازه معمولاً به‌صورت تک گسیختگی جدا اتفاق می‌افتد. در مقابل گسل‌های بزرگ، شامل چندین صفحه گسل درگیر می‌باشند. این منطقه‌های گسله، می‌توانند چندین کیلومتر پهنا داشته باشند و معمولاً از روی عکس‌های هوایی راحت‌تر قابل‌تشخیص هستند تا سطح زمین.

در واقع حضور گسل در یک منطقه نشان می‌دهد که در یک زمان گذشته، در طول آن جابجایی رخ‌داده است. این جابجایی‌ها می‌توانسته یا به‌صورت جابجایی آرام باشد که هیچ‌گونه لرزشی در زمین ایجاد نمی‌کند و یا اینکه به‌صورت ناگهانی اتفاق بیفتد که جابجایی‌های ناگهانی در طول گسل‌ها عامل ایجاد اغلب زلزله‌ها می‌باشد. بیشتر گسل‌ها غیرفعال هستند، و باقیمانده‌ای از تغییر شکل‌های گذشته می‌باشند. در امتداد گسل‌های فعال، حین جابجایی فرسایشی دو قطعه پوسته‌ای در کنار هم، سنگ‌ها شکسته و فشرده می‌شوند. در سطح صفحات گسلی، سنگ‌ها به‌شدت 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 تقسیم‌بندی می‌کنند که در قسمت انواع گسل‌ها به این تقسیم‌بندی 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 زیرزمین و قسمت‌های دور از دیدشان، پیش‌بینی نمایند.

راستا: جهت و راستای خط تلاقی صفحه گسل با افق تحت عنوان راستا شناخته می‌شود. راستا معمولاً به‌صورت زاویه‌ای با شمال مشخص می‌گردد. برای مثال عبارت N20E نشان می‌دهد که راستای گسل ۲۰ درجه به سمت شرق نسبت به جهت شمال متمایل است.

شیب: عبارت است 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، به خاطر سپاری این نکته است که آب همیشه در صفحه موازی با شیب گسل به سمت پایین جاری خواهد شد.

شکل: نمایش خط راستا و شیب و نیز جهت شیب
شکل: نمایش خط راستا و شیب و نیز جهت شیب

برای نمایش گسل‌ها بر روی نقشه‌های زمین‌شناسی، 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 می‌نویسند.

انواع گسل‌ها

تقسیم‌بندی گسل‌ها فقط بر اساس هندسه و جهت جابجایی نسبی ایجادشده در آنها صورت می‌پذیرد. گسل‌های راستا لغز و گسل‌های شیب‌لغز دو تقسیم‌بندی کلی گسل‌ها می‌باشند که در زیر تعاریف مربوط به آنها آورده می‌شود.

گسل‌های امتدادلغز

گسل‌هایی که امتداد اصلی لغزش در امتداد راستای گسل باشد، گسل امتدادلغز نامیده می‌شوند. بر اساس جهت حرکت در امتداد راستای گسل، گسل‌های چپ‌گرد و یا راست‌گرد 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 راست‌گرد و در حالت برعکس چپ‌گرد خواهد بود. به‌عنوان مثال شکل زیر یک گسل امتدادلغز راست‌گرد را نشان می‌دهد.

گسل‌های شیب‌لغز:

گسل‌هایی که امتداد اصلی لغزش موازی جهت شیب گسل باشد، گسل‌های شیب‌لغز نامیده می‌شوند. گسل‌های شیب‌لغز نرمال و معکوس بر اساس جهت حرکت دو قطعه نسبت به هم تعریف می‌شوند. درصورتی‌که نیروی وارده فشاری بوده و دو قطعه را به هم نزدیک کند، گسل شیب‌لغز معکوس و در صورت دو شدن دو قطعه از هم گسل شیب‌لغز نرمال نامیده می‌شود.

بر اساس حرکت‌های قائم دو قطعه نسبت به هم، فرادیواره و فرودیواره قابل‌تشخیص است. در زبان انگلیسی به فرادیواره Hanging wall (دیواره آوریز) و به فرودیواره Footwall اطلاق می‌شود. دلیل این نام‌گذاری برمی‌گردد به معدن کارانی که در معادن زیرزمینی کار می‌کردند. چون غالباً معادن در محل تقاطع دو قطعه قرار دارند، فرادیواره سقف معادن را تشکیل می‌دهد که محل آویزان کردن چراغ‌ها در داخل معادن بود (Hanging wall) و فرودیواره کف معدن یا محلی که پا بر روی آن قرار می‌گیرد است که به آن Footwall اطلاق می‌شود. در زبان فارسی از دو اصطلاح فرادیواره و فرودیواره برای نام‌گذاری استفاده می‌شود.

شکل: فرا دیواره و فرو دیواره در گسل معکوس

در عمل لغزش گسل، ترکیبی از شیب‌لغز و راستا لغز می‌باشد که گسل مایل نامیده می‌شود. در شکل زیر تمام حالت‌های ممکن به نمایش گذاشته‌شده است.