همه چیز درباره گسل

یک نت ـ گسل یا گسله (به انگلیسی: Fault) به شکستگی‌هایی اطلاق می شود که سنگ های دو طرف صفحهٔ شکستگی نسبت به یکدیگر حرکت کرده باشند. این جابه جایی می تواند از چند میلیمتر تا صدها متر باشد. انرژی آزادشده به هنگام حرکت سریع گسل‌های فعال، عامل وقوع اغلب زمین‌لرزه‌ها است.

گسل‌های بزرگ در پوسته زمین نتیجه حرکت برشی زمین هستند و زمین لرزه ها نیز نتیجه نیروی رها شده در حین لغزش سریع لبه های یک گسل به هم است. بزرگترین نمونه های گسل، مرزهای میان ورقه های زمین ساختی کره زمین است. از آنجا که یک گسل معمولاً از یک شیار مستقیم و مرتب تشکیل نشده و ناحیه‌ای از تغییر شکل های پیچیده زمین را در بر می‌گیرد معمولاً بجای گسل از «منطقه گسلی» صحبت می کنند. بزرگ ترین گسل ایران گسل زاگرس می باشد.

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 می­ گردد. از تمام این پدیده ها تحت عنوان "ساختارهای سنگی" یاد می­ شود. زمانی که یک مطالعه در منطقه انجام می­ پذیرد، زمین شناس ساختار غالب را تشخیص و توصیف می ­نماید. 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 می ­باشد، 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 می­ نماید.

در مکان هایی که سنگ های رسوبی موجود می ­باشند، تهیه ساختار سنگ ها ساده ­تر می­ گردد چرا که لایه ­های رسوبی معمولا بصورت افقی تشکیل می­ شوند. در صورتی که لایه­ ها بصورت افقی باقی مانده باشد، نشان می دهد منطقه احتمالا تحت تنش و تغییر شکل نیست. ولی اگر لایه ها خمیده، مایل، یا شکسته شده باشند، نشان دهنده تغییر شکل پس از رسوب گذاری است.

گسل ها

گسل ها شکستگی هایی 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. گسل هایی در این مقیاس و اندازه معمولا بصورت تک گسیختگی جدا اتفاق می­ افتد. در مقابل گسل های بزرگ، شامل چندین صفحه گسل درگیر می ­باشند. این منطقه های گسله، می­ توانند چندین کیلومتر پهنا داشته باشند و معمولا از روی عکس های هوایی راحتتر قابل تشخیص هستند تا سطح زمین.

در واقع حضور گسل در یک منطقه نشان می­ دهد که در یک زمان گذشته، در طول آن جابجایی رخ داده است. این جابجایی ­ها می­ توانسته یا بصورت جابجائی آرام باشد که هیچ گونه لرزشی در زمین ایجاد نمی­ کند و یا اینکه بصورت ناگهانی اتفاق بیفتد که جابجایی های ناگهانی در طول گسل ها عامل ایجاد اغلب زلزله ها می­ باشد. بیشتر گسل ها غیر فعال هستند، و باقیمانده ­ای از تغییر شکل های گذشته می­ باشند. در امتداد گسل های فعال، حین جابجائی فرسایشی دو قطعه پوسته­ ای در کنار هم، سنگ ها شکسته و فشرده می­ شوند. در سطح صفحات گسلی، سنگ ها بشدت صیقلی و شیاردار می ­شوند. این سطوح صیقلی و شیاردار به زمین شناسان در شناخت جهت آخرین جابجایی ایجاد شده در طول گسل کمک می­ کند. که زمین شناسان بر اساس جهت حرکت گسل ها، آنها را به انواع مختلفی تقسیم بندی می­ کنند که در قسمت انواع گسل ها به این تقسیم بندی می پردازیم.

مشخصات گسل ها

برای تعریف گسل ها، از مشخصات هندسی آنها، یعنی موقعیت قرارگیری آنها در یک فضای سه بعدی، استفاده م ی­شود که عمده ­ترین این مشخصات هندسی راستا و شیب می­باشند. شناخت این پارامترها در سطح، زمین شناسان را قادر می­ سازد تا ساختار سنگ ها و گسل ها را در زیر زمین و قسمت های دور از دیدشان، پیش بینی نمایند.

راستا : جهت و راستای خط تلاقی صفحه گسل با افق تحت عنوان راستا شناخته می­ شود. راستا معمولا بصورت زاویه­ای با شمال مشخص می­گردد. برای مثال عبارت N20E نشان می دهد که راستای گسل 20 درجه به سمت شرق نسبت به جهت شمال متمایل است.

شیب : عبارتست از شیب سطح یک توده سنگی یا صفحه گسل، نسبت به صفحه افق. شیب شامل زاویه انحراف و نیز جهت آن می باشد. 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.

نمایش خط راستا و شیب و نیز جهت شیب

برای نمایش گسلها بر روی نقشه­ های زمین شناسی، بدین ترتیب عمل می­ شود که با یک خط راستای گسل را نشان می دهند 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 می ­پذیرد. گسلهای راستا لغز و گسلهای شیب لغز دو تقسیم بندی کلی گسلها میباشند که در زیر تعاریف مربوط به آنها آورده می ­شود.

گسل های امتداد لغز :

گسل هایی که امتداد اصلی لغزش در امتداد راستای گسل باشد، گسل امتداد لغز نامیده می شوند. بر اساس جهت حرکت در امتداد راستای گسل، گسل های 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 می دهد.

گسل هایی که امتداد اصلی لغزش در امتداد راستای گسل باشد، گسل امتداد لغز نامیده می شوند

گسل های شیب لغز:

گسل هایی که امتداد اصلی لغزش موازی جهت شیب گسل باشد، گسلهای شیب لغز نامیده می ­شوند. گسلهای شیب لغز نرمال و معکوس بر اساس جهت حرکت دو قطعه نسبت به هم تعریف می شوند. 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 می شود.

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 می شود. دلیل این نامگذاری برمی گردد به معدنکارانی که در معادن زیر زمینی کار می کردند. چون غالبا معادن در محل تقاطع دو قطعه قرار دارند، فرا دیواره سقف معادن را تشکیل می دهد که محل آویزان کردن چراغها در داخل معادن بود (Hanging wall) و فرو دیواره کف معدن یا محلی که پا بر روی آن قرار می گیرد است که به آن Footwall اطلاق می شود. در زبان فارسی از دو اصطلاح فرا دیواره و فرو دیواره برای نامگذاری استفاده می شود.

فرا دیواره و فرو دیواره در گسل معکوس

در عمل لغزش گسل، ترکیبی از شیب لغز و راستا لغز می­ باشد که گسل مایل نامیده می شود. در شکل زیر تمام حالتهای ممکن به نمایش گذاشته شده است.

در شکل بالا تمام حالتهای ممکن گسل به نمایش گذاشته شده است

مشخصه های گسله ها

مهمترین مشخصه‌های گسله‌ها به شرح زیر است:

امتداد گسل :

از آنجا که در بسیاری حالات ، صفحه گسل یک سطح مستوی و یا حداقل در منطقه مورد مطالعه، به حالت مستوی است، لذا شیب و امتداد صفحه گسل را همانند شیب و امتداد طبقات اندازه گیری می نمایند. در حالت کلی ، امتداد گسل ، امتداد یک خط افقی در سطح گسل است، که مقدار آن نسبت به شمال بیان می شود.

شیب گسل :

زاویه بین سطح افق و سطح گسل را شیب گسل می نامند. در این رابط متمم زاویه شیب به نام هید ( Hade از زاویه بین) تعریف می شود.

زاویه ریک یا پیچ:

این زاویه عبارتست از زاویه بین خطی که اثر حرکت گسل را در روی صفحه آن نشان می دهد با خط افقی که در صفحه گسل قرار دارد.

زاویه میل :

زاویه بین خط موجود در صفحه گسل با صفحه افقی را زاویه میل نامند.

کمر بالا و کمر پایین ( فرا دیواره و فرو دیواره ) :

قطعه روی سطح گسل را کمر بالا و قطعه زیر آن را کمر پایین می نامند. این اصطلاحات در مورد گسلهای قائم صادق نیست، چون در این حالت بالا و پایین سطح گسل مفهومی ندارد. 

تقسیم بندی گسل ها

گسلها را بر اساس اصول مختلف طبقه بندی می کنند که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

طبقه بندی بر اساس شیب صفحه گسل :

گسل پرشیب :

در این نوع گسل شیب صفحه گسل ، بین 30 تا 80 درجه می باشد.

گسل کم شیب :

در صورتیکه شیب صفحه گسل از 30 درجه کمتر باشد، گسل را کم شیب می نامند.

گسل عمودی :

اگر شیب صفحه گسل بیشتر از 80 درجه باشد، گسل را عمودی می نامند.

طبقه بندی زایشی گسل ها :

اساس این طبقه‌بندی، نوع حرکت نسبی در امتداد گسل ها است که خود ناشی از نحوه تشکیل و مکانیسم توسعه گسل است. بر همین اساس، گسل های زیر در این رده قرار می گیرند.

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 می شود:

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 گسل ها جابجایی کلی ( لغزش کلی ) به موازات امتداد گسل است، یعنی لغزش امتدادی غالب بر لغزش شیبی است.

در گسل مستقیم یا وزنی کمر بالا نسبت به کمر پایین به طرف پایین حرکت کرده است

طبقه بندی بر اساس حالت گسل نسبت به چینه بندی :

گسل چینه ای :

در این حالت سطح گسل موازی سطح چینه‌بندی است.

گسل مطابق و نامطابق :

بر حسب اینکه شیب گسل ها در جهت یا خلاف جهت شیب طبقات باشد، گسل مطابق یا نا مطابق مطرح است.

طبقه بندی بر اساس وضعیت گسل نسبت به طبقات اطراف :

وضعیت گسل نسبت به طبقات مجاور اساس این طبقه‌بندی را تشکیل می‌دهد و در آن گسلها به انواع زیر تقسیم می‌شوند:

گسل امتدادی :

گسلی است که امتداد آن موازی یا تقریبا موازی امتداد لایه‌بندی است.

گسل مورب :

گسلی است که امتداد آن موازی یا تقریبا موازی امتداد لایه‌بندی است.

گسل طولی :

در گسل طولی امتداد گسل با امتداد لایه‌بندی هم جهت است.

گسل عرضی :

چنانچه امتداد گسل بر امتداد لایه بندی یا ساختهای زمین شناسی ناحیه عمود یا تقریبا عمود باشد، گسل را عرضی می‌نامند.

گسل شیبی :

در گسل شیبی، امتداد گسل موازی یا تقریبا موازی جهت شیب لایه بندی و یا سیستوزیسته سنگ های اطراف است.

گسل چرخشی :

نوعی گسل است که در آن یک یا هر دو قطعه گسل حول یک محور که عمود بر سطح گسل است، دوران نموده است.

طبقه بندی گسل ها بر اساس طرح آنها:

در این روش گسلها را بر مبنای وضعیت آنها نسبت به یکدیگر طبقه‌بندی می‌نمایند، این تقسیم بندی، شامل انواع زیر می شود:

گسلهای موازی :

این گسلها دارای شیب و امتداد یکسان یا تقریبا یکسان بوده و با یکدیگر موازیند.

گسلهای شعاعی:

این گسلها تقریبا همگی از یک نقطه منشعب می‌شوند. این گسلها معمولا بر روی گنبدها تشکیل می‌شوند.

گسل پر مانند :

از به هم پیوستن گسلهای فرعی به اصلی، منظره پر یا شاخه مانند ایجاد می‌شود.

گسل های محیطی :

طرح این گسلها به صورت دایره یا قوسی از دایره است.

گسل های پوششی :

به گسل هایی اطلاق می شود که حالت پله‌ای دارند و یکدیگر را می پوشانند. 

نشانه‌های شناسایی گسل‌ها

نشانه‌های شناساسی گسلها را می‌توان به دو گروه نشانه‌های خارجی و نشانه‌های داخلی تقسیم کرد:

نشانه های خارجی تشخیص گسل ها :

عملکرد گسلها بر روی زمین باعث جابجایی ، قطعه ، تکرار لایه‌ها و یا ساختهای دیگر زمین شناسی می‌شود، نشانه‌هایی که در این گروه جای می‌گیرند، شامل موارد زیر است:

خطواره ها ( انتظامهای خطی ):

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 آبراهه ها معکوس شده است.

آبگیرهای فرونشینی :

امتداد طی دریاچه ها، برکه ها، چشمه ها و رطوبت زمین و تغییرات خطی در پوشش گیاهی.

تغییر ناگهانی رخساره‌های رسوبی :

در بعضی موارد، قرار گرفتن غیر عادی لایه ها در کنار هم و یا وجود سنگ هایی که از نظر رخساره رسوبی در شرایط یکسانی تشکیل نمی‌شوند، دلیلی بر عملکرد گسل است.

فرازمین و فروزمین :

وجد دره های ناشی از پایین افتادگی و برجستگی های ناشی از بالا زدگی سنگ های 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 می توان تشخیص داد.

لرزه خیزی :

امتداد خطی زمین لرزه‌های تاریخی یا ثبت شده.

نشانه های داخلی تشخیص گسل ها :

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 ضعیف ترند.

گوژ:

مواد پودر شده و عمدتا رسی در طول گسل که از ویژگی های سنگ های مستحکم ترند.

برشی شدن :

وجود قطعات زاویه تا نیمه زاویه‌دار یک زمینه ریزتر در امتداد خط گسل برشها مشخصه سنگهای مستحکم ترند.

هوازدگی و تجزیه :

هوازدگی، تجزیه، سیمان شدگی و تغییر رنگ خطی سنگها.

سطح ایستابی :

در مواردی، گوژ رسی، سدی نفوذناپذیر 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. 

گردآوری : بخش علمی بیتوته

منابع : daneshnameh.roshd.ir

vojoudi.com 

fa.wikipedia.org