اهمیت و کاربرد های تكتونيك (Tectonic) و زمین شناسی ساختمانی
Tectonic : The study of processes that move and deform Earth's crust. Describing the forces that cause the movements and deformation of Earth’s crust on a large scale, also describes the resulting structures or features from these forces.
هر کسي که با زمين شناسي سر و کار داشته باشد، تشخيص ميدهد که پوسته زمين در طي تاريخ زمين شناسي يک واحد ثابت و غير متغيري نبوده است بلکه به کرات در برابر عوامل داخلي و خارجي در آن تغيير شکل ايجاد شده است. شاهد اين مدعي وجود نواحي عظيم چين خورده يعني سلسله کوههاست که در آن رسوبات و سنگهاي ديگر فشرده شده و فرم آنها تغيير کرده است.
عامل ديگر رسوبات دريايي است که اينک در قلل مرتفع کوهها ديده مي شود و در برخي موارد هزاران متر از سطح دريا بالاتر قرار گرفته است و اين خود ناپايداري قشر زمين را نشان ميدهد. بطور کلي ميتوان گفت که زمين شناسي ساختماني و تکتونيک ، درباره ساختهاي مختلف سنگهاي تشکيل دهنده پوسته زمين، چگونگي تشکيل و ارتباط آنها با عوامل داخلي زمين بحث ميکند.
اهميت و کاربرد زمين شناسي ساختماني
زمين شناسي ساختماني در بين ساير علوم زمين شناسي ، موقعيت خاصي را داراست. مثلا تهيه نقشه زمين شناسي محل ، بدون آگاهي به نوع ساختمانهاي منطقه ، غير ممکن است. زيرا بدون توجه به ساختمانهاي موجود ، ارتباط واحدهاي مختلف زمين شناسي امکان پذير نيست. از سوي ديگر مواد معدني ، در ساختمانهاي خاص زمين شناسي متمرکز ميشوند.
مثلا نفت و گاز طبيعي بيشتر در قسمتهاي بالاي تاقديسها جمع ميشوند و با شناسايي اين ساختمانهاست که ميتوان امکان وجود آنها را بررسي کرد. همچنين بسياري از موارد معدني بصورت رگه تشکيل ميشوند که اين رگهها ، معمولا در امتداد گسلهاي موجود در منطقه تشکيل ميشوند. در بسياري موارد ، در اثر وجود گسلها و شکستگيها ، گسترش ماده معدني در يک منطقه قطع مي شود و براي پيدا کردن مجدد آن ، آگاهي به مشخصات تکتونيکي منطقه ، ضروري است.
آشنايي به وضعيت ساختماني منطقه ، کمک موثري در مطالعه آبهاي زيرزميني است. زيرا گسلها و شکستگيها ، مجراهاي مناسب جهت عبور آبهاي زيرزميني ميباشد. شناسايي دره ها و گسلهاي ناحيه ، يکي از بهترين مراحل مقدماتي حفر تونلها و احداث سدها به شمار ميآيد.
انواع بررسيهاي زمين شناسي ساختماني
- بررسي بر اساس وضعيت هندسي
در اين نوع تقسيمبندي ، ساختمانهاي مختلف زمين از نظر شکل هندسي مورد توجه قرار گرفته و به انواع چينها ، گسل ، درزهها و … تقسيم ميشوند.
- بررسي از نقطه نظر سينماتيکي
در اين بررسي ، اشکال مختلف زمينشناسي ، از نقطه نظر نحوه حرکات پوسته زمين ، که منجر به ايجاد ساختمان مذبور شده است، مورد بررسي قرار ميگيرند. در حقيقت در اين حالت چگونگي تشکيل ساختمانهاي مختلف ، مطالعه مي شود.
- بررسي تاريخي
مقصود از اين بررسيها ، مطالعه چگونگي تشکيل ساختمانهاي مختلف ، در دورههاي خاص زمينشناسي است. زيرا بطوري که ميدانيم، در دورههاي مختلف دوران زمين شناسي ، حرکات تکتونيکي مختلفي وجود داشته است.
- بررسي از نظر ديناميکي
در اين بررسي ، رابطه نيروهاي موثر بر سنگهاي زمين و ساختمانهاي حاصله ناشي از آنها مورد بررسي قرار ميگيرد.
گسل ها (Faults)
A fracture or fracture zone in rock along which movement has occurred.
گسلها شکستگيهايي در پوسته زمين هستند که در طول آنها تغيير شکلهاي قابل توجهي ايجاد شده است. گاهي اوقات گسلهاي کوچک در ترانشه هاي جاده، جائي که لايه هاي رسوبي چند متر جابجا شده اند، قابل تشخيص هستند. گسلهايي در اين مقياس و اندازه معمولا بصورت تک گسيختگي جدا اتفاق مي¬افتد. در مقابل گسلهاي بزرگ، شامل چندين صفحه گسل درگير مي¬باشند. اين منطقه هاي گسله، مي¬توانند چندين کيلومتر پهنا داشته باشند و معمولا از روي عکسهاي هوايي راحتتر قابل تشخيص هستند تا سطح زمين.
در واقع حضور گسل در يک منطقه نشان مي¬دهد که در يک زمان گذشته، در طول آن جابجايي رخ داده است. اين جابجايي¬ها مي¬توانسته يا بصورت جابجائي آرام باشد که هيچ گونه لرزشي در زمين ايجاد نمي¬کند و يا اينکه بصورت ناگهاني اتفاق بيفتد که جابجايي هاي ناگهاني در طول گسلها عامل ايجاد اغلب زلزله ها مي¬باشد. بيشتر گسلها غير فعال هستند، و باقيمانده¬اي از تغيير شکلهاي گذشته مي¬باشند. در امتداد گسلهاي فعال، حين جابجائي فرسايشي دو قطعه پوسته¬اي در کنار هم، سنگها شکسته و فشرده مي¬شوند. در سطح صفحات گسلي، سنگها بشدت صيقلي و شياردار مي¬شوند. اين سطوح صيقلي و شياردار به زمين شناسان در شناخت جهت آخرين جابجايي ايجادشده در طول گسل کمک مي¬کند. که زمين شناسان بر اساس جهت حرکت گسلها، آنها را به انواع مختلفي تقسيم بندي مي¬کنند که در قسمت انواع گسلها به اين تقسيم بندي مي¬پردازيم.
مشخصات گسلها
براي تعريف گسلها، از مشخصات هندسي آنها، يعني موقعيت قرارگيري آنها در يک فضاي سه بعدي، استفاده مي¬شود که عمده¬ترين اين مشخصات هندسي راستا و شيب مي¬باشند. شناخت اين پارامترها در سطح، زمين شناسان را قادر مي¬سازد تا ساختار سنگها و گسلها را در زير زمين و قسمتهاي دور از ديدشان، پيشبيني نمايند.
راستا:جهت و راستاي خط تلاقي صفحه گسل با افق تحت عنوان راستا شناخته مي¬شود. راستا معمولا بصورت زاويه¬اي با شمال مشخص مي¬گردد. براي مثال عبارت N20E نشان مي¬دهد که راستاي گسل 20 درجه به سمت شرق نسبت به جهت شمال متمايل است.

شيب:عبارتست از شيب سطح يک توده سنگي يا صفحه گسل، نسبت به صفحه افق. شيب شامل زاويه انحراف و نيز جهت آن ميباشد. جهت متصور شدن شيب يک گسل، بخاطر سپاري اين نکته است که آب هميشه در صفحه موازي با شيب گسل به سمت پايين جاري خواهد شد.
براي نمايش گسلها بر روي نقشه¬هاي زمين شناسي، بدين ترتيب عمل مي¬شود که با يک خط راستاي گسل را نشان ميدهند و با يک خط کوتاهتر و عمود بر خط قبلي، جهت شيب را مشخص کرده و درجه شيب را در کنار آن مينويسند.
انواع گسلها
تقسيم بندي گسلها فقط بر اساس هندسه و جهت جابجائي نسبي ايجاد شده در آنها صورت مي¬پذيرد. گسلهاي راستا لغز و گسلهاي شيب لغز دو تقسيم بندي کلي گسلها ميباشند که در زير تعاريف مربوط به آنها آورده مي¬شود.
» گسلهاي امتداد لغز (strike slip fault)
A fault with horizontal displacement, typically caused by shear stress.
گسلهايي که امتداد اصلي لغزش در امتداد راستاي گسل باشد، گسل امتداد لغز ناميده ميشوند. بر اساس جهت حرکت در امتداد راستاي گسل، گسلهاي چپ گرد و يا راست گرد را ميتوان تشخيص داد. نحوه تشخيص بدين ترتيب است که اگر در يک سمت از گسل بايستيم و حرکت سمت ديگر را نظاره نماييم، اگر حرکت آن از سمت چپ به راست باشد، گسل راست گرد و در حالت برعکس چپ گرد خواهد بود. بعنوان مثال شکل زير يک گسل امتداد لغز راست گرد را نشان ميدهد.

» گسلهاي شيب لغز (Dip slip Fault)
A fault in which two sections of rock have moved apart vertically, parallel to the dip of the fault plane.
گسلهايي که امتداد اصلي لغزش موازي جهت شيب گسل باشد، گسلهاي شيب لغز ناميده مي¬شوند. گسلهاي شيب لغز نرمال و معکوس بر اساس جهت حرکت دو قطعه نسبت به هم تعريف ميشوند. در صورتي که نيروي وارده فشاري بوده و دو قطعه را به هم نزديک کند، گسل شيب لغز معکوس و در صورت دو شدن دو قطعه از هم گسل شيب لغز نرمال ناميده مي شود.
بر اساس حرکتهاي قائم دو قطعه نسبت به هم، فرا ديواره و فرو ديواره قابل تشخيص است. در زبان انگليسي به فرا ديواره Hanging wall ( ديواره آوريز ) و به فرو ديواره Footwall اطلاق مي شود. دليل اين نامگذاري برميگردد به معدنکاراني که در معادن زير زميني کار ميکردند. چون غالبا معادن در محل تقاطع دو قطعه قرار دارند، فرا ديواره سقف معادن را تشکيل ميدهد که محل آويزان کردن چراغها در داخل معادن بود (Hanging wall) و فرو ديواره کف معدن يا محلي که پا بر روي آن قرار ميگيرد است که به آن Footwall اطلاق مي شود. در زبان فارسي از دو اصطلاح فرا ديواره و فرو ديواره براي نامگذاري استفاده مي شود.
در عمل لغزش گسل، ترکيبي از شيب لغز و راستا لغز مي¬باشد که گسل مايل ناميده مي شود. در شکل زير تمام حالتهاي ممکن به نمايش گذاشته شده است.
زمين لغزش
حرکت و جابجايي بخشي از مواد دامنه در امتداد يک سطح گسيختگي مشخص را «لغزش» ميناميم. در لغزشهاي دامنهاي تغيير شکل از نوع «برش ساده» است. لغزش انواع مختلف داشته و در هر نوع مصالحي ميتواند ايجاد شود. ويژگيهاي توده متحرک و شکل سطح گسيختگي معمولا به عنوان عوامل طبقه بندي لغزشها بکار گرفته ميشوند.

- انواع لغزشهاي دامنهاي
» لغزش انتقالي يا ساده
در لغزش انتقالي ، تودهاي از مواد به روي يک سطح کم و بيش مسطوي به سمت پايين دامنه ميلغزند. شرايط زمين شناسي و در راس آن وجود ناپيوستگي هاي ساختي داراي جهت يابي مناسب ، از جمله عوامل ايجاد يک لغزش انتقالي است.
» لغزش دايرهاي يا چرخشي
لغزش دايرهاي يا چرخشي عمدتا در دامنههاي خاکي و خرده سنگي طبيعي و مصنوعي و به مقدار کمتر در دامنههايي که از سنگ خرد شده يا ضعيف و هوازده ساخته شدهاند، ديده مي شود. در اين حالت گسيختگي در راستاي سطوحي منحني و قاشقي شکل ، که حداکثر تنش برشي را تحمل مي کنند، صورت ميگيرد. براي ايجاد يک لغزش دايرهاي معمولا نياز به شرايط زمين شناسي ويژه و گسستگيهاي ساختي نيست.
» لغزش مسطوي در سنگ
اين نوع لغزش انواع مختلفي دارد. از آن جمله است لغزش يک يا چند واحد سنگي در امتداد يک يا چند سطح مسطوي ، سر خوردن يک قطعه کوچک يا ورقهاي از سنگ به روي دامنه ، لغزش توده عظيمي از سنگ و سرانجام لغزش گوهاي در امتداد فصل مشترک دو صفحه متقاطع.
شرايط مناسب براي لغزش مسطوي
سنگهاي لايهلايه رسوبي که شيبشان به سمت خارج دامنه و مقدار آن مساوي يا کمتر از شيب دامنه است.گسلها ، درزها و فولياسيونهايي که سطوح ضعيف ممتدي را ساخته و سطح دامنه را قطع ميکنند.درزهاي متقاطع که گسيختگيهاي گوهاي را ميسازند.سنگ سخت و درزدار که سر خوردن قطعات سنگ را به همراه دارد. پوسته پوسته شدن در تودههاي گرانيتي که سرخوردن ورقههايي از سنگ را باعث مي شود.
لغزش چرخشي در سنگ : در اين نوع لغزش تودهاي قاشقي شکل از سنگ ، بر اثر لغزش در امتداد سطحي استوانهاي ، گسيخته مي شود. ايجاد ترکهايي در راس بخش ناپايدار و برآمدگيهايي در پاشنه آن نشانههاي حرکات آغازيناند. پس از گسيختگي نيز معمولا پرتگاهي در بالاي دامنه و به هم ريختگيهايي در پايين آن متساعد مي شود. افزايش شيب دامنه ، هوازدگي و نيروهاي آب نشستي از دلايل اصلي اين نوع لغزشند.لغزش چرخشي در سنگهاي سخت يکپارچه ديده نمي شود.
در مقابل درستيهاي دريايي و ديگر سنگهاي نرم ، همچنين در سنگهاي رسوبي لايهلايه به شدت درزدار و داراي لايههاي ضعيف ، فراوان ايجاد مي شود. شيب طبيعي شيلهاي دريايي متورم شونده و به شدت ترکدار ، کم و پايدارسازي آنها معمولا مشکل است. اين نوع گسيختگيها معمولا پيشرونده و وسيع اند.
لغزش چرخشي در خاک : رايجترين نوع لغزش در خاک ، حرکت چرخشي يک يا چند قطعه از آن در امتداد سطوح استوانهاي است.
علل اصلي لغزش چرخشي در خاک
• نيروهاي آب نشستي
• افزايش شيب دامنه
• ساختهاي قبلي باقيمانده در خاک برجا
لغزشهاي چرخشي از ويژگيهاي رسوبات نسبتا صخيم خاک چسبنده و بدون سطوح ضعيف است. عمق سطح گسيختگي وابسته به شرايط زمين شناسي است. لغزشهاي عميق در زمينهاي رسي و لغزشهاي کم عمق در واريزهها انجام مي شود. نشانههاي اوليه اين نوع لغزش ، ترکهاي کششي در راس و برجستگيهاي در قاعده دامنه است.
گسترش جانبي و گسيختگي متوالي
نوعي گسيختگي صفحهاي است که سنگ و خاک ديده مي شود. در اينجا مواد در امتداد يک سطح ضعيف بطور جانبي تحت تنش قرار گرفته و متواليا بصورت قطعاتي ميشکنند. علل اصلي اين نوع لغزش عبارت است از نيروهاي آب نشستي و افزايش شيب و ارتفاع دامنه. اين نوع گسيختگي را معمولا نميتوان با روشهاي رياضي پيش بيني کرد. زيرا از قبل نميتوان محل تشکيل اولين ترک و در نتيجه اولين قطعه را مشخص کرد. با اين حال ، چون در انواع خاصي از سنگ و خاک ايجاد مي شود، تشخيص حالات ناپايدار بالقوه امکان پذير است. گسترش جانبي معمولا به تدريج توسعه يافته و ميتواند حجم زيادي داشته باشد.
اين نوع گسيختگي در دره رودها رايج است و بطور مشخصي در رسهاي سخت شکافدار ، شيلهاي رسي و لايههاي افقي يا کم شيب ، که حاوي مناطق ضعيف ممتدي هستند، ديده مي شود. واريزههايي که به روي خاک برجا يا سنگ داراي شيب ملائم قرار گرفتهاند، متواليا بصورت گسترش جانبي گسيخته ميشوند. نشانه اين نوع گسيختگي در مراحل آغازين ترکهاي کششي است، البته در برخي شرايط مثل بارگذاري ناشي از زمين لرزه ، ممکن است ناگهاني باشد. در خلال گسترش پيشرونده ، ترکهاي کششي بار شده و پرتگاههايي ايجاد مي شود. گسيختگي نهايي ممکن است تا سالها اتفاق نيافتد.
لغزش واريزه
اين نوع لغزش به حرکت تودهاي از خاک ، يا خاک و قطعات سنگ که بطور يکجا يا در واحدهاي جداگانه در روي يک سطح مسطوي پرشيب ميلغزند، اطلاق مي شود. اين لغزش اغلب حالت پيشرونده داشته و ممکن است به بهمن يا جريان منتهي شود. علل اصلي لغزش واريزهاي عبارتست از افزايش نيروي آب نشستي و شيب دامنه. اين نوع لغزش در جاهايي که واريزهها يا خاک برجا به روي سطح شيبدار و نسبتا کم عمق سنگي قرار گرفته باشد، ايجاد مي شود. آغاز حرکت در اين نوع لغزش هم با ترکهاي کششي مشخص مي شود.

اهميت مطالعه گسل ها
در هر زون ساختماني روند نيروهاي تغيير شکل دهنده و در نتيجه جهت و امتداد چين ها و گسل ها متفاوت است.علاوه بر گسلهاي اصلي تعداد زيادي از شکستگي هاي فرعي به صورت دستجات گسلي دسته دوم و سوم و گاه چهارم نيز در هر منطقه ديده مي شودکه سرانجام به درزها و سيستم هاي درزي ختم مي شوند. گسلهاي فرعي،عموماً با گسلهاي اصلي موازي بوده و گاهي نيز بر حسب تغيير جهت نيروها و يا مقاومت متفاوت سنگها،شکستگي هاي اصلي را با زواياي متفاوت قطع مي کنند. به علاوه وجود عوامل فرعي مثلاً گنبدهاي نمک نيز در تغيير شکل روندهاي ساختماني اثر مهمي بجا مي گذارد.
در سالهاي اخير به کمک عکس هاي ماهواره اي توانسته اند نقشه هاي دقيق سيستم گسلي مناطق مختلف ايران را ترسيم نمايند. به اين ترتيب حدو مرز شکستگي هاي اصلي و فرعي مشخص شد.
اهميت اين قيبل مطالعات و استفاده از عکس هاي ماهواره اي در زمين شناسي مدرن امري اجتناب ناپذير بوده و تنها به ذکر چند مورد اشاره مي کنيم که شامل:
- مطالعه و شناخت دقيق روندهاي تکتونيکي کشور
- مطالعه و بررسي گسلهاي فعال کواترنر و امکان جابجايي و زلزله زايي آنها
- بررسي تغييرات ژئومورفولوژيکي
- بررسي موقعيت زمين شناسي معادن شناخته شده به منظور کشف وضعيت مشابه در نواحي ديگر
- مطالعات ژئوتکنيک در ارتباط با طرحهاي عمراني،سد سازي وجاده سازي.


