آتشفشان دماوند،‌ منبع انرژی زمین‌گرمایی و البته محرک زلزله تهران

 بیشتر زلزله ها و آتشفشانها در پهنه های با پویایی بالا و در مرزهای ورقه های زمین ساختی (همگرا و واگرا) رخ می دهند. معروفترین پهنه رخداد زلزله ها و آتشفشنها، "حلقه آتش RING OF FIRE" به دور اقیانوس آرام است. نواحی پویا از نظر زمین شناختی، هم از مواد معدنی و منابع انرژی غنی هستند وهمزمان محل رخداد مخاطراتی مانند زلزله و آنشفشان هم هستند.

فرورانش در دو سوی شرقی و غربی اقیانوس آرام بیشر در امتداد نوار حلفه آتش اتفاق می افتد. البته این نوار حالت حلقه کامل ندارد و بیشتر به شکل نعل اسب است. این نوار با طول حدود ٤٠ هزار کیلومتر فعالترین ناحیه (از نظر ژئودینامیکی و وقوع زلزله ها و آتشفشانها) بر روی کره زمین است. در محل این نوار ، مرز هایی پوسته اقیانوسی اقیانوس آرام به زیر ورقه های از جنس پوسته قاره ای موجود در پیرامون این ناحیه اقیانوسی با سرعت حدود ۴.۵ تا ۱۱ سانتی متر در سال فرورانش می کند.

این نوار محل وقوع گودالهای اقیانوسی، کمانها و رشته کوههای آتشفشانی و زلزله های متعدد است به طوری که حدود ٤٥٠ آتشفشان فعال (حدود ٨٠ درصد آتشفشانهای فعال بر روی زمین) و حدود ٩٠ درصد زلزله های جهان و ٨٠ درصد زلزله های بزرگ - زلزله های با بزرگای بیش از ۸ - در دنیا در این نوار دور اقیانوسی رخ می دهد.

حلقه آتش در ساحل شرقی از ساحل کشورهایی چون آرژانتین شیلی، پرو و کلمبیا و اکوادور در آمریکای جنوبی، نیکاراگوه و مکزیک در آمریکای مرکزی، آمریکا و کانادا در آمریکای شمالی و در ساحل غربی اش از ساحل کشورهایی مانند روسیه، ژاپن، فیلیپین، اندونزی و نیوزیلند عبور می کند. دلیل وقوع زلزله های بزرگ، وجود پهنه های فعال زمین ساختی در ناحیه فرورانش، تغییر شکل و تغییر مکان زیاد در این نواحی است.

در زلزله های کلان راندگی (Mega thrust) معمولا در نواحی فرورانش و در حاشیه اقیانوسها (مانند نوار حاشیه اقیانوس آرام و یا ناحیه حاشیه اقیانوس هند، ) رخ می دهند؛ ابعاد صفحه گسیختگی در یک رخداد زمینلرزه اصلی در حدود ۲۰۰ در ۵۰۰ کیلومتر و میزان لغزش حداکثر بر روی صفحه گسل ۲۰ تا ۳۵ متر در یک زلزله و میزان متوسط تغییر مکان /لغزش سالانه حدود ۲ تا ۱۲ سانتی متر در سال است.

بنابراین انتظار رخداد زمینلرزه های بزرگ (با بزرگای بیش از ۸ و گاه حتی با بزرگای بیش از ۹) در این نواحی وجود دارد.، ولی در زلزله هایی که در درون ورقه قاره ای (مانند البرز) یا در مرزهای برخورد دو ورقه قاره ای (مانند زاگرس و ایران مرکزی، یا هند و هیمالایا) رخ می دهند و بیشتر زلزله های هند، ایران و ترکیه و افغانستان و نپال ... از این نوع هستند، ابعاد صفحه گسیختگی کوچکتر است و مثلا در زمینلرزه ای مانند زمینلرزه ۱۹۹۰ منجیل ایران که با بزرگای ۷.۳ صفحه گسیختگی در حدود ۲۰ در ۹۰ کیلومتر و حداکثر میزان لغزش در لرزه اصلی منجیل حدود نیم متر و میزان حداکثر تغییر مکان/لغزش متوسط سالانه در ناحیه البرز و تالش، حدود سه میلی متر در سال است. بنابراین زمینلرزه ای با بزرگای بیش از ۸ اساسا در چنین نواحی بسیار به ندرت رخ می دهند (گرچه بعید نیستند).

در ایران چنین وضعی در رشته کوههای البرز، آذربایجان و ایران مرکزی و ناحیه لوت قابل پیگیری است. معروفترین سامانه های آتشفشانهای ایران که عبارتند از دماوند (در ناحیه البرز)، سبلان، سهند (در آذربایجان)، تفتان و بزمان (در سیستان و بلوچستان) عمدتا از نوع چینه ای (استراتوولکان)هستند.

این آتشفشانها با تظاهراتی از نوع آب گرم و خروج گازهای فومرولی و چشمه های سولفوری و همچنین وجود چشمه های تراورتنی از نوع اتشفشان فعال (بدون تظاهرات انفجاری در حال حاضر) هستند. آخرین انفجار مهم در دماوند به حدود ۷۳۰۰ سال قبل و رویداد ماقبل آن به حدود ۲۵۰۰۰ سال قبل مرتبط شده است. دماوند دو مخروط بزرگ دارد، یکی مخروط قدیمی تر که حدود ۱ میلیو ن و هفتصد و هشتاد هزار سال قدمت دارد، و دیگری مخروطی جوانتر که سنش به ۶۰۰ هزار سال قبل می رسد.

انرژی زمین گرمایی

از حدود سه دهه قبل به ایران مساله استفاده از انرژی زمین گرمایی در قله دماوند در ایران مطرح شده است. انواع نیروگاههای زمین گرمایی به اختصار در سه رده "بخار خشک Dry Steam"، "بخار سیال flash steam" و سیکل دوگانه Binary Cycle" تقسیم بندی می شوند. در اروپای مرکزی و غربی سرمایه گذاری وسیعی برای مطالعه و بهره برداری از انرژی های نو (به ویژه انرژی زمین گرمایی) آغاز کرده اند.

جالب است که نیروگاه زمین گرمایی "شولتز سو فوره Soultz-sous-Forêts "در شمال استان آلزاس فرانسه (نزدیک مرز آلمان) پس از یک سرمایه گذاری ۲۳ ساله در ژوئیه ۲۰۱۰ به بهره برداری رسید و از پاییز ۲۰۱۰ (۱۳۸۹ش.) با تولید ۱.۵ مگاوات برق برای استفاده در شهر "شولتز سو فوره" در شبکه تولید برق فرانسه قرار گرفته است.

نگارنده در مرداد ماه ۱۳۸۲ (۲۰۰۳م)در تیمی پژوهشی از سوی دانشگاه استراسبورگ فرانسه از این نیروگاه و برنامه وسیع پژوهشی و عملیاتی برای تولید انرژی زمین گرمایی ، در عمق ۵ کیلومتری زمین با حفر سه چاه، بازدید کرد.

این نیروگاه با ویژه تولید برق از انرژی زمین گرمایی در عمق زمین در نوع خود اولین و از نظر تولید الکتریسیته به صورت تجاری تنها مورد در دنیا محسوب می شود. این پروژه "در آلزاس فرانسه با سرمایه گذاری از سال۱۹۸۷ با ۸۰ میلیون یورویی ایجاد شده است،.

عکسهای بازدید از نیروگاه در حال ساخت (در سال ۲۰۰۳) "شولتز سو فوره Soultz-sous-Forêts" در آلزاس فرانسه، در قالب تیم پژوهشی دانشگاه استراسبورگ فرانسه:

یخچالها و آتشفشانها

در مرز نواحی آتشفشانی مانند دماوند یخچالهای مهم طبیعی مانند مرز های طبیعی عمل کرده اند. یخچالهای طبیعی موجود در دره هراز در زمان آخرین عصر یخ مانع اصلی از انتقال گدازه های آتشفشانی دماوند از غرب دره هراز به شرق آن بوده است (شواهد این وجود و عدم وجود گدازه ها و منشورهای بازالتی را می تواند در دوسوی این مرز طبیعی یخچالی در دره هراز در حدفاصل بین آب اسک تا رینه لاریجان مشاهده کرد). نگارنده شواهد مذبور یخچالی را در ناحیه مذبور در بازدید هایی همراه زنده یاد مهندس پدرامی در اسفند ۱۳۶۷ دنبال کرده است.

یخچالهای ایران به در منطقه غربی البرز (علم کوه) و مرکز آن (دماوند و توچال) و در کوههای زاگرس (به ویژه زردکوه بختیاری و دنا) و سبلان و همچنین درکوههای جوپار و لاله زار کرمان (در ابعاد کوچکتر) وجود داشته اند که با پایان یافتن آخرین عصر یخ (که در رشته کوههای آلپ به نام عصر یخچالی ورم-Wurm- نامیده می شود ) و از حدود ۱۰۰ هزار قبل تا ۱۰ هزار سال قبل طول کشیده، بیشتر این یخچالهای طبیعی ایران از بین رفته اند و فقط بخش های محدودی از آنها به صورت سیرکهای یخچالی در منطقه علم کوه، توچال، دماوند و زردکوه بختیاری باقی مانده اند.

یک مساله مهم در مورد رخداد زمینلرزه ها در نواحی گسله که در پهنه یخچالی واقع هستند بررسی ذوب شدن یخچالها و در نتیجه وقوع زمینلرزه ها به دلیل باربرداری یخ از روی گسلها و رها شدن تنش جمع شده در گسلهاست.

آخرین مرحله از آخرین عصر یخ در حدود ۲۴ هزار سال تا ۱۰ هزار سال قبل رخ داده است. پژوهشها در مورد پخچالهای ایران نشان می دهد که درطی آخرین عصر یخ دما در ناحیه ایران حدود ۴ تا ۵ درجه از نیمه اول سده بیستم سرد تر بوده است. این در حالی است که اکنون در سال ۲۰۱۶ دمای هوا در ایران به طور متوسط حدود ۲.۵تا ۳ درجه از نیمه اول سده بیستم گرمتر نیز شده است.

تحریک برای رخداد زمین لرزه ها در شرق آمریکا در زلزله سال ۱۸۱۱ (با بزرگای ۷.۳) و دو زمینلرزه در سال ۱۸۱۲ (با بزرگای ۷.۳ و ۷.۵) و همچنین زمینلرزه ۳۱ اوت ۱۸۸۶ (با بزرگای ۷.۳) در چارلستون درپهنه گسله نیومادرید به ذوب شدن یخ ها و عقب نشینی این جبهه یخچالی (تحریک گسلها به دلیل باربرداری از روی گسله مربوط بوده اند.

در آلاسکا نیز رابطه بین تحریک گسلها به دلیل ذوب شدن یخ ها نیز مطرح شده است. زمینلرزه ۲۸ فوریه ۱۹۷۹ سنت الیاس با بزرگای ۷.۲ به ذوب شدن یخ ها در آلاسکا مربوط شده است. زلزله قبلی در همین ناحیه در سال ۱۸۹۹ (۸۰ سال قبلتر) با بزرگای مشابهی رخ داده بود.

از بین رفتن عمده یخچالهای ایران در آخرین مراحل آخرین عصر یخ (حدود ۲۵ تا ۱۰ هزار سال قبل) در بخشهای مهمی از نواحی البرز و زاگرس و احتمالا منطقه سبلان و کرمان (کوههای لاله زار و جوپار) با بخشی از مهمترین نواحی پهنه های گسلهای لرزه زای ایران منطبق است.

این نواحی که با ذوب شدن یخچالها در ایران مرتبطند از نظر رخداد زلزله های مهم با بازگشتهای خیلی طولانی (در غرب و مرکز البرز، در ناحیه زردکوه بختیاری، در ناحیه سبلان، و در در لاله زار کرمان) قابل بررسی هستند. وجود سامانه های آتشفشانی در همین نواحی از جمله در ناحیه دماوند در البرز مرکزی، و در سبلان و تفتان، و تغییر در ریتم رخداد زلزله ها قابل توجه مستقل هستند.

تحریک گسلها با فعالیت در سامانه آتشفشانی

نکته مهم دیگری که باید به آن پرداخت احتمال تحریک گسلهای پیرامون سامانه ها آتشفشانی بزرگ است. در کشور ژاپن در پی یک سری فعالیتهای ولکانیکی از ماه فوریه ۱۹۹۸ پیرامون سامانه آتشفشانی ایواته، در ۳ سپتامبر ۱۹۹۸ زمینلرزه ای با زرگای ۶.۱ در جنوب غرب سامانه آتشفشانی رخ داد. در شرایط خاص وقوع زمینلرزه های مهم می تواند به انفجار در قله آتشفشانی هم بیانجامد.

مثلا بر پایه پژوهشهای دیوید هیل از سازمان زمین شناسی ایالات متحده ، دو روز بعد از زلزله معروف ۲۲ مه ۱۹۶۰ با بزرگای ۹.۵ در والدیویای شیلی (که با حدود ۱۰۰۰ کیلومتر طول گسلش در مرز فرورانش در ساحل شیلی همراه بود)، آتشفشان کوردون کاله در مرکز شیلی فعال شد. یا آتش فشان کیلالوا هاوایی تنها نیم ساعت بعد از زلزله ۲۹ نوامیر ۱۹۷۵ با بزرگای ۷.۵ رخ داد (که موجب حدود ۳۰ کیلومتر گسلش سطحی شد).

تحریک وقوع زمینلرزه روی گسلهای فعال ممکن است با انبساط یا افزایش حجم و همچنین انقباض یا فشرده شدن اتاقک ماگمایی در یوسته رخ دهد. مشاهدات نشان می دهد که وقتی آزاد شدن تنش در اثر فعالیتهای ولکانیکی به حد ۵ تا ۷% افت تنش در هنگام گسیختگی گسلش برسد، احتمال تحریک گسلهای پیرامون سامانه آتشفشانی و وقوع زمینلرزه وجود دارد. از این دیدگاه لازم است تا تحریک احتمالی گسلهای پیرامون سامانه آتشفشانی دماوند (گسلهای مشا، لار، فیروزکوه، شمال تهران، کندوان، بلده، شمال البرز ) بر اساس فعالیت دائمی چنین سامانه ای با دقت سنجیده شود.

به باور نگارنده این خطر (تحریک وقوع زمینلرزه در اثر فعالیتهای سامانه آتشفشانی) از خطر انفجار در قله آتشفشانی دماوند مهمتر است. چرا که ممکن است خطر انفجار در مخروط دماوند و خروج گدازه به عنوان خطری فوری مطرح نباشد، ولی خطر زمینلرزه شدید (به دلیل وجود گسلهای فعال و تغییر شکلی که در پوسته دائما در این ناحیه رخ می دهد) خطری دائمی است که ممکن است با فعالیتهای سامانه دماوند تحریک شود.