تحلیل دقیق‌تر خطرات زلزله، خشکسالی و آتشفشان در آزمایشگاه سن‌یابی / بازسازی آب و هوای شرق کشور

دکتر مرتضی فتاحی در گفت‌وگو با ایسنا، با بیان این‌که در سال 1376 طرح احداث آزمایشگاه داده شد، اظهار کرد: بشر یک بار موفق به پیش‌بینی زلزله شد. در سال 1975 در شهر «هی‌شنگ» چین با جمعیت یک میلیون نفر، زلزله از چند هفته قبل از وقوع، علائم و نشانه‌هایی (پیش‌نشانگر) داشت و در چین پیغام زلزله شنیده شد و وقوع آن پیش‌بینی شد. در چین تحت‌نظر یک مرکز پیش‌نشانگرها، یک جمعیت صد هزار نفره و علاقه‌مند تشکیل شده بود و پیش‌نشانگرهای زلزله را مانیتور و ثبت کردند.

وی ادامه داد: مثلاً پیش زلزله‌ها که توسط دستگاه‌های لرزه‌نگار ثبت شد، تغییر سطح آب‌های زیرزمینی، تغییر میزان گاز رادون، تغییر حرکات حیوانات، تغییر میدان الکتریکی، تغییر میدان مغناطیسی و سایر پیش‌نشانگرهای زلزله بود. غالب این تغییرات از هفته‌ها پیش از وقوع زلزله در تاریخ چهارم فوریه 1975 توسط محققان و مردم غیر متخصص دیده شد و زلزله‌شناسان مطمئن شدند که زلزله رخ می‌دهد، به مسئولان اطلاع دادند و مسئولان به مردم اعلام کردند و شهر تخلیه شد. زلزله 7.3 ریشتری رخ داد و حدود 2000 نفر مردند و 27000 نفر زخمی شدند؛ یعنی میزان تلفات بسیار بسیار محدود شد.

بسیاری از زلزله‌ها بدون پیش‌نشانگر هستند

بنیانگذار آزمایشگاه ملی سن‌یابی به روش لومینسانس نوری در موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران افزود: اما در سال 1976 در شهر تنگشان زلزله 7.6 ریشتری بسیار مهیب رخ داد و جان صدها هزار نفر را گرفت که متأسفانه پیش‌بینی نشده بود. تیم‌هایی از متخصصان دنیا در سال 1376 عازم چین شدند و گزارش دادند که تنها دلیلی که زلزله هی‌شنگ چین پیش‌بینی شد، وجود پیش‌نشانگرها و مونیتورینگ آن بود. اما بسیاری از زلزله‌ها متأسفانه بدون پیش‌نشانگر هستند.

دکتر فتاحی خاطرنشان کرد: پس از سال 1975 چینی‌ها ده‌ها زلزله را پیش‌بینی کردند، اما خوشبختانه رخ نداد. در سایر کشورها نیز زلزله‌های زیادی پیش‌بینی شد و رخ نداد. از همین‌رو تمرکز بر شناسایی علت زلزله و تخمین خطر زلزله و مقاوم‌سازی معطوف شد.

وی تصریح کرد: در این مسیر، علمی به نام "دیرینه زلزله‌شناسی" ایجاد شد. هدف آن مطالعه گسل‌های فعال و زلزله‌های دیرین بوده است. برای بررسی نرخ لغزش و مشخصات هندسی گسل‌ها از آن استفاده می‌شود.

بنیانگذار آزمایشگاه ملی سن‌یابی به روش لومینسانس نوری در موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران افزود: هم‌چنین این علم محل و سن و دوره بازگشت و بزرگای زلزله‌های ماقبل تایخ را پیدا می‌کند و کاتالوگ زلزله‌ها را تکمیل می‌کند. چون اطلاعات زلزله‌های دستگاهی تا حداکثر صد سال پیش را پوشش می‌دهد. اطلاعات تاریخی نیز تا زمان محدودی برای برخی مناطق وجود دارد.

تعیین نرخ لغزش گسل‌ها و دوره بازگشت زلزله از خروجی‌های علم دیرینه زلزله‌شناسی است

دکتر فتاحی توضیح داد: از جمله خروجی‌های علم دیرینه زلزله‌شناسی نرخ لغزش گسل‌ها و دوره بازگشت زلزله است که جهت تحلیل خطر زلزله استفاده می‌شود. هم‌چنین جهت پهنه‌بندی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نرخ لغزش با تقسیم میزان جابجایی بر دوران جابجایی به دست می‌آید. نرخ لغزش گسل نمایانگر میزان فعالیت گسل است. نرخ لغزش گسل بین حدود صفر تا 100 میلی‌متر در سال می‌تواند باشد. هر چه نرخ لغزش بیشتر باشد، گسل فعال‌تر است.

وی گفت: با دانستن دوره بازگشت زلزله و زمان آخرین زلزله ایجاد شده توسط گسل، زمان وقوع زلزله بعدی تخمین زده می‌شود. برای تعیین نرخ لغزش و دوره بازگشت به سن‌یابی شواهد زلزله‌های دیرین نیاز است. از این‌رو به روش‌های سن‌یابی مناسب نیاز است.

بنیانگذار آزمایشگاه ملی سن‌یابی به روش لومینسانس نوری در موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران افزود: در سال 1990 در قسمت کاهش خطرهای طبیعی سازمان ملل، کمیسیون دیرینه زلزله‌شناسی تشکیل شد تا اطلاعات جهان را جمع‌آوری کند. این امر به تشکیل کارگاهی در سال 1994 منجر شد. نتایج در سال 1996 به‌صورت مقالات و کتاب منتشر شد. در ژاپن پس از زلزله 1995 کوبه، کمیته گسل‌های فعال درسال 1996 تشکیل شد.

دکتر فتاحی ادامه داد: در سال 1997 در موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران طرح راه‌اندازی آزمایشگاه سن‌یابی به روش لومینسانس نوری جهت سن‌یابی شواهد زلزله‌های دیرین و فعالیت گسل‌ها تهیه و به دانشگاه تهران ارائه شد که به تصویب معاونت پژوهشی دانشگاه رسید و به‌عنوان یک طرح ملی برای ریاست جمهوری ارسال شد.

وی خاطرنشان کرد: در فروردین سال 1386 هم با تجهیز اتاق تاریکی برای آماده‌سازی نمونه در زیرزمین موسسه، حرکت در جهت احداث آزمایشگاه ملی سن‌یابی به روش لومینسانس نوری آغاز شد. نمونه‌ها پس از آماده‌سازی به‌منظور تعیین سن، به آزمایشگاه دانشگاه آکسفورد منتقل می شدند و در آنجا در هر دوره طی حدود 6 ماه سن‌یابی می‌شدند. در سال 1395 با خرید دستگاه اندازه گیری لومینسانس (lexsygsmart) امکان اندازه‌گیری لومینسانس تحریک شده با نور فراهم شد.

بنیانگذار آزمایشگاه ملی سن‌یابی به روش لومینسانس نوری در موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران افزود: لومینسانس تحریک شده با نور کاربردهای وسیعی از دزیمتری تا سن‌یابی دارد. یکی از کاربردهای لومینسانس تحریک شده با نور، سن‌یابی آخرین زمان نورخوردگی رسوبات و خاک و هر آنچه از آن‌ها ساخته شده، مثل خشت و آجر است. اما در هنگام زلزله رسوبات و خاک که در معرض نور بوده‌اند، دفن می‌شوند. روش سن‌یابی لومینسانس نوری زمان دفن این رسوبات را تعیین می‌کند.

سن‌یابی به روش لومینسانس نوری پلی بین پژوهش‌های دیرینه زلزله‌شناسی، اقلیم‌شناسی و باستان‌شناسی

وی با بیان این‌که مجموعه مطالعات و پژوهش‌های دیرینه زلزله‌شناسی، دیرینه اقلیم‌شناسی و باستان‌شناسی ایران، ما را در شناخت گذشته یاری می کند، ادامه داد: با سن‌یابی، نه تنها، تاریخ وقایع گذشته مشخص می‌شود، بلکه به تعیین زمان وقوع حوادث آینده کمک می‌شود. معمولاً حوادث طبیعی به‌صورت تناوبی رخ می‌دهند. تعیین سن تناوب و آخرین زمان رخداد طبیعی به ما کمک می‌کند تا بتوانیم دوره تناوب و احتمال وقوع بعدی خطر طبیعی را تخمین بزنیم.

بنیانگذار سن‌یابی به روش لومینسانس نوری در موسسه ملی ژئوفیزیک دانشگاه تهران درباره فعالیت دیرینه زلزله‌شناسی آزمایشگاه سن‌یابی موسسه ملی ژئوفیزیک دانشگاه تهران توضیح داد: تعیین دوره بازگشت زلزله و نرخ لغزش گسل، دو پارامتر اساسی در تخمین خطر زلزله در ارتباط با گسل‌هاست، این مهم به کمک روش‌های سن‌یابی انجام می‌شود. با استفاده از لومینسانس نوری این مهم در ایران در ارتباط با گسل‌های متعدد از جمله درونه، نیشابور، سبزوار، رفسنجان، انار، گوک، بم، دشت بیاض، شمال تهران، پردیسان انجام شده است و به صورت مقالات در مجلات معتبر بین المللی منتشر شده است. به‌عنوان نمونه می‌توان به نتایج مطالعات اولیه گسل سبزوار اشاره کرد که نشان داد نرخ لغزش آن یک میلیمتر در سال و دوره بازگشت آن 3000 سال است.

شکل گسل سبزوار:

بالا - دیاگرام نمایانگر مشخصه‌های اصلی گسل و نتایج سن‌یابی به روش لومینسانس نوری است. دیواره 9.5 متری ترانشه‌ای طبیعی است که توسط رودخانه بر روی اسکارپ گسل سبزوار ایجاد شده است.

پایین - عکس اسکارپ گسل سبزوار را نشان می‌دهد. نقاط محل نمونه‌برداری برای سن‌یابی را نشان می‌دهد.

آغاز سن‌یابی زمین لغزش‌ها با استفاده از آزمایشگاه ملی سن‌یابی نوری

دکتر فتاحی توضیح داد: زلزله می‌تواند موجب زمین لغزش شود. زمین لغزش باعث دفن روستا می‌شود. خاصه زمین لغزش‌های خوشه‌ای (یک مجموعه زمین لغزش در یک زمان مشخص) توسط زلزله صورت می‌گیرد. از این‌رو تعیین سن زمین لغزش‌ها روش دیگری در تخمین خطر زلزله است که به‌ندرت در ایران انجام شده است. اخیراً با استفاده از آزمایشگاه ملی سن‌یابی نوری موسسه ژئوفیزیک سن‌یابی زمین لغزش‌ها آغاز شده است. سن‌یابی زمین لغزش سولقان نشان داد که این زمین لغزش توسط زلزله رخ داده است (مقاله مربوطه در مجله معتبر بین‌المللی چاپ شده است).

وی درباره مطالعات باستان‌شناسی آزمایشگاه سن‌یابی موسسه ملی ژئوفیزیک دانشگاه تهران هم گفت: ایران کشوری باستانی است و مطالعه آثار باستانی به جا مانده و بازسازی آن‌ها و تعیین زمان ساخت و تخریب آن‌ها اهمیت ویژه‌ای در امور باستان‌شناسی و جذب توریست دارد. بنیان باستان‌شناسی بر وقایع‌نگاری استوار است و تعیین سن مطلق تمدن‌ها و یافته‌ها، نقش اساسی در مطالعات باستان‌شناسی دارد. این بخش امید دارد با سن‌یابی رسوبات و یافته‌های باستان‌شناسی و دیگر آثار به جا مانده از تمدن‌های پیشین چون تعیین سن ساختمان‌ها و سدها و دیوارهای باستانی، باستان‌شناسان ایران را در انجام پروژه‌های تحقیقاتی یاری کند.

تخمین سن دیوار بزرگ گرگان با سن یابی به روش لومینسانس نوری و کربن 14

بنیانگذار سن‌یابی به روش لومینسانس نوری در موسسه ملی ژئوفیزیک دانشگاه تهران افزود: به‌عنوان نمونه تخمین سنی که توسط سن یابی به روش لومینسانس نوری و کربن 14 انجام شد، نشان داد که دیوار بزرگ گرگان در سال‌هایی توسط ساسانیان ساخته شده است. دیوار بزرگ گرگان از استحکامات نظامی قدیمی واقع در نزدیک گرگان در استان گلستان در جنوب شرقی دریای خزر است. دیوار بزرگ گرگان از شرق دریای خزر آغاز می‌شود و پس از عبور از شمال آققلعه، گمیشان و شمال گنبد تا کوه‌های گلیداغ در شمال شرق کلاله ادامه می‌یابد و در کوه‌های پیشکمر (ترکمن) محو می‌شود. این دیوار، با طول 195 کیلومتر با آجر قرمز ساخته شده است و بزرگترین دیوار آجری جهان و طولانی‌ترین دیوار دفاعی موجود در دنیا پس از دیوار چین است.

شکل 1: تصویری قدیمی از دیوار گرگان (سوسر و همکاران، 2104)

شکل 2: نقشه ساده دیوار گرگان و تمیشه (نوکنده و همکاران، 2112)

شکل 3: نمونه‌برداری از کوره‌های آجرپزی برای سن‌یابی به روش لومینسانس نوری

شکل 4: نمونه‌برداری از دیوار گرگان برای سن‌یابی به روش لومینسانس نوری

شکل 5: نمونه‌برداری از خندق برای سن‌یابی به روش لومینسانس نوری

دکتر فتاحی افزود: بر اساس بررسی‌های اولیه عرض دیوار دردشت 10 متر و در نواحی کوهستانی حدود 6 متر و ارتفاع آن حدود 6 تا 8 متر بوده است. دیوار گرگان شامل حداقل 33 دژ دفاعی است که احتمالاً محل استقرار سربازان بوده است. تقریباً در سراسر دیوار و در جلوی آن خندق یا کانال انتقال آب به عمق بیش از پنج متر وجود داشته است که آب را از طریق رودخانه (گرگان‌رود) به سمت خندق و کوره‌های آجرپزی و زمین‌های پایین‌دست هدایت می‌کرده است. عرض خندق در طول مسیر بین 31 متر در نواحی پست و هموار تا 10 متر در نواحی کوهستانی متغیر بوده است. با تمام این اوصاف این بنای تاریخی مار مانند به اندازه سایر همتاهای باستانی خود شناخته شده نیست و کمتر سخنی از آن به میان آمده است. دیوار گرگان در بسیاری از جهت‌ها هنوز در جهان بی‌بدیل است و معماهای بسیاری را با خود همراه دارد.

وی توضیح داد: متأسفانه به جز بخش‌های کوچکی از دیوار بزرگ گرگان که در زیر خاک مدفون مانده، تقریباً تمام این دیوار در طول سال‌ها براثر عوامل طبیعی و انسانی از میان رفته است. با این‌حال خوشبختانه امکان احیای بخش‌هایی از این دیوار وجود دارد که می‌تواند مرکز جذب توریست شود. خوشبحتانه در محدوده شهرستان کلاله و از روستای گوکجه واقع در 16 کیلومتری شمال کلاله بخش‌هایی از دیوار توسط باستان‌شناسان حفاری شده و قابل بازدید هستند.

بنیانگذار سن‌یابی به روش لومینسانس نوری در موسسه ملی ژئوفیزیک دانشگاه تهران، افزود: تا پیش از تعیین سن مطلق، فرضیه‌ها، زمان ساخت آن را با اختلاف زمانی، از زمان اسکندر در قرن چهارم پیش از میلاد تا زمان خسروپرویز در قرن ششم پس از میلاد ذکر کردند. سن به دست آمده با روش OSL برای یک نقشه قدیمی‌تر از دیوار (246-446 میلادی) بدست آمد. نتایج آزمایش‌ها با روش رادیوکربن و روش لومینسانس نوری نشان دادند که دیوار گرگان در اواخر قرن پنجم و یا اوایل قرن ششم میلادی ساخته شده‌اند. در این دوران امپراطوری ایران در حال جنگ با همسایگان شمالی بود، به‌طوری‌که پیروزشاه، پادشاه ساسانی در سال‌های (484-459 میلادی) مکرراً در گرگان باستان (نزدیک گناباد جدید) در جنوب دیوار گرگان مستقر بود تا با تهدید قوم هون‌های سفید و دیگر اقوام شمالی مقابله کند. بنابراین احتمالاً پادشاهان ساسانی برای محافظت از دشت حاصلخیز گرگان و جلوگیری رخنه این اقوام به داخل ایران، این دیوار را ساخته‌اند.

بنیانگذار سن‌یابی به روش لومینسانس نوری در موسسه ملی ژئوفیزیک دانشگاه تهران با بیان این‌که زمین حوادث گذشته طبیعی را در خود ثبت و ضبط می‌کند، افزود: از این‌رو می‌توان با سن‌یابی رسوبات آبی و بادی، تصویری از وضعیت گذشته دوره‌های گذشته آب و هوایی به دست آورد.

آب و هوای منطقه شرق ایران به کمک نتایج سن‌یابی به روش لومینسانس نوری بازسازی شد

دکتر فتاحی بازسازی آب و هوای ایران را یکی دیگر از کاربردهای آزمایشگاه سن‌یابی در ایران برشمرد و افزود: ایران سرزمینی خشک - نیمه‌خشک محسوب می‌شود و از همین‌رو منابع آبی ارزش بسزایی در آن دارند. بنابراین برنامه‌ریزی‌های بلند مدت و میان مدت برای مدیریت منابع آب موجود بسیار حیاتی است.

وی خاطرنشان کرد: جهت مطالعات و مقابله با خشکسالی و بیابان‌زدایی، بازسازی وضعیت آب وهوایی گذشته ایران ضروری است. چون شناخت هر چه دقیقتر شرایط آب و هوایی گذشته به دستیابی ما به مدلی واقع‌گرایانه تر از آینده کمک می‌کند. سن‌یابی نقشی حیاتی در تعیین سن فعالیت دریاچه‌ها، رودخانه‌ها، رسوبات آبی و بادی و دیرینه اقلیم شناسی دارد. با استفاده از سن رسوبات آبی (رودخانه‌ها و دریاچه‌ها و بادزنه‌ها) و بادی که توسط روش لومینسانس نوری سن‌یابی شده بودند، آب و هوای منطقه شرق ایران، از 30 هزار سال پیش تا زمان حاضر، بازسازی شد و در مجله بین‌المللی چاپ شد.

شکل 1. خلاصه بازسازی آب و هوای منطقه شرق ایران. (A از 30000 سال پیش تا 13000 سال پیش سرد و خشک بود. (B از 13000 سال پیش تا 9000 سال پیش بارندگی ها و بالطبع رسوبات افزایش یافت. (C از 9000 سال پیش تا 7000 سال پیش دریاچه ها پر آب بوده است که نمایانگر محیط پرآب بوده است. (D از حدود 5000 سال پیش تاکنون خشک سالی بوده است.

بنیانگذار سن‌یابی به روش لومینسانس نوری در موسسه ملی ژئوفیزیک دانشگاه تهران، افزود: با سن‌یابی مشخص شد که دو دریاچه خشک موجود در شرق ایران 7000 تا 9000 سال پیش پر از آب بوده‌اند. این اطلاع نمایانگر آن است که احتمالاً منابع آبی زیرزمینی عمدتاً در هزاران سال پیش در شرق ایران شکل گرفته‌اند. اگر این فرضیه صحیح باشد بارش‌های موسمی عامل تشکیل آب‌های عمیق نبوده است. از این‌رو این مخازن آب برای این مناطق ارزش طلا را دارند. اگر با پمپ این مخازن را مصرف کنیم، نه تنها مخازن خالی از آب می‌شوند، بلکه فرونشست زمین و احتمال از بین رفتن خاک کشاورزی را خواهیم داشت. ما باید راه اجداد خود را دنبال کنیم و به طریقی از مخازن استفاده کنیم که صدمه نیینند.

دکتر فتاحی تصریح کرد: این تکنولوژی پس از خشکسالی 5000 سال پیش در شرق ایران و ایران مرکزی، موجب نجات اجداد ما طی هزاران سال گذشته بود. اجداد ما قنات را به‌عنوان بهترین روش بهره‌گیری از این منابع ابداع کردند تا منابع آب برای نسل‌های بعدی باقی بماند. در سیستم قنات اولاً آب در هنگام حرکت در آن، تبخیر نمی‌شود و ثانیاً مخزن خالی نمی‌شود و ما را با مشکلات عدیده مواجه نمی‌کند. ما نباید آبی را که هزاران سال حفظ شده است طی ده‌ها سال مصرف کنیم و نسل‌های بعد را با خشکسالی مواجه کنیم. ما با توان علمی و تکنولوژی امروز باید استراتژی صحیح جهت استفاده بهینه از منابع آبی را دنبال کنیم.

سن‌یابی قدیمی‌ترین قنات‌ها تنها راه اثبات آن‌که کدام کشور مبدع قنات بوده است

وی افزود: در دنیا بیش از 30 کشور از قنات استفاده کرده‌اند و برخی مدعی ابداع آن بوده‌اند. تنها راه اثبات آن‌که کجا مبدع قنات بوده است، سن‌یابی قدیمی‌ترین قنات‌هاست. برای نخستین بار در دنیا قنات توسط بنیان‌گذار آزمایشگاه سن‌یابی موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران سن‌یابی شد و روش سن‌یابی قنات در سال 2015 در مجله بین‌المللی Archeological science چاپ شد.

بنیانگذار سن‌یابی به روش لومینسانس نوری در موسسه ملی ژئوفیزیک دانشگاه تهران ادامه داد: به کمک سن‌یابی می‌توان موضوعات علوم دیرینه زلزله‌شناسی، دیرینه اقلیم‌شناسی و باستان‌شناسی را توأمان در منطقه‌های مختلف ایران بررسی کرد. به‌عنوان نمونه‌هایی از کارهای انجام شده می‌توان به مقالات منتشر شده در ارتباط با گسل‌ها (گسل‌های درونه، رفسنجان، نیشابور، انار، گوک، بم، شمال تهران، دشت بیاض، پردیسان) و سن‌یابی زمین لغزش (مربوط به منطقه کَن در شمال تهران) و مطالعات دیرینه اقلیم‌شناسی و باستان‌شناسی مراجعه کرد.

دکتر فتاحی با بیان این‌که آزمایشگاه سن‌یابی در ایران علاوه‌بر اهداف پژوهشی پیگیر اهداف آموزشی هم هست، تصریح کرد: با توجه به بِکر بودن زمینه‌های تحقیقاتی که به آن اشاره شد، تشویق نیروهای متخصص جهت انجام فعالیت‌های ملی به‌منظور تحقق آن اهداف ضروری است. به این منظور، مسئولان این بخش امیدوار هستند که طی مشارکت‌های نزدیک بین رشته‌ای و آموزشی با دانشگاه‌ها خاصه گروه‌های آموزشی مرتبط از جمله فیزیک زمین، زمین‌شناسی، جغرافیا، باستان‌شناسی، کشاورزی و... بتوانند زمینه‌های لازم جهت پرورش این متخصصان را فراهم کند.

اعلام آمادگی آزمایشگاه ملی لومینسانس برای همکاری با مراکز دولتی و خصوصی

وی یادآور شد: آزمایشگاه ملی لومینسانس آماده همکاری نزدیک با مراکز مختلف دولتی و خصوصی شامل سازمان‌ها، وزارتخانه‌ها و شرکت‌ها از جمله سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی، نقشه‌برداری، میراث فرهنگی و گردشگری، مرکز تحقیقات مسکن، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله و... است. از پروژه‌های مهمی که با استفاده از این واحد می‌تواند در دستور کار سازمان‌های بالادست قرار بگیرد، می‌توان به تصویب و کلید خوردن پروژه «کمیسیون گسل‌های فعال و تعیین میزان فعالیت گسل های فعال ایران» و تعیین سن دقیق سازه‌ها، اشیاء و سایر موارد باستانی، با هدف افزایش رونق گردشگری اشاره کرد.

انتهای پیام