در گزارش مقاله پژوهشی اداره کل ژئودزی و نقشه برداری زمینی که از سوی آقایان دکتر حمید رضا نانکلی رییس اداره ژئودزی و ژئودینامیک و دکترعبدالرضا سعادت مدیرکل ژئودزی و نقشه برداری زمینی، تهیه شده آمده است: از نقطه نظر لرزه زمین ساختی، كشور ايران بخشي از كمر بند زلزله خيز آلپ‌ـ هيمالايا را تشكيل مي‌دهد و تهران به عنوان پايتخت ايران در كوهپايه‌هاي جنوبي كوههاي البرز مركزي و در منطقه‌اي بسيار فعال واقع شده است.

منطقه البرز مركزي لرزه خيز بوده و در طي دو هزارسال گذشته بيش از 20 زمين‌لرزه با بزرگي 5/6 (درمقياس امواج) سطحي دراين منطقه بوقوع پيوسته است. از ديدگاه زمين ساخت البرز مركزي ‌توان ايجاد زمين لرزه‌هاي بزرگ را دارد و گسل‌هاي توانمندي در البرز مركزي قرار دارند كه بارزترين چشمه خطر براي شهر تهران گسل مشاء-فشم و گسل شمال تهران است. آخرین زلزله بزرگ تهران در ۲۷ مارس ۱۸۳۰ ميلادي (۱90سال پیش) با بزرگی بیش از هفت درجه ریشتر به وقوع پیوست. در مورد ابعاد تخریب این زلزله منابع چنین گزارش کرده‌اند: مناطق شمیرانات و دماوند تقریبا به طور کامل ویران شد و حدود ۷۰ روستا در شرق جاجرود از بین رفتند.

گسل مشا حدود 200 کیلومتر طول دارد و از گسل‌های اساسی البرز مرکزی است که در شمال تهران قرار گرفته است. شيب اين گسل رانده به سمت شمال برآورد شده است. طول اين گسل را از روستاى دليچاى در خاور تا فشم در باختر در نظر گرفته‌اند. شيب گسل فشارى مشا هميشه به سمت شمال و بين 35 تا 70 مى‌باشد، اما چنان که بیان شد فعالیت این گسل تاکنون چندین زلزله در تهران به وجود آورده است. چنان که زلزله بزرگی که در سال ۹۵۸م با قدرت بیش از۷/۷ در ۵۰ کیلومتری تهران رخ داده است به قسمت غربی این گسل نسبت داده می‌شود.

نتایج بدست آمده در قطعه گسلی مشا نشان می‌دهد شکست در عمق 14کیلومتری رخ می‌دهد درجائیکه شدت تنش به 220مگاپاسکال می‌رسد و سیستم(پوسته و مانتل) از لحاظ مکانیکی کوپل می‌گردند. اکثر زلزله‌های ایجاد شده در البرز و مشا تا عمق 20 کیلومتر با اوج 15کیلومتر رخ می‌دهد.

قفل‎‌شدگی و تجمع تنش در گسل مشا
آنچه كه حائز اهميت است نشان دهنده اين واقعيت است كه گسل شمال تهران داراي حركت يا نرخ لغزش معني داري نمي‌باشد و تنش رها شده از این زلزله قطعه گسل مشا با بزرگای 5.1 آن را تحریک نکرده است و تغییری در نرخ لرزه خیزی آن مشاهده نشده است و هم اكنون در مرحله بين لرزه‌اي و قفل شدگي و تجمع تنش قرار دارد كه تطابق خوبي با نگاشت‌هاي لرزه‌نگاري نیز دارد. در 30هزار سال گذشته 6 یا 7 رخداد با بزرگای 6 و7.2 روی قسمت غربی گسل شمال تهران رخ داده است و نرخ لغزش 0.3 میلیمتر در سال برای آن محاسبه شده است. گسل مشا در 35 کیلومتری شمال شرقی تهران از روستای کلان رد می‌شود، دو گسل مشا و گسل شمال تهران در این روستا به هم می‌رسند و تلاقی می‌کنند و به عنوان "زون اتصال" این دو گسل شناخته می‌شود.

آنچه در زلزله اردیبهشت ماه 99 مشا رخ داده است و با توجه به توضیحات که داده شد بدین صورت است که در اثر تجمع تنش فعال ناشی حرکات صفحه تکتونیکی AR-EUدر طول زمان و غلبه این تنش بر استحکام بلوک گسلی مشا و شکست آن(تنش برشی برتنش ناشی از اصطحکاک غلبه کرده) گسیختگی ایجاد ولغزش برروی صفحه قطعه گسلی مشا انجام شده است.در این حالت تنش‌های حداکثر به سمت دم گسل و قسمت پایین و بالای پوسته منتقل شدند که در پس لرزه ها نیز نشان داده شده است.میزان تنش قبل از زلزله و آغاز گسیختگی بر روی این قسمت از گسل مشا 8.7 مگا پاسگال است.در این حالت تنش برشی بر تنش قبل از زلزله غلبه کرده و جابجایی در صفحه گسل رخ داده و سپس افت تنش معادل 1.56 مگا پاسکال روی داده است وتنش باقی مانده در پوسته 7.14 مگا پاسکال می باشد. میزان جابجایی رخ داده با توجه به پراکندگی پس لرزه ها و وابعاد گسیختگی 1.10 متر محاسبه شده است که با توجه به بزرگای زلزله و رابطه ولز و کوپر اسمیت تطابق کامل دارد.

آنچه كه حائز اهميت است نشان دهنده اين واقعيت است كه گسل شمال تهران داراي حركت يا نرخ لغزش معني داري نمي‌باشد و تنش رها شده از این زلزله قطعه گسل مشا با بزرگای 5.1 آن را تحریک نکرده است و تغییری در نرخ لرزه خیزی آن مشاهده نشده است و هم اكنون در مرحله بين لرزه‌اي و قفل شدگي و تجمع تنش قرار دارد كه تطابق خوبي با نگاشت‌هاي لرزه‌نگاري نیز دارد

این قطعه گسل مشا که در19 اردیبهشت فعال شده پیش‌تر هم فعالیت داشته هم در سال 1665 میلادی جابه‌جا شده و هم در زلزله 1830 میلادی. در سال 1665 یک زلزله به بزرگای 6 تا 7 ریشتر اتفاق افتاده و در سال 1830 با بزرگی 7 بوده است. یک زلزله با بزرگای5 هم در سال 1930 اتفاق افتاده که روی همین قطعه گسل مشا بوده. بدین ترتیب دوره بازگشت بین دو زلزله با بزرگای 7 در گسل مشا 165 سال وبین دو زلزله با بزرگای پنج 90 سال است . لذا با توجه به افت تنش در این زلزله و تغییرات تنش روی داده در گسل نرخ تغییرات بلند مدت تنش 0.0011 مگا پاسکال در سال است . با داشتن این نرخ و تغییرات تنش می توان زمانی بعدی رخداد را مشخص کرد. منظور رخدادی که از لحاظ زمانی قابل پیش بینی است با خطای قابل قبول.

پس لرزه ها و حرکات پسا زلزله
زلزله اصلی ۵ ریشتری باعث افزایش تنش‌های برشی و‌ نرمال در اطراف گسیختگی شده است. که این میزان معادل 0.02 تا0.045 مگا پاسکال است. تعداد پس لرزه‌های تولید شده در منطقه به وسعت4*8 کیلومتر مربع) نیز بیانگر افزایش تنش و تغییرات تنش ناشی از لرزه اصلی هستندکه نقطه مستعد و آماده گسیخته شدن بعدی رامشخص کردند. تراکم تنش بر روی گسیختگی ایجاد شده در زلزله ۱۹ اردیبهشت گسل مشا، بعد از گذر از آستانه مقاومت برشی(6.5مگا پاسکال) باعث فعالیت دوباره گسیختگی شد و این رها شدن مجدد تنش و شروع گسیختگی از جایی آغاز شده که بیشترین تراکم تنش آنجا اتقاق افتاده بود.جایی که تراکم و افزایش تنش 0.02 تا 0.045 مگا پاسکال رخ داده است؛ در فاصله ۱ کیلومتری کانون زلزله اصلی و در عمق ۱۲ کیلومتر بوده است.بیش از ۱۰۰ پس لرزه ثبت شده که بزرگترین آنها ۳.۷ بوده.

زلزله ۴ ریشتری7خرداد می‌تواند به عنوان بزرگترین پس‌لرزه رخدادی جدا در نظر گرفته شده چون با مکان افزایش تنش سازگاری دارد. افت تنش در این رخداد دوم 1.18 مگا پاسکال است و تنش باقی مانده در منطقه 5.32مگا پاسکال است. پس لرزه‌ها به 3 صورت کوتاه مدت –متوسط مدت و بلند مدت بسته به بزرگای زلزله ادامه خواهند داشت که برای این زلزله طبق قانون Omariتا 3 ماه ادامه دارد وپس از آن این قطعه گسل مشا وارد مرحله بین لرزه ای و تجمع تنش خواهد شد.

راهکار آینده؛ پایش برخط گسل‌های تهران
در بخش پایانی این مقاله با اشاره به اینکه یکی از اهداف مهم در ايجاد شبكه ژئوديناميك اندازه‌گيري و تعيين تغييرات پوسته زمين در طول زمان است؛ می‌خوانیم: در اين راستا با اندازه‌گيري‌هاي دائم GPS در ايستگاه‌هاي شبكه ژئوديناميك، پردازش و آناليز نتايج مي‌توانيم به شناخت كاملتري از وضعيت و حركات پوسته زمين در كشور دست يابيم و بتوانيم حركات آنها را مدل‌سازي كنيم.

در ردیف یک از بند د ماده 168 به منظور انجام مطالعات لازم برای کاهش خطرپذیری زلزله، توسعه شبکه ایستگاه های شتاب‌نگاری، زلزله‌نگاری و پیش‌نشانگرهای زلزله( GPS)مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا سازمان نقشه برداری کشور با شعار "ایجاد شبکه ایستگاه‌های دائمی استانی و منطقه‌ای به منظورپیش نشانگر و پایش حرکات پوسته زمین شامل گسلها-فرونشت-آتشفشان-زمین لغزش وسونامی در کشور" اقدام به آماده‌سازی طرح توسعه استانی شبکه ژئودینامیک سراسری جمهوری اسلامی ایران نموده است که برای فاز اول تهران به عنوان پايتخت ايران در كوهپايه‌هاي جنوبي كوه‌هاي البرز مركزي و در منطقه‌اي بسيار فعال واقع شده است اجرا خواهد شد. از آنجائيكه تهران داراي جمعيتي در حدود 15 ميليون نفر مي‌باشد و داراي امكانات صنعتی، فرهنگي، اجتماعي و اقتصادي زيادي مي‌باشد. لذا وقوع زمين لرزه در اين شهر بسيار فاجعه آميز خواهد بود. لذا به منظور پایش برخط گسل های مهم و لرزه زا تهران علاوه بر تعدادی ایستگاه از شبکه اصلی، 35 ايستگاه دائمی GPS نیز در مساحتي به وسعت 80×150 كيلومتر مربع با فواصل متوسط 25 تا 30 كيلومتر لازم است و در نظر گرفته شده است.

«ایجاد و توسعه سامانه هشدار با ترکیب GPS- شتابنگار و لرزه نگار»؛ دومین پیشنهاد نویسندگان این مقاله است که عنوان کرده‌اند: سامانه هشدار زمین‌لرزه، سامانه‌ای برای اطلاع‌رسانی سریع زمین‌لرزه‌های بزرگ قریب‌الوقوع است که تنها فناوری دارای قابلیت‌ پیش‌بینی زمین‌لرزه در لحظاتی پیش از وقوع آن است. سامانه هشدار سریع زلزله در زمان هشدار پیش از وقوع موج دوم زلزله کاربرد دارد. از نتایج حاصله مشخص است نیاز به تراکم شبکه های دائمی GNSS در اطراف گسل‌های فعال و مناطق حساس می‌باشد و اینکه با بهره‌گیری از این سیستم به عنوان پیش نشانگر و سیستم هشدار زلزله بتوان در جهت جلوگیری از خسارات جانی و مالی استفاده نمود. از آنجایکه GNSS تغییر شکل‌های لر زه‌ای و غیر لرزه‌ای را نشان می‌دهد و بر عکس دستگاه‌های لرزه‌نگار که فقط تغییر شکل لرزه‌ای را نشان می‌دهند می‌توانیم با تفکیک این دو به الگوریتم دقیقتری برای جدا‌سازی تغییر شکل‌های ناشی از زلزله برسیم. البته ترکیب این دو در زمینه تعیین بزرگای زلزله کمک خواهد کرد که نیازمند مشاهدات با نرخ ۱ ثانیه و کمتر می‌باشد.

متن کامل این مقاله به همراه تصاویر، نقشه‌ها و نمودارها را اینجا بخوانید.