فرونشست زمين و خطر زلزله در تهران
فرونشست زمين در مناطق زمينساختي فعال مي‌تواند باعث ايجاد لرزه‌خيزي شود. فرآيند به اين صورت نيست كه خود فرونشست مستقيماً و ابتدا به ساكن باعث ايجاد يك زلزله بزرگ شود.
فرونشست زمين در مناطق زمينساختي فعال مي‌تواند باعث ايجاد لرزه‌خيزي شود. فرآيند به اين صورت نيست كه خود فرونشست مستقيماً و ابتدا به ساكن باعث ايجاد يك زلزله بزرگ شود. در عوض، وضعيت تنش روي گسل‌هاي از پيش موجود را تغيير مي‌دهد و به‌طور بالقوه آنها را به شكست نزديك‌تر مي‌كند. گسل را به عنوان يك صفحه گير كرده در نظر بگيريد. نيروهاي زمينساختي دايماً به آن فشار مي‌آورند. فرونشست فشار اضافي كافي را وارد مي‌كند تا در نهايت آن صفحه راحتر بشكند. سازوكار شامل تغييراتي در تنش شكست كولمب است. يك گسل زماني گسيخته مي‌شود كه تنش برشي – كه بلوك‌هاي گسل را مي‌خواهد روي يكديگر بلغزاند- بر تنش قايم كه گسل را در كنار هم نگه مي‌دارد -و اصطكاك طبيعي صفحه گسل غلبه كند.
اين كار با رفع گرفتگي گسل‌ها و كاهش تنش نرمال ممكن مي‌شود. فرونشست، به ويژه ناشي از استخراج آب‌هاي زيرزميني، شامل تراكم سفره‌هاي آب زيرزميني ژرف است. اين امر باعث حذف جرم از آبرفتهاي آبدار مي‌شود. حذف اين جرم، تنش نرمال رو به پايين را كه عمود بر صفحه گسل عمل مي‌كند، كاهش مي‌دهد. اين تنش نرمال همان چيزي است كه گسل را «محكم» نگه مي‌دارد. در اين صورت تنش برشي ناشي از نيروهاي زمينساختي در مناطق فعال با مقاومت كمتري براي غلبه بر قفل شدگي و ترمز روي صفحه گسل مواجه مي‌شود. اين شرايط مي‌تواند گسل را به گسيختگي نزديك‌تر كند. از سوي ديگر تنش تغيير شكل - پاسخ الاستيك پوسته- با ايجاد يك كاسه بزرگ فرونشست افزايش مي‌يابد و باعث خم شدن پوسته مي‌شود. اين خمش، تنش‌هاي خمشي ايجاد مي‌كند. لبه‌هاي بيروني كاسه فرونشست به حالت كششي تحت تنش قرار مي‌گيرد در حالي كه مركز آن فشردگي افقي را تجربه مي‌كند. اين امر مي‌تواند بسته به جهت گسل‌هاي موجود نسبت به اين تنش‌هاي جديد، گسل‌هاي نرمال / كششي را در حاشيه‌ها و گسل‌هاي معكوس / فشاري را در مركز منطقه فرونشست تحريك كند. بنابراين در يك منطقه فعال لرزه زمينساختي، گسل‌ها از قبل تحت فشار بحراني قرار دارند و با حركات آهسته و بي‌وقفه بارگذاري مي‌شوند. فرونشست به عنوان يك اختلال محلي در ميدان تنش عمل مي‌كند. اين انرژي لرزه‌اي جديد ايجاد نمي‌كند، اما مي‌تواند زمان وقوع زلزله‌اي را كه در نهايت رخ خواهد داد، احتمالاً تا دهه‌ها يا حتي قرن‌ها، جلو بيندازد.
براي زلزله‌هاي كوچك تا متوسط (M<5.0): فرونشست مي‌تواند به راحتي زلزله‌هاي كوچك و خوشه‌اي را ايجاد كند. اين زمين‌لرزه‌ها ناشي از شكست گسل‌هاي كوچك و كم ژرفا هستند. بررسي‌هاي اخير نشان مي‌دهد كه چنين وضعي در پهنه غربي تهران و در منطقه ملارد و شهريار با فرونشست و تشديد رخداد زلزله‌هاي كوچك در سال‌هاي اخير در حال وقوع است. براي زلزله‌هاي متوسط تا اصلي با بزرگاي 5 تا 7 فرونشست مي‌تواند به‌طور بالقوه باعث تحريك ايجاد زمين‌لرزه در گسل‌هاي قفل‌شده شود كه در مرحله پاياني چرخه لرزه‌اي خود هستند. تغيير تنش ناشي از فرونشست (اغلب تغييري فقط در حد 0.1 تا 1 بار در مدت يكسال) مي‌تواند آخرين عامل تحريك گسل باشد. حداكثر بزرگي تحريك‌شده ممكن با مشخصات بزرگ‌ترين گسل مجاور كه به‌شدت تحت فشار قرار دارد و نسبت به تغيير فشار ناشي از فرونشست، تعيين مي‌شود. ايران از بحران بي‌سابقه آب رنج مي‌برد كه منجر به نرخ‌هاي شديد فرونشست ناشي از آب‌هاي زيرزميني شده است. استخراج گسترده بيش از حد آب‌هاي زيرزميني براي كشاورزي منجر به تخليه فاجعه‌بار سفره‌هاي آب زيرزميني شده است. دانشمندان با استفاده از داده‌هاي رادار ماهواره‌اي (InSAR)، مناطق وسيعي را شناسايي كرده‌اند كه با نرخ‌هايي در ميان بالاترين نرخ‌ها در جهان - بيش از ۲۵ سانتي‌متر در سال در برخي مناطق (به عنوان مثال، در دشت‌هاي شهريار در غرب تهران و ورامين در جنوب شرق تهران و مشهد، قزوين، سمنان و اصفهان...) - در حال فرونشست هستند. فرونشست ناشي از برداشت آب‌هاي زيرزميني، تنش عمودي گسل‌هاي فشاري را كاهش مي‌دهد. اين كاهش تنش نرمال، اعمال فشار افقي زمينساختي را براي لغزش گسل آسان‌تر مي‌كند. فرونشست اغلب در حوضه‌هاي رسوبي شديدتر است. اين حوضه‌ها - دشت‌ها - اغلب گسل‌هاي اصلي جبهه كوهستان مانند گسل شمال تهران محدود مي‌شوند. تغييرات تنش در لبه‌هاي اين حوزه‌هاي فرونشست - دقيقاً جايي كه اين گسل‌هاي بزرگ و خطرناك قرار دارند - بيشترين مقدار را دارند. مطالعات تيم پژوهشي زيرنظر نگارنده همبستگي مكاني و زماني بين مناطقي با فرونشست بالا و فعاليت لرزه‌اي در منطقه شهريار و ورامين در نزديكي تهران را نشان داده‌اند. اگرچه اثبات علت وقوع يك رويداد واحد دشوار است، شواهد آماري قوياً نشان مي‌دهد كه تغييرات تنش ناشي از فرونشست، نرخ لرزه‌خيزي محلي را براس زلزله‌هاي كوچك تغيير داده است. از سوي ديگر تحريك گسل ماهدشت جنوب كرج در غرب تهران براي وقوع زمين‌لرزه 29 آذر 1396 با بزرگاي 5.0 مهم‌ترين مورد بررسي در ايران از تحريك وقوع يك زمين لرزه متوسط در پهنه فرنشست زمين است. مطالعات لرزه‌نگاري و ژئودزي نشان مي‌دهد كه تغيير تنش ناشي از دهه‌ها تخليه آب‌هاي زيرزميني و فرونشست متعاقب آن، احتمالاً زمان وقوع اين زلزله را جلو انداخته است. اين يك نمونه بارز از تغيير تنش ناشي از فعاليت‌هاي انساني است كه باعث ايجاد يك زلزله متوسط در يك گسل از پيش موجود مي‌شود. بنابراين تركيب بارگذاري زمينساختي بالا و فرونشست بسيار سريع انساني، يك هم‌افزايي خطرناك ايجاد مي‌كند. فرونشست گسل‌هاي جديدي ايجاد نمي‌كند، اما ميدان تنش را در گسل‌هاي خطرناك فعلي مختل مي‌كند و به‌طور بالقوه زلزله مخرب بعدي را در مناطقي با تراكم جمعيت بالا، مانند اطراف تهران، مشهد يا اصفهان، زودتر به وقوع مي‌پيوندد. انتظار مي‌رود زلزله‌هاي ناشي از اين زمين‌لرزه‌ها از بزرگي متوسط تا زياد (تا حدود ۷ ريشتر، بسته به گسل) باشند، اما نگراني اصلي اين است كه اين زلزله‌ها در مناطق آسيب‌پذير زودتر از حالت طبيعي رخ دهند. اين امر مديريت منابع آب زيرزميني را نه تنها به يك مساله زيست‌محيطي و اقتصادي، بلكه به يك استراتژي حياتي براي كاهش خطر لرزه‌اي تبديل مي‌كند.
