بررسی سازند‌های مقر شهر توریستی سرعین با تأکید بر وضعیت توپوگرافی، تکتونیک و اقلیم جهت کاربری بهینه اراضی شهری با استفاده از GIS

 1- مقدمه

 روند افزایش سریع جمعیت از چند دهه قبل منجر به توسعه سریع و نامتعادل شهرهای کشورمان شده است. معمولاً شهرها با بزرگ شدن، فضاهای توپوگرافی نامناسب و اراضی با مخاطرات ژئومورفولوژی زیاد را اشغال می‌نمایند. اغلب شهرها با مجموعه­ای از عوامل و مشکلات شهری محیطی نظیر مسایل زمین شناسی، آب‌های زیرزمینی، هوای سالم، پیدایش حالت گلخانه‌ای، توسعه متعادل شهری و...، مواجه هستند ( Tosics, 2008, 778). یکی از مسائل مهم در توسعه فیزیکی شهرها اشغال فضاهای پیرامونی و تغییر کاربری آنها و برخورد شهرها با موانع هیدروژئومورفولوژی در توسعه فیزیکی است. در حال حاضر اکثر شهرها به خاطر محدویت‌های توسعه­ی فیزیکی شهری با مقوله توسعه فیزیکی در گیرند (قرخلو و همکاران،1390: 99). توسعه شهرها غالباً موجب ایجاد بحرانهای صنعتی و تکنولوژیک شده، میزان آسیب پذیری شهر را به دلیل تراکم ساختمانها‌، انباشت ثروت‌‌ و تراکم شهروندان بالا می‌برد (Asgary,et al, 2008: 36-37). بنابراین، آگاهی از ویژگی‌های محیط شهری از موضوعات مهم برنامه‌ریزی و مدیریت شهری است. به این دلیل که تأمین رفاه شهروندان و ایجاد محیطی سالمتر، مساعدتر، مؤثرتر و کم‌خطرتر اهمیت شناخت محیط را روشن می‌کند (رجایی، 1387: 219). اصولا توسعه نامنظم شهری اثرات مخربی بر شهرها و محیط حواشی آنها وارد می کند و منجر به نامتعادل شدن چشم اندازهای طبیعی و تخریب اراضی کشاورزی می شود ).(Batisani and Yarnal, 2008:2  بنابراین، در مکان‌یابی مناسب و بهینه شهری تلاش می شود تا اثرات پارامترهای مختلف در ارتباط با هم مد نظر گیرند. (Zhao, 2010: 246) هرچند بالا بردن میزان توان ارتجاعی سازه‌ها، مقاومت مصالح برای پایداری ساخت و ساز‌ها و طراحی منظر زیبا در شهر سازی بسیار ضروری است، کافی نیست. معمولا عمدة خسارتها و تلفات جانی با پدیده‌های ژئومورفولوژی (نظیر ریزش، لغزش، فرونشست [Subsidence]، تیکسوتروپی، فواراژ، روانگرائی[Liquefaction]، جریانات واریزه سنگی[Debris flow]، بهمن مواد تخریبی) بعد از وقوع زمین لرزه‌ها ارتباط دارد. بنابراین، اهمیت تحقیقات هیدروژئومورفولوژی (Hydro-geomorphology) اغلب بعد از وقوع فاجعه انسانی و مالی معلوم می شود (رجائی،1373، 209).

نحوه جابجایی گسل‌ها فعال، میزان شیب زمین، بافت سازند‌ها (درصد ماسه و رس و سیلت)، زمین‌های کارستی، کیفیت سازند‌ها، نوسان آب سفرهای سطحی، ویژگی روانگرایی، تیکسوتروپی سازند­ها نقش به سزائی را در تشدید یا کاهش تلفات مالی و جانی به ویژه در زمان زمین لرزه‌ها دارند. اغلب زلزله‌هایی که بیش از 100 هزار کشته در برداشته اند در مناطق تکتونیکی فعال رخ داده است (مقیمی وگودرزی نژاد، 1382: 119). تأثیر وضعیت توپوگرافی نیز بعنوان عامل مهم در ناپایداری زمین و پیدایش زمین لغزش‌ها (وقوع زمین لرزه مهم) پدیده‌ای بسیار مهم برای ژئومورفولوژیست‌ها است. راهنما (1369: 59) پیکر شناسی زمین را برای مکانیابی بسیار حائر اهمیت می داند. ایشان اظهار می دارد که اشکال ظاهری زمین با ساختمان زمین شناسی و عناصر بوجود آورنده سنگ‌ها رابطه مستقیم دارد. شیب زمین، نوع سنگ، بافت و جنس سنگها و خاکها، قابلیت نفوذ پذیری، وجود گسل‌ها و غیره در مکانیابی و طرح‌ریزی شهری باید مورد استفاده برنامه ریزان شهری قرار گیرند. از این لحاظ داده‌های هیدروژئومورفولوژی[1] اطلاعات مفیدی در زمینه وضعیت زیر ساخت‌ها، تعیین مناطق بحرانی و ناپایدار، مکان یابی، نوع و کیفیت سازه­ها مطابق با بستر­های طبیعی مختلف را برای مهندسین عمران، معماری، مسکن و شهرسازی، برنامه ریزی و مدیریت شهری فراهم می نماید. عوارض و پدیده‌های طبیعی در مکان گزینی، حوزه نفوذ، توسعه ی فیزیکی و مورفولوژی شهری اثر قاطعی دارند. این پدیده‌ها گاه اثر مثبت و گاه بعنوان عوامل منفی و بازدارنده عمل می کنند (ثروتی و همکاران،1388: 27). شهر توریستی سرعین نیز با پتانسیل­های محیطی بالا در دامنه شرقی سبلان در منطقه مخاطره آمیز شکل گرفته و در سطح اراضی با تأثیرات محیطی مثب و نیز منفی (عوار طبیعی بازدارنده) در حال گسترش است. با توجه به روند سرمایه گذاری شدید و توریستی بودن این شهر در سطح کشور (در سایه چشمه‌های آبدرمانی و سایر جاذبه‌های طبیعی) هر سال نسبت به سال قبل میزان مسافر و توریست زیاد می شود. به دلیل اهمیت توریستی این شهر در دو دهه اخیر توسعه فیزیکی آن بسیار تشدید شده است. بنابراین، اهمیت انجام تحقیق کنونی از بعد مسائل ژ‍ئومورفولو‍ژی و مخاطرات محیطی شهر برای کاربری متناسب، بیشتر مشخص می‌شود. بنابراین، سوال و یا مسئله اصلی تحقیق بدین صورت قابل طرح است.

2- موقعیت جغرافیایی و ویژگی‌های طبیعی مقر(Site) شهر سرعین

 شهر توریستی و کوهپایه­ای سرعین در دامنه شرقی کوه سبلان (در ارتفاع بین 1640 تا 1740 متر) و 15 کیلومتری غرب شهر اردبیل در مسیر دره گسلی در محدوده عرض­های شمالی 30 38 الی طول­های شرقی َ 4 و ْ48 واقع شده است، (شکل1). مساحت این شهر 36/430 هکتار، جمعیت آن 4599 نفر و متوسط ارتفاع آن از سطح دریا 1670 متر است (بابایی اقدم، 1387: 18). جمعیت شهر سرعین در اولین سرشماری در سال 1335، 1194 نفر بود و جعمیت کنونی آن (1389) حدود 6000 نفر است. نرخ رشد جعمیت شهر از سال 1355 تا 1389 در شکل (2) نمودار نرخ رشد نشان داده شده است. در شهر توریستی سرعین 12 چشمه آبدرمانی گرم نظیر سبلان، گاومیش گلی، ساری سو، ژنرال، پنج خواهران و...، وجود دارد. ارتفاعات آتشفشانی سبلان در مرحله هیدروترمال و از لحاظ تکتونیکی فعال است (شبرنگ و عابدینی،111:1390). اغلب چشمه‌های آبدرمانی گرم منطقه در محدوده شهر سرعین از مسیر گسل­ها جوشش می­کنند. این شهر در سطوح توپوگرافی [2]با شیب متغیر بین 5/. الی30% است در روی مواد پرتابه‌های آتشفشانی (توف، کنگلومرا، خاکستر، لارهار) و مواد تراس­های آبرفتی قدیمی و جدید و سازند‌های مارنی استقرار یافته گرفته است. امروزه شهر در روی اراضی گسلی به سرعت در حال گسترش می یابد.

شکل 1- موقعیت جغرافیائی شهر توریستی سرعین در استان اردبیل

(منبع اسفندیاری، 27، با تغییرات زیاد)

شکل 2- نمودار درصد نرخ رشد جمعیت شهر توریستی سرعین در طی سال‌های 1335 تا 1389

(منبع نگارنده)

3- مواد و روش‌ها

با توجه به ماهیت موضوع تحقیق، شیوه آن به صورت کارهای میدانی نظیر بررسی سازندهای سطحی، نمونه برداری از سازند‌های سطحی و زمین شناسی برای تعیین گرانولومتری، بافت، ساخت، حد خمیرائی، (Plastic limit) و روانگرایی بوده است. بعلاوه از روی نقشه زمین شناسی نوع سازند، شیب لایه‌ها، ضخامت و وضعیت نیروهای زمین ساخت در سازند‌های مقر شهر (با بررسی ترانشه فونداسیون سازه­ها، محل لوگ­ها و کنده کاری‌های پی ساختمان‌ها) بررسی شد. در این راستا از ابزار‌های مختلف آزمایشگاهی علوم طبیعی (نظیر خاکشناسی، ژئومورفولوژی، زمین شناسی)، از عکسهای هوائی 1:55000، نقشه‌های زمین شناسی 1:10000و 1:250000، نقشه‌های توپوگرافی1:50000 و داده‌های اقلیمی سازمان آب منطقه­‌ای و هواشناسی استان اردبیل استفاده شد. بعلاوه با استفاده از نرم افزار Arc GIS لایه‌های شیب، طبقات ارتفاعی، لیتولوژی سیستم زهکشی و گسل ترسیم شد و با تلفیق و همپوشانی آنها لایه نهائی به صورت نقشه پهنه بندی مخاطرات محیطی ترسیم گردید. در نقشه پهنه بندی مناطق محدوده مقر و حواشی شهر به لحاظ مخاطره برای توسعه فیزیکی در چهار طبقه به صورت مناطق با خطر بسیار بالا، باخطر بالا، با خطر متوسط و مناطق کم خطر ممیزی شد. در ضمن نمودارهای لازم در محیط نرم افزارهای Excel ترسیم شد.

4- وضعیت توپوگرافی و سازند‌های سطحی بستر شهر سرعین

شهر توریستی سرعین در جنوب شرقی ارتفاعات ولکانیکی معروف سبلان (4811 متر) قرار دارد. محاط شدن توسط ارتفاعات و تپه‌های ماهوری موجب پیدایش دره آبرفتی در منطقه کاسه مانند و نیز مناطق کم شیب دامنه شرقی سبلان شده است. در شکل ( 2) نقشه توپوگرافی محدوده اراضی مقر و حواشی آن شهر با طبقات ارتفاعی متمایز نشان داده شده است. رودخانه درویش چای از شمال و رودخانه ساری چای از جنوب شهر سرعین عبور می­کنند و بعلاوه شاخه‌هائی از رودخانه‌های فصلی نیز از سمت شرق شهر وارد آن می شوند. محدوده غرب شهر که به دلیل قرار­گیری در دامنه‌های سبلان، در ارتفاعات بالاتری نسبت به محدوده‌های دیگر واقع شده است، شکل (3).

شکل 3- نقشه توپوگرافی جهات شیب و گسل‌های محدوده شهر (منبع نگارنده)

- بخش شرقی شهر از نظر ارتفاعی در یک محدوده گودتر واقع شده است و چشمه‌های گرم آبدرمانی نیز دز این محدوده قرار دارند. شکل گیری شهر سرعین کاملاً منطبق بر عوارض محیط طبیعی است. وجود ارتفاعات شمال غرب، دره آبرفتی در شرق و گسل‌ها در محدوه شهر و حواشی آن همچنین عبور رودخانه از مرکز شهر کاملاً بر ژئومورفولوژی نشستگاه شهر اثر گذاشته است. اراضی پیرامونی شهر سرعین، کشاورزی بوده که توسط اراضی مرتعی احاطه شده اند. کاربریهای بایر با مساحتی در حدود 5/84 هکتار در سطح شهر سرعین تا سال 1384 که 7/34% از بافت پیوسته شهر را به خود اختصاص داد بود، اخیراً به حدود 8/60 هکتار رسیده است. در این شهر کاربریهای مسکونی با مساحت 34 هکتار در حدود 14% از بافت پیوسته شهر (بدون اراضی کشاورزی در محدوده مورد مطالعه) را به خود اختصاص داده است. بعلاوه در حدود 2/8 هکتار از اراضی شهر را فضای سبز در برگرفته که تقریباً 3/3% از مساحت شهر را شامل می‌شود.

با توجه به روند سریع توسعه فیزیکی کنونی شهر، انتظار می رود در آینده نه چندان دور شهر سرعین سطوح توپوگرافی ناهموار زیادی را در سطح دامنه سبلان اشغال خواهد نمود. شیب عمومی مقر سرعین به تبع از وضعیت پستی و بلندی زمین شمال غربی- جنوب شرقی است که در شکل (4) نشان داده شده است.به طور کلی، شیب محدوه شهر به صورت زیر طبقه بندی شد:

- اراضی با شیب کمتر از 5 درصد در بخش جنوب شرقی و جنوب محدوده شهر قرار دارند.

- اراضی با شیب بین 5 الی 15 درصد دامنه‌های شمالی دره آبرفتی سرعین می باشند که در این سطوح شیبدار هتل­های مجلل و مدرن بیش از 10 طبقه بشدت در حال توسعه است. شیب­های بین1 تا 5 درصد بسیار مناسب، 5 تا 10درصد مناسب و شیب‌های 10 درصد به بالا معمولا نامناسب هستند (زیاری،1379: 12).

3- اراضی با شیب بیش از 30 % درصد بخشهایی از شمال و شرق محدوده شهر و نیز نواحی دامنه سبلان در بخش غرب محدوده شهر را شامل می‌شود. این اراضی به لحاظ شیب اراضی نامناسب برای توسعه­ی فیزیکی شهر هستند.

معمولا اراضی با میزان پستی و بلندی نسبی بین 301 الی 500 متر در کیلومتر مربع با حساسیت متوسط و 500 الی800 متر در کیلومتر مربع با حساسیت زیاد و 800 متر در کیلومتر مربع با حساسیت بسیار زیاد، مستعد برای زمین لغزش هستند و در زمان زمین لرزه‌ها و بارش‌های سنگین مخاطره آمیز هستند (شریعت جعفری 1375: 162)، (قاضی فرد و امامی،1380) وعابدینی، 1388: 16). شهر سرعین نیز همین ویژگیهای مذکور را دارد. این شهر در سطح توپوگرافی متغیر ما بین محدوده ارتفاعی1640 الی 1740 متر با مساحت 36/430 هکتار در دامنه شرقی ارتفاعات سبلان واقع شده است. بنابراین، گسترش آتی شهر به سمت شرق و شمال توأم با مسائل عدیده هیدروژئومورفولوژی همراه خواهد بود. زیرا در بخش شمالی وضعیت توپوگرافی از لحاظ شیب، میزان تضاریس دامنه‌ها و شدت ناهمواری زمین تشدید می شود. بخش‌هائی از شمال، شمال شرق شهر و جنوب غرب شهر در سطوح شیبدار در حال توسعه هستند.

شکل 4- نقشه شیب محدوده شهر سرعین(منبع نگارنده)

4- وضعیت اقلیمی شهر و اثرات آن در سازند‌های سطحی

 طبق طبقه بندی اقلیمی دومارتن سرعین در محدوده اقلیمی نیمه خشک قرار گرفت. اغلب بارندگی­های استان اردبیل و سرعین در ماه‌های سرد سال، همزمان با شروع فعالیت سیستم­های جوی کم فشار باران زا و گسترش آنها صورت می­گیرد. بیشترین بارندگی­های نازل شده در سرعین مربوط به فصول پاییز، زمستان و بهار است. از مجموع 6/469 میلیمتر بارندگی سالانه سرعین 73/50 میلیمتر در زمستان، 56/47 در بهار، 66/14 در تابستان و73/47 میلیمتر در پاییز در یافت می کند. متوسط بارش بین 91 الی 130 میلیمتر با حساسیت متوسط و پائینتر از این مقادیر با حساسیت کم، بین 130 الی 175 میلیمتر و بالاتر از آن با حساسیت بالا (بسیار زیاد) برای بروز زمین لغزش‌ها هستند (شریعت جعفری،1375: 164).از لحاظ میانگین بارش شهر سرعین بسیار مستعد برای وقوع پدیده زمین لغزش هست. تعداد روزهای یخبندان سرعین در سال 145روز است. میانگین ماهانه تعداد روزهای یخبندان در ماه‌های دی، بهمن، اسفند به ترتیب 26، 27 و 30 روز می رسد. در ماه‌های تیر، مرداد، شهریور و مهر در شهر یخبندان رخ نمی­دهد (شکل 5).

شکل 5- میانگین بارش، تعداد روزهای یخبندان و متوسط درجه حرارت شهر توریستی سرعین در دوره آماری (2005-1976) با استفاده از داده‌های سایت سازمان هواشناسی استان اردبیل (منبع نگارنده)

پدیده یخبندان برای پاره­ای از فعالیت­های اقتصادی، کشاورزی، عمرانی، گردشگری و غیره، ممکن است محدودیت ایجاد کند. به واسطه یخبندان و ذوب یخ متوالی سازند­های سطحی سست در حجم و عمق زیاد بویژ در محل مقر شهر و در مسیر دره گسلی سرعین تشکیل شده است. از طرفی وقوع یخبندان شدید‌های شدید، طولانی، تکرار تعداد دفعات آنها، عمق یخبندان در تخریب فونداسیون سازه‌ها و تخریب آسفالت بسیار مهم است[3]. سه عامل مهم در وقوع یخبندان مواد روسازی و زیر ساخت آسفالت جاده‌ها و خیابانهای سرعین مؤثر است و در صورت فقدان یکی از آنها یخبندان رخ نخواهد داد:

الف-کاهش دمای هوا تا زیر صفردرجه. ب-وجود درز و ترک در آسفالت خیابان‌ها و جاده‌ها و یا منابع آب زیر زمینی سطح ارضی حداکثر در اعماق3 متر. ج-وجود خاکهای حساس ریز دانه (خاک‌های ریز دانه خاک‌هائی که دارای بیش از 3% دانه‌های با قطر کوچکتر از 02/0 که خاصیت موئینگی داشته باشند (محمدی و محمودی،1:1384). در نواحی اقلیمی سرد سیر (همچون اردبیل و سرعین) وقتی دمای پائین برای مدت‌های طولانی دوام دارد، آب زیرزمینی نزدیک سطح زمین در سازند‌های ریز دانه در اثر صعود خیلی سریع موئینگی، بالا آمدگی انجمادی را موجب می‌شود. خاک‌های سیلتی که دارای صعود موئینگی بالا و نسبتاٌ نفوذپذیرند و به عنوان خاک‌های انجماد پذیر معرفی می­شوند (اورمیه ای،1381: 66). بالا آمدگی انجمادی در نتیجه تشکیل و رشد بلورهای یخ در خاک‌های سطح زمین در زمان انجماد رخ می­دهد. کاهش مقاومت درونی سازند‌های سست به خاطر درجه اشباع شدگی بالا بعد از ذوب شدن یخ سازند‌های سست می باشد. بنابراین، مسائل ناشی از این وضعیت، منجر به شکسته شدن آسفالت خیابانها، جاده‌ها و حتی پی بناهای شهری می شود. وجود سازند سیلت، دوام مدت سرما، بالابودن سطح آبهای زیر زمینی هر سه عمل مهم در تخریب انجمادی آسفالت (Asphalt frost heaving) و حتی تنش­های در پی ساخت و ساز­ها هستند (عابدینی،1388:156). جهت برنامه ریزی و مدیریت صحیح معماری و شهر سازی انطباق و سازگار نمودن و مواد و مصالح ساختمانی، نوع طراحی و توجه به روسازی و زیر ساخت خیابانها در ارتباط با شراط اقلیمی حاکم بر منطقه ضرورت دارد.

5- وضعیت فیزیکی سازند­های سطحی (شاخص خمیرائی و حد روانگرائی)

 محدوده فعلی مقر شهرسرعین با توجه به شیب زمین از مواد نسبتاً درشت دانه با بهمراه پاره سنگ رس و مارن پرتابه‌های آذرین شهر قرار دارد. عمق خاکهای اراضی محدوده شهر و حواشی آن از نیمه عمیق فرسایش پذیر درشت دانه در بخش شمال غرب شهر تا نسبتاً عمیق دانه ریز سنگین در اراضی کم شیب جنوب و جنوب شرق آن در بستر دره آبرفتی گسترش دارند. در محل مقر(Site) فعلی شهر نه تنها دو گسل یکی با روند شرقی- غربی و شمالی - جنویی فعال قابل تشخیص است، بلکه ارتفاعات آتشفشانی نیمه خاموش سبلان (در مرحله هیدروترمال که از لحاظ تکتونیکی فعال است) در شرق آن قرار دارد. بررسی سازند‌های سطحی منطقه نشان داد که خاک‌های مناطق کم شیب (محدوه 3 الی 5 درصد) از نوع بافت سنگین ( با 45/51 بافت رسی) است (جدول 1). ار لحاظ ضخامت نیز خاکهای بخش شرق و جنوب شرق شهر نیمه عمیق و عمیق هستند. صعود موئینه آب بویژه صعود بالا آمدگی انجمادی برای جاده‌ها و سطوح سنگفرش شهر سرعین و نیز فونداسیون سازه‌ها آسیب می رساند. خاکهائی که استعداد انبساط دارند متورم شده یا در اثر یخ زدن و افزایش حجم موجب تورم کف ساختمان، سطوح آسفالت و می شوند (معماریان،1386:326). با وجود این مقر اغلب محدوده شهر در مسیر دره گسلی و در روی مواد آبرفتی نسبتاً عمیق ریز دانه استقرار یافته است. بنابراین، در این سازند‌های ریز دانه با آبهای سطحی الارضی و تراوشی مسائل طراحی متناسب و مصالح مقاوم پیش می آید. کندن پی‌های عمیق تر (رسیدن به مواد آبرفتی درشت دانه زیرین)و استفاده از مواد و مصالح مقاوم ضد زلزله برای سازه‌های بزرگ و پائین نگهداشتن سطح آبها با اصول زهکشی ضرورت دارد(عابدینی 1387: 59). بدلیل بالا بودن نشانه خمیرایی در سازند‌های ریز دانه محدوده شهری پتانسیل تورم سازند‌های منطقه عمدتاً متوسط و متوسط به بالا (جدول1) است. بالا رفتن متوالی میزان رطوبت منطقه در فصول مرطوب سال منجر به تورم و روانگرایی در سازند‌ها سطحی‌ریز دانه رسی می‌شود [4]و در بلند مدت موجب تخریب پی بناها خواهد شد. در مناطقی که مواد ناپیوسته با آب اشباح شوند می توانند به روانگرائی ایجاد کنند (روستائی و جباری، 1386: 111). در منطقه شیبدار و تپه ماهوری سرعین میران بارش زیاد (متوسط بارش سالانه 6/4693 میلیمتر)،رطوبت نسبی بالا (70درصد) و تعداد روزهای یخبندان (145 روز در سال)، وجود سازندهای سطحی عمیق و نسبتاً عمیق، پتانسیل وقوع روانگرائی خاک را در زمان زمین لرزه بسیار محتمل می‌نماید. زلزله با 5ML= حد آستانه سیلان، روانگرایی خاک و گسترش جانی سازند‌های خاکی است و در 5/6،6ML= حرکات توده ای بهمن‌های سنگی و بهمن‌های خاکی شدید از مخاطرات ژئومورفیک برای ساخت و سازها هستند (شریعت جعفری،1375: 105).

جدول 1- محل نمونه‌های برداشت، نتایج گرانولومتری جهت تعیین بافت سازند‌ها و حد خمیرائی(منبع نگارنده)

جدول 2- نشانه خمیری و پتانسیل تورم سازند ( عسگری و فاخر،1372: 95 )

در سازند‌های رسی که نشانه خمیری آنها حدود 40 الی50 درصد(حد روانی 70 الی 90 و حد خمیرائی 20 الی 30) باشد، در صورتیکه رطوبت خاک در خارج از ساختمان به بالای رطوبت حد خمیری برسد(25 الی 35 درصد) امکان تخریب ساختمان و آسفالت وجود دارد (عسگری و فاخر،1372: 93 ). شهر سرعین نیز مطابق نتایج آزمایش فیزیک خاک مستعد تورم خاک و روانگرانی در زمان بروز زمین لرزه است.

6- مسائل لیتولوژی (سختی و نرمی سازندها) و تکتونیک

مقاومت لیتولوژیکی سازند‌های زمین شناسی و سطحی به نوع، شکل، رنگ، نحوه آرایش کانی‌ها درصد رطوبت، میزان هوازدگی، تکتونیزه شدن (گسل و درز و ترک‌های تکتونیکی و مکانیکی) آنها بستگی دارد (عابدینی،1386: 12). در شکل(6) گسترش سازند­های مقر و محدوده حواشی شهر را نشان داده‌ایم. سازند­های بستر شهر سرعین از لحاظ مقاومت لیتولوژیکی در اقلیم منطقه سرد سیر اردبیل به صورت زیر طبقه‌بندی شد:

شکل 6- نقشه لیتولو‍ژی سازندهای محدوده توسعه فیزیکی شهر سرعین(منبع نگارنده)

6-1- سازند Ng2

این سازندها شامل تناوبی از لایه‌های توف سبز، مارن و آهک‌های آب شیرین سنگ‌های آواری و گدازه هستند. در بخش‌های شمالی، شمال شرق، در اطراف روستاهای ویلادرق و آتشگاه این سازند شامل سنگ‌های آندزی بازالت و تراکی بازالتNg2 می باشد. به لحاظ لیتولوژ‍یکی این سازند‌ها عمدتاً سازند‌های نیمه مقاوم هستند.

6-2-سازندQvc

این سازند‌ها که شامل کنگلومرا، لاهار، توف و خاکستری‌های آتشفشانی مربوط به اوایل کواترنر می باشند که در شمال و شرق شهر سرعین و به صورت افقی بر روی سازند‌های قدیمیتر از خود (توف‌های زرد رنگ) قرار گرفته اند و به سمت دامنه سبلان وسعت و ضخامت آنها زیادتر می­شود. به لحاظ لیتولوژیکی این سازند‌ها عمدتاً سازند‌های نسبتاً مقاوم تا نیمه مقاوم هستند.

6-3 -سازندQt1

این سازند شامل مواد تراسهای آبرفتی قدیمی است که تقریباً در حواشی آبراهه­ای منطقه، غرب، جنوب غربی سرعین و روستاهای این ناحیه گسترده شده است. نقاط سکونتی محدوده مورد مطالعه اغلب روی این سازند‌ها استقرار یافته است. ضخامت این واحد بیش از 400 متر می باشد و از شهر سرعین به طرف جنوب و جنوب شرق، منطقه به صورت پراکنده گسترش دارند. به لحاظ لیتولوژ‍یکی این سازند‌ها نامقاوم و نیمه مقاوم هستند.

سازند‌های نامقاوم نظیر مارن­ها همراه با کنگلومرا، سطوح ریز دانه آبرفت‌های جدید تحکیم نیافته در محدوده مقر شهر(عمدتاً رسی و سیلتی همراه با ماسه) در معماری و عمران برای فونداسیون بناها، مخاطرات بالقوه ژئومورفیکی محسوب می­شوند. این سازند­ها نبست به سیستم­های فرسایش خطی نیز بسیار حساسند و جزوء سازند­های نامقاوم و ناپایدار هستند. از طرفی سازه‌های بزرگ نظیر هتل­ها در سطح تپه‌های ماهوری با زیر بنای مارنی، آهکهای آب شیرین، کنگلومرا و پرتابه‌های آذرین که دارای شیب لایه‌های زمین شناسی بیش از 10 درصد و شیب توپوگرافی 5 الی 30 درصد هستند، ساخته می شوند. بنابراین، این سازه‌ها در زمان بروز زمین لرزه‌های شدید مخاطره آمیز هستند. مهمترین خطر بالقوه این دامنه­های پر شیب وقوع لغزش، خزش، بر روی توف‌های نرم سست در محدوده سرعین خواهد بود. معمولا میزان تخریب در اراضی با وضعیت توپوگرافی پر شیب به ویژه در خط الرأسها و قله­ها به میزان قابل توجهی افزایش می یابدSmit,1992:110)). از طرفی شدت و سرعت حرکت امواج زمین لرزه‌ها در مواد سست تشدید می شود و این نیز عامل مضاعف در افزایش میزان ریسک پذیری خواهد بود. لغزش در زمین­های شیبدار باعث نشست ناهمگون یا حرکت پی­ها و جدا شدن ساختمان از زمین می­شود. روانگرایی (Liquefaction) در زمین‌های ماسه‌های اشباع (به حالت عادی یا در اثر تیکسوتروپی) موجب نشست پی‌ها، کج شدگی و فرو ریختن ساختمان در زمین می‌شود (ناطقی الهی و معتمدی،1382: 60).

 در مجموع منطقه حواشی سبلان و منطقه اردبیل در آذربایجان از لحاظ خطر لرزه خیزی با پتانسیل بسیار بالا گزارش شده است. واقع شدن این شهر در دامنه ارتفاعات آتشفشانی جوان سبلان نیز آن را یک شهر ذاتاً با مخاطرات بالقوه مبدل نموده است. با توجه به وضعیت لرزه خی ز بودن کشور ما و آسیب پذیری شهرها در برابر زلزله، امروزه یک ی ازرویکردهای مورد توجه برنامه ریزان شهری در برخورد با این پدیده، پرداختن به مسألة ایمن سازی شهرها و انجام اقدامات پیشگیرانه به منظور کاهش آسیب‌های ناشی از زلزله است (رحمتی و همکاران، 1390:108). از لحاظ ساختار گسلی میتوان محدوده سرعین را به سه گسل عمده طبقه‌بندی نمود:

-گسل بالخلو چای

 این گسل به طول حدود 70 کیلومتراز دریاچه نئور اردبیل شروع و در شمال شرق دشت اردبیل توسط آبرفتهای جوان کواترنری پوشیده شده و تا شهر آستارا ادامه دارد. از علائم عمده فعالیت نو زمین ساختی (نئو تکتونیک) جابجائی رسوبات میوسن و کج شدگی آبرفت‌های جوان کواترنری است.

-گسل دامنه غربی طالش[5]: این گسل فعال در حدود 20 کیلومتری جنوب شهر سرعین قرار دارد.

گسل سرعین با روند شرقی– غربی می باشد و چشمه‌های آبگرم زیادی از محل این گسل فعال (در محدوده شهر) جوشش می نمایند.

-گسل آلوارس

 این گسل به طول 15 کیلو متر با روند شمال غربی-جنوب شرقی از روستای آلوراس تا کالدرای سبلان کشیده شده است. بخش مهمی از رودخانه درویش چای سرعین در امتداد این گسل جاری است.

- گسل ویلا دره

گسل ویلا دره با روند شمالی و جنوبی از روستای توریستی سردابه(شمال شهر سرعین) شروع و در روستای ویلا دره به دو قسمت تقسیم می شود. یک شاخه آن در امتداد مسیر اولیه در شمال شهر سرعین(3/1 کیلومتری شهر) به دو قسمت تقسیم می شود و یک شاخه آن از زیر شهر سرعین عبور می کند و در منطقه بازار کنونی شهر مجددآ به دو شاخه تقسیم می شود. یک شاخه به روستای ویند کلخوران ختم می شود و شاخه دیگر آن در حدود 3 الی 4 کیلومتری شهر خاتمه می یابد. چشمه‌های متعدد آبگرم درمانی و آب سرد واتا در امتداد گسل سرعین شکل گرفته اند. مقر شهر سرعین با وجود گسلهای فعال متاثر کننده مجاور و گسلهای مقر آن، از لحاظ زمین ساختی و لرزه خیزی با خطر بسیار بالا می باشد. هر گونه جابجائی گسل­های مذکور در اثر زمین لرزه توأم با تخریب و خسارت بر شهر سرعین خواهد بود. از طرفی با وقوع زمین لرزه احتمال مسدود شدن آبهای گرم گسلی بسیار زیاد است. با تغییر مسیر چشمه‌ها عملا برخی از آبدرمانی تعطیل و خصصیه عملکرد توریستی شهر دگرگون خواهد شد.

7-عوامل فرونشست محدوده شهر (Subsidence factors)

فرونشست زمین در دو حالت به صورت طبیعی و گاهی نیز بواسطه دخالت انسانها در زمین تشدید شده و جزو مخاطرات محیطی برای ساخت و سازهای شهری است (2009: 316 , Francesco ). محدوده وسط مقر شهر در امتداد شرقی-غربی به موازات دره گسلی استقرار یافته است. امروزه به سرعت برج‌ها و هتل­های مدرن بیش از 10الی 15 طبقه بشدت در منطقه فعال تکتونیکی در حال توسعه و گسترش است. این منطقه با فرونشست بطئی محل ثقل بار گذاری توسط سازه‌های شهری و نیز جابجائی گسل‌ها است.[6] علل عمده فرو نشست در محدوده شهر سرعین عبارتند از:

- جابجائی تکتونیکی مقر شهر و فرونشست سازند‌های آبرفتی تحکیم نیافته (ریز دانه) است. هسته شهر محل تقسیم گسل­هاست. بعلاوه آبراهه مهم سرعین در مسیر گسل انطباق یافته است (شکل 6). محل شکست لایه‌های زمین شناسی از جنس ولکانیکی مدفون در زیر آبرفت­های جوان کواترنری زمینه پیدایش چشمه‌های آبگرم معدنی در مقر شهر بوجود آورده است. در زلزله 1372 اردبیل با شکستن بخشی از لایه آذرین زیر بنا از محدوده وسط شهر آبگرم با ارتفاع حدود 12 متر آرتزین نمود. بنابراین، پیش بینی می شود در مواقع بروز زمین لرزه بخاطر واکنشهای فیریکو –شیمیائی در درون زمین ( شکست و جابجائی لایه‌ها ) برخی از چشمه‌های گرم(آبدرمانی) خشک شود و یا امکان دارد از نواحی مجاور چشمه‌های آبگرم متعددی بوجود آید. تاکنون بعد از شروع ساخت و سازهای عظیم و سنگین، شهرسرعین زلزله شدیدی را تجربه ننموده است. بررسی همه مسائل زمین شناسی، تکتونیک و آب‌های گرم منطقه نشان دهنده ناپایداری زیر بنای شهری است. این شهر جدید و زیبا با جاذبه‌های توریستی بالا دارای مخاطرات طبیعی بالقوه زمین شناسی (در صورت بروز زمین لرزه‌های بیش از 5/5 ریشتری) بسیار پر خطر نیز است. در نقشه هیدروگرافی، شکل (8) گسل­ها و خطوط ارتباطی شهر و انطباق جریان وسط شهر سرعین با خط گسل سرعین نیز مشخص است.

-نشست تحکیمی در خاک‌های چسبنده نتیجه کاهش نسبت پوکی خاک در اثر بار گذاری و اثر نفوذی پذیری و زهکشی خاک رخ می دهد. در همه خاکها نشست آنی(immediate settlement ) در اثر بار گذاری و تغییر شکل الاستیکی رخ می دهد (Borning et al, 2006:120). نشست پی‌ها در خاک‌های غیر چسبنده عموماٌ بلافاصله پس از اعمال بار اتفاق می افتد و حاصل تغییر شکل الاستیکی زمین بدون تغییر محسوس در نسبت پوکی خاک است (Brown, 2000). بنابراین، عوامل فرونشینی بخش میانی سرعین ناشی از فرو نشست تکتونیکی بخش دره گسلی است و بار گذاری توسط سازه­های ساختمانی سنگین نیز این امر را تشدید خواهد نمود. از طرفی سطح آب‌های زیر زمینی در بخش کم شیب میانی شهر بسیار بالا است _ بالا بودن آب سفرهای سطح الارضی مسائل عدیده‌ای را در ساختار و برنامه ریزی شهری نظیر کندن پی،پر شدگی چاههای فاضلاب، نشت آب به اگو و کانالهای زیر زمینی، مترو شهری،کج شدگی و احیاناً افتادن تیر‌های انتقال برق بتونی، پرشدگی چاه‌های آب و آلودگی آنها، پرشدگی قبور و نشست سطوح قبور، ترک برداشتن سطوح آسفالت و کاهش صرفه اقتصادی آن و غیره را دارد (زمردیان، 1364)_ و چشمه‌های آبگرم نیز اغلب از همین نقاط جوشش می‌نمایند.

شکل 8- نقشه خطوط ارتباطی محدوده شهر، شبکه زهکشی وگسل‌های فعال منطقه(منبع نگارنده)

شکل 9- فرونشست خاک‌های نیمه عمیق و عمیق ریز دانه در مسیر دره گسلی محدوده شهر (منبع نگارنده)

در نهایت، برای ممیزی مناطق به لحاظ مناسب و نامناسب بودن جهت کاربری بهبنه اراضی شهر با تلفیق لایه‌های شیب، طبقات ارتفاعی، لیتولوژی، گسل و سیستم زهکش لایه نهایی پهنه بندی مخاطرات محیطی ترسیم شد. در نقشه پهنه‌بندی مناطق مختلف شهر و محدوده حواشی در شکل (10) آن به صورت مناطق با خطر بسیار بالا، با خطر بالا، نسبتاً کم و با خطر کم ممیزی شد و راهکارهای متناسب برای توسعه فیزیکی آتی شهر ارائه شد.

شکل 10- نقشه پهنه بندی مناطق مختلف شهر و محدوده حواشی به لحاظ مخاطرات طبیعی (منبع نگارنده)