ما فرو می‌رویم؟

مهدی زارع ـ زلزله‌شناس و رئیس شاخه زمین‌شناسی فرهنگستان علوم

فروچاله‌ها هر روز در کشور بیشتر می‌شوند. ۲۰ آذر ۱۴۰۱ معاون آبخیزداری اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان همدان گفت: ۳۴ فروچاله در استان همدان شناسایی شده که توزیع زمانی آنها به این ترتیب است: دهه ۹۰ پنج فروچاله، دهه هشتاد ۱۱ و مابقی مربوط به دهه ۷۰ است. نخستین فروچاله استان همدان در سال ۱۳۷۱ در شهرستان بهار و سپس منطقه جهان‌آباد، دشت‌های کبودرآهنگ و قهاوند و آخرین مورد آن نیز سال ۱۳۹۷ در نزدیکی روستای «کِردآباد» شهرستان کبودرآهنگ ایجاد شد. اما سوال این است که فروچاله‌ها چه هستند و چرا شکل می‌گیرند؟

فروچاله‌ها حفره‌هایی در زمین هستند که در مناطق جمع شدن آب بدون زهکشی رخ می‌دهند. آب با زهکش زیرزمینی می‌تواند غارهای زیرزمینی را حل کند، به‌ویژه در مناطقی که سنگ بستر از سنگ‌های تبخیری مانند نمک یا گچ یا سنگ‌های کربناته مانند سنگ آهک یا دولومیت ساخته شده است. در بیشتر موارد، فروچاله‌ها به تدریج ایجاد می‌شوند. با این حال، گاهی اوقات، فروپاشی ناگهانی است. فروچاله‌های ناگهانی همان‌هایی هستند که ناگهان باز می‌شوند و زمین کشاورزی، ماشین‌ها، خانه‌ها و خیابان‌ها را می‌بلعند، و معمولا بسیار خبرساز می‌شوند.

فروچاله در برخی از سازندهای کارستی در دوره‌های خشکسالی افزایش می‌یابد. در بخشی از دشت کبودرآهنگ همدان پدیده فرونشست و فروچاله مربوط به کارستی شدن واحدهای کربناته است.

در دشت کبودرآهنگ، در بالای سازند شمشک، به تدریج لایه‌های مارنی و سنگ آهکی و سپس سازند دلیچای قرار دارد که از سنگ آهک‌های مارنی و سنگ آهک و مارن تشکیل شده و حاوی مقادیر زیادی آمونیت متعلق به ژوراسیک میانی است. ضخامت این سازند در بیشترین برآوردها حدود ۸۵ متر است. رسوبات ژوراسیک در مناطق شرق کوه زاگرس، شرق و شمال کبودرآهنگ رخنمون دارد. در دوره‌های خشکسالی با افزایش خطر فروچاله با «سیل فروچاله‌ای» به‌عنوان یک فرایند هیدرولوژیک در تغذیه آبخوان کارست در مناطق خشک تا نیمه مرطوب مواجهیم. در خشکسالی‌های شدید، گاه بارندگی ناگهانی با وجود تخلخل قابل‌توجه و وجود درزها و شکستگی‌های متعدد باعث کارستی شدن بیشتر سنگ آهک می‌شود. تغییر اقلیم و جایگزینی باران به جای برف در کاهش آب‌های زیرزمینی و بروز فروچاله موثر است؛ با این توضیح که هنگام بارش باران به علت تبدیل شدن به سیلاب امکان جذب کاهش می‌یابد، در حالی که به علت ماندگاری بالای برف روی زمین و ذوب تدریجی آن، قدرت نفوذپذیری آب در سفره های زیرزمینی بسیار بیشتر است.

بهره‌برداری بیش از حد از آب‌های زیرزمینی در دهه‌های گذشته کاهش قابل‌توجهی در سطح آب سفره‌ها ایجاد کرده که یکی از عوامل اصلی تشکیل فروچاله‌ها کاهش سطح آب در سفره های زیرزمینی است. علاوه‌بر این، چاه‌های عمیق به سنگ بستر سنگ آهک نفوذ کرده و مواد ریزدانه آبرفتی را تخلیه کرده‌اند. بنابراین حفره‌های بزرگ متشکل از چاه‌های شن و ماسه به‌وجود آمده‌‌اند.

زمین‌شناسان فروچاله‌ها را به سه نوع تقسیم می‌کنند. اولین مورد فروچاله انحلالی (Dissolution) است. در این نوع فروچاله، خاک یا پوشش گیاهی کمی روی سنگ آهک یا سایر سنگ بستر وجود دارد. آب حاصل از باران و رواناب به آرامی از شکاف‌های سنگ بستر عبور و آن را حل می‌کند. در نتیجه به تدریج فرسایش رخ می‌دهد. چنین حالتی را می‌توان در فروچاله‌های پیرامون دریاچه سد لار در استان مازندران و کبودرآهنگ همدان دید. فروچاله‌های انحلالی گاهی تبدیل به حوضچه شده و آب در داخل آن جمع می‌شود. فروچاله‌های انحلالی اکثرا به آرامی اتفاق می‌افتند و معمولاً خطرناک نیستند اما اگر آب از لایه زیرین محافظ عبور کند، فروچاله‌هایی که تبدیل به حوضچه می‌شوند، می‌توانند ناگهان تخلیه شوند.

نوع دوم فرورفتگی، پوشش-فرونشست (Cover-Subsidence) است. این فروچاله‌ها در مناطقی اتفاق می افتند که ماسه، سنگ بستر را می پوشاند. شن و ماسه به منافذی در سنگ هدایت شده و به تدریج باعث فرو رفتن سطح زمین می‌شود. ادامه فرسایش اندازه فرورفتگی را افزایش می‌دهد. فروچاله‌های پوششی نیز معمولا به آرامی رخ می‌دهند.

خطرناک‌ترین نوع فروچاله، پوشش-فروپاشی (Cover-Collapse) است. در این موارد سنگ بستر توسط لایه‌ای از خاک رس پوشانده می‌شود اما در زیر این پوشش زمین، آب یک غار زیرزمینی را حل می‌کند. به تدریج، رسوبات زمین شروع به فرسایش یا ریزش از پایین به داخل غار می‌کنند. زمین از زیر به فرو ریختن ادامه می‌دهد تا زمانی که فقط یک لایه نازک بین سطح و دهانه زیرزمینی باقی بماند. هنگامی که آن لایه فرو می‌ریزد، فروچاله ناگهان باز می‌شود و هر ساختاری را در بالا می‌بلعد.

نوع چهارم هم فروچاله‌های انسان-ساخت (Man-Made) است. این فروچاله‌ها در نتیجه مداخلات مختلف انسان، از حفاری گرفته تا استخراج معدن، تغییر در سامانه‌های انحراف آب و شکستگی لوله‌ها ایجاد می‌شوند.

فروچاله‌ای در آخر مرداد 1397 در در نزدیکی روستای کوچک کردآباد در شهرستان کبودراهنگ در غرب استان همدان باز شد نمونه‌ای از فرونشست انحلالی در اثر آسیب شدید به آب‌های زیرزمینی بود. این فروچاله چند کیلومتر دیگر از یک نیروگاه خورشیدی، یک نیروگاه حرارتی و یک بزرگراه قرار دارد. حدود 100 فروچاله در ایران شناخته شده است که یک چهارم آنها در استان همدان تعیین محل شده‌اند. زهکش آب از غارهای کارستی و سنگین شدن بیش از حد وزن روباره در طول زمان و تخلیه بیش از حد آب زیرزمینی و وجود فاضلاب با PH بالا می‌تواند باعث حل شدن کلسیم و آهک و گسترش فضای‌های کارستی زیرزمینی شود. آبفای همدان، اعلام کرده است که حداقل هزار چاه عمیق غیرمجاز در ۱۲۰ هزار هکتار زمین کشاورزی در شهرستان کبودرآهنگ وجود دارد که این موضوع از سال‌های پایانی دهه هفتاد شمسی تا امروز حدود ۴۰ متر از سطح آب‌های زیرزمینی منطقه را کاهش داده است. فروچاله خطر بزرگی برای مردم ساکن در شهرستان کبودرآهنگ است. توسعه شهری باید به دقت پایش شود تا هرگونه طرح ساخت و ساز در مناطق پرخطر یا متوقف یا جابه‌جا شود.