تحلیل، جهت یافتگی درزه ها در پوسته در منطقه بیرجند – قائن
| دسته | تکتونیک |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | سومین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران |
| نویسنده | زویا ظریفی-محمدرضا قیطانچی-محمد رئیسی |
| تاريخ برگزاری | ۱۳ شهریور ۱۳۸۴ |
متن اصلی:
تحلیل جهت یافتگی درزه ها در پوسته در منطقه بیرجند – قائن
با مطالعه دیاگرام پلاریزاسیون پس لرزه ها منطقه زیر کوه – بیرجند قائن که درون پنجره موج برشی ثبت شده اند.حداقل در دو ایستگاه کوریزان و گزیک شاهد جدایش امواج برشی بودیم. راستای پلاریزاسیون موج برشی در جهت NEW – SES است و تاخیر زمانی بین امواج جدایش یافته کمتر یا مساوی ms100 میباشد که این تاخیر زمانی با پدیده جدایش در پوسته قاره ای کاملا در توافق است.
تنها در دو ایستگاه شاخن و ابراهیم آباد شاهد پلاریزاسیون موج برشی رهبر در راستای متفاوت با دو ایستگاه قبل هستیم که به علت کمی داده ها در این دو ایستگاه از بحث جدی در مورد پدیده جدایش صرفنظر میکنیم ولی آنچه به طور اجمالی میتوان در مورد این عدم توافق گفت آن است که به علت وجود گسلش فعال در نزدیکی این دو ایستگاه، پلاریزاسیون امواج بیشتر تحت تاثیر فعالیت گسل است تا استرس محلی در اعمال پوسته و بنابراین راستای پلاریزاسیون تقریباً به موازات امتداد صفحه گسلش میباشد.
یک محیط ممکن است به دلیل متفاوتی در مقابل امواج برشی چنین ناهمسانگردی در سرعت انتشار امواج نشان دهد، پنج چشمه احتمالی برای چنین ناهمسانگردی لرزه ای دس نگها به شرح زیر معرفی شده است.
1) بلورهای به صف در آمده
2) استرس مستقیم تولید کننده ناهمسانگردی
3) ناهمسانگردی سنگ شناختی (برای مثال دانه بندی به صف در آمده)
4) ناهمسانگردی ساختمانی (برای مثال لایه بندی نرم)
5) استرس های به صف در آورنده درزه های مولد ناهمسانگردی
هر کدام از دلایل فوق می تواند به طور محلی مولد جدایش امواج برشی باشد، اما تنها استرس های به صف در آورنده درزه های پر از سیال قائم به نظر میرسد که جدایش یکشکلی در جهت موازی یا تقریباً موازی با جهت ماکزیمم استرس افقی حاضر در 20-10 کیلومتر بالایی پوسته را بوجود آورند. در منطقه زیر کوه بیرجند – قائن عمق پس لرز های مورد مطالعه بین km15-5 بوده است و راستای به صف در آمدن پلاریزاسیون موج برشی رهبر (با پراکندگی متناسب با خطای محاسبه در راستای پلاریزاسیون)،تقریباً به موازات راستای محور ماکزیمم استرس فشارشی افقی بدست آمده از زلزله به وقوع پیوسته در منطقه میباشد و این بدین معنی است که چشمه ناهمسانگردی تولید کننده جدایش امواج برشی می تواند درزه های پر از سیال قائم باشد که تحت تاثیر استرس محلی در راستای ماکزیمم استرس فشارشی افقی به صورت در آمده اند.
دانش مرتبط با توزیع فضاهای به صف در آمده پر از سیال را تحت عنوان EDA یا Extensive diatancy anisortopy می شناسیم. از آنجایی که این فضاهای به صف در آمده را با وجود اشکال فیزیکی و ابعاد متفاوت میتوان با توزیعی از درزه های pemy شکل شبیه سازی کرد، راحتتر است که این فضاها را منفرد فرض کرده و درزه های EDA بنامیم.
قابل توجه است که درزه های EDA تحت استرس به صف در آمده اند ولی لزوما به طور مستقیم توسط استرس حاصل نشده اند یعنی این پدیده تنها به ریز درزه های تولید شده توسط استرس در زنورهای زلزله اتلاق نمیشود بلکه مشاهدات نشان میدهد که ناهمسانگردی در بیشتر سنگهای پوسته موجود است و اغلب توسط درزه های EDA تولید میشود.
بعد از آن که راستای پلاریزاسیون موج برشی رهبر در توافق با راستای ماکزیمم استرس فشارشی افقی در منطقه بدست آمده و این ناهمسانگردی به درزه های EDA استناد داده شد. برای تعیین این که چشمه ناهمسانگردی فقط در یک محیط خاص متمرکز است یا نه. مؤلفه های افقی سایزمومترها در راستای پلاریزاسیون موج برشی رهبر دوران داده شد و میزان تاخیر زمانی بر روی مؤلفه های افقی به صورت یک انتقال نسبی بین مولفه ها برای همزمان کردن آنان اعمال شد. سپس بار دیگر، دیاگرام پلاریزاسیون موج برشی در این حالت مورد بررسی قرار گرفت. در صورت توافق راستای پلاریزاسیون بدست آمده با fault plane solution به این نتیجه می رسیم که چشمه ناهمسانگردی تنها در یک محیط متمرکز بوده و یا موج برشی تنها یکبار جدایش یافته است. با بررسی داده ها تنها در یک سوم موارد عدم توافق مشاهده شده است و این بدان معنی است که اگر خطا در محاسبه پارامترهای جدایش حداقل مقدار ممکن است در این یک سوم موارد موج برشی دو یا چند بار جدایش یافته است و این نشان دهنده این مطلب است که درزه های به صف در آمده دارای پراکندگی هستند. طبقه نشریه crampin (1985) و همکارانش عوامل متعدد زیادی در رفتار درزه ها تاثیر می گذارد از جمله آنها میتوان توزیع درزه ها، هندسه درزه ها (موازی، دو صفحه ای و یا چند صفحه ای) و جهت درزه ها را نام برد.
با توجه به مطالعه به عمل آمده در منطق زیر کوه میتوان گفت که درزه های EDA در این منطقه در عمق کمتر از km15 به طور موازی و در جهت ماکزیمم استرس فشارشی افقی به صف 95درجه متغیر است. دهلیزها مستقیم با قطر ثابت 3 میلیمتر و دارای سطح مقطع بیضوی اند که از یک تونل اصلی قائم منشعب و گسترش یافته اند. در نمونه های موردمطالعه، تونل اصلی تشخیص داده نشد، ولی در کل از نظر اندازه جزءاشکال کوچک محسوب میشوند (Kotake,1991) داخل دهلیزها انباشته از مواد زیستی – تخریبی با لایه بندی های ریز هلالی شکل و با رنگ تیره تر از متن رسوبات هستند. نمونه مورد مطالعه به لحاظ اندازه و وضعیت انشعابات تا حدودی به گونه شباهت دارد ولی از نظری زاویه انشعابات و دیواره نامنظم دهلیزها از آن متمایز است.
Ichnogenus Rhizocorallium Zenker, 1863 Rhizocoralliam ichnosp.
این اثر فسیلی بصورت یک تونل نعلی شکل (U) افقی تا حدودی مورب نسبت به سطوح لایه بندی است که اندکی خمیدگی نیز نشان میدهد. در بین بازوهای تونل شکل U شکل، لایه بندی های ریز هلالی شکل به ضخامت کمتر از 1 میلیمتر وجود دارد که بصورت دسته جات 4 تا بیش از 10 تانی مشاهده میشوند. تونل حفر شده بطور متوسط 8 میلیمتر قطر دارد و فاصله بازوهای آن از یکدیگر بین 10 تا 15 میلیمتر است. طول این اثر فسیلی بیش از 120 میلیمتر است. در بخشیاز حاشیه کناری تونل، آثار خراش های ریزی به ضخامت کمتر از 5/0 میلیمتر مشاهده میشود. هیچگونه تزئینات یا لایه بندی در داخل تونلها وجود ندارد.
Ichnogenus Zoophycos Massalongo 1855 Zoophycos ichnosp.A
زئوفیکوسی است که لامینهای هلالی شکل آن در جهات مختلف و با فاصله متوسط 5 میلیمتری بر روی هم قرار گرفته اند. این لامیناها نسبت به سطوح لایه بندی مورب و یا با آن موازیند. حداکثر تعداد لامیناهای موجود در یک نمونه 8 عدد است. در هیچ یک از نمونه ها تونل اصلی مشاهده نمی شد، اما میتوان گفت که لامیناها، حاصل جابجائی یک تونل J شکل هستند. لامیناها حاوی لاملاهای متراکمی میباشند که در بخش هایی از نمونه ها، لاملاهای اصلی و فرعی از همدیگر قابل تفکیک اند. به نحوی که لاملاهای فرعی با زاویه ای در حدود 45 تا 60 درجه از لامهای اصلی منشعب میشوند این انشعابات در حدود 5 میلیمتر از یکدیگر فاصله دارند)
Zoophycos ichnosp.B
این ریخت که تنها در یک نمونه مشاهده شد، بصورت یک لامینای عمود بر سطوح لایه بندی است و حاصل جابجائی یک تونل U شکل است. در این ریخت نیز لاملاهای فرعی و اصلی قابل مشاهده است. لاملهای اصلی بطور متوسط 9/4 میلیمتر و لاملاهای فرعی 3 میلیمتر از همدیگر در آمده اند.
در حضور استرس های انحرافی به دلیل تنوع مکانیزم های کنترل استرس، درزه ها تمایل دارند تغییر شکل بدهند. درزه های با نسبت طول به عرض (aspect raito) زیاد بوسیله ورقه ورقه شدن و خرد شدن (spalling) تمایل دارند کشیده شوند. درزه های کوچک رشد خواهند کرد و نسبت به جهت استرس بوسیله رشد درزه های زیر حد بحرانی، با سرعت به شدت کندی به صف در خواهند آمد. به علت تمرکز استرس نزدیک راس درزه ها محصول خوردگی بوسیله جریانهای خلل و فرج انتقال پیدا میکنند و ممکن است در سطحی با شدت استرس کم ته نشین شوند اگر صفحه درزه یک gap کوچک داشته باشد بوسیله همین محصول خوردگی پر میشود و درزه ها به 2 قسمت تقسیم میشوند. همانطور که استرین ادامه پیدا می کند، رشد درزه های زیر حد بحرانی دوباره بخش های ترمیم یافته را باز میکند. راههای متفاوتی برای این که سیکل ترمیم و دوباره باز شدن تکرار شود می تواند وجود داشته باشد، اما نتیجه همه آنها یکی است. این پروسه خیلی کند باعث توزیع دوباره میدانهای استرس محلی خواهد شد. تمام این پدیده ها باعث میشود که درزه ها به موازات محور ماکزیمم استرس فشارشی رشدکنند اگر 61 > > 62=63 و یا عمود بر مینیمم استرس کششی رشد کنند اگر 61>> 62>=63 و این دلیلی است برای به صف در آمدن درزه ها با جهت گیری خاص.
تحلیل جهت یافتگی درزه ها در پوسته در منطقه بیرجند – قائن
با مطالعه دیاگرام پلاریزاسیون پس لرزه ها منطقه زیر کوه – بیرجند قائن که درون پنجره موج برشی ثبت شده اند.حداقل در دو ایستگاه کوریزان و گزیک شاهد جدایش امواج برشی بودیم. راستای پلاریزاسیون موج برشی در جهت NEW – SES است و تاخیر زمانی بین امواج جدایش یافته کمتر یا مساوی ms100 میباشد که این تاخیر زمانی با پدیده جدایش در پوسته قاره ای کاملا در توافق است.
تنها در دو ایستگاه شاخن و ابراهیم آباد شاهد پلاریزاسیون موج برشی رهبر در راستای متفاوت با دو ایستگاه قبل هستیم که به علت کمی داده ها در این دو ایستگاه از بحث جدی در مورد پدیده جدایش صرفنظر میکنیم ولی آنچه به طور اجمالی میتوان در مورد این عدم توافق گفت آن است که به علت وجود گسلش فعال در نزدیکی این دو ایستگاه، پلاریزاسیون امواج بیشتر تحت تاثیر فعالیت گسل است تا استرس محلی در اعمال پوسته و بنابراین راستای پلاریزاسیون تقریباً به موازات امتداد صفحه گسلش میباشد.
یک محیط ممکن است به دلیل متفاوتی در مقابل امواج برشی چنین ناهمسانگردی در سرعت انتشار امواج نشان دهد، پنج چشمه احتمالی برای چنین ناهمسانگردی لرزه ای دس نگها به شرح زیر معرفی شده است.
1) بلورهای به صف در آمده
2) استرس مستقیم تولید کننده ناهمسانگردی
3) ناهمسانگردی سنگ شناختی (برای مثال دانه بندی به صف در آمده)
4) ناهمسانگردی ساختمانی (برای مثال لایه بندی نرم)
5) استرس های به صف در آورنده درزه های مولد ناهمسانگردی
هر کدام از دلایل فوق می تواند به طور محلی مولد جدایش امواج برشی باشد، اما تنها استرس های به صف در آورنده درزه های پر از سیال قائم به نظر میرسد که جدایش یکشکلی در جهت موازی یا تقریباً موازی با جهت ماکزیمم استرس افقی حاضر در 20-10 کیلومتر بالایی پوسته را بوجود آورند. در منطقه زیر کوه بیرجند – قائن عمق پس لرز های مورد مطالعه بین km15-5 بوده است و راستای به صف در آمدن پلاریزاسیون موج برشی رهبر (با پراکندگی متناسب با خطای محاسبه در راستای پلاریزاسیون)،تقریباً به موازات راستای محور ماکزیمم استرس فشارشی افقی بدست آمده از زلزله به وقوع پیوسته در منطقه میباشد و این بدین معنی است که چشمه ناهمسانگردی تولید کننده جدایش امواج برشی می تواند درزه های پر از سیال قائم باشد که تحت تاثیر استرس محلی در راستای ماکزیمم استرس فشارشی افقی به صورت در آمده اند.
دانش مرتبط با توزیع فضاهای به صف در آمده پر از سیال را تحت عنوان EDA یا Extensive diatancy anisortopy می شناسیم. از آنجایی که این فضاهای به صف در آمده را با وجود اشکال فیزیکی و ابعاد متفاوت میتوان با توزیعی از درزه های pemy شکل شبیه سازی کرد، راحتتر است که این فضاها را منفرد فرض کرده و درزه های EDA بنامیم.
قابل توجه است که درزه های EDA تحت استرس به صف در آمده اند ولی لزوما به طور مستقیم توسط استرس حاصل نشده اند یعنی این پدیده تنها به ریز درزه های تولید شده توسط استرس در زنورهای زلزله اتلاق نمیشود بلکه مشاهدات نشان میدهد که ناهمسانگردی در بیشتر سنگهای پوسته موجود است و اغلب توسط درزه های EDA تولید میشود.
بعد از آن که راستای پلاریزاسیون موج برشی رهبر در توافق با راستای ماکزیمم استرس فشارشی افقی در منطقه بدست آمده و این ناهمسانگردی به درزه های EDA استناد داده شد. برای تعیین این که چشمه ناهمسانگردی فقط در یک محیط خاص متمرکز است یا نه. مؤلفه های افقی سایزمومترها در راستای پلاریزاسیون موج برشی رهبر دوران داده شد و میزان تاخیر زمانی بر روی مؤلفه های افقی به صورت یک انتقال نسبی بین مولفه ها برای همزمان کردن آنان اعمال شد. سپس بار دیگر، دیاگرام پلاریزاسیون موج برشی در این حالت مورد بررسی قرار گرفت. در صورت توافق راستای پلاریزاسیون بدست آمده با fault plane solution به این نتیجه می رسیم که چشمه ناهمسانگردی تنها در یک محیط متمرکز بوده و یا موج برشی تنها یکبار جدایش یافته است. با بررسی داده ها تنها در یک سوم موارد عدم توافق مشاهده شده است و این بدان معنی است که اگر خطا در محاسبه پارامترهای جدایش حداقل مقدار ممکن است در این یک سوم موارد موج برشی دو یا چند بار جدایش یافته است و این نشان دهنده این مطلب است که درزه های به صف در آمده دارای پراکندگی هستند. طبقه نشریه crampin (1985) و همکارانش عوامل متعدد زیادی در رفتار درزه ها تاثیر می گذارد از جمله آنها میتوان توزیع درزه ها، هندسه درزه ها (موازی، دو صفحه ای و یا چند صفحه ای) و جهت درزه ها را نام برد.
با توجه به مطالعه به عمل آمده در منطق زیر کوه میتوان گفت که درزه های EDA در این منطقه در عمق کمتر از km15 به طور موازی و در جهت ماکزیمم استرس فشارشی افقی به صف 95درجه متغیر است. دهلیزها مستقیم با قطر ثابت 3 میلیمتر و دارای سطح مقطع بیضوی اند که از یک تونل اصلی قائم منشعب و گسترش یافته اند. در نمونه های موردمطالعه، تونل اصلی تشخیص داده نشد، ولی در کل از نظر اندازه جزءاشکال کوچک محسوب میشوند (Kotake,1991) داخل دهلیزها انباشته از مواد زیستی – تخریبی با لایه بندی های ریز هلالی شکل و با رنگ تیره تر از متن رسوبات هستند. نمونه مورد مطالعه به لحاظ اندازه و وضعیت انشعابات تا حدودی به گونه شباهت دارد ولی از نظری زاویه انشعابات و دیواره نامنظم دهلیزها از آن متمایز است.
Ichnogenus Rhizocorallium Zenker, 1863 Rhizocoralliam ichnosp.
این اثر فسیلی بصورت یک تونل نعلی شکل (U) افقی تا حدودی مورب نسبت به سطوح لایه بندی است که اندکی خمیدگی نیز نشان میدهد. در بین بازوهای تونل شکل U شکل، لایه بندی های ریز هلالی شکل به ضخامت کمتر از 1 میلیمتر وجود دارد که بصورت دسته جات 4 تا بیش از 10 تانی مشاهده میشوند. تونل حفر شده بطور متوسط 8 میلیمتر قطر دارد و فاصله بازوهای آن از یکدیگر بین 10 تا 15 میلیمتر است. طول این اثر فسیلی بیش از 120 میلیمتر است. در بخشیاز حاشیه کناری تونل، آثار خراش های ریزی به ضخامت کمتر از 5/0 میلیمتر مشاهده میشود. هیچگونه تزئینات یا لایه بندی در داخل تونلها وجود ندارد.
Ichnogenus Zoophycos Massalongo 1855 Zoophycos ichnosp.A
زئوفیکوسی است که لامینهای هلالی شکل آن در جهات مختلف و با فاصله متوسط 5 میلیمتری بر روی هم قرار گرفته اند. این لامیناها نسبت به سطوح لایه بندی مورب و یا با آن موازیند. حداکثر تعداد لامیناهای موجود در یک نمونه 8 عدد است. در هیچ یک از نمونه ها تونل اصلی مشاهده نمی شد، اما میتوان گفت که لامیناها، حاصل جابجائی یک تونل J شکل هستند. لامیناها حاوی لاملاهای متراکمی میباشند که در بخش هایی از نمونه ها، لاملاهای اصلی و فرعی از همدیگر قابل تفکیک اند. به نحوی که لاملاهای فرعی با زاویه ای در حدود 45 تا 60 درجه از لامهای اصلی منشعب میشوند این انشعابات در حدود 5 میلیمتر از یکدیگر فاصله دارند)
Zoophycos ichnosp.B
این ریخت که تنها در یک نمونه مشاهده شد، بصورت یک لامینای عمود بر سطوح لایه بندی است و حاصل جابجائی یک تونل U شکل است. در این ریخت نیز لاملاهای فرعی و اصلی قابل مشاهده است. لاملهای اصلی بطور متوسط 9/4 میلیمتر و لاملاهای فرعی 3 میلیمتر از همدیگر در آمده اند.
در حضور استرس های انحرافی به دلیل تنوع مکانیزم های کنترل استرس، درزه ها تمایل دارند تغییر شکل بدهند. درزه های با نسبت طول به عرض (aspect raito) زیاد بوسیله ورقه ورقه شدن و خرد شدن (spalling) تمایل دارند کشیده شوند. درزه های کوچک رشد خواهند کرد و نسبت به جهت استرس بوسیله رشد درزه های زیر حد بحرانی، با سرعت به شدت کندی به صف در خواهند آمد. به علت تمرکز استرس نزدیک راس درزه ها محصول خوردگی بوسیله جریانهای خلل و فرج انتقال پیدا میکنند و ممکن است در سطحی با شدت استرس کم ته نشین شوند اگر صفحه درزه یک gap کوچک داشته باشد بوسیله همین محصول خوردگی پر میشود و درزه ها به 2 قسمت تقسیم میشوند. همانطور که استرین ادامه پیدا می کند، رشد درزه های زیر حد بحرانی دوباره بخش های ترمیم یافته را باز میکند. راههای متفاوتی برای این که سیکل ترمیم و دوباره باز شدن تکرار شود می تواند وجود داشته باشد، اما نتیجه همه آنها یکی است. این پروسه خیلی کند باعث توزیع دوباره میدانهای استرس محلی خواهد شد. تمام این پدیده ها باعث میشود که درزه ها به موازات محور ماکزیمم استرس فشارشی رشدکنند اگر 61 > > 62=63 و یا عمود بر مینیمم استرس کششی رشد کنند اگر 61>> 62>=63 و این دلیلی است برای به صف در آمدن درزه ها با جهت گیری خاص.