سامانه گسل های امتداد لغز کپه داغ و الگوی تقسیم دگرشکلیدر پایانه های گسلی

دسته تکتونیک
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری هشتمین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران
نویسنده حیدرزاده ، قاسم- قرشی، منوچهر
تاريخ برگزاری ۱۶ مهر ۱۳۸۴
 متن اصلی:
     موقعیت زمین شناسی گستره کپه داغ
کمربند چین و راندگی درون قاره ای کپه داغ با سن پس از میوسن (Post-Miocene) ، (Roustanovich 1967, Trifonov 1978, Gorshkov 1987) یک ساختار فعال (Priestly et al. 1994, Jackson et al. 1995) با راستای N120 و طول 700 کیلومتر است که مرز امروزی بین صفحه اورازیا (پلت فرم توران) و خردقاره ایران مرکزی را مشخص می سازد. حد شمالی آن گسل عشق آباد یا گسل اصلی کپه داغ، که مرز بلوک ایران و توران می باشد، است. در باختر محدود به حوضه خزر است و از سوی اخور تا پاراپامیسوس Parapamisus در افغانستان ادامه می یابد.
حوضه کپه داغ شامل یک توالی ضخیم از رسوبات ژوراسیک- میوسن است که پس از حرکات کوهزایی تریاس میانی (سیمرین پیشین)، یعنی زمانی که فرآیند برخورد بین ایران و توران پایان یافته (Berberian & King 1981) تشکیل شده است. این توالی رسوبی به صورت دگرشیب برروی واحدهای قدیمی تر قرار گرفته است.
منطقه کپه داغ پوشیده از واحدهای رسوبی مزوزوئیک و ترشیری است. ضخامت این واحدهای رسوبی در برخی نواحی بالغ بر 8000 متر می باشد. رخنمون واحدهای پالتوزوئیک و رسوبات تریاس- ژوراسیک پیشین منحصر به حاشیه جنوبی حوضه رسوبی می باشد که مشابه واحدهای سنگی هم سن در البرز و ایران مرکزی است (افششار حرب 1373).
دگر شکلی فشارشی با سن پس از میوسن (Volvovsky et al 1966, Trifonov Post-Miocene 1978, Lyberis et al. 1998) عامل چین خوردگی وسیع شمال باختر- جنوب خاور تا خاوری- باختری بوده است. یک مقطع عرضی بالانس شده، با طول 250 کیلومتر با راستای شمالی- جنوبی در ترکمنستان (شمال باختر کپه داغ)، کوتاه شدگی به میزان 30% (75 کیلومتر) به وسیله چین خوردگی نشان می دهد. 75 کیلومتر کوتاه شدگی محاسبه شده، به 70 کیلومتر مؤلفه فشارشی محض در راستای N030 و 35 کیلومتر مؤلفه راستگرد محض در راستای N120 ، برای خاور کپه داغ تقسیم می شود. (Lyberis & Manby 1999)
نرخ همگرایی برای دوره 5/5 میلیون ساله (از سارماتین پسین، مرز میوسن- پلیوسن) در حدود cm/year 3/1-5/1 است. این نرخ همگرایی با حرکت نسبی cm/year 1/3 ایران- توران برابر است (Jackson & Mckenzie 1984, Jackson et al. 1995). ارتفاع 1100 متری حال حاضر رسوبات پلیوسن در جنوب باختر کپه داغ نیز بیانگر نرخ فرازش mm/year (Uplift) 55/0-25/0 است که نشان دهنده ضخیم شدگی پوسته در اثر همگرایی بلوک های ایران- توران می باشد. (Lyberis & Manby 1999)
بطورکلی پهنه کپه داغ دارای راستای N120 است. امتداد کلی چین خوردگی ها در بخش خاوری NW-SE و در بخش باختری ENE-WSW است. این راستاها در بخش مرکزی به E-W تبدیل می شوند. این تغییر روند ساختاری باعث پهنه بندی کپه داغ به سه زیر پهنه خاوری، مرکزی و باختری گردیده است (نواب پور و همکاران 1382). مسئله مهم در اینجا منشاء الگوی ساختاری شبه کمانی در کپه داغ است. تحقیقات به عمل آمده در زمینه مغناطیس دیرینه در این منطقه روشن ساخته که خمش محور چین ها در کپه داغ، یک ویژگی اولیه است (Bazhenov 1987)
این مجموعه چین خورده توسط گسل های متعددی قطع شده که می توان آنها را در دو دسته طبقه بندی کرد. گروه اول گسل های پی سنگی هستند که در زمان رسوب گذاری فعال بوده و با ایجاد فرازمین و فروزمین (هورست و گرابن) در تغییر رخساره واحدهای سنگی و نبودهای رسوبی نقش اساسی داشته اند. این گروه از گسل ها در بخش باختری کپه داغ گسترش دارند و شامل شش گسل با روند کلی خاوری- باختری می باشند. این گسل ها در فازهای کوهزایی اخیر فعال بوده و با تغییر سازوکار به صورت معکوس، سبب چین خوردگی و گسلش راندگی با شیب به سمت شمال شده اند (افشار حرب 1373).
گروه دوم، گسل هایی که در طی فاز کوهزایی فعال شده اند و به صورت گسل های راستالغز عمل کرده و درحال حاضر نیز فعالند و نقش مهمی در حرکات زمین ساختی جوان دارا هستند. این گروه خود به دو دسته تقسیم می شود. دسته اول، سامانه گسل های امتداد لغز راستگرد با روند NNW-SSE که در نواحی خاوری و مرکزی کپه داغ (ناحیه قوچان- بجنورد) وجود دارند.
دسته دوم، سامانه گسل های امتداد لغز چپگرد با روند NE-SW که در بخش باختری قرار دارند. قسمت عمده سامانه گسلی اخیر در بخش ترکمنی کپه داغ واقع شده است. این دو دسته گسله امتداد لغزز جزئی از سامانه گسل اصلی کپه داغ (گسل عشق آباد) می باشند که تحت آرایش ریدل (Riedel) شکل گرفته اند (Lyberis & Manby 1999) . شواهد گوناگون نشان می دهد که حضور گسل عشق آباد به عنوان یک ساختار فعال شده در حاشیه حوضه، الگوی دگر شکلی را کنترل می کند.


شکل1-نقشه ساختاری گستر ه کپه داغ با اندکی تعییر از1975

سامانه گسل های امتدادلغز
1)گسل اصلی کپه داغ (گسل عشق آباد)
گسل اصلی کپه داغ (Main Fault Zone) با طول 350 کیلومتر در راستای N120، بیانگر مرز بین کپه داغ و پلت فرم قراقوم (Karakum) است. حفاری های انجام شده در راستای این گسل نشان می دهد که گسل عشق آباد یک گسل معکوس پرشیب یا راندگی با شیب به سمت جنوب است که 7-10 کیلومتر جابجایی معکوس دارد (Lyberis & Manby 1999).
سازوکارهای کانونی موجود از کپه داغ نیز نشان دهنده یک گسل معکوس پرشیب با بردار لغزش شمال- شمال خاور هستند که به طور مورب نسبت به روند اصلی کپه داغ قرار می گیرد (Priestly et al. 1994) ارتباط زاویه ای بین گسل عشق آباد و جهت فشارش در گستره، با یک مکانیسم معکوس – راستگرد برای این گسل همخوانی دارد. این ارتباطها بیان می کنند که فعالیت لرزه ای عهد حاضر به وسیله تقسیم دگرشکلی به صورت حرکت راستگرد در طول گسل عشق آباد و فشارش شمالی- جنوبی در هر دو سمت گسل همراهی می شود.
گسل عشق آباد در سمت باختری خود چین ها را قطع کرده و در سمت خاوری با آنها موازی است. این گسل از سه تکه همپوشان تشکیل شده که هرکدام نسبت به دیگری مقداری جابجایی دارد (Rastsvetaev 1966, Krymus & Lykov 1969). پهنه همپوشانی به وسیله چین ها و راندگی های کوتاه با امتداد میانگین E-W مشخص می گردد. طول تکه ها به ترتیب از سمت شمال باختر به جنوب خاور کوتاه تر می شود. هر تکه گسله در انتهای جنوب خاوری به سمت یک پهنه گسله با راستای NNW-SSE خمیدگی پیدا کرده و به درون گستره کوهستانی گسترش می یابد. بنابراین تکه میان دو گستره Kazanjik و Kizyl Arvat به یک پهنه گسلی که از نزدیکی بجنورد عبور می کند، خمیده می شود. به همین ترتیب تکه مابین Arvat Kizyl و Bakharden به پهنه گسلی که از باخاردن تا قوچان گسترش یافته، خمیدگی پیدا می کند و تکه مابین باخاردن و عشق آباد به پهنه گسلی که از نزدیکی کبکان (جنوب خاور درگز) عبور می نماید، خمیدگی پیدا می کند (Tchalenko 1975). به سمت انتهای شمال باختر کپه داغ، گسل عشق آباد کور یا پنهان (blind) می شود (Lyberis & Manby 1999) و درعوض دنباله آن در جنوب خاور، ناحیه سرخس، به صورت یک خطواره قابل ردیابی است. برای پهنه گسل اصلی کپه داغ، اندازه گیری میزان جابجای تونل قنات ها، نشان دهنده نرخ جابجایی راستگرد حدود mm/year 3-8 است (Trifonov 1971).
یک حوضه باریک و طولی در راستای NW-SE که حد فاصل کپه داغ با رشته کوههای الاداغ- بینالود است، به عنوان خطواره اترک- کشف رود یا مشهد- قوچان نامیده می شود. این حوضه تقریباً‌ به موازات گسل اصلی کپه داغ بوده و نشانگر یک ساختار اصلی پی سنگی (از نوع گسل نرمال) می باشد، که برروی نقشه های ژئوفیزیک هوایی نیز به وضوح قابل رؤیت است.
2) سامانه گسل های امتدادلغز مورب
چین خوردگی های رشته کپه داغ توسط یک سامانه گسلی Post-Alpine ، بریده و جابجا شده است. Tchalenko (1975)، از این گسل های امتدادلغز تحت عنوان «سامانه گسله مورب» (Diagonal Fault System) یاد می کند که اساساً شامل گسل های راستگرد با امتداد NNW-SSE و چپگرد با راستای NE-SW می باشد و در بعضی نقاط با راندگی های فرعی E-W همراه می شوند.
گسل های راستگرد NNW-SSE (با امتداد میانگین N150) در بخش خاوری کپه داغ قرار دارند و به صورت منفرد یا پهنه های گسله با طولی در حدود 150 کیلومتر دیده می شوند. در پایانه شمال باختری خود به سمت گسل اصلی کپه داغ (باختر) خم می شوند و در پایانه جنوب خاوری به سمت خطواره اترک- کشف رود (خاور) خمیدگی پیدا می کنند. این خصوصیت می تواند بیانگر وابستگی این گسل ها از نقطه نظر ساختاری به عناصر بنیادی مذکور باشد (Tchalenko 1975) خمش پایانه جنوب خاوری این دسته گسل ها به سمت خاور، باعث تغییر در مکانیسم آنها از امتداد لغز به راندگی می شود.
عملکرد این گسل ها باعث جابجایی چین ها در پهنه وسیعی گردیده است. مهمترین این گسل ها در طول و میزان جابجایی، در پهنه قوچان- رباط (قوچان- باخاردن) قرار دارند که هم از لحاظ ساختاری و هم لرزه خیزی از عناصر اصلی گستره کپه داغ به شمار می روند.
از مهمترین آنها می توان به گسل باغان اشاره کرد که طولی در حدود 75 کیلومتر در ایران دارد و باعث جابجایی چین ها در حدود 8 کیلومتر شده است. این گسل از دیدگاه لرزه ای نیز فعال است به طوریکه در زمین لرزه 1 مه 1929 قوچان، تمام طول آن دچار گسیختگی گردید. (آمبرسیز و ملویل 1982، Tchalenko 1975)
گسل های امتدالغز NE-SW (با راستای میانگین N050) عمدتاً در قرا قلعه Kara Kala در بخش باختری کپه داغ و درخاک ترکمنستان واقع شده اند. سازوکار آنها چپگرد است و طولی کوتاه تر و جابجایی کمتری از گسل های راستگرد دارند. در ایران، این دسته از گسل ها در شمال مراوه تپه و شمال باختر آشخانه وجود دارند.
به نظر می رسد آغاز حرکت در راستای سامانه گسل های امتدادلغز، زمانی در پلیوسن باشد (Keymus & Lykov 1969, Val’be et ak, 1970) ، یعنی تقریباً همزمان با چین خوردگی.
بررسی های صحرایی نشان می دهد که برخی از سطوح گسلی در سامانه گسل های امتدادلغز راستگرد، دارای چند دسته خط خش راستالغز هستند، به گونه ای که پرشیب ترین آنها موازی لایه بندی است (نواب پور و همکاراین 1382) این خصوصیت می تواند بیانگر گسلش همزمان با چین خوردگی باشد.


شکل2-تصویر ماهواره ای tm از پهنه قوچان -رباط همراه با ترسیم ساختاری زمین شناسی

نمونه های واضحی از سامانه گسل های NNW-SSE و NE-SW در موقعیت های همیوغ وجود دارد که گاهی نیز با راندگی های کوچک W-E همراه هستند، که همگی اشاره به یک منشاء مشترک و همزمان برای همه این ساختارها دارند(Tchalenko 1975) . مطالعات انجام شده برروی بسیاری از این گسل ها نشان دهنده فعالیت حال حاضر آنها است.
پهنه گسلی قوچان - رباط
پهنه گسلی قوچان- رباط (قوچان- باخاردن) در ناحیه ای به عرض50 کیلومتر با روند NNW-SSE
در شمال باختر قوچان تا شمال شیروان قرار گرفته است. طول این پهنه در ایران حدود 100 کیلومتر است. این پهنه، متشکل از حدود 10 گسل راستالغز راستگرد است که در راستای شمال- شمال باختر و به موازات یکدیگر قرار گرفته و باعث جابجایی محور چین ها گردیده اند. گسل های این پهنه که پس از چین خوردگی و یا تقریباً‌ همزمان با آن فعا شده اند. بلوک باختری را نسبت به خاور، در حدود 30 کیلومتر به سوی شمال باختر جابجا کرده است (نواب پور و همکاران 1382). افشار حرب (1373) نیز با استفاده از یک ناودیس خاوری- باختری باریک و طویل که در هسته آن سازند آبدراز حفظ شده است، میزان جابجایی این پهنه را حدود 16 کیلومتر محاسبه کرده است. به این ترتیب اگر زمان آغاز گسلش را 5 میلیون سال قبل در نظر بگیریم، میانگین نرخ جابجایی در این پهنه حدود 3-6 میلیمتر در سال خواهد بود. بیشترین میزان جابجایی کلی در راستای گسل باغان روی داده و در حدود 8-7 کیلومتر است.


شکل3-الگوی دگرشکل در گسل های امتداد لغز وپیدایش راندگی در پایانه گسلی

گسل باغان یکی از مهمترین گسل های پهنه کپه داغ است. طول این گسل در ایران حدود 75 کیلومتر است که از شمال فاروج (خاور شیروان) تا مرز ایران و ترکمنستان ادامه یافته است. امتداد این گسل به صورت یک خطواره کاملاً‌ واضح برروی تصاویر ماهواره ای و عکس های هوایی قابل رؤیت است. گسل باغان در طول مسیر خود آبراهه ها و پشته های متعددی را قطع و جابجا کرده است. در یک مورد خاص، رودخانه کرگانلی که از پهنه کوهستانی به سمت دشت شیروان در جریان است، در محل برخورد با گسل باغان، جابجایی راستگرد در حدود 1 کیلومتر پیدا کرده است.
در پی رخداد زمین لرزه 1 مه 1929، تمام طول این گسل از روستای سکه در شدت قوچان- شیروان تا زیدر و جعفرآباد در مرز ایران- ترکمنستان دچار گسیختگی گردید. این گسیختگی وضعیت آشکاری از حرکت راستالغز نشان نداد و تنها بخش شمال خاوری نسبت به جنوب باختری دچار برپایی گردید (آمبرسیز و ملویل 1982، Tchalenko 1975).
انتهای جنوبی گسل باغان در دشت قوچان- شیروان به طول مستقیم امتداد نیافته و به نظر می رسد به سمت جنوب خاور تغییر جهت می دهد. این تغییر جهت باعث تغییر در سازوکار از راستالغز به معکوس یا راندگی می شود. این نوع پایانه گسلی، یک پی آمد ضروری گسل های راستالغز است که در دیگر سامانه های امتداد لغز از جمله شرق ایران به وضوح دیده می شود. در بسیاری از موارد این گسل ها به صورت راندگی های پنهان وجود دارند. جابجایی گسل های راندگی که از گسل های راستالغز منشعب می گردند، با فاصله از آن کاهش می یابد (Walker et al.2003) به عنوان مثال می توان به راندگی سفیدآبه که از پایانه شمالی گسل راستگرد زاهدان به سمت شمال باختر منشعب شده اشاره کرد (Berberian et al. 2000) و یا گسل نوزاد که از انتهای شمالی سامانه گسل پورنگ به سمت شمال باختر منشعب می شود (Berberian et al. 1999).


شکل 4-تصویر ماهوارهای پردازش شده aster با گسل های اصلی پهنه قوچان

فرازش و کج شدگی رسوبات نئوژن درانتهای گسل باغان را شاید بتوان به عملکرد راندگی منشعب از آن ارتباط داد. این فرازش و کج شدگی باعث ایجاد حوضه های فرعی در بین برجستگی های ساختاری شده است. همچنین امکان حضور یک گسل انشعابی دیگر در ادامه گسل باغان به سوی جنوب وجود دارد، یعنی در جایی که رسوبات جوان مجدداً‌ دچار کج شدگی و چین خوردگی شده اند. وجود چند گسل راندگی منشعب، می تواند بیانگر رشد طولی گسل امتداد لغز در طی زمان باشد (Berberian et al. 2000). با توجه به نقش گسل های امتدادلغز درون قاره ای در موقعیت های همگرا، که یکی از آنها تقسیم همگرایی مایل به مؤلفه امتدالغز و راندگی است (Berberian et al. 2000) وجود چنین ساختارهایی دراین بخش از کمربند فعال کپه داغ، دور از انتظار نیست.
پهنه مه لرزه ای پس لرزه 13 ژوئیه 1929 (mb=5.7) دقیقاً با محل گسل های راندگی مطابقت می نماید. این موضوع مؤید این نکته است که شاید رویداد این زمین لرزه در ارتباط با جنبش در راستای گسل های راندگی یا راندگی پنهان باشد.
امکان رخداد فرآیند تقسیم دگرشکلی به صورت گسلش امتداد لغز و راندگی در پایانه، در دیگر گسل های پهنه قوچان- رباط وجود دارد. گسل خبوشان، یکی دیگر از گسل های اصلی پهنه قوچان- رباط است که در خاور گسل باغان قرار گرفته است. این گسل نیز سرتاسر پهنه کپه داغ را قطع کرده است ولی جابجایی کلی کمتری نسبت به گسل باغان دارد.
گسل خبوشان در هر دو انتهای شمالی و جنوبی خود به گسل چاپانلو که در باختر آن قرار دارد نزدیک می شود و امکان دارد دردشت به هم پیوسته و یکی شوند. به نظر می رسد دگرشکلی های شمال باختر قوچان در رسوبات نئوژن و کواترنری براثر عملکرد دنباله گسل خبوشان در دشت باشد. یک گسل راندگی که از پایانه گسل خبوشان منشعب شده، می تواند باعث کج شدگی و یا چین خوردگی رسوبات جوان گردد.
فعالیت جوان و عهد حاضر گسل های پهنه قوچان- رباط با توجه به دلایل ساختاری و مورفولوژیکی و نیز وقوع زمین لرزه های متعدد، قطعی می باشد. نکته قابل توجه نحوه این فعالیت نو زمین ساختی است که شناخت آن از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مورد ادامه مطالعات بیشتر جهت شناخت دقیق تر جزئیات و نحوه عملکرد این ساختارها لازم به نظر می رسد.

کلید واژه ها: خراسان شمالى