بررسی عوامل موثر بر تشکیل ناودیس خوابیده موجود در پیشانی تاقدیس سلطان )زاگرس(

دسته لرزه زمین ساخت
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و چهارمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده عباس افلاطونیان -علی یساقی -عبدالحسین احمدنیا
تاريخ برگزاری ۰۹ اسفند ۱۳۸۴

چکیده

در کمربندهاى چین خورده ـ رانده شده افق هاى گسستگى میانى نقش مهمى را در سبک چین خوردگى و تشکیل ساختارهاى موجود به عهده دارند. تاقدیس سلطان که یک چین انتشار گسله                        (Fault Propagation Fold ) مى باشد در کمربند چین خورده ـ رانده شده زاگرس در بخش میانى ناحیه لرستان واقع است. سازندهاى رخنمون یافته در این تاقدیس بیشتر از رسوبات کرتاسه و دوران سوم زمین شناسى هستند. از میان این رسوبات، سازندهاى سورگاه، گورپى و امیران به عنوان افق هاى گسستگى میانى کم عمق تأثیر زیادى در تشکیل ساختارهاى موجود در این تاقدیس دارند.

در قسمتى از پهلوى جنوبى این تاقدیس نا متقارن بسته که به سمت جنوب ـ جنوب غرب تمایل دارد یک ناودیس خوابیده وجود دارد. در این تحقیق با ترسیم دو برش ساختارى بر روى این تاقدیس مشخص شد که سازندهاى مقاوم تله زنگ، کشکان و آسمارى با قرار گیرى در بین مارن ها و شیل هاى شکل پذیر امیران و گورپى و تبخیرى هاى گچساران شرایط بسیار مستعدى براى لغزش دارند و در مراحل پایانى تکامل چین با افزایش ارتفاع و شیب پهلوى جنوبى تاقدیس تا حدود ۴۵ الى ۶۰ درجه، تحت تأثیر نیروى ثقل شروع به لغزش وبرگشتگى کرده اند. در اثر ادامه چین خوردگى انتشار گسلى، جابجایى بلوک فرادیواره وعملکرد نیروهاى ثقل و فرسایش، این لایه ها بدون شکستگى به پشت خمیده شده و این ناودیس خوابیده را بوجود  آورده اند.

 

 

Assessment of important factors on forming of recumbent syncline in the front of Soltan anticline (Zagros)

 

Abstract:

Intermediate detachments in the fold thrust belts have an important role in fold style and structures forming. Soltan anticline, as a fault propagation fold, in the Zagros fold thrust belt is located in the middle part of Lorestan region. Cretaceous and Cenozoic units expose in this area. Surgah, Gurpi and Amiran formations, acted as detachment and have a lot effect on forming of structures in Soltan anticline.

Axial plane of Soltan anticline has vergence to south-southwest and we can see a recumbent syncline in the south limb of it. Two cross sections of Soltan anticline, show competent formations such as Asmari, Kashkan and Tale zang, had located between ductile formations such as Amiran, Gurpi and Gachsaran, so this situation prepared a convenient potential for sliding. In the final stage of folding, with increasing height and dip of south limb of soltan anticline about ۴۵-۶۰ degree, gravity forces had caused sliding and overturn of layers. Evolution of fault propagation folding, movement of hanging wall, erosion and gravity forces had caused to form a recumbent syncline in the south limb of Soltan anticline.

مقدمه

تاقدیس سلطان در بخش میانی ناحیه لرستان در کمربند چین خوره ـ رانده شده زاگرس قرار دارد که با تاقدیس‌ها و ناودیس‌های بزرگ وطویل مشخص شده است و شامل توالی از رسوب‌های پرکامبرین تا نهشته‌های آواری پلیو ـ پلئیستوسن می‌باشد که به‌صورت مجموعه‌ای از تاقدیس‌ها و ناودیس‌های بزرگ بر روی پی‌سنگ دگرگونه قرار گرفته‌اند(طالبیان و پورکرمانی، 1372). این ساختارها در لرستان روند شمال غرب ـ جنوب شرق دارند. در این محدوده آهک‌های آسماری با سن ائوسن ـ الیگوسن و سازندهای مزوزوئیک بیشتر ارتفاعات را تشکیل می‌دهند و تاقدیس‌های آهکی مقاوم، خصوصیات ریخت‌شناسی این منطقه را در کنترل دارند(Mc Quarrie, 2004). برخاستگی زیاد تاقدیس‌ها، فرسایش شدید و تناوب سازندهای نرم و سخت باعث ایجاد اشکال متنوع در این منطقه شده است(طالبیان و پورکرمانی، 1372).

 

افق های گسستگی زاگرس و منطقه مورد مطالعه در ناحیه لرستان

در بیشتر مناطق زاگرس، واحد نمکی هرمز(پالئوزوئیک زیرین) را به‌عنوان سطح دکولمان قاعده ای در نظر می‌گیرند. البته هیچ شاهدی از وجود نمک هرمز در لرستان وجود ندارد، بنابر این در این منطقه افق‌های شیلی کامبرین می‌توانند نقش سطح دکولمان قاعده‌ای را بازی کنند. علاوه بر اینها در کمربند زاگرس سطوح دکولمان میانی دیگری نیز وجود دارند که عبارتند از: تبخیری‌های تریاس سازند دشتک، شیل‌های البین سازند کژدمی، مارن‌های ائوسن سازند پابده و تبخیری‌های میوسن سازند گچساران(Sherkati and Letouzey, 2004). سازند کژدمی در نواحی مرکزی و جنوب غربی لرستان با سازند گرو جانشین می‌شود، همچنین سازند پابده نیز از نواحی جنوب غربی لرستان به سوی نواحی مرکزی و شمال شرق لرستان به‌صورت جانبی و بین انگشتی با سازندهای آواری امیران، کشکان و کربنات‌های سازند تله‌زنگ و شهبازان جانشین می‌شود(مطیعی، 1372).

 شکل اصلی چین خوردگی‌ها توسط واحدهای مقاوم کنترل می‌شود ولی وجود واحدهای ضعیف‌تر نیز می‌تواند تاثیرات پیش‌بینی نشده‌ای بر نحوه چین‌خوردگی و ساختار منطقه داشته باشد. این واحدها می‌توانند به عنوان سطوح دکولمان، با تغییرات جانبی رخساره و ضخامت باعث تغییر طول موج، دامنه و سبک چین‌خوردگی شوند، همچنین در جاهایی که این سطوح ناهماهنگ در چین‌خوردگی دخالت داشته باشند ساختارهای سطحی لزوما" با ساختارهای عمیق‌تر مطابقت ندارند. در بعضی مناطق این رخساره‌های ضعیف به رخساره‌های مقاوم تبدیل می‌شوند که در اینصورت این واحدها رفتار مکانیکی خود را به عنوان یک سطح ضعیف و ناهماهنگ از دست می‌دهند(Sherkati and Letouzey, 2004).علاوه بر این کاهش ضخامت این سطوح نیز می‌تواند همین اثر را داشته باشد.

فعال شدن افق های گسستگی میانی کم عمق می تواند منجر به تشکیل ساخت های ثقلی گردد. ساخت‌های فروریزشی ثقلی(Gravity Collaps Structures) از عوارض قابل توجهی هستند که سهم بزرگی در شکل گیری ساختمان و ریخت‌شناسی زاگرس به عهده دارند(طالبیان و پورکرمانی، 1372)، این ساخت‌ها در لرستان به فراوانی یافت می‌شوند. از نظر چینه شناسی این پدیده تقریبا" از سازند ایلام تا سازندهای گروه فارس را در بر می‌گیرد. مطالعات زمین‌شناسی سطحی نشان داده است که سازندهایی چون گورپی، پابده، امیران و گچساران در نقاط مختلف لرستان به صورت نامقاوم عمل کرده(مطیعی، 1374) و در تشکیل ساخت‌های فروریزشی ثقلی مؤثر بوده‌اند.

درمراحل تشکیل این ساخت ها، حرکت و لغزش توده‌های سنگ آهک ممکن است به آرامی یا به طور ناگهانی صورت گیرد. رخدادهای زمین لرزه‌ای می‌توانند نیروی لازم را جهت رهاسازی و شروع حرکات سریع فراهم سازند، همچنین تجمع آب‌های زیر‌زمینی در درزو شکاف‌های سنگ آهک‌ها و در نتیجه خمیری شدن مارن‌های بخش بالایی، سازند زیرین آنها می‌تواند باعث تسهیل حرکت و لغزش شود(طالبیان و پورکرمانی، 1372).

ساخت‌های فروریزشی ثقلی اولین بار توسط Harrison and Falcon (1934,1935) تشریح و نامگذاری شده‌اند که عبارتند از: ساخت‌های سقف و دیواره (Roof and Wall Structures)، ساخت‌های کلاهکی (Cascade Structures)، ساخت‌های فلپ (Flap Structures) و ساخت‌های ورقه‌های لغزشی                     (Slip Sheets Structures)،(طالبیان و پورکرمانی، 1372). از میان ساخت های معرفی شده، ساخت های  Flap جالب توجه می باشند. به عقیده Harrison and Falcon (1934,1935) ساخت Flap بخشی از یک لایه سنگ آهک است که بدون شکستگی به پشت خمیده می گردد تا به حالتی کاملا برگشته تا خوابیده برسد و در نهایت به این صورت دیده می شود که لایه های قاعده ای سازند به صورت برگشته در بالا قرار گرفته اند وساختی مشابه یک ناودیس خوابیده نشان می دهند.

 

زمین شناسی عمومی تاقدیس سلطان

تاقدیس سلطان یک چین مرتبط با گسلش (Fault Related Fold) باریک و طویل است که در بین تاقدیس‌های نفتی سرکان در شمال غرب و ماله کوه در جنوب غرب قرار دارد، طول این تاقدیس حدود 37 کیلومتر و پهنای آن حدود 7 کیلومتر می‌باشد. رخنمون های سنگی آن بیشتر از رسوبات کرتاسه و دوران سوم زمین شناسی هستند و به ترتیب از قدیم به جدید شامل سازندهای سروک، سورگاه وایلام در هسته تاقدیس، سازندهای گورپی، بخش امام حسن، امیران، تله زنگ، کشکان، شهبازان و آسماری درپهلوهای شمالی وجنوبی و سازند گچساران در ناودیس های موجود در پهلوهای شمالی و جنوبی است (شکل 1).

  از این میان شیل ها و مارن های سازندهای سورگاه، گورپی و امیران به عنوان افق های گسستگی میانی کم عمق، تأثیر زیادی در تشکیل ساختارهای موجود در این تاقدیس دارند.

 

خصوصیات ساختاری تاقدیس سلطان

به منظور مطالعه تاقدیس سلطان و رسم برش ساختاری بر روی آن در دو مسیر EE’ وFF’’ پیمایش صورت گرفت. اطلاعات برداشت شده در این پیمایش ها بر روی نقشه های قدیمی پیاده شد و با استفاده از عکس های هوایی و تصاویر ماهواره ای سنجنده اسپات، نقشه اصلاحی 1:50000 برای منطقه تهیه شد (شکل 1).

نمودارهای π تهیه شده با استفاده از داده های این دو مسیرنشان می دهد که این تاقدیس یک تاقدیس نامتقارن و بسته  است (شکل 2). مشخصات سطح محوری چین در مسیر EE’، 004/68 و در مسیر FF’’، 014/76  می باشد (مقادیر براساس شیب و جهت شیب است) و به طور کلی چین دارای تمایل به سمت جنوب ـ جنوب غربی است. محور چین نیز در مسیر EE’ فاقد پلانج ودر مسیر FF’’ دارای 11 درجه پلانج به سمت آزیموت 091 می باشد.

چنانکه در مسیرهای پیمایش دیده شد، شیب یال جنوبی تاقدیس از حدود 46 تا 60 درجه به سمت جنوب بر روی آهک های سازندهای سروک وایلام به 15 تا 25 درجه به سمت شمال بر روی  لایه های برگشته سازندهای تله زنگ، کشکان وآسماری تغییر کرده است و این لایه های برگشته یک ناودیس خوابیده  را بوجود آورده اند. ناودیس خوابیده در مسیر پیمایش  EE’ در سنگ آهک های  سازند تله زنگ، کنگلومرای سازند کشکان و سنگ آهک های سازند آسماری و در مسیر FF” درسنگ آهک های سازند آسماری قابل مشاهده است. در مسیر EE’ بر روی این ناودیس خوابیده یک تاقدیس خوابیده نیزبا مشخصات سطح محوری 105/5 قابل مشاهده است (شکل 3).

علاوه بر این ناودیس خوابیده در هر دو مسیردر قسمت فوقانی آهک های نازک لایه سازند ایلام، یکسری چین های جناغی مشاهده شد (شکل 4). همانطور که گفته شد Saint Bezar et al. (1999) علت تشکیل این ساخت ها را، جابجایی لایه ها روی یک سکوی بالایی (Upper Flat)  کم عمق می دانند که به صورت یک گوه جدا کننده باعث جدایش لایه های چین خورده رویی از لایه های زیرین آنها می شود. اما مشاهدات صحرایی نشان می دهد که این چین های جناغی بیشتر با ساخت های فروریزشی ثقلی نوع Cascade Structures معرفی شده توسط Harrison and Falcon (1934,1935) هماهنگی دارند تا مدل گفته شده در بالا. در دامنه های شیب دار گاهی لایه های فوقانی سازندهای نازک لایه و گاهی تمامی لایه های سازند در اثر لغزش دچار چین خوردگی می شوند و چندین چین وچروک فرعی و ناهماهنگ را به نام Cascade Structures تشکیل می دهند. همانطور که در شکل 8 دیده می شود این چین های جناغی تحت تاثیر نیروی ثقل و لغزش بوجود آمده اند. البته تاثیر چین خوردگی را نیز نباید نادیده گرفت زیرا در اثر چین خوردگی است که شیب دامنه افزایش یافته و شرایط را برای عملکرد نیروی ثقل ولغزش فراهم کرده است.

در یال جنوبی تاقدیس سلطان یک گسل راندگی با شیب به سمت شمال- شمال شرق نیز وجود دارد، اطلاعات مربوط به این گسل در هیچ قسمت از مسیرهای پیمایش قابل برداشت نبود ولی حذف شدگی قسمت زیادی از لایه های سازندهای گورپی و امیران در مسیر پیمایش FF’’ وجود آن را نشان می دهد.

در مطالعه ساختاری در حال انجام بر روی تاقدیس سلطان با پیاده کردن داده های موجود بر روی نمودارهای Jamison (1987)، معلوم شده است که این تاقدیس از نوع چین های انتشار گسلی           (Fault Propagation Folds) می باشد. به علت عدم وجود هرگونه اطلاعات زیر سطحی مناسب مانند اطلاعات ژئوفیزیکی و اطلاعات چاه در تاقدیس سلطان، با در نظر گرفتن این مدل و فقط با استفاده از اطلاعات سطحی در مسیرهای پیمایش، دو برش ساختاری عرضی بر روی تاقدیس سلطان ترسیم شده است (شکل 5). در ترسیم این برش ها ضخامت سازندهای سطحی از ستون های چینه شناسی موجود و ضخامت سازندهای عمقی از اطلاعات چاه های حفاری شده دراطراف منطقه برداشت شده است، همچنین اثر افق های گسستگی میانی که در این منطقه سازندهای  گرو، گورپی و امیران می باشند در نظر گرفته شده است.

 

ارائه مدل مناسب برای تشکیل ناودیس خوابیده موجود در پیشانی تاقدیس سلطان

دیدگاه های مختلفی در مورد شکل گیری این گونه ناودیس های خوابیده وجود دارد:

Harrison and Falcon (1934,1935) و  De Sitter (1956)معتقدند که ناودیس خوابیده در مرحله ای از چین خوردگی که باعث بوجود آمدن ویژگی های ناهماهنگ در چین می شود، شروع به تشکیل نموده و در مرحله بعد توسط فروریختگی ثقلی گسترش یافته است و چین خوردگی در گسترش آن نقشی نداشته است (شکل5).

Storti and Salvini (1999) مدل چین خوردگی Progressive Rollover Fault Propagation را برای توضیح حضور چین های خوابیده در کمربندهای چین خورده ـ رانده شده بویژه در مورد تاقدیس Jebel Ta’bbast در کمربند راندگی High Atlas ارائه کرده اند (شکل 7). در این مدل ناودیس خوابیده از شروع تغییر شکل به صورت بخشی از چین خوردگی نوک راندگی (Thrust – Tip Folding)، تکامل می یابد و پایداری مکانیکی لازم را در ساختار تامین می کند. نیروهای ثقلی در این مدل نقشی ندارند.

Saint Bezar et al. (1999) پیشنهاد می کنند که ناودیس خوابیده واقع در پیشانی تاقدیس        Jebel Ta’bbast در مراحل پایانی تکامل تاقدیس در اثر فروریزش در طول پِیش یال تاقدیس شروع به تشکیل نموده و در ادامه توسط یک Caterpillar delamination در طی جابجایی رو به جنوب گسل، روی سکوی بالایی (Upper Flat) کم عمق، دنبال شده است (شکل 8). در این تاقدیس، ناودیس خوابیده موجود در پیِش یال توسط یک توده از چین های جناغی مربوط به توالی لایه لایه Dogger از لایه های با سن تریاس و لیاس جدا شده است. Saint Bezar et al. (1999) علت تشکیل این ساخت ها را، جابجایی لایه ها روی سکوی بالایی کم عمق ذکر شده در بالا می دانند که به صورت یک گوه جدا کننده باعث جدایش لایه های چین خورده رویی از لایه های زیرین آنها می شود.

Sherkati et al. (2005) نیز با مطالعه چنین ساختی در سنگ آهک های سازند آسماری در یال جنوبی تاقدیس تانوش در زاگرس، معتقدند که چنین ساختی در اثر چین خوردگی شکل می گیرد، به عبارت دیگر ناودیس خوابیده ای است که در اثر فروریزش پهلوی پرشیب تاقدیس و کوتاه شدگی طی مهاجرت محور ناودیس شکل می گیرد (شکل 9). بنابراین جهت شکل گیری آن، تاثیر فرسایش در افق آسماری و در خط الراس تاقدیس اجتناب ناپذیر است. چنانکه مشاهده می شود، مدل های ارائه شده توسط Saint Bezar et al. (1999) وSherkati et al. (2005) مبین تداوم چین خوردگی در حین انجام فرایند فرسایش است.

با توجه به برش های ترسیم شده به نظر می رسد که مراحل شکل گیری ناودیس خوابیده موجود در پهلوی جنوبی تاقدیس سلطان با مدل های ارائه شده توسط Saint Bezar et al. (1999) و Sherkati et al. (2005) هماهنگی بیشتری دارد، به عبارت دیگر چنین می توان گفت که در مراحل پایانی تکامل چین خوردگی تاقدیس سلطان در اثر افزایش ارتفاع لایه ها و شیب پهلوی جنوبی تاقدیس تا حدود 45 الی 60 درجه، شرایط برای تاثیر نیروی ثقل فراهم شده و در اثر آن لایه های مقاوم سازندهای تله زنگ، کشکان و آسماری که در بین لایه های نامقاوم (شیل ها و مارن های سازندهای گورپی و امیران وتبخیری های گچساران) قرار دارند شروع به لغزش وبرگشتگی کرده اند. برای  شروع لغزش، تاثیر فرسایش در افق آسماری و در خط الراس تاقدیس اجتناب ناپذیر است. در اثر ادامه چین خوردگی انتشار گسلی، جابجایی بلوک فرادیواره و همچنین عملکرد نیروهای ثقل و فرسایش، این لایه ها بدون شکستگی به پشت خمیده شده و این ناودیس خوابیده را بوجود آورده اند.

 

نتیجه گیری

تناوب واحدهای مقاوم و نامقاوم در زاگرس، علاوه بر تاثیر در نحوه چین خوردگی می‌تواند باعث ایجاد اشکال متنوع سطحی نیز بشود. واحدهای نا مقاوم در مقابل فرسایش و تنشهای وارده مقاومت کمتری دارند، بنابراین رفتار مکانیکی آنها در برابر این فرایندها نسبت به واحدهای مقاوم متفاوت خواهد بود.

با مطالعه بر روی ناودیس خوابیده موجود درپیشانی تاقدیس سلطان، به نظر می رسد در این تاقدیس که یک چین انتشار گسلی نامتقارن بسته و دارای تمایل به سمت جنوب ـ جنوب غرب می باشد، در اثر چین خوردگی انتشار گسلی  که با برخاستگی زیاد تاقدیس‌ همراه بوده، شیب لایه ها در پیشانی تاقدیس افزایش یافته و در این شرایط عملکرد فرسایش و نیروی ثقل باعث شروع لغزش و برگشتگی در لایه های مقاوم واقع در بین لایه های نامقاوم شده است. با ادامه چین خوردگی انتشار گسلی و جابجایی بلوک فرادیواره و به کمک نیروهای ثقل و فرسایش لایه های مقاوم بدون شکستگی به پشت خمیده شده و ناودیس خوابیده را بوجود آورده اند. بنابراین ساختار نهایی نتیجه کارکرد برآیند عوامل یاد شده خواهد بود. این تفسیر مبین تداوم چین خوردگی در حین عملکرد فرایند فرسایش می باشد. چین های جناغی موجود در قسمت فوقانی سنگ آهک های سازند نازک لایه ایلام در یال جنوبی تاقدیس نیز پس از افزایش شیب دامنه، در اثرعملکرد نیروی ثقل و لغزش بوجود آمده اند.

 

 

منابع

ـ طالبیان، مرتضی و پورکرمانی، محسن 1372. ساخت‌های فروریزشی ثقلی در تاقدیس کوه منگشت (زاگرس). فصلنامه علوم زمین، سال دوم، شماره 8.

ـ مطیعی، همایون 1372، چینه‌شناسی زاگرس، سازمان زمین‌شناسی کشور.

 

 

- De Sitter, L.U., 1956. Structural geology. McGraw-Hill. London.

- Harrison, J.V., Falcon, N.L., 1934. Collapse Structures.  Geological Magazine., Vol. 71, No. 12, 529-539.

- Harrison, J.V., Falcon, N.L., 1935. Gravity Collapse Structures and Mountain Ranges, As Examplified in south – western Iran. Geological Magazine., Vol. 92, 91-102.

- McQuarrie, N., 2004. Crustal scale geometry of the Zagros fold-thrust belt, Iran. Journal of Structural Geology., Vol. 26, 519-535.

- Saint Bezar, B., Frizon de Lamotte, D., Morel, J.L., 1999. Kinematic of large scale tip line folds from the High Atlas thrust belt, Morocco: replay,. Journal of Structural Geology 21, 691-693.

- Storti, F., Salvini, F., 1999. Kinematicof large scale tip line folds from the High Atlas thrust belt, Morocco: Discussion,. Journal of Structural Geology 21, 689-690.

- Sherkati, S., Letouzey, J., 2004. Variation of structural style and basin evolution in the central Zagros (Izeh zone and Dezful Embayment), Iran. Marine and Petroleum Geology. Vol. 21, 535-554.

- Sherkati, Sh., Molinaro. M., Frizon de Lamotte, D., Letouzey, J., 2005. Detachment folding in the Central and Eastern Zagros fold-belt(Iran): salt mobility, multiple detachments and late basement control. Journal of Structural Geology 27, 1680–1696.

 

کلید واژه ها: سایر موارد