چرخش محورهای کرنش طی کواترنر در منطقه شمال شرق بیرجند

مقدمه :

۱-۱-          موقعیت جغرافیایى:

منطقه مورد مطالعه در شمال شرق بیرجند در محدوده ´۰۵ º۳۳ -´۵۰ º۳۲  شمالى و ´۵۵ º۵۹ -´۲۵ º۵۹ شرقى بخشى از زون ساختارى سیستان میباشد.

۱-۲-          هدف از مطالعه :

تحلیل تنش دیرین و تهیه نقشه های آن در کنار روشهای دیگری مانند ژئومغناطیس، ابزار مناسبی برای درک تحول ژئودینامیک در زمان های مختلف زمین شناسی است. بکمک نشانه های سینماتیک مربوط به دگرریختیهای نسبی قدیمی(paleo_strain) میتوان وضعیت تنشهای دیرین مسبب هر مرحله دگرریختی را تعیین نمود. منطقه مورد مطالعه دارای عناصر زمینساختی مهم، مانند گسلش و چین خوردگی در واحد هاى کواترنر بوده از طرفی زمینلرزه هاى تاریخی (نوزاد،۸۷۱ ه.ش و بیرجند، ۹۲۷ ه.ش ) در آن روی داده است. بنابراین در راستای شناخت الگوی جنبشهای کواترنر بعنوان مبنای مطالعات لرزه خیزی و لرزه زمینساختی کنونی در منطقه، مطالعه تفصیلی و تحلیل سینماتیک و دینامیک دگرریختی کواترنری بر مبنای گسلهای کواترنری ضرورت دارد. هدف بررسی نتایج حاصل از بازسازی تنش کواترنری در منطقه است.

۱-۳-          روش کار :

متداولترین روش زمین‌شناسى که امروزه به طور وسیع براى تعیین جهات تنش اصلى ، مورد استفاده قرار مى‌گیرد ، تجزیه وتحلیل عناصر هندسی گسلهاى فعال ، بویژه گسلهاى کواترنر است.
آرمان تعیین جهات تنشهای اصلی بکمک آرایش گسلها و بردار لغزش روی آنها در گسلهای مزدوج (Conjugate fault)، بطور اساسی پس از تئوری اندرسون(۱۹۴۲) شکل گرفت. روشهای دیگر مانند، Aleksandrowski(۱۹۸۵) و آرتود(۱۹۶۹) مبتنی بر سطوح حرکت (Movement planes ) هستند. در این تحقیق در چند ایستگاه برداشتهایى از چین ها و گسلها در واحدهاى کواترنر انجام شد و درتعیین تنش از روش دو وجهی عمود برهم (Right dihedral method ) و گسلهاى مزدوج  و سطح محورى چینها استفاده شده است.

درروش دو وجهی عمود برهم که برای نخستین بار از سوی Angelier and Mechler(۱۹۷۷) ارائه گردید، بر این اصل استوار است که برای هر دسته داده (وضعیت گسل و بردار لغزش) دو صفحه کمکی (Auxiliarhy plane) میتوان رسم نمود که یکی از آنها سطح گسل و دیگری عمود بر صفحه اول به گونه ای که قطب آن، بردار لغزشی سطح گسل باشد. در اینصورت محدوده تحت گسلش به چهار چارک فشارش و کشش تقسیم میشود که دو چارک فشار در مقابل یکدیگر و دو چارک کشش در مقابل یکدیگر قرار میگیرند .

برای تعیین موقعیت محورهای فشردگی (Z) ، کشیدگی(X) و حدواسط(Y) در این ناحیه از گسلها استفاده شده است. آرتود (Arthaud,۱۹۶۹) روش ترسیمی برای بدست آوردن محورهای کرنش بر اساس روابط هندسی بین صفحه گسل و خش لغزهای ناشی از حرکت روی صفحه ارائه داده است.  در این روش قطب صفحه ای که از قطب صفحه گسلها و خطوط لغزشی میگذردمحور تنش متوسط( _۲ σ) یا محور کرنش متوسط (Y) میباشد و قطب صفحه ای که از Y (محل تقاطع صفحات گسل) و نیمساز زاویه بین قطبهای دو گسل میگذرد، محور تنش کوچک (_۳σ) است، که  عمود بر محور تنش بزرگ(_۱ σ) و یا محور فشردگی (Z) میباشد. همیشه بر قطب صفحه گسل و خش لغزهای روی صفحه یک صفحه میگذرد که به آن صفحه (M) گویند.اگر تعدادی صفحه M داشته باشیم محل تقاطع این صفحات با یکدیگر در یک نقطه خواهند بود که منطبق بر محور کشیدگی X میباشد. که بدین ترتیب موقعیت محور X بدست میاید و میتوان محورهای فشردگی(Z) و متوسط(Y) کرنش را محاسبه کرد.

فضاى کششى شکستگى‌ها که با زاویه ۴۵ درجه نسبت به جهت برش بوجود میآید. این شکستگى‌ها در واقع همان شکستگى T در پهنه برشى بوده که فضاى کششى دوکى شکلى بنام  open gash بوجود مى‌آورند

مناطق برشی میتوانند بصورت آرایشهای مزدوج و یا منفرد شکل گیرند و میتوان آنها را برای تعیین جابجاییهای واتنش و جهت تنشهای قدیمی تحلیل کرد(رمزی،۱۹۸۲).

◊◊◊◊◊◊◊

بحث :

  موقعیت زمین شناسى و زمین ساختی منطقه :

این منطقه از دیدگاه زمین ساختی در ایالت ساختارى سیستان(Sistan suture zone) و بخشى از لوت مرکزى جاى دارد.  ایالت ساختارى سیستان متشکل از زنجیره اى از گسلهاى امتداد لغز و پلکانى بوده لذا این منطقه متاثر از فرآیندهاى حاکم بر سیستم هاى راستالغز میباشد.

بربریان ( ۱۳۶۸) پیدایش کوههاى خاورى ایران را حاصل برخورد کهبرگه های لوت و افغان میداند که در نتیجه آن پوسته اقیانوسى مزوزوئیک بین این دو برگه قاره اى با فرورانشى دو گانه در خاور به زیر بلوک لوت رفته و با ناپدید شدن پوسته اقیانوسى و برخورد دو بلوک افغان و لوت مجموعه زمین ساختى شامل قطعات پوسته اقیانوسى، فلیش ها، سنگهاى آذر آوارى،  رخساره هاى کربناته ،  سنگهاى تبخیرى و مارنى نئوژن و ملاس هاى نئوژن و کوههاى خاور ایران یازمین درز سیستان را تشکیل میدهند.

تیرول و همکاران (۱۹۸۳) معتقدند که حوضه فلیشى خاور ایران و مجموعه زمین ساختى برخوردى همراه آن، ناشى از تصادم خرد قاره لوت و بلوک افغان است که در نتیجه آن پوسته اقیانوسى بین این دو خرد قاره در طى مزوزوئیک در بین دو بلوک از پایان کرتاسه با فرورانش به زیر بلوک افغان شروع به بسته شدن  میکند.

در این تحقیق در چند ایستگاه برداشت بر روى گسلها و چینهاى کواترنر انجام شد که به قرار زیر است:

درایستگاه شاه آباد ۲۶ گسل همراه خش لغزهای آن برداشت شد و پس از محاسبه صفحات M ، قطب این صفحات بر روی نمودار ثبت شد.

موقعیت محورهای کرنش در منطقه شاه آباد برابر است:

X: N۳۵۸,۰۲-N۱۷۸,۰۲

Y: N۲۶۸,۱۰

Z: N۰۸۸,۸۰

موقعیت صفحات در برگیرنده محورهای جنبشی برابر است با:

صفحه XY:- N۰۱۰,۱۰ NW N۱۹۰,۱۰ NW

صفحه YZ: N۲۶۸,۹۰ یا N۰۸۸,۹۰

صفحه XZ: N۳۵۸,۸۰NE

در این ایستگاه که کرنش برش ساده عامل دگرریختی نهشته های کواترنر است، تنها محورهای تنش و واتنش حد واسط با هم تطبیق میکند و محورهای X و  Z با افزایش واتنش به تدریج بطور ساعتگرد (در سیستم برشی راستگرد) چرخش حاصل کرده و از وضعیت اولیه خارج میشوند. بنابر این محورهای مذبور با جهت یافتگی محورهای تنش _۱ σ و _۳ σ مطابقت نخواهند داشت. در این ایستگاه با کمک ۷۱ داده لایه بندی در مسیر شاه آباد به محمد سلطان، محور چین N۳۰۶,۰۵ و جهت استرس _۱ σ وارد بر چین : N۲۱۶,۰۴ بدست آمد.

در مسیر شاه آباد به محمد سلطان تعداد ۸۸ شکستگی مزدوج برداشت شد که پس از تعیین _۱ σ که نیمساز زاویه حاده بین این شکستگیهای مزدوج است و رسم رزدیاگرام ، جهت _۱ σ میانگین N۲۱۸ بدست آمد که هماهنگی خوبی با جهت مقدار بدست آمده  از چین شاه آباد(N۲۱۰-۲۱۶) دارد.

در ایستگاه چشمه زرد یک پهنه برشی به عرض حدود۳۰۰متر  وجود دارد که امتداد آن درروستای کوچ و خوشینه قابل مشاهده است.با اندازه گیری سطح گسلی و خش لغز ها، سازوکار آن گسلش امتداد لغز راستبر با مولفه معکوس بدست آمد.

موقعیت سطح گسل: N۳۵۵,۲۶ ، موقعیت خش لغز: ۱۳,۰۲۲ ، ریک خش لغز : ۲۹درجه

همانطوریکه ملاحظه میشود مقدار  _۱ σ با کمک استروپلات  (شکل۶) N۲۲۰,۲۹ بدست آمده است  . این یک گسل اصلی بنام گسل کوچ در منطقه است که با یکسری گسلهای اصلی تقریبا با همین امتداد پهنه های برشی راستگردی را ایجاد میکنند که باعث چرخش بلوکها در جهت عقربه های ساعت در این زونها و بالا آمدگی بخش وسیعی ازرسوبات کواترنر به مقدار ۱۳۵متر شده است (خطیب ،۱۳۸۵).

در ایستگاه تگ چاه چین خوردگی همراه با گسلش دیده میشود .در این ایستگاه از دو چین برداشت شده و نتایج بصورت زیر آمده است.

چین شماره ۱ که  واحدهای نئوژن را تحت تاثیر قرار داده است از نوع استوانه ای با محور ۱۱,۰۷۰ بوده و جهتN۱۷۰,۴۲:_۱ σ  میباشد. لولای چین ۱۲,۰۸۷ بدست آمد.

میدانیم درزه انبساطی در بردارنده محورهای _۱ σ و _۲ σ است و جهت _۳ σ قطب این صفحه درزه میباشد. با کمک درزه های انبساطی برداشت شده(تنها امتداد درزه ها برداشت شده اند) در واحد های نئوژن در ایستگاه چشمه زرد ، پس از تعیین محور میانگین بعنوان جهت : N۱۳۵ _۳ σ ،صفحه_۲ σ_۱ σ در جهت N۲۲۵ تعیین شد . از آنجاییکه درزه های انبساطی به تنهایی نمیتوانند جهت یافتگیهای _۱ σ و _۳ σ را نشان دهند و شاخصهای پویایی دیگری ،مانند جهت یافتگی رگه های رشته ای مورد نیاز است با در نظر گرفتن مقدار_۱ σ بدست آمده با کمک محور چین در این ایستگاه (N۲۲۶,۶۱:_۱ σ) جهت _۱ σ ، N۲۲۵ تعیین شد.

در ایستگاه محمد سلطان،چین خوردگی در واحدهای قبل از کواترنر دیده میشود. محور چین از نوع مخروطی با محور ۶۹,۲۰۰میباشد. با کمک open gash ها جهت N۱۰۷: _۱σ بدست آمده که با _۱ σ نتیجه شده از محور چین همخوانی دارد.

کلیواژ شکستگی برروی یالهای این چین اندازه گیری شده است. از آنجاییکه سطوح شکستگی سطح XY منحنی کرنش است و محور Z عمود بر این سطح میباشد. کلیواژهای شکستگی اندازه گیری شده در استریونت پلات و محور z کرنش ( ۲۳,۳۲۴) محاسبه شد.

با کمک شکستگیهای کششی برداشت شده در این چین مقدار_۱ σ میانگین (N۰۷۰,۴۲SE) اندازه گیری شده است.

دراین زون برشی گسل N۱۴۳,۷۶SW همراه ریک بردار لغزشی ۰۵NW برداشت و با کمک روش دووجهی قائم وضعیت قرارگیری محورهای اصلی تنش مشخص شد. گسل از نوع امتدادلغز راستبر با مولفه معکوس است  وجهت۱ σ،N۹۸ بوده که با مقدار بدست آمده از محور چینها در این پهنه برشی (N۹۶) همخوانی دارد.

در این زون شکستگیهای کششی که توسط بلورهای کلسیت پرشده بودند اندازه گیری شده و استریوپلات قطب آنها رسم شد. محور میانگین۰۶۴,۷۰ بدست آمده که در واقع قطب صفحه شکستگی کششی میانگین(جهت۱ σ) یعنی N۱۵۷,۱۸SW است.

 در ایستگاه مرک با کمک شکستگیهای مزدوج مقدار_۱ σ , ۰۲,۲۷۱بدست آمده است. با مقایسه جهت ۱ σ در  این ایستگاه با ایستگاه شاه آباد(۰۴,۲۱۶) در مییابیم که ۵۵ درجه اختلاف بین آنها وجود دارد که با توجه به قرارگیری آنها در پهنه برشی شاه آباد دور از انتظار نیست.

◊◊◊◊◊◊◊

نتیجه گیرى :

از آنجاکه منطقه مورد مطالعه بین دو گسل امتداد لغز شاه آباد و کوچ قرار دارد و فعالیت آنها بر اساس شواهد مورفوتکتونیکی( اختلاف سطح تراسهاى آبرفتى، تغییر مسیر حرکت آبراهه ها، وجود پرتگاههاى گسلى و چین خوردگى واحد هاى کواترنر) در کواترنر  مشهود است حرکت برشى این دو گسل موجب چرخش عناصر ساختارى در مقیاس منطقه اى گردیده است.

با اندازه گیرى جهت تنش۱ σ در ایستگاههاى شاه آباد، چشمه میر و مرک در راستاى گسل شاه آباد و ایستگاههاى چشمه زرد ، محمد سلطان و کوچ در راستاى گسل کوچ ملاحظه میشود که جهت ۱ σ متغیر است که میتواند ناشى از تغییر مسیرهاى تنش در راستاى گسلهاى امتداد لغز باشد از آنجاییکه ساختارهاى موجود بین دو گسل امتداد لغز شاه آباد و کوچ ، تحت تاثیر عملکرد بین این دو گسل قرار میگیرندتجزیه بردارهاى ۱ σ در هر یک از ایستگاهها به دو مولفه قائم و برشى میتواند در تفهیم ایجاد ساختار کمک کند. تنش نرمال در راستاى گسل شاه آباد N۲۵۵ بدست آمد که مقدار آن نسبت به کرنش حد واسط Y(N۲۶۸) بدست آمده در این منطقه ۱۳ درجه اختلاف دارد . در راستاى گسل کوچ جهت تنش نرمال N۲۴۱ بدست آمده که نسبت به Y در بیضوى کرنش چرخش ۲۷ درجه را نشان میدهد . این اختلاف میتواند ناشى از این موضوع باشد که الگوى جنبشى براى این منطقه تنها از نوع برش ساده نبوده بلکه همزمان با اعمال برش فشار و کوتاه شدگى نیز در منطقه صورت گرفته است. از طرفى تغییر در جهت محورهاى تنش میتواند ناشى از کاهش مقدار مولفه هاى اصلى تنش با افزایش فاصله از منشا و مرکز میدان تنش باشد و نیز موقعیت محورهاى تنش در پایانه گسلهاى امتداد لغز نسبت به بخش اصلى آنها تغییر جهت پیدا میکند تغییر در موقعیت هندسى محورهاى تنش موجب اختلال در مسیرهاى تنش و افت سریع تنش در پایانه میگردد.(خطیب،۱۳۷۷)

مقدار کرنش X در میدان شاه آباد N۱۷۸ بدست آمده و محور چین شاه آباد که جهت کشیدگى را نشان میدهد N۱۲۰ است که نشاندهنده چرخش ۵۸ درجه در جهت عقربه هاى ساعت بدلیل قرار گیرى در یک سیستم برشى راستگرد میباشد.مطالعه بلوکهاى کشیده و خمیده  در این منطقه که در نتیجه بهم پیوستن سیستمهاى شکستگى بوجود مى آیند حرکات تدریجى اعمال شده در منطقه را تایید میکند.

چرخش در جهت عقربه هاى ساعت در این منطقه موجب کشیدگى بلوکها و رویهم رانده شدن در بعضى بخشها و جدا شدن آن در بخشهاى دیگر ( مناطق فشارشى و کششى) شده است که ایجاد فضاهاى باز بین بلوکها که عمیق نیز میباشند موجب بالا آمدن گدازه هاى آتشفشانى در نئوژن و کواترنر شده است که حضور آندزیتهاى نئوژن در حوالى مرک گواه این مطلب است.

◊◊◊◊◊◊◊

منابع فارسى :

۱.         آقانباتى، ع ، ۱۳۸۳، زمین شناسى ایران، انتشارات سازمان زمین شناسى و اکتشافات معدنى کشور ، صفحات ۷۲-۶۸.

۲.         نوگل سادات،م.ع و قرشى،م ؛ باز سازى تنش کواترنر بر اساس تحلیل لغزش گسل در نیمه جنوبى البرز خاورى، مجله نشریه تخصصى علوم زمین، شماره ۴۶-۴۵، پاییز و زمستان ۸۱، صفحات ۶۴-۴۸.

۳.         مارشاک، استیفن.،میترا، گوتام.، ترجمه پور کرمانی،م.،۱۳۸۱، روشهای اساسی زمین شناسی ساختمانی، انتشارات دانشگاه شهید بهشتی، صفحات ۴۳۰-۲۹۰.

۴.         خطیب،م.م و شهریارى، س ،۱۳۷۷، هندسه پایانه گسلهای امتداد لغز، پایان نامه دکتری، صفحات۴۵-۱۸.

۵.         خطیب،م.م ،۱۳۶۸، تحلیل ساختاری کوههای جنوب بیرجند، پایان نامه کارشناسی ارشد صفحات ۱۷۶ -۱۵۳.

◊◊◊◊◊◊◊

References:

۱.       Tirrule, R., Bell, L. R., Griffis, R.J. and Camp, V. E, The sistan suture zone of eastern Iran, G.S.A. Bulletin, ۱۹۸۳, Vol. ۸۴, pp. ۱۳۴-۱۵۰.

۲.   Walker, R. T. (۲۰۰۶), Active faulting in the Birjand region of NE Iran۱:place>,۲۰۰۶,TECTONICS,        VOL. ۲۵, TC۴۰۱۶.

کلید واژه ها: خراسان جنوبى