نگرشی مقدماتی بر جابجایی میدانی زمین لرزه های اخیر زاگرس با بادریچه مصنوعی Envisat استفاده از تصاویر رادار

مقدمه

فلات ایران یکى از مناطق لرزه خیز دنیا مى باشد و همه ساله زمین لرزه هاى مخربى را تجربه می کند که با  صدمات جانى و مالى همراه بوده است.گسترش فناورى رادار با دریچه مصنوعى، اینترفرومترى  (InSAR)بالغ بر ۱۵ سال است که یک ابزار مفید براى زمین شناسان جهت اندازه گیرى تغییر شکل پوسته در مناطقى مانند آسیا وایران که تکتونیک فعالى را تجربه کرده اند، مى باشد. برآوردی از جابجایی های زمینی در دوره بین لرزه ای   (Interseismic)جهت ارزیابی میزان استرس جمع آوری شده در طول یک گسل به منظور تخمینی از احتمال وقوع زلزله و تشخیص جابجایی های هم لرز(Coseismic) و پس لرز(Postseismic) ازچرخه زمین لرزه ازقابلیت های تداخل سنجی راداری است.

 تاریخچه مطالعات اینترفرومتری در ایران به  زمین لرزه های ۱۹۹۴سفیدابه  ،۱۹۹۸فندقا  ،۲۰۰۳بم  و ۲۰۰۵زرند  بر مى گردد که نقطه اوج آن بررسى هاى اینترفرومتری بر روى زمین لرزه ۲۰۰۳ بم بود که .(Jackson et al, ۲۰۰۳) دیدى جدید به روى محققین علوم زمین باز نمود

مطالعه اولیه اینترفرومتری در زاگرس بر روی تغییر شکل های مرتبط با زمین لرزه های کوچک می باشد  که توسط Lohman&simons صورت گرفته است. به منظور بررسی مقدماتی جابجایی هم لرز  زمین -لرزه های ۲۰۰۶ فین ،بروجرد،دشت ورو ۲۰۰۵ جزیره قشم از فناورى تداخل سنجی رادار (InSAR)  استفاده گردید. مطالعات تغییرشکل پوسته، حرکات نئوتکتونیکى با استفاده از رادار با دریچه مصنوعى  در ایران تحت پروژه شماره ۴۲۷۹ ایسا (Esa) ادامه خواهد داشت. سازمان زمین شناسى ایران   (GSI) قصد این را دارد برنامه بلند مدتى را در راستاى اهداف لرزه اى با نگرشى ویژه بر زمین لرزه هاى خاص دنبال کند.

تکتونیک و لرزه خیزی فعال زاگرس

 تغییر شکل های  ایجاد شده  درکمربند چین خورده- رانده زاگرس با راستای شمال باختر – جنوب خاور ناشی از همگرایی نسبی صفحات اوراسیا و عربی با نرخ ۲۵ میلیمتر در سال( Hessami et al ,۲۰۰۶) می باشد(شکل۱). تنوع ساختاری زاگرس با گسل های امتداد لغز، راندگی ، چین ها و دیاپیر های نمکی حاصل از این همگرایی است.

حل مکانیسم کانونی زمین لرزهای زاگرس و نتایج معکوس   (Invaersion)داده های InSAR به منظور بررسی پارامتر های چشمه(Lohman & simons, ۲۰۰۵) نشان می دهد که شیب زمین لرزه ها در این ناحیه بیش از ۵۰-۴۰ کیلومتر است .شبکه های لرزه نگاری محلی و مدل سازی تله سایزمیک امواج پیکری  عمقی بیش از ۱۵-۱۰ کیلومتر را گزارش نمیدهد(Talebian&Jackson,۲۰۰۴) .زمین لرزه هایی که در این محدوده عمق اتفاق می افتند می توان آنها را در ارتباط با تغییر شکل های رسوبات یا حرکات لایه های نمکی دانست.

جابجایى سطحى زمین لرزه ۲۰۰۶ فین (جنوب ایران )

زمین لرزه فین با بزرگاى   ۹/۵ و رومرکز́́ ́́۳۶ ˚ ۲۷ عرض شمالی و  ́́۳۹˚۵۵ طول شرقی در ۲۵ مارچ ۲۰۰۶ (جنوب ایران) یکى از زمین لرزه هایى است که تصاویر رادار Envisat آن موجود میباشد.تحلیلهاى مقدماتى (بطور مثال هاروارد) براى این زمین لرزه ساز و کار ژرفى راندگى با امتداد تقریبى صفحات نودال ۲۶۰ و ۹۷ درجه ،شیب ۲۶ و ۶۴ درجه را گزارش کرده است .مدل سازی امواج پیکری برای این زمینلرزه عمق کانونی را ۶ کیلومتر،  امتداد و شیب را ۲۷۷ و ۴۴درجه نشان میدهد(Jackson et al,۲۰۰۶)  وبا توجه به نزدیک بودن مشخصات دو صفحه نودال به صراحت نمى توان جهت شیب را تشخیص داد.

داده رادار بالارونده (Ascending)از ماهواره  Envisat  مورد استفاده قرار گرفته است(Track ۳۲۸).فاصله زمانى اینترفروگرام حاصله تقریبا˝ ۱۳ ماهه است .پردازش استاندارد تصاویر با استفاده از نرم افزار گاما (GAMMA) انجام گرفت و اثر توپوگرافی توسط مدل ارتفاعی رقومی SRTM با تفکیک مکانی ۹۰ متر از تصاویر حذف گردید. دو بخش کشیده تغییرشکل ملاحظه مى شوند که جابجایى در امتداد خط دید ماهواره از قله تا گودى تقریبا˝ ۳/۹ سانتى متر (۳ فرینج) مى باشدکه در جهت شمال خاور-جنوب باختری با شیب رو به جنوب خاور است وروند گسل مسبب زمین لرزه را نشان می دهد(شکل۲).

نتایج حاصله  از ساز و کار ژرفى و مدل سازى امواج درونى در تعیین روند گسله با این مطالعه متفاوت است که این به ماهیت داده و روش هاى مطالعاتى بر مى گردد.کاتالوگ زمین لرزه های هاروارد حل ساز و کار ژرفى راندگى با امتداد تقریبى صفحات نودال ۲۱۷ و ۷۵ درجه ،شیب ۳۱ و ۶۴ درجه را به سال ۱۹۹۵ با موقعیت رومرکز  ۵۹/۲۷ درجه و ۶۷/۵۵ درجه گزارش می دهد که صحتی بر نتیجه بدست آمده از داده InSAR در روند و مکانیسم گسله مسبب زمین لرزه  است. در شکل ۳ بر روی گسل مسبب زمین لرزه پروفیلی ترسیم شده است که تغییرات جابجایی را به متر در جهت دید ماهواره نشان می دهد.

جابجایى سطحی زمین لرزه ۲۰۰۵ جزیره قشم (جنوب ایران، خلیج فارس )

زمین لرزه قشم با بزرگاى   ۹/۵ و رومرکز ۸۱/۲۶ درجه عرض شمالی و ۸۴/۵۵ درجه طول شرقی در ۲۷ نوامبر ۲۰۰۵ (جنوب ایران، خلیج فارس) یکى دیگراز زمین لرزه هایى است که مورد مطالعه قرار گرفت . ساز و کار ژرفى این زمین لرزه راندگى است ومدل سازی امواج پیکری برای این زمین لرزه عمق کانونی را ۱۰ کیلومتر،  امتداد و شیب را ۲۵۹ و ۵۰درجه نشان می دهد (Jackson et al,۲۰۰۶).

 داده رادار پایین رونده (Descending)از ماهواره  Envisat  با تا ریخ های ۲۰۰۵۱۲۲۹و۲۰۰۵۱۱۲۴ مورد استفاده قرار گرفته است(Track ۳۲۸).فاصله زمانى اینترفروگرام حاصله تقریبا˝ ۳۵ روزه است.این فاصله زمانی کم تخمین خوبی از جابجایی هم لرز زمین لرزه قشم در اختیار قرار می دهد. سیگنال های تغییر شکل بیانگر بالاآمدگی است. درامتداد خط دید ماهواره از قله تا گودى تقریبا˝ ۶/۱۹ سانتى متر (۷ فرینج)می باشد. گسل مسبب زمین لرزه جهت خاوری - باختری با شیب رو به شمال را دارد(شکل۴).این روند با جهت ساختارى محور تاقدیس هاى منطقه بجز گورزین منطبق است.

نتایج حاصله  از ساز و کار ژرفى و مدلسازى امواج درونى براى روند گسله نیز با این مطالعه متفاوت است که این به ماهیت داده و روش هاى مطالعاتى بر مى گردد . توزیع پس لرزه ها (۱۷ شبکه لرزه نگاری موقت) این روند خاوری – باختری را تصدیق مى کند.(Yaminifard et al, ۲۰۰۶).

جابجایى سطحى زمین لرزه ۲۰۰۶ دشت ور (جنوب ایران )

و  بروجرد (شمال غرب ایران)

زمین لرزه  دشت ور ( حاجى آباد) با بزرگاى   ۶ و رومرکز˝۴۸́ ۱۰˚ ۲۸  عرض شمالی و ˝۳۵́ ۴۵˚ ۵۶  طول شرقی در ۲۸ فوریه ۲۰۰۶ (جنوب ایران) تحت بررسی قرار گرفت.تحلیل هاى مقدماتى (بطور مثال هاروارد) براى این زمین لرزه ساز و کار ژرفى راندگی باکمی مؤلفه امتدادلغز را  گزارش کرده است ومدل سازی امواج پیکری برای این زمین لرزه عمق کانونی را ۱۷ کیلومتر،  امتداد و شیب را ۲۹۵ و ۱۲درجه نشان می دهد (Jackson et al,۲۰۰۶).

 داده رادار پایین رونده (Descending)از ماهواره  Envisat با تاریخ ۲۰۰۶۰۴۲۹-۲۰۰۵۱۰۰۱ مورد استفاده قرار گرفته است(Track ۱۶۳).فاصله زمانى اینترفروگرام حاصله تقریبا˝ ۶ ماهه است .پردازش استاندارد تصاویر بدلیل نرسیدن جابجایی به سطح ، اثرات توپوگرافی و غیره  همبستگی مناسبی را نشان نمی دهد(شکل ۶). همانطور که در شکل ملا حظه می شود امواج ثقلی نیز که عامل آنها باد مى باشد ،  تشکیل شده اند.

زمین لرزه  بروجرد با بزرگاى   ۱/۶ و رومرکز˝۴۸́ ۳۴˚ ۳۳  عرض شمالی و ˝۲۴́ ۴۷˚ ۴۸  طول شرقی در ۳۱ مارچ ۲۰۰۶ (شمال باختر ایران) نیز مورد بررسی قرار گرفت.تحلیل هاى مقدماتى (بطور مثال هاروارد) براى این زمین لرزه ساز و کار ژرفى نرمال با مؤلفه راستالغز با راستای ۱۳۱ درجه وشیب ۵۴ درجه رو به شمال خاور را  گزارش کرده است که منطبق با گسل فعال MRF می باشد که در طول خود راستالغز و در دو انتها کششی عملکرده است  .(Talebian&Jackson, ۲۰۰۴)

گسیختگى سطحى همراه با زمین لرزه کمتر از ۲ سانتى متر گزارش شد.ریخت پلکانى آنها بیانگر حرکت راستالغز راستگرد، هماهنگ با ساز و کار زمین لرزه بود. این شکستگیها ماندگارى چندانى نداشت ودر غروب دومین روز پس از زمین لرزه (سیزدهم فروردین ماه) در اثر طوفان و ریزش باران شدید ناپدید گردید(.(Talebian et al, ۲۰۰۶

 داده رادار پایین رونده (Descending)از ماهواره  Envisat با تاریخ های ۲۰۰۶۰۵۰۱-۲۰۰۵۰۵۱۶ مورد استفاده قرار گرفته است(Track ۱۹۲).فاصله زمانى اینترفروگرام حاصله تقریبا یکساله است .پردازش استاندارد تصاویر بدلیل میزان کم جابجایی (کمتر از ۲ سانتى متر) ، اثرات توپوگرافی و حوضه های مریوان،درود و بروجرد همبستگی مناسبی را نشان نمی دهد(شکل ۶).

نتایج

- مزیت استفاده از روش اینترفرومتری اندازه گیری تغییرات سطح زمین در اندازه زیر سانتیمتر (۲۸میلیمتر) است.از مزیت های دیگر آن نسبت به GPS پوشش وسیع تر و عدم نیاز به نقطه کنترل زمینى  مى باشد.

- از معایب آن عدم پوشش تصاویردر تاریخ های مورد نظردر مناطق مطالعاتی است و از دیگر معایب به عدم همبستگی تصاویر می توان اشاره کرد.

_ نتایج حاصله از اینترفرومترى در فین و دشت ور  نشان مى دهد ، اینترفروگرام هاى با همبستگى مناسب از تصاویرزمانی میتواند تشکیل شودکه اثرات هندسی ، توپوگرافی،اتمسفریک ، نویز بائین و جابجایی حاصل از زمین لرزه به سطح رسیده باشد(< ۲۸ میلیمتر) .

- خشکی و تکتونیک فعال ایران بخصوص در شرق ایران شرایط ایده الی رابرای بررسی های اینترفرومترى امکان بذیر می سازد.

- برآوردی از جابجایی های زمینی هم لرز(Coseismic) ازچرخه زمین لرزه ازقابلیت های تداخل سنجی راداری است.

-  در زمین لرزه۲۵ مارچ ۲۰۰۶ فین جابجایى در امتداد خط دید ماهواره از قله تا گودى تقریبا ۳/۹ سانتى متر (۳ فرینج) مى باشد وروند گسل مسبب زمین لرزه را در جهت شمال خاور-جنوب باختری با شیب رو به جنوب خاور نشان می دهد.

- در زمین لرزه۲۷ نوامبر ۲۰۰۵ جزیره قشم سیگنال های تغییر شکل بالاآمدگی را نشان می دهد. درامتداد خط دید ماهواره از قله تا گودى تقریبا ۶/۱۹ سانتى متر (۷ فرینج)می باشد. گسل مسبب زمین لرزه جهت خاوری - باختری با شیب رو به شمال را دارد.

- نتایج حاصله  از ساز و کار ژرفى و مدلسازى امواج درونى جهت تعیین  روند گسله در زمین لرزه هاى ۲۵ مارچ ۲۰۰۶ فین و ۲۷ نوامبر ۲۰۰۵ جزیره قشم با این مطالعه متفاوت است که این به ماهیت داده و روش هاى مطالعاتى بر مى گردد.

پیشنهادات

- استفاده از داده هاى راداری بیشتر جهت بهبود نتایج

- امکان همکاری علمی دو جانبه بین سازمان زمین شناسی کشور و ارگانها و دانشگاهها در زمینه بلایای طبیعی و زئودینامیک

کتابنگاری

- Ren Capes & Mark Haynes, Copyright NPA, ۱۹۹۶ "A GUIDE TO SAR INTERFEROMETRY, version ۱.۲"                                                                 

- Peltzer, P. Rosen, F. Rogez, C. Werner, E. Fieldings K. Hudnut" Crustal deformation studies using synthetic aperture radar (SAR) interferometry"             

- Talebian, M, & Jackson۱:place>۱:city>, J., ۲۰۰۴. A reappraisal of earthquake focal mechanisms and active shortening in the Zagros mountains of Iran۱:place>۱:country-region>. Geophysical Journal International, ۱۵۶, ۵۰۶-۵۲۶.

- Funning, G.J., Parsons, B., Wright, T.J., Jackson۱:place>۱:city>, J.A. & Fielding, E.J., ۲۰۰۵. Surface displacements and source parameters of the ۲۰۰۳ Bam (Iran۱:place>۱:country-region>) earthquake from Envisat advanced synthetic aperture radar imagery Journal of Geophysical Research, ۱۱۰, B۰۹۴۰۶.

- Hessami K., Nilforoushan F., Talbot CJ. ۲۰۰۶, Active deformation within the Zagros Mountains deduced from GPS Measuremenst, Journal of the Geological Society London, ۱۶۳(۱),pp ۱۴۳-۱۴۸.

- Lohman R. B., Simons M., ۲۰۰۵, Locations of selected small earthquakes in the Zagros Mountains G-cubed, Volume ۶, Number ۱, Q۰۳۰۰۱, doi:۱۰.۱۰۲۹/۲۰۰۴GC۰۰۰۸۴۹.

- Nilforoushan, F., Masson F., Vernant P., Vigny C., Martinod J., Abbassi M., Nankali H., Hatzfeld D., Bayer R., Tavakoli F., Ashtiani A., Doerflinger E., Daignières M., Collard P.,  Chéry J., ۲۰۰۳. GPS network monitors the Arabia- Eurasia collision deformation in Iran۱:place>۱:country-region>, J. Geodesy, ۷۷, ۴۱۱-۴۲۲.

در اینجا بر خود می دانم که از حمایت ها و همکاریهای بی شائبه مسئولین سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور و همکاران گروه دورسنجی و همچنین از زحمات بی دریغ دانشکده علوم زمین دانشگاه آکسفورد انگلستان به خاطر در اختیارگذاردن تصاویر راداری و تجربیات گرانبها کمال تشکر را بنمایم .

کلید واژه ها: زاگرس زمینلرزه اینترفرومتری تکتونیک لرزهزمینساخت لرزه زمین ساخت سایر موارد