آنالیز مورفوتکتونیکی در منطقه گسلی شمال آب بر

دسته تکتونیک
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین
تاريخ برگزاری ۱۳ اسفند ۱۳۸۶

چکیده :
 
آنالیز مورفوتکتونیکى بااستفاده ازشاخص هاى ژئومورفیک به عنوان یک ابزار شناسایى در تشخیص مناطق با دگرشکلى تکتونیکى سریع و یا به منظور ارزیابى تغییرات نسبى فعالیت تکتونیکى در مناطق ویژه به کار مى رود. مااین آنالیز را در منطقه گسلى شمال آب بر به کار برده ایم که این منطقه در بخش طارم علیاى استان زنجان واقع شده است. منطقه گسلى شمال آب بر به این دلیل انتخاب شده که این منطقه داراى پهنه خرد شده اى است که باگسیختگى هاى لرزه اى نیز همراه بوده است. آنالیز مورفوتکتونیکى منطقه گسلى شمال آب بر بر اساس چهارشاخص ژئومورفیک شناخته شده یعنى شاخص سینوسى بودن جبهه کوهستان(Smf) ٬ شاخص شیب آبراهه‌ها (SL) ٬ شاخص نسبت پهناى کف دره به ارتفاع دره ( Vf) و فاکتور تقارن توپوگرافى مورب (( T صورت گرفته است.این شاخص هاازروى نقشه هاى توپوگرافى و عکسهاى هوایى منطقه اندازه گیرى شده تااز این طریق تکتونیک فعال دراین منطقه با فرآیندهاى فرسایشى در کل ناحیه مطابقت داده شود.
نتایج به دست آمده نشان مى دهند که به جز قطعه گسلى موجود در شمال غرب منطقه ، بقیه قطعات گسلى داراى فعالیت تکتونیکى بالایى بوده و به اولین رده تکتونیکى نسبت داده مى شوند. به هر حال ، تغییرات مکانى فعالیت تکتونیکى در طول قطعات گسلی نشان مى دهند که روند عمومى افزایش فعالیت تکتونیکى به سمت شرق منطقه مى باشد و یک روند کاهش تدریجى فعالیت تکتونیکى را به سمت غرب شاهد هستیم.
 
واژه هاى کلیدى: مورفوتکتونیک ؛ شاخص هاى ژئومورفیک ؛ تکتونیک فعال ؛ قطعات گسلى ؛ منطقه گسلى شمال آب بر

وحید حسینی تودشکی – دانشجوی دکتری زمین شناسی ساختمانی واحد علوم و تحقیقات تهران – عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد زنجان 

مقدمه :
 
مورفوتکتونیک به عنوان مطالعه زمین منظرهای ایجاد شده بر اثر فرآیندهای تکتونیکی و یاکاربرد اصول ژئومورفیک در حل مسایل تکتونیکی تعریف شده است . اندازه گیری کمی زمین منظرها بر اساس محاسبه شاخص های ژئومورفیک با استفاده از نقشه های توپوگرافی ، عکس های هوایی و کارهای صحرایی صورت می گیرد. به منظور ارزیابی درجه نسبی فعالیت تکتونیکی یک ناحیه معمولاً نتایج حاصل از چند شاخص با یکدیگر ترکیب می شوند.
جبهه های کوهستانی ایجاد شده براثر گسل ها جزو بارزترین زمین منظرها محسوب می شوند. بنابراین براساس آنالیز جبهه های کوهستانی و شبکه های زهکشی مرتبط با آنها به کمک       شاخص های ژئومورفیک خواهیم توانست اطلاعات باارزشی درباره تاریخ تکتونیکی یک منطقه به دست آوریم. ساختار نئوتکتونیکی منطقه شمال آب بر شامل یکسری گسل های راندگی با روند شمال غرب – جنوب شرق بوده که توسط تعدادی گسل عرضی قطع شده و یک جبهه کوهستانی فعال را به وجود آورده اند. هدف از این مطالعه شناسایی نشانه های ژئومورفیک قطعات گسلی برروی جبهه کوهستانی مزبور می باشد.

منطقه گسلی شمال آب بر درشمال شرقی شهرستان طارم ودر زیر پهنه طالش از زون ساختاری البرز غربی واقع شده است بنابراین روند عمومی ساختارهای آن ، NW - SE می باشد (شکل 1).

سنگ های دگرگونی متعلق به پرکامبرین پی سنگ این ناحیه را تشکیل می دهند. رسوبات کم ضخامت و پراکنده ای از پالئوزوئیک و مزوزوئیک در منطقه رخنمون دارد که در بین آنها نهشته های سنوزوئیک و به ویژه ائوسن از اهمیت شایانی برخورداراست. در بخش جنوب غربی منطقه مورد مطالعه ناودیس بزرگی با روند شمال غربی – جنوب شرقی وجود دارد که رودخانه قزل اوزن در بخش محوری آن قرار دارد. در هسته این ناودیس رسوبات تخریبی و تبخیری نئوژن تشکیل یافته است. در منطقه گسلی شمال آب بر واحدهای سنگی قدیمی در امتداد گسلهای تراستی و معکوس بر روی هم رانده شده اند و در نهایت رسوبات تخریبی و تیره رنگ سازند شمشک برروی واحدهای نئوژن رانده شده اند که خود نشان گر فعال بودن گسل ها در عهد حاضر است. گسل راندگی شمال آب بر ، زیر پهنه طالش رااز فروافتادگی قزل اوزن جدا نموده است. در این زیر پهنه که منطقه مورد بررسی در آن واقع شده است گسل های راندگی دیگری نیز با امتداد شمال غربی – جنوب شرقی وجود دارد که توسط گسل های عرضی با امتداد شمال شرقی – جنوب غربی قطع شده اند.

 منطقه گسلی شمال آب بر در نقشه لرزه زمین ساخت پهنه استان زنجان جزو منطقه گسلی و    لرزه خیز هرزویل می باشد( حیدری و همکاران ، 1374) که این منطقه در زمین لرزه 31 خرداد منجیل و رودبار با گسیختگی زمین لرزه ای همراه بوده است ( بربریان و همکاران٬ 1992). بنابراین رویداد   زمین لرزه های تاریخی و سده بیستم در این منطقه نمایان گر میزان لرزه خیزی بالای آن است.

ب - در روی نقشه توپوگرافی 25000/1 آب بر ، آبراهه های اصلی مشخص شده اند و سپس با    اندازه گیری شیب محلی هر آبراهه  (  ∆H / ∆L) و نیز طول آبراهه از خط تقسیم تا مرکز بخشی که شیب آن محاسبه شده است (L ) و از طریق فرمول SL=(∆H / ∆L).L   شاخص شیب آبراهه ها درسه قسمت از طول آنها ( بخش بالارود ، میان رود و پایین رود ) به دست آورده شده است.
 
ج - در روی نقشه توپوگرافی 25000/1 آب بر ، ابتدا پهنای کف هر دره اصلی (Vfw ) با توجه به مقیاس نقشه محاسبه شده و سپس ارتفاع سمت چپ دره (   Eld) ، ارتفاع سمت راست دره ( Erd) و نیز ارتفاع کف دره ( Esc)را به دست آورده و از طریق فرمول  Vf = 2Vfw / (( Eld − Esc)+( Erd − Esc)) شاخص پهنای کف دره به ارتفاع دره برای هر دره اصلی به دست آورده شده است. لازم به ذکر است که این شاخص در یک فاصله مشخص از جبهه کوهستان( فاصله 100 متری ) و در هر 50 متر از طول هر دره محاسبه شده است. به این صورت که ابتدا در یک فاصله 100 متری از جبهه کوهستان ، خطوط عمود بر آبراهه اصلی رسم شده و سپس ارتفاع دیواره سمت چپ و راست دره و نیز ارتفاع و پهنای کف دره از روی نقشه توپوگرافی اندازه گیری شده و بااستفاده از فرمول فوق ، شاخص پهنای کف دره به ارتفاع دره محاسبه شده است. این عمل برای سایر نقاط دره در فواصل 50 متری از یکدیگر تکرار شده است. 
د- در روی نقشه توپوگرافی 25000/1 آب بر ، ابتدا حوضه های زهکشی از هم تفکیک شده اند و سپس در مورد هر حوضه ، فاصله از خط میانی حوضه زهکشی تا خط میانی کمربند مئاندری فعال(Da)   و همچنین فاصله از خط میانی حوضه زهکشی تا خط تقسیم حوضه ( Dd ) در سه بخش از آن اندازه گرفته شده واز طریق فرمول T = Da / Dd   فاکتور تقارن توپوگرافی مورب برای هر سه بخش حوضه زهکشی به دست آورده شده است.
وضعیت شاخص های ژئومورفیک درمنطقه مورد مطالعه به صورت زیر می باشد:
الف – شاخص سینوسی بودن جبهه کوهستان( Smf )
مقدار این شاخص در قطعه  A برابر 64/1 و 99/1 بوده و در قطعه B مقادیر 37/1 و 5/1 را به خود اختصاص داده است. در قطعه از منطقه مورد مطالعه، مقدار این شاخص برابر 34/1 و 4/1 بوده و در قطعه D مقادیر 24/1 و 3/1 را دارا می باشد (شکل 3). همان طور که ملاحظه می گردد مقدار شاخص سینوسی بودن جبهه کوهستان از سمت شمال غرب ( قطعه A) به سمت جنوب شرق ( قطعه D ) کاهش پیدا کرده است که این وضعیت ، حکایت ازافزایش فعالیت جبهه کوهستان به سمت         جنوب شرق منطقه مورد مطالعه دارد، ضمن آن که در سه قطعهB  ،   C و D مقدار این شاخص کمتراز 5/1 می باشد که نشان دهنده وجود جبهه کوهستانی کاملاً فعال در این سه قطعه است.
ب – شاخص شیب آبراهه ها (SL )
بیشترین مقادیر شاخص  SL درقطعات A  و B در محدوده 150 تا 300 بوده اما در قطعات C و D بیشترین مقادیرشاخص  SL در محدوده 0 تا 150 قرار دارد (شکل 4). این وضعیت تا حدود زیادی متأثر از لیتولوژی موجود در منطقه می باشد چرا که در قطعات A  و B واحدهای Ets ، Est و Evt برونزد دارد وازآنجا که این واحدها از سنگهای نسبتاً مقاوم تشکیل شده اند بنابراین موجب افزایش نسبی شاخص شیب در این دو قطعه شده اند و این در حالی است که در قطعات C و D واحدهای فوق الذکر اصلاً حضور ندارند.
به هر حال بررسی مقادیر شاخص شیب آبراهه ها در هر یک از قطعات منطقه نشان می دهد که بیشترین و کمترین مقدار این شاخص در قطعه A به ترتیب برابر 595 و 83 ، در قطعه B برابر 821 و 45 ، در قطعه C برابر 1085 و 53 و در قطعه D برابر 1063 و 38 می باشد. همان طور که ملاحظه می گردد از سمت شمال غرب ( قطعهA) به سمت جنوب شرق ( قطعه D ) میزان تغییرات ( نوسانات ) شاخص SL  افزایش چشمگیری پیدا نموده است (شکل 5). کم بودن نوسانات شاخص SL در طول قطعات شمال غربی ( قطعات  Aو   B) نشان دهنده غلبه فرآیندهای آبرفتی بر فعالیت های تکتونیکی است  در حالی که نوسانات نسبتاً زیاد این شاخص در طول قطعات جنوب شرقی ( قطعات  Cو  D ) به خاطر افزایش فعالیت تکتونیکی دراین قطعات است. بادر نظر گرفتن وضعیت گسل های موجود (شکل8 و 9 )
ملاحظه می گردد که در قسمت جنوب شرق منطقه مورد مطالعه( قطعات  Cو D ) علاوه بر گسل های راندگی ، یکسری  گسل های عرضی نیز وجود دارند که راندگی ها را قطع نموده و اغلب سازوکار حرکت راستگرد از خود نشان می دهند. بنابراین وجود  گسل های مختلف در این بخش از منطقه    می تواند علت افزایش فعالیت تکتونیکی آن باشد.شکل8 توزیع مقادیر SL  در منطقه را نشان می دهد.
ج - شاخص پهنای کف دره به ارتفاع دره ( Vf)   
بیشترین مقادیر شاخص Vf درهرچهار قطعه در محدوده 0 تا 33/0 قرار دارد (شکل 6)  که حکایت از بالا بودن فعالیت تکتونیکی در کل منطقه دارد. ازطرفی گستره مقادیر Vf   از سمت شمال غرب ( قطعه A) به سمت جنوب شرق ( قطعه D ) کاهش پیدا کرده است که این وضعیت ، حکایت ازافزایش فعالیت تکتونیکی به سمت جنوب شرق منطقه مورد مطالعه دارد، ضمن آن که در سه قطعهB  ، C و D مقداراین شاخص کمتر از 66/0 می باشد که نمایان گر وجود دره های V شکل و برش فعال رودخانه ای در این سه قطعه است و یک ناحیه فعال تکتونیکی را دراین بخش نشان می دهد. مقادیر میانگین شاخص Vf در منطقه (شکل 7 ) نیز دلالت بر افزایش فعالیت تکتونیکی به سمت جنوب شرق منطقه( قطعات  C و D  )دارد. توزیع مقادیر Vf در منطقه مورد مطالعه نیزدر شکل 9 نشان داده شده است. 
د- فاکتور تقارن توپوگرافی مورب (   T )
ارزیابی تقارن حوضه های زهکشی بااستفاده از فاکتور تقارن توپوگرافی مورب نشان می دهد که درتمام قطعات اکثر قریب به اتفاق حوضه های زهکشی از تقارن بالایی برخوردار بوده و کج شدگی ناچیزی را نشان می دهند چرا که 80 درصد دره ها در قطعه   A ، 90 درصد دره ها در قطعه B ،       88 درصد دره ها در قطعهC و  80 درصد دره ها در قطعه D در محدوده 0 تا 5/0 قرار دارند(شکل 10).           به طورکلی مقادیر  T به دست آمده در منطقه مورد مطالعه از 01/0 ( نزدیک به متقارن ) تا 73/0( تقریباً نامتقارن ) تغییر می کند هر چند اغلب مقادیر از 5/0 کمتر می باشد.
مقادیر میانگین و نیز گستره مقادیر شاخص های ژئومورفیک در هر کدام از قطعات گسلی در جدول 1 نشان داده شده است.
 
جدول1- مقادیر میانگین و گستره مقادیرهر یک ازشاخص های ژئومورفیک در منطقه مورد مطالعه
 
T factor
Mean     Range
Vf index
Mean      Range
SL index
Mean      Range
Smf index
Mean    Range
 
7/0-08/0        3/0
4/8-002/0      28/0
595-83        260
99/1-64/1    81/1
Zone A
6/0-003/0      25/0
43/0-001/0    15/0
821-45         287
5/1-37/1      43/1
Zone B
68/0-02/0      31/0
36/0-001/0   13/0
1085-53       269
4/1-34/1      37/1
Zone C
62/0-11/0      35/0
51/0-003/0   12/0
1063-38        227
3/1-24/1      27/1
Zone D
بحث :
 
ابتدا منطقه مورد مطالعه به چهار قطعه مجزا با ویژگی های زمین شناسی و مورفولوژیکی مشابه تقسیم بندی شده است. این تقسیم بندی بر مبنای محل تقاطع گسل های عرضی با گسل های راندگی و نیز تغییرات ناگهانی در جنس سنگ های موجود در منطقه صورت گرفته است 0 بر این مبنا ، منطقه گسلی شمال آب براز سمت شمال غرب به سمت جنوب شرق به ترتیب به چهار قطعه به  نام های A ، B ، C وD    تقسیم بندی شده است ( شکل 2). سپس در هر کدام از قطعات فوق ، شاخص های ژئومورفیک به طور جداگانه و به شرح زیر به دست آورده شده است:
در نهایت شاخص هایSmf  و Vf در هر یک از قطعات گسلی با هم تطبیق داده شده (شکل 11)و ضمن به دست آوردن اطلاعات کمی از درجه نسبی فعالیت تکتونیکی آنها ، رده بندی قطعات گسلی به رده های تکتونیکی مختلف صورت گرفته است. لازم به ذکر است که رده بندی قطعات گسلی بر اساس تقسیم بندی ( 2001)   Keller & Pinterصورت گرفته است.
همان طور که در شکل 11 ملاحظه می شود قطعات گسلی B ،   C و D در رده 1 تکتونیکی قرار  می گیرند چرا که مقادیر   Smf کمتر از  5/1 و مقادیر    Vf  کمتر از 2/1 دارند اما قطعه A در رده 2 تکتونیکی قرار دارد چرا که مقدار Smf  آن از 5/1 بیشتر است. این رده بندی نیز بر کاهش تدریجی فعالیت تکتونیکی به سمت شمال غرب منطقه دلالت دارد.
نتیجه گیری :
 
مهمترین نتایج حاصل ازاین پژوهش عبارتند از:
- متفاوت بودن میزان حرکات نئوتکتونیکی در بخش های مختلف منطقه گسلی شمال آب بر
شاخص های ژئومورفیک به کار برده شده در این پژوهش همگی بر افزایش تدریجی فعالیت های نئوتکتونیکی به سمت شرق منطقه دلالت دارند.
- بالا بودن میزان فرازگیری تکتونیکی در بخش های شرقی منطقه مورد مطالعه
روند تغییر شاخص های ژئومورفیک در منطقه بیان گر آن است که در شمال غرب منطقه ، فرازگیری کمتر بوده و فرآیندهای آبرفتی بر فرآیندهای تکتونیکی غلبه داشته اما در جنوب شرق منطقه ، فرازگیری بالا بوده و فرآیندهای تکتونیکی بر فرآیندهای آبرفتی غلبه دارند.
- پایین بودن میزان کج شدگی در سرتاسر منطقه گسلی شمال آب بر
بر خلاف انتظار ، مقادیر فاکتور تقارن توپوگرافی مورب از پایین بودن میزان کج شدگی و وجود        حوضه های زهکشی تقریباً متقارن در سطح منطقه حکایت دارند.
- همسو بودن روند افزایش فعالیت های تکتونیکی در منطقه با وضعیت گسل ها و  تاریخ لرزه خیزی ناحیه
تاکید شاخص های ژئومورفیک بر وجود یک ناحیه تکتونیکی فعال در شرق منطقه گسلی شمال آب بر دقیقاً با وجود گسل های راندگی و عرضی متعدد در این ناحیه مطابقت می نماید ضمن آن که لرزه خیز بودن آن در گذشته و حال نیز کاملاً قابل درک می گردد.
- قرار گرفتن بخش های جنوب شرق منطقه در رده 1 تکتونیکی و قسمت های شمال غرب منطقه در رده 2 تکتونیکی
تطابق شاخص های  Smf و Vf نشان می دهد که قطعات گسلی B ،   C و D ( موجود در شرق و جنوب شرق منطقه) در رده 1 تکتونیکی قرار می گیرند و تنها قطعه A ( موجود در شمال غرب منطقه) در رده 2 تکتونیکی قرار دارد.
منابع فارسی :
 
1- پورکرمانی، م. و آرین، م.، 1380، مورفولوژی رودخانه‌ها و تکتونیک فعال (با نگرش بر وضعیت کنونی رودخانه‌ قزل اوزن در استان زنجان): مجموعه مقالات پنجمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران.
2- حقی ‌پور، ن.، قرشی، م.، عباسی، م.ر.، قاسمی، م.ر.، 1381، بررسی فعالیت نوزمین ساختی گستره سمنان با استفاده از شاخص های ریخت زمین‌ ساختی (فرازسنجی): بیست و یکمین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین ‌شناسی کشور.
3- حیدری، م. و زارع، م.، 1374، بررسی مقدماتی لرزه‌خیزی، لرزه زمین ساخت و خطر زمین ‌لرزه گسلش در پهنه استان زنجان: موسسه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، شماره 6/7-95-74
4- قاسمی، م.ر.، 1380، شواهد زمین ریخت ‌شناختی زمین ساخت جنبا در فرادیواره گسله خزر: بیستمین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی کشور.
 

الف - پس از قطعه بندی جبهه کوهستان در روی عکس های هوایی 40000/1 منطقه آب بر ، طول جبهه کوهستان در محل برخورد کوهستان به دشت ( Lmf ) و نیز طول خط مستقیم جبهه کوهستان  ( ( Ls  اندازه گیری شده و از طریق فرمول Smf = Lmf / Ls شاخص سینوسی بودن جبهه کوهستان برای هر قطعه به دست آورده شده است. لازم به ذکر است که برای محاسبه این شاخص ،         اندازه گیری ها در فاصله های برابر Ls صورت گرفته است 

کلید واژه ها: زنجان