تحلیل ساختاری و ریخت‌زمین‌ساختی تاقدیس آینه‌ورزان – دلیچای

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

چکیده :
تاقدیس نامتقارن‌ آینه‌ورزان – دلیچای در بخش شرقی البرز مرکزی و در شرق شهر دماوند قرار دارد. امتداد این تاقدیسENE WNWبوده و از نهشته‌های تخریبی پرکامبرین پسین، پالئوزوئیک و مزوزوئیک تشکیل شده است. محور این تاقدیس به سوی غرب پلانژ دارد. فرایند چین‌خوردگی تاقدیس در ائوسن رخ داده است. در طی همگرائی عربی – اوراسیا در میوسن راندگی مشا تشکیل شده است. سرانجام حرکت به سوی غرب خزر در پلیوسن نسبت به ایران و اوراسیا سبب حرکت چپگرد این راندگی و جا‌به‌جایی این تاقدیس شده است.
یال شمالی تاقدیس در بخشی به گسل راندگی دهنار – مشا و در بخشی به شاخه‌ای فرعی از همین گسل محدود می‌باشد. یال جنوبی به یکسری گسل‌های فرعی محدود شده است. اندازه‌گیری‌های شاخص‌های مورفومتری حاکی از فعال بودن یال شمالی نسبت به یال جنوبی است. تحلیل‌های ساختاری انجام شده، این فعالیت را به حضور گسل مشا و شاخه فرعی آن نسبت می‌دهد.

قربانی سمیه ؛ دانشجوی کارشناسی ارشد تکتونیک دانشگاه شهید بهشتی
علوی احمد ؛ عضو هیئت علمی دانشگاه شهید بهشتی
قاسمی عباس ؛ عضو هیئت علمی دانشگاه تربیت معلم
حاج علی بیگی حسین ؛ دانشگاه شهید بهشتی
مقدمه :
البرز مجموعه ای از صفحات راندگی است که توسط دگرشکلی‌های فشارشی سنوزوئیک پسین ایجاد شده است (Alavi 1996). راندگی‌ها در لبۀ شمالی به سوی شمال و در جنوب به سوی جنوب متمایل هستند. روند چین‌های اصلی و راندگی‌ها در طول رشته کوه تغییر می‌کند . تغییرات از جهت ENE در شرق به جهت WNW در غرب می‌باشد (Allen 2003 ).
گسل مشا یکی از ساختارهای فعال عمده در حاشیه جنوبی البرز مرکزی و مرز بین توالی‌های سنوزوئیک و پالئوزوئیک می‌باشد. شیب این گسل رانده به سمت شمال برآورد شده است  (Berberian and yeats, 2001). گسل مشا در نقشه فرم سینوسی شکل دارد. شیب این گسل همیشه به سمت شمال و بین 35 تا 70 درجه می‌باشد. گسل مشا یکپارچه نبوده و شامل مجموعه‌ای از قطعات گسلی می‌باشد (Soleimani et al, 2003 ). این گسل هندسۀ پیچیده‌ای دارد و آن نتیجه تغییر در روند و توسعه شاخه‌های فرعی می‌باشد. روند گسل در شرق E - W ، در مرکز  NW – SE و در غرب ENE - WSW می باشد .(Ehteshami and Yassaghi 2006)تاقدیس آینه‌ورزان – دلیچای تحت تأثیر بخش شرقی گسل مشا می‌باشد.
تاقدیس آینه‌ورزان - دلیچای که در بخش شرقی البرز مرکزی واقع شده ، درشرق شهر دماوند و بین عرض جغرافیایی َ38, ˚35 تاَ42, ˚35 شمالی و طول جغرافیاییَ08 , ˚52 تا َ30, ˚52 شرقی قراردارد. این تاقدیس که در فرودیواره گسل مشا قرار دارد، شامل نهشته‌هایی از پرکامبرین پسین (سازند بایندر) تا ائوسن (سازند فجن) می باشد، که از قدیم به جدید شامل: سازندهای بایندر، سلطانیه، باروت، زاگون، لالون، کوارتزیت بالایی، میلا، جیرود، درود، روته، الیکا، شمشک، دلیچای، لار و فجن می‌باشد. سازند بایندر هسته تاقدیس آینه ورزان – دلیچای را تشکیل می‌دهد.
بحث :
ساختارها :
منطقه مورد مطالعه دارای ساختارهایی (گسل‌ها و چین‌ها) با روند WNW - ESE می‌باشد. روند اکثر ساختهای منطقه از گسل مشا تبعیت می‌کند.
گسل مشا :
لرزه خیزی اخیر البرز مرکزی نشان دهنده رژیم ترافشارشی چپگرد می باشد. تغییر حالت دگرریختی، از راندگی عمیق غالب به ترافشارش ، میلیون‌ها سال قبل اتفاق افتاده است (Axen 2001).شواهد قابل ملاحظه‌ای از فعالیت امتدادلغز چپگرد در شرق تهران بر روی گسل‌های آستانه، فیروزکوه و مشا وجود دارد. اگر مجموع جابه‌جایی اتفاق افتاده بر روی گسل مشا را 30 تا 35 کیلومتر در 5 میلیون سال اخیر باشد، این جا به جایی به سرعت لغزش 7-6 میلی‌متر بر سال اشاره می کند (Jackson 2002). تخمین حرکت امروزی جنوب خزر به سمت جنوب غرب نسبت به ایران حدود 17-13 میلی‌متر در سال می‌باشد. بنابراین نرخ لغزش 7-6 میلی‌متر بر سال بر روی گسل مشا را می توان تماماً به حرکت به سمت غرب، مابین جنوب خزر و ایران در نظر گرفت (شکل 1). شواهد لرزه خیزی برای دیگر گسل‌های چپگرد در بخش‌های شمالی تر نیز وجود دارد، اما گسل چپگرد بزرگی در این ناحیه شناسایی نشده است. بنابراین گسل مشا، بخش اعظم لغزش چپگرد را در این قسمت از البرز به خود اختصاص داده است. اگر جا‌به‌جایی بر روی گسل مشا از قبل از 50 میلیون سال قبل شروع شده باشد ، سرعت لغزش به طور یکسانی به سمت کمتر شدن پیش رفته است (Allen 2003).
در البرز غربی شواهد کمتری برای گسلش چپگرد موازی با رشته کوه نسبت به البرز شرقی وجود دارد. تنها زلزله رودبار دارای جنبش چپگرد بوده است (Ehteshami and Yassaghi 2006).
شکل 2 یک مدل حرکت شناسی را برای تکامل البرز در سنوزوئیک پسین ار ائه می‌دهد. دگرریختی فشارشی در میوسن یا حتی زودتر در نتیجه حرکت اولیۀ عربی – اوراسیا آغاز شده است (Allen2003).
بالاآمدگی بعدی باعث رسوبگذاری رسوبات تخریبی در حوضه‌های شمالی و جنوبی رشته کوه و حوضه‌های بین کوهستانی شده است. احتمالاً گسل‌های مزدوج راستگرد و چپگرد در طول این فاز‌، ابتد در غرب رشته کوه با روند WNW و بعد در شرق با روند ENE فعال بوده‌اند. این نوع حرکت با کوتاه شدگی وسیع شمالی – جنوبی در طول البرز همخوانی دارد (Allen 2003).
در خلال این دوره حر کت جانبی از جنوب کاسپین نسبت به ایران کم بوده و یا اصلاً وجود نداشته است. اولین حرکت جنوب خزر به سوی غرب نسبت به اوراسیا و ایران در پلیوسن بوده است و گسلش راستگرد در البرز غربی را ایجاد کرده و به وسیله گسلش چپگرد در امتداد رشته کوه حداقل در منطقه غربی تر از 49ºE جایگزین شده است. شواهد کاملی برای لغزش چپگرد به سن قبل از پلیوسن موجود نیست و می‌توان گفت معکوس شدگی کامل در لغزش در طول البرز از حدود 5 میلیون سال قبل بوده است (Allen 2003).
برزسی‌های انجام شده حاکی از تفاوت بخش غربی گسل با بخش شرقی آن است. قسمت شرقی حوادث لرزه‌ای بیشتری در مقایسه با قسمت غربی دارد و در بیشتر حوادث لرزه‌ای مکانیسم امتدادلغز چپگرد غالب است (Ashtari 2005). بنابراین از زمان مزوزوئیک بالایی در بخش غربی گسل، حرکت معکوس و در بخش شرقی از زمان میوسن بالایی مولفه چپگرد را داریم (Ehteshami and Yassaghi 2006). این فرضیه با مدل حرکت شناسی (شکل 2) سازگار است.
بنابراین بخش شرقی گسل مشا در این تاقدیس، تا قبل از میوسن به صورت راندگی عمل کرده ولی در میوسن بالایی تحت تأثیر حرکت جانبی خزر به سمت غرب نسبت به ایران به صورت چپگرد عمل کرده است.
در منطقۀ مورد مطالعه علاوه بر گسل مشا یکسری گسل‌های فرعی مزدوج وجود دارد که برخی از این گسل‌ها راستگرد و برخی چپگرد می‌باشند. گسل‌های چپگرد دارای روند NE - SW و گسل‌های راستگرد دارای روند NW - SE می‌باشند. این گسل‌های فرعی احتمالاً شکستگی‌هایی بوده که طی چین‌خوردگی N - S ایجاد شده و تحت تأثیر کوتاه شدگی N - S در البرز که در نتیجۀ حرکت‌های بعدی صفحه عربی – اوراسیا می‌باشد، دچار جا‌به‌جایی شده است.
تاقدیس آینه‌ورزان – دلیچای :
روند چین‌های اصلی در طول رشته کوه البرز تغییر می‌کند. تغییرات از جهت ENE در شرق به جهت WNW در غرب می‌باشد (Allen 2003). ساختارها هم در انتهای شرقی و غربی از نظر امتداد، در نزدیکی چین‌ها و راندگی‌ها تغییر می‌کند (Berberian 1997).
روند اصلی چین‌ها در ناحیه اطراف تاقدیس آینه‌ورزان – دلیجای تقریباً E - W است.این تاقدیس از جمله ساختارهای اصلی منطقه می‌باشد و روند آن ENE – WNW می‌باشد.بر اساس مطالعات صحرایی، شیبلایه‌های یال جنوبی به سمت شمال و شیب لایه‌های یال شمالی به سمت جنوب می‌باشد. یال شمالی این تاقدیس چون بین گسل مشا و شاخۀ فرعی آن محصور شده به شدت دچار دگرریختی شده، به طوریکه ترتیب قرارگیری سازندها چندان مشخص نیست. سازند بایندر هسته این تاقدیس را تشکیل می‌دهد. روند محور تاقدیس در درۀ جابان N50ºE می‌باشد و به سمت غرب پلانژ دارد.
توالی سازندها در یال جنوبی در سه دره جابان، سربندان و سیدآباد تقریباً مشابه هم می‌باشد و توالی کاملی از نهشته‌های رسوبی از پرکامبرین ( سازند بایندر در هسته تاقدیس ) تا ژوراسیک (سازند شمشک) وجود دارد. در یال شمالی که محدود به گسل مشا و شاخه فرعی این گسل است، بهم ریختگی شدید می‌باشد. همانطور که در شکل 3 می‌بینیم ، یال شمالی به شدت بهم ریخته می‌باشد به طوری که در دو ستون چینه شناسی ترسیم شده از دو منطقه نزدیک (دهنار و هویر) تفاوت زیادی نشان داده شده است و نبود چینه شناسی دیده می‌شود.
سازند شمشک در یال جنوبی بر روی واحدهای تیره رنگ ملافیر قرار گرفته است، ولی در یال شمالی سازند شمشک بر روی واحدهایی با سن و جنس متفاوت از جمله میلا ، جیرود و آهک نازک لایه قرار دارد و این مسئله حاکی از وجود یک مرحله دگرشیبی قبل از تشکیل سازند شمشک می‌باشد. این دگرشیبی را می‌توان به فاز کوهزایی سیمرین پیشین نسبت داد (شکل 3). همچنین قرارگیری سازند فجن به صورت دگرشیب بر روی واحدهای قدیمی‌تر را می‌توان به فاز کوهزایی لارامید نسبت داد.
چین‌خوردگی تاقدیس بعد از ائوسن اتفاق افتاده چون واحدهای ائوسن نیز دچار چین‌خوردگی شده است.
درزه‌ها :
محل برداشت درزه‌ها باید معرف شرایط ساختاری منطقه بوده و رخنمون مناسبی از شکستگی‌ها را دارا باشد. سن و جنس لایه‌های که ایستگاهها بر روی آنها قرار دارند، باید مشابه باشند. در این مطالعه تمامی ایستگاه‌ها در آهکهای الیکا به سن تریاس پیشین-میانی قرار دارند. بعلاوه باید اندازه‌گیری‌ها در سطح لایه و بدور از دیواره پر شیب دره‌ها یا خردشدگی حاصل از گسل‌ها انجام پذیرد. بنابراین پیش از انجام عملیات صحرایی با مطالعه عکس‌های هوایی‌، تعداد 5 ایستگاه مناسب در منطقه تعیین شد. در هر یک از ایستگاه‌ها محدوده‌ای دایره‌ای شکل معین شد به نحوی که با توجه به تراکم درزه ها ، حداقل 50 تا 80 درزه سیستماتیک در آن موجود باشد.
به منظور تعیین الگوی قرارگیری درزه‌ها در راستاهای مختلف و نیز امتدادهایی که درزه‌ها عمدتاً به موازات آن پدید آمده‌اند ، از نمودارهای گلسرخی  (Rose diagram)استفاده شد. شکل 5 نمودارهای درصد فراوانی -امتداد هر ایستگاه را با ذکر شماره آن نشان می‌دهد. در ایستگاه شماره 1 روند غالب درزه ها، NE - SW است. در ایستگاه شماره 2 روند غالب درزه‌ها NE - SW است و در ایستگاه شماره 3 درزه‌ها دارای سه روند غالب NE - SW وNW - SE  و E - W می‌باشند.
در یال شمالی روند درزه‌ها پراکنده تر از یال جنوبی است. در ایستگاه شماره 4 درزه‌ها دارای دو روند غالب می‌باشند، یکی NW - SE و دیگری NE - SW. و در ایستگاه شماره 5 نیز درزه‌ها دارای دو روند غالب می‌باشند، یکی NW - SE و دیگری E - W.
به منظور مقایسه راستای درزه ها در یال شمالی و جنوبی تاقدیس، مجموعه داده‌های این بخش در دو نمودار گلسرخی درصد فراوانی - امتداد ترسیم شده‌اند. طبق نمودار‌های g و d شکل 5، فراوانی نسبی درزه‌ها‌ی یال جنوبی در راستای N30ºE و N45ºE و درزه‌های یال شمالی در راستای N25ºW و N85ºW و E - W بیشتر از سایر راستاها می‌باشد.
رابطه الگوی درزه‌ها با ساختارهای منطقه
امتداد کنونی محور تاقدیس آینه‌ورزان-دلیچای N50ºE می‌باشد. در یال جنوبی دو دسته درزه غالب دیده می‌شود، که روند دو دسته N30ºE و N45ºE می‌باشد وچون تقریباً به موازات روند محور تاقدیس است، طبق طبقه‌بندی هندسی درزه ها (Ramsa & Huber, 1987) از انواع طولی به شمار می‌رود. در یال شمالی نیز که دارای سه روند غالب است، درزه‌هایی با روند N25ºW و N85ºW از انواع عرضی و  E - W از انواع طولی می‌باشند.
 
بررسی دینامیکی درزه‌ها
در یال جنوبی تاقدیس درزه‌های طولی با روندN30ºE و N45ºE ، که به موازات محور تاقدیس می‌باشند، درزه‌های رهایی هستند که بر اثر حذف تنش فشارشی ایجاد شده‌اند. در یال شمالی نیز دو جفت دسته درزه برشی وجود دارد که جهت 1σ در آنها N - S و N33ºE می‌باشد. درزه‌هابرشی با جهت  1σ ، N - Sدر ارتباط با چین‌خوردگی می‌باشد و دسته دیگر تحت تأثیر حرکت مایل دریای خزر به سمت جنوب غرب در پلیوسن می‌باشد.
 
بررسی شاخص‌های مورفومتری :
جهت بررسی حرکات تکتونیکی شاخص‌های ژئومورفیکمتعددی معرفی شده‌اند که نحوه عملکرد این حرکات را به صورت کمی مورد ارزیابی قرار می‌دهند. یکی از مهمترین ویژگی‌های استفاده از این شاخص‌ها ارزیابی فعالیت‌های تکتونیکی مناطق وسیع در زمان کوتاه می‌باشد. برای اندازه‌گیری این شاخص‌ها از اشکال سطحی زمین از جمله رودخانه‌ها، آبراهه‌ها، جبهه کوهستان استفاده می‌شود. در این تحقیق پس از برداشتهای لازم و ضمن شناخت عینی از منطقه از نقشه‌های زمین‌شناسی- توپوگرافی- عکسهای ماهواره‌ای استفاده شده‌ است.
الف-شاخص سینوسیتی جبهه کوهستانSmf:
این شاخص توازن بین نیروهای فرساینده که تمایل دارند فرورفتگی‌هایی (embayments) در جبهه‌های کوهستان حفر نمایند، و نیروهای زمین‌ساختی که گرایش به ایجاد جبهه‌های خطی (linear) دارند، را نشان می‌دهد و توسط رابطه smf = Lmf/Ls تعریف می‌گردد. در رابطه فوق Lmf معادل طول جبهه کوهستان در حد بین کوهستان و کوهپایه، Ls طول مستقیم جبهه کوهستان می‌باشد یعنی هر چه طول جبهه کوهستان خطی باشد تکتونیک فعال‌تر می‌شود. و اگرsmfمعادل عدد یک شود نشانه تکتونیک فعال است.
 
Front No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1.29
1.11
1.39
1.04
1.07
1.05
1.24
1.21
1.27
2.49
 
Front No
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Smf
1.46
1.07
1.20
1.15
1.19
1.43
1.39
1.17
1.06
جدول 1- داده‌های مربوط به پیچ و خم کوهستان تاقدیس آینه‌ورزان-دلیچای
 
شکل 6 جبهه کوهستانی ترسیم شده برای تاقدیس را نشان می‌دهد که مرز میان کوه و دشت می‌باشد. در یال شمالی، مقدار میانگین شاخص Smf، 14/1 و در یال جنوبی 64/1 می‌باشد. یال شمالی تاقدیس دارای Smf کمتری نسبت به بخش جنوبی است که نشان دهنده فعالتر بودن این بخش می‌باشد.
ب- شاخص عدم تقارن آبراهه Af:
این شاخص از رابطه100  AF = (Ar/At ) بدست می‌آید. در این رابطه Ar معادل مساحت حوزه در برگیرنده زهکشهای فرعی در سمت راست و At مساحت کل حوضه در برگیرنده زهکشهای فرعی در سمت راست و چپ آبراهه می‌باشد. مقادیر عدم تقارن بزرگتر و کمتر از 50 نشان دهنده به ترتیب عملکرد فرسایش در سمت راست و چپ آبراهه اصلی است و مقدار 50 نشانه آرامش تکتونیکی می‌باشد.
Afبرای حوضه آبریز یک برابر 78%، برای حوضه آبریز دو 69%، برای حوضه آبریز سه87%، برای حوضه چهار 71%، برای حوضه پنج 67%، برای حوضه شش 49%و برای حوضه هفت 56% میباشد. بنابراین حوضه شش و هفت تقریباً متقارن می‌باشند و حوضه سه و یک نسبت به حوضه‌های دیگر کج شدگی بیشتری را نشان می‌دهند (شکل 7).
 
ج- شاخص تقارن توپوگرافی عرضی T:
این شاخص از رابطهT=Da/Dd محاسبه می‌شود. در این رابطه، Da فاصله شاخه اصلی (آبراهه اصلی) از خط میانی حوضه آبریز و Dd فاصله خط میانی حوضه آبریز از مرز حوضه می‌باشد. هر چه مقدار T به یک نزدیکتر باشد نشانه فعالیت تکتونیکی بیشتر و هر چه به صفر نزدیکتر باشد، بلعکس است.
مقدارT  برای حوضه آبریز یک برابر 56/0، برای حوضه دو برابر 43/0، برای حوضه سه برابر 64/0، برای حوضه چهار برابر 41/0، برای حوضه پنج برابر 40/0، برای حوضه شش برابر 12/0و برای حوضه هفت برابر 16/0 می‌باشد.
د- در‌صد مسطح شدگی پیشانی کوهستان (Facet %)
این شاخص از رابطه Facet % = ( Lf / Ls ) 100 محاسبه می‌گردد. در این رابطهLf طول سطح در پیشانی کوهستان و Ls طول خط مستقیم در پیشانی کوهستان می‌باشد.
در‌صدهای بالا نشانگر فعال بودن پیشانی کوهستان است. در یال شمالی مقدار میانگین Facet%، 85% و در یال جنوبی 68% می‌باشد که با نتایج بدست آمده از شاخص Smf همخوانی دارد.
Facet%
Front No
91.92
1
80.00
2
62.71
3
98.37
4
99.51
5
73.02
6
71.89
7
55.09
8
93.56
9
69.28
10
65.93
11
98.06
12
44.96
13
53.20

کلید واژه ها: تهران