تاثیر برش های راستگرد پی سنگی در ساختارهای سطحی زاگرس بر اساس مدل های تجربی

دسته تکتونیک
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین
تاريخ برگزاری ۱۴ اسفند ۱۳۸۶

چکیده :
 
گسل­های پی­سنگی در زاگرس یکی از مهم­ترین عواملی است که ساختارهای سطحی را تحت تاثیر قرار می­دهد. بنابراین شناسایی آنها و مشخص کردن زمان فعالیت و مکانیسم حرکتی آنها بسیار مهم می­باشد. با توجه به اینکه به احتمال زیاد همزمان با برخورد صفحۀ عربی و اعمال نیروی ترافشارشی این گسل­های پی­سنگی فعال شده است، اقدام به طراحی دستگاهی کردیم که همزمان با نیروی ترافشارشی حرکت امتدادلغز راستگردی از کف دستگاه اعمال کند. همچنین برای مشابهت با پوشش رسوبی زاگرس، از گل رس بعنوان سری­های رسوبی مقاوم و از گچ بعنوان معادل واحدهای شکل­پذیر استفاده شده است. سبک ساختارهای بوجود آمده در آزمایشگاه با ساختارهای موجود در زیرپهنۀ لرستان از زاگرس چین­خورده، مقایسه کرده­ایم. مشخص شد که گسل­های پی­سنگی راستبر که با زاویۀ تقریبی ۷۰ درجه نسبت به حاشیۀ زاگرس قرار گرفته­اند، احتمالا همزمان با برخورد صفحۀ عربی فعال شده­اند. کج­شدگی، لاغرشدگی دماغۀ طاقدیس­ها و عدم تطابق شیب یال­ها بر روی سازندهای مشخص در طرفین طاقدیس­ها و ناودیس­ها نتیجۀ فعالیت این گسل­های پی­سنگی می­باشند که سن فعالیت این گسل­ها از اوایل میوسن زیرین پیشنهاد می­کنند.

مهدی بهیاری دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرس behyari @modares.ac.ir
حامدشهر آشوب* دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرسshahrashoob@modares.ac.ir
محمد محجل استادیار دانشگاه تربیت مدرس
علی یساقی دانشیار دانشگاه تربیت مدرس
مقدمه :
 
کمربند چین خورده_رانده زاگرس در قسمت میانی کمربند کوهزایی آلپی قرار گرفته و از جمله جوانترین کوهزادهای سنوزوئیک محسوب می شود این کمربند با روند شمال غرب جنوب شرق 1800 کیلومتر طول دارد (Hessami et al ).
این کمربند همچنین در جنوب غرب به فرو افتادگی خلیج فارس و سپر عربستان ختم می شود و در شمال شرق توسط گسل اصلی زاگرس Thrust) Main Zagros) از پهنۀ سنندج- سیرجان جدا می­شود.
تغییرشکل در کمربند چین‌خورده ـ رانده زاگرس در اثر همگرایی نسبی بین ورقه‌های عربی و ایران مرکزی از کرتاسه میانی تا پایانی بوجود آمده است (Falcon, 1969; Koop & Stoneley, 1982).این همگرایی موجب فرورانش لبه شمال شرقی اقیانوس نئوتتیس به زیر ایران مرکزی شده است (Takin, 1972; Alavi, 1994). در میوسن پلیت عربی به صفحه ایران برخورد کرده و باعث شکل گیری گسل اخیر زاگرسMRF)) شده است ( (Jakson & Talebianو کمربند چین خورده – رانده زاگرس در طی فاز اصلی کوهزایی زاگرس از میوسن بالایی تا عصر حاضر شکل گرفته است(Stoklin 1968 & staeley 1981) . چین­ها از جمله ساختارهای مهم موجود در منطقّۀ زاگرس است که شناسایی آنها در ارائۀ الگوی ساختاری منطقه حایز اهمیت است (صمدیان 1369). از دیگر عناصر ساختاری زاگرس خطواره­ها و گسل­های پی­سنگی می­باشد. این خطواره­ها بدلیل ویژگی­های پی­سنگ همچون وجود توده­های نمکی و سازندهای شکل­پذیر بندرت دارای  گسلش سطحی می­باشند ولی با استفاده از ساختارهایی که در ارتباط با گسل تشکیل می­شود، قابل شناسایی می­باشد. جابجایی طبقات یا افق­های راهنما، رشته ارتفاعات، طاقدیس­ها و ناودیس­ها، رودخانه­ها و سایر اشکال زمین­ریخت­شناسی از پارامترهای تشخیص گسل­های پی­سنگی بدون گسیختگی سطحی می­باشند.
در زاگرس پدیده­هایی همچون قطع­شدگی و محوشدگی ناگهانی طبقات تغییر مسیرهای ناگهانی رودها همچنین قطع­شدگی یا کج­
شدگی دماغۀ طاقدیس­ها و ناودیس­ها و عدم مطابقت شیب لایه­های یکسان در یال­های طاقدیس­ها و ناودیس­ها همگی دلالت بر
وجود گسل­های پی­سنگی در این منطقه دارد که علیرغم عدم وجود گسیختگی سطحی ساختارهای سطحی را تحت تاثیر قرار داده
است.هدف ما در این پژوهش بررسی ویژگی­های ساختاری و تکتونیکی این گسل­ها و تاثیر آنها بر ساختارهای سطحی می­باشد.
بدین منظور ازمایشات متعددی که سازگار با شرایط طبیعی منطقه می­باشد شبیه­سازی شده است.
بحث :  
 
از آنجا که منطقۀ زاگرس چین­خورده نمود کاملی از مناطق درگیر با تکتونیک نازک­پوسته در   (Thin Skin Tectonic) مقیاس جهانی
است و ناحیۀ مورد مطالعه دارای مخازن عظیم فسیلی از جمله بزرگ­ترین ذخایر نفت و گاز جهان می­باشد، بعلاوه منابع آبی سرشار و
نیاز به احداث سازه­های عمرانی برای استفاده بهینه از این منابع شناسایی گسل­های پی­سنگی وخطرات لرزه­ای از اهمیت ویژه­ای
برخوردار می­باشد.  
 موقعیت ژئوتکتونیکی زاگرس : آنالیزهای GPS به وسیلۀ (Mc clusky, Reilinger,Mahmoud, Ben Sari and Tealeb, 2003) نشان
دهنده حرکت N-NW  صفحه عربی، با نرخ سالانۀ 25-30 میلیمتر، به سوی صفحۀ اوراسیا می باشد(Jackson, Priestly, Allen, & Berberian, 2002; Talebian & Jackson, 2002; Sella, Dixon, & Mao, 2002)
باعث ایجاد حرکات ترافشارشی در این قسمت از صفحه ایران می­شود (Mohhajel et al 2002). بدلیل تداوم حرکت پوستۀ قاره­ای
عربستان چین­خوردگی زاگرس ادامه دارد و جابجایی افقی امروزی در حدود 5/3 تا8/4 سانتیمتر و حرکت­های قائم بیش از 2 میلیمتر
در سال برآورد می­شود.از زمان کامبرین تا برخورد صفحۀ ایرانی – عربی در ترشیاری رسوبگذاری تقریبا مداومی در حاشیۀ شمال
خاوری صفحۀ عربی حاشیۀ غیر فعال و محل ریفت انجام می­شده است (Stochlin, 1968, Falcon, 1974, Berberian & king 1981; Koop & Stoneley,1982; Beydoun et al, 1992)  
     
 
این دوره مداوم از پایداری تکتونیکی موجب تجمع توالی بیش از 14 کیلومتری عمدتا کربناته، مارن و تبخیریها که پی­سنگ دگرگونۀ پرکامبرین را می­پوشاند، گردید. این پوشش رسوبی تغییرات مهم رخساره­ای و ضخامتی نشان می­دهد، که توزیع رسوبات پوششی به هندسه حوضه­هایی که در آن نهشته شده­اند مربوط می­باشد (e.g Alavi, 2004, Sepehr & Cosgrov, 2004, Sherkati & Letouzey, 2004)
کارکرد دستگاه : طراحی این دستگاه به منظور ایجاد یک حرکت امتدادلغز راستگرد، همراه با یک نیروی فشارشی دارای مولفۀ برشی،
به لایه­های گچ و گل رس درون محفظه دستگاه می­باشد. کف محفظۀ دستگاه متشکل از دو صفحۀ چوبی هم­اندازه است که می­
توانند در امتداد هم بلغزند. دستگاه دارای دو فک است که زیر محفظه قرار می­گیرند. هر کدام از صفحه­های نامبرده بطور جداگانه به
یکی از فک­ها ثابت گردیده­اند بطوری که حرکت همگرای دو فک باعث حرکت امتدادلغز راستبر دو صفحۀ لغزنده می­شود.
حرکت همگرای دو فک بوسیلۀ تبدیل حرکت چرخشی محور دستگاه به حرکت جانبی ایجاد می شود. برای ایجاد نیروی فشارشی
دارای مولفۀ برشی، دیواره­های عرضی محفظه را بطور مورب و با زاویۀ 40 درجه (زاویۀ برخورد صفحۀ عربی و حاشیه زاگرس) نسبت به
قائم، به کف محفظه ثابت می­کنیم. بطوری که حاشیۀ مورب محفظه با گسل پی­سنگی زاویۀ نزدیک به 73 درجه می­سازد. توجه شود
برای اینکه در حین حرکت امتدادلغز، نیروی ترافشارشی نیز اعمال گردد، هر کدام از دیواره­های مورب تنها به یک صفحۀ لغزنده ثابت
می­گردند.
برای اندازه گیری میزان کوتاه شدگی و همچنین سرعت اعمال فشار از تایمر و طول سنج استفاده شده است. از تقسیم زمان بر
طول سرعت حرکت فک محاسبه می شود هدف از به دست آوردن سرعت این است که فشاری که وارد می شود به صورت یکنواخت
و تدریجی باشد تا بیشترین شباهت به وضعیت طبیعی را به دست آوریم.
مدل سازی: با توجه به ستون چینه­شناسی منطقۀ مورد مطالعه مشاهده می­شود که سازندها از لحاظ سنگ­چینه­شناسی و
خصوصیات فیزیکی با یکدیگر متفاوت می­باشند و سازندهای سخت همچون واحدهای پالئوزوئیک زیرین، گروه خامی، سازند سروک و
سازند آسماری بصورت متناوب با سازندهای شکل­پذیر مثل واحدهای پرموتریاس سازند کژدمی سازندهای گورپی پابده و گچساران
قرار می­گیرد ما از رس که خصوصیات شکل­پذیری کمتری دارد، بعنوان معادل سازندهای سخت و از گچ مرده معادل سازندهای شکل­
پذیر استفاده کردیم. 
با توجه به وضعیت تکتونیکی زاگرس و زاویۀ تغریبی70 درجه گسل­های پی­سنگی نسبت به حاشۀ زاگرس، همچنین زاویۀ N005E  که
جهت نیروی صفحۀ عربی با صفحۀ ایران می­سازد و همزمان با آن گسل­های پی­سنگی فعال می­شود توسط دستگاه فوق مورد
مطالعه قرار می­دهیم.سه حالت را می­توان برای زمان برخورد و فعال شدن گسل­های پی­سنگی در نظر گرفت. در حالت اول فرض بر
این است که برخورد صورت گرفته و پس از برخورد، گسل­های پی­سنگی فعال شده است. در حالت دوم فعال شدن گسل­های پی ­
سنگی را همزمان با برخورد در نظر می­گیرند و در حالت سوم گسل­های پی­سنگی رااز قبل فعال در نظر گرفته و سپس برخورد انجام
می­شود. در اینجا ما حالت دوم را که پیچیده­ترین حالت ممکن از لحاظ آزمایشگاهی است، اجرا می­کنیم زیرا با توجه به حرکت
ترافشارشی در قسمت مورد مطالعه، این حالت محتمل­ترین گزینه می­باشد چون نیروی ترافشارشی صفحۀ عربی از لحاظ تئوریک منجر
به ایجاد شکستگی­های راستگرد می­شود همچنین ما برای تطبیق داده­های آزمایشگاهی با طبیعت، به مطالعۀ موردی تعدادی از
طاقدیس­های منطقه پرداختیم که کج­شدگی راستگرد را نشان می­دهد.         
با انجام آزمایش و شروع کوتاه­شدگی لایه­ها، در کوتاه شدگی 10% بتدریج ساختارها بوجود آمدند ابتدا طاقدیس­ها وناودیس­هایی
شکل گرفتند که محور آن­ها موازی فک دستگاه بود با بیشتر شدن میزان کوتاه­شدگی به 15% و رشد طاقدیس­ها، محور طاقدیس­ها
کج شده و شیب در طرفین نابرابر شده است با تکمیل آزمایش در 20% کوتاه شدگی تعدادی طاقدیس بوجود آمد که بصورت جانبی
هم­پوشانی داشته­اند و در ارتباط با حرکت راستگرد کف دستگاه تشکیل شده­اند.
در منطقۀ مورد مطالعه طاقدیس­ها و ناودیس­های متعددی آرایش نردبانی را نشان می­دهند که بطور نمونه سه طاقدیس گوار، ویزنهار
و میله­کوه که چنین آرایشی را نشان می­دهند، معرفی شده است. این آرایش فقط در صورتی می­تواند بوجود آید که گسل پی­سنگی
راستگردی در منطقه فعال باشد. همچنین طاقدیس کبیرکوه که در روی عکس­های ماهواره­ای کج­شدگی مشخصی را نشان می­دهد
را مورد مطالعۀ صحرایی قرار دادیم و شیب یال­ها را اندازه گرفتیم مشاهده می­شود که در ارتفاع­های یکسان و بر روی سازندهای
مشابه اختلاف شیب وجود دارد. همین تفاوت شیب­ها و کج­شدگی محور شاهد دیگری بر گسل پی­سنگی در منطقه است.
در توسعۀ مناطق فشارشی همراه با مولفۀ برشی راستگرد همچون پهنۀ زاگرس دو زیر­پهنه جداگانه پدید می­آید. یکی از این زیرپهنه­ها بخش توسعۀ درزه­های راستگرد ­(synthetic
) و بخش دیگر توسعۀ درزه­های چپگرد (antithetic) است
در مدل­سازی انجام شده در مناطق معادل با زاگرس، ساختارهای یاد شده طبق انتظار ظاهر گردیدند. در سمت چپ منطقه بعنوان
منطقۀ لرستان، توسعۀ سیستم­های راستگرد و در سمت راست دستگاه بعنوان منطقۀ جنوب خاوری زاگرس توسعۀ سیستم­های
چپگرد مشاهده گردید.
نتیجه گیری :
 
1)   بر اساس شواهد آزمایشگاهی گسلهای پی سنگی راستالغز راست بر در منطقه لرستان همزمان با برخورد صفحه عربی
فعال شده است و با توجه به اینکه زمان برخورد را میوسن می دانند سن فعالیت این گسلها را نیز میوسن در نظر می گیریم.
2)     
 کج شدگی لاغرشدگی و کج شدن محور تاقدیس ها نشانگر وجود گسلهلی پی سنگی است.
3)    
به علت وجود سازندهای شکل پذیر در منطقه مورد مطالعه گسلهای پی سنگی فاقد گسیختگی سطحی هستند و تنها با استفاده از شواهد ساختاری قابل تشخیص هستند.
4)  
تاثیر گسلهای پی سنگی بر روی ساختارها در مدل آزمایشگاهی تطابق بسیار زیادی با طبیعت دارد و نشانگر این است که ساختارها در منطقه مورد مطالعه هماهنگ با مدلهای تئوریک می باشد.
با محاسبه میزان جابجایی، نرخ لغزش این گسلها قابل محاسبه می باشد و در پروژه های عمرانی که در محل این گسلها احداث می شود نرخ لغزش این گسلها را در طراحی سازها باید مورد توجه قرار داد.  
 
  

کلید واژه ها: سایر موارد