بخشی از مقاله
آشکارسازی تغییر شکل پوسته زمین با استفاده از تکنیک ژئودزی ماهواره ای
(مطالعه موردی شبکه ژئودینامیک سراسری ایران)
1- مقدمه
کشور ایران به عنوان بخشی از کمربند کوهزایی آلپ - هیمالیا همواره از لرزه خیزی بالایی در طول تاریخ برخوردار بوده است، به گونه ای که بخشهای مختلف کشور، بارها توسط زمین لرزه های متعددی تخریب شده به طوری که این پدیده طبیعی به عنوان مهم ترین بلای طبیعی کشور محسوب می شود. تنش های فشارشی ناشی از بازشدگی دریای سرخ و حرکت صفحه آفریقا - عربستان، در راستای شمال - شمال شرقی و نیز حرکت ورقه هند در راستای شمال - شمال غربی، موجب حرکت و جابه جایی به نسبت متفاوت در پوسته ها و قطعات گوناگون قاره ای و اقیانوسی ایران میشود و در نتیجه عامل فراوانی زمین لرزه ها در ایران است [۱]. شکل(۱) نقشه تکتونیکی و پراکندگی رومركزها، در ایران را نمایش میدهد. از طرفی، علم ژئودزی به عنوان علم و هنر تعیین شکل و اندازه زمین و موقعیت، بر روی آن قرن های زیادی است که شناخته شده و در حال حاضر تبدیل به یکی از مهمترین ابزارهای تعیین شكل و تغییرات آن در طول زمان گشته است. از آنجایی که امروزه این علم به پیشرفته ترین و کامل ترین تکنیکها مجهز شده است، ابزارهای قوی و قابل اطمینانی را در اختیار دانشمندان علوم زمین قرار داده است که از آن در جهت پایش و ردیابی کوچکترین تغییرات در زمین، شامل تغییرات جزیی در طول زمان و یا تغییرات ناگهانی ناشی از آزاد شدن انرژی ذخیره شده در اعماق زمین از طریق پارگی سنگ و رخداد زلزله، بهره گیرند. این علم دارای شاخه های مختلفی است که بر اساس کاربردها و اهداف متفاوت علوم زمین قابل بهره گیری اند، که در میان آنها تکنیک GPS به عنوان یکی از دقیق ترین روشهای مورد استفاده در تعیین تغییرات زمانی زمین در دنیا مورد توجه واقع شده است.
۲- شبکه دائمی GPS ایران
(IPGN) پس از زلزله مخرب بم در سال ۱۳۸۲، لزوم ایجاد یک شبکه دائمی پایش تغییرات ژئودتیکی پوسته در ایران احساس شد. بر همین اساس شبکه های موردی GPS فراوانی در نقاط مختلف کشور و برحسب ضرورت به اجرا درآمدند، تا به بررسی خطر لرزه خیزی منطقه ای بپردازند. در ادامه این روند، و به منظور پایش دائمی تغییرات پوسته و تعیین نرخ ژئودتیکی آن، شبکه سراسری دائمی GPS ایران و با نام IPGN از سال ۱۳۸۳ راه اندازی شد و در سالهای بعد نیز تکمیل گردید. در حال حاضر این شبکه، شامل ۱۱۳ ایستگاه دائمی GPS است که بنا بر دو پارامتر لرزه خیزی و جمعیت در نقاط مختلف پراکنده شده اند. تمام این ایستگاهها مجهز به گیرنده های دوفرکانسه هستند که به صورت ۲۴ ساعته و با نرخ ۳۰ ثانیه به ردیابی و ثبت سیگنالهای دریافتی از ماهواره های GPS می پردازند. اطلاعات جمع آوری شده در هر ایستگاه که شامل فایلهای مشاهداتی و ناوبری، داده های هواشناسی و تیلت متر می باشد، با استفاده از روشهای ماهواره ای و شبکه مخابرات، در مراکز اصلی پردازش با خط تلفن و مودم دریافت شده و در آنجا مورد پردازش قرار می گیرد. خروجی این پردازشها به صورت مختصات دقیق ایستگاه ها در سیستم 2005 ITRF و سری زمانی مربوط به آنهاست.
٣- تعیین میدان سرعت با استفاده از شبکه IPGN
به منظور آشکارسازی نرخ تغییرات پوسته در فلات ایران، میدان سرعت ژئودتیکی ایستگاه های مشاهداتی پس از تعیین مختصات نهایی آنها به ازای هر روز و به صورت سالیانه، به همراه بیضی خطای مربوط به هر ایستگاه محاسبه می گردد. این محاسبات با ثابت در نظر گرفتن یک چارچوب مرجع و یا یک صفحه به صورت نسبی انجام می پذیرد. شکل (۲) آخرین میدان سرعت برآورد شده از مشاهدات شبکه IPGN به همراه بیضی خطای هر ایستگاه را نمایش میدهد.
۴- تعیین میدان استرین ژئودتیکی
پس از گذشت بیش از شش سال از مشاهدات پیوسته شبکه ژئودینامیک کشور و محاسبات مربوطه، اکنون میدان های سرعت این شبکه به حالت پایداری رسیده است و امکان تعیین نرخ استرین برای آن وجود دارد. بر این اساس و با توجه به میدان سرعت محاسبه شده، می توان مدل جنبشی مناطق مختلف ایران را مشخص کرد و بر اساس آن به نرخ لغزش ژئودتیکی کوتاه مدت و نوع تغییر شکل گسل ها دست یافت. با توجه به خطی بودن میدان سرعت در داخل هر مثلث و استفاده از روش دلونی، مثلث بندی برای شبکه های مختلف انجام شده است. در این روش تنسور استرین به دو مولفه متقارن و پاد متقارن تجزیه می شود و بر اساس آنها نرخ تنسور استرین و چرخش های موضعی و نرخ آنها محاسبه گردیده تا بتوان به نحوه تغییر شکل در مناطق مختلف تکتونیکی و نرخ آنها دست پیدا کرد. شکل (۳) میدان استرین محورهای اصلی) را برای شبکه اصلی ژئودینامیک ایران (ایران سراسری) نشان می دهد که شامل ۴۱ ایستگاه می باشد و در پهنه بندی های مختلف ایران گسترده شده است (2)
۵- مطالعات انجام شده در گذشته قبل از ایجاد شبکه سراسری ایران، JPGN مطالعاتی به منظور تعیین جهت و نرخ کوتاه شدگی در ایران توسط محققان مختلفی انجام شد. در اکثر این مطالعات از روش جمع برداری (بردار چرخش ) صفحات نسبت به یکدیگر استفاده می کردند. بدین طریق نرخ همگرایی بین صفحات عربستان و اوراسیا را در ایران به ترتیب ۴۳ و ۴۸ میلی متر در سال تعیین کردند [۴]. از سوی دیگر با استفاده از داده های مربوط به گسترش کف اقیانوس ها آزیموت گسل های ترانسفورم و بردار لغزش زمین لرزه ها، یک همگرایی شمالی- جنوبی با نرخ حدود ۳۱ میلی متر در سال را برای ایران در طول جغرافیایی ۳۰ درجه شمالی و عرض جغرافیایی 51.5 درجه شرقی برآورد نمودند [۵]. با توجه به اندازه گیری های انجام گرفته با استفاده از GPS در سالهای ۱۹۹۶ و ۲۰۰۱ میلادی داده های جدیدی را جهت کمی کردن حرکات امروزی و تغییر شکل فعال در ایران فراهم نموده است. سرعتهای حاصل از اندازه گیری با GPS در طول حاشیه شمال شرقی صفحه عربستان بیانگر این واقعیت است که صفحه عربستان نسبت به اوراسیا با سرعت کمتری در مقایسه با آنچه که توسط 1990 ,.Demets et al پیش بینی شده بود، به سوی شمال در حرکت است. به عبارت دیگر در طول جغرافیایی بحرین، عربستان با سرعتی معادل میلی متر در سال در راستای N8 + 5E در حرکت است (این مقدار در مطالعات 2004 ,. M . Masson et al معادل میلی متر در سال و در راستای N5°E است (6) با استفاده از نتایج این اندازه گیریها بردار چرخش صفحه عربستان نسبت به اوراسیا با پارامترهای زیر قابل تعریف است: کوتاه شدگی در ایران به دو شکل متفاوت در بخش های شرقی و غربی ایران روی می دهد شکل (۴). در شرق طول ۵۸ درجه بیشترین کوتاه شدگی در پهنه فرورانش مکران اتفاق می افتد ( میلی متر در سال) و مابقی آن یعنی میلی متر در سال در منطقه کپه داغ مستهلک می گردد. در غرب طول جغرافیایی ۵۸ درجه تغییر شکل ناشی از همگرایی بر روی چندین کمربند کوهزایی توزیع یافته در طول جغرافیایی تهران نرخ کوتاه شدگی در کوههای زاگرس و البرز به ترتیب میلی متر در سال می باشد [۷]. نرخ جابه جایی راستگرد بر روی گسل جوان زاگرس ۲*۳ میلی متر در سال برآورد گردیده است. در مقابل نرخ جابه جایی در شمال غرب ایران بسیار زیاد می باشد (۲+۳ میلی متر در سال) بلوک ایران مرکزی به طور نسبی به صورت یک جسم صلب عمل کرده و دارای یک حرکت منسجم و یکپارچه است. نقاط واقع در شرق طول جغرافیایی ۶۱ درجه جابه جایی بسیار کمی را نسبت به اوراسیا نمایش می دهند. تفاوت سرعت و نحوه دگرشکلی مشاهده شده در شرق و غرب ایران در قالب حرکات امتدادلغز در طول حاشیه بلوک لوت خودنمایی می کند. پهنه گذر زاگرس به مکران در جنوب شرق ایران با سرعتی معادل با ۲*۱۱ میلی متر در سال به صورت راستگرد در حال حرکت است (شکل 4 ) [1]
