بخشی از مقاله
چکیده
یکی از روشهای موثر در مطالعه دگرشکلی بی لرز مطالعات ژئودتیک با استفاده از داده های GPS می باشد. در این مطالعه با استفاده از بردارهای سرعت حاصل از پردازش داده هایGPS، تانسور آهنگ کرنش در منطقه زاگرس به دست آمده است. نتایج به دست آمده تغییرات قابل توجهی را در راستای محورهای اصلی آهنگ کرنش در منطقه نشان می دهد. جهت محورهای اصلی آهنگ کرنش در زاگرس تغییرات قابل توجهی را نشان می دهند. در زاگرس مرکزی جهت کرنش تقریبا عمود بر MZT است.
در اطراف تنگه هرمز این محورها می چرخند و در زاگرس جنوب شرقی تقریباً شمالی جنوبی می شوند. در زاگرس غربی محور کرنش با چرخشی در خلاف جهت عقربههای ساعت به شمال، شمال غربی تبدیل می شود. در این مقاله برای اولین بار روشی جدید برای نشان دادن تغییرات راستای محورهای آهنگ کرنش در منطقه زاگرس مورد استفاده قرار گرفته است.
-1 مقدمه
در خلال همگرایی بین صفحات عربی در جنوب غرب و اوراسیا حرکت نسبی شمال-شمال شرقی صفحه عربی نسبت به اوراسیا از غرب به شرق از 18 تا 25 میلی متر در سال تغییر پیدا می کند و قطب این چرخش در آفریقای شمالی واقع شده است - والپرسدورف و همکاران، . - 2006 ضخیم شدگی پوسته در منطقه زاگرس و به وجود آمدن سامانه های گسلی رانده و راستا لغز در نتیجه این حرکت اتفاق افتاده اند. بر اساس مطالعات GPS کوتاه شدگی شمالی-جنوبی از 9 mm/yr در قسمتهای جنوب شرقی تا حدود 4 mm/yr در قسمتهای شمال غربی در زاگرس متفاوت است
کمربند کوهستانی زاگرس از گسل آناتولی شرقی در ترکیه تا فرورانش مکران در جنوب ایران امتداد دارد. - شکل . - 1 به پیچیدگیهای بسیار این زون کوهزایی و اهمیت آن در تبیین چگونگی همگرایی صفخات عربی و اوراسیا و دگرشکلی های حاصل از آن، مطالعات GPS فراوانی در این منطقه انجام شده است اما علی رغم این مطالعات گسترده بررسی های زیادی در موضوع آهنگ کرنش که یکی از روشهای مهم در ارزیابی دگرشکلی است در این منطقه صورت نگرفته.
شاید یکی از دلایل این امر همانطور که در ادامه به آن اشاره خواهد شد ناهمگونی داده های موجود از نظر چاچوب مرجع و عدم امکان جمع بندی نتایج آنها در یک مطالعه میباشد. در این مطالعه با انجام تصحیحات لازم مجموعه مناسبی از داده ها در یک چارچوب مرجع قرار گرفته اند و محاسبات مربوط به تعیین آهنگ کرنش روی این مجموعه به انجام رسیده است.
شکل :1 زاگرس و بردارهای سرعت به دست آمده در مطالعات GPS مختلف
-2 روش
اغلب تطابق قابل توجهی بین آهنگ های بلندمدت حرکت صفحهای و اندازه گیری های ژئودتیک در سراسر نواحی مرز بین صفحات، به چشم میخورد. در کالیفرنیا اندازه گیری هایی که در مقیاس زمانی 10-5 ساله با تداخل سنجی خط مبنای خیلی بلند VLBI1 انجام شد - ارگوس2 و گوردن3، 1990؛ وارد4، - 1990 حرکاتی را نشان داد که در آهنگ های بلند مدت حرکت صفحهای، غیر قابل تمایز بودند - دمتس و همکاران، . - 1990 این هماهنگی بین آهنگ های بلند مدت و کوتاه مدت ابتدا در زلاند نو در مرز صفحه ای بین صفحات استرالیا و اقیانوس آرام مورد توجه قرار گرفت - والکوت، . - 1984 سپس با استفاده از روش هاینس - 1982 - 5 و والکوت - 1984 - توزیع های آهنگ کرنش برشی ژئودینامیک مدل سازی شد.
معمولاً به خاطر پوشش پراکنده مشاهدات ژئودتیک در منطقه مورد مطالعه تنها یک برازش فضایی نرمینه6 از توزیع آهنگ کرنش ممکن است. لذا راه حل والکوت - 1984 - و بیبی7 و همکاران - 1986 - تنها تصویری نرمینه از میدان دگرشکلی در کل منطقه مورد مطالعه را فراهم می کند. در کارهای جدیدتر - ریلی8، - 1990 پوشش فضایی بهبود یافتهای از منطقه، با کرنشهای ژئودتیک فراهم میشود اما مجدداً این کرنشها تنها با چند جملهای های مرتبه پایین قابل مدل کردن هستند.
هاینس - 1982 - ، والکوت - 1984 - ، و بیببی و همکاران، - 1986 - حرکات در زلاند نو را نسبت به یک خط که فرض شده بود به صورت صلب عمل میکند تعیین کردند. هاینس و هولت - 1993 - 9 یک برازش10 چند جملهای را توصیف کردند که خیلی محدود نبود و امکان تعیین حرکات نسبت به هر منطقه یا نقطه مشخص شده را در ناحیه دگرشکلی در سطح زمین کروی فراهم می کرد. این تکنیک اجازه تعیین تانسور گرادیان سرعت افقی را از سه مولفه تانسور آهنگ کرنش ، و در سطح زمین میدهد. در این روش میدان سرعت افقی با تغییراتی در روش هاینس و هولت، - 1993 - بوسیله برازش توزیع آهنگ کرنش با اسپلاین های دو-مکعبی11 بجای چند جمله ای ها برآورد می شود.
اگر چه محاسبات ما برای یک زمین کروی انجام می شود منطقه مورد مطالعه اغلب به حد کافی کوچک هست که بجای آهنگهای کرنش افقی ، و در مختصات کروی از xx ، yy و xy در مختصات کارتزین استفاده شود. در سیستم کارتزین x به سمت شرق، y به سمت شمال و z به سمت بالا مثبت در نظر گرفته می شوند. آهنگ کرنش
افقی می تواند به صورت آهنگهای کرنش برشی 1 و 2 و آهنگ کرنش اتساعی 12 که از آن به عنوان آهنگ واگرایی افقی یاد می کنیم بیان شود:
این تعریف ها از آهنگهای کرنش برشی، یک دوم آهنگهای کرنش مهندسی هستند. آهنگهای واگرایی افقی میتوانند از اطلاعات آهنگ فراخاست13 به دست آیند. با فرض عدم وجود تغییر حجم داریم:
که w / z آهنگ کرنش قائم است. اطلاعات آهنگ فراخاست مورد اشاره، فراخاست سنگها با توجه به میانگین سطح دریاست که با فراخاست سطح نسبت به سطح دریا یا ژئوئید متفاوت است. فراخاست سنگها نسبت به ژئوئید تنها در غیاب فرسایش با فراخاست سطحی نسبت به ژئوئید معادل است
ما تنها مولفه های آهنگ کرنش 1 و 2 را از اطلاعات گسل به دست می آوریم. اطلاعات روی آهنگ واگرایی افقی در داده های آهنگ فراخاست سنگها جای داده شده است
مقدار زیادی از فراخاست میتواند با گسلش در راستای ساختار های عمده همراه باشد. همچنین برخی از فراخاستها می توانستند با کوتاهشدگی بر روی ساختارهای رانده ای که غلبه کمتری دارند و بین گسلهای راستا لغز عمده واقع شدهاند همراه باشد.
مطالعات GPS در منطقه زاگرس از سال 1997 - تاتار و همکاران، - 2002 آغاز شده و در ادامه با گسترش تدریجی شبکه ژئودینامیک دائمی و عملیات GPS مختلف در منطقه ادامه یافته است. این مطالعات و در نتیجه اطلاعات کرنش از بردارهای سرعت به دست آمده، بهبود درک ما از تغییر شکل سطح در زاگرس را سبب شده است. شبکه های GPS بسیاری مناطق زاگرس را تحت پوشش قرار داده اند
یک مجموعه داده های جدید و جامع که منطقه مورد مطالعه را پوشش داده و فرآوری شده بود از لوپیشون و کریمر، 2010 به دست آمد. از آنجا که این بهترین داده های GPS در دسترس برای منطقه زاگرس بود و سرعت ها در چارچوب مرجع مشترکی قرار داشتند، از این داده ها در مطالعات برای محاسبه آهنگ کرنش استفاده شد. این پایگاه داده همچنین توسط برخی از ایستگاه ها در حاشیه جنوبی خلیج فارس مقید شده است. آهنگ کرنش با برون یابی سرعت GPS بر روی یک شبکه مستطیل شکل و سپس با مشتق گیری در مرکز هر سلول، با استفاده از روش توسعه یافته توسط هاینس و همکاران، - 1998 - به دست آمده است. سلول های شبکه دارای ابعاد نیم درجه ای هستند.
-3 محاسبه آهنگ کرنش با استفاده از داده های GPS
در شکل 2 راستای محورهای آهنگ کرنش نشان داده شده است که به صورت بزرگترین آهنگ کرنش افقی کششی و انقباضی به ترتیب توسط میله های سیاه و قرمز نشان داده شده اند.
جهت محورهای اصلی آهنگ کرنش در زاگرس تغییرات قابل توجهی را نشان می دهند. در زاگرس مرکزی جهت کرنش تقریبا عمود بر MZT است. در اطراف تنگه هرمز این محورها می چرخند و در زاگرس جنوب شرقی تقریباً شمالی جنوبی می شوند. در زاگرس غربی محور کرنش با چرخشی در خلاف جهت عقربههای ساعت به شمال، شمال غربی تبدیل می شود.
شکل :2 محورهای آهنگ کرنش در منطقه مورد مطالعه
-4 معرفی روش جدید در ترسیم کمیتهای جهت دار
نشان دادن تغییرات در کمیتهای جهت دار با مقیاس رنگی معمولا کار دشواری است. چرا که افزایش شدت یک رنگ به سادگی، باعث می شود که 0 و 359 درجه حداکثر کنتراست را داشته باشندکه کاملاً نادرست است. از سوی دیگر رنگ جهاتی با تفاوت زاویه 180 درجه، باید یکی باشد تا واقعا تغییر جهت واقعی مقدار مورد مطالعه به درستی نشان داده شود. البته هنگامی که تفاوت 180 درجه مهم است و حاوی معنی فیزیکی است، برای مثال در مورد جهات بردار سرعت GPS، می توان به سادگی از دایره رنگ16 معمولی استفاده کرد.
