بخشی از مقاله
چكيده
فلات ايران يكي از پيچيدهترين مناطق تكتونيكي در جهان است. وجود اسلبهاي باقيمانده از فرورانش اقيانوس نئوتتيس، فرايندهاي درون گوشته پس از برخورد و احتمالاً زمانهاي متفاوت برخورد و جدايش اسلب باعث پيچيدگي گوشتهي بالايي در فلات ايران شده است. در اين تحقيق براي يافتن ساختار گوشته بالايي در فلات ايران، يك توموگرافي سه بعدي دورلرز امواج P ارائه شده است. در مرحلهي اول روشي براي وارونسازي همزمان دادههاي شبكههاي مختلف لرزهاي ارائه شده است. براي محاسبهي تصحيحات مربوطه، توابع گيرنده برروي شبكههاي لرزهاي محاسبه شده است. با استفاده از يك مدل مصنوعي شطرنجي، مناطقي كه در آن تغييرات سرعت بهتر محاسبه ميشوند مشخص شده است. در نهايت، سعي شده كه با استفاده از توموگرافي ارائه شده، مكان اسلبهاي جدا شده در سه بخش غربي، مياني و شرقي زاگرس مشخص شود.
واژههاي كليدي: توموگرافي سه بعدي، ساختار گوشته، جدايش اسلب، تكتونيك قارهاي، مرز لبتوسفر- آستنوسفر، توابع گيرنده
١ مقدمه
رشته كوه زاگرس بخشي از كمربند كوهزاد آلپ-هيماليا است كه به دليل برخورد صفحهي عربي به اوراسيا ايجاد شده است. نرخ همگرايي در زاگرس در حدود ٢٥ ميليمتر در سال توسط ورنانت - ٢٠٠٤ - تخمين زده شده است. يكي از مسايل مهم در فهم تكامل برخورد قاره-قاره، ساختار گوشته در اين مناطق است. روشهاي لرزهاي مانند توابع گيرنده و توموگرافي امواج دورلرز ميتوانند يك تخمين از ساختار گوشته بالايي ارائه دهند. تا كنون مطالعات زيادي براي تعيين ساختار گوشته در منطقه برخوردي زاگرس انجام شده است - كاوياني و همكاران ٢٠٠٧، شادمنامن و شمالي ٢٠١٠ و شمالي و همكاران ٢٠١١ - . هافكنشيد و همكاران - ٢٠٠٦ - به بررسي سناريوهاي مختلف برخورد در زاگرس و هيماليا پرداختند. اين محققين زمان برخورد صفحه عربي به اوراسيا را ٤٠ ميليون سال پيش در نظر گرفتند.
پاول و همكاران - ٢٠١٠ - توابع گيرنده و توموگرافي زمانرسيد نسبي دورلرز را بر روي شبكههاي زاگرس٠١و زاگرس٠٣ - شكل١ - محاسبه كردند. اين محقيقن با استفاده از نتايج توابع گيرنده به اين نتيجه رسيدند كه در زير منطقه سنندج-سيرجان پوسته به مقدار قابل توجهي ضخيم شده است. همچنين تصاوير توموگرافي ارائه شده در اين تحقيق بيانگر يك زون پرسرعت در زير قسمت عربي زاگرس و زون كم سرعت در زير ايران مركزي است.با اينكه مطالعات زيادي براي تعيين ساختار گوشته برروي ايران انجام گرفته است، هنوز سؤالاتي مانند مكان اسلب فرورنده، وجود جداشدگي اسلب و تفاوتهاي گوشته در زاگرس مياني، شرقي و غربي در فلات ايران بدون پاسخ مانده است. در اين تحقيق با استفاده از توموگرافي سه بعدي امواج دورلرز سعي بر تعيين ساختارهاي گوشته در زير فلات ايران داريم.
٢ روش تحقيق
دادههاي استفاده شده در اين تحقيق شامل ٢٤٠٠٠ پرتو موج دورلرز P ثبت شده در ايستگاههاي زاگرس٠١، زاگرس٠٣، ايران-چين، ايستگاههاي ثابت موسسه ژئوفيزيك و پژوهشگاه زلزله شناسي است. زمانرسيد نسبي اين دادهها با استفاده از متد ارائه شده توسط چورت - ٢٠٠٢ - محاسبه شده است. قبل از انجام توموگرافي لازم است كه تصحيحات مربوط به تغييرات عمق موهو در منطقه، ارتفاع ايستگاهها و تصحيح مربوط به تغييرات شعاع زمين برروي دادهها اعمال شود. براي محاسبهي تصحيح عمق موهو برروي سه شبكهي موقت، توابع گيرنده محاسبه شده و پس از مهاجرت به عمق، تغييرات عمق موهو در زير اين شبكهها تعيين شده است. عمق موهو در بين شبكههاي موقت از روي مدل Crust1.0 محاسبه شده است.
پس از محاسبه تصحيح ارتفاع ايستگاهها و تصحيح تغييرات مكاني شعاع زمين، تصحيح عمق موهو با استفاده از اختلاف زمان عبوري عمق موهو مدل AK135 و عمق موهو، محاسبه شده است. در اين تحقيق براي تعيين ماتريس ضرايب از روش ارائه شده توسط اكي و همكاران - ١٩٧٧ - استفاده شده است. در اين روش براي وارونسازي نياز به اين است كه محيط مورد مطالعه سلولبندي شود. در اين تحقيق منطقهي مورد مطالعه با سلولهايي به اندازه ٢٥*٢٥*٢٥ كيلومتر شبكه بندي شده است. به منظور وارونسازي همزمان شبكههاي مختلف لازم است كه مقدار ميانگين زمان عبوري پرتوهاي مختلف يك رخداد در يك سلول از مقدار زمان عبوري يك پرتو مربوط به همان رخداد در همان سلول كم شود. در واقع ماتريس ضرايب شامل تغييرات زمان عبوري پرتوها نسبت به زمان عبوري ميانگين يك رخداد است.
براي از بين بردن تكينگي ماتريس ضرايب، تخمين مناسب تغييرات نسبي سرعت در قسمتهاي فرومعين بلوك وارونسازي و هموارسازي مدل نهايي دو قيد Damping و Smoothing به ماتريس ضرايب اضافه شده است. در نهايت دادههاي زمانرسيد نسبي با استفاده از روش LSQR كه توسط پيج و سندرز - ١٩٨٢ - ارائه شده است، وارون ميشود.براي تخمين مقدار كشيدگي در مدل نهايي، تعيين محلهايي كه پارامترهاي مجهول به خوبي تخمين زده ميشود و تعيين كوچكترين آنومالي كه در فرايند وارونسازي تخمينزده ميشود، يك تست شطرنجي با استفاده از پرتوها در منطقه مورد مطالعه انجام شده است - شكل٢ - . توموگرافي سه بعدي امواج P دورلرز در شكل ٣ نشان داده شده است. مقدار كاهش RMS پس از وارونسازي برابر ٥١ درصد است.
٣ نتيجه گيري
شكل ٣ الف بيانگر توموگرافي برروي شمالغرب ايران در زير ايستگاههاي مياني شبكه ايران-چين است. در اين شكل مقادير نسبي پر سرعت در زير قسمت عربي زاگرس ديده ميشود اين قسمت پر سرعت تا ٥٠ كيلومتري شمال گسله اصلي زاگرس كشيده شده است. يك آنومالي پر سرعت در زير ١٥٠ كيلومتري شمال گسله اصلي زاگرس ديده ميشود. پيوستگي اين آنومالي در اين ناحيه با توجه به مقدار كشيدگي در توموگرافي دورلرز قابل تعيين نيست. دامنه اين آنومالي در قسمت غربي پروفيل ايران-چين بيشتر است. هرچه به سمت شرق حركت كنيم دامنه اين آنومالي كمتر ميشود و در نهايت در زير قسمت شرقي ناپديد ميشود. شيب، اندازه و محل وجود اين آنومالي با زمان جدايش اسلب و سرعت غرق شدن اسلب ارائه شده توسط هافكنشيد و همكاران - ٢٠٠٦ - مطابقت دارد. بنابراين احتمالا وجود اين آنومالي مربوط به ليتوسفر فرورونده اقيانوسي است.
با توجه به مدل مصنوعي در قسمت مياني زاگرس - شكل ٢ ب - ، آنومالي بدست آمده در اعماق بيشتر از ١٠٠ كيلومتر در پروفيل مياني معتبرتر است. در اين پروفيل براي اعماق بيشتر از ١٠٠ كيلومتر، بيشتر آناموليها نشان دهنده مناطق پرسرعت هستند. مرز بالايي اين آنومالي پر سرعت با عمق ليتوسفر بدست آمده در كار متقي و همكاران - ٢٠١٧ - به طور تقريبي مطابقت دارد. آنوماليهاي پر سرعت در اعماق بيشتر از ٢٠٠ كيلومتر در زير ليتوسفر عربي را ميتوان به دو صورت تفسير كرد. اين آنومالي ممكن است نشانگر باقيمانده اسلب غرق شده نئوتتيس باشد كه در گذر زمان به اعماق زيادتر فرورفته است. از سوي ديگر، توموگرافي بيجوارد - ١٩٩٨ - آنوماليهاي پرسرعتي در عمق بيشتر از ١٠٠٠ كيلومتري در اين منطقه نشان ميدهد كه ممكن
