بررسی پارامترهای هندسی و کینماتیکی تاقدیس سرکان، لرستان، غرب ایران
محورهای موضوعی :رضا علی‌پور 1 , امیرحسین صدر 2 , سمیرا شه‌مرادی 3 , عارف شمس‌زاده 4
1 - گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم‌زمین، دانشگاه شهید بهشتی
2 - دانشگاه بوعلی‌سینا همدان
3 - دانشگاه سیستان و بلوچستان ،زاهدان، ایران
4 -
کلید واژه:
چکیده مقاله :
تاقدیس سرکان در پهنه رسوبی - ساختاری لرستان و در کمربند چین‌خورده رانده زاگرس قرار می‌گیرد. هندسه و کینماتیک چین‌ها در این پهنه توسط گسل‌های راندگی و سطوح جدایشی کنترل می‌شود. سازندهای رخنمون یافته در این تاقدیس، سازندهای کرتاسه بالایی و سنوزوئیک هستند. در این پژوهش، با استفاده از تفسیر نیمرخ‌های لرزه‌ای و رسم چهار نیمرخ ساختاری و محاسبه پارامترهای هندسی، به بررسی هندسه و تحلیل سبک دگرریختی تاقدیس و نقش سطوح جدایشی بر سبک چینخوردگی آن پرداخته شده است. ساختار این تاقدیس تحت‌تاثیر دو سطح جدایش قرار می‌گیرد که سازند فلیشی امیران به‌عنوان سطح جدایش بالایی و سازند شیلی گرو نیز به‌عنوان سطح جدایش میانی است. ضخامت زیاد سطح جدایش بالایی باعث جابجایی به سمت جنوب‌غرب محور تاقدیس سطحی نسبت به تاقدیس عمقی شده است. بررسی‌های انجام شده بر روی پارامترهای هندسی و نیمرخ‌های ساختاری تاقدیس سرکان نشان‌دهنده نامتقارن و استوانه‌ای بودن این تاقدیس است و از لحاظ فشردگی و نسبت ابعادی به ترتیب در رده، باز تا ملایم و پهن قرار می‌گیرد.
The Sarkan anticline is located in the Lurestan sedimentary-structural zone and in the Zagros fold and thrust belt. Geometry and kinematic of the fold in this zone are controlled by thrust faults and detachment levels. The exposed formations in this anticline include the upper Cretaceous and Cenozoic formations. In this research, geometry and deformational style analysis of the anticline and the role of the detachment levels on folding style are investigated using drawing four structural cross-sections, interpretation of the seismic profiles and calculation of geometric parameters. The structure of this anticline is affected by two detachment horizons, which comprises the Amiran flysch, and the shaley Garu formations as the upper and middle detachment levels, respectively. The high thickness of the upper detachment level caused southwestward displacement of the surface anticline axis with respect to the deep anticline axis. The study of geometrical parameters and structural cross-sections of the Sarkan anticline represent that this structure is an asymmetric and noncylindrical anticline. From tightness and dimentional ratio view, it is ranked in the open to gentle and wide category, respectively.
بررسی پارامترهای هندسی و کینماتیکی تاقدیس سرکان، لرستان، غرب ایران
رضا علی‌پور1، امیرحسین صدر1و*، سمیرا شه‌مرادی2و عارف شمس‌زاده3
1. استادیار، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان، ایران
2. کارشناسی ارشد، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه بوعلی‌سینا همدان، ایران
3. دانشجوی دکتری، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
چکیده
تاقدیس سرکان در پهنه رسوبی - ساختاری لرستان و در کمربند چین‌خورده رانده زاگرس قرار می‌گیرد. هندسه و کینماتیک چین‌ها در این پهنه توسط گسل‌های راندگی و سطوح جدایشی کنترل می‌شود. سازندهای رخنمون یافته در این تاقدیس، سازندهای کرتاسه بالایی و سنوزوئیک هستند. در این پژوهش، با استفاده از تفسیر نیمرخ‌های لرزه‌ای و رسم چهار نیمرخ ساختاری و محاسبه پارامترهای هندسی، به بررسی هندسه و تحلیل سبک دگرریختی تاقدیس و نقش سطوح جدایشی بر سبک چینخوردگی آن پرداخته شده است. ساختار این تاقدیس تحت‌تاثیر دو سطح جدایش قرار می‌گیرد که سازند فلیشی امیران به‌عنوان سطح جدایش بالایی و سازند شیلی گرو نیز به‌عنوان سطح جدایش میانی است. ضخامت زیاد سطح جدایش بالایی باعث جابجایی به سمت جنوب‌غرب محور تاقدیس سطحی نسبت به تاقدیس عمقی شده است. بررسی‌های انجام شده بر روی پارامترهای هندسی و نیمرخ‌های ساختاری تاقدیس سرکان نشان‌دهنده نامتقارن و استوانه‌ای بودن این تاقدیس است و از لحاظ فشردگی و نسبت ابعادی به ترتیب در رده، باز تا ملایم و پهن قرار می‌گیرد.
واژههای کلیدی: پارامتر هندسی، تاقدیس، سرکان، زاگرس، لرستان.
مقدمه
کمربند کوهزایی زاگرس در بخش میانی رشته‌کوه‌های آلپ هیمالیا قرار‌گرفته و از جنوب‌شرق گسل آناتولی در ترکیه تا خطواره عمان با روند شمال‌غرب - جنوب‌شرق امتداد دارد (Falcon, 1969; Takin, 1972; Haynes and McQuillan, 1974; Berberian and King, 1981; Alavi, 1994; Golonka, 2004; Agard et al., 2005; McQuarrie and Van Hinsbergen, 2013). وجود سطوح جدایشی متعدد و گسلش راندگی هندسه چینخوردگی مرتبط با گسل را در این کمربند پیچیده کرده است (McQuarrie, 2004). چین خم‌گسلی و چین جدایشی (Ramsay and Huber, 1987; Homza and Wallace, 1995; Pobllet and McClay, 1996) از انواع رایج چینخوردگیهای مرتبط با گسل هستند که همواره تجزیه و تحلیل هندسی این چین‌خوردگی‌ها منجر به ارائه مدل‌های هندسی متفاوت می‌شود (Suppe, 1985; Marret and Bentham, 1997;Tamagawa et al., 1998; Wallace and Homza, 2004). همچنین کمربند چین‌خورده رانده زاگرس و حوضه پیش‌بوم یکی از قدیمی‌ترین و غنی‌ترین ایالتهای هیدروکربنی هستند که در دگرریختی آن زمین‌ساخت، فرسایش و رسوب‌گذاری به‌طور مستقیم درگیر است (Salvini and Storti, 2002). پیشانی تغییرشکلی این کمربند در ایران یک هندسه نامنظم در سطح دارد و با دو سالینت فارس و لرستان در دو سمت فروافتادگی دزفول شده است (Farzipour et al., 2009a) (شکل 1). در بخش مرکزی لرستان به دلیل تغییر جانبی و طولی سطوح جدایشی در بخش‌های مختلف، ویژگی‌های فیزیکی لایه‌ها تغییر کرده و باعث ایجاد سبک‌های ساختاری متفاوت شده است.
تاقدیس سرکان یکی از ساختارهای مهم ناحیه مرکزی لرستان با طولی معادل 19 و عرض 5/4 کیلومتر است که با روند شمال‌غرب - جنوب‌شرق در 10 کیلومتری شمالشرقی شهرستان پلدختر قرار می‌گیرد. تاقدیس‌های سلطان و سرگلان با روندی مشابه و به ترتیب در بخش جنوبی و شمالی تاقدیس سرکان قرار گرفته‌اند.
*نویسنده مرتبط: sadr_struct@yahoo.com
شکل 1. نقشه جایگاه ساختاری و زیرپهنه‌های زمینساختی کمربند چین‌خورده رانده زاگرس در جنوب‌غرب ایران و شمال‌شرق عراق و موقعیت گسل‌ها و تاقدیس‌های اصلی در حوضه پیش‌بوم کمربند زاگرس (Pirouz et al., 2011). چهارگوش سیاه رنگ موقعیت شکل 2 را نشان میدهد
رخنمون سطحی تاقدیس سرکان را سازندهای گچساران، آسماری، کشکان، تله‌زنگ و امیران تشکیل می‌دهند. واضح نبودن هندسه ساختارهای عمقی و پیچیدگی ساختارهای سطحی، انجام مطالعات ساختاری را در منطقه مورد مطالعه دارای اهمیت می‌سازد. بنابراین این پژوهش به بررسی ساختاری تاقدیس سرکان در پهنه رسوبی - ساختاری لرستان با استفاده از رسم نیمرخ‌های عرضی ساختاری و محاسبه پارامترهای هندسی، الگوی چینخوردگی این تاقدیس و تاثیر سطوح جدایشی بر سبک چینخوردگی آن پرداخته است (شکل2).
شکل 2. نقشه زمین‌شناسی منطقه مورد مطالعه (Takin et al., 1970) که در آن محل تاقدیس‌ها و همچنین موقعیت چهار نیمرخ عرضی AA′ تا DD′ مشخص شده است
جایگاه ساختاری و چینه‌شناسی
کوهزاد زاگرس یک کوهزاد برخوردی و بخشی از کمربند آلپ - هیمالیا است که در نتیجه برخورد ورق عربی با اوراسیا در 35 میلیون سال پیش در اثر کافت ورق عربی و زیرراندگی آن به زیر ورق ایران شکل می‌گیرد (Stocklin, 1968; Dewey et al., 1973; Berberian and King, 1981; Koop and Stoneley, 1982; Ziegler and Stampfli, 2001; Blanc et al., 2003; McClay et al., 2004; Mouthereau et al, 2012). این کمربند بر پایه ویژگی‌های سنگ‌شناسی و رخساره‌ای و نیز سبک ساختاری توسط گسل‌های بزرگ مقیاسی از جمله راندگی اصلی زاگرس، گسل زاگرس مرتفع و گسل پیشانی کوهستان در راستای موازی با خط زمیندرز زاگرس توسط پژوهشگران بسیاری به پهنه‌های مختلفی تقسیم شده است (Berberian, 1995; Falcon, 1969; Alavi, 2007; Mohajjel and Fergusson, 2014). این کمربند از شمال‌غرب به سمت جنوب‌شرق به سه زیرپهنه لرستان، فروافتادگی دزفول و فارس تقسیمبندی شده است که گسل بالارود جداکننده حد جنوب‌شرقی ناحیه لرستان از فروافتادگی دزفول است (Hessami et al., 2001; Blanc et al., 2003) و همچنین ناحیه لرستان از سوی غرب و شمال‌غرب توسط گسل خانقین از فروافتادگی کرکوک جدا شده و از جنوب‌غربی و شمالشرقی به ترتیب با گسل‌های پیشانی کوهستان و زاگرس مرتفع محدود شده است (شکل1). در منطقه مورد مطالعه سازندها از قدیم به جدید براساس اطلاعات چاه‌های حفاری شده و مطالعات پیشین (مطیعی، 1374 و James and Wynd, 1965) در شکل 3 نشان داده شده است.
شکل 3. ستون چینه‌شناسی سازندهای مزوزوییک و سنوزوییک در بخش مرکزی زیرپهنه لرستان که سطوح جدایشی و ضخامت رخساره‌های رسوبی را نشان میدهد
روش مطالعه
در این مطالعه به‌منظور بررسی سبک ساختاری، تحلیل چینخوردگی و معرفی سطوح جدایشی عامل دگرریختی، از ترکیب داده‌های سطحی و نقشه‌های زمین‌شناسی برای رسم نیمرخ‌های ساختاری استفاده شده است. گردآوری اطلاعات با استفاده از نقشه‌های زمین‌شناسی، عکس‌های هوایی، ثبت برداشت‌های صحرایی روی نقشه‌های پایه و رسم چهار نیمرخ عرضی و محاسبه پارامترهای هندسی تاقدیس سرکان صورت می‌گیرد. در واقع با استفاده از این اطلاعات به تحلیل سبک چینخوردگی و وضعیت هندسی ساختارهای موجود در این تاقدیس پرداخته شده است. نیمرخ‌های عرضی در راستای عمود بر روند تاقدیس رسم شده و در نهایت از این نیمرخ‌های عرضی برای بررسی تغییرات هندسی ساختمان تاقدیس و پیش‌بینی وضعیت آن در بخش‌های عمیق‌تر و تعیین سبک چینخوردگی استفاده شده است. همچنین در نیمرخ‌های عرضی برای تعیین میزان کوتاه‌شدگی افق‌های خاصی مثل سازند سروک به حالت پیش از دگرریختی بازگردانده شده و محاسبات مربوط به کوتاه‌شدگی انجام می‌گیرد. در واقع در این مطالعه سازند سروک به‌عنوان یک سازند مقاوم جهت بررسی پارامترهای هندسی انتخاب و راس این سازند به‌صورت یک خط درنظر گرفته شده و به حالت پیش از دگرشکلی بازگردانده شده است.
با توجه به اهمیت چینخوردگی جدایشی در کمربندهای چین‌خورده - رانده مثل زاگرس، نمودارهای مختلفی برای تحلیل هندسی و جنبشی این چین‌ها ارائه شده است. در این نمودارها با استفاده از اندازه‌گیری پارامترهای هندسی چینخوردگی، کوتاه‌شدگی، بالاآمدگی و غیره محاسبه می‌شود (Poblet and McClay, 1996). در این مطالعه، پارامترهای متعددی برای محاسبه کوتاه‌شدگی تاقدیس سرکان اندازه‌گیری شده است که شامل طول یال‌جلویی، طول یال‌پشتی، شیب یال‌جلویی، شیب یال‌پشتی و نسبت RL است. سپس مقدار کوتاه‌شدگی به‌دست‌آمده براساس طول یال‌پشتی نرمالیزه شده و مقدار کوتاه‌شدگی واقعی در هر نیمرخ ساختاری محاسبهشده است. مقدار کوتاه‌شدگی واقعی و نسبت RL نیز از رابطه‌های زیر محاسبه شده است:
S= (Calculated Shortening Lb) / 10 Rl=sin (vf / vb)
در واقع مقدار کوتاه‌شدگی واقعی، با جایگزینی کوتاه‌شدگی‌هایی که از نمودارها به‌دست‌آمده در رابطه بالا محاسبه می‌شود. اگر این مقدار کوتاه‌شدگی با میزان کوتاه‌شدگی که از بازگرداندن نیمرخ‌های ساختاری به‌دست‌آمده مطابقت داشته باشد در این صورت هندسه چین بر مدل منطبق است.
بحث
به‌طورکلی، تاقدیس سرکان که در شمال تاقدیس‌های سلطان و ماله‌کوه و جنوب تاقدیس سرگلان قرار می‌گیرد، دارای یال‌هایی با شیب متفاوت است به‌طوری‌که یال‌جلویی (یال‌جنوبی) تاقدیس نسبت به یال‌پشتی پرشیب‌تر است و در بخش‌های میانی یال‌جلویی، شیب لایه‌ها در سطح به‌صورت برگشته می‌باشد. در این مطالعه با رسم نیمرخ‌های ساختاری عمود بر روند تاقدیس و اندازه‌گیری پارامترهای هندسی مربوط به سطح چین‌خورده و رسم نمودارهای استریوگرافیک، پارامترهای هندسی مثل زاویه بین‌یالی، زاویه چینخوردگی، نسبت ابعادی و غیره محاسبه شده است. بدین منظور برای مطالعه و بررسی تغییرات هندسی و ساختاری تاقدیس سرکان، چهار نیمرخ ساختاری AA′ تا DD′ از سمت جنوب‌غرب به شمال‌شرق کم‌وبیش در جهت عمود بر ساختار رسم شده است (شکل2) که در زیر به توضیح هر کدام از این نیمرخها پرداخته شده است.
نیمرخ AA′
نیمرخ AA′ با طول کم‌وبیش 11 کیلومتر (شکل4)، عمود بر امتداد تاقدیس سرکان و ناودیس ملاوی، در نزدیکی پلانژ جنوب‌شرقی تاقدیس رسم شده است (شکل2) که در بخش جنوب آن ناودیس تنگ و فشرده ملاوی (شکل 5) و به سمت شمال، ناودیس بزرگ و باز افرینه با رخنمون سازند آغاجاری به‌طور گسترده قرار دارد (شکل 5). در امتداد این نیمرخ ویژگی‌های ساختاری تاقدیس سرکان در عمق نسبت به سطح متفاوت است و در واقع سازند امیران به‌عنوان سطح جدایش بالایی هندسه تاقدیس سطحی و عمقی را متفاوت کرده است.
شکل 4. نیمرخ ساختاری AA´ که عمود بر روند تاقدیس سرکان رسم شده است و در این نیمرخ تاقدیس سرکان به‌صورت چین جدایشی نامتقارن مشاهده می‌شود. راندگی عمقی با ریشه در سازند شیلی گرو به‌عنوان سطح جدایش پایینی به سمت بالا منتشر شده و در سازند امیران (سطح جدایش بالایی) حالت هموار پیدا کرده است. محور تاقدیس سطحی (سیاه رنگ) نسبت به تاقدیس عمقی (قرمز رنگ) به سمت جنوب‌غرب جابجا شده است. چهارگوش‌های سیاه‌رنگ محل شکلهای بعدی را نشان میدهد
شکل 5. تصویرهای صحرایی در امتداد نیمرخ عرضی AA′، a) یال شمالی تاقدیس سلطان که سازندهای آسماری و گچساران در آن رخنمون دارد، b) ناودیس تنگ ملاوی شکل گرفته بین دو تاقدیس سرکان و سلطان، c) رخنمون سازندهای امیران، تله‌زنگ، کشکان و آسماری واقع در یال‌جنوبی تاقدیس سرکان، d) لایه‌بندی مارن‌های قرمز رنگ سازند آغاجاری در یال‌جنوب‌غربی ناودیس باز و بزرگ افرینه
عملکرد این سطح جدایشی باعث جابجایی محور تاقدیس سطحی به سمت جنوب‌غرب نسبت به محور تاقدیس عمقی شده است. سازند آغاجاری به‌عنوان جوان‌ترین واحد چینه‌شناسی در بخش‌هایی از ناودیس افرینه رخنمون دارد و سازند امیران نیز به‌عنوان قدیمی‌ترین سازند، در محور تاقدیس رخنمون پیدا کرده است. راندگی یال‌جلویی در این تاقدیس از سازند گرو منشا گرفته و توالی‌های بالایی را قطع کرده و در سطح جدایش بالایی (سازند امیران) حالت هموار پیدا کرده است. در واقع این سطح جدایش بالایی مانع انتشار زیاد دگرشکلی به سطح شده است. سازند امیران به دلیل مقاوم نبودن ضخامت یکسانی در سراسر تاقدیس ندارد و بیشترین ضخامت در مسیر این نیمرخ در زیر ناودیس ملاوی می‌باشد. همچنین مقدار کوتاه‌شدگی محاسبه شده برای این نیمرخ 11 درصد و موقعیت محوری 120 و شیب سطح‌محوری 82/030 (شیب/جهت شیب) است (شکل6).
شکل 6. a) پارامترهای هندسی محاسبه شده بر روی سازند سروک در امتداد نیمرخ عرضی AA′، b) تصویر استریوگرام تاقدیس سرکان
نیمرخ BB′
نیمرخ ساختاری BB′ با طول کم‌وبیش 10 کیلومتر، روند شمالشرقی - جنوب‌غربی، در فاصله کم‌وبیش پنج کیلومتری نیمرخ AA′ و عمود بر امتداد تاقدیس سرکان رسم شده است (شکل2). عملکرد راندگی سطحی با ریشه در سازند امیران باعث شده که تاقدیس سطحی سرکان در امتداد این نیمرخ همان‌طوری که در شکلهای 7 و 8 نشان داده شده در سطح به‌طور کامل برگشته باشد.
شکل 7. نیمرخ ساختاری BB´ از تاقدیس سرکان که یک راندگی عمقی از سازند گرو منشا گرفته و باعث دگریختی شده است. راندگی کم‌عمق بالایی با ریشه در سطح جدایش بالایی (سازند امیران) باعث برگشتگی یال‌جنوبی تاقدیس و همچنین افزایش ضخامت سازند امیران در ناودیس مجاور شده است. چهارگوش‌های سیاه‌رنگ محل شکلهای بعدی را نشان میدهد.
رخنمون بیشتر تاقدیس را سازند امیران که در واقع قدیمی‌ترین سازند رخنمون یافته تاقدیس است، تشکیل میدهد و بیشترین ضخامت این سازند در امتداد این نیمرخ در ناودیس حاشیه‌ای جنوبی (ناودیس ملاوی) می‌باشد. ضخامت زیاد سازند امیران در امتداد این نیمرخ بر هندسه سطحی تاقدیس سرکان اثر گذاشته است و مشابه نیمرخ قبلی، جابجایی محور تاقدیس سطحی به سمت جنوب‌غرب نسبت به محور تاقدیس عمقی دیده می‌شود. مقدار کوتاه‌شدگی محاسبه شده از این نیمرخ نیز 11 درصد می‌باشد و راندگی اصلی عمقی با ریشه در سازند گرو باعث دگرشکلی در تاقدیس شده است. در راستای این نیمرخ، موقعیت محوری تاقدیس 110 و شیب سطح‌محوری آن 84/030 (شیب/جهت شیب) است (شکل 9).
شکل 8. تصاویر صحرایی واقع در امتداد نیمرخ BB′، a) ناودیس تنگ ملاوی بین دو تاقدیس سرکان و سلطان با رخنمون سطحی سازند آسماری، که برگشته بودن یال‌جنوبی تاقدیس سرکان با پیکان سیاه‌رنگ مشخص شده است، b) توالی از رخنمون سازندهای تله‌زنگ، کشکان و آسماری در یال‌شمالی تاقدیس سرکان، c) سازند شکل‌پذیر گچساران در یال‌شمالی تاقدیس سرکان (ناودیس افرینه)، d) لایه‌های جوان سازند آغاجاری در یال‌جنوبی ناودیس افرینه
شکل 9. a) پارامترهای هندسی محاسبه شده برای تاقدیس سرکان در نیمرخ عرضی BB′، b) تصویر استریوگرام تاقدیس سرکان
نیمرخ CC′
نیمرخ CC′ (شکل 10) با طول کم‌وبیش 10 کیلومتر، در فاصله کم‌وبیش شش کیلومتری نیمرخ BB′ عمود بر امتداد و در بخش‌های میانی تاقدیس سرکان رسم شده است (شکل2). تاقدیس سطحی سرکان در امتداد این نیمرخ به‌صورت عادی و در واقع یال‌جنوبی پرشیب دارد. در هسته تاقدیس توالی کاملی از سازندهای گچساران، آسماری - شهبازان، کشکان، تله‌زنگ و امیران در رخنمون سطحی مشاهده می‌شود (شکل11). سازند امیران بیشترین رخنمون بخش محوری چین و همچنین سازند آسماری رخنمون سطحی یال‌ها را در امتداد این نیمرخ نشان می‌دهند. تاقدیس عمقی در امتداد این نیمرخ در عمق کمتری نسبت به سطح قرار گرفته و نسبت به تاقدیس سطحی جابجایی دارد. راندگی عمیق و راندگی کم‌عمق بالایی با ریشه در سطوح جدایشی باعث دگرشکلی توالی‌ها شده است. همچنین مقدار کوتاه‌شدگی محاسبه شده در راستای این نیمرخ حدود 10 درصد می‌باشد (شکل10). در راستای این نیمرخ، موقعیت محوری 125 و شیب سطح‌محوری آن 82/030 (شیب/جهت شیب) است (شکل 12).
شکل 10. نیمرخ ساختاری CC′ که عمود بر روند تاقدیس سرکان رسم شده است و در این نیمرخ تاقدیس سطحی سرکان به‌صورت عادی و نامتقارن است. جابجایی راندگی عمقی و راندگی‌های سطحی به ریشه در سازند امیران باعث دگرریختی تاقدیس شده است. جابجایی محور تاقدیس سطحی نسبت به تاقدیس عمقی در این نیمرخ نیز دیده می‌شود. چهارگوش‌های سیاه‌رنگ محل شکلهای بعدی را نشان میدهد
شکل 11. تصویرهای صحرایی واقع در امتداد نیمرخ CC′، a) توالی کامل و منظم از سازندهای رخنمون یافته در محل محور تاقدیس سرکان که از قدیم به جدید شامل: سازندهای امیران، تله‌زنگ، کشکان، آسماری - شهبازان و گچساران، b) یال‌شمالی تاقدیس سرکان با رخنمون سازند آسماری، c) رخنمون سازندهای آسماری و گچساران در ناودیس شکل گرفته در یال‌شمال‌شرقی تاقدیس
شکل 12. a) پارامترهای هندسی محاسبه شده برای تاقدیس سرکان در سازند سروک در نیمرخ عرضی CC′، b) تصویر استریوگرام تاقدیس سرکان
نیمرخ DD′
این نیمرخ ساختاری با طول تقریبی 10 کیلومتر، در فاصله کم‌وبیش شش کیلومتری شمال‌غرب نیمرخ CC′ (شکل2)، عمود بر امتداد و در نزدیکی پلانژ شمال‌غربی تاقدیس سرکان رسم شده است (شکل13). تاقدیس سطحی سرکان در مسیر این نیمرخ نیز به‌صورت عادی و در بخش جنوب‌غرب آن ناودیس ملاوی و در سمت شمال‌شرق آن ناودیس تنگ بنیه‌لار قرار می‌گیرد (شکل 14).
شکل 13. نیمرخ ساختاری DD′ که عمود بر روند تاقدیس سرکان رسم شده است. در این نیمرخ ساختاری تاقدیس سطحی سرکان به‌صورت عادی و نامتقارن با یال‌جنوبی پرشیب است. راندگی عمقی در سطح جدایش گرو در یال‌جنوبی تاقدیس به سمت بالا منتشر شده و باعث دگرریختی شده است. چهارگوش‌های سیاه‌رنگ محل شکلهای بعدی را نشان میدهد
شکل 14. تصاویر صحرایی واقع در امتداد نیمرخ DD′، a) ناودیس ملاوی با رخنمون سازند گچساران، b) یال‌جنوبی تاقدیس سرکان که سازندهای آسماری و گچساران بر روی آن مشخص شده، c) یال‌شمالی تاقدیس سرکان با رخنمون سازند آسماری، d) ناودیس تنگ بنیه‌لار واقع شده بین دو تاقدیس سرکان و سرگلان
رخنمون سطحی تاقدیس سرکان در راستای این نیمرخ را بیشتر سازند آهکی آسماری و سازند شکل‌پذیر گچساران تشکیل میدهد (شکل 14). جابجایی محور تاقدیس سطحی نسبت به تاقدیس عمقی در این نیمرخ نیز قابل مشاهده است و مقدار کوتاه‌شدگی محاسبه شده برای این نیمرخ حدود 10 درصد می‌باشد. در راستای این نیمرخ موقعیت محوری تاقدیس 125 و شیب سطح‌محوری آن 82/030 (شیب/جهت شیب) است (شکل 15).
شکل 15. a) پارامترهای هندسی محاسبه شده برای تاقدیس سرکان در سازند سروک در نیمرخ عرضی DD′، b) تصویر استریوگرام تاقدیس سرکان
تفسیر نیمرخها
مطالعات آزمایشگاهی مختلف تأثیر سطوح جدایشی بر رفتار مکانیکی لایه‌ها حین چینخوردگی و به‌ویژه تغییر طول‌موج و دامنه چینخوردگی را نشان میدهد (Hudleston and Lan, 1993 Ramsay, 1967; Tanner, 1989;). در چینخوردگیهای ناحیه لرستان تغییرات قائم و جانبی در سبک ساختاری نشان میدهد که چینه‌شناسی مکانیکی نقش مهمی در کنترل هندسه ساختارها دارد (Blanc et al., 2003; Homke et al., 2004; Koyi et al., 2004; Sherkati and Letouzey, 2004; Sepehr et al., 2006; Sherkati et al., 2006; Farzipour-Saein et al., 2009a; Verges et al., 2011). بنابراین نقش چینه‌شناسی مکانیکی و تغییرات سنگ‌شناسی (تغییرات جانبی رخساره) باعث تشکیل سطوح جدایش متعددی شده است که هندسه چینخوردگی را کنترل می‌کنند. این سطوح جدایشی در ناحیه لرستان بیشتر مربوط به رسوبات شیلی پالئوزوییک، تبخیری‌های تریاس و ژوراسیک و رسوبات کرتاسه‌بالایی - پالئوسن‌پایینی میباشند (Farzipour-Saein et al., 2009a). در منطقه مورد مطالعه نیز با توجه به نیمرخ‌های ساختاری و تفسیر نیمرخ‌های لرزه‌ای دوبعدی، دو سطح جدایش اصلی باعث دگرشکلی در ساختارهای چین‌خورده شده است. سازند گرو به‌عنوان سطح جدایش زیرین و سازند امیران به‌عنوان سطح جدایش بالایی عمل کرده است که در اثر عملکرد سطح جدایش بالایی ناهماهنگی در محور چینخوردگی عمیق و سطحی دیده می‌شود.
به‌طورکلی تفسیر نیمرخ‌های لرزه‌ای نبود هماهنگی بین ساختارهای سطحی و عمقی را در منطقه مورد مطالعه نشان میدهد (شمس‌زاده و همکاران، 1396( (شکل16). در واقع با تفسیر این نیمرخ‌های لرزه‌ای، چهار نیمرخ عرضی ساختاری عمود بر روند چینخوردگی رسم و تحلیل‌های ساختاری مربوطه انجام می‌گیرد. اندازه‌گیری این پارامترهای هندسی در یک سطح چین‌خورده و رسم نمودارهای استریوگرافیک مربوطه کمک زیادی به تشخیص هندسه ساختاری تاقدیس سرکان می‌کند. بنابراین، در این مطالعه از سازند سروک به‌عنوان شاخص جهت محاسبه پارامترهای هندسی در چهار نیمرخ ساختاری تاقدیس سرکان استفاده شده است (جدول1). براساس این داده‌ها، تاقدیس سرکان تاقدیسی غیراستوانه‌ای می‌باشد. همچنین مقادیر عددی به‌دست‌آمده برای زاویه بین‌یالی و زاویه چینخوردگی نشان میدهد که این تاقدیس از نظر فشردگی در نیمرخ‌های AA′، BB′ و CC′ از نوع چین‌های باز و در نیمرخ DD′ از نوع چین‌های ملایم است. همچنین محاسبه کندی چین برای نیمرخ‌های AA′ و BB′ نشان میدهد که مقدار 8/0> b >4/0 است. بنابراین از نوع نیمه‌گردشده می‌باشد و برای نیمرخ‌های CC′ و DD′ مقدار 4/0> b >2/0 است که نیمه‌زاویه‌دار است. همچنین مقادیر به‌دست‌آمده از نسبت ابعادی و لگاریتم آن برای همه نیمرخ‌های گستره، مقادیر 25/0> p ≥1/0 و 6/0-> p log ≥1- است. بنابراین از نوع پهن یا عریض میباشند. زاویه بین‌یالی در بخش‌های مختلف تاقدیس از 105 تا 127 درجه متغیر است و مقدار کوتاه‌شدگی بین 10 تا 11 درصد متغیر است.
شکل 16. نیمرخ لرزه‌ای دوبعدی تفسیر شده در منطقه مورد مطالعه که تغییرات هندسه چینخوردگی و ضخامت سازندهای نامقاوم را نشان میدهد (شمس‌زاده و همکاران، 1396(
مدل جنبشي تکامل چين‌هاي جدايشي توسط پژوهشگران زیادی (Hozma and Wallace, 1995; Jamison, 1987; Poblet and McClay, 1996) بررسي شده است. در مدل ارائه شده توسطPoblet and McClay (1996) سه حالت اصلي از چين‌خوردگي جدايشي مطرح شده است. در حالت1، شيب یال ثابت و طول یال متغير، در حالت2، شيب یال متفاوت و طول یال ثابت و در حالت 3 شيب یال و طول یال هر دو متفاوت در نظر گرفته شده است. در واقع حالت1 با ثابت بودن شیب یال‌ها، و وارد شدن مواد در حال رشد به درون چین‌های جدایشی تعریف می‌شود، یعنی مکانیزم چین‌های خودشکل را نشان میدهد و در حالت‌های 2 و 3 که بایستی هنگام رشد چین یال‌ها بچرخند، مکانیزم غیرخودشکل است. البته در کمربندهای چین‌خورده رانده پیش‌بوم، حالت 3 بهترین هماهنگی را با چین‌های جدایشی در طبیعت دارد (Hardy and Poblet, 1995; Poblet and McClay, 1996).
جدول 1. پارامترهای محاسبهشده بر روی نیمرخ‌های عرضی رسم شده از تاقدیس سرکان
نام برش | مشخصات و پارامترهای هندسی تاقدیس سرکان | |||
DD′ | CC′ | BB′ | AA′ | |
52 | 61 | 78 | 79 | زاویه چینخوردگی (φ) |
ملایم | باز | باز | باز | فشردگی (T) |
20 | 30 | 43 | 20 | نسبت‌ابعادی ( (p |
149 | 200 | 206 | 132 | |
پهن | پهن | پهن | پهن | |
65 | 68 | 67 | 45 | کندی‌چین (b) |
167 | 183 | 148 | 102 | |
38/0 | 37/0 | 45/0 | 44/0 | |
نیمه‌زاویه‌دار | نیمه‌زاویه‌دار | نیمه‌گرد | نیمه‌گرد | |
19 | 20 | 24 | 20 | شیب‌یال‌پشتی (Vb) |
35 | 32 | 36 | 36 | شیب‌یال‌جلویی (Vf) |
79 | 115 | 123 | 71 | طول‌یال‌پشتی (Lb) |
76 | 95 | 100 | 67 | طول‌یال‌جلویی(Lf) |
8/1 | 55/1 | 44/1 | 72/1 | Rl = sin Vf /Vb |
56/10 | 32/10 | 97/10 | 37/10 | درصد کوتاه‌شدگی محاسبه شده از روی نمودار |
36/11 | 51/10 | 74/11 | 06/11 | درصد کوتاه‌شدگی محاسبه شده از روی نیمرخ |
نتیجهگیری
با توجه به مشاهدات صحرایی و اندازه‌گیری پارامترهای هندسی برروی چهار نیمرخ ساختاری رسم شده عمود بر روند تاقدیس سرکان، این تاقدیس یک چین نامتقارن و استوانه‌ای است. در نیمرخ‌های جنوب‌شرقی و مرکزی (AA′, BB′, CC′) تاقدیس به علت اینکه زاویه چینخوردگی مابین گستره 60 تا 110 می‌باشد، از لحاظ فشردگی، چین در منطقه مورد مطالعه از نوع باز می‌باشد و در نیمرخ ساختاری شمال‌غربی که در گستره صفر تا 60 قرار گرفته چین از نوع ملایم تشخیص داده شده است. نسبت ابعادی در تمام نیمرخها در یک گستره نزدیک به هم بوده و در بررسی‌های انجام شده در گستره 25/0 تا 63/0 قرار گرفته که در گروه چین پهن قرار داده شده است. اندازه‌گیری پارامتر کندی‌چین در نیمرخ‌های ساختاری جنوب‌شرقی و مرکزی (AA′, BB′) تاقدیس در گستره 4/0 تا 8/0 قرار گرفته و نشان میدهد که چینخوردگی از نوع نیمه‌گرد است و در نیمرخ‌های مرکزی و شمال‌غربی (CC′, DD′) در گستره 2/0 تا 4/0 قرار گرفته و رده نیمه‌زاویه‌دار را نشان میدهد. شیب یال‌جلویی در تمام نیمرخها از یال‌پشتی بیشتر است و طول یال‌جلویی در چهار نیمرخ بررسی شده کمتر از یال‌پشتی است که این بررسی‌ها نامتقارنی چین را تایید می‌کند. با توجه به الگوهایی مطرح شده برای چین‌های مرتبط با گسل و همچنین تجزیه‌وتحلیل پارامترهای هندسی و بررسی نیمرخ‌های ساختاری می‌توان به این نتیجه رسید که تاقدیس سرکان از نوع چین‌های جدایشی است و ساختار این تاقدیس تحت تاثیر دو سطح جدایش قرار می‌گیرد. سطوح جدایشی شامل سازند فلیشی امیران به‌عنوان سطح جدایش بالایی و سازند شیلی گرو نیز به‌عنوان سطح جدایش میانی معرفی می‌شود که نقش مهمی در دگرشکلی منطقه مورد مطالعه ایفا می‌کنند. عملکرد سطح جدایش بالایی حین دگرشکلی پیش‌رونده باعث شده است که محور تاقدیس سطحی نسبت به محور تاقدیس عمقی به سمت جنوب‌غرب جابجا شده باشد.
منابع
شمس‌زاده، ع.، علوی، ا.، ولی‌نژاد، م. و توکلی یرکی، م.، 1396. سبک چینخوردگی و پیچیدگی‌های ساختاری در زیرپهنه‌ی لرستان مرکزی (مطالعه موردی یکی از میادین نفتی ناحیه). ماهنامه علمی - ترویجی اکتشاف و تولید نفت و گاز، 144، 48-53. ##مطیعی، هـ.، 1374. چینه‌شناسی زاگرس. انتشارات سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی ایران،540. ##Agard, P., Omrani, J., Jolivet, L. and Mouthereau, F., 2005. Convergence history across Zagros (Iran): constraints from collisional and earlier deformation. International Journal of Earth Sciences, 94, 401-41. ##Alavi, M., 1994. Tectonics of the Zagros orogenic belt of Iran: new data and interpretations. Tectonophysics, 229, 211–238. ##Alavi, M., 2007. Structures of the Zagros fold thrust belt in Iran. American Journal of Science, 307, 1064–1095. ##Berberian, M., 1995. Master Blind thrust faults hidden under the Zagros folds: Active basement tectonics and surface morphotectonics. Tectonophysics, 241, 193-224. ##Berberian, M. and King, G.C.P., 1981. Towards a paleogeography and tectonic evaluation of Iran. Canadian Journal of Earth Sciences, 18, 210–265. ##Blanc, E. P., Allen, M. B., Inger, S. and Hassani, H., 2003. Structural styles in the Zagros simple folded zone, Iran. Journal of the Geological Society, 160, 3, 401-412. ##Dewey, J.F., Pitman, W.C., Ryan, W.B.F. and Bonnin, J., 1973. Plate tectonics and the evolution of the Alpine System. Geological Society of America Bulletin, 84, 3137-3180. ##Falcon, N.L., 1969. Problems of the relationship between surface structure and deep displacements illustrated by the Zagros Range. Geological Society, London, Special Publications, 3, 1, 9-21. ##Farzipour-Saein, A., Yassaghi, A., Sherkati, S. and Koyi, H., 2009a. Mechanical stratigraphy and folding style of the Lurestan region in the Zagros Fold Thrust Belt, Iran. Journal of the Geological Society, 166, 1101-1115. ##Farzipour-Saein, A., Yassaghi, A., Sherkati, S. and Koyi, H., 2009b. Basin evolution of the Lurestan region in the Zagros fold and thrust belt. Iran. Journal of Petroleum Geology, 32, 1, 5-19. ##Golonka, J., 2004. Plate tectonic evolution of the southern margin of Eurasia in the Mesozoic and Cenozoic. Tectonophysics, 381, 1, 235-273. ##Hardy, S. and Poblet, J., 1995. The velocity description of deformation. Paper 2: sediment geometries associated with fault-bend and fault-propagation folds. Marine and Petroleum Geology, 12, 2, 165-176. ##Haynes, S.J. and McQuillan, H., 1974. Evolution of the Zagros suture zone, southern Iran. Geological Society of America Bulletin, 85, 5, 739-744. ##Hessami, K., Koyi, H.A., Talbot, C.J., Tabasi, H. and Shabanian, E., 2001. Progressive unconformities within an evolving foreland fold–thrust belt, Zagros Mountains. Journal of the Geological Society, 158, 6, 969-981. ##Homke, S., Verges, J., Garces, M., Emami, H. and Karpuz, R., 2004. Magnetostratigraphy of Miocene–Pliocene Zagros foreland deposits in the front of the Push-e Kush arc (Lurestan Province, Iran). Earth and Planetary Science Letters, 225, 3, 397-410. ##Homza, T.X. and Wallace, W.K., 1995. Geometric and kinematic models for detachment folds with fixed and variable detachment depths. Journal of Structural Geology, 17, 575-588. ##Hudleston, P.J. and Lan, L., 1993. Information from fold shapes. Journal of Structural Geology, 15, 3, 253-264. ##James, G.A. and Wynd, J.G., 1965. Stratigraphic nomenclature of Iranian oil consortium agreement area. AAPG Bulletin, 49, 12, 2182-2245. ##Jamison, W.R., 1987. Geometric analysis of fold development in overthrust terrenes. Journal of Structural Geology, 9, 207-219. ##Koop, W.J. and Stoneley, R., 1982. Subsidence history of the Middle East Zagros Basin, Permian to Recent. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A, 05, 149–168. ##Koyi, H. A., Sans, M. and Bahroudi, A., 2004. Modelling the deformation front of fold-thrust belts containing multiple weak horizons. Bollettino di Geofsica Teorica ed Applicata, 45, 101-103. ##Marrett, R. and Bentham, P.A., 1997. Geometric analysis of hybrid fault-propagation/detachment folds. Journal of Structural Geology, 19, 3-4, 243-248. ##McClay, K.R., Whitehouse, P.S., Dooley, M. and Richards, M., 2004. 3D evolution of fold and thrust belts formed by oblique convergence. Marine and Petroleum Geology, 21, 857–877. ##McQuarrie, N. and Van Hinsbergen, D.J., 2013. Retrodeforming the Arabia-Eurasia collision zone: Age of collision versus magnitude of continental subduction. Geology, 41, 3, 315-318. ##McQuarrie, N., 2004. Crustal scale geometry of the Zagros fold–thrust belt, Iran. Journal of Structural Geology, 26, 3, 519-535. ##Mohajjel, M. and Fergusson, C.L., 2014. Jurassic to cenozoic tectonics of the zagros orogen in northwestern Iran. International Geology Review, 56, 3, 263-287. ##Mouthereau, F., Lacombe, O. and Verges, J., 2012. Building the Zagros collisional orogen: timing, strain distribution and the dynamics of Arabia/Eurasia plate convergence. Tectonophysics, 532, 27–60. ##Pirouz, M., Simpson, G., Bahroudi, A. and Azhdari, A., 2011. Neogene sediments and modern depositional environments of the Zagros foreland basin system. Geological Magazine, 148, 5–6, 838–853. ##Poblet, J.A. and McClay, K.R., 1996. Geometry and kinematics of single layer detachment folds. AAPG Bulletin, 80, 1085-1109. ##Ramsay, J.G., 1967. Folding and Fracturing of Rocks. McGraw-Hill Companies, 568. ##Ramsay, J.G., and Huber, M.I., 1987. The Techniques of Modern Structural Geology, 2. Academic press, 697. ##Salvini, F. and Storti, F., 2002. Three-dimensional architecture of growth strata associated to fault-bend, fault-propagation, and decollement anticlines in non-erosional environments. Sedimentary Geology, 146, 1, 57-73. ##Sepehr, M., Cosgrove, J.W. and Moieni, M., 2006. The impact of cover rock rheology on the style of folding in the Zagros fold-thrust belt. Tectonophysics, 427, 265-281. ##Sherkati, S. and Letouzey, J., 2004. Variation of structural style and basin evolution in the central Zagros (Izeh zone and Dezful Embayment), Iran. Marine and Petroleum Geology, 21, 535-554. ##Sherkati, S., Letouzey, J. and Frizon de Lomotte, D., 2006. Central Zagros fold-thrust belt (Iran): New insights from seismic data, field observation, and sandbox modeling. Tectonics, 25, 1-27. ##Stocklin, J., 1968. Structural history and tectonics of Iran: A review. American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 52, 1229–1258. ##Suppe, J., 1985. Principles of Structural Geology. Englewood Cliffs New Jersey, Prentice Hall, 537. ##Takin, M., Akbari, Y. and Macleod, J.H., 1970. Pul-e Dukhtar Geological Compilation Map 1: 100,000 (Sheet 20812 E). National Iranian Oil Company (NIOC). ##Takin, M., 1972. Iranian geology and continental drift in the Middle East. Nature, 235, 147-150. ##Tamagawa, T., Matsuoka, T. and Tamura, Y., 1998. Geometrical shape of fault-bend folding with simple shear deformation in the thrust sheet (in Japanese). Geoinformatics (Joho Chishitsu, Osaka), 9, 3-11. ##Tanner, P.G., 1989. The flexural-slip mechanism. Journal of Structural Geology, 11, 6, 635-655. ##Verges, J., Saura, E., Casciello, E., Fernandez, M., Villasenor, A., Jimenez-Munt, I. and Garcia-Castellanos, D., 2011. Crustalscale cross-sections across the NW Zagros belt: Implications for the Arabian margin reconstruction. Geological Magazine, 148, 739–761. ##Wallace, W. K. and Homza, T.X., 2004. Detachment folds versus fault-propagation folds and their truncation by thrust faults. In: McClay, K.R. (ed.), Thrust tectonics and hydrocarbon systems. American Association of Petroleum Geologists Bulletin, memoir, 82, 324-355. ##Ziegler, P.A. and Stampfli, G.M., 2001. Late Paleozoic-Early Mesozoic plate boundary reorganization: collapse of the Variscan orogen and opening of Neotethys. In: Cassinis, R. (Ed.), the Continental Permian of the Southern Alps and Sardinia (Italy) Regional Reports and General Correlations, Ed. 25. Annali Museo Civico Science Naturali, Brescia, 17–34.##
The study of geometrical and kinematical parameter of the Sarkan anticline, Lurestan, West Zagros
Alipoor, R1., Sadr, A.M1., Shahmoradi, S2. and Shamszadeh, A.3
1Assistant Professor, Department of Geology, Faculty of Sciences, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2MSc of Geology, Department of Geology, Faculty of Sciences, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
3Phd Student, Department of Geology, Faculty of Sciences, Shiraz University, Shiraz, Iran
Abstract
The Sarkan anticline is located in the Lurestan sedimentary-structural zone and in the Zagros fold and thrust belt. Geometry and kinematic of the fold of this zone are controlled by thrust faults and detachment levels. The exposed formations in this anticline are the upper Cretaceous and Cenozoic formations. In this research, geometry and deformational style analysis of the anticline and role of the detachment levels on folding style have been investigated using drawing four structural cross-sections, interpretation of the seismic profiles and calculation of geometric parameters. The structure of this anticline is affected by two detachment horizon, which is the flysch Amiran, and shaly Garu formations as the upper and middle detachment levels, respectively. The high thickness of the upper detachment level caused displacement of the surface anticline axis to the SW with respect to the deep anticline axis. The study of geometrical parameters and structural cross-sections of the Sarkan anticline exhibit that this structure is an asymmetric and noncylindrical anticline, and from tightness and aspect ratio view is ranked in the open to gentle and wide category, respectively.
Keywords: Geometrical parameter, Anticline, Sarkan, Zagros, Lurestan
