Strain and shortening amount analysis in the Asmari anticline, Khuzestan province
Subject Areas : Geoscience Fields in relation with Petroleum GeologyBabak Samani 1 , Abbas Charchi 2 , Narges Khatib 3
1 - Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz
2 - Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz
3 - Faculty of Earth science, Shahid Chamran University of Ahvaz
Keywords: Dezful embayment, Asmari anticline, Strain, Shortening, fold interlimb angle ,
Abstract :
The only outcrop of Asmari formation in the Dezful embayment is visible in the Asmari anticline. In order to estimate the strain parameters and shortening values, 26 geological cross sections were prepared perpendicular to the anticline axis. Based on the, interlimb angle measurements, the interlimb angles of the northern and central parts of the anticline show smaller angles than the southern parts. Determination of strain ratio (R) values indicates the strain values between 1.12 - 1.52. The zoning map of strain ratio values shows higher strain values in the northern and central parts of the anticline. Using geological cross sections and measuring the base length of the folded layer of Asmari formation (L0) and the straight length of the layer (L1), the percentage of shortening values were calculated in each section. The results show the occurrence of 1.8% to 12% shortening in different parts of the anticline. Shortening map of the Asmari anticline shows more shortening amounts in the northern and central parts of the anticline than the southern parts.
[1] ALAVI, M., 1994, Tectonics of the Zagros orogenic belt of Iran: new data and interpretation. Tectonophysics, 229, 211–238.
[2] ALAVI, M., 2004, Regional stratigraphy of the Zagros fold-thrust belt of Iran, and its proforeland evolution. American Journal of Science 304, 1–20.
[3] ALAVI, M., 2007, Structures of the zagros fold-thrust belt in Iran. American journal of science, vol. 307, 1064-1095.
[4] AL-AZZAWI N. K. 2008, Local Shortening of Folds and Detachment Surface Depth with Examples from the Foreland Belt of Iraq. Iraqi Journal of Earth Sciences- Vol. 8. No. 1- May
[5] BERBERIAN, M., 1995, Master ‘blind’ thrust faults hidden under the Zagros folds: active basement tectonics and surface morphotectonics, Tectonophysics, 241, 193–224.
[6] BERBERIAN, M., KING, G.C.P., 1981, Towards a paleogeography and tectonic evolution of Iran. Canadian Journal of Earth Sciences 18, 210–265.
[7] BLANCE , E.J.P., ALLEN, M.B., INGER, S., HASSANI, H., 2003, Structural styles in the Zagros Simple Folded Zone, Iran. J. Geol. Soc. 160, 401–412. doi:10.1144/0016-764902-110.
[8] BROWN, D., ALVAREZ - MARRON, J., PEREZ - ESTAFIN, A., GOROZJANIN, Y., BARYSHEVA, V., PUCHKOV, V., 1997, Geometric and kinematic evolution of the foreland thrust and fold belt in the southern Urals. Tectonics, VOL. 16, NO. 3, PAGES 551-562, JUNE 1997.
[9] ESPURT, N., HIPPOLYTE, J.C., SAILLARD, M., BELLIER, O., 2012, Geometry and kinematic evolution of a long-living foreland structure inferred from field data and cross section balancing, the Sainte-Victoire System, Provence, France. Tectonics, VOL. 31, TC4021, doi:10.1029/2011TC002988.
[10] FALCON, N.L., 1969, Problems of the relationship between surface structures and deep displacements illustrated by the Zagros range. Geol. Soc. Lond. Spec. Pub. 3, 9–22.
[11] FREHNER, M.D., GRASEMANN, B., 2012, Mechanical versus kinematical shortening reconstructions of theZagros High Folded Zone (Kurdistan region of Iraq), Tectonics, 31, TC3002, doi:10.1029/2011TC003010.
[12] FRY, N., 1979, Random point distribution and strain measurements in rocks. Tectonophysics 60:89-105.
[13] FOSSEN, H., 2016, Structural Geology. Cambridge University Press.
[14] GHASSEMI, M. R., SCHMALHOLZ, S. M., GHASSEMI, A. R., 2010, Kinematics of constant arc length folding for different fold shapes. Journal of Structural Geology . 32 (2010) 755e765.
[15] HAYNES, S.J., MCQUILLAN, H., 1974, Evolution of the Zagros suture zone, Southern Iran. Geol. Soc. Am. Bull. 85, 739–744.
[16] IMBER J, PERRY T, JONES R, WIGHTMAN RH 2012, Do cataclastic deformation bands form parallel to lines of no finite elongation (LNFE) or zero extension direction? J Struct Geol 45:158–172.
[17] JAHANI, S., CALLOT, J.P., FRIZON de LAMOTTE, D., LETOUZEY, J., LETURMY, P., 2007, The Salt Diapirs of the eastern Fars province (Zagros, IRAN): a Brief outline of their past and present. In: Lacombe, O., Lavé, J., Roure, F., Vergés, J. (Eds.), Thrust Belt and Foreland Basin. Springer Berlin Heidelberg, pp. 289–308.
[18] KESHAVARZ, S., FAGHIH, F., 2020, Heterogeneous sub–simple deformation in the Gol–e–Gohar shear zone (Zagros, SW Iran): insights from microstructural and crystal fabric analyses. Int. J. Earth Sci. 109, 421–438.
[19] KODABAKHSHNEZHAD, A., ARIAN, M., POURKERMANI, M., 2015, Folding mechanism in the Asmari anticline, Zagros, Iran, Open Journal of Geology, 5, 197-208.
[20] MCQUARRIE, N., 2004, Crustal scale geometry of the Zagros fold–thrust belt, Iran. Journal of Structural Geology 26, 519–535.
[21] MOLINARO, M., ZEYEN, H., LAURENCIN, X., 2005, Lithospheric structure beneath the southeastern Zagros Mountains, Iran: Recent slab break-off? Terra Nova 17, 1–6. doi:10.1111/j.1365-3121.2004.00575.x.
[22] RAMSAY, JG., 1967, Folding and fracturing of rocks. McGraw-Hill, New York.
[23] RAMSAY, JG, HUBER, MI., 1983, The techniques of modern structural geology, 1: strain analysis. Academic Press, London.
[24] SAMANI, B., 2017, Deformation flow analysis and symmetry of Goushti shear zone, Sanandaj-Sirjan metamorphic belt, Iran. Geopersia. 7, 117-130.
[25] SARKARINEJAD, K., AZIZI, A., 2008, Slip partitioning and inclined dextral transpression along the Zagros Thrust System, Iran. Journal of Structural Geology, 30: 116–136.
[26] SARKARINEJAD, K, SAMANI, B, FAGHIH, A, GRASEMANN, B, MORADIPOOR, M., 2010, Implications of strain and vorticity of flow analyses to interpret the kinematics of an oblique convergence event (Zagros Mountains, Iran). J Asian Earth Sci 38:34-43.
[27] SARKARINEJAD, K., KESHAVARZ, S., FAGHIH, A., SAMANI, B., 2017, Kinematic analysis of rock flow and deformation temperature of the Sirjan thrust sheet, Zagros Orogen, Iran. Geol. Mag. 154, 147–165.
[28] SKERKATI, S., MOLINARO, M., FRIZON DELAMOTTE, D., LETOUZEY, J., 2005, Detachment folding in the Central and Eastern Zagros fold-belt (Iran): salt mobility, multiple detachments and late basement control.J.Struct. Geol. 27,1680–1696.
[29] STOCKLIN, J., 1968, Structural history and tectonics of Iran, a review, A. A. P. G. Bull., 52(7), PP. 1229-1258.
[30] TALEBIAN, M., JACKSON, J., 2004, A reappraisal of earthquake focal mechanisms and active shortening in the Zagros mountains of Iran. Geophys. J. Int. 156, 506–526.
[31] TEYSSIRE, C., 1985, A crustal thrust system in an intracratonic tectonic environment. Journal of Structural Geology. Vol 7. No 6, pp. 689 to 700.
[32] VERNANT, P., CHERY, J., 2006, Mechanical modeling of oblique convergence in the Zagros, Iran. Geophys. J. Int. 165, 991–1002.
[33] VITALE, S, MAZZOLI, S., 2008, Heterogeneous shear zone evolution: the role of shear strain hardening/softening. J Struct Geol 30:1383–1395.
نشریه علمی– پژوهشی زمین شناسی نفت ایران سال یازدهم، شماره 22، پائیز و زمستان 1400 ص54-65
Iranian Journal of Petroleum Geology No. 22, Autumn & Winter 2022, pp. 54-65
Dor:20.1001.1.22518738.1400.11.22.3.3
تحلیل کرنش و مقدار كوتاه شدگي در تاقديس كوه آسماري، استان خوزستان
بابک سامانی1*، عباس چرچی1، نرگس خطیب2
1- عضو هیات علمی دانشکده علوم زمین دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
2- دانش آموخته کارشناسی ارشد زمین ساخت دانشکده علوم زمین دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
دريافت بهمن 1401، پذيرش فروردین 1402
چکیده
تنها بیرون زدگی سازند آسماری در فروافتادگی دزفول درتاقدیس آسماری قابل مشاهده میباشد. بمنظور برآورد پارامترهای کرنش و مقادیر کوتاه شدگی تعداد 26 مقطع زمین شناسی در راستای عمود بر محور تاقدیس تهیه گردید. بر اساس اندازه گیریهای زاویه بین یالی، بخشهای شمالی و مرکزی تاقدیس زاویه بین یالی کمتری نسبت به بخشهای جنوبی نشان میدهد. تعیین مقادیر نسبت کرنش R نشان دهنده تغییر مقادیر کرنش بین 12/1 تا 52/1 میباشد. نقشه پهنه بندی مقادیر نسبت کرنش نشان دهنده مقادیر بیشتر کرنش در بخشهای شمالی و مرکزی تاقدیس میباشد. با استفاده از مقاطع زمین شناسی و اندازه گیری طول کف لایه چین خورده سازند آسماری (L0) و طول مستقیم (L1) مقادیر درصدی کوتاه شدگی در راستای هر مقطع محاسبه گردید. نتایج نشان دهنده وقوع 8/1 تا 12 درصد کوتاه شدگی در بخشهای مختلف تاقدیس است. نقشه تغییرات مقادیر کوتاه شدگی حاکی از مقادیر بیشتر کوتاه شدگی در بخشهای شمالی و مرکزی تاقدیس نسبت به بخشهای جنوبی آن میباشد.
واژه های کلیدی: فروافتادگی دزفول، تاقدیس آسماری، کرنش، کوتاه شدگی، زاویه بین یالی چین
1-مقدمه
مبحث تحلیل كرنش نهایی در مناطق دگرشکل شده طبيعي یکی از موضوعاتی است که در سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از زمین شناسان ساختاری قرارگرفته است. با توجه به امکانات و دادههای قابل برداشت در صحرا، مطالعات كرنش زمین شناسان را به تعيين مقادیر کمی كرنش تکتونیکی موثر در شکلگیری و تکامل ساختاری پديده هاي مختلف رهنمود میسازد. مطالعات كرنش معمولا در دو مقوله كرنش پیشرونده (Incremental Strain) و كرنش نهایی (Finite strain) مورد توجه محققین قرار میگیرد. در مطالعات كرنش پیشرونده تغییرات کمی مقادیر كرنش در هر لحظه از زمان مورد بررسی قرار میگیرد. از این رو این گونه مطالعات بصورت عمومی در آزمایشگاه های زمین شناسی و در حین مدل سازی های تکتونیکی قابل اجرا میباشد. در مطالعات كرنش نهایی محصول نهایی دگرشکلی مورد بررسی قرار گرفته و مقادیر کمی كرنش در آخرین مرحله دگرشکلی مورد تحلیل قرار خواهد گرفت چرا که زمین شناسان همواره با آخرین محصول دگرشکلی در صحرا مواجه میشوند و از این رو تنها پرداختن به مقوله كرنش نهایی امکان پذیر میباشد. اندازه گیری كمي کرنش و تعیین مولفه هاي كوتاه شدگي يا طويل شدگي یکی از موضوعات كليدي در مباحث زمین شناسان ساختاری میباشد. در انجام تحلیل هاي كمي کرنش یافتن عناصري كه بتوان از آنها بعنوان نشانگر در اندازه گیری کرنش استفاده نمود بسيار حائز اهميت است. تاکنون روشهای زیادی بوسیله محققین زمین شناسی ساختمانی جهت برآورد مقادیر کرنش در سنگهای دگرریخت شده ارائه شده است. روشهايي همچون روش Rf/Φ ]22[، روش Fry ]12[، روش بريدين، روش ولمن و روش تهيه مقاطع عرضي موازنه شده از متداول ترین روشهای مطالعات کرنش میباشند که توسط بسياري از زمين شناسان ساختاري در جايگاههاي مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. انجام مطالعات كرنش در سه بعد و فهم كامل ماهيت سه بعدي كرنش نيازمند انجام برداشتهاي مناسب از صفحات مختلف بيضوي كرنش ميباشد. معمولا مطالعات دو بعدی کرنش میتواند به درك ویژگیهای بیضوی کرنش در سه بعد كمك نمايند. روشهاي رياضي مختلفي جهت درك ماهيت سه بعدي كرنش از طريق بررسيهاي دو بعدي كرنش توسط محققين مختلف ارائه شده است]23[. همچنين در سالهاي اخير استفاده از توابع تصويري مختلف جهت فهم ماهيت سه بعدي كرنش از مطالعات دو بعدي مورد توجه بسياري از محققين قرار گرفته است ]23، 33، 16، 13 [. وجود دگرشكلیهای متعدد و همچنین کمبود دادههای زیرسطحی، محاسبات مربوط به مطالعات کرنش را دچار چالش خواهد نمود. با اين وجود در بسياري موارد میتوان با استفاده از نشانگرهاي مختلف و برخي ساختارهای سطحی، مقاديرکرنش را محاسبه نمود.
تاکنون مطالعات متعددی جهت برآورد میزان کوتاهشدگی در کوهزادهای مختلف، در سرتاسر جهان صورت پذيرفته است. در اين مطالعات از روشهاي مختلفي همچون استفاده از مقاطع عرضي موازنه شده، استفاده از نشانگرهاي مختلف استرين در مقياس ميكروسكوپي همچون كانيهاي دگرشكل شده كوارتز در پهنه هاي برشي و استفاده از نشانگرهاي مزوسكوپي (متوسط مقیاس) همچون قلوه هاي دگرشكل شده كنگلومرا استفاده شده است.]32 [با استفاده از مقاطع عرضي متعادل شده درکمربند راندگی بین کراتونی مركز استراليا ميزان 50 تا 70 درصد كوتاه شدگي براي اين منطقه تعيين نمود.]8 [در مطالعات صورت
گرفته در كمربند چين-راندگي پيش بوم جنوب اورال مقداركوتاه شدگي را معادل 17 درصد محاسبه نمودند. ]9 [در مطالعات صورت گرفته در ناحیه خارجی پیش بوم کوهزاد پیرنه میزان کوتاهشدگی را 25 تا 34 درصد تعيين نمودند. مطالعات صورت گرفته در پهنه زاگرس مرتفع و كمربند چين خورده-گسلي كردستان عراق ميزان كوتاه شدگي در حدود 11 تا 15 درصد برآورد گرديد ]11 .[ مطالعات انجام شده برروی تاقديسهاي بخیر و قره چوق در عراق ميزان کوتاهشدگی را بترتیب 1/26 و 7/18 درصد نشان ميدهد ]4 .[ در ناحیه زاگرس لرستان، میزان کوتاهشدگی در حدود 25 درصد برآورد شده است ]7 .[ در ناحیه فروافتادگی دزفول و پهنه ایذه میزان کوتاهشدگی 13درصد برآورد گردید]32 .[در ناحیه کمربند زاگرس چینخورده ساده (در شمال بندرعباس) مقادیر کوتاهشدگی معادل 22 درصد محاسبه شد]21 .[در کمربند چینخورده – رانده زاگرس کمینه کوتاه شدگی با استفاده از بررسي مقاطع عرضي موازنه شده بین 16 تا 30 درصد تعیین گرديد ]3 .[تعيين مقادير كوتاه شدگي با استفاده از مقاطع عرضي موازنه شده داراي محدوديتهايي است كه ممكن است مقادير محاسبه كوتاه شدگي مقاديري واقعي نباشند ]11 .[ تهيه مقاطع عرضي موازنه شده مستلزم تهيه نيمرخ هاي زمين شناسي با دقت بالا بوده و با توجه به عدم وجود هماهنگي هندسي و تشابه ساختاري از سطح به عمق معمولا تهيه مقاطع عرضي موازنه شده دچار چالش ميشود]11 .[مقاطع عرضي موازنه شده توانايي محاسبه كرنش پيكري در لايههاي دگرشكل شده را نداشته و از اين رو ميتوان اذعان داشت كه مقادير كوتاه شدگي محاسبه شده از طريق ترسيم مقاطع موازنه شده همواره نشان دهنده مقادير كمينه كوتاه شدگي ميباشد]11، 20 .[در اين مطالعه به برآورد برخي پارامترهاي استرين و محاسبه ميزان كوتاه شدگي در تاقديس كوه آسماري در استان خوزستان پرداخته شده است.
1-جايگاه زمين ساختي گستره مورد مطالعه
کمربند چین و راندگی زاگرس با طول تقريبي 1800 كيلومتر بخشی از کمربند کوهزایی آلپ- هیمالیا است که در حاشیه شمال خاوری صفحه عربستان قرار گرفته است]6، 30 .[رشته کوههاي زاگرس از کوههای تاوروس در شمال خاور ترکیه تا تنگه هرمز در ایران توسعه یافته است]1، 10، 15، 17، 30، 32 .[این کمربند کوهزایی شامل 8 تا 14 کیلومتر از رسوبات کامبرین تا عهد حاضر میباشد که بر روی پی سنگ کامبرین قرار گرفتهاند. تکامل ساختاری و زمین ساختی کمربند کوهزايی زاگرس در نتيجه سه رخداد اصلی آ) فرورانش پوسته اقيانوسی دريای تتيس جوان به زير پوسته قارهای ايران در طول کرتاسه پايينی، ب) جاگيری و رورانش پوسته اقيانوسی تتيس جوان بر روی حاشيه صفحه آفریقا-عربی و توسعه افيوليتهای زاگرس در اواخر کرتاسه، ج) برخورد قارهای-قارهای صفحه آفریقا-عربی با صفحه ايران در سنوزوئیک صورت گرفته است ]2 [. در راستای شمال خاور به جنوب باختر، کمربند کوهزايی زاگرس شامل سه بخش اصلي: 1) کمربند ماگمايی اروميه دختر، 2) کمربند دگرگوني سنندج-سيرجان و 3) کمربند چين و راندگی زاگرس با راستاهای شمال باختر –جنوب خاور میباشد ]1 .[ کمربند چین و راندگي زاگرس یک زون ترافشارشی (transpression) است كه در اثر برخورد بین صفحه سنگ كره اي آفریقا-عربی و خرد قارة ایران مركزي با زاویه ای حدود ۲۵ درجه ايجاد شده است]25 .[ این همگرایی در قسمت جنوب خاور تقریبا عمودی بوده و در قسمت شمال باختر از تمایل بیشتری برخوردار میباشد]31، 32 .[ ]5 [بر پایة انباشتههای نمکی سری هرمز، كمربند چين و راندگي زاگرس را به دو بخش جنوب خاوري، یا «حوضة هرمز» و بخش شمال باختري، یا «حوضة اهواز» تقسیم میکند که مرز جدایی این دو، بر خطوارة قطرکازرون منطبق است. محدوده مطالعاتي در پهنه ساختاري فروافتادگي دزفول واقع شده است. منطقه فروافتادگی دزفول یک جلوه ساختمانی در بخش جنوب باختري راندگی زاگرس میباشد که به دلیل پوشانده شدن سنگ آهک الیگوسن- میوسن آسماری توسط تبخیریهای میوسن گچساران، دارنده اکثر میادین نفتی ایران است. در ابتدا این نام معرف یک خاصیت توپوگرافیک میباشد، ولی به طور کلیتر به منطقهای از حوضه زاگرس اطلاق میگردد که در آن سازند آسماری فاقد رخنمون بوده (به استثناي سازند آسماري در تاقديس آسماري) و به وسیله ضخامت فزونی یافته نهشتههای دوره ترشیری نسبت به نواحی فارس و لرستان مشخص میگردد]2 .[ میتوان فروافتادگی دزفول را هسته قطعهای از ورقه عربی در نظر گرفت که تحت تاثیر برخورد با صفحه ایران به جنوب باختري ایران فشرده شده است ]2.[ ساختارهای موجود در فروافتادگی دزفول به طور قابل ملاحظهای چین خوردگی های ملایمتری را نسبت به ساختارهای بخشهای شمالی و زاگرس چین خورده نشان میدهند ]28.[ بر این اساس، با درنظر داشتن حرکت چپگرد خمش بالارود و حرکت راستگرد ناحیه گسل کازرون و طبیعت فشرده چینهای موجود در پس خمش پیشانی کوهستان، این واقعیت نمایان میگردد که این فروافتادگی نسبت به مناطق همجوار همزمان با کوهزایی پایدارتر بوده که میتواند به جابجاییهای جانبی در امتداد گسل بالارود و منطقه گسل کازرون تعبیر شود و به همین علت میتوان گاهی مشاهده کرد که ساختارهای مناطق بر روی لبه های فروافتادگی، رانده شدهاند]11، 29 .[ منطقة مورد مطالعه در استان خوزستان و در 27 كيلومتري جنوب خاور مسجدسليمان با موقعیت عرض جغرافیایی 12ً 30َ 31ْ تا 29ً 50َ 31ْ شمالی و طول جغرافیایی ۳۷ً 30َ 49ْ تا 57ً 45َ 49ْ خاوري قرار گرفته است. استان خوزستان از لحاظ تقسيمات ساختاري از جنوب باختر به شمال خاور شامل زير پهنههاي: پيش حوضه خليج فارس- میانرودان (مزوپوتیمین)، دشت هاي ساحلي، فروافتادگي دزفول و كمربند چين خورده ساده زاگرس مي باشد (شكل 1). شكل 2 نقشه زمين شناسي محدوده مورد مطالعه را نشان ميدهد. تاقديس آسماري یک رخنمون بی همتای سازند آسماری در فروافتادگی دزفول را نشان ميدهد.
شکل1- نقشه تقسیمات ساختاری استان خوزستان و موقعیت محدوده مورد مطالعه
شکل2- نقشه زمین شناسی محدوده مورد مطالعه. خطوط 1 تا 26 راستای مقاطع زمین شناسی را نشان می دهند.
2-روش کار
در اين تحقيق در راستای عمود بر محور تاقدیس آسماری تعداد 26 نیمرخ زمین شناسی تهیه گرديد. مشخصات سطح محوری و زاویه بین یالی چین در هر مقطع به دست آمد و با استفاده از تراز كردن سطح چين خورده و متعادل کردن نیمرخهای زمین شناسی مقادیر طولهای اولیه و ثانویه سطح چین خورده تعيين گرديد. سپس با استفاده از مقادیرحاصل، پارامترهای مختلف کرنش و میزان کوتاه شدگی در طول تاقدیس اندازه گیری و در نهایت نقشههای پهنه بندی كرنش تكتونيكي و كوتاه شدگي در ناحیه تاقدیس کوه آسماری تهیه شد. همانگونه كه پيش از اين نيز اشاره گرديد اندازه گيري مقادير كوتاه شدگي در پهنههاي چين و گسله با استفاده از مقاطع عرضي موازنه شده با توجه به عدم محاسبه مقادير كوتاه شدگي پيكري، حداقل مقادير كوتاه شدگي را ارائه خواهد كرد. از اين رو در اين تحقيق نيز فرض بر اين است كه كوتاه شدگي پيكري در طول لایه چین خورده حداقل ميباشد. همچنين در اين پژوهش فرض ميشود كه مقاطع عرضي چین در نقاط مختلف به چین خوردگی جناغی نزدیک بوده و فرايندهاي گسل خوردگی در کوتاه شدگی نقش چنداني ندارند.
3-سبك چين خوردگي و ساختار تاقديس آسماري
تاقدیس آسماري با 30 کیلومتر طول و 10 کیلومتر عرض و حداکثر ارتفاع چین در محل لولای چین برابر با ارتفاع 1391 متر تنها تاقديس با بيرون زدگي سازند آسماري در منطقه فروافتادگي دزفول ميباشد. ضخامت واقعی سازند آسماری 350 متر و ضخامت موازی سطح محوری آن 450 متر اندازه گیری گردیده است ]19 .[سازند پابده قدیمی ترین رخنمون واحد سنگي در اين تاقديس ميباشد. تحلیل شکستگیها بوسیله روش چشمی در هر دو یال تاقدیس آسماری نشان دهنده گسترش سه دسته شکستگی در جهات موازی محور چین، عمود بر محور چین و شکستگیهای مایل میباشد. مطالعات صحرایی و بررسی تصاویر ماهوارهای نشان دهنده گسترش و توسعه بیشتر شکستگیها و بویژه شکستگیهای عمود بر محور در یال جنوبی تاقدیس میباشد. شکل 3 نمودار گل سرخی پراکندگی شکستگیها در یالهای تاقدیس را نشان میدهد. همچنین در این شکل دو مقطع توپوگرافی به موازات محور تاقدیس در راستای خطوط AA΄ و BB΄ جهت نمایش میزان توسعه شکستگیهای عمود بر محور تاقدیس و توسعه دره های عرضی ارائه شده است.
شکل3- نمودار گل سرخی پراکندگی شکستگیها در یالهای شمالی و جنوبی تاقدیس آسماری
عناصر سبک چین خوردگی شامل پارامترهایی همچون میزان استوانهای بودن (Cylindricity)، تقارن (Asymmetry)، نسبت ابعادی (Aspect ratio)، تنگی (Tightness) و تیزی (Bluntness) میباشد. تاقدیس آسماری یک تاقدیس نامتقارن با تمایل به سمت جنوب باختری بوده و در یال جنوبی نسبت به یال شمالی دچار درهم ریختگی لایهبندی و چندین زمین لغزش شده است. اندازه گیری میانگین نسبت ابعادی چین (fold aspect ratio) یا نسبت دامنه به نصف طول موج در بخشهای مختلف چین نشان میدهد که تاقدیس آسماری با میزان P=0.26 یک چین پهن را تشکیل میدهد. پارامتر تیزی چین بر اساس نسبت شعاع انحنا در محل بستگی چین (Fold closure) به شعاع انحنا مماس بر یالهای چین در نقاط عطف چین اندازه گیری می شود. بر اساس مطالعات انجام شده تاقدیس آسماری با دارا بودن مقدار b=0.56 جزء چینهای نیمه مدور میباشد]19 .[اندازهگیری زاویه بین یالی در بخشهای مختلف تاقدیس آسماری نشان میدهد که یک چین با تنگی اندک بوده و درگروه چین های ملایم قرار میگیرد. همچنین مطالعات صورت گرفته بر اساس الگوی شیب ایزوگونها نشان دهنده همگرایی ایزوگون ها و انحنای تقریبا برابر سطوح چین خورده و یکنواختی ضخامت حقیقی لایه چین خورده در تاقدیس آسماری میباشد (کلاس 1B) ]19 .[
4-تحلیل کرنش و مقادیر کوتاه شدگی در تاقدیس آسماری
در این پژوهش مقادیر زاویه برش (Ψ) و استرین برشی (γ) دو مؤلفه اصلی در محاسبه مقادیر نسبت کرنش میباشند. از این رو با استفاده از میزان رانش یا انحراف صفحه محوری از حالت قائم در مقاطع مختلف تاقدیس آسماری، به رهیافتی جهت تعیین زاویه برش اقدام گردید. مفهوم رانش برای جهتی که سطح محوری یک چین به آن سمت چرخش مینماید به کار برده میشود. همچنین مفهوم رانش برای بیان حرکت ساختارهای زمینساختی که طی تکامل خود جهت حرکت را نشان میدهند به کار برده میشود. براساس عدم تقارن سطح محوری، و میزان انحراف زاویه صفحه محوری از حالت قائم یا خط میانی چین، مقادیر زاویه برشی و کرنش برشی ایجاد شده بر روی مقاطع مختلف تاقدیس آسماری تعیین گردید. زاویه برش (Ψ) عبارت است از تغییر زاویه بین دو خط که پیش از کرنش بر هم عمود بودهاند. تانژانت زاویه برش نیز مقادیر کرنش برشی را بدست خواهد داد (tanΨ=γ) ]23 .[به منظور تعیین مشخصات هندسی سطح محوری تاقدیس از نقشه شیب استفاده گردید. با توجه به توسعه فراوان مناطق مثلثی در یالهای چین و با توجه به نزدیکی یا برابری مقادیر شیب توپوگرافی و لایه بندی در این مناطق، نقشه شیب در این مناطق می تواند معیار مناسبی از مقادیر شیب لایهبندی در یالهای چین باشد. بنابراین با قرائت چند شیب در امتداد خطوط مقطع میانگینی از شیب هر دو یال تاقدیس حاصل گردید. شکل 4 تحلیل های استریوگرافی مشخصات صفحه محوری تاقدیس آسماری در امتداد مقاطع عمود بر محور تاقدیس را نشان میدهد.
شکل4- تحلیل های استریوگرافی مشخصات صفحه محوری (AP) و محور (A) تاقدیس آسماری در امتداد مقاطع عمود بر محور
بر اساس تحلیلهای صورت گرفته مقادیر زاویه بین یالی در بخشهای مختلف تاقدیس مقادیر متفاوتی را نمایش میدهد. به گونهای که بخشهای شمالی و مرکزی تاقدیس نشان دهنده مقادیر کمتر و تنگ تر بودن چین نسبت بخشهای جنوب شرقی تاقدیس میباشد (شکل 5). براساس تحلیلهای استریوگرافی، نقشه پهنه بندی مقادیر زاویه برشی و کرنش برشی در بخشهای مختلف تاقدیس آسماری تهیه گردید (شکل 6). براین اساس میزان انحراف سطح محوری و مقادیر کرنش برشی در بخش های مختلف تاقدیس آسماری یکسان نبوده و مقادیر متفاوتی را نشان میدهد.
شکل5- پهنه بندی تاقدیس آسماری بر اساس زاویه بین یالی
شکل6- نقشه پهنه بندی مقادیر زاویه برشی و کرنش برشی در بخش های مختلف تاقدیس آسماری
با استفاده از روابط 1، ]14 [و 2، ]23 [مقادیر مربع کشیدگی و میزان نسبت کرنش در بخش های مختلف تاقدیس آسماری محاسبه گردید.
λ1 or λ3 = 1/2 (γ2+2±γ(γ2+4)1/2) رابطه (1)
R2= λ1/ λ3 رابطه (2)
شکل 7 نقشه تغییرات مقادیر نسبت کرنش در بخش های مختلف تاقدیس آسماری را نشان میدهد.
شکل7- تغییرات مقادیر نسبت کرنش در تاقدیس آسماری
تعیین مقادیر کوتاه شدگی در بخش های مختلف کمربندهای کوهزایی یکی از موضوعات مورد علاقه زمین شناسان ساختاری میباشد. تعیین مقادیر کوتاه شدگی میتواند بعنوان کلیدی جهت شناخت و فهم مکانیزمهای عمل کننده در توسعه دگرشکلیها مورد استفاده قرار گیرد]13، 14، 34 .[در پهنه های دگرگونی استفاده از برخی نشانگرهای کرنش و به کارگیری روشهای مطالعات تاوایی جنبش شناختی (Kinematic vorticity) می تواند بعنوان ابزاری جهت برآورد مقادیر کوتاه شدگی در این پهنه ها مورد استفاده قرار گیرد]18، 24، 26 .[در پهنههای چین خورده استفاده از مقاطع عرضی موازنه شده یکی از متداول ترین روشها جهت تعیین مقادیر کوتاه شدگی میباشد]2، 3، 7، 11، 20 .[در این پژوهش با استفاده از تهیه 26 مقطع ساختاری در تاقدیس آسماری و با استفاده از اندازه گیری مسافت کف لایه چین خورده سازند آسماری (L0) و مسافت مستقیم (L1) به تعیین مقادیر درصدی کوتاه شدگی در راستای هر مقطع اقدام گردید (شکل 8). شکل 9 نقشه پهنه بندی تاقدیس آسماری بر اساس مقادیر درصد کوتاه شدگی را نشان میدهد.
شکل8- مقاطع زمین شناسی در راستای خطوط 1 تا 26 (نمایش داده شده در شکل 2). مقیاس افقی در مقاطع مختلف متفاوت میباشد.
شکل9- نقشه پهنه بندی تاقدیس آسماری بر اساس مقادیر درصد کوتاه شدگی
نتيجه گيري
براساس تحلیل های صورت گرفته مقادیر زاویه بین یالی در سرتاسر تاقدیس آسماری یکسان نبوده و در بخشهای شمالی و مرکزی زاویه بین یالی مقادیرکمتری نسبت به بخشهای جنوبی تاقدیس نشان میدهد. میزان انحراف سطح محوری بعنوان معیاری جهت محاسبه زاویه برش و کرنش برشی به کار گرفته شد. براین اساس مقادیر زاویه برش و کرنش برشی الگوی متفاوتی را در طول تاقدیس به نمایش میگذارد. تحلیل های کرنش و کوتاه شدگی در تاقدیس آسماری نشان دهنده مقادیر متفاوت نسبت کرنش و کوتاه شدگی در بخش های مختلف این تاقدیس میباشد. مقادیر نسبت کرنش بین 12/1 تا 52/1 و مقادیر درصدی کوتاه شدگی بین 8/1 تا 12 درصد در طول تاقدیس آسماری میباشد. مقادیر نسبت کرنش و کوتاه شدگی در بخشهای شمالی و مرکزی تاقدیس مقادیر بیشتری را نسبت به بخشهای جنوبی نشان میدهد. عملکرد تنش های افقی و قائم در کمربندهای کوهزایی نقش مهمی را در توسعه و تکامل ساختارهای چین خورده ایفا میکند. چین خوردگی کمانشی (Buckling) و خمشی (Bending) به ترتیب دو مکانیزم اصلی در ارتباط با عملکرد تنشهای افقی و قائم هستند. کوتاه شدگی پیکری به موازات لایه بندی، یکی از ویژگی های چین خوردگی حاصل از مکانیزم کمانش میباشد. در حالی که چین خوردگی های حاصل از مکانیزم خمش کوتاه شدگی پیکری کمتری را متحمل میشوند. مقادیر اندک کوتاه شدگی در تاقدیس آسماری را احتمالا میتوان در ارتباط با نوع مکانیزم چین خوردگی مرتبط دانست. بر این اساس میتوان احتمال داد عملکرد نیروهای قائم در مقایسه با نیروهای افقی نقش بیشتری را در تکامل ساختاری و تشکیل این تاقدیس به عهده داشتهاند. به گونه ای که میتوان تنها بیرون زدگی سازند آسماری در پهنه فروافتادگی دزفول را در ارتباط با نقش بیشتر نیروهای قائم و عملکرد مکانیزم چین خوردگی خمشی (Bending) دانست. هرچند مقادیر زاویه بین یالی، زاویه برش و کرنش برشی حاکی از عملکرد بیشتر نیروهای افقی در بخشهای شمالی تاقدیس نسبت به بخشهای جنوبی آن میباشد.
تشکر و قدردانی
بدین وسیله نویسندگان مقاله از حمایت های مالی و معنوی صورت گرفته توسط معاونت پژوهشی و فناوری دانشگاه شهید چمران اهواز در قالب پژوهانه (GN: SCU.EG1401.341) در انجام این پژوهش کمال تشکر و قدردانی را مینمایند. همچنین از داوران این مقاله آقایان دکتر بهمن سلیمانی، دکتر شهریار صادقی و دکتر امیر پیروز کلاهی آذر تشکر میگردد.
منابع
[1] ALAVI, M., 1994, Tectonics of the Zagros orogenic belt of Iran: new data and interpretation. Tectonophysics, 229, 211–238.
[2] ALAVI, M., 2004, Regional stratigraphy of the Zagros fold-thrust belt of Iran, and its proforeland evolution. American Journal of Science, 304, 1–20.
[3] ALAVI, M., 2007, Structures of the Zagros fold-thrust belt in Iran. American Journal of Science, 307, 1064-1095.
[4] AL-AZZAWI N. K. 2008, Local Shortening of Folds and Detachment Surface Depth with Examples from the Foreland Belt of Iraq. Iraqi Journal of Earth Sciences, 8.
[5] BERBERIAN, M., 1995, Master ‘blind’ thrust faults hidden under the Zagros folds: active basement tectonics and surface morphotectonics, Tectonophysics, 241, 193–224.
[6] BERBERIAN, M., KING, G.C.P., 1981, Towards a paleogeography and tectonic evolution of Iran. Canadian Journal of Earth Sciences, 18, 210–265.
[7] BLANCE, E.J.P., ALLEN, M.B., INGER, S., HASSANI, H., 2003, Structural styles in the Zagros Simple Folded Zone, Iran. J. Geol. Soc., 160, 401–412. doi:10.1144/0016-764902-110.
[8] BROWN, D., ALVAREZ - MARRON, J., PEREZ - ESTAFIN, A., GOROZJANIN, Y., BARYSHEVA, V., and PUCHKOV, V., 1997, Geometric and kinematic evolution of the foreland thrust and fold belt in the southern Urals. Tectonics, 16, 551-562, JUNE 1997.
[9] ESPURT, N., HIPPOLYTE, J.C., SAILLARD, M., BELLIER, O., 2012, Geometry and kinematic evolution of a long-living foreland structure inferred from field data and cross section balancing, the Sainte-Victoire System, Provence, France. Tectonics, 31, TC4021, doi:10.1029/2011TC002988.
[10] FALCON, N.L., 1969, Problems of the relationship between surface structures and deep displacements illustrated by the Zagros range. Geological Society of London. Spec. Pub. 3, 9–22.
[11] FREHNER, M.D., and GRASEMANN, B., 2012, Mechanical versus kinematical shortening reconstructions of theZagros High Folded Zone (Kurdistan region of Iraq), Tectonics, 31, TC3002, doi:10.1029/2011TC003010.
[12] FRY, N., 1979, Random point distribution and strain measurements in rocks. Tectonophysics, 60,89-105.
[13] FOSSEN, H., 2016, Structural Geology. Cambridge University Press.
[14] GHASSEMI, M. R., SCHMALHOLZ, S. M., GHASSEMI, A. R., 2010, Kinematics of constant arc length folding for different fold shapes. Journal of Structural Geology, 32, 755-765.
[15] HAYNES, S.J., MCQUILLAN, H., 1974, Evolution of the Zagros suture zone, Southern Iran. Geological Society of America, 85, 739–744.
[16] IMBER J, PERRY T, JONES R, WIGHTMAN RH 2012, Do cataclastic deformation bands form parallel to lines of no finite elongation (LNFE) or zero extension direction? Journal of Structural Geology, 45:158–172.
[17] JAHANI, S., CALLOT, J.P., FRIZON de LAMOTTE, D., LETOUZEY, J., LETURMY, P., 2007, The Salt Diapirs of the eastern Fars province (Zagros, IRAN): a Brief outline of their past and present. In: LACOMBE, O., LAVÉ, J., ROURE, F., VERGÉS, J. (Eds.), Thrust Belt and Foreland Basin. Springer Berlin Heidelberg, 289–308.
[18] KESHAVARZ, S., FAGHIH, F., 2020, Heterogeneous sub–simple deformation in the Gol–e–Gohar shear zone (Zagros, SW Iran): insights from microstructural and crystal fabric analyses. International Journal of Earth Sciences, 109, 421–438.
[19] KODABAKHSHNEZHAD, A., ARIAN, M., POURKERMANI, M., 2015, Folding mechanism in the Asmari anticline, Zagros, Iran, Open Journal of Geology, 5, 197-208.
[20] MCQUARRIE, N., 2004, Crustal scale geometry of the Zagros fold–thrust belt, Iran. Journal of Structural Geology, 26, 519–535.
[21] MOLINARO, M., ZEYEN, H., LAURENCIN, X., 2005, Lithospheric structure beneath the southeastern Zagros Mountains, Iran: Recent slab break-off? Terra Nova 17, 1–6. doi:10.1111/j.1365-3121.2004.00575.x.
[22] RAMSAY, JG., 1967, Folding and fracturing of rocks. McGraw-Hill, New York.
[23] RAMSAY, JG, HUBER, MI., 1983, The techniques of modern structural geology, 1: strain analysis. Academic Press, London.
[24] SAMANI, B., 2017, Deformation flow analysis and symmetry of Goushti shear zone, Sanandaj-Sirjan metamorphic belt, Iran. Geopersia. 7, 117-130.
[25] SARKARINEJAD, K., AZIZI, A., 2008, Slip partitioning and inclined dextral transpression along the Zagros Thrust System, Iran. Journal of Structural Geology, 30: 116–136.
[26] SARKARINEJAD, K, SAMANI, B, FAGHIH, A, GRASEMANN, B, MORADIPOOR, M., 2010, Implications of strain and vorticity of flow analyses to interpret the kinematics of an oblique convergence event (Zagros Mountains, Iran). Journal of Asian Earth Sciences, 38:34-43.
[27] SARKARINEJAD, K., KESHAVARZ, S., FAGHIH, A., SAMANI, B., 2017, Kinematic analysis of rock flow and deformation temperature of the Sirjan thrust sheet, Zagros Orogen, Iran. Geological Magazine, 154, 147–165.
[28] SHERKATI, S., LETOUZEY, J., FRIZON DE LAMOTTE, D., 2006, Central Zagros fold-thrust belt (Iran): new insights from seismic data, field observation, and sandbox modeling. Tectonics 25, TC4007. doi:10.1029/2004TC001766.
[29] SHERKATI, S., MOLINARO, M., FRIZON DELAMOTTE, D., LETOUZEY, J., 2005, Detachment folding in the Central and Eastern Zagros fold-belt (Iran): salt mobility, multiple detachments and late basement control. Journal of Structural Geology, 27,1680–1696.
[30] STOCKLIN, J., 1968, Structural history and tectonics of Iran, a review, A. A. P. G. Bull., 52(7), 1229-1258.
[31] TALEBIAN, M., JACKSON, J., 2004, A reappraisal of earthquake focal mechanisms and active shortening in the Zagros mountains of Iran. Geophysics, 156, 506–526.
[32] TEYSSIRE, C., 1985, A crustal thrust system in an intracratonic tectonic environment. Journal of Structural Geology, 7, 689 -700.
[33] VERNANT, P., CHERY, J., 2006, Mechanical modeling of oblique convergence in the Zagros, Iran. Geophysics. 165, 991–1002.
[34] VITALE, S, MAZZOLI, S., 2008, Heterogeneous shear zone evolution: the role of shear strain hardening/softening. Journal of Structural Geology. 30:1383–1395.
Strain and shortening amount analysis in the Asmari anticline, Khuzestan province
Babak Samani1*, Abbas Charchi1, Narges Khatib2
1- Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2- M.Sc. of Tectonics, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
Received: January 2023, Accepted: April 2023
Abstract
Asmari anticline shows the exclusive outcrop of the Asmari formation in the Dezful embayment. In order to estimate the strain parameters and shortening values, 26 geological cross sections were prepared perpendicular to the anticline axis. The interlimb angles of the northern and central parts of the anticline are lower than the southern parts. The strain ratio (R) is between 1.12 - 1.52. The strain ratio zoning map shows the higher strain values in the northern and central parts of the Asmari anticline. The length of folded layer of Asmari formation (L0) and the straight length (L1) were measured in the geological cross sections and amount of shortening were calculated in each section. Results indicate that the shortening in the different parts of the Asmari anticline is 1.8% to 12%. Shortening zonation map of the Asmari anticline shows higher shortening in the northern and central parts of the anticline than the southern parts.
Keywords: Dezful embayment, Asmari anticline, Strain, Shortening, fold interlimb angle
