Investigation of the relationship between tectonic morphological indices and seismic acceleration in Indes, Aipak, Avaj and Kushk-e-Nusrat fault zones (northwest of Saveh)
Subject Areas :bahar Rezaei nahal 1 , Mohsen Pourkermani 2 , M. Zare 3 , M. Dehbozorgi 4 , R. Nozaem 5
1 -
2 -
3 -
4 -
5 -
Keywords: Central Iran, Active tectonic, Morphometric indices, Kooshk-e-Nosrat fault, Indes fault, Avaj fault, Aipak.,
Abstract :
The northwest zone of Saveh city is located in the Indes, Kooshk e Nosrat, Avaj, and Aipak fault zones. Indes, Kooshk e Nosrat, Avaj, and Aipak faults are considered the major faults in central Iran, which are also active in the Quaternary, and their last movements are attributed to the present time. Therefore, the estimation of morphometry to identify the effect of active tectonics on the tectonic evolution of drainage basins seems necessary. In this study, six important morphotectonic indices were analyzed including the longitudinal gradient of the river, asymmetry of the drainage basin, hypsometric integral, drainage basin shape, the ratio of the floor width to the valley height, and mountain front. To model the formation of basins in the studied area, Arc Hydro software (Arc GIS add-ins) was used based on data derived from a digital elevation model. Then, 6 morphotectonic indices were compiled and classified on each of the basins. Finally, the Active Tectonic Index (IAT) was calculated, according to which the study area was classified into 4 categories including very high, high, intermediate, and low tectonic activity. According to the IAT index, 5% of the study area shows very high tectonic activity, 25% of the studied area has high tectonic activity, 65% of it has average tectonic activity and about 5% of the tectonic activity is low. Moreover, seismic acceleration was prepared to confirm the result of morphological indices in the estimation and analysis of active tectonics in the region. In this study, the highest level of tectonic activity can be seen in the north-eastern part of the area. In most sectors, the level of activity is high and intermediate, which is related to the activity of Kooshk-e-Nosrat, Aipak, and Avaj faults.
نبوی، م. ح.، 1355 ، دیباچه ای بر زمین شناسی ایران ، 109 .
- Alavi, M., 1991. Sedimentay and Structural characteristics of the Paleo-Tethys remnants in northeastern Iran. Geological Society of America Bulletin, 103, 983.
- Alavi, M., 1994. Tectonics of the Zagros orogenic belt of Iran: new data and interpretations: Tectonophysics, 229, 211-238.
- Alavi, M., 1996. Tectonostratigraphic synthesis and structural style of the Alborz mountain system in northern Iran. journal Geodyn., 21, 1- 33.
- Nowroozi,A.A and Mohajer-Ashjai,A.,1985. Fault movements and tectonics of Eastern Iran:boundaries of the Lut plate Geophys.J.R.astr. Soc.,83, 215-237.
- Babaahmadi, A. and Safaei, H. and Yassaghi, A. and Vafa, H. and Naeimi, A. and Madanipour, S., 2010. A study of Quaternary structures in the Qom region, west central Iran, Journal of Geodynamics, 50 (5), 355-367.
- Altin, T.B. and Altin, B.N., 2011. Development and morphometry of drainage network in volcanic terrain, Central Anatolia, Turkey, Geomorphology 125, 485–503.
- Reddy, G.P.O. and Maji, A.K. and Gajbhiye, K.S., 2004. Drainage morphometry and its influence on landform characteristics in a basaltic terrain, Central India — a remote sensing and GIS approach, International Journal of Applied Earth Observation and Geo information 6, 1–16.
- Keller‚E.and pinter‚N.‚1996. Active tectonics‚Earth quakes‚uplift and ‚Earth sciencesseries‚prentice-Hall‚Newjersey.
- Keller, E.A. and Pinter, N., 2002. Active Tectonics: Earthquakes, Uplift, and Landscape (2ndEd.) Prentice Hall, New Jersey.
- Molin, P. and Pazzaglia, F.J. and Dramis, F., 2004. Geomorphic expression of active tectonics in a rapidly-deforming forearc, sila massif, Calabria, southern Italy, American Journal of Science 304, 559–589.
- Silva, P.G., Goy and J.L., Zazo, C. and Bardajm, T., 2003, Fault generated mountain fronts in Southeast Spain: geomorphologic assessment of tectonic and earthquake activity, Geomorphology 250, 203–226.
- Hack, J.T., 1973, Stream-profiles analysis and stream-gradient index, Journal of Research of the U.S. Geological Survey 1, 421–429.
- Hack, J.T., 1982. Physiographic division and differential uplift in the piedmont and Blue Ridge. U.S. Geological Survey Professional Paper 1265, 1–49.
- Troiani, F. and Della Seta, M., 2008. The use of the stream length–gradient index in morphotectonic analysis of small catchments: a case study from Central Italy, Geomorphology 102, 159–168.
- Hack, J.T., 1957, Studies of longitudinal stream-profiles in Virginia and Maryland: U.S.Geological Survey Professional Paper 294B, 45–97.
- Hack, J.T., 1973. Stream-profiles analysis and stream-gradient index, Journal of Research of the U.S. Geological Survey 1, 421–429.
- Hack, J.T., 1982, Physiographic division and differential uplift in the piedmont and Blue Ridge. U.S. Geological Survey Professional Paper 1265, 1–49.
- Bull, W.B., 2007. Tectonic geomorphology of mountains: a newapproach to paleoseismology, Blackwell, Malden.
- El Hamdouni, R., Irigaray, C., Fernandez, T., Chacón, J. and Keller, E.A., 2007. Assessment of relative active tectonics, southwest border of Sierra Nevada (southern Spain), Geomorphology, 96, 150–173.
- Hare, P.W. and Gardner, T.W., 1985. Geomorphic indicators of vertical neotectonism along converging plate margins, Nicoya Peninsula, Costa Rica. In: Morisawa, M., Hack, J.T.
- Keller, E.A. and Pinter, N., 2002. Active Tectonics: Earthquakes, Uplift, and Landscape (2ndEd.) Prentice Hall, New Jersey.
- Dehbozorgi, M. and Pourkermani, M. and Arian, M.and Matkan, A. A. and Motamedi, H. andHosseiniasl, A., 2010, Quantitative analysis of relative tectonic activity in the Sarvestan area, central Zagros, Iran,Geomorphology, 121(3), 329-341.
- Strahler, A.N., 1952, Hypsometric (area–altitude) analysis of erosional topography, Geological Society of America Bulletin 63, 1117–1142.
-Mayer, L., 1990. Introduction to Quantitative Geomorphology, Prentice Hall, Englewood, Cliffs, NJ.
- Ramírez-Herrera, M.T., 1998. Geomorphic assessment of active tectonics in the Acambay Graben, Mexican volcanic belt, Earth Surface Processes and Landforms 23, 317–332.
- Cannon, P.J., 1976. Generation of explicit parameters for a quantitative geomorphic study of Mill Creek drainage basin, Oklahoma Geology Notes 36 (1), 3–16.
-Bull, W.B. and McFadden, L.D., 1977. Tectonic geomorphology north and south of the Garlock fault, California, In: Doehring, D.O. (Ed.), Geomorphology in Arid Regions,Proceedings of the Eighth Annual Geomorphology Symposium, State University of NewYork, Binghamton, 115–138.
- Keller, E.A., 1986. Investigation of active tectonics: use of surficial Earth processes. In:Wallace, R.E. (Ed.), Active tectonics Studies in Geophysics, National Academy Press,Washington DC, 136–147.
- Rockwell, T.K.and Keller, E.A. and Johnson, D.L., 1985, Tectonic geomorphology of alluvial fans and mountain fronts near Ventura, California. In: Morisawa, M. (Ed.), Tectonic Geomorphology, Proceedings of the 15th Annual Geomorphology Symposium. Allen and Unwin Publishers, Boston, 183–207.
- Azor, A., Keller, E.A. and Yeats, R.S., 2002. Geomorphic indicators of active fold growth:South Mountain–Oak Ridge Ventura basin, Southern California, Geological Society of America Bulletin 114, 745–753.
- Molin, P., Pazzaglia, F.J. and Dramis, F., 2004. Geomorphic expression of active tectonics in a rapidly-deforming forearc, sila massif, Calabria, southern Italy, American Journal of Science 304, 559–589.
بررسی ارتباط شاخصهای ریخت زمین ساختی با شتاب زمینلرزه در پهنههای گسلي ايندس،ايپک، آوج و کوشک نصرت(شمال باختر ساوه)
بهار رضایی نهال1 ، محسن پورکرمانی2و1 ، مهدی زارع3، مريم ده بزرگي4 و رضا نوزعيم5
1. دانشجوي دکتری تكتونيك، دانشکده زمینشناسی ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال
2. استاد گروه تکتونیک ، دانشکده زمینشناسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال
3. استاد گروه زلزلهشناسی و مهندسی زلزله جنبش شدید زمین ، پژوهشگاه بینالمللی زلزلهشناسی و مهندسی زلزله
4. استاديار گروه تکتونیک دانشكده علوم زمين، دانشگاه خوارزمي
5. استادیار گروه تکتونیک ، دانشکده زمینشناسی، پردیس علوم، دانشگاه تهران
چکیده
گستره شمال غرب شهرستان ساوه در پهنه گسلي ایندس ، کوشک نصرت ، آوج و ایپک قرار دارد. گسلهای ایندس ، کوشک نصرت ، آوج و ایپک از گسلهاي مهـم ايران مركزي به شمار میروند و در كواترنري نيز فعال میباشند . آخرين حركـات ايـن گسلها را بـه عهد حاضر نسبت دادهاند، بنابراين برآورد شـاخصهـاي مورفـومتري بهمنظور شناسـايي تـأثير تكتونيك فعال آن بر تكامل تكتونيكي حوضههای زهكشي ضروري به نظـر میرسد. لـذا در ايـن مطالعه به تجزیهوتحلیل شش شاخص مورفوتكتونيكي مهم نظير گراديان طولي رودخانه، نبود تقـارن حوضه زهكشي، انتگرال هيپسومتريك، شكل حوضه زهكشي، نسبت عـرض كـف بـه ارتفـاع دره و پيشاني كوهستان پرداخته شده است. براي تشكيل حوضهها بر روي پهنه موردمطالعه از نرمافزار ) Arc Hydroاز افزونههای نرمافزار (Arc GIS بر پايه دادههای حاصل از مدل رقـومي ارتفـاعي استفاده شده است، سپس شش شاخص مورفوتكتونيكي بر روي هر يك از حوضهها موردمحاسـبه و ردهبندی قرارگرفته است. درنهايت، شاخص تكتونيك فعال) (Iatمحاسبه گرديده كه بر اساس آن پهنه به چهار رده فعاليت تكتونيكي بسيار بالا، بالا، متوسط و پـايين ردهبندی گرديـده اسـت. بـر اساس شاخص IAT ، پنج درصد از محدوده موردمطالعه، فعاليت تكتونيكي بسـيار بـالا نشـان میدهند، 25درصد از پهنه موردمطالعه فعاليت تكتونيكي بالا، 65 درصد فعاليت تكتونيكي متوسط و حدود پنج درصد هم فعاليت تكتونيكي پايين را نشان میدهند. در گستره مطالعاتي بيشترين سطح فعاليت تكتونيكي در بخش شمال شرق پهنه میباشد. در اکثر بخشها میزان سطح فعاليت بالا و متوسط میباشد و مرتبط با فعالیت گسلهای کوشک نصرت ، ایپک ، آوج در نظر گرفته شده است.
واژهای كليدي : ايران مركزي ،تكتونيك فعال، شاخصهای مورفومتري، گسل کوشک نصرت، گسل ایندس ،گسل آوج ، گسل ایپک .
مقدمه
ایران مرکزی ، بهصورت مثلثی در مرکز ایران قرار دارد ، از اطراف به ارتفاعات البرز و یک رشته فروافتادگی و کمربندی از گسلهای مستقیم و پرشیب کمربند سنندج –سیرجان محدود میشود ( نبوی، م. ح.، 1355) در کلِ پهنه ایران مرکزی بهخصوص در قسمتهای حاشیهای ، شدت فعالیتهای تکتونیکی به دلیل برخوردهای همگرایی بین کمربندهای مختلف بالا است(Alavi, M., 1991 وAlavi, M., 1994و Alavi, M., 1996 ). به همین دلیل خردشدگیها و گسلشهای بیشتری در حاشیه ایران مرکزی ، بهعنوان حاشیه خرده قاره ، انتظار میرود. پهنه مورد مطالعه به دلیل قرار گرفتن در بین گسلهای فعالی از قبیل ایندس و کوشک نصرت و به دلیل تداوم همگرایی صفحه عربی و ایران، از نظر لرزهخیزی فعال است. بهطوریکه در نقشه پهنهبندی خطر زلزله ایران، جز پهنههای با خطر بالا و خیلی بالا قرار دارد ( Nowroozi,A.A,Mohajer-Ashjai,A.,1985 ) و شواهد بریدگی و جابجایی رسوبات کواترنری توسط گسلهای پهنه موید این امر میباشد (Babaahmadi, A., Safaei, H., Yassaghi, A., Vafa, H., Naeimi, A. & Madanipour, S., 2010, ) . راههای دسترسی به پهنه ، از شمال غرب شهرستان ساوه ، جنوب غرب شهر کرج و ... میباشد( شکل1).
شکل1 . راههای دسترسی و موقعیت جغرافیایی پهنه ( Google earth)
این پهنه در بخشی از زون تکتونیکی تبریز – ساوه قرار گرفته است (Alavi, M., 1991). گسلهای ایندس، ایپک ، آوج و کوشک نصرت در پهنه گسلی مورد مطالعه جزو گسلهای اصلی پهنه است . با توجه به فعالیتهای لرزهخیزی و سایر فعالیتهای نوزمین ساختی مشاهده شده جزو گسلهای فعال درکواترنری شناخته می شوند. براي بررسي تأثير فعاليت اخير اين پهنه گسلي، از تجزیهوتحلیل حوضههاي زهكشي واقع بر پهنه شمال غرب ساوه بهوسیله شاخصهاي مورفومتري استفاده شده است. ويژگيهاي مورفوتكتونيكي حوضههاي زهكشي در بيشتر نقطههای جهان بهطور گسترده مورد مطالعه قرارگرفتهاند ( Altin, T.b, Altin, B.N., 2011 وReddy, G.P.O., Maji, A.K. ). بنابراين اين شاخصها ميتوانند بهعنوان يك ابزار سودمند دربرآوردهاي تكتونيك فعال شناخته و به کار گرفته شوند(Keller, E.A., Pinter, N., 2002. وMolin, P., Pazzaglia, F.J., Dramis, F. 2004, وSilva, P.G., Goy, J.L., Zazo, C., Bardajm, T., 2003, ). همچنين مقايسه بين چندين شاخص مورفوتكتونيكي با نرمافزارهایی مانند Arc GIS ميتواند يك روش عددي دقيق را در تعيين فعاليت تكتونيكي پهنه فراهم كند (Keller‚E.and pinter‚N.‚1996 ) بنابراین براي برآورد تكتونيك فعال گستره مطالعاتي با استفاده از افزونه ArcHydro در محيط نرمافزارArcGIS حوضههاي زهكشي و رودخانههاي اصلي هر حوضه استخراج شدهاند(شکل 2 ) و به بررسي شش شاخص مهم تكتونيكي پرداخته شده است كه عبارتند از: شاخص گراديان طولي رودخانه، نبود تقارن حوضه زهكشي، انتگرال هيپسومتريك، نسبت شكل حوضه زهكشي، نسبت عرض كف دره به ارتفاع دره و شاخص پیچوخم پيشاني كوهستان. علاوه بر اين بهمنظور تعيين دقت همه شاخصها و مشاهده لند فرمهای تكتونيكي مرتبط با گسل و چين و همچنين تكميل كردن نتیجههای اين مطالعه، عمليات صحرايي انجام شد و دادههاي حاصل از آن با تجزیهوتحلیلهای مورفوتكتونيكي مورد مقايسه قرار گرفت.
روش مطالعه
بهمنظور تعيين تكتونيك فعال در مقياس حوضه زهكشي و با استفاده از شاخصهای مورفومتري در پهنه مورد مطالعه ، در ابتدا حوضههای زهكشي با بهکارگیری افزونه Arc Hydro در نرمافزار Arc GIS 10.1استخراج پهنه به 40 حوضه مجزا تقسیمبندی شد. سپس اقدام به ساخت شبكه رودخانههای اصلي در پهنه مورد مطالعه شده و درنهايت ، بر روي حوضههای تشكيل شده شاخصهای مورفومتري اندازهگیری شده است. براي ايجاد شبكه زهكشي ابتدا حفرههای موجود در مدل رقومي ارتفاعي خام را پر میکنیم، درواقع اين گودي يا چاهکها، سلولهایی بدون مسير زهكش تعريف شده هستند و هیچکدام از سلولهای اطراف پايين تراز آن قرار ندارند، نتيجه اين كار يك خروجي رستري با چاهکهای پرشده است. در مرحله بعد جهت جريان زهکشها محاسبه شده و يك خروجي رستري از هر سلول نسبت به پرشیبترین سلول مجاورش در جهت پايين شيب ايجاد شده است آنگاه تجمع جريان در نقطههای مختلف مدل رقومي ارتفاعي محاسبه شده و يك خروجي رستري از جريان تجمع يافته براي هر سلول بهدستآمده است. سپس اين قابل رستري تجمع جريان تغيير اندازه يافته است، اين تغيير اندازه با محاسبه لگاريتم بر مبناي 10 براي همه سلولها در يك نقشه رستري محاسبه ميشود. در اين محاسبه از لايه رستري تجمع جريان بهعنوان داده ورودي استفاده ميشود. در ادامه، يك شبكه جريان ايجاد و سپس رده جريان تعيين گرديده تا مشخص شود هركدام از زهکشها در چه ردهای قرار دارند. با اين كار يك رده عددي براي هر قطعه از شاخههای شبكه خطي به دست آمد. براي انجام اين كار دو نوع ردهبندی STRAHLER وSHREVE وجود دارد كه در اين مطالعه از روش STRAHLER استفاده شده است. در اين روش رده جريان فقط وقتي افزايش مییابد كه جریانهای ديگر با رده مشابه آن را قطع كنند. بنابراين اتصال يك جريان رده اول با يك جريان رده دوم بهجای اينكه يك اتصال رده سوم ايجاد كند يك جريان رده دوم باقي خواهد ماند. درنهايت، بهمنظور استخراج شبكه رودخانهای، فايل رستري به شبكه خطي تبديل شده است(شكل 3). درنتيجه با استفاده از نتايج مراحل قبل ، 40 حوضه زهكشي و رودخانههای اصلي آنها در پهنه مورد مطالعه با استفاده از نرمافزار Arc GIS 10.1 تعريف و تشكيل گرديد(شكل 3). شاخصهاي مورفومتريك در آنها با استفاده از مدل ارتفاعي رقومي و نقشههای توپوگرافي بهدستآمده از آن اندازهگیری گردیدهاند. در مرحله بعد، بهمنظور تعيين واحدهاي زمینشناسی و گسلهای اصلي پهنه از نقشه زمینشناسی 1:100000 پهنه استفاده گرديده و در ادامه براي مشخص نمودن فعاليت عناصر ساختاري پهنه در واحدهاي كواترنري نظير مخروطافكنه ها تصوير ماهوارهای IRS P5 سازمان جغرافيايي ارتش به كار گرفته شده است و سپس با انجام مطالعات صحرايي گسترده در تمام بخشهاي پهنه مورد مطالعه صحت دادههای فوق مورد تائيد واقع گرديده است. درنهايت، ارتباط بين دادههای كمي مورفومتريك اندازهگیری شده توسط نرمافزار، ساختارهاي بهدستآمده از مطالعات صحرايي و خطوارههای تعيين شده توسط تصاوير ماهوارهای در پهنه، مورد بررسي و تجزیهوتحلیل قرارگرفته است و از تلفيق آنها در پهنه شاخص زمين ريختي نهايي (Iat) تهيه شده و زمینساخت فعال نسبي در سرتاسر گستره مورد مطالعه تعيين شده است.
شکل2. حوضههای زهکشی ایجاد شده در پهنه مورد مطالعه شکل 3 . ردهبندی آبراهههای استخراج شده از مدل ارتفاعی رقومی پهنه مورد مطالعه
شاخص گرادیان طولی رودخانه(SL)
شاخص گراديان طولی رود (SL)يكي از شاخصهای مورفومتري است كه ارتباط بين فرسايش و جريان رودخانه را مشخص میکند ، اين شاخص همچنين باقدرت رود نيز ارتباط دارد ( Hack, J.T., 1973, و Hack, J.T., 1982 ) به دليل حساسيت شاخص SL به تغييرات شيب بستر كانال رودخانه اين شاخص میتواند بهعنوان يك ابزار مؤثر و مناسب براي برآورد آشفتگي جريان رودخانه مورد استفاده قرار گيرد[15] . معادله شاخص SL بهوسیله فرمول مقابل محاسبه میشود (Hack, J.T., 1957 Hack, J.T., 1973,Hack, J.T., 1982, Bull, W.B., 2007. ) :
(1) SL= (∆H/∆Lr) Lsc
در رابطه 1 SL شاخص گراديان طولي رودخانه، (∆H/∆Lr)گراديان مسير كانال رودخانه و Lsc طول كلي كانال رودخانه از نقطه شروع شاخص تا مرتفعترین نقطه كانال میباشد. علاوه بر مواردي كه در بالا براي كاربرد شاخصSL گفته شد، اين شاخص همچنين میتواند براي برآورد فعاليت تكتونيكي نسبي به كار گرفته شود ( Keller, E.A., Pinter, N., 2002 ) . براي محاسبه اين شاخص از مدل رقومي ارتفاعي (DEM)با دقت 30 متر در امتداد هر مسير جريان و براي تمامي حوضهها در نرمافزار Arc GIS 10.1استفاده شده است. درنهايت ميانگين مقادير اين شاخص براي هر زيرحوضه نیز محاسبه شده است. در اينجا، بهمنظور محاسبه شاخص SLبراي هركدام از آبراهههای موجود در 40 زير حوضه گستره موردمطالعه، لايه توپوگرافي تهيه شده از مدل رقومي ارتفاعي با دقت 30 متر به لايه آبراههها در محيط Arc GIS 10.1افزوده شده و مقادير Lsc و (∆H/∆Lr) اندازهگیری گرديدهاند. آنگاه، بر اساس ميزان شاخص SLبه هر قطعه آبراهه كه شامل فاصله بين نقطه مياني دو خط تراز مجاور با ارتفاع معين (مكاني كه اندازهگيري شاخص ازآنجا شروع شده است) تا مرتفعترين نقطه كانال میباشد، يكرنگ مشخص اختصاص يافته است، بهطوریکه مقادير SL کوچکتر از 300 رنگ سبز، 500-300 رنگ زرد ، 950-500 رنگ آبي روشن، 1550-950 رنگ آبي تيره ، 3000-1550 رنگ بنفش و بیشتر از 3000 رنگ قرمز دارند ( El Hamdouni, R., Irigaray, C., Fernandez, T., Chacón, J., Keller, E.A., 2007 ). در پايان، لايه آبراههها با مقادیر معین شاخصSL ، بر روي مدل ارتفاع رقومي قرار داده شد و نقشه شاخص گراديان طولي رودخانه در گستره مورد مطالعه تهيه گرديد (شكل4 ). با توجه به نقشه تهيه شده بيشترين مقادير SL در حوضههای( صفر و شش و 12 و 22 و 29 ) اندازهگیری شده است که تحت تاثیر فعالیت گسلهای کوشک نصرت ، حسنآباد ، ایپک و سلطانیه میباشند.
شکل4 . نقشه شاخص SLبر روی مدل ارتفاعی رقومی گستره مورد مطالعه شکل5 . نقشه توزیع مقادیر آنومالی شاخص SLبر روی سنگهای با مقاومت مختلف
در شکل 5 ، نقشه توزیع مقادیر آنومالی شاخص SLبر روی سنگهای با مقاومت مختلف، با ثبت مقادیر آنومالی بر روی نقشه زمینشناسی 1:100000 رقومی شده ( سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور ) ؛ ترسیم گردیده است. با در نظر گرفتن جنس سنگ درههای رودخانهای مذکور ، مقادیر زیاد آنومالی شاخص SL فوق میتوانند بهعنوان علائم زمین ساختی تفسیر شوند. با توجه به دادههای موجود و نقشه زمینشناسی مقادیر بالای آنومالی شاخص SL با روند گسلهای کوشک نصرت و حسنآباد همخوانی دارند.
نبود تقارن حوضه زهکشی (Af)
شاخص نبود تقارن حوضه زهکشی (Af) برای ارزیابی و بررسی کج شدگی حوضهها مورد بررسی قرار میگیرد. شکل هندسی شبکه رودها را میتوان از نظر کیفی و کمی با روشهای متعددی توصیف کرد. عامل نبود تقارن از رابطه 2 عنوان شده در اینجا محاسبه میشود( Hare, P.W., Gardner وKeller, E.A., Pinter, N., 2002 ) :
(2) Af=100 (Ar/At)
در رابطه 2، (Ar) مساحت سمت راست حوضه نسبت به رود اصلی ( در جهت پایین رود ) و(At) مساحت کل حوضه زهکشی میباشد. اگر نتیجه محاسبه شاخص نبود تقارن حوضه زهکشی نزدیک به 50 باشد حاکی از آن است که حوضه دارای یک شرایط ثابت و بدون کج شدگی یا کج شدگی اندک است. اگر مقدار این شاخص بزرگتر یا کوچکتر از 50 باشد در این صورت حوضه کج شده است و میتوان استنباط کرد که حوضه تحت تاثیر فعالیت تکتونیکی قرار دارد و یا اینکه تحت تاثیر خصوصیات و ویژگیهای سنگشناسی پهنه است. بهطورکلی براي شبكه زهكشي و حوضهای كه تداوم جريان در حالت ثابتي وجود دارد ، مقدار اين شاخص بايد برابر50 باشد. اين شاخص به خمشدگی عمود بر امتداد زهكش اصلي در حوضه تأثيرپذير مرتبط مي باشد. مقادير بيشتر اگر خمشدگی در جهت عكس باشد، Af کمتر از50 میباشد .بيشتر شاخصهای مورفوتكتونيكي در مناطق و حوضههایی كه وضعيت سنگ شناسي مشابه دارند، نتايج بهتري را ارائه میدهند. در محاسبه شاخص Af و تجزیهوتحلیل نتايج، تأثيرات کنترلکنندههای سنگشناسی و شرايط اقليمي را در نظر نمیگیرند.
در این مطالعه ، شاخص نبود تقارن حوضه زهكشي و مقادير مساحت سمت راست حوضه (Ar) و مساحت كل حوضه زهكشي (At)در نرمافزار Arc GIS 10.1 محاسبه شده و شاخص Afدر 40 حوضه زهكشي در پهنه مورد مطالعه مورد بررسي و اندازهگیری قرارگرفته است. مقدار اين شاخص از 15 (در حوضه 6 ) تا 85 ( در حوضه 10 ) متغير است. پس از محاسبه اين شاخص براي تمامي حوضهها، نتايج اين مقادير در سه كلاس1 و 2 و 3 طبقهبندی شدند. كلاس یک با بازه Af≥65 يا Af˂35 نشاندهنده مقادير بالاي كج شدگي حوضه، كلاس دو با بازه 35≤Af˂43
يا 57≤Af˂65 نشاندهنده مقادير متوسط كج شدگي و كلاس سه با بازه 43≤Af˂57نشاندهنده مقادير پايين كج شدگي حوضه هستند[23] . درنتيجه، نقشه نبود تقارن حوضه با استفاده از نرمافزار Arc GIS 10.1 تهيه و توليد شده است (شكل 6 ). بیشترین مقادير اين شاخص در حوضههای ( 3 و 5 و6 و 9 و10 و 14 و 15و 18 و 19و20 و 22و 27 و 28 و 31 و 34 و 35 و 37 و 38 و 39 ) اندازهگیری شده است.
شکل6 . نقشه نبود تقارن حوضه زهکشی در پهنه مورد مطالعه
منحنی هیپسومتری و انتگرال هیپسومتری (Hi)
انتگرال هيپسومتري، توزيع سطوح ارتفاعي در يك پهنه و حوضه آبريز را نشان میدهد ( Strahler, A.N., 1952) . شاخص Hi مساحت سطح زيرين منحني هيپسومتري را توصيف میکند بنابراين نشاندهنده ظرفيت يك حوضه بدون فرسايش است. يكي از روشهای ساده براي توصيف شكل منحني هيپسومتريك يك حوضه، محاسبه انتگرال هيپسومتريك آن است. انتگرال هيپسومتريك حوضه آبريز با استفاده از مساحت سطح زيرين منحني هيپسومتريك به دست میآید. معادلهای كه براي محاسبه انتگرال هيپسومتري استفاده میشود بهصورت رابطه 3 است( Bull, W.B., 2007,Keller, E.A., Pinter, N., 2002. Mayer, L., 1990, ) :
(3)Hi = (Average elevation – min elevation / max elevation – min elevation).
در اين شاخص ارتفاع كمينه، بيشينه و ميانگين، از مدل رقومي ارتفاعي (DEM)با دقت 30 متر با استفاده از نرمافزار Arc GISنسخه 10.1محاسبه شده است. بعد از محاسبه شاخص Hi براي تمامي حوضههای زهكشي اين شاخص در سه كلاس ردهبندی شده است [20] .كلاس یک شامل منحنیهای محدب يا كوژ با مقدار انتگرال هيپسومتري بيشتر و برابر با 0.5 (Hi≥0.5) اين رده از منحنیهای هيپسومتريك كه مقادير بالايي دارند نشاندهنده توپوگرافي بالاي حوضه نسبت به مقدار ميانگين آن است، مانند سطوح بالاآمده و فلاتهایی كه توسط رودها بريده شدهاند.كلاس2 شامل منحنیهای محدب- مقعر (0.4≤Hi˂0.5)اين رده حالت حدواسط بين كلاس یک و دو است و كلاس سه شامل منحنیهای مقعر يا كاو با مقدار انتگرال هيپسومتري كمتر از (Hi˂0.4) 0.4 است، اين رده بيان كننده بريده شدن شبكه آبريز در سطوحي با توپوگرافي ملایمتر نسبت به رده یک است. براي تشكيل منحني هيپسومتري يك حوضه زهكشي، ارتفاع كل حوضه را در برابر مساحت كل حوضه رسم میکنیم. به دليل اينكه در منحني هيپسومتريك، مساحت و ارتفاع حوضه بر مساحت و ارتفاع كل حوضه تقسيم میشود، اعداد بهصورت بي بعد هستند، بنابراين منحنيهاي هيپسومتريك، مستقل از مساحت و ارتفاع میباشند، بنابراين میتوان اين نوع منحنیها را در حوضههایی كه ازنظر اندازه، ارتفاع و مساحت باهم تفاوت دارند با يكديگر مقايسه كرد. ازاینرو با توجه به اين خاصيت منحنیهای هيپسومتريك میتوان از نقشههای توپوگرافي در مقیاسهای مختلف استفاده كرد. از رابطه بين انتگرال هيپسومتري و مقدار بريدگي شبکههای زهكشي بهعنوان يك شاخص براي تشخيص چرخه فرسايش چشماندازها در پهنه استفاده میشود. اين چرخه در خلال چند مرحله به وقوع میپیوندد كه عبارتاند از: مرحله جواني، بلوغ و پيري.
مرحله جواني در اين چرخه با بریدگیهای عميق و برجستگیهای ناهموار تعریف میشود. در مرحله بلوغ شاهد يك تعادل و توازن در فرآيندهاي ژئومورفولوژي هستيم. مرحله پيري با مناظري كه نزديك به سطح اساس هستند و برجستگیهای بسيار هموارشده دارند توصيف میشود. بنابراين منحنیهای هيپسومتريك كه در ارزيابي پستي و بلنديها بسيار مهم هستند بهعنوان يك روش كارآمد براي تشخيص مناطق فعال و غيرفعال زمين ساختي اهميت ویژهای دارند. انتگرال هيپسومتري در 40 حوضه مورد مطالعه اندازهگیری شده است.كمترين مقدار انتگرال هيپسومتريك اندازهگيري شده متعلق به حوضه شماره 23 با مقدار ( 0.11 ) است كه شكل منحني مربوط به آن مقعر است و بيشترين مقدار اين انتگرال در حوضه شماره 7 با مقدار( 0.55 ) و منحني به شكل محدب بهدستآمده است.در شکل 7 زیرحوضه ها بر اساس سطح Hiبه سه رده یک ، دو و سه تقسیمبندی شدهاند که به ترتیب نمایانگر فعالیت زمین ساختی بالا، متوسط و پایین هستند. همانطور که از این شکل مشخص است؛ حوضههای با رده فعالیت یک و دو در محدوده گسلهای قشلاق آلاداغ لو ، کوشک نصرت ، حسنآباد ، خشکرود ، حاج عرب ، کورچشمه ، ساری دره- حاج عرب قرار گرفتهاند.
بهصورت کلی بخش اعظمی از پهنه ، رده فعالیت پایین را نشان میدهد و این مطلب بیانگر این موضوع خواهد بود که پهنه مورد مطالعه نسبت به اندیس هیپسومتری حساسیت پایین را داشته است بهعبارتدیگر اختلاف ارتفاع زیادی در زیر حوضهها دیده نمیشود .
شکل7 . نقشه ردهبندی زیرحوضه ها بر اساس اندیس Hi در پهنه مورد مطالعه
در طي فرآيندهاي تكتونيكي شكل حوضه ممكن است دچار تغيير شود. شاخص شكل حوضه ، تفاوت ميان حوضههای با كشيدگي قابل توجه و حوضههایی كه شكل آنها نزديك به دايره است را مشخص میکند. تصوير افقي يك حوضه میتواند بهوسیله شاخص شكل حوضه يا نسبت كشيدگي توصيف شود( Ramírez-Herrera, M.T., 1998 ) . در مناطقي كه از نظر تکتونیکی فعال هستند حوضهها کشیدهتر و با مقادير بالاي اين شاخص همراه هستند و در مناطق با فعاليت تكتونيكي پایینتر، كشيدگي حوضهها كمتر شده و شكل آنها به دايره نزدیکتر میشود و مقدار شاخصBs نیز كاهش مییابد (Bull, W.B., 2007. ) ; شاخص شكل حوضه زهكشي (Bs)با استفاده از رابطه 4 تعيين میشود ( Ramírez-Herrera, M.T., 1998,Cannon, P.J., 1976, ):
(4) Bs= Bl/Bw
در رابطه 4 Bl طول يك حوضه در مسير زهكش اصلي است كه از نقطه خروج زهكش از حوضه تا مرتفعترین نقطه در حوضه محاسبه ميشود، همچنين Bw نيز پهناي حوضه است، اين مقدار در عریضترین قسمت حوضه كه همزمان عمود بر طول حوضه (Bl)باشد اندازهگیری میشود. شاخص Bsبراي تمامي حوضهها مورد اندازهگیری قرارگرفته و نتايج آن درسه كلاس ردهبندی شدهاند، اين سه رده عبارتاند از: رده یک فعاليت تكتونيكي (Bs≥4) ، رده دو فعاليت تكتونيكي (3≤Bs˂4)و رده سه فعاليت تكتونیکي (Bs≤3) (El Hamdouni, R., Irigaray, C., Fernandez, T., Chacón, J., Keller, E.A., 2007 ) .مقدار فعاليت زمين ساختي در رده یک بيشترين مقدار و در رده سه كمترين مقدار است. نتايج محاسبه شاخص Bs در گستره مطالعاتي در 40 حوضه مورد بررسي قرارگرفته است. محدوده نتايج اين شاخص از 1.69 (در حوضه 19) تا 11.35 (در حوضه 33 ) متغير است. کم و بیش 60 درصد از حوضههای مورد مطالعه شكلي نزديك به دايره داشته و به كلاس سه فعاليت زمين ساختي تعلق دارند. در نقشه بهدستآمده از اندازهگیری اندیس شکل حوضه (شکل 8 ) چندین مرکز تمرکز زیرحوضه های کشیده دیده میشود. ازآنجاکه زیرحوضههای کشیده که دارای رده 1 هستند نشاندهنده فعالیت تکتونیکی بالا در آن حوضهاند، تمرکز این زیرحوضه ها در اطراف یک گسل را میتوان به فعالیت بالای کواترنری آن گسل نسبت داد. بالاترین تمرکز زیر حوضههای کشیده در مجاورت گسلهای کوشک نصرت ، خشکرود، حسنآباد ، کرفس-سوزن ، بیدو ، کورچشمه ، حاج عرب-سمینک ، محب علی ، اشتهارد و قشلاق آلاداغ لو میباشد. بهطورکلی و با توجه به نتیجههای حاصل از اندازهگیری اندیس کشیدگی حوضه، فعالیت گسلهای کوشکنصرت و حسنآباد در به وجود آوردن حوضههای بهشدت فعال و کشیده بسیار بیشتر بوده است و نشان از فعالیت بیشتر این گسلها نسبت به سایر گسلها در پهنه مورد مطالعه است.
شکل8 . نقشه ردهبندی زیرحوضه ها بر اساس اندیس Bs در پهنه مورد مطالعه
نسبت عرض کف دره به ارتفاع دره (Vf)
اين شاخص يكي از شاخصهای مورفومتري است كه بالاآمدگي تكتونيكي بر روي آن تأثير میگذارد و نسبت به اين عامل حساس است. اين شاخص از نسبت عرض كف دره به ارتفاع دره بهصورت رابطه 5 مشخص میشود:
(5) Vf = Vfw/ [(Ald-Asc) + (Ard-Asc) /2)]
در رابطه 5 (Vf)نسبت عرض به ارتفاع دره، (Vfw)پهناي دره، (Asc),(Ald),(Ard) به ترتيب، ارتفاع خط تقسيم آب در قسمت راست و چپ دره و كف بستر دره میباشند( Bull, W.B., 2007 ). بهطور معمول مقادير بالاي شاخصVf با نرخهای پايين بالاآمدگی تكتونيكي همخوانی دارد ( Keller, E.A., Pinter, N., 2002 ) پس از محاسبه شاخص Vf در گستره مطالعاتي، اين شاخص در سه كلاس ردهبندی میشود ، اين سه كلاس عبارتاند از: كلاس 1 (Vf≤0.5) ، اين رده از شاخص Vf نشاندهنده درههای Vشكل است، كلاس دو (0.5≤Vf˂1.0) ، اين رده از Vfبيانگر يك حالت حد واسط از شكل دره بين ردههای یک و سه است و درنهايت كلاس سه (Vf≥1) كه نشاندهنده درههای Uشكل است( El Hamdouni, R., Irigaray, C.Fernandez, T., Chacón, J., Keller, E.A., 2007 ). محدوده شاخص Vf در پهنه مورد مطالعه از 2.65 ( در حوضه 36 ) تا 15.27 (در حوضه 16) متغير است. نتايج حاصل از اندازهگیری اين شاخص نشاندهنده آن است كه اکثر درههای اندازهگیری شده در پهنه مورد مطالعه U شكل هستند. شکل 9 نقشه ردهبندی زیرحوضه ها بر اساس اندیس Vf در پهنه مورد مطالعه میباشد و همانطور که نشان داده شده است ، با توجه به ردهبندی این اندیس، پهنه دارای درههای U شكل میباشد.
شکل9 . نقشه ردهبندی زیرحوضه ها بر اساس اندیس Vf در پهنه مورد مطالعه
پیچوخم پیشانی کوهستان (J) (Smf)
اين شاخص تعادل بين فرآيندهاي فرسايشي رودخانه كه تمايل به برش درون پيشاني كوهستان را دارند و نيروهاي فعال تكتونيكي كه تمايل به ايجاد پيشاني كوهستان مستقيم همراه با گسلش را دارند توصيف میکند( Bull, W.B., McFadden, L.D., 1977 Keller, E.A., 1986 ). شاخص پیچوخم پيشاني كوهستان با استفاده از رابطه 6 محاسبه ميشود ( Bull, W.B., 2007 ) :
(6) (J) (Smf) = Lj/Ls
در رابطه 6 Smf شاخص سينوسيته پيشاني كوهستان، Lj طول پيشاني كوهستان در امتداد كوهپايه و Ls طول خط مستقيم پيشاني كوهستان میباشد. اين شاخص همواره كمتر از سه و نزديك به یک است كه كوهستان با شيب تند بهصورت ناگهاني در امتداد پيشاني كوهستان بالا میآید (Bull, W.B., 2007 ). پیشانیهای كوهستان بالا آمده در اثر فعالیتهای تكتونيكي، مستقيم و صاف هستند و مقدار اين شاخص در آنها پايين است اما اگر سرعت بالاآمدگي پيشاني كوهستان كم شود و يا بالاآمدگي متوقف شود، پيشاني كوهستان تحت تأثير فرآيندهاي فرسايشي قرار میگیرد و شكل سينوسي پيدا میکند و پیچوخم آن افزايش مییابد، درنتيجه مقدار شاخص J نيز افزايش پيدا خواهد كرد. محاسبه مقدار اين شاخص بهوسیله نقشههای توپوگرافي و يا تصاوير ماهوارهاي میتواند انجام شود، نقشههای بزرگ مقياس و تصاویر ماهوارهای باقدرت تفكيك مكاني بالا میتوانند براي اندازهگیری دقيق و مؤثر اين شاخص مورد استفاده قرار گيرند. این شاخص براي 31 پيشاني كوهستان مورد بررسي قرارگرفته است و پس از محاسبه اين شاخص در سه رده زمين ساختي دسته بندي شده است. در اين تقسیمبندی، رده 1 J < 1.10، رده2 1.50 > J ≥ 1.10 و رده سه J ≥ 1.50 نشاندهنده فعاليت تكتونيكي پهنه هستند( El Hamdouni, R., Irigaray, C., Fernandez, T., Chacón, J., Keller, E.A., 2007 ).كمترين مقدار شاخص پیچوخم پيشاني كوهستان در پهنه مورد مطالعه یک است كه مربوط به حوضههای (0 و8 ، 15، 16 ، 18 ،21 ،24 ، 25 ، 26 ، 28 ، 30 ، 36) است (شکل 10).
شکل10. نقشه ردهبندی زیرحوضه ها بر اساس اندیس شاخص سینوسیته پیشانی کوهستان J
زمینساخت فعال نسبی (Iat)
در اغلب مطالعات تكتونيك، شاخص زمینساخت فعال نسبي با ارزيابي دو شاخص اصلي صورت میگیرد و تحقيقات اغلب به مطالعات بر روي پيشاني كوهستان و يا حوضههای رودخانهای تأكيد دارند( Bull, W.B., McFadden, L.D., 1977 Rockwell, T.K., Keller, E.A., Johnson, D.L., 1985,Azor, A., Keller, E.A., Yeats, R.S., 2002, Molin, P., Pazzaglia, F.J., Dramis, F., 2004, ). در اين پژوهش براي برآورد فعاليت تكتونيك نسبي تعدادي از شاخصهای ژئومورفيك را در سرتاسر پهنه، مورد تجزیهوتحلیل قرارگرفته است، اين شاخصها عبارتاند از: گراديان طولي رودخانه، نبود تقارن حوضه زهكشي، انتگرال هيپسومتريك، نسبت شكل حوضه زهكشي، نسبت عرض بستر دره به ارتفاع دره و شاخص پیچوخم پيشاني كوهستان. زمینساخت فعال نسبي از رابطه (S/n) با استفاده از ميانگين مقادير هر رده از شاخصهای مورفوتكتونيكي در تمامي حوضهها به دست آيد. براي توصيف شدت و درجه فعالیتهای تكتونيكي اين شاخص در چهار رده تكتونيكي توزيع شده است، رده یک زمینساخت فعال نسبي (1.0≤Iat˂1.5) اين رده نشاندهنده فعاليت تكتونيكي بسيار بالا است. رده دو اين شاخص با بازه (1.5≤Iat˂2.0)، بيانگر فعاليت تكتونيكي نسبي بالا است. رده سه شاخص زمینساخت فعال نسبي با مقادير (2.0≤Iat˂2.5)، فعاليت تكتونيكي متوسط را نشان میدهد و رده چهار با مقدار (2.5≤Iat) ، فعاليت زمینساخت نسبي كم را نشان میدهد[20]. در نهايت بعد از ردهبندی مقادير زمینساخت فعال نسبي، نقشه توزيع سطح فعاليت تكتونيكي پهنه در محيط نرمافزاری Arc GIS 10.1تهيه شد و پهنه مورد مطالعه به چهار بخش خيلي فعال، فعال، فعاليت متوسط و فعاليت كم پهنهبندی گرديد (شکل 11 ). تجزیهوتحلیل نتايج حاصل از ردهبندی شاخص زمینساخت فعال نسبي نشاندهنده آن است كه 30 درصد از گستره مطالعاتي فعاليت تكتونيكي بسيار بالا و بالا را در پهنه نشان میدهند و در كلاس یک و دو از شاخص Iat قرار میگیرند و حدود 65 درصد مربوط به رده سه هستند و نشاندهنده فعاليت تكتونيكي متوسط در پهنه است. حدود 5 درصد از پهنه مورد مطالعه نیز در رده چهار شاخص Iat قرار میگیرند كه بيانگر مقادير پاييني از فعالیت تكتونيكي نسبي در گستره مورد مطالعه است (جدول1 ). شکل 12 تصویری از گسل های اشاره شده در پهنه مورد مطالعه می باشد که دراین عکس ها برای درک بهتر گویا سازی شده اند .
شکل11. نقشه توزيع سطح فعاليت تكتونيكي نسبي (Iat)در پهنه مورد مطالعه
جدول 1 . مقادير و رده فعاليت تكتونيكي شاخص هاي مورفوتكتونيكي در40 حوضه زهكشي
FID* | Area | Af_Class | Bs_Class | Hi_Class | J_Class | SL_Class | Vf_Class | IAT | IAT_Class |
0 | 1641/212524 | 2 | 3 | 3 | 1 | 2 | - | 2/2 | 3 |
1 | 545/702289 | 3 | 3 | 3 | - | 1 | - | 2/5 | 3 |
2 | 350/639366 | 3 | 3 | 3 | - | 1 | - | 2/5 | 3 |
3 | 317/617636 | 1 | 2 | 1 | - | 1 | - | 1/25 | 1 |
4 | 264/434992 | 2 | 3 | 2 | - | 1 | - | 2 | 3 |
5 | 358/599114 | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | - | 1/8 | 2 |
6 | 309/773686 | 1 | 3 | 3 | - | 2 | - | 2/25 | 3 |
7 | 241/304846 | 1 | 1 | 1 | - | 1 | - | 1 | 1 |
8 | 956/524916 | 3 | 1 | 3 | 1 | 2 | - | 2 | 3 |
9 | 944/198369 | 1 | 3 | 3 | - | 1 | - | 2 | 3 |
10 | 894/565547 | 1 | 3 | 3 | - | 2 | - | 2/25 | 3 |
11 | 343/786493 | 3 | 3 | 3 | - | 1 | - | 2/5 | 4 |
12 | 695/602212 | 2 | 3 | 3 | 1 | 2 | 3 | 2/33 | 3 |
13 | 364/197371 | 3 | 1 | 1 | - | 1 | - | 1/5 | 2 |
14 | 354/977416 | 2 | 1 | 3 | - | 1 | - | 1/75 | 2 |
15 | 654/506532 | 1 | 3 | 3 | 1 | 2 | 3 | 2/17 | 3 |
16 | 273/150224 | 2 | 3 | 3 | 1 | 1 | 3 | 2/17 | 3 |
17 | 366/708201 | 2 | 1 | 3 | - | 1 | - | 1/75 | 2 |
18 | 1008/171034 | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | - | 1/75 | 2 |
19 | 259/906074 | 1 | 3 | 3 | 2 | 2 | 3 | 2/33 | 3 |
20 | 474/495015 | 1 | 2 | 3 | 2 | 2 | - | 2 | 3 |
21 | 703/807133 | 2 | 3 | 3 | 1 | 2 | - | 2/2 | 3 |
22 | 625/493026 | 1 | 3 | 3 | 2 | 2 | 3 | 2/33 | 3 |
23 | 474/625188 | 3 | 2 | 3 | - | 2 | 3 | 2/17 | 3 |
24 | 382/191654 | 2 | 3 | 3 | 1 | 1 | 3 | 2/17 | 3 |
25 | 542/402432 | 2 | 3 | 3 | 1 | 1 | 3 | 2/17 | 3 |
26 | 566/700945 | 3 | 3 | 3 | 1 | 1 | 3 | 2/33 | 3 |
27 | 761/140952 | 1 | 1 | 3 | 2 | 1 | - | 1/6 | 2 |
28 | 516/578575 | 1 | 1 | 3 | 1 | 1 | 3 | 1/67 | 2 |
29 | 1058/94507 | 2 | 3 | 3 | 2 | 2 | - | 2/4 | 3 |
30 | 711/359588 | 3 | 2 | 3 | 1 | 1 | 3 | 2/17 | 3 |
31 | 372/03493 | 1 | 3 | 3 | - | 1 | - | 2 | 3 |
32 | 599/493474 | 3 | 3 | 3 | - | 1 | - | 2/5 | 4 |
33 | 289/064927 | 3 | 1 | 3 | - | 2 | - | 2/25 | 3 |
34 | 303/544527 | 1 | 3 | 2 | - | 1 | - | 1/75 | 2 |
35 | 458/759999 | 1 | 3 | 3 | - | 2 | - | 2/25 | 3 |
36 | 524/985544 | 3 | 3 | 3 | 1 | 1 | 3 | 2/33 | 3 |
37 | 287/044444 | 1 | 2 | 3 | - | 1 | - | 1/75 | 2 |
38 | 622/446328 | 1 | 3 | 3 | - | 1 | - | 2 | 3 |
39 | 324/15426 | 1 | 1 | 3 | - | 1 | - | 1/5 | 2 |
*Fild
شکل 12. الف ـ ج) تصاویری از گسلهای پهنه
نتیجهگیری
ü بر اساس اندازهگیری اندیس SL، حوضههای شماره (0 و5 و6 و8 و 10و12 و14 و15 و18 و19 و20 و21 و22 و 23و29 و33 و35 ) دارای سطح فعالیت یک بوده و بالاترین نرخ SL را نشان میدهند. این حوضهها روی گسلهای ایپک ، حسنآباد ، کوشک نصرت و سلطانیه واقع شدهاند. سایر حوضهها دارای سطح فعالیت دو و نرخ پایینتر SL میباشند.
ü بيشترين مقادير SL در حوضههای(صفر و شش و 12 و 22 و 29 ) اندازهگیری شده است که تحت تاثیر فعالیت گسلهای کوشک نصرت ، حسنآباد ، ایپک و سلطانیه میباشند. ازآنجاکه رودخانههای پهنه بهطورکامل منطبق بر نواحی گسلی هستند و از طرفی در مناطقی که گسله اصلی و مهمی نداریم ، رودخانه با SL بالا نیز دیده نمیشود بیشتر میتوان به این نتیجههای اعتماد کرد.
ü بر اساس نتیجههای بهدستآمده از اندازهگیری Af، حوضههای با رده فعالیت یک در بیشتر پهنه مورد مطالعه ، چه دشت و چه نواحی مرتفع، گسترش دارد. تمرکز بیشتر حوضههای رده یک و با بیشترین کج شدگی در اطراف گسلهای اصلی مثل کوشک نصرت ، حسنآباد ، آوج ، ایپک میباشد که خود حاکی از فعالیتهای اخیر (کواترنری) آنها است .
ü بررسیهای مربوط به اندیس هیپسومتری در پهنه نشان میدهد که بخش اعظمی از پهنه، رده فعالیت پایین را نشان میدهد و این مطلب بیانگر این موضوع خواهد بود که پهنه مورد مطالعه نسبت به اندیس هیپسومتری حساسیت پایین را داشته است بهعبارتدیگر اختلاف ارتفاع زیادی در زیر حوضهها دیده نمیشود .
ü با توجه به نتیجههای حاصل از اندازهگیری اندیس کشیدگی حوضه (Bs )، فعالیت گسلهای کوشک نصرت و حسنآباد در به وجود آوردن حوضههای بهشدت فعال و کشیده بسیار بیشتر بوده است و نشان از فعالیت بیشتر این گسلها نسبت به سایر گسلها در پهنه مورد مطالعه است.
ü نتايج محاسبه شاخص Bs در گستره مطالعاتي نشان میدهد که تقريباً 60 درصد از حوضههاي مورد مطالعه شكلي نزديك به دايره داشته و به كلاس سه فعاليت زمين ساختي تعلق دارند.
ü ردهبندی زیرحوضه ها بر اساس اندیس Vf در گستره مورد مطالعه نشان میدهد که پهنه دارای درههای U شكل میباشد.
ü بررسی پیشانیهای کوهستان بهوسیله تصویر هیل شید و کنتورهای ارتفاعی حاصل از آن نشان میدهد که زیرحوضه هایی که مجاور و یا در امتداد گسلهای اصلی هستند دارای بالاترین نرخ فعالیت Jهستند، همچنین بیشترین تمرکز زیرحوضه های فعال از نظر نرخ سینوسی پیشانی کوهستان در امتداد گسلهای کوشک نصرت ، حسنآباد ،آوج ، حاج عرب سمینک ، سلطانیه و زنجان است.
ü تجزیهوتحلیل نتايج حاصل از ردهبندی شاخص زمینساخت فعال نسبي نشاندهنده آن است كه 30 درصد از گستره مطالعاتي فعاليت تكتونيكي بسيار بالا و بالا را در پهنه نشان میدهند و در كلاس یک و دو از شاخص Iat قرار میگیرند و حدود 65 درصد مربوط به رده سه هستند و نشاندهنده فعاليت تكتونيكي متوسط در پهنه است. حدود 5 درصد از پهنه مورد مطالعه نیز در رده چهار شاخص Iat قرار ميگيرند كه بيانگر مقادير پاييني از فعالیت تكتونيكي نسبي در گستره مورد مطالعه است.
ü با توجه به بررسیهای شاخص زمینساخت فعال نسبي در گستره مورد مطالعه ، گسلهای آلاداغ لو ، اشتهارد ، کوشک نصرت، خشکرود ، حسنآباد ، ایپک ، حاج عرب سُمینک ، محب علی ، بیدو ، زردرنگ ، احمدآباد کاروانسرا ، کرفس –سوزن ، دارای فعالیت نسبی خیلی زیاد تا زیاد و گسلهای سلطانیه- درجزین ، زنجان ، آبدره ، آوج ، باقرآباد فعالیت زمین ساختی نسبی متوسط دارند. در این بین گسلی با فعالیت زمین ساختی نسبی کم مشاهده نشده است و در کل میتوان کل پهنه را از لحاظ تکتونیکی فعال دانست.
ü از بین اندیسهای اندازهگیری شده برای گستره مورد مطالعه ، اندیسهای AF، SLو J دارای بیشترین نرخ فعالیت بودند که نشاندهنده حساسیت این اندیسها به نوع حرکت غالب در پهنه است. تقریبا تمام گسلهای پهنه دارای حرکت امتدادلغز غالب و حرکت راندگی هستند، مثل گسل کوشک-نصرت که راندگی با مولفه امتدادلغز غالب است.
ü گسلهای اصلی و بزرگ پهنه شامل کوشک نصرت ، حسنآباد ، ایپک ، خشکرود ، حاج عرب سمینک هستند و حوضههای منطبق بر این گسلها که تعداد زیادی از حوضههای پهنه را در برمیگیرند، همگی دارای سطح فعالیت تکتونیکی نسبی بالا یا خیلی بالا هستند که حاکی از بالا بودن فعالیت تکتونیکی این گسلها در کواترنری است. گسل کوشک نصرت و حسنآباد و حاج عرب سمینک و خشکرود و زردرنگ بزرگترین و فعالترین گسلهای پهنه هستند زیرا تقریبا تمام حوضههای منطبق بر آنها دارای Iat بالایی هستند.
ü در حوضه 18 که محل خمش گسل کوشک نصرت به جنوب خاوری است بالاترین نرخ فعالیت کواترنری در تمامی اندیسهای اندازهگیری شده ، نشان داده است.
ü بر اساس اندازهگیری اندیس SL، حوضههای شماره (0 و5 و6 و8 و 10و12 و14 و15 و18 و19 و20 و21 و22 و 23و29 و33 و35 ) دارای سطح فعالیت یک بوده و بالاترین نرخ SL را نشان میدهند. این حوضهها روی گسلهای ایپک ، حسنآباد ، کوشک نصرت و سلطانیه واقع شدهاند. سایر حوضهها دارای سطح فعالیت 2 و نرخ پایینتر SL میباشند.
ü بيشترين مقادير SL در حوضههای( صفر و شش و 12 و 22 و 29 ) اندازهگیری شده است که تحت تاثیر فعالیت گسلهای کوشک نصرت ، حسنآباد ، ایپک و سلطانیه میباشند. ازآنجاکه رودخانههای پهنه کاملاً منطبق بر نواحی گسلی هستند و از طرفی در مناطقی که گسله اصلی و مهمی نداریم ، رودخانه با SL بالا نیز دیده نمیشود بیشتر میتوان به این نتیجههای اعتماد کرد.
ü بر اساس نتیجههای به دست آمده از اندازهگیری Af، حوضههای با رده فعالیت 1 در بیشتر پهنه مورد مطالعه ، چه دشت و چه نواحی مرتفع، گسترش دارد. تمرکز بیشتر حوضههای رده یک و با بیشترین کج شدگی در اطراف گسلهای اصلی مثل کوشک نصرت ، حسن آباد ، آوج، ایپک میباشد که خود حاکی از فعالیتهای اخیر (کواترنری) آنها است .
ü بررسیهای مربوط به اندیس هیپسومتری در پهنه نشان میدهد که بخش اعظمی از پهنه، رده فعالیت پایین را نشان میدهد و این مطلب بیانگر این موضوع خواهد بود که پهنه مورد مطالعه نسبت به اندیس هیپسومتری حساسیت پایین را داشته است بهعبارتدیگر اختلاف ارتفاع زیادی در زیر حوضهها دیده نمیشود .
ü با توجه به نتیجههای حاصل از اندازهگیری اندیس کشیدگی حوضه (Bs ) ، فعالیت گسلهای کوشک نصرت و حسنآباد در به وجود آوردن حوضههای بهشدت فعال و کشیده بسیار بیشتر بوده است و نشان از فعالیت بیشتر این گسلها نسبت به سایر گسلها در پهنه مورد مطالعه است.
ü نتايج محاسبه شاخص Bs در گستره مطالعاتي نشان میدهد که کم و بیش 60 درصد از حوضههای مورد مطالعه شكلي نزديك به دايره داشته و به كلاس 3 فعاليت زمين ساختي تعلق دارند.
ü ردهبندی زیرحوضه ها بر اساس اندیس Vf در گستره مورد مطالعه نشان میدهد که پهنه دارای درههای U شكل میباشد.
ü بررسی پیشانیهای کوهستان بهوسیله تصویر هیل شید و کنتورهای ارتفاعی حاصل از آن نشان میدهد که زیرحوضه هایی که مجاور و یا در امتداد گسلهای اصلی هستند دارای بالاترین نرخ فعالیت Jهستند، همچنین بیشترین تمرکز زیرحوضه های فعال از نظر نرخ سینوسی پیشانی کوهستان در امتداد گسلهای کوشک نصرت ، حسنآباد ،آوج ، حاج عرب سمینک ، سلطانیه و زنجان است.
ü تجزیهوتحلیل نتايج حاصل از ردهبندی شاخص زمینساخت فعال نسبي نشاندهنده آن است كه 30 درصد از گستره مطالعاتي فعاليت تكتونيكي بسيار بالا و بالا را در پهنه نشان میدهند و در كلاس یک و دو از شاخص Iat قرار میگیرند و حدود 65 درصد مربوط به رده سه هستند و نشاندهنده فعاليت تكتونيكي متوسط در پهنه است. حدود 5 درصد از پهنه مورد مطالعه نیز در رده چهار شاخص Iat قرار میگیرند كه بيانگر مقادير پاييني از فعالیت تكتونيكي نسبي در گستره مورد مطالعه است.
ü با توجه به بررسیهای شاخص زمینساخت فعال نسبي در گستره مورد مطالعه ، گسلهای آلاداغ لو ، اشتهارد ، کوشک نصرت، خشکرود، حسنآباد ، ایپک ، حاج عرب سُمینک ، محب علی ، بیدو ، زردرنگ ، احمدآباد کاروانسرا ، کرفس –سوزن ، دارای فعالیت نسبی خیلی زیاد تا زیاد و گسلهای سلطانیه- درجزین ، زنجان ، آبدره ، آوج ، باقرآباد فعالیت زمین ساختی نسبی متوسط دارند. در این بین گسلی با فعالیت زمین ساختی نسبی کم مشاهده نشده است و در کل میتوان کل پهنه را از لحاظ تکتونیکی فعال دانست.
ü از بین اندیسهای اندازهگیری شده برای گستره مورد مطالعه ، اندیسهای AF، SLو J دارای بیشترین نرخ فعالیت بودند که نشاندهنده حساسیت این اندیسها به نوع حرکت غالب در پهنه است. کم و بیش تمام گسلهای پهنه دارای حرکت امتدادلغز غالب و حرکت راندگی هستند مثل گسل کوشک-نصرت که راندگی با مولفه امتدادلغز غالب است.
ü گسلهای اصلی و بزرگ پهنه شامل کوشک نصرت ، حسنآباد ، ایپک ، خشکرود ، حاج عرب سمینک هستند و حوضههای منطبق بر این گسلها که تعداد زیادی از حوضههای پهنه را در برمیگیرند، همگی دارای سطح فعالیت تکتونیکی نسبی بالا یا خیلی بالا هستند که حاکی از بالا بودن فعالیت تکتونیکی این گسلها در کواترنری است. گسل کوشک نصرت و حسنآباد و حاج عرب سمینک و خشکرود و زردرنگ بزرگترین و فعالترین گسلهای پهنه هستند زیرا تقریبا تمام حوضههای منطبق بر آنها دارای Iat بالایی هستند.
ü در حوضه 18 که محل خمش گسل کوشک نصرت به جنوب خاوری است بالاترین نرخ فعالیت کواترنری در تمامی اندیسهای اندازهگیری شده ، نشان داده است.
Investigation of the relationship between tectonic morphological indices and seismic acceleration in Indes, Aipak, Avaj and Kushk-e-Nusrat fault zones (northwest of Saveh).
Bahar Rezaei Nahal1 /Mohsen PourKermani2*/Mehdy Zare3 /Maryam Dehbozorgi4 /Reza Nozaem5
1. Student Ph.D., Department of Geology ,Islamic Azad University,North Branch,Tehran,Iran
2. Professor, Department of Geology , Faculty Member of Islamic Azad University,North Branch,Tehran,Iran
3. Professor, Department International Institute of Earthquake Engineering and Seismology(IIEES),Professor of Engineering Seismology,Tehran,Iran
4. Assistant Professor, Department of Geology , Assistant Professor of Kharazmi University,Tehran,Iran
5. Assistant Professor, School of Geology ,College of Science,Univercity of Tehran,Tehran,Iran
Abstract
The northwest zone of Saveh City is located in the Indes , Kooshk e Nosrat, Avaj, and Ipak fault zones. Indes, Kooshk e Nosrat, Avaj, and Ipak faults are considered the major faults in central Iran, which are also active in the Quaternary, and their last movements are attributed to the present time, therefore, the estimation of morphometry to identify the effect of active tectonics on the tectonic evolution of drainage basins seems necessary. Therefore, in this study, six important morphotectonic indices were analyzed including the longitudinal gradient of the river, asymmetry of the drainage basin, hypsometric integral, drainage basin shape, the ratio of the floor width to the valley height, and mountain front. To model the formation of basins in the studied area, Arc Hydro software (Arc GIS add-ins) has been used based on data derived from a digital elevation model. Then, 6 morphotectonic indices have been compiled and classified on each of the basins. Finally, the Active Tectonic Index (IAT) has been calculated, according to which the study area has been classified into 4 categories including very high, high, intermediate, and low tectonic activity. According to the IAT index, 5% of the study area shows very high tectonic activity, 25% of the studied area has high tectonic activity, 65% of it has average tectonic activity and about 5% of the tectonic activity is low. Moreover, seismic acceleration has been prepared to confirm the result of morphological indices in the estimation and analysis of active tectonics in the region. In this study, the highest level of tectonic activity can be seen in the north-eastern part of the area. In most sectors, the level of activity is high and intermediate, which is related to the activity of Kooshk-e-Nosrat, Aipak, and Avaj faults.
Keywords
Active tectonic , Avaj fault , Indes fault, Kooshk-e-Nosrat fault , Morphometric indices.
منابع
نبوی، م. ح.، 1355 ، دیباچه ای بر زمین شناسی ایران ، 109 . ##- Alavi, M., 1991. Sedimentay and Structural characteristics of the Paleo-Tethys remnants in northeastern Iran. Geological Society of America Bulletin, 103, 983. ##- Alavi, M., 1994. Tectonics of the Zagros orogenic belt of Iran: new data and interpretations: Tectonophysics, 229, 211-238. ##- Alavi, M., 1996. Tectonostratigraphic synthesis and structural style of the Alborz mountain system in northern Iran. journal Geodyn., 21, 1- 33.##- Nowroozi,A.A and Mohajer-Ashjai,A.,1985. Fault movements and tectonics of Eastern Iran:boundaries of the Lut plate Geophys.J.R.astr. Soc.,83, 215-237. ##- Babaahmadi, A. and Safaei, H. and Yassaghi, A. and Vafa, H. and Naeimi, A. and Madanipour, S., 2010. A study of Quaternary structures in the Qom region, west central Iran, Journal of Geodynamics, 50 (5), 355-367. ##- Altin, T.B. and Altin, B.N., 2011. Development and morphometry of drainage network in volcanic terrain, Central Anatolia, Turkey, Geomorphology 125, 485–503. ##- Reddy, G.P.O. and Maji, A.K. and Gajbhiye, K.S., 2004. Drainage morphometry and its influence on landform characteristics in a basaltic terrain, Central India — a remote sensing and GIS approach, International Journal of Applied Earth Observation and
Geo information 6, 1–16. ##- Keller‚E.and pinter‚N.‚1996. Active tectonics‚Earth quakes‚uplift and ‚Earth sciencesseries‚prentice-Hall‚Newjersey. ##- Keller, E.A. and Pinter, N., 2002. Active Tectonics: Earthquakes, Uplift, and Landscape (2ndEd.) Prentice Hall, New Jersey. ##- Molin, P. and Pazzaglia, F.J. and Dramis, F., 2004. Geomorphic expression of active tectonics in a rapidly-deforming forearc, sila massif, Calabria, southern Italy, American Journal of Science 304, 559–589. ##- Silva, P.G., Goy and J.L., Zazo, C. and Bardajm, T., 2003, Fault generated mountain fronts in Southeast Spain: geomorphologic assessment of tectonic and earthquake activity, Geomorphology 250, 203–226. ##- Hack, J.T., 1973, Stream-profiles analysis and stream-gradient index, Journal of Research of the U.S. Geological Survey 1, 421–429. ##- Hack, J.T., 1982. Physiographic division and differential uplift in the piedmont and Blue Ridge. U.S. Geological Survey Professional Paper 1265, 1–49. ##- Troiani, F. and Della Seta, M., 2008. The use of the stream length–gradient index in morphotectonic analysis of small catchments: a case study from Central Italy, Geomorphology 102, 159–168. ##- Hack, J.T., 1957, Studies of longitudinal stream-profiles in Virginia and Maryland: U.S.Geological Survey Professional Paper 294B, 45–97. ##- Hack, J.T., 1973. Stream-profiles analysis and stream-gradient index, Journal of Research of the U.S. Geological Survey 1, 421–429. ##- Hack, J.T., 1982, Physiographic division and differential uplift in the piedmont and Blue Ridge. U.S. Geological Survey Professional Paper 1265, 1–49. ##- Bull, W.B., 2007. Tectonic geomorphology of mountains: a newapproach to paleoseismology, Blackwell, Malden. ##- El Hamdouni, R., Irigaray, C., Fernandez, T., Chacón, J. and Keller, E.A., 2007. Assessment of relative active tectonics, southwest border of Sierra Nevada (southern Spain), Geomorphology, 96, 150–173. ##- Hare, P.W. and Gardner, T.W., 1985. Geomorphic indicators of vertical neotectonism along converging plate margins, Nicoya Peninsula, Costa Rica. In: Morisawa, M., Hack, J.T. ##- Keller, E.A. and Pinter, N., 2002. Active Tectonics: Earthquakes, Uplift, and Landscape (2ndEd.) Prentice Hall, New Jersey. ##- Dehbozorgi, M. and Pourkermani, M. and Arian, M.and Matkan, A. A. and Motamedi, H. andHosseiniasl, A., 2010, Quantitative analysis of relative tectonic activity in the Sarvestan area, central Zagros, Iran,Geomorphology, 121(3), 329-341. ##- Strahler, A.N., 1952, Hypsometric (area–altitude) analysis of erosional topography, Geological Society of America Bulletin 63, 1117–1142. ##-Mayer, L., 1990. Introduction to Quantitative Geomorphology, Prentice Hall, Englewood, Cliffs, NJ. ##- Ramírez-Herrera, M.T., 1998. Geomorphic assessment of active tectonics in the Acambay Graben, Mexican volcanic belt, Earth Surface Processes and Landforms 23, 317–332. ##- Cannon, P.J., 1976. Generation of explicit parameters for a quantitative geomorphic study of Mill Creek drainage basin, Oklahoma Geology Notes 36 (1), 3–16. ##-Bull, W.B. and McFadden, L.D., 1977. Tectonic geomorphology north and south of the Garlock fault, California, In: Doehring, D.O. (Ed.), Geomorphology in Arid Regions,Proceedings of the Eighth Annual Geomorphology Symposium, State University of NewYork, Binghamton, 115–138. ##- Keller, E.A., 1986. Investigation of active tectonics: use of surficial Earth processes. In:Wallace, R.E. (Ed.), Active tectonics Studies in Geophysics, National Academy Press,Washington DC, 136–147. ##- Rockwell, T.K.and Keller, E.A. and Johnson, D.L., 1985, Tectonic geomorphology of alluvial fans and mountain fronts near Ventura, California. In: Morisawa, M. (Ed.), Tectonic Geomorphology, Proceedings of the 15th Annual Geomorphology Symposium. Allen and Unwin Publishers, Boston, 183–207. ##- Azor, A., Keller, E.A. and Yeats, R.S., 2002. Geomorphic indicators of active fold growth:South Mountain–Oak Ridge Ventura basin, Southern California, Geological Society of America Bulletin 114, 745–753. ##- Molin, P., Pazzaglia, F.J. and Dramis, F., 2004. Geomorphic expression of active tectonics in a rapidly-deforming forearc, sila massif, Calabria, southern Italy, American Journal of Science 304, 559–589.##
[1] * نویسنده مرتبط : Mohsen.pourkermani@gmail.com
