سیب آس|فروش مهندسی مواد|تجهیزات ساختمان|تاسیسات|صنعت|خدمات الکترونیکی

آمار بازديدكنندگان

مقاله ماهيت فراكتالي (ناوردائي مقياسي) دوپلكسهاي منطقه هنشك، زون سنندج – سير

چکیده
منطقه مورد مطالعه بخشی از زون سنندج- سیرجان و کمربند کوهزایی زاگرس می باشد. روند ساختاری در این منطقه NW-SE است، که با روند کلی سنندج – سیرجان منطبق می باشد . براساس شواهد بدست آمده از دوپلکسهای منطقه، این ساختارها
Scale- invariant هستند و مدلی که برای توجیه این خصلت ارائه شده است مدل گسلش مرتبط با چین (Fold-Related Faulting) می باشد . براساس این مدل با اعمال فشارش بریک دوپلکس لایه های درون هورسها چین می خورند و با ادامه کوتاه شدگی مقاومت سنگها ازبین رفته و گسلهای جدیدی تحت زاویه تقریبا 30 درجه نسبت به یکی از تراستها تشکیل می شوند. با پیشروی این گسلها به سمت تراست اتصالی (Link-Thrust)سمت مقابل، دوپلکسهای جدید با مقیاسی کوچکتر درون هورسهای دوپلکس قدیمی تشکیل می شود.

مقدمه:
مطالعه فرکتال در دو دهه اخیر یکی از زمینه های مهم تحقیقاتی در بسیاری از مسایل تکنولوژی و علوم بوده است (Ranagarajan, 2000) . فرکتالی بودن یک پدیده به این معنی است که بدون توجه به مقیاس مشاهده ای، جزئیات قابل مشاهده هستند و حتی در مقیاسهای بسیار دقیق، هنوز جزئیاتی وجود دارند که قابل مشاهده باشند. خصوصیت بسیار شاخص فرکتال، ناوردایی مقیاسی (Scale Invariance) می باشد. این خصلت خود خصوصیت مهم دیگری را در فرکتالها ایجاد کرده است. در صورتیکه بخشی از یک پدیده فرکتالی تحت مقیاس خاصی بزرگ شود( یعنی واحد اندازه گیری کوچک گردد) ، بخش بزرگ شده، شکلی مشابه حالت اولیه پدیده خواهد داشت. اگر این فرآیند براین بخش تکرار شود، شکل حاصل دوباره مشابه بخش قبلی بوده و این فرایند می تواند تا بینهایت ادامه یابد . این خصوصیت را خود همسانی (Self Similarity) گویند (Avasthi, 2000) .
در طبیعت بسیاری از اجسام و حوادث خود همسان هستند و ساختارهای زمین شناسی نیز از این قاعده مستثنی نمی باشند. Fichter g Baedke(2000) با مطالعه زمین شناسی ساختمانی ناحیه اتالانتیک میانی، در یکسری از مقاطع زمین شناسی در مقیاسهای مختلف به این نتیجه رسیدند که رکورد سنگها فرکتالی هستند، یعنی از مقیاسهای ماکروسکوپی تا میکروسکوپی درون ساختارها، ساختارهای دیگر وجود دارند و این ساختارها خود درون ساختارهایی دیگر جای دارند. Karcz g Scolz (2000) با بررسی استیلولایتها متوجه شدند که این ساختارها دارای هندسه فرکتالی هستند.
دوپلکسها یکی از ساختارهای پیچیده زمین شناسی هستند که بنظر می رسد دارای هندسه فرکتالی باشند. یک دوپلکس آرایش خاصی از قطعات جدا شده سنگی تحت عنوان هورسهای تراستی (Thrust Horses ) می باشد که بین تراست قاعده ای در پایین و تراست سقف در بالا محصور شده اند (Dahlstrom, 1970; Boyer g Ellit,1982) . نمونه های بسیاری از این ساختارها در تعدادی از کمربندهای تراستی دنیا نظیر راکی کانادا، آپالاش جنوبی و مرکزی و غیره توسط محققین (Boyer g Elliott,1982,…) مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق نیز دوپلکسها و ماهیت فرکتالی آنها مورد توجه قرار گرفته و با بررسی دوپلکسهای منطقه هنشک مدلی برای توجیه این ماهیت ارائه شده است.
جغرافیا و زمین شناسی منطقه
منطقه مورد مطالعه در حدود 200 کیلومتری شمال شیراز، بین طولهای جغرافیایی 53.07 تا 53.24 شرقی و عرضهای جغرافیایی 30.40 تا 30.53 شمالی واقع شده است. از نظر زمین شناسی، این منطقه در کمربند کوهزایی زاگرس و زون سنندج- سیرجان واقع شده است و اکثر ارتفاعات آن دارای روند NW-SE می باشد که با روند کلی زون سنندج – سیرجان منطبق است . منطقه هنشک از واحدهای سنگی پالئوزوئیک و مزوزوئیک تشکیل شده که اکثرا دگرگون و دگر شکل شده هستند و مرز بین آنها غالبا گسلی می باشد(شکل -1).
منطقه مورد مطالعه از لحاظ ساختاری بسیار غنی بوده وانواع ساختارهای نظیر ساختارهای خطی، ساختارهای صفحه ای انواع چین ها(چین مکرر، چین های مرتبط با گسل و غیره )، گسلها و سیستمهای تراستی (دوپلکسها و ساختارهای فلسی) در آن مشاهده می شود.
ماهیت فرکتالی ساختارهای دوپلکس
مطالعه بسیاری از ساختارهای زمین شناسی از جمله چین ها و دوپلکسها برروی مقاطع (cross section) آنها صورت می گیرد. وقتی یک مقطع زمین شناسی از یک ناحیه بزرگ تهیه میشود،معمولا ساختارهای بزرگ از جمله گسلها و چینهای اصلی و یا بعبارتی ساختهای مرتبه اول (farst order) در آن ترسیم می گردد و به ساختارهای کوچک توجه نمی شود. بنابراین این
شکل 1- نقشه زمین شناسی منطقه هنشک
مقطع یک مقطع کامل نمی باشد، زیرا نشاندهنده کل ساختارهای آن منطقه نیست. در صورتیکه در همین ناحیه بخش کوچکتری از مقطع مورد بررسی قرارگیرد، ساختارهای کوچکتر و جزئی مشهود خواهد شد و باز اگر میدان دید کوچکتر شود، جزئیات بیشتری مشاهده خواهد شد. این موضوع نشان می دهد که ساختارهای زمین شناسی فرکتالی هستند.
دوپلکسها یکی از ساختارهای پیچیده و بسیار جالب زمین شناسی می باشند، که بنا به عقیده تانر (Tanner,1992) دارای خصلت ناوردایی مقیاسی هستند، یعنی در مقیاسهای مختلف قابل مشاهده می باشند، و ابعاد آنها اساسا توسط ضخامت چینه یا واحد چینه ای که ساختار در آن تشکیل شده است، کنترل می شود. بعنوان مثال در شکل- 2 دوپلکسهایی از چند کمربند کوهزایی در نقاط مختلف دنیا نشان داده شده است. بدون توجه به مقیاس این ساختارها مشابه هم هستند.
دریک ناحیه ومنطقه نیز می توان دوپلکسهایی در مقیاسهای مختلف مشاهده کرد . در شکل 3-الف مقطع زمین شناسی کمربند کوهزایی زاگرس (Alavi, 1994) در راستای NW-SE و در شکل 3-ب قسمتی از مقطع فوق نشان داده شده است. در این مقاطع فقط گسلهای ناحیه ای ترسیم شده و دوپلکس درون پوشش فانروزوئیک تشکیل شده است. برای بررسی جزئیات بیشتر ، مقیاس باید افزایش یابد. بدین منظور منطقه هنشک که بخشی از زون سنندج- سیرجان است، مورد بررسی قرارگرفت. شکل 4 مقاطع زمین شناسی بخشهای شمال غربی و جنوب شرقی منطقه را که با استفاده از عکسهای هوایی، داده های صحرایی ونقشه زمین شناسی

شکل 2- دوپلکسهای چند کمربند کوهزایی a - ، مکران، غرب پاکستان b - زون تراستی Moine در شمال اسکاتلند، c - تراست Lewiss ، کوههای راکی کانادا، e,d –دوپلکسهایی از جنوب غرب انگلستان
شکل 3- مقطع زمین شناسی کمربند کوهزایی زاگرس (Alavi, 1994)
ده بید تهیه شده است، نشان می دهد. این مقاطع تا حدودی مشابه مقاطع زمین شناسی قبل میباشد و همانند آنها کامل نیستند، زیرا که کل ساختارهای منطقه را نشان نمی دهند.
در شکل 5 مقیاس تا حد رخنمون کاهش یافته است. این رخنمون نیز شباهت بسیار زیادی با مقاطع قبلی دارد. در شکل 6 مقیاس دقیقتر از قبل می باشد، طوریکه در شکل طول مقطع حدود یک متر است. در این دوپلکسها اندازه هورسها توسط لایه هایی در حد سانتیمتر تا چند میلیمتر کنترل شده است. در منطقه مورد مطالعه دوپلکسهایی از قبیل بوفور یافت می شود.
تشابه موجود در تمامی مقاطع بررسی شده از حد ناحیه ای تا مزوسکوپی نشان دهنده خصلت ناوردایی مقیاسی و خود همسانی ساختارهای دوپلکس می باشد.
الف.
ب.
شکل 4- الف- مقطع زمین شناسی شمال غرب هنشک، ب- مقطع زمین شناسی جنوب شرق هنشک
شکل 5- دوپلکسی در حد رخنمون و نمای بزرگ شده از قسمتی از Link Thrust
شکل 6- مقطع یک سیستم تراستی در مجاورت هنشک (دوپلکس در قسمت میانی (b) واقع شده است .
مدل تشکیل دوپلکس
مدل اصلی تشکیل دوپلکسها اولین بار توسط بویر والیوت (1982) ارائه شده است و بعد از آن این موضوع مورد توجه محققین قرار گرفته و چندین مدل برای تشکیل این ساختار ارائه شده است. برخی از این مدلها بشرح زیر می باشند. تشکیل دوپلکسها زمانی آغاز می شود که موانعی همانند بسیاری ازبی نظمی ها و گره ها، مانع از پیشروی رو به جلوی تراست شوند (Knipe, 1985) و یا اینکه لایه یا افق مقابل تراست تحت تاثیر کوتاه شدگی موازی با لایه قرار گیرد (Cooper et al., 1983; Nickelsen, 1986) . دوپلکسها همچنین وقتی می توانند تشکیل شوند که در سیستمهای گسلی پلکانی، جابجایی از یک قطعه دیگر منتقل می شود (Woodcock g Fischer, 1986; Aydin, 1988; Cruikshank et al., 1991) .تانر (1989) پیشنهاد کرده است که دوپلکسها می توانند توسط مکانیزم خمشی- لغزشی (Flexural-slip) تشکیل شوند که در طی آن قطعاتی از لایه ها با ضخامت حدود یک متر در طول چین خوردگی چینهای جناغی، روی هم می لغزند. وی این مدل را مدل خشمی لغزشی و دوپلکسهای حاصل را دوپلکسهای خمشی- لغزشی نامگذاری کرده است. این دوپلکسها در نتیجه حرکت افزایشی غیر لرزه ای بر روی سطوح مختلف تراستی تشکیل می شوند (Tanner,1992) . اما مدل عمومی پذیرفته شده برای دوپلکسها این است که آنها ساختارهای پیشرونده به سمت جلو هستند که پیدایش هر هورس با چرخش رو به عقب هورسهای قبلی همراه است (Tanner,1992b) .
در این مدلها، بته مرتبه (order) دوپلکسها اشاره شده است، ولی همه آنها تحت تاثیر کوتاه شدگی تشکیل شده اند. وجود کوتاه شدگی در منطقه مسلم است. زیرا این منطقه بخشی از کمربند کوهزایی زاگرس است و کوهزاد زاگرس نیز توسط تصادم قاره ای بین قاره آفریقا- عربستان و خرده قاره ایران، در طی زمانهای کرتاسه تا ترشیری، تشکیل شده است (Berberian g king, 1981) . کوتاه شدگی حاصل از این تصادم در طول گسلهای بیشماری که تقریبا دارای روند NW-SE هستند انجام شده و جابجایی روی این گسلهای تراستی منجر به تشکیل ساختارهایی از جمله دوپلکس شده است.
در منطقه مورد مطالعه علاوه بر دوپلکسها ساختارهایی مشابه دوپلکس وجود دارد که بنظر می رسد مراحل قبل از کامل شدن دوپلکس رانشان می دهند. در ساختار نشان داده شده در شکل 7، جابجایی بر روی دو گسل تقریبا موازی با چینه بندی صورت گرفته است که باعث چین خوردگی لایه های میانی شده است. چین خوردگی تا حد مقاومت آستانه لایه های سنگی ادامه پیدا کرده و کوتاه شدگی بعد از این حد با گسلش مرتبط با چین (Fold related faulting) همراه بوده است. این گسلها تحت زاویه حدودا 30 درجه نسبت به یکی از تراستهای اتصالی تشکیل شده و بنظر می رسد کوتاه شدگی بیشتر در این ساختار باعث پیشروی این گسلها به سمت تراست اتصالی بعدی خواهد شد. بدین ترتیب دوپلکسهای جدید درون هورسهای دوپلکس قدیمی تشکیل می شوند.
شکل 7- چین نامتقارن حاصل از جابجایی گسلها و گسلهای کوچک حاصل از چین خوردگی با زاویه حدود30
در شکل 5-ب نیز می توان چین هایی را مشاهده کرد که نتیجه جابجایی گسلهای تراستی تشکیل شده اند. شکل 8 نمونه دیگری از این نوع ساختار را نشان می دهد که بخشی از یک دوپلکس بزرگتر می باشد. در قسمت میانی تصویر یک هورس از دوپلکس بزرگتر مشاهده می شود که جابجایی در دو تراست اتصالی مجاور باعث چین خوردگی چینه های درون آن شده است . در این ساختار نیز کوتاه شدگی از حد مقاومت لایه ها تجاوز کرده و باعث تشکیل گسلهایی با زاویه حدود 30 درجه شده است. در اینجا نیز با افزایش کوتاه شدگی و جابجایی بیشتر بر روی تراستهای اتصالی، گسلهای تشکیل شده در هورس پیشروی کرده و یک دوپلکس کامل درون هورس دوپلکس قبلی تشکیل خواهد شد. این پدیده می تواند برای دوپلکس جدید نیز اتفاق بیافتد و دوپلکسهای کوچکتری درون هورسهای آن تشکیل شود. به نظر می رسد در منطقه مورد مطالعه این فرایند 3 بار تکرار شده و 3 تا 4 مرتبه (order) دوپلکس با بزرگی های متفاوت از حد ناحیه ای تا مزوسکوپی شکل گرفته است.
شکل 8- تصویر چند هورس از یک دوپلکس در نزدیکی هنشک.
نتیجه گیری:
مفهوم فرکتال مختص تصاویر هندسی و اجسام ریاضیاتی نیست، بلکه در رکوردهای واقعی سنگها(ساختاری و چینه شناسی) نیز مشاهده می شود. دوپلکسها که یکی از رکوردهای ساختاری سنگها می باشد، دارای خصلت ناوردایی مقیاسی هستند. یعنی در هر مقیاس قابل مشاهده می باشد. شواهد ساختاری در منطقه نشان می دهد که گسلش مرتبط با چین مکانیزمی است که می توان با آن این خصلت را توجیه کرد. بر طبق مدل ارائه شده در مراحل اولیه کوتاه شدگی، دوپلکسهای بزرگتر (مرتبه اول) تشکیل می شوند و با افزایش کوتاه شدگی درون هورسهای دوپلکسهای قدیمی، دوپلکسهایی با مقیاس کوچکتر تشکیل می شوند بنظر می رسد با ادامه کوتاه شدگی این فرایند نیز ادامه پیداکند.
نويسنده: آق اتابای،مریم- سرکاری نژاد، خلیل
منابع :
1-Alavi,M.(1994)Tectonics of the Zagros orogenic belt of Iran : New data & Interpretation, Tectonophysics, vo1.229,p.21 1-238.
2-Avasthi,D.N.(2000) An introduction to Fractals & their applications in earth science. In: Application of Fractals in earth sciences, Dimri,V.P.( Ed.), A.A. Balkema/Roterdam/Brookfield,p. 1-6.
3-Aydin, A. ( 1988) Discontinuities along thrust faults & the formation of cleavage duplexes. Spec. Pap. Geolo. Soc. Am. Vol. 222 , p,223-232.
4- Berberian, M. & G.C.P., King, (1981) Toward a paleogeography & Tectonic evo(ution of Iran, Can. J. Earth Sci, vo1.18, no.2, p.210-265.
5-Boyer,S.E. & D. Elliott (1982) Thrust systems. Bull. Am. Ass. Petrol. Geol., vo1.66, p. 1196-1230. 6-Cooper, M. A. , M. R. Garton & J.R.Hossack (1983) The origin of the Basse Normandie duplex, Boulonnais, France, J. Struc. Geol., vol.5 p.139-152.
7-Cruikshank,K.M., G. Zhao & A.M. Johnson (1991) Duplex structures connecting fault system in Entrada Sandstone. J. struc. Geol. Voll3,p.1185-1196.
8-Dahlstrom, C. D.,(1970) Structural geology in the eastem margin of the Canadian Rocky Mountain. Bull. Can. Petrol. Geol.., vol. 18,p.332-406.
9- Fichter, L.S. & S.J. Baedke (2000) The fractal nature of structural geology during the late Paleozoic Alleghanian orogeny in the Mid- Atlantic region of the United States, available from:

10-Karcz, Z. & C. Scholz (2003) The fractal geometry of some stylolites from the calcare Massiccio formation Italy, J. Struc. Geol., vo1.25(8), p.1301-1316.
11-Knipe,R.J.(1985) Footwall geometry & the rheology of thrust sheets. J. Struc. Geol.,vol.7, p.l-10. 12-Nickelsen,R.P.(1986) Cleavage duplexes in the Marcellus scale of the Appalachian forland. J. Struc. Geol. , vol.8, p. 361-371.
13-Ranagarajan, G.(2000) Fractals, In: Application of fractals in earth sciences, Dimri V.P.(Ed), A.A. Balkema/Roterdam/Brookfield,p.7-16.
14-Shahidi,A.(1999) Geological map ofDehbid, scale,l/100000,Geol. Sur., Iran. l5-Tanner, P.W.G. (1989)'fhe tlexural-slip mechanism. J. Struc. GeoI.,VoI.ll,p.635-655.
16-Tanner,P. W.G. (1992) The duplex model: Implications from a study of t7exural-slip duplexes. In: Thrust Tectonics, Mc Clay K. R. (Ed), Chapman & HaII,London,p.201-208.
17- Tanner,P.W.G. (1992b) Morphology & geometry of duplexes formed during tlexural-slip folding. J. Struc~ Geol. Vol.l4, p.l 173-1192.
18-Woodcock, N.H. & M. Fischer (1986) Strike-slip duplexes. J. Struc. Geol.,vol.8,p.725-735

Scroll to Top

سيب آس ® یک علامت تجاری ثبت شده است. هرگونه کپی برداری و ایجاد تشابه پیگرد قانونی دارد.