تحلیل تغییرشکل قاره ای زمان حاضر در محدوده فلات ایران با استفاده از تانسور کرنش مستخرج از مشاهدات دائم و دوره ای GPS

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استاد دانشگاه تبریز

چکیده

با استفاده از بردارهای سرعت دائم و دوره ای GPS میتوان به تنسور گرادیان جابجایی دست یافت و با محاسبه تنسور کرنش و کمیتهای اسکالر مستخرج از این تنسور به بررسی تغییرشکل قاره ای و تفسیر زمین ساخت منطقه با توجه به گسلهای فعال شناخته شده پرداخت. در این تحقیق برای فلات ایران در محدوده برخورد مایل صفحه های زمین ساختی عربستان و اوراسیا تنسور گرادیان جابجایی با حل مسئله معکوس با استفاده از بردارهای سرعت مسطحاتی GPS محاسبه شد. سپس تنسور کرنش و کمیتهای اسکالر مستخرج از آن یعنی محورهای اصلی کوتاه شدگی و کشیدگی، نرخ دوران حول محور قائم، کرنش برشی بیشینه و اتساع دوبعدی برآورد گردید. نتایج تحلیل با ویژگی‌های زمین‌شناسی بلندمدت در مناطق وسیعی از فلات ایران سازگار است که نشان می‌دهد میدان سرعت GPS منعکس‌کننده فرآیندهای زمین شناسی زمان حاضر فلات ایران است. تغییرات دامنه و جهت دوران حول محور قائم به دلیل تغییرشکل توزیع شده در سرتاسر فلات است. وجود مناطق بزرگ با نرخهای دوران تقریباً ثابت و کم دامنه نشانگر دوران اجسام شبه صلب در داخل فلات برخوردی ایران است که توسط گسلهای فعال احاطه شده اند. دامنه کوتاه شدگی در مناطق داخلی نسبت به مرزهای فلات پایین تر بوده و تقریباً در همه جای فلات نرخ اتساع منفی است. نرخ اتساع منفی با بالاآمدگی قائم پوسته و کوهزایی همراه است. حداکثر مقدار اتساع دوبعدی منفی در بخش جنوبی البرز شرقی برابر 3-^10×8/1 و 3-^10×4/6 در سال به ترتیب با روش های نزدیک ترین همسایگی و فواصل وزن دار محاسبه شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analysis of present-day continental deformation in the Iranian plateau using strain tensor extracted from permanent and campaign GPS observations

نویسنده [English]

  • Asghar Rastbood
Assistant Professor
چکیده [English]

Regional GPS networks are now becoming sufficiently dense that one can, with increasing confidence, calculate the full two-dimensional velocity gradient tensor rather than rely on one-dimensional transects. The two-dimensional tensor provides additional insight by allowing one to calculate the vertical axis rotation and dilatation rate tensors. Furthermore, the principal horizontal strain rate axes are not always obvious from examination of the velocity vectors alone. In this study, the Iranian plateau at the oblique collision zone of Arabia-Eurasia tectonic plates has been selected as the study area. Deformation measured by regional GPS networks in the Iranian plateau reflects the geologic and tectonic variability of the region. Using GPS observations, the velocity gradient tensor can be obtained and by calculating the scalar quantities extracted from this tensor, we can study the continental deformation and interpret the tectonics of the region.

For the Iranian collisional plateau, the regional strain and rotation rate are analyzed by inverting GPS velocity vectors to calculate the two-dimensional velocity gradient tensor. In general case, estimated deformations using GPS data show characteristics of regional deformation. Principal shortening and extension rate axes, vertical axis rotation, and two-dimensional volume strain (dilatation) are very consistent with long-term geological features over large areas, indicating that the GPS velocity fields reflect processes responsible for the recent geologic evolution of the Iranian plateau. Differences between geological and GPS descriptions of deformation can be attributed either to GPS networks that are too sparse to capture local interseismic deformation, or to permanent deformation that accrues during strong earthquakes.

Vertical axis rotation amplitude and sign changes is due to distributed deformation throughout the plateau. The presence of large regions with almost constant low amplitude rotation rates indicates a quasi-rigid bodies rotation inside the Iranian collisional plateau bounded by faults. Estimated compressive axis confirm the direction of Arabia-Eurasia tectonic plates collision. Internal amplitude of shortening is lower than the boundaries of the plateau and has a negative two-dimensional dilation almost everywhere. Negative dilation rate is associated with vertical crustal uplift.

The maximum value of negative volumetric strain obtained in the southern part of Eastern Alborz. It was calculated as 8.1×10^-3 and 4.6×10^-3 per year, respectively, using the nearest neighbor and weighted distances methods.

We show the superiority of the gridding method over the Delaunay triangulation method. On the other hand, to study the strain locally in regions with active deformation, if the number of GPS stations in there is high, the value of α in the distance-weighted method or the number of neighborhoods in the nearest neighbor method should be chosen less. Current two-dimensional GPS networks are adequate to resolve first-order regional-scale instantaneous strain variations. However, resolution of some of the issues raised here must await the deployment of dense, continuous and high-rate GPS networks. Such networks, scaled to the dimensions of the problems one wishes to study, will provide more regular temporal sampling allowing one to calculate more reliably near fault interseismic strain. More importantly, they will bring a critical third dimension of velocity measurement, allowing one to calculate the full three- dimensional velocity gradient tensor. Furthermore, deployment of dense networks of continuous GPS stations can be used in conjunction with differential radar interferometry to provide a more spatially and temporally complete snapshot of tectonic deformation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • displacement gradient
  • nearest neighbor
  • distance weighted
  • Iranian plateau
  • GPS