ناپیوستگی‌های پوسته، لرزه‌زمین‌ساخت و ویژگی‌های لرزه‌‌ای البرز خاوری- میانی، ایران، بررسی ساختار رزگون برای هندسه ژرفی گسل‌ها

Abstract

رشته‌کوه البرز که به دنبال برخورد پهنه‌های عربی و اوراسیا در تریاس پسین شکل گرفته و آهنگ کنونی این برخورد 21 میلی‌متر در سال است، گستره‌ای چین‌خورده، گسل‌خورده و یکی از گستره‌های کوتاه‌شدگی پوسته زمین در ایران است. ایالت لرزه‌زمین‌ساختی البرز از شمال به گسل خزر، از جنوب به گسل‌های مشا، طالقان، شمال قزوین، شمال تهران، شمال سمنان وآستانه، از غرب به کوه‌های طالش و از شرق به ایالت لرزه‌زمین‌ساختی کپه‌داغ کران دارد. جابه‌جایی البرز شرقی به دو جابه‌جایی راندگی گسل خزر و جابه‌جایی راستالغز چپ‌گرد سامانه گسلی شاهرود با راستای شمال شرقی - جنوب غربی افراز (Partitioning) می شود. گسل‌های سامانه گسلی شاهرود و سازوکار زمین‌شناسی همگی آنها در روی زمین شناخته شده است، اگرچه هندسه آنها در ژرفا شناخته شده نیست. این گستره لرزه‌خیز پیش‌تر مورد بررسی‌های لرزه‌خیزی قرار نگرفته است. به‌جز زمین‌لرزه 20-01-1990 با سازو‌کار راستالغز چپ‌گرد (هاروارد، 2011) و وابسته به گسل فیروزکوه، زمین‌لرزه دیگری با سازوکار معلوم در گستره یادشده وجود ندارد. بنا به دلایل بالا راه اندازی شبکه های محلی برای بررسی ساختار سرعتی پوسته در البرز شرقی و پراکندگی خُردلرزه‌ها برای بررسی جنبایی گسل‌ها در این گستره، گریز ناپذیر بود. پاره شرقی سامانه گسلی شاهرود در گستره البرز خاوری در این نوشتار پژوهشی بررسی شده است. این سامانه گسلی بخش مهمی در نقشه لرزه‌زمین‌ساختی این گستره به شمار می‌رود. زمین‌لرزه تاریخی سال 856 کومس را که بزرگت‌رین زمین‌لرزه درون قاره‌‌ای ایران است می‌توان به سامانه گسلی شاهرود وابسته دانست. همچنین زمین‌لرزه تاریخی سال 1301 با بزرگی 7/6 و زمین‌لرزه‌های دستگاهی 1890 و 1935 به شماره با بزرگی‌های 2/7 و 8/5 در نزدیکی گستره بررسی شده روی داده‌اند که می‌توان آنها را نیز به سامانه گسلی شاهرود وابسته دانست. در این بررسی دو شبکه لرزه‌نگاری محلی (سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور) با ایستگاه‌های نزدیک به هم در مدت زمان 9 ماه پیرامون این سامانه گسلی راه‌اندازی شدند و داده برداشت کردند. همچنین هم‌زمان از خُردلرزه‌های برداشت شده با شبکه‌های لرزه‌نگاری موسسه ژئوفیزیک نیز بهره جستیم. پراکندگی زمین‌لرزه‌هایی که به تنهایی با ایستگاه‌های شبکه‌های لرزه‌نگاری موسسه ژئوفیزیک برداشت شده‌اند، به دلیل فاصله زیاد میان‌ایستگاهی، هم‌خوانی خوبی با هندسه سطحی و ژرفی گسل‌ها ندارند. پس از ویرایش و پردازش داده‌‌‌‌ها، با به‌کارگیری روش واداتی (1933) وابستگیVP/VS با ضریب همبستگی 98/0 مقدار 71/1، و بازه 4 لایه‌‌ای سرعت پرتو لرزه‌ایP میان 4/5 تا 0/8 کیلومتر بر ثانیه از سطح تا گوشته بالایی نیز به‌دست آمد. رومرکز زمین‌لرزه‌های هر دو شبکه محلی با رخنمون سامانه گسلی نامبرده به‌ویژه مهم‌ترین پاره گسلی آن (گسل آستانه) هم‌پوشانی داشتند. با سنجش آماری دو دسته زمین‌لرزه برداشت شده با شبکه‌‌های محلی و شبکه‌های لرزه‌نگاری موسسه ژئوفیزیک، به سادگی می‌توان کمتر بودن خطاها را در زمین‌لرزه‌های شبکه محلی دریافت. در این بررسی ستبرای نهشته‌های رویی نزدیک به 4 کیلومتر، مرز لایه بلورین رویی در 13 کیلومتری، پهنای لایه لرزه زا 24 کیلومتر و یک برآورد اولیه از ژرفای موهو 34 کیلومتر به‌دست آمد. ژرفای ناپیوستگی‌های موهو و لایه لرزه‌زا با به‌کارگیری پردازش زمان سیر پرتوهای شکسته مرزی گذرنده از زیر ناپیوستگی‌ها به‌دست آمده‌اند. همچنین برای ژرفای لایه لرزه‌زا از پراکندگی ژرفی زمین‌لرزه ها استفاده شده است. دو شیب تند و یک شیب رو به شمال به شماره، برای گسل‌های آستانه، چاشم و شمال سمنان پیشنهاد شد. ژرفای بیشتر زمین‌لرزه‌ها از 4 تا 14 کیلومتری است. این پراکندگی نشان می‌‌دهد که بیشتر زمین‌لرزه ها در درون لایه بلورین رویی رخ داده‌اند. با اینکه شیب همه گسل‌های جنوبی گستره (مانند گسل‌های گرمسار و شمال سمنان) رو به شمال و شیب همه گسل‌های شمالی گستره (مانند گسل‌های خزر و شمال البرز) رو به جنوب هستند، به دلیل ستبرای کم لایه لرزه‌زا نمی‌توان بر وجود ساختار رزگون (گلی) در البرز شرقی پافشاری کرد. دلیلی نیز برای کمتر شدن شیب آنها در ژرفا در دست نداریم تا در لایه لرزه‌زا به هم برسند. راستای بردارهای تنش لرزه‌ای، که از سازوکار خُردلرزه‌ها برگرفته شده‌اند، با راستاهای جابه‌جایی اندازه‌گیری شده با GPS هم‌خوانی دارند. این بردارها نیروی کششی را در راستای شمال غربی- جنوب شرقی و راستای فشار را عمود بر آن نشان می‌دهند. از پارامترهای لرزه‌‌خیزی، b-Value که وابسته به عکس توان لرزه‌‌ای گستره و متناسب با نسبت احتمال رخداد زمین‌لرزه‌های کوچک به بزرگ است، نزدیک به 9/0 به‌دست آمد. ازآنجاکه این پارامتر وابسته به بزرگی نیست پس م‌ی‌توان آن را برای لرزه‌خیزی زمینه نیز به‌دست آورد.