تعیین ساختار هدایت ویژه پوسته زمین در یک حاشیه قاره‌ای با استفاده از داده‌های مگنتوتلوریک

Abstract

ساختار عمیق داخلی پوسته زمین با استفاده از روش‌های مناسب لرزه‌ای و الکترومغناطیسی مورد بررسی قرار می‌گیرد. ازمیان روش‌های الکترومغناطیسی روش مگنتوتلوریک که از منبع طبیعی (نوسانات میدان مغناطیسی زمین) استفاده می‌کند مناسب‌ترین روش برای کاوش پوسته پایینی زمین است. عمق کاوش در این روش بسته به بسامد نوسان‌های مورد استفاده تغییر می‌کند و هر چه بسامد کمتر باشد، ساختارهای عمیق‌تر بررسی می‌شوند. در این مقاله داده‌های مگنتوتلوریک بلند دوره (بسامد کوتاه) که در منطقه حاشیه قاره‌ای شیلی در امتداد دو نیم‌رخ شرقی-غربی و در عرض‌های جغرافیائی‌ 39.3 و 38.9 درجه جنوبی برداشت شده‌اند، مورد بررسی قرار گرفته ‌است. قطعه‌های زمین‌شناسی مهم که این دو نیم‌رخ‌ از آنها می‌گذرند عبارت‌اند از: رشته کوه‌های موازی ساحلی (Coastal Cordillera) ، دره طولی(Longitudinal Valley) و کمان آتشفشانی که دقیقاً زیر آتشفشان‌های فعال ویلاریکا (Villarrica) و لایما (Llaima) واقع شده ‌است (شکل1). مجموعاً 32 ایستگاه در امتداد این نیم‌رخ‌ها با فاصله تقریبی 10 کیلومتر از هم واقع شده‌اند و داده‌های مگنتوتلوریک را در محدوده دوره‌ای 20.000-10 ثانیه ثبت کرده‌اند. مهم‌ترین مشکلی که در استفاده از این داده‌های MT دورة بلند وجود دارد، اثر واپیچش گالوانیکی ناشی از ناهمگنی‌های سه‌بُعدی کوچک محلی است که در قسمت‌های سطحی‌تر قرارگرفته و باعث می‌شوند که پاسخ‌های ناشی از ساختار عمیق دوبُعدی منطقه‌ای پنهان شود. میزان انحراف داده‌های مگنتوتلوریک از مدل دوبُعدی منطقه‌ای با پارامتر پیچش (skew) اندازه‌گیری می‌شود. این مرحله که از آن تحت عنوان "تحلیل ابعادی" داده‌ها (dimensionality analysis) یاد می‌شود به روش بار (بار، 1988) صورت گرفته ‌است. مقدار آستانه پارامتر پیچش در این روش برای تمایز بین ساختارهای هدایت ‌ویژه دوبُعدی و سه‌بُعدی 3ر0 است. شکل3 نمایش پربندی مقادیر پیچش محاسبه شده برای این دو نیم‌رخ است. این شکل نشان می‌دهد که مقادیر پیچش این داده‌ها به‌طورکلی بین 3ر0 و 1ر0 توزیع شده‌اند. بنابراین رویکرد دوبّعدی در مورد این مجموعه داده‌ها موجه است. به‌منظور تفسیر داده‌های مگنتوتلوریک با استفاده از مدل‌های دوبُعدی ضروری است که یک جهت استرایک ثابت برای کل نیم‌رخ تعیین شود. تفسیر دوبُعدی داده‌ها فقط پس از چرخش آنها در جهت این استرایک امکان‌پذیر خواهد بود. در مورد این مجموعه از داده‌ها استرایک ساختار هدایت ‌ویژه منطقه‌ای با استفاده از روش "تانسور فاز" برای هردو نیم‌رخ در جهت شمالی- جنوبی محاسبه شده ‌است (شکل4). مدل‌سازی معکوس با استفاده از الگوریتم "گرادیان‌های مزدوج غیرخطی" و با استفاده از کد رودی و مکی (Rodi and Mackie, 2001) صورت گرفته‌ است. فضای مدل با 92 سطر و 148 ستون مجزا شده و مدل اولیه از یک نیم‌فضای همگن با مقاومت‌ویژه 100 اهم‌متر و اقیانوس با مقاومت‌ویژه 33ر0 اهم‌متر که محدوده آن با توجه به داده‌های عمق‌سنجی مشخص و تثبیت شده، تشکیل شده ‌است. نتایج حاصل از مدل‌سازی معکوس داده‌های مربوط به این دو نیم‌رخ (شکل‌های 5 و6) بسیار شبیه به هم هستند و ساختارهای رسانای متمایزی را در پوسته میانی و پایینی نشان می‌دهند. این توده‌های رسانا به منزله سیالات موجود در نواحی گسلی منطقه و یا نواحی با گداختگی جزئی (واقع در کمان آتشفشانی) تفسیر می‌شوند.