فصلنامه علمی علوم زمین

فصلنامه علمی علوم زمین

مدل‌سازی گسله‌های امتداد لغز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
حسن شهریور
پژوهشکده علوم زمین، سازمان زمین شناسی کشور، تهران، ایران
چکیده
طبق تعریف (Sylvester, 1988) گسله امتداد لغز گسله‌ای است که بیشتر حرکت آن به موازات راستای گسله است. این گسله‌ها بیش از هزار کیلومتر درازا داشته و میزان جابجایی آن‌ها نیز از چند میلی‌متر تا دهها کیلومتر است.
      در یک محدوده باریک می‌توان شکاف‌ها، گسله‌ها و چین‌های En-echelon را مشاهده کرد. افزون بر آن، این گسله ساختمان‌هایی نظیر گسله‌ها، چین‌ها، دایک‌ها، سیل‌ها و تورق‌ها را جابجا کرده و سنگ‌هایی با سن، جنس، رخساره و ساختمان مختلف را در کنار یکدیگر قرار می‌دهند.
    در این گسله‌ها سه نوع ساختمان اصلی حاصل از کوتاه‌شدگی، انبساط و شیرینگ افقی پدید می‌آید. دو نوع مکانیزم شیرینگ محض و ساده، روابط هندسی و دینامیکی را در این گسله‌ها تشریح می‌کنند. بیشتر گسله‌های راستالغز در محدوده شیرینگ ساده شکل می‌گیرند.
این گسله‌ها در آزمایشگاه‌های تکتونیک تجربی توسط بر پاداشتن مدل‌های مشابه مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج حاصله از بررسی مدل‌ها و رسوبات آبرفتی تغییر شکل یافته نشان می‌دهد که پنج نوع شکاف در اثر کار کرد این گسله‌ها به وجود می‌آید:
1 – شیرینگ‌های Riedel (R) : که با محدودۀ اصلی جابجایی (PDZ) زاویه‌ای حدود ф/2 می‌سازند.
۲- سطوح شیرینگ مکمل R’) Riodel) : که تحت زاویه ф/2  90-با (PDZ) پدید می‌آیند .
۳- شیرینگ‌های P : که تحت زاویه ф/2 - با PDZ قرار دارند و جهت حرکتشان با گسل همسو است.
4- شکاف‌های انبساطی T : که زاویه ٤٥ درجه با PDZ دارند.
5- گسله‌های موازی Y: که با PDZ موازی هستند.
در اینجا ф  زاویه شکست داخلی است.
   در برش بعد سوم یک گسله (عمود بر PDZ) علاوه بر سطح محوری چین‌های En-echelon و شیرینگ‌های R، ساختمان‌های گلوار نیز مشاهده می‌شود که بسته به همگرا بودن یا واگرا بودن گسله این ساختمان‌ها به دو دسته ساختمان‌های گلوار مثبت و گلوار منفی تقسیم می‌شوند.  Harding (1985) بر پایه بررسی‌های خود روی مقاطع لرزه‌ای نشان داده که ساختمان‌های گلوار مثبت به صورت ساختمان‌های خطی طاقشکل هستند و حرکت رو به بالا دارند و به دلیل هندسه ساختمانشان که مناسب برای انباشته شدن نفت هستند، در اکتشاف نفت حائز اهمیت‌اند.
       ساخت مدل‌های آزمایشگاهی از گسله‌های امتدادلغز ابتدا بوسیله (1928) Cloose با استفاده از رس آغاز شده است. (1970) Tchalenko ضمن ساخت مدلی از یک گسله امتدادلغز با استفاده از رس و جعبه شیرینگ آن را با نمونه‌ای در طبیعت (گسله دشت بیاض در ایران) مقایسه کرده است. (1986) Naylor et al. نیز در مدل خود با استفاده از ماسه ساختمان‌های مختلف حاصل از کار کرد این گسله‌ها را نشان داده است.
مدل باید از دیدگاه کینماتیکی، هندسی و دینامیکی با طبیعت همخوانی داشته باشد.
مدلی که در اینجا توصیف شده از نظر کینماتیکی با هر گسله امتدادلغزی در طبیعت که هیچگونه فرسایش و رسوب‌گذاری در حین و پس از تغییر شکل در آن صورت نگرفته است، قابل قیاس است. از نظر هندسی نیز هر یک میلی‌متر از مدل در همه ابعاد برابر با ۱۰۰ متر در طبیعت است. از نظر دینامیکی، نسبت استرس مدل با طبیعت باید یک باشد.
معادله استرس برای مدل و طبیعت به صورت زیر است:
σ= ρgl  که σ استرس، ρ دانسیته، g  شتاب جاذبه و e طول است. با توجه به این که در مدل و طبیعت شتاب جاذبه برابر است
σm/ σp= ρm/ ρp        lm/lp
برای هر چه بیشتر شبیه شدن مدل با طبیعت باید از یک سری خواص بدون بعد فیزیکی مشابه استفاده کرد.
     در این نوشته ساختمان‌های گلوار مثبت حاصل از گسله امتدادلغز همگرا توسط ایجاد چند مدل مورد مطالعه قرار گرفته است. برای ساخت مدل‌های مورد بحث از دستگاهی مرکب از یک جعبه دنده، یک الکتروموتور و جعبه شیرینگ (Shear Box) با ابعاد cm  7/5 × ۲۰۱۷ استفاده می‌شود (شکل ۱). مادۀ مورد استفاده نیز یک نوع ماسه است که در ابعاد کوچک‌تر از 2/0 میلی‌متر دانه‌بندی شده و وزن مخصوص آن  g/cm3  1/4 است.  برای تفکیک بهتر لایه‌ها از میان‌لایه‌های نازک ماسه به رنگ آبی و سیاه استفاده شده است. ضخامت لایه‌های سفید ۵ میلی‌متر است. جعبه مدل طوری آماده شده که در زیر آن دو صفحه قرار دارد که به صورت موازی به سمت هم حرکت می‌کنند. گسل در هر چهار آزمایش از نوع چپ رو است. در آزمایش اول و دوم مکانیزم عمل گسله شیرینگ محض است که با آن در ازای کوتاه‌شدگی چین‌های خوابیده پدید می‌آیند. در دو آزمایش دیگر مکانیزم عمل شیرینگ ساده است که در آن‌ها ساختمان‌های گلوار مثبت با ساختمان طاقشکل و حرکت رو به بالا پدید می‌آید
کلیدواژه‌ها
گسل امتدادلغز
مدل‌سازی

موضوعات

Cloos, H. 1928. Experimente zur innera tektoniczentribiatt fur mineralogie und paleontologie v. 1928, p. 609-621.
Emons R. C. 1969. Strike-slip rupture patterns in sand model. Tectonophysics, V. 7,p. 71-87.
Ferund R. 1974. Kinematics of transform and transcurrent faults. Tectonophysics, V. 21, P. 93-134.
Harding T. P. (1973). New port- Ingelwood trend, California- An example of wrenching style of deformation.
AAPG Bulletin, V 57 (1), p. 97-116.
Harding T. P. 1985. Seismic characteristics and identification of negative flower structures and positive flower structures and positive structural inversions. AAPG Bulletin. V. 69, p. 582- 600.
Horsfield W. T. 1977. An experimental approach to basement-controlled faulting. In fault tectonics in NW Europe. Edited by Frost R. T. C. and Dikkers A. J. Geologie mijnb. 56, 363-370.
Koyi H. and Peterson K. 1993. Development of salt structures in the Danish Basin. Marine and petroleum geology. V. 10 Apr.
Mullugeta G. and Koyi H. Episodic accretion and strain partitioning in a model sand wedge. Tectonophysics. V. 202, p. 319-333.
Naylor M. A., Mandl G. and Sijpestijn C. H. K. 1986. Fault geometries in basement induced wrench faulting under different initial stress. Journal of structural geology. V. 8, p, 737-752.
Sylvester R. G. 1988. Strike-slip faults: GSA Bulletin V. 100, p. 1668-1703.
Tchalenko J. S. and Amberseys N. N. 1970. Structural analysis of the Dasht-e Bayaz (Iran) earthquake. GSA Bulletin. V. 81, p. 41-66.
Vandeville B. and Cobbold P. R. 1988. How normal faulting and sedimentation interact to produce listric fault profiles and stratigraphic wedges. Journal of structural geology. V. 10- No. 7, p. 649-659.
 Weijermars R., Jackson M. P. A. and Vandeville B. 1993. Reological and tectonic modelling of salt provinces. Tectonophysics. V. 217, p. 143-174.
فصلنامه علمی علوم زمین
دوره 5، شماره 17-18
پاییز و زمستان 1374، سال پنجم، شماره 17-18
زمستان 1374
صفحه 80-91