توزیع آهنگ‌لغزش در سامانه گسل های فعال منطقه برخورد مایل صفحه های عربستان و اوراسیا بر اساس روش المان های مرزی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی نقشه برداری، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران.

2 دانشیار، دانشکده مهندسی نقشه برداری، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران.

چکیده

در این نوشتار به منظور بررسی میدان سرعت حاصل از پردازش مشاهدات GPS در منطقه برخورد مایل صفحه­های زمین­ساختی عربستان و اوراسیا، از مفاهیم مکانیک شکست و مدل‌سازی جداشدگی استفاده شده است. بدین­منظور نخست گسل­های فعال عمده در محدوده منطقه مورد مطالعه، انتخاب و سپس با اعمال شرایط مرزی مناسب آهنگ لغزش امتدادلغز بین گسل­ها با استفاده از روش عددی المان­های مرزی با توابع گرین مستخرج از مدل تحلیلی Okada توزیع شد. در ادامه میدان سرعت حاصل از مدل­سازی با میدان سرعت GPS شبکه غیردائم ژئودینامیک سراسری ایران مقایسه شده و با تغییر شرایط مرزی به­صورت سعی و خطا تطابق بهتری بین میدان سرعت مدل با میدان سرعت GPS ایجاد شد، به­نحوی که اختلاف بیشتر مشاهدات GPS از نتایج مدل در محدوده بیضی اطمینان 95 درصد  آنها قرار گرفت. در ادامه برآوردها برای بهبود تطابق میدان سرعت مدل با میدان سرعت GPS و با در نظر گرفتن همخوانی آهنگ­های لغزش حاصل از مدل با آهنگ­های لغزش زمین­شناسی، سعی شد با تغییر شرایط مرزی و معرفی برخی از آهنگ­های لغزش حاصل از روش­های زمین­شناسی به­عنوان شرط مرزی به مدل، تطابق بیشتری بین آهنگ­های لغزش حاصل از دو روش ایجاد شود. در مورد دیگر گسل­ها نیز آهنگ­های لغزش حاصل از مدل­سازی اولیه به عنوان شرط مرزی به گسلش­ها داده شد و با روند سعی و خطا، این مقادیر برای رسیدن به آهنگ­های لغزش زمین­شناسی تغییر داده شد به گونه‌ای که تا حد امکان تطابق میدان سرعت مدل با میدان سرعت GPS حفظ شده و حتی بهبود نیز بیابد. نتایج حاصل از مدل­سازی نشان می­دهند که در مورد بیشتر گسل­ها، آهنگ­ لغزش مدل­سازی شده با آهنگ لغزش تعیین شده با استفاده از روش­های زمین­شناسی سازگار است. همچنین نتایج نشان می­دهند که بیشتر گسل­های امتدادلغز در ایران از نوع راست­گرد هستند. از سوی دیگر، با توجه به این‌که آهنگ­ لغزش مدل­سازی شدة نهایی برای گسل شمال تبریز (mm/yr4. 6) بیشتر از گسل اصلی عهد حاضر (mm/yr2. 2) است بنابراین از مدل­سازی انجام‌شده می‌توان به این نتیجه رسید که ادامه گسل شمال آناتولی در ایران، گسل شمال تبریز است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Slip Rate Partitioning in Active Faults System of Oblique Collision Zone of Arabia-Eurasia Plates based on Boundary Elements Method

نویسندگان [English]

  • A. Rastbood 1
  • B. Vosooghi 2
1 PhD Student, Faculty of Geodesy and Geomatics Eng., K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran.
2 Associate Professor, Faculty of Geodesy and Geomatics Eng, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

In this research, fracture mechanic concepts and dislocation modeling is used to examine the velocity field of GPS observables on the oblique collision zone of Arabia-Eurasia plates. For this purpose, the significant active faults in the study area were selected and proper boundary conditions applied.  Numerical boundary element method with green functions obtained from Okada analytical solution were used to distribute strike slip rates among selected active faults. Velocity field obtained from the model was compared with GPS velocity field of Iranian campaign global geodynamic network and by changing boundary conditions using try and error a better coincidence were generated between model and GPS velocity field. At the final stage the difference of most of GPS observations from model results were inside of 95% confidence ellipse. Regarding accordance among model and geological slip rates, in continue of estimates we tried to get better accommodation between model and GPS velocity fields. For this purpose we tried to get better accordance between deduced slip rates by two methods with changing of boundary conditions and introducing some of geological slip rates as boundary conditions. Slip rates of other faults obtained by initial modeling were considered as boundary conditions for final modeling. These boundary conditions were changed by try and error to get close and close to geological slip rates such that the accommodation of model with GPS velocity field were retained and even get better too. Modeling results show that most of faults modeled slip rates are consistent with slip rates obtained by geological methods. The numerical results also show that most of strike slip faults in Iran are dextral. Regarding that final modeled slip rate for North Tabriz fault (6.4 mm/yr) is more than modeled slip rate for Main Recent Fault (2.2 mm/yr), the model shows that North Tabriz Fault is continuation of North Anatolian Fault in Iran.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Boundary element method
  • Displacement discontinuity
  • GPS velocity field
  • Fracture mechanics
  • deformation
  • Tectonic
  • Elastic lithosphere

نوری، س.، وثوقی، ب. و ابوالقاسم، ا. م.، 1388- مدل‌سازی میدان جابه‌جایی هم‌لرزه یک گسل و تعیین حساسیت پارامترهای هندسی و فیزیکی مدل به میدان جابه‌جایی آن، مجله فیزیک زمین و فضا، دوره 35، شماره 1، 59-73.

 

 

References

Armijo, R. & Flerit, F. & King, G. & Meyer, B., 2003- Linear elastic fracture mechanics explains the past and present evolution of the Aegean, Earth and Planetary Science Letters 217, 85-95.

Crouch, S. L., 1976- Solution of plain elasticity problems by the displacement discontinuity method. Int. J. Num. Methods Engng 10, 301-343

Crouch, S. L. & Starfield, A. M., 1983- Boundary element methods in solid mechanics, George Allen & Unwin publication.

Flerit, F., Armijo, R., King, G. & Meyer, B., 2004-The mechanical interaction between the propagating North Anatolian Fault and the back-arc extension in the Aegean, Earth and Planetary Science Letters 224, 347–362.

Gomberg, J. & Ellis,  M., 1994- Topography and tectonics of the central New Madrid seismic zone: Results of numerical experiments using a three-dimensional boundary-element program, J. Geophys. Res., 99, 20299-20310.

Mannikko, N. R., 1998- Estimates of the Neogene to modern regional strain foe northern walker lane, Basin and Range province, USA, M.Sc. thesis, The University of Memphis.

Marshall, S. T., 2008- Deformation Associated with Faulting within Geologic and Inter-seismic Time Scales, Ph.D. Thesis, University of Massachusetts Amherst.

Masson, F., Anvari, M., Djamour,  Y., Walpersdorf, A., Tavakoli, F., Daignieres, M., Nankali, H. & Van Gorp, S., 2007- Large-scale velocity field and strain tensor in Iran inferred from GPS measurements: new insight for the present-day deformation pattern within NE Iran, Geophys. J. Int. 170, 436–440.

Meghan Miller, M. & Johnson Daniel, J., 2001- Refined kinematics of the Eastern California shear zone from GPS observations, 1993-1998,  Journal of Geophysical Research, VOL. 106, No. B2, Pages 2245-2263.

Okada, Y., 1985- Surface deformation due to shear and tensile faults in a half space, Bull. seism. Soc. Am., 75, 1135–1154.

Okada, Y., 1992- Internal deformation due to shear and tensile faults in a half space, Bull. seism. Soc. Am., 82, 1018–1040.

Savage, J. & Burford, R., 1973- Geodetic determination of relative plate motion in Central California, J. geophys. Res., 78, 832–845.

Segall, P., 2010- Earthquake and Volcano Deformation, Princeton Universit Press.

Steketee, J. A., 1958- On Volterra's dislocation in a semi-infinite elastic medium, Can. J. Phys.36, 192-205.

Tavakoli, F., Walpersdorf, A., Authemayou, C., Nankali, H. R., Hatzfeld, D., Tatar,  M., Djamour, Y.,  Nilforoushan,  F. & Cotte, N., 2008- Distribution of the right-lateral strike–slip motion from the Main Recent Fault to the Kazerun Fault System (Zagros, Iran): Evidence from present-day GPS velocities, Earth Planet. Sci. Lett., 275, 342-347.

Thomas,  A. L., 1993- POLY3D: A three-dimensional, polygonal element, displacement discontinuity boundary element computer program with applications to fractures, faults, and cavities in the Earth’s crust, Masters ThesisStanfordUniversity, 52 pp.

Vernant, P. & Chéry, J., 2006- Low fault friction in Iran implies localized deformation for the Arabia–Eurasia collision zone, Earth and Planetary Science Letters 246, 197–206.

Wang, R., Lorenzo-Martin, F. & Roth, F., 2006- PSGRN/PSCMP - a new code for calculating co- and post-seismic deformation, geoid and gravity changes based on the viscoelastic-gravitational dislocation theory, Computers & Geosciences, 32, 527–541.