ساختار پوسته ایران براساس برگردان همزمان تابع انتقال گیرنده و اطلاعات پاشندگی سرعت فاز امواج ریلی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی ومهندسی زلزله، تهران، ایران

2 دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان، زنجان، ایران-دانشگاه فرانکفورت آلمان، فرانکفورت، آلمان

چکیده

ساختمان پوسته فلات ایران واقع میان دو صفحه همگرای عربی و اوراسیا به‌کمک برگردان هم‌زمان توابع گیرنده و منحنی پاشندگی سرعت فاز امواج ریلی مورد مطالعه قرار گرفت. زمین‌لرزه‌های دور ثبت شده توسط ایستگاه‌های باند پهن شبکه لرزه‌نگاری ملی ایران (INSN) برای محاسبه توابع گیرنده مورد استفاده قرار گرفتند. منحنی پاشندگی سرعت فاز امواج رایلی به روش دو ایستگاهی میان جفت ایستگاه‌های شبکه لرزه‌نگاری یاد شده، محاسبه و تعیین شد. برای به‌کمترین میزان رساندن خطای موجود در برآورد ساختار پوسته در صورت استفاده از روش تحلیل توابع گیرنده و یا برگردان منحنی سرعت فاز امواج رایلی به تنهایی، از روش بهینه برگردان هم‌زمان تابع انتقال گیرنده و منحنی پاشندگی امواج رایلی استفاده شد. نتایج پژوهش حاضر نشان می‌دهد که ستبرای پوسته در ایران از 2± 40 کیلومتر درجنوب خاور کشور )ایستگاه ZHSF) تا حداکثر 2±56 کیلومتر در زیر زون سنندج- سیرجان (SNGE) متغیر است. مطالعه جامع صورت گرفته نشان داد که ستبرای پوسته در بخش‌های مرکزی زاگرس  (GHIR)مشابه با کارهای پیشین انجام گرفته 2± 47 کیلومتر است در حالی که در انتهایی‌ترین  بخش خاوری آن BNDS))ستبرای به2± 52کیلومتر و در بخش باختری SHGR)) به  2± 47 کیلومتر می‌رسد. ژرفای ناپیوستگی موهو برای ایران مرکزی (KRBR) 2± 48 کیلومتر برآورد شد. این در حالی است که ژرفای این ناپیوستگی در بخش جنوبی زون البرز مرکزی DAMV , THKV))به حدود 2±54 کیلومتر می‌رسد. ژرفای  محاسبه شده برای موهو در شمال‌باختر ایران ((MAKU و باختر حوضه دریای خزر GRMI)) بر یک پوسته با ستبرای 2±43 کیلومتر دلالت دارد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Crustal Structure of Iran from Joint Inversion of Receiver Function and Phase Velocity Dispersion of Rayleigh Waves

نویسندگان [English]

  • Mohammad Tatar 1
  • M. Tatar 1
  • A. Kaviani 2
1 International Institute of Earthquake Engineering and Seismology, Tehran, Iran
2 Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS), Zanjan, Iran Institut für Geowissenschaften, Johann Wolfgang Goethe-Universität, Altenhöferallee 1, D-60438 Frankfurt am Main, Frankfurt, Germany
چکیده [English]

Crustal structure of the Iranian plateau which is located between two convergent Arabian and Eurasian plates is studied.  Teleseismic earthquakes recorded by broad band stations of Iranian National Seismic Network (INSN) are used to compute the receiver functions for each station. Rayleigh wave phase velocity dispersion curves were estimated employing two-station methods for all possible station pair of the above mentioned seismic network. A combined inversion of Rayleigh wave phase velocities and body wave receiver functions increases the uniqueness of the solution over separate inversions and also facilitates explicit parameterization of layer thickness in the model space. Our result indicates the crustal thickness differs from a minimum of 40 ±2 km in southeast of Iran, (ZHSF) to a maximum of 56 ±2km beneath the Sanandaj-Sirjan zone (SNGE). We observe a crustal thickness of 47 ±2km beneath the central Zagros (GHIR) to 52 ±2km below the eastern most of Zagros (BNDS), then to 47 ±2km beneath the northwestern part of the Zagros (SHGR). Crust of the Central Iran (KRBR) has a thickness of 48 ±2 km while the average Moho depth in southern parts of the Central Alborz (DAMV and THKV stations) is 54±2km. Our analysis shows a thinning of the crust to 43 ±2 km beneath the northwest of Iran (MAKO) and western part of the Caspian basin (GRMI).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Iran
  • Surface waves
  • receiver function
  • Joint inversion
  • Dispersion of phase velocity
References
Aki, K. & Richards, P. G., 1980- Quantitative Seismology: Theory and Methods, 799 pp., W. H.  Freeman, New York.
Alavi, M., 1994- Tectonics of the Zagros orogenic belt of Iran: new data and interpretations, Tectonophysics, 229, 211–238.
Allen, M., Jackson, J. & Walker, R., 2004 - Late Cenozoic reorganization of the Arabia  Eurasia collision and the comparison of short-term and long-term deformation rates,  Tectonics, 23, 10.1029/2003TC001530.
Ammon, C. J., Randall, G. E. &  Zandt, G., 1990- On the non-uniqueness of receiver function inversions, J. Geophys. Res., 95, 15303-15318.
Ammon, G. J., 1991- The isolation of receiver effects from teleseismic P waveforms, Bull. Seism. Soc. Am., 81, 2504–2510.
Asudeh, I., 1982- Seismic structure of Iran from surface and body wave data, Geophys. J. R. astr. Soc., 71, 715-730.
Berberian, M. & King, G. C. P., 1981- Towards a palaeogeography and tectonic evolution of Iran, Can. J. Earth Sci., 18, 210 – 265.
Berberian, M., 1995- Master blind thrust faults hidden under the Zagros folds: active basement tectonics and surface morphotectonics, Tectonophysics, 241, 193–224.
Dehghani, G. A. & Makris, J., 1984- The Gravity Field And Crustal Structure Of Iran. N. Jb  Geol. Palaont. Agh., 168, 215-229.
Dziewonski, A., Block, S. & Landisman, M., 1969- A technique  for the analysis of transient seismic signals, Bull.Seism. Soc. Am., 59, 427-444.
Giese, P., Makris, J., Akashe, B., Rower, P., Letz, H. &  Mostaanpour, M., 1983- Seismic crustal studies in southern Iran between the Central Iran and Zagros belt, Geological Survey of Iran, 51, 71-89.
Hatzfeld, D., Tatar, M., Priestley, K. & Ghafory-Ashtiany, M., 2003- Seismological constraints on the crustal structure beneath the Zagros Mountain belt (Iran), Geophysical. J. Int, 155, 403-410.
Herrin, E. &  Goforth, T., 1977-  Phase-matched Filters: Application to the study of Rayleigh Waves, Bull. Seism. Soc. Am., 67, 1259-1275.
Herrmann, R. B. & Ammon, C. J., 2003- Computer programs in seismology, Version 3.20, Surface waves, Receiver functions and Crustal structure, Saint Louis University, Penn State Univercity.
Jackson, J. A., Priestley, K., Allen, M. &  Berberian, M., 2002- Active tectonics of the South Caspian Basin, Geophys. J. Int., 148, 214–245.
Jackson, J. A., & McKenzie, D. P., 1984- Active tectonics of the Alpine-Himalayan belt between western Turkey and Pakistan, Geophys. J. R.astr. Soc., 77, 185–264.
Javan Doloei, G. & Roberts, R., 2003- Crust and uppermost mantle structure of Tehran region from analysis of teleseismic P-waveform receiver functions, Tectonophysics, 364, 115-133
Julia, J., Ammon, C. J., Herrmann, R. B. & Correig, A. M., 2000- Joint inversion of receiver function and surface-wave dispersion observations, Geophys. J. Int., 143, 99-112.
Julia, J., Ammon, G. J. & Nyblade, A. A., 2005- Evidence for mafic lower crust in Tanzania, East Africa, from joint inversion of receiver functions and Rayleigh wave dispersion velocities, Geophys. J. Int., 162, 555–569.
Landisman, M., Dziewonski, A. & Sato, Y., 1969- Recent improvements in the analysis of surface waves observations. geophys, J. R. Astr. Soc., 17, 369-403.
Larson, A. M., Snoke, J. A. & James, D. E., 2006- S-wave velocity structure, mantle xenoliths and the upper mantle beneath the Kaapvaal craton, Geophys. J. Int., 167, 171-186.
Ligorria, J. P. & Ammon, C. J., 1999- Iterative deconvolution and receiver function estimation, Bulletin of the seismological Society of America 89, 1395 1400.
Mangino, S. & Priestley, K., 1998- The crustal structure of the southern Caspian region Geophysical Journal International, Geophys., J. Int, 133, 630–648.
Ozalaybey, S., Savage, M. K., Sheehan, A. F., Louie, J. N. & Brune, J. N., 1997- Shear-wave velocity structure in the northern basin and range province from the combined analysis of receiver functions and surface waves, Bull. seism. Soc. Am., 87, 183–199.
Paul, A. Kaviani, A., Hatzfeld, D., Vergne, J. & Mokhtari, M., 2006- Seismological evidence for crustal-scale thrusting in the Zagros mountain belt (Iran), Geophys. J. Int. 166, 227–237.
Paul, A., Kaviani, A., Hatzfeld, D., Tatar, M., & Priestley, K., 2010- Seismic imaging of the lithospheric structure of the Zagros mountain belt (Iran). Journal of Geological Society of London., Special Publications; 330; 5-18
Rajaee, A., H., 2007- The crustal structure in the Central Alborz from receiver functions analysis, Ph.D. Thesis, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology.
Radjaee, A.H., Rham, D., Mokhtari, M., Tatar, M., Priestley, K. & Hatzfeld, D., 2010- Variation of Moho depth in the Central part of Alborz Mountains, North of Iran. Geophys. J. Int., 181, 173-184
Rapine, R., Tilmann, F., West, M. & Ni, J., 2003- Crustal structure of northern and southern Tibet from surface wave dispersion analysis, J. geophys. Res., 108, doi: 10.1029/2001JB000445.
Rham, D., 2009- The crustal structure of the Middle East. Ph.D. thesis, University of Cambridge Library, Cambridge, UK.
Ritz, J.-F., Nazari, H., Ghassemi, A., Salamati, R., Shafei, A., Solaymani, S. & Vernant, P., 2006- Active transtension inside central Alborz: A new insight into  northern Iransouthern Caspian geodynamics, Geology, v. 34, p. 477480, doi:10.1130/G22319.1.
Snyder, D.B. and Barazangi, M., 1986- Deep crustal structure and flexure of the Arabian Plate beneath the Zagros collisional mountain belt as inferred from gravity observations, Tectonics, 5, 361–373.
Sodoudi, F., Yuan, X., Kind, R., Heit, B. & Sadidkhouy, A., 2009- Evidence for a missing crustal root and a thin lithosphere beneath the Central Alborz by receiver function studies. Geophys. J. Int., 177, 733-742.
Stevens, J. L. & Adams, A. D., 1999- Improved Surface Wave Detection and measurement using phase-matchd filtering and improved regional models. Bull. seism. Soc. Am. v. 67, pp. 1259-1275
Taghizadeh-Farahmand, F., Sodoudi, F., Afsari, N. & Ghitanchi, M. R., 2010- Lithosphric structure of NW Iran from P and S receiver function. J. Seismology, 14, 823-836.
Takeuchi, H. & Saito, M., 1972- Seismic surface waves: in Methods in computational Physics. Academic Press Inc., New York, 11, 217-294.
Tatar, M., Hatzfeld, D. & Ghafory-Ashtiany, M., 2004- Tectonics of the Central Zagros (Iran) deduced form microearthquakes seismicity, Geophys. J. Int., 403-410.
Udias, A., 1999- Principles of Seismology, Cambridge University Press.
Walker, R. & Jackson, J., 2004- Active tectonics and late Cenozoic strain distribution in  central and eastern Iran, Tectonics,. 23, doi:10.1029/2003TC001529.
Wiener, N., 1949- Extrapolation, Interpolation, and Smoothing of Stationary Time Series. New York: Wiley. ISBN 0-262-73005-7.
Zor, E., Sandvol, E., Gurbuz, C., Turkelli, N., Seber, D. & Barazangi, M., 2003- The crustal structure of the East Anatolian plateau (Turkey) from receiver functions. Geophysical Research Letters, 30, 24, 8044, doi:10.1029/2003GL018192.