بررسی فعالیت‌های کواترنری شاخه‌های گسل خزر در منطقه خلیل‌شهر به‌وسیله روش‌های ژئوفیزیکی رادار نفوذی به زمین و مقاومت‌ویژه الکتریکی

نوع مقاله : سایر مقالات

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

2 دانشیار، دانشکده‌ مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

3 دانشجوی دکتری، مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران

چکیده

با وجود توسعه بسیاری از شهرهای استان مازندران (از جمله خلیل‌شهر و بهشهر در بخش خاوری استان) بر روی شاخه‌های کواترنری گسل خزر، شناخت کامل ساز و کار گسل و نیز آشکارسازی امتدادهای گسل‌های فرعی در مناطق حساس شهری حائز اهمیت است. از طرفی به سبب پوشیده شدن برخی مناطق به وسیله رسوبات هولوسن و نبود رخنمون گسل در بسیاری از مناطق، رویکرد اساسی برای بررسی گسلش، استفاده از روش‌های اکتشافات زیرسطحی به ویژه روش‌های ژئوفیزیکی است. در این مطالعه نخست با بهره گیری از روش مدل‌سازی پیشرو مقاومت ویژه الکتریکی و رادار نفوذی به زمین (GPR)، پاسخ پارامترهای فیزیکی(گذردهی، هدایت و مقاومت ویژه الکتریکی) انواع گسل، درزه و ساختارهای زمین شناسی منطقه خلیل شهر مورد بررسی قرار گرفت. همچنین خطوط برداشت داده‌های واقعی مقاومت‌ویژه و GPR در جهت عمود بر امتداد احتمالی گسل خزر در منطقه خلیل شهر طراحی شد و در نهایت داده‌های مقاومت‌ویژه پس از انجام تصحیحات، با استفاده از روشهای وارون‌سازی مختلف از جمله بهینه‌سازی حداقل مربعات غیر خطی لونبرگ-مارکوارت، اکام و ... مورد پردازش قرار گرفت و در نهایت پس از تلفیق نتایج حاصل با پروفیل های پردازش شده GPR و همچنین اطلاعات زمین‌شناسی منطقه و تفسیر مقاطع، پارامترهای شیب و امتداد شاخه‌های گسل خزر در نرم‌افزار Streonet به نمایش درآمد. پس از تلفیق نتایج حاصل از روشهای رادار و مقاومت ویژه، سه شاخه‌ی جدید کواترنری گسلی در طول مقاطع مقاومت ویژه مشاهده شد. این شاخه ها F1، Fji و Fnm نامگذاری شدند. شاخه-های فرعی، نشان‌دهنده حرکات تکتونیکی جوان گسل خزر بوده که به سبب کشیده شدن امتداد گسل به داخل رسوبات عهد حاضر این حرکات از دید پنهان مانده است. شاخه های گسل خزر در منطقه خلیل شهر دارای امتداد تقریبی خاوری-باختری (N80E) بوده و جهت شیب به سمت جنوب و میزان شیب 45 تا 80 درجه SE برآورد شده است.

کلیدواژه‌ها


احمدزاده، غ.، پیروز، ا.، انصاری جعفری، م.، (1389)، پایان­نامه کارشناسی ارشد، "اکتشاف آبهای زیرزمینی با استفاده از مدل­سازی معکوس دوبعدی داده­های مقاومت­ویژه در آهک­های کرتاسه واقع در شمال شاهرود"، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود.
اسحاقی، ا.، کامکار روحانی، ا.، (1389)، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، "مقایسه و تلفیق داده­های توموگرافی الکتریکی و رادار نفوذی به زمین در اکتشاف لایه­ها و قنات آب زیرزمینی در منطقه درخانیاب مجن شاهرود"، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود.
استکی، م.، کامکار روحانی، ا.، (1390)، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، "پردازش، مدل‌سازی و تفسیر داده‌های مقاومت­ویژه و لرزه‌نگاری انکساری و مقایسه و تلفیق نتایج تفسیر به منظور شناسایی دقیقتر لایه‌های زیر‌سطحی ساختگاه سد"، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود.
بربریان، م.، قریشى، م.، ارژنگ­روش، ب.، مهاجر­اشجعی، ا.، (1371)، "پژوهش و بررسی ژرف نو­زمین­ساخت، لرزه­زمین­ساخت و خطر زمین­لرزه در گستره­ی تهران"، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران.
پیروز، ا.، (1393)، جزوه آموزشی، "تحلیل سیگنال­های ژئوفیزیکی و کاربرد آن در ژئوفیزیک"، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود.
ترکمنچه، ح.، پیروز، ا.، انصاری جعفری، م.، (1386)، پایان­نامه کارشناسی ارشد، "اکتشاف گسل پنهان شاهرود در محدوده دره کال قرنو با استفاده از روش ژئوالکتریک"، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود.
جهان بین، م.، پیروز، ا.، انصاری جعفری، م.، (1386)، پایان­نامه کارشناسی ارشد، "تعیین موقعیت و شیب گسل پنهان شاهرود، واقع در منطقه کال قرنو با استفاده از دو آرایش قطبی- دوقطبی متقارن"، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود.
خادمی، س.، مرادی هرسینی، ک.، هاشمی، ن.، علیان نژاد، ع، (1392)، "معرفی پهنه گسلی آزادشهر در شهر تهران بر اساس برداشت­های میدانی و ژئوفیزیکی"، هشتمین همایش انجمن زمین­شناسی مهندسی و محیط زیست ایران، دانشگاه فردوسی، مشهد.
رفعت هراب، ع.، پیروز، ا.، انصاری جعفری، م.، (1389)، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، "اکتشاف آب­های زیرزمینی با استفاده از مدل‌سازی معکوس دوبعدی داده‌های مقاومت‌ویژه در سازند لار واقع در غرب شاهرود"، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود.
علیان­نژاد، ع.، مرادی هرسینی، ک.، قرشی، م.، خادمی، س.، علیان­نژادی، ع.، (1392)، "ارزیابی کارایی روش­های ژئوالکتریک و ژئورادار در شناخت گسل­های فرعی تهران"، هشتمین همایش انجمن زمین­شناسی مهندسی و محیط زیست ایران، دانشگاه فردوسی، مشهد.
فردوسی، ح.، پیروز، ا.، (1382)، پایان‌نامه کارشناسی­ارشد، "تهیه مدل­های ریاضی و نرم­افزارهای مربوطه برای اندازه­گیری­های ژئوالکتریکی گسل­ها و دایک­های قائم"، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود.
قاسمی, ع.، (1371)، "نقشه زمین‌شناسی 1:100000 بهشهر"، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران.
محمدی ویژه، م.، کامکار روحانی، ا.، (1387)، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، "برداشت، پردازش و تفسیر داده­های رادار نفوذی به زمین در منطقه­ی شاهرود و مقایسه­ی نتایج آن با نتایج ژئوالکتریک در منطقه­ی مزبور"، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود.
مقتدر، س. م.، پیروز، ا.، حافظی مقدس، ن، (1386)، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، "مطالعات ژئوالکتریکی بمنظور مشخص نمودن وضعیت زمین­شناسی زیر سطحی و تراز آب زیرزمینی در بخشی از شهر مشهد"، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود.
Annan, A. P., (2001), "Ground penetrating radar workshop note", Sensors and software.
Balanis CA. (1989), "Advanced engineering electromagnetics", Wiley, New York.
Chow, J., Angelier, J., Hua, J., Lee, J.C., Sun, R., (2001), "Paleoseismic event and active faulting: from ground penetrating radar and high-resolution seismic reflection profiles across the Chihshang Fault", eastern Taiwan, Tectonophysics, 241-259.
Christie, M., Tsoflias, G.P., Stockli, D.F., and Black, R., (2008), "Assessing fault displacement and off-fault deformation in an extensional tectonic setting using 3-D ground-penetrating radar imaging", Journal of Applied Geophysics, doi:10.1016/j.jappgeo.2008.10.013.
Dobrin, M.B., Savit C.H., (1988), "Introduction to geophysical prospecting", McGraw-Hill 867.
Grasmueck, M., Weger, R., Horstmeyer, H., (2005), "Full-resolution 3D GPR imaging", Society of Exploration Geophysicists, doi 10.1190/1.1852780 v. 70 no. 1 p. K12-K19.
Loke, M. H., (2004), "Tutorial: 2-D and 3-D electrical imaging surveys".
Loke, M. H., and Barker, R. D., (1996), "Rapid least-squares inversion of apparent resistivity pseudo-sections using quasi-Newton method", Geophysical Prospecting, 48, 181–152.
Loke, M. H., and Barker, R. D., (1996), "Practical techniques for 3D resistivity surveys and data inversion", Geophysical prospecting, 44, 499–523.
Lrvine-Fynn, T.D.L., Moorman, B.J., Williams, J.L.M. and Walter, F.S.A. (2006) “Seasonal changes in ground-penetrating radar signature observed at a polythermal glacier, Bylot Island”, Canada. DOI: 10.1002/esp.1299.
McClymont, A. F., Green, A.G., Villamor, P., Horstmeyer, H., Grass, C., and Nobes, D.C., (2008), "Characterization of the shallow structures of active fault zones using 3-D ground-penetrating radar data", Journal of Geophysical Research, v. 113, p. 14-29.
Michelle Monahan, S., (2013), " Investigating Fault Structure Using Electrical Resistivity Tomography", A Senior Project presented to the Faculty of the Physics Department California Polytechnic State University, San Luis Obispo, Bachelor of Science Thesis.
Mooney, H. M. (1980), "Hand book of engineering geophysics", Vol. 2, Bison Instruments, Minneapolis.
Nasuti, A., Beiki, M., Ebbing, J., (2010), "Gravity and magnetic data acquisition over a segment of the Møre-Trøndelag Fault Complex", NGU report 2010.049, 42pp.
Nasuti, A., Chawshin, K., Dalsegg, E., Tønnesen, J.F., Ebbing, J. and Gellein, J., (2009), "Electrical resistivity and refraction seismics over a segment of the Møre-Trøndelag Fault Complex", NGU report 2009.037, 37pp.
Nguyen, F., Garambois, S., Jongmans, D., Pirard, E., Loke, M.H., (2005), "Image processing of 2D resistivity data for imaging faults", Journal of Applied Geophysics, 57, 260–277, doi:10.1016/j.jappgeo.
Peterson A.F., Ray S.L. and Mittra R. (1998), “Computational Methods for Electromagnetics” IEEE Press: New York.
Rashed, M., Kawamura, D., Nemoto, H., Nakagawa, K., (2004), “Ground penetrating radar investigations across the Uemachi Fault, Osaka, Japan”, Journal of Applied Geophysics, 53(2-3):63-75, DOI: 10.1016/S0926-9851(03)00028-4.
Reynolds, J. M., (2011), "An Introduction to Applied and Environmental Geophysics", 2nd Edition, ISBN: 978-0-471-48535-3.
Reynolds, J.M., (1997), "An introduction to applied and environmental geophysics" John Wiley.
Roberts R.L. and Daniels J.J. (1997) “Modelling near-field GPR in three dimensions using the FDTD method” J. of Geophysics, Vol. 62, No. 4, pp. 1114–1126.
Sensors and software, (1999), Ground penetrating radar survey design.
Telford, W. M., Geldart, L. P., Sheriff, R. E., (1990), "Applied Geophysics", Second Edition. Cambridge University Press, pp 558-559.
U.S.A.E.C. (1973), "Seismic Design and Seismic Hazard Assessment", Issue 07.
Ward, S. H., (1990), “Resistivity and Induced Polarization Methods in Geotechnical and Environmental Geophysics”, SEG, vol.1, pp. 147-189.
Yee K.S. and Chen J.S. (1997) “The finite-difference time-domain (FDTD) and the finite-volume time-domain (FVTD) methods in solving Maxwell’s equations” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 45, No. 3, pp354–363.
ZondRes2d software manual, (2012), "Program for two-dimensional interpretation of data obtained by resistivity and induced polarization methods", pp19-22.