شناسایی گسل های جدید احتمالی بر پایه سنجش از دور در شمال غرب ایران

مقدمهمنطقه شمال غربی ایران در کمربند کوهزایی آلپ- هیمالیا، در ناحیه­ای بین خزر جنوبی، کوهزایی قفقاز جنوبی، فلات شرقی آناتولی و زاگرس شمالی قرار دارد و متاثر از حرکات ناشی از همگرایی صفحات عربی و اوراسیا است. منطقه مورد مطالعه در این تحقیق در شمال غربی ایران واقع شده و شامل استان­های آذربایجان شرقی، آذربایجان غربی، اردبیل و زنجان می­باشد. یکی از مهم­ترین ساختارهای این ناحیه گسل شمال تبریز، گسل­های ارس، اردبیل- میانه و آستارا است که زمین­شناسی منطقه را کنترل کرده­اند. گسل شمال تبریز یکی از مهمترین ساختار های منطقه شمال غرب ایران است که بر زمین­شناسی و زمین ساخت منطقه تاثیر بسزای داشته است. این گسل­ها نقش مهمی در لرزه­خیزی این منطقه داشته­اند و باعث زمین لرزه­های بزرگی در تاریخ این سرزمین شده­اند. همچنین شناسایی منشا گسل­ها و خطواره­های نام برده شده واهمیت آنها در ساخت و ساز در منطقه در آینده بسیار مهم است. بنابراین تشخیص الگوی پراکندگی و کانون مکانی زمین لرزه­ها و ترسیم خطواره­ها در GIS به جابجایی گسل­ها و آشکارسازی گسل­های جدید کمک می­کند. از نظر تکتونیک گسل­های زیادی با روندهای مختلف در منطقه شمال غرب ایران وجود دارد و گسل­های مهم و فعال شناخته شده در این منطقه عبارتند از: گسل شمال تبریز، گسل ارس، گسل میشو، گسل سلماس، گسل ارومیه، گسل آستارا- اردبیل و گسل میانه- اردبیل (زمانی، ق. ۱۳۹۳) این گسل­ها که توسط محققان مختلف شناسایی و تعدادی از آنها معرفی شده­اند، ساختار اصلی و زمین­ساختی این منطقه را کنترل می­کنند و همچنین نقش مهمی در لرزه­خیزی این منطقه ایفا می­کنند و باعث زمین لرزه­های بزرگی در تاریخ این سرزمین شده­اند. برخی از زمین لرزه­های ناشناخته نیز بدون ارتباط با گسل خاصی رخ داده­اند که شناسایی منشا آنها و توجه به اهمیت آنها در ساختمان­ها و سازه­های عمرانی و مقاوم­سازی سازه­ها در آینده بسیار مهم است. به عنوان مثال گسل شمال تبریز با حداقل ۱۶ زمین لرزه تاریخی از گسل­های لرزه­خیز فعال در منطقه محسوب می­شود. در این راستا، پژوهش حاضر با استفاده از روش­های سنجش از دور سعی در شناسایی این گونه ساختارها داشته است. روش­های مورد استفاده در این تحقیق شامل استفاده از تصاویر Landsat، استفاده از تصاویر DEM، اعمال تصحیح هندسی و مکانی بر روی تصاویر، تقسیم­بندی تصاویر و اعمال فیلتر مناسب می­باشد.مواد و روش­هابا توجه به اینکه بسیاری از گسل های شمال غرب ایران تاکنون شناسایی و مطالعه نشده و یا بخش هایی از آن ها پنهان مانده است، در این تحقیق سعی شده است ابتدا نقشه ای از گسل های شناخته شده تهیه شود. سپس با بررسی آنها و مطالعات سنجش از دور، خط گسل­های ناشناخته مهم و موثر در شمال غرب ایران شناسایی و معرفی شوند. داده­های مورد استفاده در این تحقیق شامل نقشه­های زمین­شناسی، زمین­ساختی و لرزه­ای ایران می­باشد. پس از تهیه لایه های اطلاعاتی از روی نقشه های مذکور و زمین مرجع نمودن آن ها، ابتدا گسل های مربوط با نقشه های مختلف شناسایی و یکسان سازی شد، سپس محل قرارگیری تمامی گسل ها به دلیل عدم رعایت شبکه و سیستم مختصات جهانی در اکثر نقشه هایی که هم اکنون منتشر شده اند، از نظر مکان گسل ها، وضوح تصویر با تفکیک پذیری ۱۵ متر تصحیح شد. در همین راستا در این تحقیق شناسایی ساختارها با استفاده از سنجش از دور انجام شده است. سنجش از دور می­تواند به عنوان روشی برای آشکارسازی خطوط زمین­شناسی با استفاده از روش­های مختلف پردازش دیجیتالی بر روی تصاویر ماهواره­ای، اطلاعات مهمی را آشکار کند. تکنیک­های مورد استفاده در این پروژه عبارتند از: ترکیب تصاویر رنگی (RGB)، فیلترهای عملکرد و استفاده از تصاویر DEM. با بررسی عیوب در لایه مرجع با استفاده از تصاویر و فیلترهای مورد استفاده (گوسیان، لاپلاسین، سوبل). علاوه بر استفاده از تصاویر ماهواره­ای و ترکیب باندهای مختلف، به منظور شناسایی محل اصلی گسل­ها و تصحیح فضایی آنها، از فیلترهای تعریف شده (لاپلاسین، سوبل، گوسی) برای شناسایی خطوط یا برجسته­سازی لبه­ها استفاده شد. استخراج خطوط از تصاویر ماهواره­ای به سه روش آنالوگ (دستی)، دیجیتال (اتوماتیک) و نیمه اتوماتیک (ترکیب دو روش) انجام می­شود که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. بر اساس حساسیت پروژه و شناخت منطقه مورد مطالعه، خطواره­ها به روش آنالوگ (دستی) تفکیک شده­اند. پس از اصلاح عیوب استخراج شده از منابع مختلف، خطواره­های جدید از تصاویر ماهواره­ای استخراج شدند. برای این منظور ابتدا تمامی گسل­های اصلاح شده در منطقه بر روی تصاویر ماهواره­ای پیاده­سازی شد تا روند غالب گسل­های موجود، نواحی با گسل­های کمتر و درزه­ها و شکستگی­های مورد انتظار و نواحی بدون چنین شکستگی­هایی استخراج شوند. شواهد ریخت­شناسی و ساختاری زیادی در شناسایی و جداسازی خطوط گسلی روی سطح زمین وجود دارد که از آن جمله می­توان به علائم تشخیص گسل مانند خطی بودن، جبهه کوهستان، قطع ناگهانی ارتفاعات، فرونشست­ها و ... اشاره کرد. وجود سطوح بالا آمده زمین و زیررانش، کشیدگی طبقات، لرزه خیزی، خمش در روند محور چین خوردگی ها یا در امتداد تراز و جابجایی لایه­ها و تغییرات ناگهانی در رخساره­های رسوبی می­باشند. با توجه به شواهد فوق الذکر و مطالعات سنجش از دور و پردازش­های انجام شده بر روی تصاویر ماهواره­ای از قبیل تجزیه و تحلیل تصاویر سایه-هایلایت، فیلترینگ و ... خطواره­های جدیدی در این مناطق استخراج شد. مشخص شد که هر یک از گسل های استخراج شده از نقشه های مختلف در موقعیت های مختلفی قرار دارند و گاهی در برخی نقشه­های زمین­شناسی موجود مشاهده می شود که گسل ها از مرزهای زمین­شناسی عبور کرده­اند. در موارد دیگر در برخی از نقشه های زمین شناسی می توان دید که گسل ها بر روی ستیغ کوه ها رسم شده­اند. ادغام اطلاعات و داد­ های مربوط به بهبود تصاویر سنجش از دور و نقشه های زمین­شناسی، زمین لرزه های زمین ساختی کمک قابل توجهی به تجزیه و تحلیل و پردازش خطواره­ها کرده است. در این تحقیق بسیاری از این خطاها که در طراحی و رسم اولیه نقشه­های گسل­های شمال غرب ایران وجود داشته اصلاح و تجدید شده است.نتایج و بحثبرای استخراج خطوط گسل جدید از شواهد مختلفی استفاده شده است که از آن جمله می­توان به جابجایی لایه­ها، تغییر سنگ شناسی، کشش طبقات و علائم سنجش از دور اشاره کرد. نتایج به دست آمده از این تحلیل، تصحیح فضایی گسل های استخراج شده از نقشه های گردآوری شده از منابع مختلف که (گسل­های یاد شده) در موقعیت های مختلف قرار داشتند، با استفاده از تصاویر ماهواره ای، گسل های پنهان و خط واره های جدید به کمک تصاویر لندست ۸ در محل دقیق خود که باید، ترسیم شد. همچنین علائم تشخیص خطا در منطقه مورد مطالعه شناسایی شد و به این طریق حدود ۳۸ خطواره جدید در کل منطقه مورد مطالعه شناسایی شده است. این گسل­ها عمدتا دارای روند شرقی- غربی و شمال شرقی و جنوب غربی هستند، برای اولین بار شناسایی و معرفی شدند. وجود خطواره روی زمین هیچ گاه دلیل قطعی بر وجود گسل نیست و همچنین قطعیت وجود گسل در زمین نیز نشان دهنده محل دقیق آن نیست. خط واره های جدید شناسایی شده در محدوده مورد مطالعه بر اساس شواهد و نشانه های خارجی تشخیص و با استفاده از تصاویر ماهواره ای و فیلترهای موجود استخراج شده اند، بنابراین برای نامگذاری خط واره به عنوان گسل، نیاز به شناسایی علائم میدانی برای تشخیص شواهد گسلی در آنها است. دراین خصوص از جمله شامل سطوح گسل، خش لغز های گسل، برخورد بر روی آن و غیره است، بنابراین در این تحقیق از نام خطواره برای آن ها استفاده شده است.نتیجه­گیریادغام داده­های مربوط به بهبود تصویر با روش سنجش از دور و نقشه­های زمین­شناسی و لرزه زمین­ساختی کمک قابل توجهی به تحلیل و پردازش خطواره­ها کرده است. در نتیجه این مطالعات ۳۸ خطواره به عنوان خطواره­های جدید در منطقه شمال غرب ایران آشکار شده است و روند غالب اکثر خطواره­ها، شمال شرقی- جنوب غربی و شرقی- غربی است در حالی که این خطواره­ها در نقشه­های زمین­شناسی تهیه شده توسط سازمان زمین­شناسی کشور نمایش داده نشده­اند. مطالعات دقیق خطواره­ها و علائم گسلی جدید مانند جابجایی لایه­ها، جابجایی نهرها، تغییرات سنگ­شناسی در رشد خطی گیاهان، کشیدگی طبقات و ... منجر به شناسایی ۲۱ گسل جدید از ۳۸ خطواره در منطقه شده است. خطواره­های متقاطع با گسل­های موجود و روند تقریبا غربی- شرقی با روندهای ذکر شده توسط نوگل سادات (Nogolsadat, ۱۹۷۸) همسو بوده و روندی نزدیک با گسل­های پی سنگی ذکر شده نشان می دهد. خطواره­های جدید شناسایی شده در این منطقه بر اساس شواهد خارجی و با استفاده از تصاویر ماهواره­ای و فیلترهای موجود استخراج شده است، لذا نامگذاری این خطواره­ها به عنوان گسل مستلزم شناسایی علائم میدانی برای تایید گسل­ها از جمله سطوح گسل، آینه گسل، لغزش روی آن و ... می­باشد، لذا در این تحقیق از نام خطواره برای این گسل­ها استفاده شده است. وجود خطواره روی زمین هیچ گاه دلیل قطعی بر وجود گسل نیست و همچنین قطعیت وجود گسل در زمین نیز نشان دهنده محل دقیق آن نیست زیرا در برخی موارد با وجود علامت یا اثر گسل بر روی زمین، خود گسل در فاصله­ای از این اثر قرار می­گیرد. بنابراین در ادامه این تحقیق لازم است خطواره­های شناسایی شده توسط مطالعات میدانی از نظر مکانیسم و ​​همچنین از نظر مکان بررسی و سپس به عنوان گسل معرفی شوند.

کلیدواژه ها:

خطواره ، سنجش از دور ، شمال غرب ، گسل پنهان ، گسل