بررسی زمین‌ساخت فعال با استفاده از شاخص‌های ژئومورفولوژی در حوضه سعادت‌آباد، زاگرس مرتفع

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد تکتونیک، گروه زمین شناسی، دانشگاه خوارزمی تهران.

2 استادیار دانشگاه پیام نور، دانشکده علوم، گروه زمین‌شناسی، تهران.

3 کارشناسی ارشد تکتونیک،گروه زمین شناسی، دانشگاه خوارزمی تهران.

10.22034/gmpj.2021.131024

چکیده

مطالعات بسیاری بر روی حوضه‌ها و شبکه‌ی آبراهه‌ها با استفاده از شاخص‌های ریخت‌سنجی صورت گرفته است که حکایت از کارایی آن‌ها در شناسایی مناطق فعال دارد. هدف از این مطالعه تعیین زمین‌ساخت فعال در حوضه سعادت‌آباد با استفاده از پنج شاخص‌ ریخت‌سنجی عدم تقارن حوضه زهکشی (Af)، برجستگی نسبی (Bh)، ضریب شکل (Ff)، انتگرال و منحنی فرازسنجی (Hi) و گرادیان طولی رود (SL) می‌باشد. برای انجام این پژوهش از نرم‌افزار GIS، مدل رقومی ارتفاعی (DEM) با دقت 30 متر و نقشه‌های زمین‌شناسی، برای استخراج زیرحوضه‌ها، آبراهه‌ها و ساختارهای اصلی منطقه استفاده شده است. در نهایت نیز شاخص زمین‌ساخت فعال نسبی (Iat) جهت تعیین سطح فعالیت زمین‌ساختی کل منطقه به دست آمد. بررسی و تجزیه و تحلیل این شاخص‌ها همراه با گسل‌های واقع در منطقه، فعالیت زمین‌ساختی اخیر این منطقه را تایید می‌کند. به گونه‌ای که در زیرحوضه 6 منطبق بر گسل آونجان، زیرحوضه 8 منطبق بر گسل موسی‌خانی، زیرحوضه‌های 1 و 5 منطبق بر بخش‌هایی از گسل رودخانه سیوند و زیرحوضه‌های 12 و 19 منطبق بر گسل‌های واقع در جنوب گستره مورد بررسی، مقادیر بالایی از شاخص زمین‌ساخت فعال نسبی را شاهد هستیم که به دلیل فعالیت گسل‌های مذکور و تأثیر آن‌ها بر منطقه می‌باشد. در حدود 8/37 درصد از مساحت گستره مورد مطالعه فعالیت زمین‌ساختی نسبی بالا و 8/19 درصد فعالیت زمین‌ساختی نسبی متوسط را دارا می‌باشد. در کل میتوان گفت حوضه آبریز سعادت‌آباد دارای فعالیت زمین‌ساختی متوسط به بالا است و بخش‌های شمالی، شمال غربی، میانی و جنوبی منطقه فعال‌تر از بخش‌های دیگر هستند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of active tectonics by using morphometric indices in Saadat abad basin, High Zagros

نویسندگان [English]

  • donia rabeti 1
  • Mohammad Khalaj 2
  • Ali Yavarifard 3
1 Department of Geology, Faculty of Science, kharazmy University of tehran, Tehran, Iran.
2 Assistant ProfessorPayame Noor University (PNU), Faculty of Science, Department of Geology, Iran, Tehran.
3 Faculty of Earth Science, Kharazmi University, Tehran
چکیده [English]

Introduction:
Many studies have been done in different parts of the world on basins and waterways using morphometric indices that indicating their capability to identify active areas. Morphotectonic analysis is a useful tool for identifying forms created on earth by tectonic processes. Tectonics Geomorphology is the knowledge of the study of shapes and forms created on the ground by tectonic mechanisms. The geometry of the rivers network can be described qualitatively and quantitatively in a number of ways. The use of morphometric indices to evaluate tectonic activity was started by (Horton, 1945) and followed by other researchers such as (Stahrler, 1952) and (Bull & McFadden, 1977) and has continued to this day. The study area is Saadat Abad basin that is located in south of Iran and in Fars province and it is one of the sub-basins of Bakhtegan-Maharloo catchment. The study area is located in the high Zagros range. There are several faults in the region that including the Sivand River, Sivand, Musaikhani, and Avenjan faults. Since the relationship between active tectonics and geomorphology in Saadat Abad basin has not been studied so far, therefore, it is necessary to investigate the morphometry in order to identify the effect of active tectonics on the tectonic evolution of drainage basins and rivers in this area. In this study, Active tectonic in Saadat Abad basin using five geomorphological indices of the Drainage Asymmetry Factor (Af), Relative relief (Bh), Form factor (Ff), Hypsometric integral and curve (Hi), and Stream gradient index (SL) have been assessed and Finally a final index called Recent relative active tectonic index (IAT) was calculated.
Methodology:
Using the Digital Elevation Model (DEM), the characteristics and indicators of the river can be accurately extracted and analyzed the drainage basin. In this study, in order to determine active tectonics using morphometric indices in the study area, at first, using the digital elevation map (DEM) with a horizontal resolution of 30 m in geographic information systems (GIS) and by using one of the GIS software extensions called Arc Hydro, sub-basins and rivers of the study area were extracted and the study area was divided into 21 sub-basins. Then we calculated the index for each sub-basin separately. In the next step, Using geological maps with scale of 1: 100,000 and 1: 250000 Geological Survey of Iran in the study area, the geological units and major structures of the region, including faults were determined and for each index the zoning map of tectonic activity in the study area was plotted.
Results and discussion:
In this section, results of the index measurements with the main structures of the area were analyzed. Each index was divided into three categories in terms of tectonic activity: Class 1 (high relative tectonic activity), Class 2 (moderate tectonic activity) and Class 3 (low tectonic activity). In the last step, in order to determine the level of total tectonic activity, a relative active tectonic index (Iat) was calculated and the zoning map of this index was plotted. Drainage Asymmetry Factor (AF) shows tectonic tilt in drainage basin. Structural factors, such as rock layering, may play an important role in increasing the basin asymmetry index of the drainage basin. Relative relief index (Bh) indicates the relative height of the basin. This index is calculated from the difference between the highest and lowest points in the basin and the high rate of represents the high level of uplift that is because of active tectonics of area. According to the form factor index (Ff), the drainage basins are more elongated in geologically active areas. Therefore, basins with lower values of the form factor index are more active in terms of tectonics. The Hypsometric integral (Hi) describes the relative distribution of elevation in a drainage basin and the high rate of Relative relief index, represents the high level of uplift in the study area that is because of active tectonics. Stream gradient index (SL) shows the effect of environmental changes on river longitudinal profile.
Conclusion:
According to the relative active tectonic index (Iat) and zoning map of this index which shows the total tectonic activity in the Saadat Abad Basin, Basins 1 and 5 due to the activity of the Sivand River fault, basin 6 due to the activity of the Avanjan fault and basin 8 due to the activity of the Musa-Khani fault, have a high recent relative tectonic activity in the area. Also basins 12 and 19, which are affected by faults activity that are located in the south of the region, have high tectonic activity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Active Tectonics
  • Geomorphic indexes
  • Drainage Basin
  • Faulting
  • High Zagros
  • آبدیده، محمد؛ قرشی، منوچهر؛ رنگزن، کاظم؛ آرین، مهران، 1390، ارزیابی نسبی زمین­ساخت فعال با استفاده از تحلیل ریخت­سنجی، بررسی موردی حوضه­آبریز رودخانه دز، جنوب باختری ایران. علوم زمین، سال بیستم، شماره 80، صص 33 تا 46.
  • بابایی، شیما؛ ده بزرگی، مریم؛ حکیمی آسیابر، سعید؛ حسینی اصل، امین، 1397، بررسی زمین‌ساخت فعال با استفاده از شاخص‌های ژئومورفولوژی در البرز مرکز. .پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، سال ششم، شماره 1، صص 40-56.
  • جباری، ندا؛ حسین­زاده، محمد مهدی؛ ثروتی، محمد رضا؛ حسین­زاده، محمد مهدی، 1397، مطالعه مورفوتکتونیک فعال حوضه آبخیز حصارک (شمال غرب تهران) با استفاده از شاخص­های مورفومتریک. پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، سال یکم، شماره 2، صص 17-34.
  • خدابخش‌نژاد، آذر؛ پورکرمانی، محسن؛ آرین، مهران؛ متکان، علی­اکبر؛ چرچی، عباس، 1394، زمین‌ساخت فعال حوضه رودخانه کارون بزرگ.علوم زمین، سال بیست و چهارم، شماره 95، صص 13-28.
  • رابطی، دنیا؛ ده بزرگی، مریم؛ حکیمی اسیابر، سعید؛ نوزعیم، رضا، 1397، بررسی زمین­ساخت فعال با استفاده از شاخص‌های ژئومورفولوژی در حوضه سپیدرود، البرز غربی.پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، سال هفتم، شماره 2، صص 140-157.‎
  • رامشت، محمدحسین؛ سیف، عبدالله؛ شاهزیدی، سمیه سادات؛ انتظاری، مژگان، 1388، تاثیر تکتونیک جنبا بر مورفولوژی مخروط افکنه­ی درختنگان در منطقه­ی شهداد کرمان، جغرافیا و توسعه، زمستان 1388، سال هفتم، شماره­ 16، صص 29-46.
  • سلیمانی، شهریار، 1378، رهنمودهایی در شناسایی حرکات تکتونیکی فعال و جوان با نگرشی بر مقدمات دیرینه لرزه­شناسی، پژوهشگاه بین­المللی زلزله­شناسی و مهندسی زلزله، شماره 8، صص 148-156.
  • علایی طالقانی، محمود، 1384، ژئومورفولوژی ایران، تهران، نشر قومس، صص 155-172.
  • علی­پور، رضا؛ صدر، امیرحسین؛ نظری دبیر، حسین؛ قمریان، سحر، 1397، ارزیابی زمین‌ساخت فعال نسبی کوه‌های گرین با استفاده از شاخص‌های مورفومتری و تحلیل الگوی فرکتالی (نهاوند، باختر ایران). پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، سال هفتم، شماره 3، صص 31-56.
  • یمانی، مجتبی؛ مقصودی، مهران؛ قاسمی، محمدرضا؛ محمدنژاد، وحید، 1391، شواهد مورفولوژیکی و مورفومتریکی تاثیر تکتونیک فعال بر مخروطه افکنه­های شمال دامغان، پژوهش­های جغرافیای طبیعی، سال چهل و چهارم، شماره 2، صص 1-18.
  • Berberian, M., 1995. Master “blind” thrust faults hidden under the Zagros folds: active basement tectonics and surface morphotectonics. Tectonophysics, 241(3-4), pp. 193-224.
  • Bull,W.B. and Mcfadden, L.D., 1977. Tectonic geomorphology north and south of the Garlock fault, California; In: Doehring, O. (Ed.), Geomorphology in arid regions. Proceedings of the 8th annual geomorphology symposium. State University of New York, Binghamton, pp. 115-138.
  • Burbank, D.W. and Anderson, R.S., 2012. Tectonic Geomorphology. Blackwell Science, Oxford, pp. 438.
  • El Hamdouni, R., Irigaray, C., Fernandez, T., Chacón, J., Keller, E.A., 2008. Assessment of relative active tectonics, southwest border of Sierra Nevada (southern Spain). Geomorphology, 96(1-2), pp. 150-173.
  • Font, M., Amorese, D., Lagarde, J.L., 2010. DEM and GIS analysis of the stream gradient index to evaluate effects of tectonics: The Normandy intraplate area (NW France). Geomorphology, 119(3-4), pp. 172-180.
  • Fossen, H., 2016. Structural Geology. Cambridge University Press, pp. 481.
  • Hack, J.T., 1973. Stream-profiles analysis and stream-gradient index, Journal of Research of the U.S Geological Survey, 1(4), pp. 421-429.
  • Hare, P.W. and Gardner, T.W., 1985. Geomorphic indicators of vertical neotectonism along converging plate margins, Nicoya Peninsula, Costa Rica. Tectonic Geomorphology, 4, pp. 75-104.
  • Horton, R.E., 1945. Erosional development of streams and their drainage basins: hydrophysical approach to quantitative morphology, Geological Society of America Bulletin, 56 (3), pp. 275- 370.
  • Keller, E.A., 1986. Investigation of active tectonics: use of surficial Earth processes, Active Tectonics, Studies in Geophysics. National Academy Press, Washington, DC, pp. 136-147.
  • Keller, E.A. and Pinter, N., 1996. Active tectonics, Prentice Hall Upper Seddle River, NJ, USA, pp. 564.
  • Keller, E.A. and Pinter, N., 2002. Earthquakes, Uplift, and Landscape, pp. 362.
  • Maathuis, B.H.P. and Wang, L., 2006. Digital elevation model based hydro-processing. Geocarto International, 21(1), pp. 21-26.
  • Melosh, B.L. and Keller, E.A., 2013. Effects of active folding and reverse faulting on stream channel evolution, Santa Barbara Fold Belt, California. Journal of Geomorphology, 186, pp. 119-135.
  • Singh, O.M., 2009. Hypsometry and erosion proneness: a case study in the lesser Himalayan Journal of Soil and Water conservation, 8(2), pp. 53- 59.
  • Singh, P., Gupta, A., Singh, M., 2014. Hydrological inferences from watershed analysis for water resource management using remote sensing and GIS techniques, The Egyptian journal of Remote Sensing and Space Science, 17(2), pp. 111-121.
  • Snyder, N.P., Whipple, K.X., Tucker, G.E., Merritts, D.J., 2009. Landscape response to tectonic forcing: Digital elevation model analysis of stream profiles in the Mendocino triple junction region, northern California. Geological Society of America Bulletin, 112(8), pp. 1250-1263.
  • Stocklin, J., 1968. Structural history and tectonics of Iran: a review: American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 52(7), pp. 1229- 1258.
  • Strahler, A.N., 1952. Hypsometric (area–altitude) analysis of erosional topography, Geological Society of America Bulletin, 63(11), pp. 1117–1142.
  • Walker, R.T., 2006. A remote sensing study of active folding and faulting in southern Kerman province, S.E. Iran. Journal of Structural Geology, 28(4), pp. 654-666.
  • Wells, S.G., Bullard, T.F., Menges, C.M., Drake, P.G., Karas, P.A, Kelson, K.I., Ritter, J.B., Wesling, J.R., 1988. Regional variations in tectonic geomorphology along a segmented convergent plate boundary. Pacific Coast of Costa Rica. Geomorphology.