ارزیابی فعالیت نسبی زمین ساختی و تحلیل جنبش ‏شناختی شمال پلدختر، غرب ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار گروه زمین شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه لرستان، خرم آباد، لرستان، ایران

10.22034/gmpj.2023.374406.1392

چکیده

شاخص های زمین ریختی به دلیل هزینه کم و سهولت نسبی استفاده به طور گسترده در تحقیقات زمین ریخت‏شناسی زمین ساختی مورد استفاده قرار می گیرند. منطقه مورد مطالعه در استان لرستان واقع شده و بخشی از کمربند چین خورده- رانده زاگرس است. کمربند چین خورده- رانده زاگرس به‌عنوان یکی از فعال‌ترین مناطق زمین‏ساختی جهان، از تاقدیس‌هایی با روند شمال غرب-جنوب‌شرق تشکیل شده که به صورت عمودی و جانبی در حال رشد هستند. هدف اصلی این مقاله بررسی فعالیت های زمین‏ساختی در منطقه مورد مطالعه می‏باشد. با استفاده از 6 شاخص زمین‏ریخت شناسی (شاخص‏های گرادیان طول رودخانه (SL)، عدم تقارن حوضه زهکشی (Af)، نسبت شکل حوضه زهکشی (Bs)، انتگرال هیپسومتری (Hi)، نسبت پهنای کف بستر به ارتفاع دره (Vf)، و پیچ وخم رودخانه (S)( 19 حوضه زهکشی در منطقه مورد مطالعه مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. به منظور بدست آوردن شاخص فعالیت نسبی زمین‏ساختی (Iat)، این پارامترها با استفاده از نرم افزار GIS ترکیب شدند. میانگین این 6 شاخص زمین‏ریختی محاسبه شده و برای ارزیابی توزیع فعالیت نسبی زمین ساختی در منطقه مورد مطالعه استفاده شد: رده 1 فعالیت زمین ساختی بسیار بالا (23.47%). رده 2 فعالیت بالا (52.22%)؛ رده 3 فعالیت متوسط (21.38%); و رده 4 فعالیت کم (2.93%). مقادیر Iat نشان‌دهنده فعالیت زمین‏ساختی بالا در نواحی شرقی و مرکزی منطقه مورد مطالعه است. نتایج تحلیلی بیانگر انطباق قابل قبولی بین نقشه پهنه بندی بدست آمده با شواهد ساختاری، زمین‏ریختی و داده های لرزه‏ای در منطقه مورد مطالعه می‏باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Relative tectonic activity assessment and kinematic analysis of the north of Pole-Dokhtar, W Iran

نویسنده [English]

  • Somaye Derikvand
Geology Department, Faculty of Basic Sciences, Lorestan University, Khorram abad, Lorestan, Iran
چکیده [English]

Extended Abstract



Introduction

Because the landscape contains an important archive of the rates and spatial distribution of deformation (Kirby and Whipple, 2012), tectonic geomorphology aims to quantify the geomorphic response of the landscape to active tectonics. The present-day topography of mountain ranges is the result of interaction between tectonic and erosional processes (Bishop 2007). Geomorphological analysis of mountain fronts provides significant clues for reconstructing the tectonic activity of range-bounding faults on variable timescales (103–106 years; Burbank and Anderson 2001; Keller and Pinter 2002; Bull 2007; Demoulin et al. 2015).

The topographical features, geological structures and frequent seismicity of the Zagros orogenic belt are the result of continuous northward collision between the Afro-Arabian plates and Central Iran (Berberian and King, 1981; Alavi, 1994). The Zagros mountain belt is still undergoing a crustal adjustment process due to the continuous northward movement of the Afro-Arabian plate. In this research, using morphometric indicators, we evaluate the recent activities of Posht-Jangel, Amiran, and Chahar-Qhale anticlines located in the Zagros Fold and Thrust belt. The studied area is in the south of Lorestan province. We performed a structural and morphotectonic analysis to study this area.





Methodology

In this research, several morphometric indices have been used to analyze the level of tectonic activity. The indices selected for this analysis are: the stream gradient index (SL), asymmetry factor (Af), basin shape ratio (Bs), hypsometric integral (Hi), valley floor width–valley height ratio (Vf), as well as transverse river sinuosity (S) (e.g. Hack 1973; Bull 1978; Keller and Pinter 2002). Finally, a single index (Iat) was calculated from these six indices for every drainage basin (El Hamdouni et al. 2008). All mentioned morphometric parameters for 19 basins were analyzed using ArcGIS software.



Results and Discussion

Morphometric indices are widely used in tectonic geomorphology research due to their low cost and relative ease of use. The studied area is located in Lorestan province and is part of the Zagros Fold and Thrust belt. As one of the most active tectonic areas in the world, the Zagros fold and thrust belt consists of northwest-southeast trending whaleback anticlines that are growing vertically and laterally. The main purpose of this research is to describe the tectonic activities in the study area. For this purpose, structural evidence and geomorphic landforms (triangular surfaces, wine-glass valleys, gorges, asymmetric valleys and knick points; Figures 6 and 7) were identified. The studied area has a variety of fold and fault structures with different geometries and dimensions that show the intensity of deformation and the level of tectonic activity. At the outcrop scale, oblique-slip thrust faults, brittle shear zones, thrust-related folds and chevron folds in the resistant layers of Sarvak Formation (Figure 4) are among the structures observed in the structural survey. Examination of field data and seismic evidence in the studied area indicates the presence of young movements of dextral (linement 1) and sinistral (linement 2) transverse-shear faults after the Pliocene.

Six geomorphic indices (stream gradient index (SL), asymmetry factor (Af), basin shape ratio (Bs), hypsometric integral (Hi), valley floor width–valley height ratio (Vf), and transverse river sinuosity (S)) were qualified to analyze 19 drainage basins. These parameters were combined in order to obtain the index of relative tectonic activity (Iat) using GIS. The average of six calculated geomorphic indices was used to evaluate the relative tectonic activity distribution in the study area. The average of six calculated geomorphic indices was used to evaluate the relative tectonic activity distribution in the study area: class 1 of very high tectonic activity (22.08%); class 2 of high activity (41.30%); class 3 of moderate activity (27.4%); and class 4 of low activity (9.22%). Iat values indicate high tectonic activity in the east and central of the study area.



Conclusion

In this research, based on the structural (transverse-shear faults, thrust faults and fault related folds) and geomorphic evidence (triangular and trapezoidal surfaces, gorges, nice points) and quantitative analysis of geomorphic indices (SL, Vf, S, Af, Hi and Bs) relative tectonic activity and stability of the studied area was estimated. Based on this, the relative tectonic activity zoning map of the studied area was prepared in four categories of very high, high, medium and low relative activity. These results indicate that the east and central areas of the study area have relatively high tectonic activity and the northwest parts of the basin show moderate to low activity. In general, the results of the indices and the analysis of the observed evidence indicate the dominance of tectonic activity in the region and its superiority over erosion.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zagros
  • Fold and Thrust belt
  • tectonic indicators
  • North Poldakhtar
  • relative tectonic activity
بابائی، شیما.، ده بزرگی، مریم.، حکیمی آسیابر، سعید.، حسینی اصل، امین (1396) بررسی زمینساخت فعال با استفاده از شاخص‏های ژئومورفولوژی در البرز مرکزی. پژوهش‏های ژئومورفولوژی کمی، سال 6، شماره 1، صص 40-56
بشکنی، زهرا.، صالحی میلانی، علیرضا (1398) ارزیابی فعالیت‏های مورفوتکتونیکی حوضه‏های آبریز ساحلی واحد ژئومورفولوژیکی تالش (ایران- آذربایجان) با استفاده از شاخص‏های مورفومتری. پژوهش‏های دانش زمین، دوره 10، شماره 40، زمستان 98، صص 74-90
بهرامی، شهرام.، پرهیزگار، فاطمه.، اکبری، الهه.، جعفری، تیمور (1395) بررسی نقش ژئومورفولوژی تکتونیک بر اکتشاف مخازن هیدروکربنی زاگرس فارس (مطالعه موردی: طاقدیس های خشت و نورا). جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، دوره 27، شماره 2، صص49-64
دریکوند، سمیه.، یساقی، علی (1389) تحلیل ساختاری تاقدیس های زنگول و پشت جنگل در شمال غرب پهنه لرستان، زاگرس چین خورده-رانده، به منظور برآورد بستگی افق دهرم.‎ نشریه علوم (دانشگاه خوارزمی)، دوره 10، شماره 2، صص 765-782.
رجبی، معصومه.، روستایی، شهرام.، مقامی مقیم، غلامرضا (1385) تحلیل فعالیت‌های نئوتکتونیکی در دامنه‌های جنوبی ارتفاعات آلاداغ در شمال شرقی ایران. نشریه جغرافیا و توسعه (دانشگاه سیستان و بلوچستان)، دوره 4، شماره 8، صص 177-192.
سلیمانی، شهریار  (1378)، رهنمودهایی در شناسایی حرکات تکتونیک فعال و جوان با نگرشی بر مقدمات دیرینه لرزه­شناسی، چاپ اول، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران.
صفاری، امیر.، یمانی، مجتبی.، کرم، امیر.، کرمی، پریوش (1397) تاثیرات مورفوژنتیکی تکتونیک فعال بر زمین لغزش در حوضه جاجرود. پژوهشهای ژئومورفولوژی کمی، دوره 7، شماره 3، صص 117-135.
عباسی، ثریا.، یساقی، علی. 1390 . استفاده از تصاویر لندست و داده‏های زمین مغناطیسی در شناسایی خطواره‏های گسلی و تحلیل خاستگاه آنها در ناحیه لرستان، زاگرس چین خورده. سنجش از دور و GIS ایران، شماره 1، صص 33 – 19.
علیزاده، اکرم.، خادمی، شاهین.، ارزیابی فعالیت گسل تالش در استان گیلان با بررسی‌های مورفوتکتونیکی و لرزه‌زمین‌ساختی. پژوهش‏های ژئومورفولوژی کمی. 19 مهر ماه 1401، انتشار آنلاین
 قاسمی، زهراعلی پور، رضامعدنی پور، سعید. 1398. تاثیر گسل های راندگی و راستالغز پی سنگی بر هندسه ساختاری تاقدیس امیران در زیرپهنه لرستان، باختر زاگرس. زمین‏ساخت، دوره 3، شماره 11، صص1-14.
گنجیان، حمید.، یمانی، مجتبی.، گورابی، ابوالقاسم.، مقصودی، مهران (1399) انطباق شاخص‌های مورفوتکتونیک با کانون‌های زمین‌لرزه در زاگرس شمال غرب (حوضه‌های سیروان و قره‌سو). جغرافیا و برنامه ریزی محیطی (دانشگاه اصفهان)، دوره 31، شماره 80، صص113-130.
Agard, P., Omrani, J., Jolivet, L., Mouthereau, F., 2005, Convergence history across Zagros (Iran): constraints from collisional and earlier deformation. Int. J. Earth Sci. 94, 401–419
Alaei M, Dehbozorgi M, Ghassemi MR, Nozaem R 2017, Evaluation of relative tectonic activity of Buin Zahra-Avaj area, northern Iran. Arab J Geosci 10:229
Arian M., Aram Z., 2014, Relative tectonic activity classification in Kermanshah area, west Iran. Solid Earth Discuss 5:2097–2141
Bagha N, Arian M, Ghorashi M, Pourkermani M, El Hamdouni R, Solgi A, 2014, Evaluation of relative tectonic activity in the Tehran basin, central Alborz, northern Iran. Geomorphology 213:66–87
Bahrami, S., 2022, Analysis of confluence angle of drainages and its relation to morphometric properties of drainage basins in the Zagros Simply Folded Belt, Iran. Geomorphology, 400, p.108091
Bahrami, S., Capolongo, D. and Mofrad, M.R., 2020, Morphometry of drainage basins and stream networks as an indicator of active fold growth (Gorm anticline, Fars Province, Iran). Geomorphology, 355, p.107086
Bull, W.B., McFadden, L.D., 1977, Tectonic geomorphology north and south of the Garlock fault, California. In: Doehring, D.O. (Ed.), Geomorphology in arid regions. Proceedings of the Eighth Annual Geomorphology Symposium. The State University of New York, Binghamton, NY, pp. 115–138
Bull, W.B., 2007, Tectonic Geomorphology of Mountains: A New Approach to Paleoseismology. Blackwell, Malden, USA. 316 pp
Burbank, D.W., Anderson, R.S., 2001, Tectonic Geomorphology. Backwell Science: 274 p
Burbank, D.W., Anderson, R.S., 2012, Tectonic Geomorphology. Blackwell Science, Oxford, pp. 438.
Chen, Y.C., Sung, Q., Cheng, K.Y., 2003, Along-strike variations of morphotectonic features in the Western Foothills of Taiwan: tectonic implications based on stream-gradient and hypsometric analysis. Geomorphology, 56, pp. 109–137
Chang Z, Sun W, Wang J, 2015, Assessment of the relative tectonic activity in the Bailongjiang Basin: insights from DEM-derived geomorphic indices. Environ Earth Sci 74(6):5143–5153
Dehbozorgi, M., Pourkermani, M., Arian, M., Matkan, A. A., Motamedi, H., & Hosseiniasl, A., 2010, Quantitative analysis of relative tectonic activity in the Sarvestan area Central Zagros Iran. Geomorphology, 121, 329–341
El Hamdouni, R., Irigaray, C., Fernández, T., Chacón, J., Keller, E.A., 2008, Assessment of relative active tectonics, southwest border of the Sierra Nevada (southern Spain). Geomorphology, 96, pp. 150–173. B11401. https://doi.org/10.1029/2005JB004103
Farzipour-Saein, A., Yassagi, A., Sherkati, S., Koyi, H., 2009, Basin Evolution of the Lurestan Region in the Zagros Fold-and thrust Belt, Iran, Journal of Petroleum Geology, Vol. 36, 5–20
Font, M., Amorèse, 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, 172–180
Hack, J.T, 1973. Stream-profiles analysis and stream-gradient indeces. U.S. Geological. Survey, No.1, 421-429
Keller, E.A., Pinter, N., 2002, Active Tectonics: Earthquakes, Uplift, and Landscape, 2nd Ed. Prentice Hall, Upper Saddle River, N.J, p. 362
McQuarrie, N. 2004, Crustal scale geometry of the Zagros fold-thrust belt, Iran. Journal of Structural Geology 26, 519–35
Owen, L. A., 2013, Tectonic Geomorphology. In: Shroder, J.F. (Ed.), Treatise on Geomorphology. Academic Press.
Paliaga, G., 2015, Erosion triangular facets as markers of order in an open dissipative system. Pure and Applied Geophysics, 172(7), pp.1985-1997
Panek, T., 2004, The use of morphometric parameters in tectonics geomorphology (on the example of the western Beskydy MTS) Journal of Geographia, 1, pp. 111-126
Petit, C., Meyer, B., Gunnell, Y., Jolivet, M., San’kov, V., Strak, V. and Gonga-Saholiariliva, N., 2009, Height of faceted spurs, a proxy for determining long-term throw rates on normal faults: Evidence from the North Baikal Rift System, Siberia. Tectonics, vol. 28, TC6010, doi:10.1029/ 2009TC002555
Selby, M.J. Earth’s changing surface—An introduction to geomorphology. 1985, Clarendon, Oxford.
Sherkati, S., Molinaro, M., de Lamotte, D.F., Letouzey, J., 2005, Detachment folding in the Central and Eastern Zagros fold-belt (Iran): salt mobility, multiple detachments and late basement control. Journal of Structural Geology, 27(9), pp.1680-1696
Tepe, Ç., Sözbilir, H., 2017, Tectonic geomorphology of the Kemalpaşa Basin and surrounding horsts, southwestern part of the Gediz Graben, Western Anatolia. Geodinamica acta, 29(1), 70-90.
Vernant, Ph., NF, Hatzfeld D, Abassi MR, Vigny C, Masson F, Nankali H, Martinod J, Ashtiani A, Bayer R, Tavakoli F, Chery J (2004) Present day crustal deformation and plate kinematics in the Middle East constrained by GPS measurements in Iran and northern Oman. Geophys J Int 157:381–398
Wiwegwin, W., Sugiyama, Y., Hisada, K. and Charusiri, P., 2011, Re-evaluation of the activity of the Thoen Fault in the Lampang Basin, northern Thailand, based on geomorphology and geochronology. Earth Planets Space, 63(9), 975–990
Yousefi, E., Friedberg, J. L., 1978a, Aeromagnetic map of the Kuhdasht 1:250000 quadrangle. Geological Survey of Iran.
Zebari, M., Burberry, C.M., 2015, 4-D evolution of anticlines and implications for hydrocarbon exploration within the Zagros Fold Thrust Belt, Kurdistan region, Iraq. GeoArabia 20 (1), 161–188