نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 استادیار گروه ژئومورفولوژی، دانشگاه پیام‌نور، تهران، ایران
2 دکترای تخصصی گروه ژئومورفولوژی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 دانشجوی دکتری گروه ژئومورفولوژی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Abstract
The tectonic positioning of Iran has led to significant seismic activity in the region, particularly in the Alborz Unit. This study focused on investigating the morphotectonic status of Lavasan Sub-basins located on the southern slopes of the Alborz. To achieve this, a digital elevation model with 30-meter resolution, a 1:50,000 topographic map, a 1:100,000 geological map, and Sentinel-1 radar images were utilized as research data. The analysis employed GMT, ArcGIS, and SPSS software, along with specific indicators to assess the tectonic condition of the region. The research was conducted in two stages. Firstly, the tectonic conditions of the sub-basins were evaluated using morphotectonic indicators and secondly, the vertical displacement of the region was assessed using radar images and the SBAS time-series method. The results of the study indicated that Lavasan Sub-basins exhibited high tectonic activities with Barg and Kond basins averaging a score of 1.88 and Lavasan and Afjeh basins averaging a score of 2. Consequently, the latter basins demonstrated a more active tectonic status based on the IAT index. Additionally, the results obtained from the SBAS time-series method over a 3-year period (from 01/06/2016 to 12/21/2018) revealed a 79-mm elevation and a 14-mm depression, which could be attributed to tectonic activity, thus corroborating the accuracy of the results obtained from morphotectonic indicators.
Keywords: Morphotectonics, Morphotectonic Indices, SBAS, Lavasan
Introduction
Iran, situated within the Alpine-Himalayan tectonic active zone, has been significantly impacted by tectonic activities throughout its history. The formation of the Indian Ocean is a direct result of this tectonic convergence. The Iranian plateau, due to its tectonic positioning, has experienced various seismic events, including those within the Alborz Unit. The presence of newborn landforms in Alborz Region, such as cliffs, anticline morphology, and seismic activity, serves as evidence of the high frequency of recent tectonic activities, a concept explored in geomorphological tectonics. Geomorphological tectonics focuses on the study of landforms shaped and transformed by tectonic activity. Landforms in regions with active tectonics are the product of a complex interplay between vertical and horizontal movements of crustal blocks and erosion or sedimentation by surface processes. Therefore, assessing and studying tectonic activities and their impacts is crucial in regional development planning, land management, and environmental conservation. Catchments are one of the key areas used to investigate the tectonic status of a region. River systems, in general, serve as valuable tools for studying tectonic interactions as rivers, drainage networks, and alluvial fans are highly sensitive to tectonic changes. Accordingly, this study focused on examining the morphotectonic status of Lavasan Sub-basins located on the southern slopes of the Alborz.
Materials and Methods
This study utilized a digital elevation model with a 30-meter resolution, a 1:50,000 topographic map, a 1:100,000 geological map, and Sentinel-1 radar images as primary research data. Key research tools included GMT, ARCGIS, and SPSS software, along with specific indicators used to assess the tectonic condition of the region. The research was conducted in two stages. Firstly, the morphotectonic status of the studied basins was evaluated using 8 indicators, namely branching ratio (Br), basin drainage density (Dd), drainage basin asymmetry (AF), longitudinal river gradient (SL), basin shape (Bs), inverse topographic symmetry (T), hypsometric integral (Hi), and river sine index (S). In the second stage, 27 radar images of Sentinel 1 (SLC type with VV polarization) were employed to assess the vertical displacement of the region as detailed in Table 3. Following the preparation of the images and necessary preprocessing, a specific pair of images was selected based on the timeline for radar interference (refer to Figure 3). Subsequently, interferograms were generated using radar interferometry and ultimately, the vertical displacement of the region was determined using the SBAS time-series method.
Research Findings
The evaluation of the branching ratio (Br) in the studied basins revealed that Kond Basin with a coefficient of 4.64 exhibited the highest branching coefficient, indicating greater tectonic activity compared to other sub-basins. Similarly, calculation of the drainage density index (Dd) demonstrated that Kond Basin, with a coefficient of 3.57 had the highest drainage density (Figure 3), signifying elevated tectonic activity compared to other sub-basins. Furthermore, the drainage basin asymmetry (AF) index indicated that Kond Basin with a coefficient of 61.2 displayed the highest asymmetry, suggesting a more active tectonic state. The longitudinal river gradient index (SL) revealed that Kond Basin with a coefficient of 2698 had the highest gradient, positioning it as the most active basin. Additionally, the basin shape index (Bs) highlighted that Afjeh Basin with a coefficient of 2.87 exhibited the highest coefficient, indicating it as the most active basin. The inverse topographic symmetry index (T) and the hypsometric integral index (Hi) also identified Afjeh Basin as the most active basin with a coefficient of 2.87. Moreover, the river sinusoidal index (S) indicated that Kond Basin with a coefficient of 1.19 had the lowest coefficient, designating it as the most active basin based on this index. Finally, the results from the SBAS time-series method revealed a 79-mm increase and a 14-mm decrease in the region over a 3-year period (from 01/06/2016 to 12/21/2018).
Discussion of Results & Conclusion
Assessment of the tectonic status of the studied sub-basins using morphometric indices indicated that all sub-basins exhibited significant tectonic activities. Specifically, the results obtained from the IAT index categorized the study basins as having high tectonic activities. Barg and Kond basins had an average score of 1.88, while Lavasan and Afjeh basins had an average score of 2, signifying a higher level of tectonic activity in Barg and Kond basins based on the IAT index. Comparative analysis of the results revealed that Kond Basin demonstrated a more active tectonic status across various indices, including Br, Dd, AF, SL, T, and S, positioning it as the most active basin among the study basins. Furthermore, the findings from the radar images corroborated the tectonic activity in the study area. The results obtained from the SBAS time-series method over a 3-year period (from 01/06/2016 to 12/21/2018) indicated a significant elevation of 79 mm and a depression of 14 mm, which could be attributed to tectonic activity, thus validating the accuracy of the results obtained from the morphotectonic indices.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
سرزمین ایران به‌عنوان بخشی از زون فعّال زمینساختی آلپ-هیمالیا در‌طول زمان تحت‌تأثیر فعالیتهای تکتونیکی زیادی قرار گرفته است که پیدایش رشته‌کوه‌های زاگرس_مکران و البرز_کپه داغ در فلات ایران در‌اثر زیر‌راندگی صفحات عربستان-اقیانوس هند از لندفرمهای حاصل از این همگرایی است (گورابی و امامی، 1396). باتوجه به موقع زمینساختی فلات ایران، این فلات ناآرامی‌های زیادی داشته است. از‌جمله منطقه‌های ناآرام فلات ایران، واحد البرز است (آقانباتی، 1383). فعالیتهای نوزمینساخت در البرز از‌جمله وجود پرتگاه‌ها، مورفولوژی طاقدیس‌ها و زمین‌لرزه‌های رخ‌داده، بیانگر فعّال‌بودن منطقه از‌نظر فعالیتهای نوزمینساخت در این منطقه است که در علم تکتونیک ژئومورفولوژی به آن پرداخته خواهد شد (Keller & Pinter, 2002). در تکتونیک ژئومورفولوژی لندفرم‌هایی مطالعه می‌شود که تحت‌تأثیر فعالیتهای زمینساختی شکل گرفته و تحول یافته است. لندفرم‌ها در نواحی با زمینساخت فعّال، حاصل ترکیب پیچیده‌ای از تأثیر حرکات عمودی و افقی مربوط به بلوک‌های پوسته و فرسایش یا رسوب‌گذاری با فرآیندهای سطحی است (Ioannis et al., 2006; Longkumer et al., 2019). بر این اساس، ارزیابی و بررسی فعالیتهای تکتونیکی و اثر‌های ناشی از آن در برنامه‌ریزی‌های عمران ناحیه‌ای و آمایش سرزمین و مدیریت محیط اهمیت فراوانی دارد (گورابی و نوحهگر، 1386).
یکی از منطقه‌هایی که برای بررسی وضعیت تکتونیکی منطقه‌ها استفاده می‌شود، حوضههای آبریز است. به‌طور کلی، سیستم‌های رودخانه‌ای ابزار ارزشمندی برای مطالعۀ فعل و انفعالات تکتونیکی است (Ezati & Agh-Atabai, 2013)؛ زیرا رودخانه‌ها، شبکه‌های زهکشی و مخروطه‌افکنه‌ها به تغییرات زمینساختی بسیار حساس هستند (گورابی و محمدنژاد، ۱۳۹۷). بر این اساس، در پژوهش حاضر وضعیت مورفوتکتونیکی زیرحوضه‌های لواسان در دامنه‌های جنوبی البرز بررسی شده است.
دربارۀ موضوع تحلیل وضعیت تکتونیکی منطقه‌ها با استفاده از پارامترهای مورفومتریک پژوهش‌های مختلفی در‌سطح ایران و جهان صورت گرفته است که از‌جملۀ آنها می‌توان به گارنیری و پیروتا اشاره کرد که با استفاده از شاخصهای مورفوتکتونیکی وضعیت تکتونیکی چهار حوضۀ زهکشی در شمال شرق سیسیل ایتالیا را بررسی کردند (Guarnieri & Pirrotta, 2008). ویوینا و همکاران تأثیر بالاآمدگی تکتونیکی ابرین را در پنسولیا مطالعه کردند (Viveena et al., 2013). تالامپاس و کاباهاگ با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی ALOS PALSAR و پارامترهای ژئومورفیک (Hi، Smf، Vf، Af، SL و TTSF) وضعیت مورفوتکتونیکی حوضۀ آبخیز ایپونان (Iponan) را در فیلیپین بررسی کردند (Talampas & Cabahug, 2018). شارما و همکاران با استفاده از پارامترهای مورفومتریک مورفوتکتونیکی حوضۀ رودخانۀ شیرخاد (Sheer Khadd) را در هندوستان بررسی کردند (Sharma et al., 2018). دوسانتوس و همکاران وضعیت مورفوتکتونیکی رودخانه‌های لاوا تودو و پلاتوس (Lava-Tudo and Pelotas) را در برزیل ارزیابی کردند (Dos santos et al., 2019) . عابدینی و شبرنگ (1393) با استفاده از شاخصهای ژئومورفیک فعالیتهای نوزمینساخت را در حوضۀ آبخیز مشگین چای ارزیابی کردند. عابدینی و همکاران (1394) فعالیتهای نئوتکتونیکی حوضۀ آبریز گئچی دره‌سی را تحلیل کردند. در پژوهش حاضر با استفاده از شاخصهای مختلف ژئومورفیک نشان داده شده است که حوضۀ آبریز گئچی دره‌سی از‌نظر تکتونیکی وضعیت فعّالی دارد. یمانی و علیزاده (۱۳۹۵) با استفاده از شاخصهای AF، SL، S، BR، P، T،Smf وHi فعالیتهای نوزمینساخت حوضۀ آبخیزکرج را بررسی کردند. عزتی و همکاران (1397) بالاآمدگی تکتونیکی را در کوههای شکراب واقع در شمال بیرجند بررسی کردند. باتوجه به بررسی وضعیت تکتونیکی منطقه‌ها با استفاده از تصاویر راداری نیز می‌توان به پژوهش‌های جیو و همکاران اشاره کرد که وضعیت نئوتکتونیک و تغییرات شکل زمین را با استفاده ازPS-InSAR در منطقۀ فوجیان (Fujian) چین بررسی کردند (Guo et al., 2017) . نیکولا و همکاران با استفاده از تصاویر سنتینل 1 و تکنیک PS-InSAR تغییرات نئوتکتونیکی سطح زمین را در حوضۀ فوکسانی (Focsani) در شرق رومانی بررسی کردند (Necula et al., 2018). تیبالدی و همکاران زمین‌لغزش‌های نزدیک سد انگوری (Enguri) گرجستان و امکان تأثیر‌های تکتونیک بر آن را ارزیابی کردند (Tibaldi et al., 2019). همچنین، نایبزاده و همکاران (1397) فعالیت تکتونیکی در حوضة دشت اشتهارد را با استفاده از تداخلنگار راداری ارزیابی کردند. مهرابی و پورخسروانی (1397) میزان جابه‌جایی زمین ناشی از زلزلۀ سال 1383 داهوئیه (زرند) استان کرمان را بررسی و سپس گسل عامل آن را شناسایی کردند. هاشمی فرد و همکاران (۱۳۹۷) تغییرات ژئومورفولوژیکی سازند گچساران را که ناشی از آبگیری سد گتوند علیاست با استفاده از تکنیک تداخلسنجی تفاضلی رادار بررسی کردند.
منطقۀ مطالعه‌شده
محدودۀ مطالعاتی پژوهش حاضر شامل زیرحوضه‌های لواسان، برگ، افجه و کند است که وسعت مجموع آنها حدود 182 کیلومتر مربع است. این زیرحوضهها در عرض جغرافیایی '47 35 تا '۵5 35 و طول جغرافیایی '34 51 تا '۵0 51 قرار دارند. این زیرحوضهها از‌نظر تقسیمات سیاسی در شمال استان تهران و جنوب شهرستان شمیرانات و از‌نظر تقسیمات مورفوتکتونیکی در واحد البرز مرکزی قرار دارند (شکل ۱) که به‌دلیل قرار‌گرفتن در دامنه‌های جنوبی البرز منطبق بر واحد کوهستان هستند. همچنین، از‌نظر تقسیمات حوضه‌ای جزء حوضۀ آبریز جاجرود هستند. باتوجه به موقعیت منطقه بخش زیادی از وسعت زیرحوضهها را دامنه‌های پرشیب و دره‌های عمیق دربرگرفته است. همچنین، باتوجه به اینکه بین منطقه‌های شمالی و جنوبی زیرحوضهها اختلاف ارتفاع زیادی وجود دارد (زیرحوضهها بین ارتفاع 1464 تا 3888 قرار دارند)، میانگین بارش منطقه‌های شمالی زیرحوضهها حدود 550 میلی‌متر، منطقه‌های جنوبی آن در حدود 410 میلی‌متر و میانگین دمای منطقه‌های شمالی و جنوبی زیرحوضهها نیز به‌ترتیب 1/13 و 5/14 درجۀ سانتی‌گراد است (ادارۀ کل هواشناسی استان تهران، 1400).
شکل 1: نقشۀ موقعیت منطقۀ مطالعه‌شده (منبع: نگارندگان)
Fig 1: Location map of the study area
روش‌شناسی پژوهش
در پژوهش حاضر متناسب با هدف‌های مدنظر از مدل رقومی ارتفاعی ۳۰ متر، نقشۀ توپوگرافی ۱:۵۰۰۰۰، نقشۀ ۱:۱۰۰۰۰۰ زمینشناسی و تصاویر راداری سنتینل (Sentinel) به‌عنوان داده‌های پژوهش استفاده شده است. ابزارهای مهم پژوهش نرم‌افزارهای GMT، ArcGIS و SPSS و شاخصهای استفاده‌شده برای ارزیابی وضعیت تکتونیکی منطقۀ مطالعه‌شده است. این پژوهش در دو مرحله انجام شده است. مرحلۀ اول با استفاده از شاخصهای مورفوتکتونیکی، وضعیت تکتونیکی زیرحوضهها ارزیابی و مرحلۀ دوم با استفاده از تصاویر راداری و روش سری زمانی SBAS میزان جابه‌جایی عمودی منطقه ارزیابی و سپس ارتباط آن با وضعیت تکتونیکی زیرحوضهها تحلیل شده است. در‌ادامه، مراحل تشریح شده است.
مرحلۀ اول: در این مرحله حوضههای مطالعه‌شده با استفاده از ۸ شاخص نسبت انشعاب (Br)، تراکم زهکشی حوضه (Dd)، متقارن‌نبودن حوضۀ زهکشی (AF)،گرادیان طولی رودخانه (SL)، شکل حوضه (Bs)، تقارن توپوگرافی معکوس (T)، انتگرال هیپسومتری (Hi) و شاخص سینوسی رودخانه (S)، وضعیت مورفوتکتونیکی ارزیابی شده است (جدول ۱).
جدول ۱: شاخصهای مورفوتکتونیکی استفاده‌شده در پژوهش
Table 1: Morphotectonic indices used in the research
|
شاخص |
فرمول |
توضیحات |
|
شاخص نسبت انشعاب (Br) |
|
هر چقدر تعداد انشعابات بیشتر باشد، حوضه از‌نظر تکتونیکی فعّال‌تر است (علیزاده، 1389). |
|
شاخص تراکم زهکشی حوضه (Dd) |
Dd=∑Li/A |
هرچه ضریب تراکم بیشتر باشد، بیانگر تکتونیک فعّال و حساسیت زیاد سازندها و تشکیلات زمینشناسی موجود در حوضه است (Deh Bozorgi et al., 2010). |
|
شاخص متقارن‌نبودن حوضۀ زهکشی (AF) |
100 (Ar/At) AF= |
هر چقدر که مقدار‌های به‌دست‌آمده اختلاف بیشتری از ۵۰ داشته باشد، حوضه بی‌تعادلی بیشتری دارد؛ در‌نتیجه وضعیت تکتونیکی فعّال‌تر است (Deh Bozorgi et al., 2010). |
|
شاخص گرادیان طولی رودخانه (SL) |
(ΔH / ΔLr) LCS SL= |
هر چقدر ضریب SL بیشتر باشد، حوضه از‌نظر تکتونیکی فعّال‌تر است (Troiani & Della Seta, 2008). |
|
شاخص شکل حوضه (Bs) |
Bs=Bi/Bw |
مقدار‌های بزرگ این شاخص مربوط به حوضههای کشیده در نواحی فعّال زمینساختی است (گورابی و امامی، 1396). |
|
شاخص تقارن توپوگرافی معکوس (T) |
T= Da/Dd |
شاخص T بین 0 تا 1 متغیر است که این میزان برای حوضههای به‌طور کامل، متقارن صفر است. با افزایش بی‌تقارنی حوضۀ آبریز، این میزان به 1 نزدیک می‌شود (Deh Bozorgi et al., 2010). |
|
شاخص انتگرال هیپسومتری (Hi) |
Hi=Hmean-Hmin/Hmax-Hmin |
هرچه میزان Hi بیشتر باشد، حوضه از‌نظر تکتونیکی فعّال‌تر است (Deh Bozorgi et al., 2010). |
|
شاخص سینوسی رودخانه (S) |
S=La/Ls |
هر چقدر میزان S به 1 نزدیک‌تر باشد بیانگر این است که حوضه از‌نظر تکتونیکی فعّال‌تر است (Keller & Pinter, 2002). |
منبع: نگارنده
باتوجه به اینکه وضعیت تکتونیکی حوضهها از‌نظر شاخصهای مختلف متفاوت است، برای جمع‌بندی نتایج به‌دست‌آمده با شاخصهای مختلف از شاخص IAT استفاده شده است. درواقع، در پژوهش حاضر برای ارزیابی جامع شاخصهای استفاده‌شده از شاخص IAT استفاده شده است و بر‌اساس این شاخص وضعیت تکتونیکی حوضههای مطالعه‌شده از‌نظر هر شاخص به ۴ کلاس فعالیت تکتونیکی شدید، فعالیت تکتونیکی زیاد، فعالیت تکتونیکی متوسط و فعالیت تکتونیکی کم تقسیم شده است (جدول 2). بر‌اساس این شاخص، حوضه‌هایی که مقدار‌های میانگین کلاس‌های آن کمتر از ۵/۱ باشد، فعالیت تکتونیکی شدید، در‌صورتی که این مقدار بین ۵/۱ تا ۲ باشد، فعالیت تکتونیکی زیاد، در‌صورتی که این مقدار بین ۲ تا ۵/۲ باشد، فعالیت تکتونیکی متوسط و در‌صورتی که این مقدار بیش از ۵/۲ باشد، فعالیت تکتونیکی کم دارند.
جدول 2: مبنای کلاسه‌بندی زیرحوضه از‌نظر فعالیت تکتونیکی
Table 2: Basis of sub-basin classification in terms of tectonic activity
|
شاخص |
کلاس ۱ |
کلاس ۲ |
کلاس ۳ |
|
Br |
بیش از ۴ |
۳ تا ۴ |
کمتر از ۳ |
|
Dd |
بیشتر از ۶/. |
۶/. - ۵/. |
کمتر از ۵/. |
|
AF |
AF-50 > 15 |
AF-50 = 7-15 |
AF-50 < 7 |
|
SL |
بیشتر از ۵۰۰ |
۵۰۰ - ۳۰۰ |
کمتر از ۳۰۰ |
|
Bs |
بیشتر از ۴ |
۴ - ۳ |
کمتر از ۳ |
|
T |
۶۶/.-۱ |
۶۶/. - ۳۳/. |
۳۳/.-۰ |
|
Hi |
بیشتر از ۵/. |
۵/. - ۴/. |
کمتر از ۴/۰ |
|
S |
۵/۱ - ۱ |
۲ - ۵/۱ |
بیشتر از ۲ |
منبع: Hamdouni et al., 2008
مرحلۀ دوم (ارزیابی جابه‌جایی عمودی منطقه): در پژوهش حاضر برای ارزیابی میزان جابه‌جایی عمودی منطقه از روش تداخل سنجی راداری و روش سری زمانی SBAS استفاده شده است. امروزه تکنیک تداخلسنجی راداری به‌عنوان یک تکنیک متداول برای اندازهگیری تغییر شکل سطحی پوستۀ زمین معرفی شده است. پوشش سراسری و رزولوشن خوب تصاویر راداری و دقت پذیرفتنی این روش، این تکنیک را به عنوان ابزار نیرومند برای مطالعۀ پدیده‌های مختلف زمینشناسی همچون زلزله، نشست، زمین‌لغزش و غیره مطرح کرده است (بابایی و همکاران، ۱۳۹5). بعد از تولید تداخل‌نگارها و تصحیح آنها به خطاهای موجود در تداخلسنجی یک مجموعه از تداخل‌نگارها از یک منطقه حاصل می‌شود که در بازه‌های زمانی مختلف هستند. نداشتن همبستگی زمانی و مکانی بین تصاویر سبب می‌شود تا به‌طور تقریبی، هر تداخلنگار شامل منطقه‌های بزرگی باشد که در آنها همبستگی پایین است. اندازهگیری انجام‌شده در این منطقه‌ها مطمئن و یا درخور انجام‌دادن نیست. این محدودیت‌ها سبب می‌شود تا روش تداخلسنجی به‌تنهایی ابزاری کامل برای نظارت و اندازهگیری اعوجاجات سطح زمین و تغییرات توپوگرافی نباشد. تحلیل سری زمانی تداخلسنجی تا حدود زیادی باعث غلبه بر این محدودیت‌ها در تداخلسنجی می‌شود (Hanssen, 2001). در این پژوهش برای ارزیابی میزان جابه‌جایی عمودی منطقه از ۲۷ تصویر راداری سنتینل ۱ (تصاویر از نوع SLC با پلاریزاسیون VV است) استفاده شده که در جدول 3 تاریخ تصاویر نشان داده شده است. پس از تهیۀ تصاویر و انجام‌دادن پیش‌پردازش‌های لازم، زوج تصاویر مدنظر بر‌اساس بیس‌لاین (Baseline) زمانی برای انجام‌دادن تداخلسنجی راداری انتخاب شده است (شکل 3). پس از انتخاب زوج تصاویر با استفاده از روش تداخلسنجی راداری، اینترفروگرام‌های مدنظر تهیه شده و در‌نهایت، با استفاده روش سری زمانی SBAS میزان جابه‌جایی عمودی منطقه به دست آمده است.
جدول 3: مشخصات تصاویر استفاده‌شده
Table 3: Specifications of the images used
|
تاریخ |
ردیف |
تاریخ |
ردیف |
تاریخ |
ردیف |
|
2018/01/31 |
۱۹ |
2017/02/05 |
۱۰ |
2016/01/06 |
۱ |
|
2018/03/08 |
۲۰ |
2017/03/13 |
۱۱ |
2016/02/23 |
۲ |
|
2018/05/19 |
۲۱ |
2017/04/18 |
۱۲ |
2016/04/11 |
۳ |
|
2018/06/24 |
۲۲ |
2017/05/24 |
۱۳ |
2016/05/29 |
۴ |
|
2018/07/30 |
۲۳ |
2017/06/29 |
۱۴ |
2016/07/04 |
۵ |
|
2018/09/04 |
۲۴ |
2017/08/04 |
۱۵ |
2016/08/09 |
۶ |
|
2018/10/10 |
۲۵ |
2017/09/09 |
۱۶ |
2016/09/26 |
۷ |
|
2018/11/15 |
۲۶ |
2017/11/20 |
۱۷ |
2016/11/13 |
۸ |
|
2018/12/21 |
۲۷ |
2017/12/26 |
۱۸ |
2016/12/31 |
۹ |
منبع: نگارندگان
شکل 2: انتخاب تصاویر بر‌اساس بیس‌لاین زمانی و مکانی (منبع: نگارندگان)
Figure 2: Select images based on temporal and spatial baseline
یافته‌های پژوهش و تجزیه‌و‌تحلیل
الف) بررسی وضعیت تکتونیکی منطقه
در پژوهش حاضر برای بررسی وضعیت تکتونیکی حوضههای مطالعه‌شده از ۸ شاخص نسبت انشعاب (Br)، تراکم زهکشی حوضه (Dd)، متقارن‌نبودن حوضۀ زهکشی (AF)،گرادیان طولی رودخانه (SL)، شکل حوضه (Bs)، تقارن توپوگرافی معکوس (T)، انتگرال هیپسومتری (Hi) و سینوسی رودخانه (S) استفاده شده است. نتایج ارزیابی نسبت انشعاب (Br) حوضههای مطالعه‌شده نشان داده است که حوضۀ کند با ضریب ۶۴/۴ بالاترین ضریب انشعاب و از‌نظر این شاخص، فعالیت تکتونیکی بیشتری را نسبت به سایر زیرحوضهها دارد. نتایج محاسبۀ شاخص تراکم زهکشی (Dd) برای حوضههای مطالعه‌شده نشان داده است که حوضۀ کند با ضریب ۵۷/۳ بالاترین تراکم زهکشی (شکل 3) و از‌نظر این شاخص، فعالیت تکتونیکی بیشتری را نسبت به سایر زیرحوضهها دارد. حوضۀ کند از‌نظر شاخص متقارن‌نبودن حوضۀ زهکشی (AF) و شاخص گرادیان طولی رودخانه (SL) به‌ترتیب با ضریب 2/61 و 2698 بیشترین ضریب و از‌نظر شاخص سینوسی رودخانه (S) با ضریب ۱۹/۱ پایین‌ترین ضریب را دارد و به‌عنوان فعّال‌ترین حوضه است. حوضۀ افجه از‌نظر شاخص شکل حوضه (Bs)، تقارن توپوگرافی معکوس (T) و از‌نظر شاخص انتگرال هیپسومتری (Hi) به‌ترتیب با ضریب 87/2، 87/2 و 87/ 2 بالاترین ضریب را در منطقۀ مطالعه‌شده دارد و به‌عنوان فعّال‌ترین حوضه است. همچنین، (جدول 4).
شکل 3: نقشۀ شبکۀ زهکشی زیرحوضه‌های مطالعه‌شده (نگارندگان)
Figure 3: Drainage network map of the studied basins
جدول 4: نتایج ارزیابی شاخصهای مورفوتکتونیکی در زیرحوضه‌های مطالعه‌شده
Table 4: Results of evaluation of morphotectonic indices in the studied sub-basins
|
شاخص نسبت انشعاب (Br) |
|||||||
|
حوضه |
آبراهه رتبۀ ۱ |
آبراهه رتبۀ ۲ |
آبراهه رتبۀ ۳ |
آبراهه رتبۀ ۴ |
آبراهه رتبۀ ۵ |
Br |
|
|
لواسان |
۳۵۰ |
۶۹ |
۱۴ |
۴ |
۱ |
۳۸/۴ |
|
|
برگ |
۲۲۰ |
۴۵ |
۱۲ |
۲ |
۱ |
۱۶/۴ |
|
|
افجه |
۲۳۰ |
۴۲ |
۱۲ |
۲ |
۱ |
۲۴/۴ |
|
|
کند |
۴۰۴ |
۷۵ |
۱۸ |
۳ |
۱ |
۶۴/۴ |
|
|
شاخص تراکم زهکشی (Dd) |
|||||||
|
حوضه |
∑L |
A |
Dd |
||||
|
لواسان |
۳/۱۸۱ |
۴۸/۵۱ |
۵۲/۳ |
||||
|
برگ |
۶/۱۱۵ |
۲۷/۳۴ |
۳۷/۳ |
||||
|
افجه |
۵/۱۲۲ |
۲۸/۳۵ |
۴۷/۳ |
||||
|
کند |
۲۲۰ |
۵۹/۶۱ |
۵۷/۳ |
||||
|
شاخص متقارن‌نبودن حوضۀ زهکشی (AF) |
|||||||
|
حوضه |
Ar |
At |
AF |
||||
|
لواسان |
۲۸/۸ |
۴۸/۵۱ |
۲/۴۸ |
||||
|
برگ |
۰۱/۱۸ |
۲۷/۳۴ |
۶/۵۲ |
||||
|
افجه |
۰۱/۱۸ |
۲۸/۳۵ |
۵۱ |
||||
|
کند |
۷/۳۷ |
۵۹/۶۱ |
۲/۶۱ |
||||
|
شاخص گرادیان طولی رودخانه (SL) |
|||||||
|
حوضه |
ΔH |
ΔLr |
LCS |
SL |
|||
|
لواسان |
۱۵۹۹ |
۴۲/۱۰ |
۱۷/۱۴ |
۲۱۷۴ |
|||
|
برگ |
۱۶۸۵ |
۰۹/۹ |
۹۷/۱۰ |
۲۰۳۳ |
|||
|
افجه |
۱۹۷۰ |
۳۴/۱۲ |
۲۱/۱۶ |
۲۵۸۸ |
|||
|
کند |
۲۲۷۱ |
۵/۱۳ |
۰۴/۱۶ |
۲۶۹۸ |
|||
|
شاخص شکل حوضه (Bs) |
|||||||
|
حوضه |
Bi (km) |
Bw (km) |
Bs |
||||
|
لواسان |
۴۲/۱۰ |
۰۷/۸ |
۲۹/۱ |
||||
|
برگ |
۰۹/۹ |
۴۶/۵ |
۶۶/۱ |
||||
|
افجه |
۳۴/۱۲ |
۳/۴ |
۸۷/۲ |
||||
|
کند |
۵/۱۳ |
۹۹/۷ |
۶۹/۱ |
||||
|
شاخص تقارن توپوگرافی معکوس (T) |
|||||||
|
حوضه |
Da (km2) |
Dd (km2) |
T |
||||
|
لواسان |
۰۹/۰ |
۴۷/۲ |
۰۳۷/۰ |
||||
|
برگ |
۰۹۶/۰ |
۸۹/۱ |
۰۵۱/۰ |
||||
|
افجه |
۰۳/۰ |
۴۳/۱ |
۰۲۱/۰ |
||||
|
کند |
۵۱۱/۰ |
۲۸/۲ |
۲۲۴/۰ |
||||
|
شاخص انتگرال هیپسومتری (Hi) |
|||||||
|
حوضه |
Hmean |
Hmin |
Hmax |
Hi |
|||
|
لواسان |
۲۳۳۲ |
۱۷۲۵ |
۳۳۲۴ |
۳۸/۰ |
|||
|
برگ |
۲۴۶۷ |
۱۷۲۳ |
۳۴۰۸ |
۴۴۲/۰ |
|||
|
افجه |
۲۳۷۲ |
۱۵۷۱ |
۳۷۲۱ |
۳۷۳/۰ |
|||
|
کند |
۲۳۹۳ |
۱۶۰۳ |
۳۸۷۴ |
۳۴۸/۰ |
|||
|
شاخص سینوسی رودخانه (S) |
|||||||
|
حوضه |
La |
Ls |
S |
||||
|
لواسان |
۱۷/۱۴ |
۴۲/۱۰ |
۳۶/۱ |
||||
|
برگ |
۹۷/۱۰ |
۰۹/۹ |
۲۱/۱ |
||||
|
افجه |
۲۱/۱۶ |
۳۴/۱۲ |
۳۱/۱ |
||||
|
کند |
۰۴/۱۶ |
۵/۱۳ |
۱۹/۱ |
||||
منبع: نگارندگان
بررسی شاخصهای استفاده‌شده بیانگر این است که میزان فعالیت تکتونیکی حوضهها از‌نظر شاخصهای مختلف، متفاوت است. در این پژوهش با استفاده از شاخص IAT (جدول 2) میزان فعالیت تکتونیکی حوضهها ارزیابی شده است (جدول 5). بر‌اساس نتایج حاصل‌شده حوضههای مطالعاتی از‌نظر فعالیت تکتونیکی وضعیت فعّالی دارند. حوضههای برگ و کند میانگین امتیاز ۸۸/۱ و حوضههای لواسان و افجه میانگین امتیاز ۲ را دارند؛ بنابراین حوضههای برگ و کند از‌نظر شاخص IAT وضعیت تکتونیکی فعّال‌تری دارند. همچنین، بررسی وضعیت فعالیت نسبی حوضهها بیانگر این است که حوضۀ کند از‌نظر شاخصهای Br، Dd، AF، SL، T و S وضعیت تکتونیکی فعّال‌تری دارند؛ بنابراین این حوضه به‌عنوان فعّال‌ترین حوضه در‌بین حوضههای مطالعاتی است.
جدول 5: وضعیت تکتونیکی حوضههای مطالعاتی بر‌اساس شاخص IAT
Table 5: Tectonic status of study basins based on IAT index
|
نام حوضه |
شاخص |
میانگین |
وضعیت تکتونیکی |
|||||||
|
Br |
Dd |
AF |
SL |
Bs |
T |
Hi |
S |
|||
|
لواسان |
۱ |
۱ |
۳ |
۱ |
۳ |
۳ |
۳ |
۱ |
۲ |
زیاد |
|
برگ |
۱ |
۱ |
۳ |
۱ |
۳ |
۳ |
۲ |
۱ |
۸۸/۱ |
زیاد |
|
افجه |
۱ |
۱ |
۳ |
۱ |
۳ |
۳ |
۳ |
۱ |
۲ |
زیاد |
|
کند |
۱ |
۱ |
۲ |
۱ |
۳ |
۳ |
۳ |
۱ |
۸۸/۱ |
زیاد |
منبع: نگارندگان
ب) ارزیابی وضعیت جابه‌جایی عمودی منطقه
در پژوهش حاضر پس از تهیۀ تصاویر برای ارزیابی میزان جابه‌جایی منطقه با استفاده از روش سری زمانی SBAS ابتدا وضعیت بیس لاین زمانی و مکانی تصاویر بررسی و بر‌اساس آن زوج تصاویر برای تشکیل اینتروفرگرام انتخاب (جدول 6) و پس از آن نقشه‌های اینترفروگرام با نرم‌افزار GMT در سیستم عامل LINUX تهیه و سپس نقشۀ میزان جابه‌جایی با استفاده از روش سری زمانی SBAS منطقه تهیه شده است (شکل 4) که بر‌اساس نتایج حاصل‌شده منطقۀ مطالعه‌شده بین 79+ تا 14- میلی‌متر جابه‌جایی داشته است. به عبارت دیگر، می‌توان گفت که این منطقه در طی دوره زمانی ۳ ساله (از تاریخ 6/1/2016 تا 21/12/2018) 79 میلی‌متر بالاآمدگی و 14 میلی‌متر پایین‌رفتگی داشته است. بررسی نقشۀ نهایی بیانگر این است که ارتفاعات شمالی محدودۀ مطالعاتی بالاآمدگی داشته است که می‌توان آن را به عوامل تکتونیکی نسبت داد.
جدول 6: زوج تصاویر انتخابی برای تشکیل اینترفروگرام
Table 6: Pair of selected images to form an interrogram
|
ردیف |
زوج تصاویر |
ردیف |
زوج تصاویر |
||
|
۱ |
2016/01/06 |
-2016/02/23 |
۱۴ |
2017/06/29 |
-2017/08/04 |
|
۲ |
2016/02/23 |
-2016/04/11 |
۱۵ |
2017/08/04 |
-2017/09/09 |
|
۳ |
2016/04/11 |
-2016/05/29 |
۱۶ |
2017/09/09 |
-2017/11/20 |
|
۴ |
2016/05/29 |
-2016/07/04 |
۱۷ |
2017/11/20 |
-2017/12/26 |
|
۵ |
2016/07/04 |
-2016/08/09 |
۱۸ |
2017/12/26 |
-2018/01/31 |
|
۶ |
2016/08/09 |
-2016/09/26 |
۱۹ |
2018/01/31 |
-2018/03/08 |
|
۷ |
2016/09/26 |
-2016/11/13 |
۲۰ |
2018/03/08 |
-2018/05/19 |
|
۸ |
2016/11/13 |
-2016/12/31 |
۲۱ |
2018/05/19 |
-2018/06/24 |
|
۹ |
2016/12/31 |
-2017/02/05 |
۲۲ |
2018/06/24 |
-2018/07/30 |
|
۱۰ |
2017/02/05 |
-2017/03/13 |
۲۳ |
2018/07/30 |
-2018/09/04 |
|
۱۱ |
2017/03/13 |
-2017/04/18 |
۲۴ |
2018/09/04 |
-2018/10/10 |
|
۱۲ |
2017/04/18 |
-2017/05/24 |
۲۵ |
2018/10/10 |
-2018/11/15 |
|
۱۳ |
2017/05/24 |
-2017/06/29 |
۲۶ |
2018/11/15 |
-2018/12/21 |
منبع: نگارندگان
شکل 4: میزان جابه‌جایی عمودی منطقه از تاریخ 6/1/2016 تا 21/12/2018 (منبع: نگارندگان)
Figure 4: Vertical displacement rate of the region from 01/06/2016 to 12/21/2018
نتیجه‌گیری
موقعیت قرارگیری محدودۀ مطالعاتی سبب شده است تا حوضههای منطقۀ مطالعه‌شده از‌نظر تکتونیکی در وضعیت فعّالی باشند. باتوجه به اهمیت فعالیتهای تکتونیکی حوضهها، در این پژوهش وضعیت تکتونیکی زیرحوضه‌های منطقۀ لواسان ارزیابی شد. در پژوهش حاضر بر‌خلاف بسیاری از پژوهش‌های پیشین (Talamps & Cabahug, 2018; یمانی و علیزاده، 1395) علاوه‌بر استفاده از شاخصهای مورفومتریک از تصاویر راداری و روش سری زمانی SBAS نیز استفاده شده است. نتایج حاصل‌شده از ارزیابی وضعیت تکتونیکی زیرحوضه‌های مطالعه‌شده بر‌اساس شاخصهای مورفومتریک نشان داده است که تمامی زیرحوضهها از‌نظر تکتونیکی در وضعیت فعّال قرار دارند. درواقع، نتایج به‌دست آمده از شاخص IAT نشان داده است که حوضههای مطالعاتی از‌نظر فعالیت تکتونیکی وضعیت فعّالی دارند. درواقع، حوضههای برگ و کند میانگین امتیاز ۸۸/۱ و حوضههای لواسان و افجه میانگین امتیاز ۲ را دارند؛ بنابراین حوضههای برگ و کند از‌نظر شاخص IAT وضعیت تکتونیکی فعّال‌تری را در منطقۀ مطالعه‌شده دارند. مقایسۀ نسبی نتایج به‌دست‌آمده بیانگر این است که حوضۀ کند از‌نظر شاخصهای Br، Dd، AF، SL، T و S وضعیت تکتونیکی فعّال‌تری را در منطقۀ مطالعه‌شده دارد؛ بنابراین این حوضه فعّال‌ترین حوضه در‌بین حوضههای مطالعاتی است. همچنین، نتایج به‌دست‌آمده از تصاویر راداری بیانگر این است که منطقۀ مطالعه‌شده از‌نظر تکتونیکی در وضعیت فعّالی قرار دارد. درواقع، بر‌اساس نتایج به‌دست‌آمده از روش سری زمانی SBAS منطقۀ مطالعه‌شده در طی دورۀ زمانی ۳ ساله (از تاریخ 6/1/2016 تا 21/12/2018) با 79 میلی‌متر بالاآمدگی و 14 میلی‌متر پایین‌رفتگی مواجه شده است که به‌دلیل داشتن بالاآمدگی زیاد می‌توان آن را به فعالیتهای تکتونیکی نسبت داد که در این مسئله صحت نتایج به‌دست‌آمده از شاخصهای مورفوتکتونیک تأیید می‌شود.
)