تفسير ساختار سنگ كره و پوسته در منطقه زاگرس با استفاده از مدل‌ سازي داده هاي ارتفاعي، ژئوييد و ميدان پتانسيل (گراني و مغناطيس)

Interpretation of structure of lithosphere and crust in Zagros region using modeling of topography, geoid, and potential field data (gravity and magnetic

در اين مطالعه از دو روش متفاوت مدل‌سازي پيشرو (مستقيم) به منظور مطالعه ساختار چگالي و پذيرفتاري مغناطيسي پوسته و گوشته بالايي استفاده شده است. محدوده مورد مطالعه يك نيمرخ دوبعدي واقع در محدوده زمين‌ساختي فرورانشي زاگرس است كه در اثر برخورد صفحات اوراسيا و عربستان به وجود آمده است. مدل‌سازي داده گراني با تمركز بر مطالعه ساختار سنگ‌كره در يك چارچوب ترموديناميكي انجام مي‌شود كه در آن كنترل تركيب‌هاي شيميايي گوشته بالايي اهميت به سزايي دارد و امكان مطالعات ژرف روي ژرفاي موهو و مرز ميان سنگ‌كره و نرم‌كره را به وجود مي‌آورد. بررسي ستبراي پوسته نشان مي‌دهد كه نازك‌ترين بخش پوسته در زير صفحه عربستان و ايران مركزي (42-43 كيلومتر) و ستبرترين بخش آن در زير محدوده سنندج- سيرجان (55-63 كيلومتر) جاي گرفته است. همچنين مطالعه ستبراي سنگ‌كره در نيمرخ مورد نظر بيانگر آن است كه سنگ‌كره عربستان داراي ستبراي تقريبي 220 كيلومتر است كه با حركت به سوي شمال خاور ايران ستبراي آن در ايران مركزي به 90 كيلومتر مي‌رسد. اعداد به دست آمده براي ژرفاي مرز سنگ‌كره و نرم‌كره نشان از آن دارد كه نازك‌شدگي سنگ‌كره در منطقه گسترده‌اي رخ مي‌دهد كه از كمربند چين خورده زاگرس آغاز شده و تا محدوده سنندج- سيرجان و كمان ماگمايي اروميه- دختر ادامه مي‌يابد. بر پايه پيشنهادهاي موجود در مورد تعيين تقريبي سن زمين‌شناسي منطقه، در اين مطالعه از تركيبات شيميايي مربوط به ميانگين سني پروتروزوييك براي مدل‌سازي گوشته بالايي ايران و عربستان استفاده شد. پس از مطالعه سنگ‌كره، با مدل‌سازي همزمان داده گراني و مغناطيس، امكان بررسي چگونگي توزيع مقادير چگالي و پذيرفتاري مغناطيسي در مقياس پوسته فراهم مي‌شود. در اين مرحله افزون بر تعيين لايه‌هاي همجنس از ديد گراني و مغناطيس در پوسته، ژرفاي لايه‌هاي مختلف تشكيل‌دهنده پوسته شامل رسوبات و پوسته بالايي، مياني و پاييني تا مرز موهو برآورد مي‌شود. به عنوان يك نكته مهم، وجود گسل اصلي زاگرس در مدل پوسته سبب برازش بهتر داده گراني مي‌شود كه نشان‌دهنده اهميت لحاظ كردن اين ساختار شناخته شده در تفاسير ژئوفيزيكي است.

We apply two forward methodologies in order to study density and susceptibility structure of the crust and upper mantle. The study area is a profile crossing the Zagros collision zone located as margin of Eurasia-Arabia converging plates. Gravity modeling focusing on lithospheric structure is performed in thermodynamic framework in which chemical composition is important and provides an understanding of deep layers in lithosphere like Moho and Lithosphere-Asthenosphere Boundary. Results on the crustal thickness show minimum values beneath the Arabia Platform and Central Iran (42–43 km), and maximum values beneath the Sanandaj Sirjan zone (SSZ; 55–63 km). Results on the lithosphere thickness a long profile also indicate that the Arabian lithosphere is approximately 220 km thick, toward North West of Iran especially below the Central Iran rises up to 90 km. In the profile (central Zagros), lithosphere thinning occurs in wider region, from the Zagros fold thrust belt to the Sanandaj Sirjan zone. Our results are based on application of average Proterozoic mantle compositions in modeling beneath the Arabian Platform, Mesopotamian Foreland Basin and Iranian Plateau. After rough estimation of upper crust via integrated modeling by elevation, gravity and geoid data, the distribution of density and magnetic susceptibility values allows us to perform a study in crustal scale. Afterwards, determination of the homogenous blocks with the same density and susceptibility, the geometry to different crustal layers including sediments, upper, middle and lower crust deep to Moho boundary were refined in crust-scale study based on regional model in lithospheric scale. Presence of Main Zagros Fault is a bold point in our modeling which leads to better fit of gravity data.