Please ensure Javascript is enabled for purposes of website accessibility
plus
reset
minus
plus
minus
تاریخ انتشارچهارشنبه ۳ شهريور ۱۴۰۰ ساعت ۲۲:۱۹
کد مطلب : ۴۵۷۸

استفاده از داده‌های ماهواره ارتفاع‌سنجی در برآورد ضخامت الاستیک لیتوسفر

مهندس غلامرضا کریم‌زاده، اداره کل زمین سنجی و نقشه‌برداری زمینی
استفاده از داده‌های ماهواره ارتفاع‌سنجی در برآورد ضخامت الاستیک لیتوسفر
plusresetminus
استفاده از داده‌های ماهواره ارتفاع‌سنجی در برآورد ضخامت الاستیک لیتوسفر
 
ضخامت الاستیك لیتوسفر (سنگ‌کره) از پارامتر‌های کلیدی و  مهم در تعیین ويژگی‌ها و رفتار زمین‌شناختی و دینامیکی پوسته زمین به شمار می‌رود که با استفاده از داده‌های توپوگرافی و آنومالی‌های ثقل (‌یا ناهنجاری‌های ثقل) قابل بررسی و برآورد است. از این پارامتر برای بیان مقاومت و استحکام خمشی لیتوسفر تحت بارهای إعمال‌شده مانند حوضه‌های رسوبی و کوه‌های دریائی استفاده می‌شود. ضخامت الاستیک لیتوسفر به طور معمول با استفاده از روش‌های تحلیل طیفی و ارتباطات آماری بین ثقل و توپوگرافی برآورد می‌گردد. به عبارت دیگر، ضخامت الاستیک مؤثر لیتوسفر معمولاً با استفاده از همبستگی بین ناهنجاری‌های ثقل و توپوگرافی در حوزۀ فرکانس تعیین می‌شود، بنا بر این لازم است در محاسبۀ این پارامتر، مدل‌های ثقل و توپوگرافی مناسب انتخاب شوند.
ضخامت الاستیك مؤثر لیتوسفر در تعیین وضعیت تنش در صفحه لیتوسفر کاربرد داشته و به درک بهتر رخدادهای ژئودینامیکی ناشی از فرایندهای زمین‌ساختی کمک می‌کند. لازم به توضیح است که فرایندهای تکتونیکی از جمله فرورانش و کوه‌زائی، بارهائی را روی سطح و درون لیتوسفر إعمال می‌کنند. با این توصیف، این پارامتر شاخصی برای نمایش قدرت لیتوسفر در مقیاس‌های زمانی زمین‌شناسی محسوب می‌گردد.
محاسبۀ ضخامت الاستیک مؤثر ابتدا در دهه 1970 با اندازه‌گیری‌های جداگانۀ ثقل و توپوگرافی و با استفاده از شناورهای دریائی انجام گردید و تا دهه 1990، ضخامت الاستیک مؤثرِ مناطق دریایی به طور معمول با بکارگیری این دو نوع دادۀ حاصل از نقشه‌برداری‌ دریائی برآورد می‌شد. اما باید در نظر داشت که داده‌های نقشه‌برداری به دست آمده با استفاده از شناورهای دریائی، وابستگی زیادی به انتخاب خطوط ناوبری دارند و مقدار ضخامت الاستیک مؤثر را در امتداد خطوط ناوبری منعکس می‌سازند. از این‌رو این پرسش مطرح می‌شود که آیا مقدار ضخامت به دست آمده در این روش، به طور یکنواخت برای کل منطقه قابل تعمیم است. علاوه بر این، برداشت داده‌ها به روش پروفیل‌های عمق‌سنجی و با استفاده از کشتی‌ها و شناورهای دریائی مستلزم صرف زمان و هزینه بالائی است.
اکنون با توسعه فناوری ماهواره‌ای می‌توان مشاهدات توپوگرافی و ثقل را در سراسر جهان انجام داد. به کمک ماهواره ارتفاع‌سنجی می‌توان ناهنجاری‌های ثقل را با اندازه‌گیری فاصله از سطح دریا به دست آورد و آن را به اطلاعات عمق‌سنجی تبدیل کرد. به بیان ساده‌تر، با وارون‌سازی داده‌های ثقلی حاصل از ماهواره‌های ارتفاع‌سنجی، به اطلاعات باتیمتری دست یافت. بنا بر این، داده‌های ماهواره ارتفاع‌سنجی به طور هم‌زمان در مدل‌های توپوگرافی جهانی و مدل‌های میدان ثقل جهانی إعمال می‌شوند و برای محاسبۀ ضخامت الاستیک مؤثر، لازم است همبستگی طیفی بین توپوگرافی و ثقل محاسبه و تحلیل گردد. امروزه، ماهواره‌های ارتفاع‌سنجی به عنوان منبع دادۀ ارزش‌مند هم برای مدل‌های توپوگرافی و هم برای مدل‌های ثقل هستند. این مزیت، روی همبستگی بین مدل‌ها و در نتیجه روی برآورد ضخامت الاستیک مؤثرِ لیتوسفر تأثیر می‌گذارد.
در همین زمینه، مطالعه‌ای با عنوان "تأثیر داده‌های ارتفاع‌سنجی در برآورد ضخامت الاستیک لیتوسفر در غرب اقیانوس آرام" صورت گرفت و نتایج آن در جولای 2021 در نشریه Geodesy and Geodynamics منعکس گردید. در این تحقیق، اثرات بکارگیری آنامولی‌های ثقل ناشی از منابع مختلف داده در برآورد ضخامت الاستیک لیتوسفر تحلیل شد. به عبارت دیگر، ضخامت الاستیک مؤثر با استفاده از مدل‌های میدان ثقل هم با داده‌های ماهواره ارتفاع‌سنجی و هم بدون آن و نیز با بکارگیری مدل‌های توپوگرافی حاوی داده‌های ماهواره ارتفاع‌سنجی محاسبه شد. در این بررسی، ضخامت الاستیک مؤثر منطقه غربی اقیانوس آرام 10 کیلومتر برآورد شد و نتایج آماری توزیع ضخامت الاستیک مؤثر نشان داد که این ضخامت در بیشتر مناطق مورد مطالعه حدود 12 کیلومتر است. به علاوه، مقایسۀ ضخامت الاستیک لیتوسفر در کوه‌های دریائی (ارتفاعات بستر دریا) با سن بار‌گذاری معلوم کرد که این پارامتر در غرب اقیانوس آرام عموماً در عمق همدمای 100  تا 300 درجه سانتی‌گراد توزیع شده و با سن بارگذاری افزایش نمی‌یابد. در این پژوهش، همچنین روی دقت در انتخاب مدل ثقل تأکید شده است زیرا انتخاب مدل‌های مختلف می‌تواند تفاوت‌های قابل توجهی را در میزان ضخامت الاستیک مؤثر لیتوسفر موجب گردد. البته بدیهی است که دقت ارتفاع‌سنجی و نیز تراکم زمینی گذرهای ماهواره، نقشی مهم و کلیدی در دقت داده‌های ثقلی حاصل از ارتفاع‌سنجی ماهواره‌ای دارند.
در ایران نیز مطالعاتی در زمینه برآورد ضخامت الاستیك لیتوسفر با استفاده از داده‌های توپوگرافی و ثقل‌سنجی انجام شده است. از جمله آن‌ها می‌توان به پژوهش مجید عباس‌زاده با موضوع "تعیین ضخامت لایه الاستیک لیتوسفر با استفاده از داده‌های توپوگرافی و ثقلی، مطالعه موردی: ایران" اشاره کرد که نتایج آن در سال 1387 در دانشکده مهندسی نقشه‌برداری و اطلاعات مکانی دانشگاه تهران ارائه شد. در این پژوهش، از داده‌های ترازیابی و ثقل‌سنجی زمینی سازمان نقشه‌برداری کشور (NCC) و انجمن بین‌المللی ثقل‌سنجی (BGI)  و نیز از داده‌های ثقل و توپوگرافی ماهواره‌ای تولید‌شده با استفاده از مدل‌ ژئوپتانسيل EIGEN-GL04C و مدل رقومي ارتفاعي ETOPO5 استفاده گردید و در نهایت ضخامت الاستیک مؤثر در کل ايران برآورد شد (تصویر یک).
 

تصویر 1) لایه الاستیکی برآورد شده پوسته
 
همچنین، بررسی دیگری تحت عنوان "مقایسه ضخامت الاستیك مؤثر برآورد شدۀ لیتوسفر با استفاده از داده‌های زمینی و ماهواره‌ای در ایران" توسط عباس‌زاده و همکاران انجام شد که در ژوئن 2013 در نشریه بین‌المللی Acta Geophysica منتشر گردید. نتایج این تحقیق نیز نشان داد که محتوای سیگنال داده‌های حاصل از ماهواره از غنائی به اندازۀ اطلاعات زمینی برخوردار است و می‌توان از آن برای تعیین خمش لیتوسفر استفاده کرد.
تحقیق دیگری با عنوان "تعیین ضخامت الاستیك لیتوسفر با استفاده از داده‌های گرانی‌سنجی، مطالعه موردی: منطقه‌ای شامل بلوک‌های گلپايگان، قم و آران" در مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران و با استفاده از ثقل‌سنجی زمینی و توپوگرافی برداشت‌ شده توسط سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور انجام شد که نتایج آن در مجموعه مقالات نوزدهمین کنفرانس ژئوفیزيك ايران (آبان 1399) درج گردید. نتايج این پژوهش نیز با مقادير ارائه‌شده توسط عباس‌زاده و همكاران (2013) تطابق قابل قبولی داشته است.
 
منابع اصلی:
* https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674984721000458
* https://ut.ac.ir/fa/thesis/1791
 
 
https://www.ncc.gov.ir/vdcf.edjiw6dtcgiaw.html
ncc.gov.ir/vdcf.edjiw6dtcgiaw.html
ارسال نظر
نام شما
آدرس ايميل شما
کد امنيتی


1