| چکیده فارسی مقاله |
مقدمه بررسی و تعیین مقادیر واتنش یکی از مباحث مهم جهت فهم چگونگی الگوی واتنش در قسمتهای مختلف و دگرشکل شده پوسته زمین میباشد. به کارگیری روشهای مختلف در تعیین مقادیر واتنش، زمین شناسان را قادر میسازد تا به تعیین مقادیر کمی واتنش در نواحی دگرشکل شده بپردازند. استفاده از دادههای قابل برداشت در صحرا و دادههای استخراج شده از نقشهها و مقاطع لرزهای، اولین گام در به کارگیری روشهای تعیین مقادیر کمی واتنش میباشد. با توجه به اینکه زمین شناسان با آخرین محصولات دگرشکلی در پوسته زمین مواجه هستند از این رو همواره به انجام تحلیلهای واتنش نهایی (Finite strain) در سنگهای دگرشکل شده میپردازند. در مطالعات واتنش نهایی محصول نهایی دگرشکلی مورد بررسی قرار گرفته و مقادیر کمی واتنش در آخرین مرحله از دگرشکلی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در صورتیکه نیاز باشد تا تغییرات مقادیر واتنش در هر لحظه از زمان در بخشهای مختلف یک ساختار مورد بررسی قرار گیرد استفاده از مدل سازیهای آزمایشگاهی و عددی امری اجتناب ناپذیر بوده و تحلیلهای واتنش پیشرونده (Incremental strain) صورت میپذیرد. فرایند تحلیلهای عددی واتنش، بر پایه یافتن عناصری که بتوان از آنها بعنوان نشانگر در اندازهگیری های واتنش استفاده نمود. روشهای متفاوتی بوسیله محققین مختلف جهت برآورد مقادیر کمی واتنش در سنگهای دگرریخت شده ارائه شده است. روشهایی همچون روش Rf/Φ (Ramsay and Hubber, 1983)، روش Fry (Fry, 1979)، روش بریدین (Breddin, 1956)، روش ولمن، روش تهیه مقاطع عرضی موازنه شده (Ferhner and Grasemann, 2012; Lopez-Mir, 2019) و ... از متداولترین روشهای مطالعات واتنش میباشند که توسط بسیاری از زمین شناسان ساختاری مورد استفاده قرار گرفته است. مطالعات واتنش سه بعدی و فهم کامل ماهیت واتنش در سه بعد نیازمند انجام برداشتهای مناسب از صفحات مختلف بیضوی واتنش میباشد. معمولا مطالعات دو بعدی واتنش میتوانند به درک ویژگیهای بیضوی واتنش در سه بعد کمک نمایند. روشهای ریاضی مختلفی جهت درک ماهیت سه بعدی واتنش از طریق بررسیهای دو بعدی واتنش ارائه شده است (Ramsay and Hubber, 1983). در تحلیلهای واتنش، جهت تعیین مقادیر کمی واتنش استفاده از توابع ریاضی امری متداول میباشد. از آنجا که استفاده از برخی روابط و توابع ریاضی بسیار دشوار و نیازمند مهارت ریاضی و صرف زمان زیادی میباشد در دهههای اخیر استفاده از برخی توابع تصویری (Nomograms) به عنوان روشی سریع و ساده در تحلیلهای واتنش مورد استفاده بسیاری از محققین زمین شناسی قرار گرفته است. (Ramsay and Hubber, 1983; Imber et al, 2012; Fossen, 2016; Sarkarinrjad et al, 2017, Samani, 2017; Keshavarz and Faghih, 2020; Faghih et al, 2023; Soleimani et al, 2023, Keshavarz et al, 2024). در این تحقیق جهت برآورد مقادیر واتنش از توابع تصویری ارائه شده در تحلیل ساختارهای چینخورده بهره گرفته شده است. مواد و روشها در این پژوهش با استفاده از مقاطع لرزهای تفسیر شده عرضی به بررسی برخی از عناصر سبک چین در افق آسماری میدان نفتی کرنج پرداخته شده است. عناصر چین همچون زاویه بین یالی، زاویه چین خوردگی و تیزی چین مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از بررسی خطوط هم شیب و تحلیل فوریه کلاس و ماهیت شکل چین در هر مقطع لرزهای تعیین گردید. با استفاده از مقادیر زاویه بین یالی و تیزی چین، نسبت ابعادی چین (نسبت دامنه به نصف طول موج) در هر مقطع اندازهگیری شد و با به کارگیری توابع تصویری مقادیر کوتاه شدگی و نسبت واتنش در امتداد مقاطع لرزهای مختلف محاسبه گردید. روش مورد استفاده در این پژوهش قابلت اندازهگیری مقادیر کوتاه شدگی پیش از چین خوردگی و کوتاه شدگی پیکری سنگ در حین چین خوردگی را نداشته از این رو مقادیر کوتاه شدگی و نسبت واتنش محاسبه شده در این مطالعه مقادیر کمینه این پارامترها را ارائه خواهند نمود. نتایج و بحث سطح انحنای سطوح چین خورده در حد فاصل نقاط لولا و عطف چین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان میدهد که تاقدیس کرنج بر اساس تقسیمبندی فوریه در محدوده چینهای سینوسی تا پارابولیک قرار داشته و با توجه به انحنای تقریبا برابر سطوح چین خورده و یکنواختی ضخامت حقیقی لایه چین خورده در گروه چینهای کلاس 1B قرار میگیرد. تیزی چین، بر اساس نسبت شعاع انحنا در محل بستگی چین به شعاع انحنا بر مماسهای چین در نقطه عطف اندازهگیری میشود. بر اساس نتایج به دست آمده در تاقدیس کرنج مقادیر پارامتر تیزی در محدوده 22/0 تا 64/0 قرار داشته و این ساختار تاقدیسی در محدوده چینهای تقریبا زاویهدار (Subangular) تا تقریبا مدور (Subrounded) قرار میگیرد. اندازهگیری زاویه بین یالی در بخشهای مختلف تاقدیس کرنج نشان میدهد که این چین در محدوده چینهای ملایم تا باز قرار دارد. با استفاده از مقادیر زاویه بین یالی و با به کارگیری تابع تصویری زاویه بین یالی- نسبت ابعادی چین، مقادیر نسبت ابعادی تاقدیس کرنج در محدوده 15/0 تا 44/0 تعیین گردید. بر این اساس هندسه کلی تاقدیس کرنج در گروه چینهای وسیع تا پهن قرار میگیرد. به منظور تعیین مقادیر کوتاهشدگی و نسبت واتنش در سطوح چین خورده روابط ریاضی و توابع تصویری مختلفی ارائه شده است (Ramsay and Hubber, 1983; Bastida et al, 2005, 2007; Ghassemi et al, 2010). با استفاده از مقادیر نسبت ابعادی چین و با استفاده از رابطه 1 اندازهگیری مقادیر کوتاهشدگی امکانپذیر میباشد. رابطه 1) P = 0.5(1/(1+e)2-1)0.5 با استفاده از هندسه سطح محوری و میزان انحراف سطح محوری چین از حالت قائم و تعیین زاویه برش میتوان جهت برآورد مقادیر واتنش برشی و تعیین مقادیر مربع کشیدگی (رابطه 2) و تعیین مقادیر نسبت واتنش اقدام نمود (رابطه 3). رابطه 2) λ1 or λ3 = 1/2 (γ2+2±γ(γ2+4)1/2) رابطه 3) R2= λ1/ λ3 جهت تعیین مقادیر نسبت واتنش (R) با استفاده از رابطه 4 میتوان از مقادیر نسبت ابعادی چین (P) نیز بهره جست (Ghassemi et al, 2010). رابطه 4) P= 0.5(R-1)0.5 or R= 4P 2+1 همچنین با استفاده از رابطه 5 میتوان بین مقادیر کوتاه شدگی (e) و نسبت واتنش (R) ارتباط بر قرار نمود. رابطه 5) e = (1/R0.5)-1 در این پژوهش با بکارگیری عناصر هندسی چین و با استفاده از توابع تصویری، مقادیر کوتاهشدگی و نسبت واتنش در امتداد نیمرخهای لرزهای در بخشهای مختلف افق آسماری برای تاقدیس کرنج تعیین گردید. نتایج این تحقیق نشان میدهد که تاقدیس میدان نفتی کرنج یک چین نامتقارن با مقادیر متفاوت زاویه بین یالی در بخشهای مختلف در امتداد محور چین میباشد. نتایج حاکی از آن است که بخشهای مرکزی تاقدیس مقادیر زاویه بین یالی کمتری را نسبت به بخشهای شمالی و جنوبی تاقدیس نشان میدهد. بر اساس مقادیر زاویه بین یالی در بخشهای مختلف چین، میتوان تاقدیس کرنج را در رده چینهای ملایم تا باز طبقهبندی نمود. براساس مقادیر به دست آمده برای پارامتر تیزی چین، تاقدیس کرنج در گروه چینهای تقریبا زاویهدار تا تقریبا مدور قرار میگیرد. بر اساس الگوی خطوط هم شیب (روش رمزی) و تحلیل فوریه تاقدیس کرنج در گروه چینهای رده 1B و چینهای سینوسی تا پارابولیک قرار میگیرد. بر اساس تحلیلهای واتنش، مقادیر نسبت واتنش و درصد کوتاه شدگی در بخشهای مرکزی تاقدیس، مقادیر بالاتری را نسبت به بخشهای شمالی و جنوبی تاقدیس نشان میدهد. نتیجهگیری بر اساس تحلیل عناصر سبک چین و تحلیل واتنش بر روی تاقدیس میدان نفتی کرنج نتایج زیر حاصل گردید: - مقادیر زاویه بین یالی در طول تاقدیس کرنج بین 74 تا 140 درجه متغیر میباشد. - مقادیر پارامتر تیزی چین در تاقدیس میدان نفتی کرنج بین 22/0 تا 64/0 بوده و نشان دهنده هندسه یک چین تقریبا زاویه دار تا تقریبا مدور میباشد. - مقادیر نسبت ابعادی چین برای تاقدیس میدان نفتی کرنج بین 15/0 تا 44/0 متغیر بوده و بر اساس این مقادیر تاقدیس کرنج در محدوده چینهای پهن تا وسیع قرار میگیرد. - همچنین نتایج نشان میدهد که مقادیر کوتاه شدگی بین 5/7 درصد تا 32 درصد و مقادیر نسبت واتنش بین 25/1 تا 45/1 در بخشهای مختلف تاقدیس در حال تغییر میباشد. |
| چکیده انگلیسی مقاله |
Introduction Strain analysis in natural deformed rocks is very important for understanding the strain states in different parts of the earth's crust. Using data that can be collected in the field, and applying different methods in strain studies, geologists will be able to measure quantitative amounts of strain in various geological structures. Since geologists are always dealing with the latest deformed products in the earth's crust, they will be able to perform finite strain analysis in structural features or deformed rocks (Ramsay and Hubber, 1983). If geologists need to investigate the changes of incremental strain values at any moment of time in different parts of a structure, the use of laboratory and numerical modeling will be inevitable. In carrying out numerical analysis of strain, it is very important to find elements that can be used as indicators in strain measurement. Several methods have been presented by different researchers to estimate strain values in metamorphic rocks. Methods such as Rf/Φ method (Ramsay and Hubber, 1983), Fry method (Fry, 1979), Bridin method, Wellman method, and the method of preparing balanced cross sections (Ferhner and Grasemann, 2012; Lopez-Mir, 2019) are the most common methods of strain studies, which are used by Structural geologist in different natural deformed areas. Usually, two-dimensional strain studies can help to understand the characteristics of strain ellipsoid in three dimensions. There are several mathematical methods that help to structural geologist for understand the 3D nature of strain from 2D studies. Using of graphical functions is very common in many strain studies. In recent decades, the use of graphical functions (Nomograms) as a quick and simple method in strain analysis is used by many researchers (Ramsay and Hubber, 1983; Imber et al, 2012; Fossen, 2016; Sarkarinrjad et al, 2017, Keshavarz and Faghih, 2020). In this research, the amounts of strain ratio and shortening value in deferent parts of Karanj anticline oil field have been calculated with application of seismic profiles and using fold style elements. Materials and Methods In this research, using interpreted seismic sections, some parameters of the fold style elements in the Karanj anticline oil field have been investigated. Interlimb angle, folding angle, geometry of the axial surface, bluntness and fold aspect ratio were determined. Also the Ramsay and Fourier classification were made for deferent part of anticline. By applying the interlimb angle value and by using graphical functions, the fold aspect ratio of Karanj anticline was calculated in different parts. Also, using the fold aspect ratio-shortening and shortening-strain ratio nomograms, the values of shortening and strain ratio were estimated for different parts of anticline. Application of fold style elements for estimation of strain parameters Samani et al, / 20 Results and Discussion The analyzes based on the value of the curvature of the folded surfaces between the hinge and inflection points of the fold show that the Karanj anticline is located in the range of sinusoidal to parabolic folds based on the Fourier division and according to the almost equal curvature of the folded surfaces and uniformity The real thickness of the folded layer is placed in the class 1B group of folds. The fold bluntness parameter is measured based on the ratio of the radius of curvature at the fold closure to the radius of curvature tangent to the edges of the fold at the inflection points of the fold. According to the results, the Karanj anticline with the value of b=0.22 to b=0.64 is sub-angular to sub-rounded folds. The measurement of the interlimb angle in different parts of the Asmara horizon shows a gentle to open fold. Using the interlimb angle values and application of interlimb angle-fold aspect ratio nomogram, the values of the fold aspect ratio of the Karanj anticline were determined in the range of 0.15 to 0.44. Based on this amounts, the general geometry of the Karanj anticline is placed in the group of broad to wide folds. In order to determine the amount of shortening and the strain ratio in Asmari folded layer, various mathematical relationships and graphical functions have been presented (Ramsay and Hubber, 1983; Bastida et al., 2005, 2007; Ghassemi et al., 2010). It is possible to measure the shortening values by using the fold aspect ratio and using equation 1. Eq. 1) P = 0.5(1/(1+e)2-1)0.5 Also, by using shear strain and determining the values of the square of elongation (Equation, 2), it is possible to determine the values of the strain ratio (Equation, 3). Eq. 2) λ1 or λ3 = 1/2 (γ2+2±γ(γ2+4)1/2) Eq 3) R2= λ1/ λ3 In order to determine the values of the strain ratio using equation 4, it is also possible to use the values of the fold aspect ratios (Ghassemi et al, 2010). Eq 4) P= 0.5(R-1)0.5 or R= 4P2+1 Also, by using the equation 5, it is possible to establish a relationship between the shortening values and the strain ratio. Eq 5) e = (1/R0.5)-1 In this research, using graphical functions, the values of shortening and strain ratio were determined along the seismic profiles in different parts of the Asmari horizon for the Karanj anticline. The results of this research show that the Karanj oil field anticline is an asymmetric fold with different amounts of interlimb angel along the anticline. Based on the analysis, the values of interlimb angle are not the same throughout the Karanj anticline and it shows lower values in the central parts than in the northern and southern parts of the anticline. Based on the amounts of interlimb angles in different parts, the Karanj anticline is mainly can be categorized in the gentle to open folds. Based on the amounts of bluntness the Karanj anticline is placed in the sub-angular to sub-rounded folds. According to the dip isogon patterns (Ramzay method) and Fourier analysis the Karanj anticline is categorized in the 1B and Sinusoidal to parabolic folds. Based on the strain analyses the values of the strain ratio and shortening percentage in the central parts of the anticline show higher values than the northern and southern parts. Conclusion Based on the fold style elements and strain analyses of the Karanj anticline oil field, the following results were obtained: - The interlimb angles along the Karanj anticline are varying between 74 to 140 degrees. - The bluntness values of the Karanj anticline oil field is 0.22
|