محاسبه قطب اویلر و سرعت چرخش زاویه ‏ای صفحه‏ ها با استفاده از داده‏ های زمین ‏پیمایی

مجری طرح: دکتر محمد رضا قاسمی 

سال: 1400

این پژوهش به بررسی روش محاسبه قطب اویلر و سرعت زاویه ‏ای حرکت صفحه‏ های زمین‏ ساختی با استفاده از بردارهای سرعت شبکه ‏های زمین ‏پیمایی می‏پردازد و تلاش دارد با مرور ادبیات این روش، رویکردهای گوناگونی برای محاسبات مربوطه را مورد ارزیابی قرار دهد و در پایان به کاربرد آن برای بخشی از ایران بپردازد. انگاره قطب اویلر بیان می‏دارد جابجایی صفحه ‏های زمین‏ ساختی بر سطح کره زمین را می ‏توان با چرخش آن‏ها به دور محوری که از مرکز زمین می‏گذرد، توصیف کرد. موقعیت قطب اویلر و سرعت زاویه‏ ای مربوط به آن را با چندین روش می‏توان تعیین کرد. روش‏های اولیه عبارت بودند از هندسه گسله‏ های تراریخت، بردارهای لغزش زمین لرزه و نرخ و جهت گسترش پشته ‏های میان ‏اقیانوسی. روشی که با دقتی بیشتر از چندی پیش برای تعیین قطب اویلر به کار می‏ رود، عبارت است از استفاده از بردارهای سرعت ایستگاه‏ های شبکه‏ های جهانی و ملی زمین‏ پیمایی. چندی پس از پایه‏ گذاری انگاره زمین ‏ساخت صفحه ‏ای، پویش برای تعیین سرعت نسبی و مطلق صفحه‏ های زمین‏ ساختی اصلی آغاز شد و تا به امروز تلاش شده است این داده‏ها به بهترین دقت ممکن نزدیک شوند. هر یک از پویش‏ های پژوهشی یادشده در واقع مدلی برای حرکت صفحه‏ ها را ارایه می‏کنند که نام ویژه خود را دارند؛ برای نمونه می‏توان به مدل NUVEL-1A اشاره کرد. مفهوم‏ه ای پایه در حرکت صفحه‏ های زمین‏ ساختی از رابطه‏ های ریاضی به نسبت ساده‏ ای استفاده می‏کند که از جبر برداری و ماتریسی بهره می‏برند. محاسبه سرعت خطی از روی داده ‏های موقعیت قطب اویلر و سرعت زوایه‏ ای و تعیین دو داده اخیر از روی داده ‏های سرعت‏ های خطی گوناگون در روی صفحه ‏ها و یا مرز آن‏ها در واقع مسئله روپیش و وارون رابطه‏ های یادشده در بالا هستند. در مسئله روپیش سرعت خطی هر نقطه دلخواه بر سطح صفحه را می‏توان محاسبه و با سرعت واقعی آن، که به کمک روش زمین ‏پیمایی به دست آمده است، مقایسه کرد. از آن جا که انگاره فرض می‏کند صفحه‏ های زمین‏ ساختی سخت هستند، اختلاف بین دو داده یادشده نشان دهنده مقدار تغییر شکل داخلی صفحه است. برای چنین آزمونی، بردار سرعت یک ایستگاه در روی صفحه عربی (در زاگرس) به کمک قطب اویلر صفحه عربی نسبت به اوراسیا محاسبه شد که مطابقت به نسبت خوبی را با بردار سرعت واقعی ایستگاه جی‏ پی ‏اس یادشده نشان می‏دهد. چند رویکرد محاسباتی در این پژوهش ارایه شده است. در رویکردهای اول و دوم دو اسکریپت متلب تهیه شد که به روش روپیش و وارون محاسبات را انجام می‏دهد. رویکرد سوم به توصیف روش کدنویسی متلب برای محاسبات می‏ پردازد. رویکرد چهارم برنامه کاملی است که در پژوهشی دیگر برای محاسبات تهیه شده است و مورد توصیف قرار گرفته است. بررسی تاریخچه روش محاسبه قطب اویلر و رویکردهای یادشده نشان می ‏دهد می‏توان برای بررسی‏ های زمین‏ ساختی و لرزه‏ زمین‏ ساختی فلات ایران از این روش ‏ها استفاده کرد و آن‏ها را برای کاربردهای منطقه‏ ای بومی‏ سازی کرد.