مدلسازی جدید فلات ایران با شبکه دائمی GNSS کشور

گسیختگی در پوسته جامد زمین که به دلیل جنبش‌های برشی در دو سوی گسل‌ها روی می‌دهد، عامل اصلی بروز زمین‌لرزه بوده و پیامد مستقیم انباشتگی تنش‌ها در پی جابه‌جایی ورقه‌های زمین‌ساختی نسبت به یکدیگر است، تنش‌های فشارشی ناشی از بازشدگی دریای سرخ و حرکت صفحه آفریقا - عربستان، در راستای شمال -  شمال‌ شرقی و نیز حرکت صفحه هند در راستای شمال -  شمال‌ غربی، موجب حرکت و جابه جایی به نسبت متفاوت در پوسته‌ها و قطعات گوناگون قاره‌ای و اقیانوسی ایران می‌شود و در نتیجه عامل فراوانی زمین‌لرزه‌ها در ایران است. براساس زمین‌لرزه‌های تاریخی و دستگاهی، دو نوار لرزه‌خیز اصلی در ایران قابل شناسایی است از جمله نوار لرزه‌خیز (جنوبی) کوه‌های زاگرس با روند شمال‌غربی - جنوب شرقی و نوار لرزه‌خیز شمالی، کوه‌های البرز و کپه داغ.

تغییر شکل پوسته در ایران دو وجه عمده دارد، یکی ضخیم شدگی پوسته و دیگری حرکات جانبی پوسته به اطراف که در نتیجه این دو ساز و کار دو دسته عمده از گسل‌ها به وجود آمده که قسمت ناپیوسته این تغییر شکل را سبب شده‌اند. دسته اول گسل‌های معکوس هستند که ضخیم شدگی در زاگرس، البرز و کپه داغ را موجب شده است. دسته دوم گسل‌های امتداد لُغُز هستند که باعث چرخش‌های ساختاری در شرق ایران و همچنین حرکات جانبی کوچکتر در البرز و زاگرس شده‌اند.

سرعت‌های نسبی، میدان تنش و لرزه‌خیزی موجود در پوسته ایران کاملا وابسته به فعالیت این گسل‌ها و خصوصیات دینامیکی آن‌ها است. ژئولوژی و ضریب اصطکاک درونی این گسل‌ها مقدار تنش برشی و آهنگ حرکت نسبی بر روی آن‌ها را تعیین می‌کند. اطلاعاتی که درباره تنش برشی در روی گسل‌ها به دست می‌آید، یکی از داده‌های پایه هر مطالعه آنالیز خطر لرزه‌ای را تشکیل می‌دهد.

پس از زلزله مخرب بم در سال ۱۳۸۲، لزوم ایجاد یک شبکه دائمی پایش تغییرات ژئودتیکی پوسته در ایران احساس شد. بر همین اساس شبکه‌های موردی GPS فراوانی در نقاط مختلف کشور و برحسب ضرورت به اجرا درآمدند تا به بررسی خطر لرزه‌خیزی منطقه‌ای بپردازند. در ادامه این روند و به منظور پایش دائمی تغییرات پوسته و تعیین نرخ ژئودتیکی آن، شبکه سراسری دائمی GPS ایران و با نام IPGN از سال ۱۳۸۳ راه‌اندازی و در سال‌های بعد نیز تکمیل شد. اکنون این شبکه، شامل ۱۵۸ ایستگاه دائمی GPS است که بنا بر دو پارامتر لرزه‌خیزی و جمعیت در نقاط مختلف پراکنده شده‌اند.

تمام این ایستگاه‌ها مجهز به گیرنده‌های GPS هستند که به صورت ۲۴ ساعته و با نرخ ۳۰ ثانیه به ردیابی و ثبت سیگنال‌های دریافتی از ماهواره‌ها می پردازند. اطلاعات جمع‌آوری شده در هر ایستگاه که شامل فایل‌های مشاهداتی و ناوبری است، با استفاده از روش‌های ماهواره‌ای و شبکه‌های مخابراتی، در مراکز اصلی پردازش داده‌ها توسط خط تلفن و مودم دریافت شده و در آنجا مورد پردازش قرار می‌گیرد. خروجی این پردازش‌ها به صورت مختصات دقیق ایستگاه‌ها در چارچوب مرجع ۲۰۱۴ ITRF  و سری زمانی مربوط به آن‌ها است. در این تحقیق از ۱۲ سال مشاهدات پیوسته شبکه دائمی کشور از سال ۲۰۰۶ تا پایان سال ۲۰۱۸ استفاده شده است.

پردازش این داده‌ها با استفاده از اطلاعات مداری دقیق در نرم افزار GAMIT-GLOBK انجام شده است. این نرم‌افزار، یکی از دقیق‌ترین نرم‌افزارهای علمی در زمینه مطالعات حرکات پوسته و تحلیل مشاهدات ژئودتیک است که تحت سیستم عامل لینوکس قابل اجراست. پس از پردازش اولیه، به منظور یکپارچه سازی و انجام سرشکنی، نتایج وارد نرم افزار GLOBK می‌شوند و مختصات و سرعت ایستگاه‌ها نسبت به چارچوب مرجع ITRF و یا صفحه اوراسیا محاسبه می‌شود.

مبانی محاسبه سرعت ایستگاه‌ها یا نرخ جابجایی ایستگاه‌ها می‌تواند خیلی ساده در نظر گرفته شود و سرعت ایستگاه‌ها با تقسیم مقدار جابجایی بر فاصله زمانی بین اندازه‌گیری‌ها به دست آید، اما به منظور بالا بردن اعتماد به نتایج، استفاده از سایر داده‌های موجود در منطقه و ترکیب آن‌ها با داده‌های جمع آوری شده، تولید سری‌های زمانی مولفه‌های مختصات و ارزیابی کیفی نتایج و دلایل دیگر از مقایسه نقطه‌ای نتایج پرهیز کرده و تمام داده‌های مورد نظر در یک سرشکنی زنجیره‌ای موسوم به پالایه کالمن وارد می‌شوند. در این نوع سرشکنی داده‌های مربوط به زمان‌ها و شبکه‌های مختلف با یکدیگر ترکیب شده و قابلیت اعتماد نتایج و سرعت‌های بدست آمده افزایش می‌یابد.

با استفاده از این نتایج، مدل کینماتیک برای کشور و همچنین تعیین نرخ لغزش گسل‌های فعال، مدلسازی چرخه زلزله و مدلسازی مکانیکی پوسته زمین و تجمع استرین در گسل‌ها و تعیین رژیم تکتونیکی (فشارش - کشیدگی و چرخش) امکان‌پذیر است.