مقدمه

تغییرات داده‌های داخلی سبب تغییر مورفولوژی در سیستم ژئومورفیک حوضه‌های آبریز می‌شود. این تغییرات را می‌توان به‌‌ وسیله‌ شاخص‌های ژئومورفیک توصیف کرد (شریفی ‌نجف‌آبادی و همکاران، 1389: 22). شاخص‌های ژئومورفیک در ارزیابی اثرات تکتونیکی شبکه‌های زهکشی به ‌طور وسیع استفاده می‌شوند، زیرا حوضه‌های رودخانه‌ای به تغییرات محیطی بسیار حساسند (زهانگ و همکاران[1]، 2013: 54). از مهم‌ترین محاسن استفاده از شاخص‌های ژئومورفیک می‌توان به سادگی نسبی در روش محاسبه، سرعت عمل بالا و تعیین درجه­ی‌ نسبی فعالیت‌های تکتونیکی مناطق مختلف اشاره کرد (روستایی و همکاران، 1391: 56).

فعالیت تکتونیکی در امتداد خطوط گسلی فعال بر روی ویژگی‌های توپوگرافی محیط‌های طبیعی تأثیر مهمی دارد. روش­های رایج مطالعات گسل به پژوهش‌های میدانی وسیعی نیاز دارد که مستلزم صرف زمان و هزینه زیادی است (ایرینی و همکاران^[2]، 2011: 9). تکنیک‌ سنجش از دور^[3] ماهواره‌ای همراه با روش‌های پردازش تصویر با صرف زمان کم‌تر در ارزیابی فعالیت‌ تکتونیکی گسل‌های فعال و لرزه‌زا در مقیاس ماکروسکوپی بسیار کارآمد است؛ اما، چنین تکنیک‌هایی نه تنها جایگزین پژوهش‌های میدانی نیستند، بلکه مکمل یکدیگرند. پوشش وسیع زمینی و قدرت تفکیک نسبتاً بالا با توجه به مقیاس تصاویر ماهواره‌ای، تحلیل گسل‌های فعال را امکان‌پذیر می‌سازد. هر چند روش‌های مهمی در ارزیابی فعالیت تکتونیکی گسل‌ها از تصاویر ماهواره‌ای وجود داشته است؛ اما، تجربه مفسر هنوز هم در تفسیر گسل اهمیت دارد. سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) نیز ابزاری مؤثر برای آنالیز داده‌های مکانی و غیرمکانی می‌باشد (زهانگ و همکاران، 2012: 13).

کلان­‌شهر تبریز با جمعیتی حدود دو میلیون نفر بر روی سیستم پیچیده­ی گسلی فعال تکتونیکی قرار گرفته است که دگرشکلی و لرزه‌زایی شدیدی را در بر می‌گیرد. قرار گرفتن شهر در حوضه­ی نزدیک گسل مهم و لرزه‌خیز ناحیه که در تاریخچه­ی فعالیت خود سابقه­ی زمین‌لرزه‌های ویران‌گر را دارد و از طرف دیگر امتداد این گسل از جنوب حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای در شمال این شهر، ضرورت ارزیابی فعالیت‌های تکتونیکی آن در تحلیل ریسک لرزه‌زایی منطقه­ی مورد مطالعه را معلوم می‌کند. این پژوهش به ارزیابی فعالیت‌های تکتونیکی گسل تبریز در محدوده­ی کلان‌­شهر تبریز با استفاده از شاخص‌های ژئومورفیک، تکنیک سنجش از دور و GIS و شواهد میدانی ‌پرداخته است.

مطالعات پیشین که در نقاط مختلف دنیا و ایران با شاخص‌های ژئومورفیک، تکنیک سنجش از دور و GIS

صورت ‌گرفته، حکایت از کارآیی آن‌ها در ارزیابی تکتونیک مناطق فعال دارد. تقی‌پور و همکاران (1383)، گسل شمال تبریز در فاصله­ی بین تبریز و بستان‌آباد را بررسی نموده و به این نتیجه رسیده‌اند که حرکات گسل تبریز از نوع راست‌گرد با مؤلفه­ی شیب ‌لغز بوده و حرکات بسیار مشخصی در دوران چهارم دارد. رامشت و همکاران (1390)، صحت شاخص‌های ژئومورفولوژیکی را با استفاده از داده‌های ژئودینامیکی در حوضه­ی‌ آبریز جاجرود ارزیابی نمودند. نتایج حاکی از آن است که این شاخص‌ها‌ در ارزیابی فعالیت‌های تکتونیکی بسیار مهم هستند. محمودزاده و همکاران (1390)، ساختار گسل تبریز را با استفاده از داده‌های دورسنجی تحلیل نمودند. نتایج این پژوهش، نشان‌دهنده­ی اهمیت بالای تصاویر ماهواره‌ای در ارزیابی فعالیت تکتونیکی گسل‌های فعال و لرزه‌زا است. عابدینی و شبرنگ (1393)، فعالیت‌های تکتونیکی حوضه­ی‌ آبریز مشکین‌چای را با شاخص‌های ژئومورفولوژی ارزیابی نمودند. نتایج نشان داده است که کل حوضه­ی‌ مورد مطالعه از لحاظ تکتونیکی پویاست. ده‌بزرگی و همکاران (2010)، ناحیه‌ سروستان در بخش زاگرس مرکزی را با استفاده از شاخص‌های ژئومورفیک مطالعه نموده و این ناحیه را به ‌لحاظ فعالیت‌های تکتونیکی به‌ صورت بسیار فعال، فعال، نسبتاً فعال و با فعالیت پایین طبقه‌بندی نموده‌اند. آنوپ و همکاران[4] (2011)، با محاسبه­ی‌ شاخص‌های ژئومورفیک نشان دادند که تکتونیک فعال از عوامل مهم حاکم بر چشم‌انداز دره‌ اسپیتی^[5] در شمال‌غرب هیمالیاست. جایاپا و ناراجو[6] (2012)، فعالیت‌های نئوتکتونیکی حوضه­ی‌ آبریز والاپاتانام^[7] هند را با استفاده از مدل رقومی ارتفاع و شاخص‌های ژئومورفیک مطالعه نمودند. نتایج نشان می‌دهد بخش جنوبی منطقه از بخش شمالی آن بسیار فعال‌تر است.

منطقه­ی‌ مورد مطالعه در شمال‌شرقی دریاچه‌ ارومیه و شمال کلان‌شهر تبریز واقع شده است و شامل حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای نیز می‌باشد. حوضه­ی گماناب‌چای با وسعت حدود 407 کیلومتر مربع در شمال کلان‌­شهر تبریز بین عرض‌ جغرافیایی ²31 ¢7 ^◦38 تا ²50 ¢­27 ^◦38 شمالی و طول‌ جغرافیایی ¢15 ^◦46 تا ¢28 ^◦46 شرقی واقع شده است و یکی از زیرحوضه‌های شمالی آجی‌چای می‌باشد. بلندترین نقطه­ی‌ حوضه 2806 متر در ارتفاعات شرقی، پایین‌ترین ارتفاع 1350 متر در محل خروجی و ارتفاع متوسط آن 2078 متر است (رنجبری و همکاران، 1382: 14). حوضه­ی‌ ورکش‌چای با مساحت 613 کیلومتر مربع در شمال ‌غربی کلان­‌شهر تبریز بین عرض جغرافیایی ¢7 ^◦38 تا ²27 ¢29 ^◦38 شـمالی و طول جغرافیایی ¢21 ^◦46 تا ²54 ¢1 ^◦46 شرقی واقع شده و یکی از زیرحوضه‌های دریاچه­ی‌ ارومیه است. بلندترین نقطه­ی‌ حوضه 3150 متر در ارتفاعات آق‌داش و پایین‌ترین ارتفاع در محل خروجی آن 1325 متر و ارتفاع متوسط 2228 متر می‌باشد (شیری ‌طرزم و همکاران، 1385: 11). کلان­‌شهر تبریز به ‌عنوان بزرگ‌ترین پایگاه جمعیتی شمال ‌غرب کشور در جنوب این حوضه‌ها و در دشت تبریز گسترش یافته است. مهم‌ترین گسل منطقه، گسل تبریز است که امتداد آن از جنوب حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای نیز عبور می‌کند. شکل (1) موقعیت جغرافیایی منطقه­ی مورد مطالعه را نشان می‌دهد.

شکل (1) موقعیت جغرافیایی منطقه­ی مورد مطالعه

مواد و روش­ها

داده‌های مورد استفاده در این پژوهش عبارتند از:

تصاویر ماهواره‌ای سنجنده­ی ASTER مربوط به ردیف80 و گذر160 تاریخ 28/12/2012، نقشه‌های توپوگرافی 1:50000 سازمان نقشه‌برداری شمال‌غرب کشور، نقشه‌های زمین‌شـناسی 1:100000 سازمان زمین‌شناسی تبریز، مدل رقومی ارتفاع (DEM)[8] با قدرت تفکیک 30 متری.

در این پژوهش، ابتدا با بهره‌گیری از مدل رقومی ارتفاع منطقه و برنامه‌های جانبی نرم‌افزار ArcGIS10.2، اقدام به استخراج مرز و شبکه­ی‌ آبراهه­ی‌ حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای گردید. همچنین، نقشه­ی‌ زمین‌شناسی 1:100000 منطقه زمین‌ مرجع شده و نقشه­ی‌ پراکندگی گسل‌های حوضه‌ها تهیه شد. سپس، شاخص‌های ژئومورفیک نظیر تراکم زهکشی، نسبت انشعاب، نسبت شکل حوضه، عدم تقارن حوضه، تقارن توپوگرافی معکوس، انتگرال هیپسومتری، سینوسی جبهه­ی‌ کوهستان، سینوسی رودخانه­ی‌ اصلی، نسبت پهنای کف دره به ارتفاع دره، گرادیان طولی رود و شاخص ارزیابی نسبی تکتونیکی فعال برای ارزیابی فعالیت‌ تکتونیکی گسل تبریز در حوضه‌های مورد مطالعه محاسبه شدند. به‌ علاوه از نرم‌افزار اکسل برای ترسیم نمودارها نیز استفاده شد. تصاویر ماهواره‌ای سنجنده ASTER نیز در محیط نرم‌افزاری ENVI4.8 برای تفسیر شواهد تکتونیکی گسل تبریز در محدوده­ی کلان­‌شهر تبریز مورد پردازش قرار گرفت. پس از محاسبه­ی شاخص‌های ژئومورفیک و پردازش تصاویر ماهواره‌ای به کمک سایر داده‌های مورد استفاده، نقاط مهمی که امکان دسترسی به آن‌ها بیش‌تر بود، انتخاب گردیدند و مطالعات صحرایی در بخش‌هایی از گستره­ی مورد پژوهش به منظور بررسی مهم‌ترین شواهد تکتونیکی گسل تبریز انجام گرفت. با توجه به اینکه مطالعات ذکر شده در بخش پیشینه­ی پژوهش، عمده حرکات گسل تبریز را از نوع حرکات امتداد لغز معرفی کرده‌اند؛ لذا در مشاهدات میدانی به شناسایی و تهیه عکس از برخی پدیده‌های تکتونیکی ناشی از گسلش امتداد لغز گسل تبریز در محدوده­ی کلان­‌شهر تبریز پرداخته شد.

بحث و نتایج

تحلیل شاخص‌های ژئومورفیک در حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای

1. تراکم زهکشی (µ)^[9]

تراکم زهکشی شاخص کمَی مفیدی برای ارزیابی تکتونیک در حوضه‌های آبریز به ‌شمار می‌آید. هر چه ضریب تراکم زهکشی بیش‌تر باشد، بیان‌گر تکتونیک فعال در حوضه است (پارتا^[10]، 2012: 50). این شاخص با رابطه­ی‌ 1 محاسبه می‌شود:   

رابطه­ی‌ (1)              

در رابطه­ی (1) µ: تراکم زهکشی به کیلومتر بر کیلومتر مربع، L_i: طول آبراهه‌ها به کیلومتر، A: مساحت حوضه به کیلومتر مربع است.

در این پژوهش، ابتدا آبراهه‌ها به ‌روش استراهلر^[11] با برنامه­ی‌ جانبی‌ رتبه‌بندی آبراهه^[12] در محیط نرم‌افزاری ArcGIS10.2 رتبه‌بندی شده، سپس طول آبراهه‌ها و مساحت حوضه‌ها اندازه‌گیری و شاخص تراکم زهکشی محاسبه گردید. جدول 1 مقادیر شاخص تراکم زهکشی برای حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای را نشان می‌دهد. با توجه به نتایج، حوضه‌ها به ‌ترتیب با مقادیر عددی 51/0 و 57/0 از نظر فعالیت تکتونیکی نسبتاً فعال هستند.

جدول (1) مقادیر شاخص تراکم زهکشی

2. انشعاب‌پذیری (BR)^[13]

یکی از مواردی که در تحلیل تغییرات تکتونیکی در مسیر رودخانه‌ها بر آن تأکید می‌شود، تغییرات نسبت انشعاب است. هر قدر نسبت انشعاب بزرگ‌تر باشد، بیان‌گر فعالیت‌های تکتونیکی بیش‌تر حوضه است. نسبت انشعاب با استفاده از رابطه­ی‌ 2 قابل محاسبه است:

رابطه­ی‌ (2)     

 در رابطه­ی (2)، BR: نسبت انشعاب، n_1، n₂، n₃، ... و n_i به ‌ترتیب تعداد آبراهه‌های رده‌ 1، 2، 3، ... و i، i: شماره­ی‌ رده­ی‌ آبراهه­ی‌ اصلی حوضه است (یمانی و علمیزاده، 1393: 18). با توجه به نتایج جدول 2، حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای به ‌ترتیب با مقادیر عددی 2 و 1/2 کم‌ترین فعالیت تکتونیکی را نشان می‌دهند.

جدول (2) مقادیر انشعاب‌پذیری

3. نسبت شکل حوضه­ی‌ آبریز (Bs)^[14]

نسبت شکل حوضه­ی‌ آبریز طبق رابطه­ی‌ 3 محاسبه می‌شود:

رابطه­ی‌ (3)    

در رابطه­ی (3)، Bs: نسبت شکل حوضه­ی‌ آبریز، Bl: طول حوضه­ی‌ آبریز از خروجی حوضه تا انتهایی‌ترین بخش آن و Bw: عرض پهن‌ترین بخش حوضه­ی آبریز است. حوضه‌های کشیده‌ای که با مقادیر بیش‌تر از 4 مشخص می‌شوند، از لحاظ تکتونیک فعال هستند. مقادیر بین 3-4 بر حوضه‌های نیمه­‌فعال دلالت می‌کنند و مقادیر کم‌تر از 3 حوضه‌های دایره‌ای‌ شکل را نشان می‌دهد که از نظر تکتونیک غیرفعال‌اند (رامشت و همکاران، 2010: 508). جدول 3 مقادیر نسبت شکل حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای را نشان می‌دهد. با توجه به نتایج، حوضه‌ها به‌ ترتیب با مقادیر عددی 2/2 و 8/1 از نظر تکتونیک وضعیت آرامی دارند.

جدول (3) مقادیر نسبت شکل حوضه

4. منحنی هیپسومتری (HC)^[15] و انتگرال هیپسومتری (HI)^[16]

منحنی‌های هیپسومتری عمدتاً در مطالعات تکتونیکی ابزار مفیدی برای ارزیابی مسایل ژئومورفولوژی هستند. منحنی‌های هیپسومتری، توزیع سطوح ارتفاعی حوضه‌های آبریز را توصیف می‌کنند که با ترسیم ارتفاع نسبی در مقابل مساحت نسبی حوضه به‌ دست می‌آید. رابطه­ی 4 یک روش برای برآورد انتگرال هیپسومتری است:

رابطه­ی‌ (4)   

در رابطه­ی (4)، H_maen: میانگین ارتفاع و H_min و H_max به ‌ترتیب حداقل و حداکثر ارتفاع حوضه هستند (علیزاده، 1390: 502). مقادیر بیش‌تر از 5/0 بالا آمدگی‌ها، مقادیر بیش‌تر از 4/0 و کم‌تر از 5/0 وضعیت تکتونیکی نسبتاً فعال و مقادیر کم‌تر از 4/0 حوضه‌های پست با فعالیت‌های تکتونیکی کم را بیان می‌کنند (ده‌بزرگی و همکاران، 2010: 5). با پیشرفت‌های اخیر سامانه­ی‌ اطلاعات جغرافیایی و مدل‌های رقومی ارتفاع، ترسیم منحنی‌های هیپسومتری آسان‌تر شده است (خاوری و همکاران، 2010: 971). برای ترسیم منحنی هیپسومتری حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای با استفاده از مدل رقومی ارتفاع، از جعبه ابزاری^[17] به ‌نام Calhypso[18] در نرم‌افزار ArcGIS10.2 استفاده شد که مزیت آن، استخراج سریع مقادیر آماری و ترسیم منحنی هیپسومتری نسبتاً دقیق است (شکل 2). بررسی اشکال منحنی‌های هیپسومتری، بیان‌گر آن است که حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای از نظر تحول به مرحله­ی‌ بلوغ نزدیک‌ترند و انتگرال هیپسومتری با مقادیر عددی به‌ ترتیب 28/0 و 39/0، مرحله­ی‌ میانی را از نظر تحول ژئومورفولوژیکی نشان می‌دهد. قابل ذکر است بالا آمدگی بخش‌های میانی و پایین‌ دست در منحنی‌های هیپسومتری، می‌تواند دلیلی بر فعالیت‌های تکتونیکی در منطقه باشد.

(الف)

(ب)

شکل (2) منحنی هیپسومتری، (الف) حوضه­ی‌ گماناب‌چای و (ب) حوضه­ی‌ ورکش‌چای

5. عدم تقارن حوضه­ی‌ آبریز (AF)^[19]

شاخص عدم تقارن حوضه­ی‌ آبریز طبق رابطه­ی‌ 6 محاسبه می‌شود:

رابطه­ی‌ (6)    

 در رابطه­ی‌ (6)، Ar: مساحت قسمت راست حوضه (در جهت پایین ‌رود) نسبت به رود اصلی و At: مساحت کل حوضه­ی زهکشی است. مقادیر بیش‌تر از 65 یا کم‌تر از 35 بیان‌گر کج‌شدگی و ناپایداری حوضه‌ها و مقادیر بین 65 تا 57 یا بین 43 تا 35 حوضه‌‌های نسبتاً پایدار و مقادیر بین 57 و 43 بیان‌گر حوضه‌های پایدار است (ده‌بزرگی و همکاران، 2010: 5). شکل 3 نحوه­ی اندازه‌گیری و جدول 4 مقادیر پارامترهای شاخص عدم تقارن حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای را نشان می‌دهد. بر طبق نتایج، حوضه‌ها با مقادیر عددی به‌ ترتیب 7/39 و 2/23 از نظر تکتونیکی نسبتاً فعال و فعال بوده و سمت راست حوضه‌ها نسبت به سمت چپ فعال‌تر می‌باشد.

شکل (3) ارزیابی شاخص عدم تقارن حوضه

جدول (4) مقادیر شاخص عدم تقارن حوضه

6. تقارن توپوگرافی معکوس (T)^[20]

دیگر شاخص کمّی عامل تقارن توپوگرافی معکوس است که در بررسی حرکات تکتونیک فعال به ‌کار برده می‌شود. شاخص تقارن توپوگرافی معکوس از رابطه­ی‌ 7 به‌ دست می‌آید:

رابطه­ی (7)     T=Da/Dd

در رابطه (7) T:تقارن توپوگرافی معکوس، Da:فاصله­ی‌ خط میانی حوضه­ی‌ زهکشی تا کمربند فعال مئاندری حوضه (مسیر رود اصلی) و Dd: فاصله­ی‌ خط میانی حوضه تا خط تقسیم آب است. مقدار T بیان‌گر یک بردار با مقادیر عددی بین صفر تا یک می‌باشد که مقادیر عددی نزدیک به یک بیان‌گر تکتونیک فعال است(عزتی و آق‌آتابای، 2013: 180).

برای محاسبه­ی‌ شاخص تقارن توپوگرافی معکوس، ابتدا خط میانی حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای ترسیم شد. سپس پارامترهای Da و Dd در 20 مقطع تعیین و میانگین شاخص محاسبه گردید که نحوه­ی‌ ارزیابی و مقادیر آن در شکل 4 و جدول 5 ارایه شده است. از آن‌جایی ‌که مقادیر محاسبه ‌شده به عدد یک نزدیک‌تر هستند، از این‌رو از نظر حرکات تکتونیکی فعال می‌باشند.

جدول (5) مقادیر شاخص تقارن توپوگرافی معکوس

شکل (4) ارزیابی شاخص تقارن توپوگرافی معکوس

7. سینوسی جبهه­ی کوهستان (Smf)^[21]

یکی از شاخص‌هایی که با ارزیابی مورفومتری، بررسی تغییرات مورفولوژی جبهه‌های کوهستانی و سپس تعیین میزان نسبی فعالیت تکتونیکی را امکان‌پذیر ساخته است، شاخص سینوسی جبهه کوهستان می‌باشد. این شاخص از طریق رابطه­ی‌ 8 محاسبه می‌شود:

رابطه­ی‌ (8)  

در رابطه (8)، Smf: شاخص سینوسی جبهه­ی‌ کوهستان، Lmf: طول جبهه­ی‌ کوهستان در امتداد کوهپایه و در محل شکست مشخص شیب و Ls: طول خط مستقیم جبهه­ی‌ کوهستان است (جوادی ‌موسوی و همکاران، 1391: 221). این شاخص برای مناطق فعال مقادیر کم‌تر از 1/1، مناطق با فعالیت متوسط بین 1/1 تا 5/1 و جبهه‌های کوهستانی غیرفعال مقادیر بیش‌تر از 5/1 را شامل می‌شود (شاه زیدی و همکاران، 2011: 389).در این پژوهش، ابتدا با مدل رقومی ارتفاع تصویر برجسته‌ای^[22] از حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای برای نمایش هر چه بهتر توپوگرافی در نرم‌افزار ArcGIS10.2 ساخته شد و سپس، پارامترهای Lmf و Ls در امتداد جبهه‌های کوهستانی متمایل به دشت اندازه‌گیری و شاخص سینوسی جبهه­ی کوهستان محاسبه گردید که نتایج آن در شکل 5 و جدول 6 نشان داده شده است. بر اساس نتایج، حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای با مقادیر عددی به‌ ترتیب 4/1 و 93/0 دارای وضعیت تکتونیکی نسبتاً فعال و فعال هستند.

شکل (5) ارزیابی شاخص سینوسی جبهه­ی‌ کوهستان

جدول (6) مقادیر شاخص سینوسی جبهه­ی‌ کوهستان

8. سینوسی رودخانه‌ اصلی (S)^[23]

از دیگر شاخص‌های مورد استفاده برای بررسی فعالیت تکتونیکی حوضه‌های آبریز، شاخص سینوسی رودخانهاست. شاخص سینوسی رودخانه­ی‌ اصلی به‌ صورت رابطه­ی‌ 9 تعریف می‌شود:

رابطه­ی‌ (9) 

در رابطه (9)،S: شاخصسینوسی رودخانه­ی‌ اصلی، C: طول رودخانه، V: طول مستقیم رودخانه است. مقادیر عددی کم‌تر از 5/1 شاخص سینوسی رودخانه، نشان‌­دهنده­ی‌ فعالیت تکتونیکی منطقه و بیش‌تر بودن میزان ضریب از عدد 5/1 هم بر نزدیک‌ شدن رودخانه به‌ حالت تعادل دلالت می‌کند (عابدینی و شبرنگ، 1393: 61). نتایج شاخص سینوسی رودخانه در جدول 7 ارایه شده است. بر این اساس، مقادیر عددی به‌ ترتیب 1/1 و 3/1 شاخص سینوسی رودخانه در حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای، بیان‌گر این‌ نکته است که حوضه‌های منطقه هنوز به ‌حالت تعادل نرسیده‌اند.

جدول (7) مقادیر شاخص سینوسی رودخانه­ی‌ اصلی

9. نسبت پهنای کف دره به ارتفاع دره (Vf)^[24]

مقایسه­ی پهنای کف دره به متوسط ارتفاع آن، شاخصی را فراهم می‌کند که حفر پایین‌ دست رودخانه را نشان می‌دهد. شاخص نسبت پهنای کف دره به ارتفاع دره از رابطه­ی‌ 10 محاسبه می‌شود:

رابطه­ی‌ (10)      

در رابطه (10)، Vf: شاخص پهنای کف دره به ارتفاع دره،Vfw: پهنای کف دره، Eld و Erd: ارتفاع دیواره‌هایچپ و راست دره و Esc: ارتفاع کف دره می‌باشد (علایی‌طالقانی، 2013: 5). مقادیر کم‌تر از 5/0 بیان‌گر تکتونیک فعال منطقه، مقادیر بین 5/0 و 1 معرف مناطق با فعالیت تکتونیکی متوسط و مقادیر عددی بیش‌تر از 1 بیان‌گر عدم فعالیت‌های تکتونیکی است (ده‌بزرگی و همکاران، 2010: 7). در این پژوهش، ابتدا با مدل رقومی ارتفاع تصویر برجسته‌ای از حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای برای نمایش هرچه بهتر توپوگرافی ساخته شد و سپس با برنامه­ی‌ جانبی آنالیز سه ‌بعدی^[25] در نرم‌افزار ArcGIS10.2، پروفیل‌های عرضی دره‌ها عمود بر آبراهه‌های اصلی و فرعی در بالادست جبهه­ی‌ کوهستانی حوضه‌ها ترسیم و مقادیر پارامترهای شاخص Vf به‌ ترتیب در 20 و 7 مقطع اندازه‌گیری و شاخص Vf محاسبه گردید که نتایج آن در شکل 6 و جدول 8 ارایه شده است. بر اساس نتایج، حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای با مقادیر عددی به ‌ترتیب 08/1 و 2/1 این شاخص از نظر فعالیت‌های تکتونیکی فعال هستند. شکل 7 نمونه‌ای از دره‌های تکتونیکی حوضه­ی‌ ورکش‌چای را در مشاهدات میدانی نشان می‌دهد.

جدول (8) مقادیر شاخص نسبت پهنای کف دره به ارتفاع

(الف)

(ب)

شکل (6) پروفیل عرضی نمونه‌ای از دره‌ها، (الف) حوضه­ی‌ گماناب‌چای، (ب) حوضه­ی‌ ورکش‌چای

شکل (7) نمونه‌ای از دره­ی تکتونیکی حوضه­ی ورکش‌چای

10. گرادیان طولی رود (SL)^[26]

شاخص گرادیان طولی رود ابزاری کاربردی در اندازه‌گیری بی‌نظمی‌های پروفیل طولی رودخانه است که به تغییرات شیب کانال حساس است (جایاپا و ناراجو، 2012: 216). شاخص گرادیان طولی رود بر اساس رابطه­ی‌ 11 محاسبه می‌شود:

رابطه­ی‌ (11)     

در رابطه (11)، SL : شاخص گرادیان طولی رود، DH: اختلاف ارتفاع، DL: فاصله­ی‌ افقی، DH/DL: شیب کانال یا گرادیان مسیر رود در مقطع مشخص و L: طول رودخانه از نقطه­ی‌ مرکزی مقطع اندازه‌گیری‌ شده تا سرچشمه­ی‌ رودخانه است. مقادیر عددی بیش‌تر از 500 این شاخص بیان‌گر تکتونیک فعال، مقادیر بین 500 تا 300 با فعالیت متوسط و مقادیر کم‌تر از 300 بیان‌گر عدم فعالیت تکتونیکی در منطقه است(ده‌بزرگی و همکاران، 2010: 3). در این پژوهش، ابتدا خطوط منحنی میزان در فاصله‌های صد متری با استفاده از مدل رقومی ارتفاع در محیط نرم‌افزاری ArcGIS10.2 ترسیم و با تابع تحلیلی اشتراک^[27]، نقاط اشتراکی خطوط منحنی میزان با شبکه­ی‌ آبراهه تعیین و مقادیر پارامترهای شاخص SL به ‌ترتیب در 48 و 63 مقطع آبراهه‌های اصلی و فرعی برای حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای اندازه‌گیری و نقشه­ی پهنه‌بندی آن به‌ روش درون‌یابی فاصله­ی وزنی معکوس (IDW)[28] تهیه شد. بر اساس نتایج شکل 8 و جدول 9، میانگین شاخص SL به‌ دست آمده در حوضه­ی‌ آبریز گماناب‌چای، 1202 است که نشانگر فعال ‌بودن تکتونیکی آن است. اما، حوضه­ی‌ آبریز ورکش‌چای با میانگین مقدار عددی 318 از نظر فعالیت‌های تکتونیکی نسبتاً فعال است. در حوضه­ی آبریز گماناب‌چای، عملکرد اصلی گسل تبریز در مسیر آبراهه­ی اصلی بخش انتهایی حوضه با افزایش مقادیر شاخص SL دیده می‌شود که با مشاهدات میدانی نیز تأیید شد (شکل 9).

جدول (9) مقادیر شاخص گرادیان طولی رود

شکل (8) پهنه‌بندی شاخص گرادیان طولی رود به ‌روش درون‌یابی

(الف)

(ب)

شکل (9) (الف) حفر بستر سنگی، (ب) تراس‌های رودخانه‌ای در پایین دست حوضه­ی گماناب‌چای

11. طبقه‌بندی شاخص‌ها بر اساس شاخص نسبی تکتونیکی فعال (Iat)^[29]

شاخص نسبی تکتونیکی فعال به‌ وسیله­ی میانگین کلاس‌های مختلف شاخص‌های ژئومورفیک (S/n) به ‌دست می‌آید و بر اساس مقادیر به‌ دست آمده به چهار کلاس تقسیم می‌گردد که در این تقسیم‌بندی کلاس 1 با فعالیت شدید تکتونیکی، کلاس 2 با فعالیت بالا، کلاس 3 با فعالیت متوسط و کلاس 4 با فعالیت کمی ‌فعال مشخص می‌شود (همدونی^[30]، 2008: 166). این شاخص طبق رابطه­ی‌ 12 به‌ دست می‌آید:

رابطه­ی‌ (12)     Iat=S/n

در رابطه (12)، Iat:شاخص نسبی تکتونیکی فعال، S: مجموع کلاس‌های شاخص‌های ژئومورفیک محاسبه ‌شده، n: تعداد شاخص‌های محاسبه‌ شده است. مقادیر شاخص Iatما بین 1 تا 5/1 نشانگر فعالیت‌های تکتونیکی شدید، بیش‌تر از 5/1 و کم‌تر از 2 فعالیت‌های تکتونیکی زیاد، بیش‌تر از 2 و کم‌تر از 5/2 بیان‌گر فعالیت‌های تکتونیکی متوسط و بیش‌تر از 5/2 فعالیت‌های کم و ناچیز است (ده‌بزرگی و همکاران، 2010: 8). بر اساس نتایج جدول 10، حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای با مقادیر عددی به‌ ترتیب 9/1 و 7/1 دارای فعالیت تکتونیکی زیاد هستند.

جدول (10) مقادیر شاخص نسبی تکتونیکی فعال

بررسی شواهد تکتونیکی گسل تبریز در محدوده­ی کلان­‌شهر تبریز با تکنیک سنجش از دور

با توجه به هدف پژوهش حاضر پس از اعمال مراحل پیش‌ پردازشی و بسط خطی تصاویر، برخی ترکیبات رنگی کاذب از ترکیبات باندی ASTER ساخته ‌شده و با تفسیر بصری ارزیابی شد. از آن‌جا که در اغلب مطالعات گسل‌ها با تصاویر ماهواره‌ای، تکنیک ترکیب باندی کارآیی زیادی دارد؛ لذا باندهای مرئی ASTER باهم ترکیب شدند. با تجربه به دست آمده ثابت شد که ترکیب رنگی باندهای مرئی با اختصاص سه رنگ اصلی به ‌ترتیب آبی، سبز و قرمز به باندهای 1، 2، 3 (RGB321) بهترین ترکیب رنگی برای ممیزی بین پدیده‌ها است (شکل 10).

شکل (10) ترکیب رنگی کاذب باندهای مرئی سنجنده‌ ASTER

در تفسیر چشمی تصاویر رنگی کاذب برای تفسیر گسل، بر اساس ساختار موجود در منطقه، شرایط زیر را باید در نظر گرفت (بابااحمدی، 1387: 114):

الف. قطع‌شدگی، جابجایی و کشیدگی ساختارهای زمین‌شناسی مانند آبراهه‌ها و رودخانه‌ها؛

ب. قرار گرفتن دو نوع سازند زمین‌شناسی متفاوت در کنار یکدیگر؛

پ. وجود ساختارهای پلکانی و عدسی‌های تشکیل ‌شده در واحدهای سنگی.

تغییر ناگهانی رنگ واحدهای لیتولوژی در شکل 10 بیان‌گر گذر گسل تبریز است. پس از تعیین مسیر گذر گسل تبریز روی تصویر رنگی، شواهد تکتونیکی در پیرامون گسل با استفاده از عناصر اصلی تفسیر بصری شامل شکل، رنگ و بافت بررسی شدند. با توجه به شکل 10، در امتداد گسل تبریز تغییراتی رخنمون یافته است که نمایان‌گر فعالیت تکتونیکی آن است. شواهد تکتونیکی همچون انحراف آبراهه­ی‌ آجی‌چای، پرتگاه گسل و پدیده­ی‌ عدسی‌ شکل مهم‌ترین شاخص‌هایی هستند که در تفسیر عملکرد تکتونیکی گسل تبریز بر روی تصویر ماهواره‌ای مورد توجه قرار گرفته‌اند. شکل 11 بزرگ‌نمایی برخی شواهد تکتونیکی گسل تبریز بر روی تصویر ماهواره‌ای را نشان می‌دهد. به‌ منظور کنترل نتایج تفسیری شکل 10، از نقشه­ی‌‌ زمین‌شناسی و شواهد میدانی منطقه نیز استفاده شد (شکل‌های 12 و 13).

شکل (11) بزرگ‌نمایی برخی شواهد تکتونیکی گسل تبریز بر روی تصویر رنگی؛

در این شکل، 1. پدیده­ی‌ عدسی ‌شکل، 2. انحراف آبراهه­ی‌ آجی‌چای، 3. پرتگاه گسل

شکل (11) بزرگ‌نمایی برخی شواهد تکتونیکی گسل تبریز بر روی نقشه­ی‌ زمین‌شناسی؛

در این شکل، 1. پدیده­ی‌ عدسی‌ شکل، 2. انحراف آبراهه­ی‌ آجی‌چای

(الف)

(ب)

(ج)

شکل (12) (الف) پرتگاه گسلی در شمال‌شرق تبریز، در این شکل، (ب) انحراف آبراهه­ی آجی‌چای، (ج) پدیده‌های عدسی شکل

نتیجه‌گیری

پژوهش حاضر با استفاده از شاخص‌های ژئومورفیک، تکنیک سنجش از دور و GIS به بررسی فعالیت‌های تکتونیکی گسل تبریز در محدوده­ی کلان­‌شهر تبریز پرداخته است. طبق نتایج، مقادیر کمّی شاخص‌های تراکم زهکشی 51/0 و 57/0،‌ نسبت انشعاب 2 و 1/2، نسبت شکل حوضه 2/2 و 8/1، عدم تقارن حوضه 7/39 و 2/23، تقارن توپوگرافی معکوس 36/0 و 59/0، انتگرال هیپسومتری 28/0 و 39/0، سینوسی جبهه­ی کوهستان 4/1 و 93/0، سینوسی رودخانه 1/1 و 3/1، پهنای کف دره به ارتفاع دره 08/1 و 2/1، گرادیان طولی رود 1202 و 318 به ترتیب برای حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای به دست آمد. بر اساس شاخص ارزیابی نسبی تکتونیک فعال، حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای به ‌ترتیب با مقادیر عددی 9/1 و 7/1 دارای حرکات تکتونیکی زیاد هستند. نتایج شاخص‌های مورد بررسی، حاکی از تأثیرپذیری مورفولوژی حوضه‌های آبریز گماناب‌چای و ورکش‌چای از حرکات تکتونیکی گسل تبریز است. با توجه به تفسیر بصری داده‌های ماهواره‌ای در امتداد گسل تبریز تغییراتی رخنمون یافته است که نمایان‌گر فعالیت تکتونیکی آن در محدوده­ی کلان­‌شهر تبریز می‌باشد. شواهد تکتونیکی همچون انحراف آبراهه­ی‌ آجی‌چای، پرتگاه گسل و پدیده­ی عدسی‌ شکل مهم‌ترین شاخص‌هایی هستند که در تفسیر عملکرد تکتونیکی گسل تبریز بر روی تصویر ماهواره‌ای مورد توجه قرار گرفته‌اند. نتایج به دست آمده از شاخص‌های ژئومورفیک و پردازش داده‌های ماهواره‌ای توسط برخی شواهد میدانی منطقه تأیید گردید. بنابراین، کلان­‌شهر تبریز در منطقه­ی مخاطره‌آمیزی از نظر حرکات تکتونیکی واقع شده است. این امر می‌بایست در مباحث برنامه‌ریزی شهری و اجرای برنامه‌های عمرانی مورد توجه مسئولان شهری قرار گیرد. این در حالی است که کلان‌­شهر تبریز با جمعیتی حدود دو میلیون نفر هر روز به سمت پای‌کوه‌های ارتفاعات عون‌بن‌علی (محل عبور گسل) کشیده می‌شود. این وضعیت، مخاطرات ناشی از وقوع زمین‌لرزه را در این منطقه به شدت افزایش داده است.