تعیین ساختار هدایت ویژه پوسته زمین در یک حاشیه قاره ای با استفاده از داده های مگنتوتلوریک

ساختار عمیق داخلی پوسته زمین با استفاده از روش های مناسب لرزه ای و الکترومغناطیسی مورد بررسی قرار می گیرد. ازمیان روش های الکترومغناطیسی روش مگنتوتلوریک که از منبع طبیعی (نوسانات میدان مغناطیسی زمین) استفاده می کند مناسب ترین روش برای کاوش پوسته پایینی زمین است. عمق کاوش در این روش بسته به بسامد نوسان های مورد استفاده تغییر می کند و هر چه بسامد کمتر باشد، ساختارهای عمیق تر بررسی می شوند. در این مقاله داده های مگنتوتلوریک بلند دوره (بسامد کوتاه) که در منطقه حاشیه قاره ای شیلی در امتداد دو نیم رخ شرقی-غربی و در عرض های جغرافیائی ۳۹.۳ و ۳۸.۹ درجه جنوبی برداشت شده اند، مورد بررسی قرار گرفته است. قطعه های زمین شناسی مهم که این دو نیم رخ از آنها می گذرند عبارت اند از: رشته کوه های موازی ساحلی (Coastal Cordillera) ، دره طولی(Longitudinal Valley) و کمان آتشفشانی که دقیقا زیر آتشفشان های فعال ویلاریکا (Villarrica) و لایما (Llaima) واقع شده است (شکل۱). مجموعا ۳۲ ایستگاه در امتداد این نیم رخ ها با فاصله تقریبی ۱۰ کیلومتر از هم واقع شده اند و داده های مگنتوتلوریک را در محدوده دوره ای ۲۰.۰۰۰-۱۰ ثانیه ثبت کرده اند. مهم ترین مشکلی که در استفاده از این داده های MT دوره بلند وجود دارد، اثر واپیچش گالوانیکی ناشی از ناهمگنی های سه بعدی کوچک محلی است که در قسمت های سطحی تر قرارگرفته و باعث می شوند که پاسخ های ناشی از ساختار عمیق دوبعدی منطقه ای پنهان شود. میزان انحراف داده های مگنتوتلوریک از مدل دوبعدی منطقه ای با پارامتر پیچش (skew) اندازه گیری می شود. این مرحله که از آن تحت عنوان "تحلیل ابعادی" داده ها (dimensionality analysis) یاد می شود به روش بار (بار، ۱۹۸۸) صورت گرفته است. مقدار آستانه پارامتر پیچش در این روش برای تمایز بین ساختارهای هدایت ویژه دوبعدی و سه بعدی ۳ر۰ است. شکل۳ نمایش پربندی مقادیر پیچش محاسبه شده برای این دو نیم رخ است. این شکل نشان می دهد که مقادیر پیچش این داده ها به طورکلی بین ۳ر۰ و ۱ر۰ توزیع شده اند. بنابراین رویکرد دوبعدی در مورد این مجموعه داده ها موجه است. به منظور تفسیر داده های مگنتوتلوریک با استفاده از مدل های دوبعدی ضروری است که یک جهت استرایک ثابت برای کل نیم رخ تعیین شود. تفسیر دوبعدی داده ها فقط پس از چرخش آنها در جهت این استرایک امکان پذیر خواهد بود. در مورد این مجموعه از داده ها استرایک ساختار هدایت ویژه منطقه ای با استفاده از روش "تانسور فاز" برای هردو نیم رخ در جهت شمالی- جنوبی محاسبه شده است (شکل۴). مدل سازی معکوس با استفاده از الگوریتم "گرادیان های مزدوج غیرخطی" و با استفاده از کد رودی و مکی (Rodi and Mackie, ۲۰۰۱) صورت گرفته است. فضای مدل با ۹۲ سطر و ۱۴۸ ستون مجزا شده و مدل اولیه از یک نیم فضای همگن با مقاومت ویژه ۱۰۰ اهم متر و اقیانوس با مقاومت ویژه ۳۳ر۰ اهم متر که محدوده آن با توجه به داده های عمق سنجی مشخص و تثبیت شده، تشکیل شده است. نتایج حاصل از مدل سازی معکوس داده های مربوط به این دو نیم رخ (شکل های ۵ و۶) بسیار شبیه به هم هستند و ساختارهای رسانای متمایزی را در پوسته میانی و پایینی نشان می دهند. این توده های رسانا به منزله سیالات موجود در نواحی گسلی منطقه و یا نواحی با گداختگی جزئی (واقع در کمان آتشفشانی) تفسیر می شوند.