مدل‌سازی سه‌بُعدی چگالی پوسته، بررسی موردی: ایران

در این مقاله روشی برای تعیین چگالی پوسته با استفاده از داده‌های ژئودزی (زمین‌سنجی)، زمین‌شناسی و ژئوفیزیکی از انواع (1) اندازه‌گیری‌های گرانی زمینی (2) مدل‌های ژئوپتانسیلی جهانی (3) مدل‌های رقومی ارتفاعی زمین (Digital Terrain Model, DTM)، (4) نقشه‌ها و مقاطع زمین‌شناسی (5) مقاطع عمیق ژئوفیزیکی (6) مدل‌های ژئوئید عرضه شده است. این روش مدل‌سازی با قابلیت به‌کارگیری جزء به جزء (patch-wise) امکان تغییر تفکیک‌پذیری (رزولوشن) مکانی و طیفی را در تعیین چگالی فراهم می‌آورد و بر این اساس می‌توان روی عوارض گوناگون زمین‌شناسی از جمله گسل‌ها، مناطق فرورانش و دیگر عوارض زمین‌ساختی موردنظر تمرکز کرد و آنها را به‌طور جداگانه یا همراه دیگر عوارض مورد بررسی قرار داد. این روش را به اختصار می‌توان در قالب مراحل اصلی آن به شرح زیر معرفی کرد: (1) استخراج چگالی توپوگرافی (بخش خارجی پوستة بالای ژئوئید)‌ با استفاده از نقشه‌های زمین‌شناسی، نیم‌رخ‌‌ها و دیگر اطلاعات زمین‌شناسی موجود، (2) محاسبه و حذف اثر میدان گرانی زمینه با بسط مدل ژئوپتانسیلی تا درجه و مرتبه موردنظر به اضافة میدان گریز از مرکز، (3) حذف اثر جرم‌های توپوگرافی با استفاده از چگالی محاسبه شده در مرحله (1)، (4) ادامة فروسو اندازه‌گیری‌های تصحیح شده طی مراحل فوق از سطح زمین به سطح ژئوئید با تصحیح هوای آزاد، (5) واسطه‌یابی نتایج برای ایجاد یک شبکة منظم، (6) حل معادلات مشاهد‌ات تشکیل داده شده با استفاده از انتگرال نیوتن برای مشاهدات شبکه‌بندی شده مرحلة (5) به روش کمترین مربعات. به‌کارگیری این روش برای ایران به‌منزلة بررسی موردی منجر به این نتایج شد: (1) محدوده تغییرات گرانی باقی‌مانده است. (2) تغییرات چگالی در اولین لایه و دومین لایه و سومین لایه بود که در حد قابل‌انتظار تغییرات چگالی در لایه‌های پوسته است. (3) از لحاظ ژئوفیزیکی هر اندازه هندسه ساده‌تر باشد، مسئله پایدارتر است. (4) هرچه هندسة لایه‌های جرمی با دقت بیشتری معلوم باشد چگالی را با دقت بهتری می‌توان به‌دست آورد.