یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی

یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی

تحلیل توپولوژیک شبکه شکستگی‌های دو بعدی در توده گرانیتی حسن رباط (زاگرس، سنندج-سیرجان) با رویکرد نظریه گراف و کاربرد آن در شناسایی نواحی مستعد استخراج

نویسندگان
1 گروه زمین شناسی-دانشگاه فردوسی مشهد
2 گروه زمین شناسی دانشگاه فردوسی مشهد
3 گروه زمین شناسی -دانشکده علوم -دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
شبکه‌های شکستگی تأثیر عمیقی بر ویژگی‌های مکانیکی و هیدرولیکی توده‌های سنگی دارند، با این حال تحلیل آن‌ها اغلب به دلیل محدودیت دسترسی‌های صحرایی یا پیچیدگی‌های هندسی دشواری است. در این پژوهش، به منظور مشخصه‌یابی شبکه دوبعدی شکستگی‌های توده گرانیتی حسن رباط واقع در بخش مرکزی زون دگرگونی سنندج–سیرجان، از تئوری گراف و تحلیل توپولوژیکی استفاده شده است. این منطقه از زمان پرمین تاکنون چندین مرحله دگرشکلی را تجربه کرده و در نتیجه، سامانه‌ای پیچیده از گسل‌ها و دایک‌ها در آن توسعه یافته است. با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و رقومی‌سازی مبتنی بر سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS)، بیش از ۱۴۰۰ گره و ۱۶۰۰ شاخه در ۱۰۲۷ ناحیه نمونه‌برداری استخراج و مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای توپولوژیکی شامل درجه گره، میزان ارتباط شاخه‌ها و شدت شکستگی محاسبه و توزیع فضایی آن‌ها به منظور ارزیابی ساختار و میزان پیوستگی شبکه ترسیم شد. نتایج نشان می‌دهد که گسل‌ها شبکه‌هایی با پیوستگی زیاد و ساختاری یکپارچه تشکیل می‌دهند که شاخه‌های نوع C–C در آن‌ها غالب هستند، در حالی که دایک‌ها به صورت ساختارهایی نسبتاً منفرد ظاهر شده و دارای درجه گره و میزان ارتباط کمتری هستند. این تفاوت تفکیک مؤثر انواع شکستگی‌ها را بدون نیاز به برداشت‌های صحرایی فراهم می‌کند. مقادیر متوسط درجه گره (2.31) و تعداد اتصالات در هر خط (Cᴸ = 2.73) بیانگر آن است که شبکه شکستگی پیوستگی متوسط داشته و تنها در نواحی واقع بر امتداد پهنه‌های گسلی فعال، مقادیر آستانه تراوش (Percolation Threshold) بیشتر است. افزون بر این، پارامترهای توپولوژیکی نقش مؤثری در شناسایی نواحی سالم و مناسب برای استخراج سنگ‌های تزئینی دارد و روشی سریع و کمی برای ارزیابی کیفیت توده سنگ است. این پژوهش کارایی تحلیل توپولوژیکی را در زمین‌شناسی ساختمانی نشان داده و چارچوبی قابل تعمیم برای ارزیابی شبکه‌های شکستگی در محیط‌های زمین‌شناسی پیچیده ارائه می‌کند؛ چارچوبی که می‌تواند کاربردهای مهمی در معدن‌کاری و هیدروژئولوژی داشته باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Topological Analysis of 2D Fracture Networks in the Hassan Robat Granitic Mass (Zagros, Sanandaj-Sirjan Zone) Using Graph Theory and Its Application in Identifying Extraction-Prone Areas

نویسندگان English

abbas Malkikia 1
Behnam Rahimi 2
Farzin Ghaemi 3
1 Department of geology- Ferdowsi university of Mashhad
2 Department of geology Ferdowsi university of Mashhad
3 Department of geology-Ferdowsi university of Mashhad
چکیده English

Fracture networks exert a profound influence on the mechanical and hydraulic properties of rock masses, yet their analysis is often constrained by limited field access or complex geometries. In this study, we employ graph theory and topological analysis to characterize the two-dimensional fracture network of the Hassan Robat granite mass in the central Sanandaj-Sirjan Metamorphic Zone, Iran. This region has experienced multiple deformation phases since Permian, resulting in an intricate system of faults and dikes. Using satellite imagery and GIS-based digitization, over 1,400 nodes and 1,600 branches were extracted and analyzed across 1,027 sampling areas. Topological parameters—including node degree, branch connectivity, and fracture intensity—were computed and spatially mapped to assess network structure and connectivity.
The results reveal that faults form highly connected, integrated networks dominated by C–C branches, whereas dikes appear more isolated with lower node degrees and connectivity. This distinction allows for effective classification of fracture types without requiring detailed field surveys. The average node degree ( = 2.31) and connections per line (CL = 2.73) indicate a semi-connected system, with localized regions exceeding percolation thresholds along active fault corridors. Moreover, topological metrics proved instrumental in identifying structurally intact zones optimal for dimensional stone extraction, offering a rapid, quantitative method for evaluating rock mass quality.
This study demonstrates the utility of topological analysis in structural geology, providing a transferable framework for assessing fracture networks in complex geological settings with implications for mining and hydrogeology.

کلیدواژه‌ها English

2D fracture network ,Topological analysis , Graph theory, Hassan Robat granitic mass, Sanandaj&ndash
Sirjan Zone

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 11 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 24 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 11 شهریور 1405