علم زلزله شناسی به کمک مطالعه نگاشتهای ثبت شده حاصل از امواج زمین لرزه، نقش مهمی در شناسایی وضعیت و ترکیبات داخل زمین که امواج زمین لرزه از داخل آن عبور می‌کنند، ایفا می کند.
مطالعه کاهندگی امواج زمین لرزه به عنوان یکی از راههای شناسایی ویژگیهای لرزه شناسی دریک منطقه شناخته می شود. کاهندگی امواج زمین لرزه با پارامتر بدون بعد Q، فاکتورکیفیت، شناسایی می گردد که مستقیماً به کاهش انرژی کشسانی هنگامی که موج درون محیط گسترش می یابد، مربوط می شود و از روی کاهش دامنه امواج زمین لرزه با زمان برآورد می‌گردد. برآوردهای پارامتر کاهندگی از طریق مطالعه و بررسی امواج P برای محاسبه Qp ، امواج S برای محاسبهQs ، امواج کدا برای محاسبه Qc و نیز امواج سطحی برای محاسبه QSur انجام می پذیرد. در رساله حاضر پارامتر کیفیت با استفاده از امواج P، S و امواج کدا بدست آمده است.
باتوجه به لرزه‌خیزی منطقه شرق ایران مرکزی و رویداد زمین‌لرزه‌های مهمی همچون بم وجیرفت و زرند درسالهای اخیر، مطالعه وشناخت دقیقتر پارامترهای جنبش نیرومند زمین امری ضروری به نظرمی‌رسد. هدف از انجام این رساله، بررسی وپردازش نگاشتهای ثبت شده درمنطقه، مطالعه کاهندگی امواج لرزه‌ای ( QpوQs وQc ) و ارائه رابطه کاهندگی نیمه تجربی- تئوری برای اولین بار درایران و برای ناحیه شرق ایران مرکزی می باشد.
سه سری اطلاعات برای مطالعه و بررسی کاهندگی امواج زمین لرزه در منطقه شرق ایران مرکزی استفاده شده است: i) لرزه نگاشتهای ثبت شده توسط شبکه های لرزه نگاری موقت پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی ومهندسی زلزله. i i) شتابنگاشتهای ثبت شده در منطقه توسط شبکه شتابنگاری کشوری. i i i ) شبیه سازی تاریخچه زمانی جنبش نیرومند زمین با استفاده از پارامترهای زلزله شناسی منطقه درفواصل و بزرگاهای موردنظر.
برای برآورد Qc امواج کدای مشاهده شده روی لرزه نگاشتها و شتابنگاشتها ی ثبت شده در منطقه از روش Single Back Scattering استفاده شده است. بدین منظور، از تعداد۹۷ زمین لرزه محلی ثبت شده در ۳۹ ایستگاه لرزه نگاری و ۶۶ ایستگاه شتابنگاری استفاده شده است. به منظور بررسی وابستگی فرکانسی کاهندگی امواج کدا با مطالعه نگاشتهای ثبت شده که در هفت باند فرکانسی فیلتر شده اند، روابط فرکانسی برای سه ناحیه جیرفت، زرند، بم و کل منطقه شرق ایران مرکزی بدست آمده است :
Qc= (101±۶) f (0.94±۰٫۱۱) برای کل منطقه شرق ایران مرکزی
همچنین جهت بررسی وابستگی مقادیر Qc به زمان سپری شده (Lapse Time) به منظور مطالعه تغییرات Qc با عمق، مقادیر Qc برای زمانهای سپری شده متفاوت با پنجره های زمانی۲۰، ۳۰، ۴۰، ۵۰ و۶۰ ثانیه برآورد شده است. این محاسبات نشان می دهد که Qc تابعی از طول پنجره زمانی سپری شده بوده و با افزایش زمان سپری شده این مقادیر هم افزایش می یابند. افزایش زمان سپری شده که نشانه ای از عبور امواج از اعماق بیشتر زمین می باشد، بیانگر این مطلب است که با افزایش عمق از مقدار ناهمگنیهای موجود در پوسته زمین کاسته می شود. نتایج بدست آمده با نتایج حاصله از دیگرنواحی لرزه خیز مقایسه گردیده است. مقایسه خصوصیات کاهندگی مشاهده شده در منطقه شرق ایران مرکزی نشان می دهدکه ناحیه بم دارای ناهمگنی بیشتری در مقایسه با نواحی زرند و جیرفت می باشد.
برای برآورد Qp و Qs لرزه نگاشتهای زمین لرزه های محلی مورد استفاده قرار گرفتند و از روش نرمالایز کدای بسط یافته (Extended Coda-Normalization Method)، استفاده شده است. دراین روش از کاهش ماکزیمم دامنه امواج P و S با فاصله کانونی که توسط امواج کدا نرمالایز می شوند، استفاده شده است. برای برآورد ضریب کیفیت امواج حجمی از تعداد۵۳ زمین لرزه محلی ثبت شده در ۳۹ ایستگاه لرزه نگاری استفاده شده است. به منظور بررسی وابستگی فرکانسی کاهندگی امواج حجمی P و S با مطالعه نگاشتهای ثبت شده که در پنج باند فرکانسی فیلتر شده اند، روابط فرکانسی برای سه ناحیه جیرفت، زرند، بم و کل منطقه شرق ایران مرکزی ارائه شده است :
Qp-1 = (25±۳)۱۰-۳ f (-0.99±۰٫۰۴) Qs-1 = (19±۲)۱۰-۳ f (-1.02±۰٫۰۶) برای کل منطقه شرق ایران مرکزی
مقادیر بدست آمده Q در فرکانسهای مختلف نشان می دهند که این پارامتر به فرکانس وابسته و مقادیر آن با افزایش فرکانس، افزایش می یابند. پارامترهای Q و n می توانند به عنوان پارامترهای تکتونیکی منطقه شناخته شوند، بطوریکه مناطق بافعالیت بالای لرزه ای دارای مقادیر کم Q و مقادیر بالای n می باشند. مناطق آرام لرزه ای دارای مقادیر بالاتر Q وکمتر n در مقایسه بامناطق فعال لرزه ای می باشند.
مقادیر Q و روابط فرکانسی بدست آمده نشان می دهد که این ناحیه جزء مناطق با ناهمگنی بالا و نیز فعالیت تکتونیکی بالا می باشد. نتایج بدست آمده همچنین بیانگر این مطلب هستند که کاهندگی در بم در مقایسه با زرند و جیرفت بالاتر است چنانکه آثار خرابیهای زمین لرزه های ۲۰۰۳ بم و ۲۰۰۴ داهوئیه زرند موید این نکته می باشند.
با توجه به مطالعه Q درشرق ایران مرکزی، هدف نهایی این رساله ارائه یک رابطه کاهندگی مناسب و کاربردی برای منطقه شرق ایران مرکزی براساس ویژگیهای منطقه می باشد. در این قسمت براساس مدل کاتوره ای گسل محدود روابط جدیدی برای کاهندگی و برآورد جنبش نیرومند زمین در شرق ایران مرکزی ارائه شده است. سازگاری روابط کاهندگی که برای توصیف جنبش های نیرومند زمین بر اثر رویداد زمین لرزه ها بسط داده شده اند، به شدت وابسته به داده های پایه و بانک داده های جامع شامل اطلاعات زمین لرزه های ثبت شده با بازه بزرگای گسترده در فواصل مطلوب می باشد. از دیدگاه آماری، کار مهم و اساسی در تهیه مجموعه داده های پایه قوی و قابل اعتماد جمع آوری داده های شتابنگاشتی مطمئن است. به منظور تکمیل بانک داده‌ها برای بزرگا و فواصلی که اطلاعاتی درمورد آنها وجود ندارد، به کمک پارامترها و خصوصیات شناسایی شده زمین لرزه های منطقه، اقدام به شبیه سازی نگاشتهای مورد نیاز شده است. برای مشاهده و بدست آوردن جنبشهای نیرومند زمین در فواصل و بزرگاهای دلخواه، با استفاده از نگاشتهای ثبت شده و موجود در منطقه و نگاشتهای شبیه سازی شده و تئوری، برای اولین بار رابطه کاهندگی نیمه تجربی- تئوری برای منطقه ارائه شده است. این روابط کاهندگی طیفی ارائه شده برای ۱۴پریود ۰ تا ۵ ثانیه و برای زمین لرزه های کم عمق و بزرگاهای ۵ تا ۵/۷ =Mw و فاصله تا تصویر سطحی گسل (rjb) 100 کیلومتر در منطقه شرق ایران مرکزی قابل کاربرد می باشد. این روابط براساس رگرسیون دو مرحله ای بر روی ۱۲۰۰ لرزه نگاشت مصنوعی (شبیه سازی شده) و ۱۳۷ نگاشت زمین لرزه های ثبت شده که در این منطقه روی داده اند حاصل شده است. رابطه ارائه شده برای برآورد پارامترهای جنبش نیرومند زمین، تحلیل خطر زمین لرزه، مقاوم سازی و طراحی سازه ها در ناحیه شرق ایران مرکزی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار می باشد.
مطالعه کاهندگی امواج کدا، حجمی و ارائه رابطه کاهندگی طیفی نیمه تجربی-تئوری برای شرق ایران مرکزی/معهود مجید
/توسط Arash Eslamiعلم زلزله شناسی به کمک مطالعه نگاشتهای ثبت شده حاصل از امواج زمین لرزه، نقش مهمی در شناسایی وضعیت و ترکیبات داخل زمین که امواج زمین لرزه از داخل آن عبور می‌کنند، ایفا می کند.
مطالعه کاهندگی امواج زمین لرزه به عنوان یکی از راههای شناسایی ویژگیهای لرزه شناسی دریک منطقه شناخته می شود. کاهندگی امواج زمین لرزه با پارامتر بدون بعد Q، فاکتورکیفیت، شناسایی می گردد که مستقیماً به کاهش انرژی کشسانی هنگامی که موج درون محیط گسترش می یابد، مربوط می شود و از روی کاهش دامنه امواج زمین لرزه با زمان برآورد می‌گردد. برآوردهای پارامتر کاهندگی از طریق مطالعه و بررسی امواج P برای محاسبه Qp ، امواج S برای محاسبهQs ، امواج کدا برای محاسبه Qc و نیز امواج سطحی برای محاسبه QSur انجام می پذیرد. در رساله حاضر پارامتر کیفیت با استفاده از امواج P، S و امواج کدا بدست آمده است.
باتوجه به لرزه‌خیزی منطقه شرق ایران مرکزی و رویداد زمین‌لرزه‌های مهمی همچون بم وجیرفت و زرند درسالهای اخیر، مطالعه وشناخت دقیقتر پارامترهای جنبش نیرومند زمین امری ضروری به نظرمی‌رسد. هدف از انجام این رساله، بررسی وپردازش نگاشتهای ثبت شده درمنطقه، مطالعه کاهندگی امواج لرزه‌ای ( QpوQs وQc ) و ارائه رابطه کاهندگی نیمه تجربی- تئوری برای اولین بار درایران و برای ناحیه شرق ایران مرکزی می باشد.
سه سری اطلاعات برای مطالعه و بررسی کاهندگی امواج زمین لرزه در منطقه شرق ایران مرکزی استفاده شده است: i) لرزه نگاشتهای ثبت شده توسط شبکه های لرزه نگاری موقت پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی ومهندسی زلزله. i i) شتابنگاشتهای ثبت شده در منطقه توسط شبکه شتابنگاری کشوری. i i i ) شبیه سازی تاریخچه زمانی جنبش نیرومند زمین با استفاده از پارامترهای زلزله شناسی منطقه درفواصل و بزرگاهای موردنظر.
برای برآورد Qc امواج کدای مشاهده شده روی لرزه نگاشتها و شتابنگاشتها ی ثبت شده در منطقه از روش Single Back Scattering استفاده شده است. بدین منظور، از تعداد۹۷ زمین لرزه محلی ثبت شده در ۳۹ ایستگاه لرزه نگاری و ۶۶ ایستگاه شتابنگاری استفاده شده است. به منظور بررسی وابستگی فرکانسی کاهندگی امواج کدا با مطالعه نگاشتهای ثبت شده که در هفت باند فرکانسی فیلتر شده اند، روابط فرکانسی برای سه ناحیه جیرفت، زرند، بم و کل منطقه شرق ایران مرکزی بدست آمده است :
Qc= (101±۶) f (0.94±۰٫۱۱) برای کل منطقه شرق ایران مرکزی
همچنین جهت بررسی وابستگی مقادیر Qc به زمان سپری شده (Lapse Time) به منظور مطالعه تغییرات Qc با عمق، مقادیر Qc برای زمانهای سپری شده متفاوت با پنجره های زمانی۲۰، ۳۰، ۴۰، ۵۰ و۶۰ ثانیه برآورد شده است. این محاسبات نشان می دهد که Qc تابعی از طول پنجره زمانی سپری شده بوده و با افزایش زمان سپری شده این مقادیر هم افزایش می یابند. افزایش زمان سپری شده که نشانه ای از عبور امواج از اعماق بیشتر زمین می باشد، بیانگر این مطلب است که با افزایش عمق از مقدار ناهمگنیهای موجود در پوسته زمین کاسته می شود. نتایج بدست آمده با نتایج حاصله از دیگرنواحی لرزه خیز مقایسه گردیده است. مقایسه خصوصیات کاهندگی مشاهده شده در منطقه شرق ایران مرکزی نشان می دهدکه ناحیه بم دارای ناهمگنی بیشتری در مقایسه با نواحی زرند و جیرفت می باشد.
برای برآورد Qp و Qs لرزه نگاشتهای زمین لرزه های محلی مورد استفاده قرار گرفتند و از روش نرمالایز کدای بسط یافته (Extended Coda-Normalization Method)، استفاده شده است. دراین روش از کاهش ماکزیمم دامنه امواج P و S با فاصله کانونی که توسط امواج کدا نرمالایز می شوند، استفاده شده است. برای برآورد ضریب کیفیت امواج حجمی از تعداد۵۳ زمین لرزه محلی ثبت شده در ۳۹ ایستگاه لرزه نگاری استفاده شده است. به منظور بررسی وابستگی فرکانسی کاهندگی امواج حجمی P و S با مطالعه نگاشتهای ثبت شده که در پنج باند فرکانسی فیلتر شده اند، روابط فرکانسی برای سه ناحیه جیرفت، زرند، بم و کل منطقه شرق ایران مرکزی ارائه شده است :
Qp-1 = (25±۳)۱۰-۳ f (-0.99±۰٫۰۴) Qs-1 = (19±۲)۱۰-۳ f (-1.02±۰٫۰۶) برای کل منطقه شرق ایران مرکزی
مقادیر بدست آمده Q در فرکانسهای مختلف نشان می دهند که این پارامتر به فرکانس وابسته و مقادیر آن با افزایش فرکانس، افزایش می یابند. پارامترهای Q و n می توانند به عنوان پارامترهای تکتونیکی منطقه شناخته شوند، بطوریکه مناطق بافعالیت بالای لرزه ای دارای مقادیر کم Q و مقادیر بالای n می باشند. مناطق آرام لرزه ای دارای مقادیر بالاتر Q وکمتر n در مقایسه بامناطق فعال لرزه ای می باشند.
مقادیر Q و روابط فرکانسی بدست آمده نشان می دهد که این ناحیه جزء مناطق با ناهمگنی بالا و نیز فعالیت تکتونیکی بالا می باشد. نتایج بدست آمده همچنین بیانگر این مطلب هستند که کاهندگی در بم در مقایسه با زرند و جیرفت بالاتر است چنانکه آثار خرابیهای زمین لرزه های ۲۰۰۳ بم و ۲۰۰۴ داهوئیه زرند موید این نکته می باشند.
با توجه به مطالعه Q درشرق ایران مرکزی، هدف نهایی این رساله ارائه یک رابطه کاهندگی مناسب و کاربردی برای منطقه شرق ایران مرکزی براساس ویژگیهای منطقه می باشد. در این قسمت براساس مدل کاتوره ای گسل محدود روابط جدیدی برای کاهندگی و برآورد جنبش نیرومند زمین در شرق ایران مرکزی ارائه شده است. سازگاری روابط کاهندگی که برای توصیف جنبش های نیرومند زمین بر اثر رویداد زمین لرزه ها بسط داده شده اند، به شدت وابسته به داده های پایه و بانک داده های جامع شامل اطلاعات زمین لرزه های ثبت شده با بازه بزرگای گسترده در فواصل مطلوب می باشد. از دیدگاه آماری، کار مهم و اساسی در تهیه مجموعه داده های پایه قوی و قابل اعتماد جمع آوری داده های شتابنگاشتی مطمئن است. به منظور تکمیل بانک داده‌ها برای بزرگا و فواصلی که اطلاعاتی درمورد آنها وجود ندارد، به کمک پارامترها و خصوصیات شناسایی شده زمین لرزه های منطقه، اقدام به شبیه سازی نگاشتهای مورد نیاز شده است. برای مشاهده و بدست آوردن جنبشهای نیرومند زمین در فواصل و بزرگاهای دلخواه، با استفاده از نگاشتهای ثبت شده و موجود در منطقه و نگاشتهای شبیه سازی شده و تئوری، برای اولین بار رابطه کاهندگی نیمه تجربی- تئوری برای منطقه ارائه شده است. این روابط کاهندگی طیفی ارائه شده برای ۱۴پریود ۰ تا ۵ ثانیه و برای زمین لرزه های کم عمق و بزرگاهای ۵ تا ۵/۷ =Mw و فاصله تا تصویر سطحی گسل (rjb) 100 کیلومتر در منطقه شرق ایران مرکزی قابل کاربرد می باشد. این روابط براساس رگرسیون دو مرحله ای بر روی ۱۲۰۰ لرزه نگاشت مصنوعی (شبیه سازی شده) و ۱۳۷ نگاشت زمین لرزه های ثبت شده که در این منطقه روی داده اند حاصل شده است. رابطه ارائه شده برای برآورد پارامترهای جنبش نیرومند زمین، تحلیل خطر زمین لرزه، مقاوم سازی و طراحی سازه ها در ناحیه شرق ایران مرکزی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار می باشد.