بخشی از مقاله
خلاصه
با دور شدن از مرکز زمین لرزه، مقدار پارامترهای جنبش زمین کاهش مییابد . این میرایی با عوامل مختلفی از جمله جنس زمین منطقه - شرایط ساختگاهی - و نوع حرکت گسل مورد مطالعه ارتباط دارد. روابط کاهندگی، یک پارامتر بخصوص از حرکت زمین را برحسب مقادیری که برآن موثر است، بیان میکننداین. روابط عموماً بر حسب توابعی از بزرگا، فاصله کانونی و شرایط ساختگاهی میباشند که ضرایب این توابع مجهول بوده و با استفاده از تجربههای قبلی و یا مدلهای فیزیکی میرایی امواج زلزله در پوسته زمین مشخص میگردند. این ضرایب از اطلاعات لرزهای منطقه و اطلاعات زلزلهای گذشته و با استفاده از روشهای ریاضی مانند رگرسیون به دست میآیند.
در مقالهی حاضر، نویسندگان یک رابطه کاهندگی مناسب شتاب حداکثر - PGA - و شتاب طیفی زلزله برای منطقه شمال کشور را با استفاده از اطلاعات موجود از کلیه زلزلههایی که تا به امروز در منطقه رخ داده است، ارائه داده اند.
.1 مقدمه
روابط کاهندگی یکی از ابزارهای مهم در مطالعات تحلیل خطر محسوب شده و برای تعیین طیف ویژهی زلزله در یک ساختگاه مشخص لازم و ضروری میباشند.یکی از پیشنیازهای اصلی برای تعیین روابط کاهندگی، اطلاع از زلزلههای گذشته و جمعآوری دادههای لازم در این زمینه میباشد. مدارک مربوط به زلزلههای تاریخی شرق مدیترانه و ژاپن به حدود 1600 سال قبل و زلزلههای آمریکا به حدود 350 سال قبل برمیگردد. جنبش نیرومند زمین، توسط چند عامل تحت تاثیر قرار میگیرد.
مهمترین این عوامل عبارتند از: -1 بزرگای زلزله -2 فاصله از منبع آزاد شدن انرژی -3 شرایط خاک محلی -4 تغییر در ساختار زمینشناسی و سرعت انتشار در طول مسیر عبور و -5 شرایط و مکانیسم چشمه زلزله. درحالیکه تاثیر بعضی از این عوامل مانند شرایط خاک محلی و فاصله از چشمه لرزهزا تا حد زیادی درک و شناخته شدهاند، تاثیر مکانیسم چشمه همچنان در دست بررسی بوده و تغییر در ساختار زمینشناسی در طول مسیر عبور، پیچیده و برای بیان به صورت کمّی، دشوار است.
تغییرات جنبش زمین نسبت به فاصله از چشمه آزادسازی انرژی، توسط محققین زیادی مطالعه شده است. در این مطالعات، جنبش حداکثر زمین - معمولا شتاب حداکثر زمین - ، به عنوان تابعی از فاصله رسم میشد. این روابط - روابط کاهندگی جنبش زمین - ، گاهاً بطور مستقل از بزرگای زلزله و تنها در برابر فاصله رسم میشدند. این موضوع به دلیل کمبود رکوردهای زلزله در زمان مطالعات اولیه بود. بعد از دسترسی به تعداد بیشتری از رکوردهای زلزله، خصوصاً پس از زلزله سال 1971 سانفرانسیسکو، بانک اطلاعاتی برای مطالعات کاهندگی افزایش یافت و تعدادی از محققین معیار بزرگای زلزله را به عنوان یک عامل در روابط پیشنهادی خود در نظر گرفتند. در بررسی مشخصات چشمه، عواملی مثل مکانیسم گسل، عمق و زمان تکرار به عنوان موارد مهم برای تعیین دامنههای جنبش زمین - به دلیل ارتباط این عوامل با وضعیت تنش در چشمه و تغییرات تنش مرتبط با زلزله - پیشنهاد شده-اند
به منظور طرح سازهها و زیربناهای خدماتی مقاوم در برابر زلزله، میزان لرزههای زمین که این سازهها و زیربناها در معرض آن قرار میگیرند، باید برآورد شود. از آنجاکه میزان لرزش برحسب پارامترهای حرکت زمین بیان میشود، روشهایی برای تعیین این پارامترها مورد نیاز است. روابط کاهندگی، یک پارامتر بخصوص از حرکت زمین را برحسب مقادیری که برآن موثر است، بیان میکنندمعمولاً. روابط کاهندگی پارامترهای حرکت زمین را به صورت توابعی از بزرگا، فاصله، شرایط ساختگاهی و در برخی موارد، متغیرهای دیگر - از جمله مشخصات منبع زلزله، مسیر انتشار امواج و ... - بیان میکنند.
ضرایب این توابع مجهول بوده و با استفاده از تجربههای قبلی و یا مدلهای فیزیکی میرایی امواج زلزله در پوستهی زمین مشخص میگردند. این ضرایب از اطلاعات لرزهای منطقه و اطلاعات زلزلهای گذشته و با استفاده از روشهای ریاضی مانند رگرسیون به دست میآیند. شکل بعیتا این روابط معمولاً به منظور مشخص نمودن هرچه بهتر فرآیند حرکت زمین انتخاب میگردد. از آنجاکه مبنای توسعه روابط کاهندگی استفاده از دادههای جنبش قوی زمین می باشد، با در دسترس قرار گرفتن دادههای جدید از جنبش قوی زمین، این روابط با گذشت زمان تعییر خواهند کرد. این روابط پس از گذشت چند سال و یا پس از وقوع زلزلههای بزرگ، بهروز-رسانی میشوند
در گذشته مطالعاتی برای تعیین روابط کاهندگی در ایران انجام شده که از جمله میتوان به مطالعات رمضی و شنک 1994 - - ، زارع و همکاران 1999 - - ، مهدویان 2006 - - ، زارع و همکاران - 2008 - ، قاسمی و همکاران - 2008 - ، قدرتی امیری و همکاران - 2010 - ، صفاری و همکاران - 2012 - و صادقی باقر آبادی و همکاران - - 2014 اشاره نمود. در تعدادی از این مطالعات روابط کاهندگی، ضرایب روابط تنها برای کل ایران و در تعدادی از آنها به تفکیک برای ناحیه البرز و ناحیه زاگرس و ایران مرکزی ارائه شده است که بخش مربوط به البرز به شکل بهتری با نتایج حاصل از تحقیق حاضر قابل مقایسه میباشد.
.2 تهیه کاتالوگ
در تحقیق حاضر که برای تعیین روابط کاهندگی مناسب برای شتاب حداکثر و شتاب طیفی زلزله برای منطقه شمال کشور انجام شده است، از اطلاعات موجود از کلیهی زلزلههایی که تا به امروز در منطقه رخ داده و توسط شبکه های لرزهنگاری کشور ثبت گردیده، استفاده شده است.
.1-2 معیارهای انتخاب رکوردها
برای انتخاب رکوردها، از کلیهی رکوردهای ثبت شده توسط دستگاههای شتابنگار در ایستگاههای شبکهی شتابنگاری کشور، در سه استان گیلان، مازندران و گلستان واقع در حاشیه جنوبی دریای خزر استفاده شده است. این ناحیه جزء پهنهی لرزه زمینساختی البرز قرار دارد.
از میان شتابنگاشتهای موجود ، رکوردهای مناسب با در نظر گرفتن معیارهای زیر انتخاب شدند:
-1 موجود بودن اطلاعات مربوط به بزرگا و فاصله - مقدار بزرگا و فاصله کانونی، حداقل اطلاعات لازم برای توسعهی روابط کاهندگی هستند - .
-2 حداقل بزرگای گشتاوری زلزله بزرگتر یا مساوی با 4/0 باشد. با توجه به اینکه بزرگاهای ثبت شده برای رویدادها از مقیاسهای مختلف هستند، برای تجمیع و تدوین کاتالوگ از روابط مناسب تبدیل بزرگا از سایر مقیاسها به بزرگای گشتاوری استفاده شد که در بخش - 2-2 - شرح داده شده است.
-3 فاصله رومرکزی گزارش شده تا ایستگاه کوچکتر یا مساوی 200 کیلومتر باشد.
با اعمال شرایط ذکر شده، تعداد 332 رکورد سه مولفهای - دو مولفه افقی و یک مولفه قائم - مربوط به 163 رویداد برای توسعهی روابط کاهندگی انتخاب شدند. در شکل - 1 - نمودار پراکندگی رویدادها و رکوردها بر حسب بزرگا نمایش داده شده است.
شکل -1 نمودار پراکندگی زلزله ها و شتاب نگاشتها بر حسب بزرگی
سه روش برای در نظر گرفتن مولفهی افقی جنبش زمین در تعیین روابط کاهندگی وجود دارد:
-1 استفاده از مولفهی افقی بزرگتر
-2 استفاده از هر دو مولفه -3 استفاده از میانگین برآوردهای دو مولفه
