بخشی از مقاله
چکیده
تعیین پارامترهای ناهمسانگردی سرعت امواج لرزه ای، یکی از مطالب مورد علاقه زلزله شناسان می باشد. در این مطالعه پارامترهای اصلی ناهمسانگردی؛ یعنی راستای ناهمسانگردی - - و اندازه ناهمسانگردی W - - ، برای پوسته پایینی منطقه کرمان، با استفاده از 4 ایستگاه لرزه نگاری دور لرز شبکه لرزه نگاری منطقه کرمان وابسته به موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، بر اساس جدایش فاز برشی Ps بر مبنای روش تینبای و همکاران - 2004 - و در نظر گرفتن مدل سرعتی IASP91 محاسبه شد.
فاز برشی Ps در زیر ایستگاه چشمه معدنی - CHMN - با زمان رسید 7/2 ثانیه، دارای راستای ناهمسانگردی - - 50 درجه و اندازه ناهمسانگردی - 0/5 - W ثانیه؛ در زیر ایستگاه کوه گبری - KHGB - با زمان رسید 6/8 ثانیه، دارای راستای ناهمسانگردی - - 75 درجه و اندازه ناهمسانگردی 0/55 - W - ثانیه؛ در زیر ایستگاه نگار - NGRK - با زمان رسید 7/6 ثانیه، دارای راستای ناهمسانگردی - - 34 درجه و اندازه ناهمسانگردی 0/65 - W - ثانیه و در زیر ایستگاه تی وی باهنر - TVBK - با زمان رسید 4/8 ثانیه، دارای راستای ناهمسانگردی - - 75 درجه و اندازه ناهمسانگردی 0/45 - W - ثانیه می باشد.
مقدمه
کانی های مختلف موجود در مواد تشکیل دهنده پوسته پایینی، خواص نسبتا ناهمسانگردی از خود نشان می دهند - استین و وایسژن، - 2003، به این معنا که خواص کشسانی آن ها با جهت، تغییر می کند چنانچه اندازه یک پارامتر در جهت های متفاوت اندازه گیری یکسان نباشد، در آن صورت منطقه مورد بررسی نسبت به این پارامتر، ناهمسانگرد خوانده می شود. به طور کلی سه دلیل عمده برای ناهمسانگردی ذکر می شود.
1. قرارگیری لایه های نازک از مواد همسانگرد بر روی یکدیگر ولی متغیر از نظر سرعت، با لایه های نازک دیگر.
2. ترک ها و شکاف هایی که از سیالات پر شده اند.
3. کانی های همسانگرد و هم راستا شده.
در پوسته پایینی حضور کانی هایی مانند هورنبلند، بیوتیت و فیلوسیلیکات هایی که همراه با جریان پوسته پایینی چرخش می یابند، از عوامل موثر بر میزان ناهمسانگردی هستند - کرامپین،
. - 1984 امواج در محی ناهمسانگرد در یک راستا سریع تر یا کندتر حرکت می کنند. موج برشی هنگام عبور از محی ناهمسانگرد به دو مولفه در دو راستا،که با سرعت های متفاوت حرکت می کنند و تقریبا سازوکار متعامد بر هم دارند تجزیه می شوند، این پدیده را جدایش امواج برشی گویند.
در محی ناهمسانگرد موج برشی که سرعت بیشتری دارد را موج برشی پیشرو یا موج برشی سریع - sq1 - و موج برشی با سرعت کمتر را موج برشی کند یا موج برشی دوم - sq2 - می نامند - سیلور، . - 1996 جدایش امواج برشی برای فازهای متفاوت می تواند جهت دستیابی به پارامترهای ناهمسانگردی بکار رود. پارامترهای اصلی ناهمسانگردی عبارتند از راستای ناهمسانگردی و اندازه ناهمسانگردی که به ترتیب با کمیت های و W نشان داده می شوند. معمولا راستای ناهمسانگردی امواج برشی، همان راستای مولفه سریع موج برشی فاز مورد نظر از شمال جغرافیایی در جهت ساعتگرد در نظر گرفته می شود و برحسب درجه بیان می گردد.
اندازه ناهمسانگردی موج برشی را بزرگی ناهمسانگردی می نامند و با نماد W نشان می دهند که معمولا برحسب ثانیه بیان می شود و در واقع اختلاف زمان بین دو مولفه سریع و کند موج است و بستگی به مقدار سرعت انتشار موج و ضخامت لایه ناهمسانگرد دارد - سویج، . - 1999 بهترین مقدار برای W و زمانی به دست می آید که در صورت حذف ناهمسانگردی، جابجایی حرکت ذره، موج برشی خطی شود. برای محی همسانگرد، جابه جایی حرکت ذره، خطی است - لانگ و واندرهیلس، . - 2005 یک روش اندازه گیری جدایش موج برشی، توس سیلور و چان در سال 1999 پیشنهاد شد. در این روش، پنجره تحلیل موج برشی به شکل دستی انتخاب می گردد - سیلور وچان، . - 1999 روش تینبای و همکاران در سال 2004، بر اساس روش جدایش موج برشی سیلور و چان - 1999 - بنا نهاده شده است.
در این روش برخلاف روش سیلور و چان - 1999 - انتخاب پنجره تحلیلی موج برشی به شکل اتوماتیک انجام می گیرد - تینبای و همکاران، . - 2004 توابع انتقال گیرنده لرزه ای، سری های زمانی هستند که از محاسبه یک مولفه قائم و دو مولفه افقی - شمال-جنوب و شرق غرب - لرزه نگاشت دور لرز به دست می آیند و روش تابع انتقال گیرنده P، بر اساس امواج دور لرز ثبت شده که در فواصل رومرکزی بین 30 تا 90 هستند، بهتر دیده می شود - صدودی، . - 2005 با استفاده از اختلاف زمان رسید فاز تبدیلی Ps موج مستقیم P حاصل از تابع انتقال گیرنده P، می توان زمان دقیق جدایش فاز برشی Ps را مشخص نمود. هدف از این تحقیق تعیین پارامترهای ناهمسانگردی لرزه ای، بر اساس جدایش فاز برشی Ps می باشد.
2 روش تحقیق
برای بدست آوردن پارامتر های ناهمسانگردی در این تحقیق از جدایش فاز Ps براساس روش تینبای و همکاران - 2004 - ، استفاده شده است که البته این روش بر پایه روش سیلور و چان - 1991 - ، بنا نهاده شده است، با این تفاوت که انتخاب پنجره های تحلیلی موج برشی به شکل اتوماتیک انجام می گیرد و به این وسیله مشکل وابسته بودن نتایج به انتخاب پنجره ی تحلیلی موجود در روش سیلور و چان - 1991 - بر طرف شده است.
از آن جایی که نتایج به انتخاب اولیه پنجره موج برشی که به وسیله کاربر در نظر گرفته می شود بسیار حساس است، برای انتخاب آن باید نکات مهمی را مدنظر قرار داد: به طور ایده آل شامل چند دوره از فرکانس غالب باشد تا مانع از پرش های چرخشی شده و کاهش تاثیرات نویز را به همراه داشته باشد. همچنین طول پنجره نباید آن قدر بزرگ باشد که فازهایی غیر از فاز برشی مورد نظر را در بر گیرد. زیرا این امر موجب کاهش کیفیت برآورد پارامترهای جدایش می شود. شایان ذکر است که نتایج حاصل از انتخاب پنجره هایی که کمتر از یک دوره را در بر می گیرند، پایدار نخواهد بود. باشد.
بنابر نظر تینبای و همکاران - 2004 - ، انتخاب شروع پنجره تحلیلی کمی قبل از شروع موج برشی اغلب نتایج پایداری را در بر دارد و اثر نوسان متناوب خطا که برای سیگنال هایی با محتوای فرکانسی کم رخ می دهد را کاهش می دهد و نیز خطای بزرگی باید کمتر از میزان بزرگی باشد تا جواب ایده آلی بدست بیاید. در این تحقیق برای شروع 3 پنجره تحلیلی و برای خاتمه 70 پنجره تحلیلی به منظور تعیین پارامتر های ناهمسانگردی انتخاب شدند. پس از انتخاب اولیه پنجره موج برشی، و W برای تمام پنجره ها با شروع و خاتمه های متفاوت محاسبه می شود و نمودار دو بعدی بر حسب W ترسیم می گردد. سپس مناطق پایدار، جایی که فشردگی خوبی از نظر خوشه ها دارد، تعیین می شود.
بر اساس روش تحلیل سلسله مراتب اوریت و همکاران - 2001 - ، تحلیل خوشه ای صورت می گیرد به طوری که مقادیر و W بهینه برای 210 پنجره بدست آورده می شود. در این تحقیق ابتدا رویدادهای دور لرز از سپتامبر 2010 تا مارس 2013 با بزرگی بیشتر از 5/5 که در فواصل رو مرکزی بین 30 تا 90 از منطقه کرمان، برای مطالعه به روش جدایش فاز برشی Ps در تابع انتقال گیرنده P انتخاب شده اند، سپس مولفه های تابع انتقال گیرنده P این رویدادها محاسبه شدند تا اختلاف زمان رسید فاز تبدیلی Ps بدست آورده شود.
زمان بدست آمده برابر با زمان دقیق جدایش فاز برشی Ps می باشد. برای بدست آوردن پارامترهای ناهمسانگردی، برای هر رویداد پنجره فاز Ps را به منظور آغاز تبدیل فاز P به فاز S، به منظور جدایش موج برشی تعیین می نماییم. سپس با استفاده از نرم افزار جدایش تینبای و همکاران - 2004 - ، پارامتر های ناهمسانگردی برای رویداد ها را محاسبه می کنیم بطوری که خروجی ما پنج فایل با مشخصات زیر می باشد:
.1نمودار مولفه های شعاعی و عرضی قبل و بعد از تصحیح؛
.2نمودار جابجایی حرکت ذره قبل و بعد از تصحیح؛
.3نمودار تغییرات دو بعدی خطای محاسبه بر حسب W ؛
.4نمودار تغییرات خطای و W برحسب شماره پنجره؛
.5نمودار تغییرات دو بعدی بر حسب W بر اساس تحلیل خوشه ای؛
برای نمونه در شکل 1 پردازش صورت گرفته روی یک رویداد که در ایستگاه لرزه نگاری CHMN ثبت شده، را برای تعیین پارامترهای ناهمسانگردی نشان می دهد.
