بخشی از مقاله
چکیده
روش توموگرافی نوفههای محیطی به عنوان یک ابزار مفید برای مطالعه ساختار پوسته و گوشته بالایی مورد استفاده قرار میگیرد. در این مطالعه دادههای ده لرزهنگار سازمان پیشگیری و مدیریت بحران شهر تهران، که به مدت 8 ماه به طور پیوسته ثبت شدهاند، مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از همبستگی متقابل نوفههای محیطی که به طور همزمان در ایستگاهها ثبت شدهاند، منحنیهای پاشندگی سرعت گروه امواج ریلی و لاو، در بازهی پریودی 2 تا 5 ثانیه، محاسبه شد. سپس با وارونسازی آنها یک مدل دو بعدی برای تغییرات سرعت گروه موج ریلی و لاو، ارائه شد. برای این منظور منطقه تهران را به 88 سلول با ابعاد 0/1 ×0/1 تقسیم کردیم. با توجه به پوشش مسیری، کمینه ابعاد ناهمگنی قابل تفکیک شش کیلومتر است. سرعتهای پایین را میتوان به وجود سنگهای کنگلومرا و رسوبات آبرفتی با ضخامت زیاد نسبت داد.
مقدمه
از جمله عواملی که باعث تشدید امواج زلزله میشوند، رسوبات و نهشتههای آبرفتی است. این واحدهای زمینشناسی در تحلیل خطر زمینلرزه از اهمیت بالایی برخوردار هستند. منطقه تهران از نظر سیاسی، اقتصادی یک منطقه استراتژیک به شمار میآید. وجود این واحدهای زمینشناسی در تهران و امکان رویداد زمینلرزههای آینده و آسیبهای ناشی از آنها، شناخت ساختار سرعتی لایههای سطحی را اجتنابناپذیر میکند. در سالهای اخیر برای بررسی ساختار پوسته بالایی، از امواج سطحی استفاده کردهاند که توس نوفههای لرزهای تولید میشوند. نوفههای لرزهای در همه جهات منتشر میشوند.
از خصوصیت این امواج تکرار پذیر بودن و وابسته به جهت نبودن آنها و همچنین نداشتن محدودیت در باند فرکانسی است. مطالعات نشان میدهد که میتوان با استفاده از همبستگی متقابل نوفههای محیطی ثبت شده در دو ایستگاه در مدت زمان طولانی تابع گرین واقعی بین دو ایستگاه را بدست آورد - شاپیرو و کمپیو . - 2004 تا کنون مطالعات در این زمینه انجام شده است. در سال 2012 نیز متقی و همکاران با این روش در منطقه تهران، منحنیهای پاشندگی امواج ریلی را محاسبه کردند و ساختار سرعتی گروه موج ریلی را بدست آوردند. هدف از این مطالعه بکار بردن روش فوق برای بدست آوردن تغییرات جانبی سرعت گروه موج ریلی و لاو با استفاده همزمان از دادههای نوفه و زمینلرزه در منطقه تهران است.
2 روش تحقیق
در این مطالعه دادههای پیوسته ثبت شده در 10 ایستگاه شتابنگاری سازمان پیشگیری و مدیریت بحران شهر تهران شامل 8 ماه داده پیوسته از 1 اکتبر 2009 تا 31 می 2010 و 47 زلزله ثبت شده در 7 ایستگاه لرزهنگاری شرکت پارسیان مورد مطالعه قرار گرفت - شکل . - 1 شکل .1 در شکل سمت راست ایستگاههای شرکت پارسیان با رنگ آبی و ستاد بحران با رنگ قرمز نشان داده شده است. در شکل سمت چپ پوشش مسیری مورد استفاده نشان داده شده است، ستارهها زلزلههای استفاده شده هستند.
روش آنالیز دادههای پیوسته شبیه روش بنسن و همکاران - - 2007 است. پردازشها روی دادههای یک ساعته با 25 درصد همپوشانی انجام گرفت. ابتدا روند و میانگین را با استفاده از نرمافزار sac از روی دادهها برداشته شد. با توجه به اینکه مقدار بالای آهنگ نمونه برداری بالا سبب طولانی شدن محاسبات میشود و اینکه محدوده فرکانسی مورد مطالعه 0/2 تا 0/5 هرتز است، فرکانس نمونهبرداری به 4 نمونه بر ثانیه کاهش داده شد. یک فیلتر میانگذر بین 0/2 تا 0/5 هرتز روی دادهها اعمال شد تا محدوده فرکانسی مورد مطالعه است، جداسازی شود.
اعمال فیلتر میانگذر یکی از ارکان اصلی کار است - متقی و همکاران . - 2012 بعد از چرخاندن مولفهها، برای حذف اثر زلزلهها طیف دامنه نوفههای لرزهای سفید شد و یک فیلتر بهنجارش یک بیتی در حوزه زمان اعمال شد. سپس سیگنال همبستگی متقابل بین تمام جفت ایستگاهها - در زمان مشترک - روی مولفه Z و R و T محاسبه شد. سیگنالهای بدست آمده دو طرفه هستند. برای آنکه نسبت سیگنال به نوفه افزایش پیدا کند، از قسمتهای زمانی مثبت و منفی این سیگنالهای دو طرفه میانگینگیری شد. و یک سیگنال متقارن ساخته شد. در این بخش تمام توابع گرین برانبارش شدند. برانباشت مولفه Z و R انجام گرفت.
برای بهتر شدن نتایج حاصل از توموگرافی - بیشتر شدن پوشش مسیری - ، از 47 زمینلرزه ثبت شده در ایستگاههای لرزهنگاری شرکت پارسیان نیز استفاده شد. به دلیل اینکه بازه پریودی مورد مطالعه بین 2 تا 5 ثانیه است از زمینلرزههایی که فاصله رومرکزی کمتر از 100 کیلومتر داشتند، استفاده شد. دادههای زمینلرزهها نیز، همانند نوفههای محیطی پردازش شدند. تمام مسیرهای موجود بین جفت ایستگاهها و ایستگاه و زمینلرزهها دارای منحنیهای پاشندگی با کیفیت خوب نیستند، به عبارتی دیگر ما نمیتوانیم منحنیهای پاشندگی را برای تمام مسیرها اندازه-گیری کنیم. برای این منظور معیارهایی برای کنترل کیفیت دادهها در نظر گرفته میشود که دادهها با کیفیت پایین را رد میکنند. در این مطالعه سه معیار برای کنترل کیفیت دادهها استفاده شد.
معیار اول برای انتخاب دادهها تقریب میدان دور 3 c 3 است که در آن، فاصله بین دو ایستگاه، طول موج، پریود و c سرعت موج در محی است. معیار دوم، نسبت سیگنال به نوفه است. در این بررسی توابع گرینی را که نسبت سیگنال به نوفه بالاتر از 7 داشتند و از معیار اول نیز تبعیت میکردند، برای تعیین منحنیهای پاشندگی نگه داشته شد. معیار سوم، مقایسهی مجذور میانگین باقیماندهی اولیهی زمان عبور و مقدار باقیماندههای محاسبه نشده است.
فرض بر این است که مقدار باقیماندههای محاسبه نشده تصادفی هستند و میتواند به عنوان تخمینی از خطای استاندارد دادهها در نظر گرفته شود. به این ترتیب میتوان خطای استاندارد جواب m را بدست آورد. همچنین در این مطالعه از برای انتخاب دادههای مناسب استفاده شد، بطوریکه اگر یک مقدار باقیماندهی زمان عبور منفرد بزرگتر از 3 باشد، مسیر مربوطه از دادهها حذف شده و جواب دوباره محاسبه میشود.
در این مطالعه منحنیهای پاشندگی با استفاده از نرم افزار هرمن و آمون - 2002 - بهدست آمدند. برای بدست آوردن نقشههای توموگرافی سرعتهای گروه از روش ارتقاء یافته توموگرافی خطی دو بعدی دیتمار و یانوسکایا - 1987 - و یانوسکایا و دیتمار - 1990 - استفاده شد. این روش در واقع صورت گسترش یافتهی روش یک بعدی معمول و مرسوم بکاس- گیلبرت - 1968 - است. در این روش پارامتری به نام آلفا - - تعریف میشود که تعادل مابین برازش به دادهها و همواری نقشهای سرعت بدست آمده را کنترل میکند. آگاهی از قدرت تفکیک دادهها به ما اجازه میدهد که مینیمم اندازه ناهمگنی را مشخص نماییم. در روش ارائه شده پارامتری به اسم ناحیه میانگینگیری - averaging area - ارائه شده که اجازه میدهد قدرت تفکیک دادهها را اندازه بگیریم.
