بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق نقشههای توموگرافی دوبُعدی سرعتهای گروه امواج ریلی و لاو، به روش معکوسسازی خطی با رزولوشن بالا برآورد شده است. برای دستیابی به هدفهای پیشگفته، تحقیق حاضر در دو بخش اساسی صورت گرفت. در اولین بخش، منحنی های پراکندگی امواج ریلی و لاو با استفاده از سه روش تک ایستگاهی؛ دو ایستگاهی و نویز برآورد شد. بدین منظور از داده های محلی، منطقه ای، دور لرز و نویز برای برآورد منحنی های پاشندگی در پریودهای 5 تا 70 ثانیه استفاده شد.
از این منحنی ها با استفاده از روش معکوسسازی خطی برای برآورد نقشههای توموگرافی دوبعدی سرعتهای گروه امواج ریلی و لاو در پریودهای 5 تا 70 ثانیه برآورد گردید. نقشههای توموگرافی دوبعدی بهدست آمده در این تحقیق، همخوانی خوبی با ناهمگنی های جانبی در پهنه شمالی ایران نشان داد. تناوبهای کم با رسوبات و ساختارهای پوسته بالایی و تناوبهای متوس و زیاد با ساختارهای پوسته پایینی و گوشته بالایی همخوانی خوبی دارند.
1 مقدمه
در طول سالهای گذشته، شناسایی ساختارهای کشسان یا سرعتی زمین یکی از هدفهای مهم زلزله شناسان بوده است. طی چندین دهه، تحقیقات زلزله شناسی به برآورد مدلهای یکُبعدی زمین صلب و تغییرات داخل آن متمرکز بوده است و درحالحاضر بررسی مدلهای سهُبعدی گسترش یافته و پهنههای مورد بررسی به سمت ریزتر شدن متمرکز شده است. با توجه به چندین دلیل اولیه، بررسی و برآورد ساختارهای سرعتی، مهم و ضروری است و شامل تعیین دقیق محل زلزلهها، تعیین و تشخیص لایه بندهای زمین، ارتقا توانایی برای تشخیص انفجارها از زلزلهها، تعبیر و تفسیر زمینساخت بزرگمقیاس و درنهایت تعیین واقع گرایانه خطر زلزله میشود.
وقوع زلزلههای نیرومند تا بزرگ در فلات ایران باعث وارد آمدن خسارات جانی و مالی زیادی شده است - زلزله طبس 1978؛ زلزله منجیل- رودبار 1990 زلزله بم 2003، زلزله ورزقان - 2013 که ضرورت برآورد خطر لرزه ای واقع بینانه و شبیهسازی سناریوهای لرزه ای واقع گرایانه و تحقیقات پایه ای بهمنظور کاهش خسارات جانی ومالی را آشکار می سازد. یکی از روشهای معتبر برای برآورد خطر واقعگرایانه، استفاده از شیوههای تحلیلی با مدلسازی فیزیکی اثرات چشمه، مسیر و جایگاه به جای استفاده از روشهای احتمالاتی است.
روش جدید تحلیل خطر زلزله NDSHA که اولینبار ازسوی پانزا و همکاران - 2001 - عرضه شد، با مدلسازی فیزیکی بخشهای مهم اثرگذار در حرکت نیرومند زمین داده شده است. فرایندهای صورت گرفته در روش پیشگفته شامل بخشهای مهمی است که در روش احتمالاتی، PSA، به سادگی از آن صرفنظر میشود، درحالیکه اثرات مهمی در روند تحلیل خطر لرزه ای دارند. در روش احتمالاتی، پارامترهای حرکت زمین با یک تابع ساده به نام رابطه کاهندگی بیان میشود، درحالیکه در روش جدید تحلیل خطر زلزله NDSHA، پارامترهای حرکت زمین با یک سری زمانی
شبیهسازی شده، مدل سازی میشود.
در این روش بهجای استفاده از رواب کاهندگی، با استفاده از اطلاعات ساختاری سرعت و جذب زمین، تاریخچه زمانی حرکت زمین در جایگاه موردنظر شبیه سازی میشود. در حقیقت در این روش، با استفاده از اطلاعات فیزیکی چشمه زمینلرزهها و مسیر عبوری موج در زمین غیرکشسان، امکان برآورد واقعی تر مقادیر بیشینه شتاب، سرعت و جابهجایی PCA - ، PGV و - PGD، طیف پاسخ و یا هر پارامتر موردنیاز در مهندسی زلزله فراهم میشود.
یعنی سیگنالهای محاسبه شده بهصورت نظری که از پشتوانه فیزیکی قوی برخوردار است فراهم میآید - پانزا و همکاران، . - 2001 آنچنانکه بهمنزله روند روش جدید تحلیل خطر زلزله NDSHA مطرح شده، ساختار سرعت و جذب بخش مهمی از راب ههای ریاضی و مدلسازی فیزیکی برای روش تجمعی مدها در زمین همگن جانبی و ناهمگن عمودی بهصورت مدل سازی یکُبعدی هستند که محاسبه لرزهنگاشت مصنوعی را بهمنزله اساس نقشههای خطر لرزه ای در روش جدید تحلیل خطر زلزله NDSHA مجاز میسازند.
این اطلاعات تاکنون برای فلات ایران و بهخصوص منطقه شمالی فلات ایران با تراکم زیاد جمعیتی، بهصورت بخشی ناشناخته بوده است. از طرفی، تغییرات جانبی سرعت گروه امواج سطحی و همچنین در مرحله ای بالاتر آگاهی از ساختارهای عمقی سرعت در زمین در گستره بسیار گسترده ای مورد استفاده زلزله شناسان و مهندسان زلزله قرار می گیرد. این پارامترها نقشی اساسی در - 1 فهم چارچوب زمینساختی و دینامیک گوشته - 2 برآورد واقعی بزرگای امواج سطحی - 3 برآورد واقع گرایانه خطر لرزه ای - 4 شبیه سازی واقعبینانه حرکت زمین - 5 تعیین مکان دقیقتر زلزله و بنابراین دیدبانی جامع فعالیتهای هسته ای بازی میکنند.
2 روش تحقیق
در این مطالعه و در مرحله اول منحنی های پاشندگی سرعت گروه امواج ریلی به روش تک ایستگاهی، دو ایستگاهی و نویز برآورد گردید. در هر سه روش ابتدا اثرات ناشی از پاسخ دستگاهی، خ مبنا و روند از دادهها حذف شدند. سپس برای روش تک ایستگاهی سرعتهای گروه با استفاده از روش فیلتر چندگانه و پردازش در حوزه زمان- فرکانس با استفاده از نرم افزار FTAN برآورد شد. در مورد پردازش نویز نیز بعد از تصحیح دستگاهی بر روی دادهها برای پریودهای بین 2 - 70 ثانیه که در طی دو سال و به صورت پیوسته تهیه شدند، جهت استخراج امواج سطحی ریلی و لاو به عنوان بانک دادهای اولیه استفاده شد.
در اولین مرحله از دادههایی که بصورت یک ساعته دسته بندی شده بودند استفاده شد. به منظور حذف اثر زمینلرزهها، بیقاعدگیهای صنعتی و دیگر منابع نوفه احتمالی در نزدیکی ایستگاهها از نگاشتها، از بهنجارش زمانی با فیلتر مقدار میانگین-جاری - running-mean filter - استفاده گردید. آخرین گام در این مرحله اعمال سفید سازی طیفی است. در مرحله سوم نیز برای بدست آوردن منحنیهای پاشندگی سرعت گروه با استفاده از توابع تقریبی گرین، سرعتهای گروه به عنوان تابعهایی از پریود با استفاده از روش - FTAN - بدست آمدند.
برای استفاده از روش دو ایستگاهی نیز از داده های دور لرز و با اختلاف بک آزیموتی 2 درجه استفاده شد. در این روش توابع گرین از روش واهمامیخت واینر برآورد شد. با پردازش توابع گرین بدست آمده در حوزه زمان - فرکانس، منحنی های پاشندگی ریلی و لاو برآورد گردیدند. سرعتهای گروه امواج سطحی ریلی و لاو مشاهده شده در طول مسیرهای متفاوت بهطور گسترده در تعیین ساختار سنگکره و نایکروند - آنیزوتروپی - زمین بهکار می روند. نتیجه نهایی اکثر این بررسیها دیدبانی کردن ساختارهای افقی و قائم سنگکره زمین با استفاده از مقادیر سرعتهای گروه محلی در مجموعه ای از تناوبهای مورد بررسی است.
در تحقیق حاضر سرعتهای گروه برآورد شده مورد استفاده قرار گرفته است تا با بهکارگیری روش دیتمار و یانوسکایا - 1997 - و یانوسکایا و دیتمار - 1990 - ، نقشههای توموگرافی دوبُعدی سرعتی در محدوده تناوبهای 2 تا 70 ثانیه بهدست آید. برای بهدست آوردن نقشههای توموگرافی سرعتهای گروه از روش ارتقا یافته توموگرافی خطی دوبُعدی دیتمار و یانوسکایا - 1997 - و یانوسکایا و دیتمار - 1990 - استفاده شد. این روش در واقع گسترش یافته روش یکُبعدی معمول و مرسوم بکاس- گیلبرت - 1968 - است. نقشه های بهدست آمده برای چند تناوب انتخابی در شکلهای2 و 3 برای سرعتهای گروه امواج ریلی و لاو در 30 ثانیه نشان داده شده است.
