بخشی از مقاله
چكيده
در اين پژوهش با استفاده از زمان رسيد امواج P ثبت شده از زمينلرزههاي با بزرگي كوچكتر از ٤، ساختار سه بعدي سرعتي در تهران تعيين ميشود. براي اين منظور از دادههاي ايستگاههاي وابسته به سازمان پيشگيري و مديريت بحران شهر تهران و نيز مركز لرزهنگاري كشوري در بازه زماني ٢٠٠٤ تا ٢٠١٦ استفاده شده است. از مجموع زمينلرزههاي ثبت شده در اين ايستگاهها، شكل موجهاي مربوط به ٣٧٩ رويداد براي توموگرافي بهگونهاي انتخاب شدند تا نتايج داراي كمترين اثرات ناشي از خطاهاي انساني - مانند خواندن فاز - يا محاسباتي - مانند خطاي مكانيابي - باشد.
نتايج حاصل بيانگر سه ويژگي بارز تكتونيكي شامل بيهنجاري پرسرعت در كوههاي شمال تهران و كوههاي شرق تهران، و همچنين بيهنجاري تقريبا كمسرعت در دشت مثلثي مركزي تهران ميباشد. از طرفي گسل شمال تهران، گسل شمال-جنوب ري و بخشهايي از گسل كهريزك در اين گستره، با بيهنجاري كم سرعت به وضوح قابل ملاحظه ميباشد. نقشههاي توموگرافي در اين گستره نشان ميدهد كه ناحيه تهران داراي لايهاي به ضخامت ٦ كيلومتر است كه بر روي سنگ بستري با سرعت ثابت تا عمق ٢٠ كيلومتري قرار دارد.
١ مقدمه
زمينساخت فعال در ايران ناشي از حركت تكتونيكي همگراشونده صفحات عربي و اوراسيا است - جكسون و مكنزي، ١٩٨٤ - . از اين رو، لرزهخيزي رشتهكوههاي البرز كه بخشي از اين سيستم تكتونيكي پيچيده است نيز تحت تاثير اين همگرايي قرار دارد. تهران به عنوان گستره مورد بررسي در اين مطالعه در دامنه جنوبي اين رشته كوهها و بر روي مجموعهاي از رسوبات آبرفتي واقع شده است - ريبن، ١٩٥٥، ١٩٦٦ - . از سوي ديگر، وجود گسلهاي فعال - خطوط قرمز در شكل ١ - و نيز تمركز بالاي جمعيت در اين ناحيه ريسك لرزهاي منطقه را افزايش ميدهد.
بررسي تاريخ لرزهخيزي در تهران نشان ميدهد كه تا سال ١٨٣٠ چندين زمينلرزه مخرب با بزرگي بيشتر از ٧ در اين منطقه اتفاق افتاده است - آمبرسيز و ملويل، ١٩٨٢ - . با توجه به مطالب ذكر شده و نيز اهميت ساختار سرعتي در تعيين دقيق پارامترهاي چشمه، فعاليتهاي لرزهاي و ارزيابي خطر زمين- لرزهها، بررسي جزئيتر ساختار سرعتي پوسته در اين ناحيه بسيار ضروري ميباشد. ساختار سرعتي پوسته تهران بر اساس بررسيهاي توموگرافي هنوز به درستي مشخص نشده است. از اين رو، در مطالعه حاضر، با استفاده از توموگرافي زمان رسيد-هاي اولين امواج P خرد زمينلرزههاي محلي، به بررسي ساختار سه بعدي مدل سرعتي پوسته تهران ميپردازيم.
شكل ١. منطقه مورد مطالعه و توزيع عمقي زمينلرزهها. مثلثهاي خاكستري پررنگ مكان ايستگاههاي سازمان پيشگيري و مديريت بحران شهر تهران، مثلثهاي خاكستري پررنگ وارونه ايستگاههاي مركز لرزهنگاري كشوري، دايرههاي طوسي زمينلرزهها، علامتهاي + مكان گرهها، دايره نارنجي رنگ نقطه مرجع و خطوط قرمز رنگ گسلهاي منطقه را نشان ميدهند. توزيع عمقي زمينلرزهها در راستاي طول جغرافيايي و عرض جغرافيايي به ترتيب در داخل كادرهاي بالا و راست نقشه مشخص شده است.
٢ روش تحقيق
در اين مطالعه، به منظور بررسي ساختار سرعتي از روش توموگرافي زمينلرزههاي محلي استفاده ميشود. اين روش يك رهيافت وارونسازي غيرخطي در تعيين همزمان پارامترهاي زمينلرزه و ساختار سرعتي از زمان رسيدهاي اولين امواج P و S رويدادهاي محلي است. از اينرو، برنامه SIMULPS14 كه به زبان برنامهنويسي فرترن است - تربر، ١٩٨٣؛ ابرهارت-فيليپس، ١٩٩٠؛ هاسلينگر و كيسلينگ، ٢٠٠١ - براي انجام فرآيند توموگرافي در گستره مورد مطالعه استفاده ميشود. از آنجا كه اين برنامه از روش تكرار غيرخطي حداقل مربعات ميراشونده به منظور حل مسئله وارونسازي استفاده ميكند، تعيين ضرايبي مانند مكان اوليه زمينلرزهها، مدل اوليه سرعت، شبكهبندي منطقه مورد مطالعه، و تعداد تكرارها براي انجام وارونسازي و به-دستآوردن نتيجه بهينه موج P در گستره تهران امري ضروري ميباشد.
در اين مطالعه شكل موجهاي با نرخ سيگنال به نوفه بيشتر از ٤ بهكار رفته است كه در محدوده سالهاي ٢٠٠٤ الي ٢٠١٦ در ٢٥ ايستگاه وابسته به سازمان پيشگيري و مديريت بحران شهر تهران - مثلثهاي خاكستري پررنگ در شكل ١ - و مركز لرزهنگاري كشوري - مثلثهاي خاكستري پررنگ وارونه در شكل ١ - ثبت شدهاند. همچنين اين دادهها داراي بزرگي كوچكتر از ٤ و با بيشينه عمق ٣٥ كيلومتر ميباشند - شكل ١ - . براي كاهش خطاي ناشي از مكانيابي در نتايج نهايي، از رويدادهاي با عدم قطعيت ٥ كيلومتر استفاده ميگردد. هيستوگرام خطاهاي مكانيابي ناشي از اين رويدادها در شكل ٢ نشان داده شده است.
لذا، داده نهايي مورد استفاده شامل ٣٧٩ رويداد با حداقل ٨ قرائت در هر رويداد، گاف آزيموتي كمتر از ٢٧٠ درجه و فاصله رومركزي ١٥٠ كيلومتر از نقطه مرجع - دايره نارنجي رنگ در شكل ١ - ميباشد. همچنين، در اين مطالعه از مدل سرعتي يك بعدي عباسي و همكاران - ٢٠١٠ - به عنوان مدل اوليه/مدل ورودي مورد استفاده در برنامه SIMULPS14 استفاده ميگردد. براي استفاده از اين برنامه منطقه مورد مطالعه شبكهبندي ميگردد بهطوريكه سرعت لرزهاي به وسيله روش درونيابي براي فضاي بين گرهها تعيين گردد.
در اين پژوهش فاصله گرهها در امتداد شمال- جنوب و شرق- غرب ٥×٥ كيلومتر در نظر گرفته شده است. همچنين، تعداد تكرار مناسب براي حل مسئله وارونسازي و بهدست آوردن نقشههاي بهينه توموگرافي مقدار ٥ تعيين شده است. منطقه مورد مطالعه - طول جغرافيايي ٥٠ تا ٥٣ درجه شرقي و عرض جغرافيايي ٣٥ تا ٥/٣٦ درجه شمالي - ، نقطه مرجع - دايره نارنجي - ، آرايش گرهها - علامت + آبي - ، توزيع بزرگي - دايرههاي خاكستري - ، و توزيع عمق زمينلرزهها در راستاي شمالي- جنوبي و شرقي-غربي در شكل ١ نشان داده شده است.
٣ نتيجهگيري
نتايج حاصل از توموگرافي سه بعدي در اعماق ٢، ٦ و ٢٠ كيلومتر در شكل ٣ نشان داده شده است. اين نتايج بيانگر ويژگي-هاي بارز تكتونيكي در كوههاي شمال تهران، كوههاي شرق تهران و دشت مركزي تهران ميباشد. در عمق ٢ كيلومتر - شكل a٣ - ، بيهنجاريهاي پر سرعت به وضوح در بخش شمالي منطقه مورد مطالعه - كوههاي شمال تهران - مشاهده ميشوند. علاوه براين، در منطقه نزديك به گسل كوثر در كوههاي شرق تهران و گسل پارچين نيز يك بيهنجاري پرسرعت ديده ميشود.
از سوي ديگر، در منطقه زير گسل شمال تهران بيهنجاريهاي ناپيوسته كم سرعت مشخص است. همچنين در بخش انتهاي غربي گسل ري و نيز منطقه نزديك به گسل كهريزك نيز بيهنجاريهاي كم سرعت وجود دارند. در عمق ٦ كيلومتر - شكل b٣ - ، كوههاي شمال تهران به صورت بي هنجاريهاي كم سرعت ظاهر ميشوند. اين امر ميتواند حاكي از كمعمق بودن ريشه كوههاي تهران باشد. علاوه براين، عمق ٦ كيلومتري نشاندهنده گذر از لايههاي ضخيم آبرفتي به سنگ بستر در دشت تهران است. در حاليكه اشتري و همكاران - ٢٠٠٥ - عمق تغيير از رسوبات به سنگ بستر را حدود ٨ كيلومتر بيان نمودهاند.
