بخشی از مقاله
چکیده
زمینلرزه 27 فروردین 1392 در ساعت 10:44:13 به وقت جهانی15:14 به وقت محلی در حوالی سراوان استان سیستان و بلوچستان - گشت - ، با بزرگی Mw 7/8 روی داد. با توجه به این که شبیهسازی جنبش نیرومند زمین به ویژه برای مناطقی که از آن دادهای در دسترس نیست؛ نقش مهمی در برآورد پارامترهای جنبش نیرومند زمین ایفا میکند
در این پژوهش تلاش شده است تا پارامترهای گسل مسبب این زمینلرزه را که توسط 43 ایستگاه مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن کشور به ثبت رسیده است؛ با روش شبیهسازی تصادفی چشمه گسل محدود موردبررسی قرار دهیم. بنابراین، با استفاده از شتابنگاشتهای زمینلرزه27 فروردین1392سراوان، زمینلرزه 29 آذر 1389ریگان و7 بهمن1389 ریگان، پارامتر افت طیفی و اثر ساختگاه که از پارامترهای ورودی به منظور شبیهسازی جنبش نیرومند زمین به روش تصادفی گسل محدود هستند؛ محاسبه شده است.
با توجه به توزیع پسلرزهها و رابطه خودتشابهی، صفحه گسل مسبب این زمینلرزه به صورت 10 × 5 المان در نظر گرفته شد. براساس نتایج به دستآمده از این مطالعه، طول گسل در راستای امتداد حدود 74/13 کیلومتر و در راستای شیب گسل در حدود 30/55 کیلومتر تعیین شد وکانون زمینلرزه در المان - 5، - 9به دست آمد. مقایسه نتایج بدست آمده از نگاشتهای شبیهسازی شده با مقادیر واقعی نگاشتها نیز نشان میدهد که بهترین مقدار برای میزان افت استرس در حدود 60 بار است که با نتایج مطالعات گذشته در این منطقه به خوبی انطباق دارد. براساس مقایسه نگاشتهای واقعی و شبیهسازی شده، مقدار به دست آمده برای امتداد و شیب گسل در این تحقیق، همخوانی بسیار خوبی با نگاشتهای واقعی دارد.
مقدمه
زمینلرزه شدیدی در روز 27 فروردین1392 روستای گشت واقع در شهرستان سراوان را به شدت لرزاند که قدرتمندترین زمینلرزه دستگاهی در سده گذشته میباشد. ناحیه زلزلهزده - گشت - ، بین دو شهرستان خاش و سراوان و در مسیر جادهای این دو شهر قرار دارد که از طرف جنوبشرقی به شهرستان سراوان با مسافت 65 کیلومتر و از طرف شمالغربی به شهرستان خاش با مسافت 95 کیلومتر محدود است.
این زمینلرزه، که براساس گزارش مرکز لرزهنگاری دانشگاه تهران - IRSC - ، در عمق 75 کیلومتری سطح زمین در جایی که صفحه عربستان به زیر صفحه اوراسیا رانده میشود؛ رخ داده است و رو مرکز آن در مختصات جغرافیایی - 28N, 62E - می باشد. این زمینلرزه از نوع زمینلرزه عمیق با سازوکار نرمال - شکل - 1، میباشد و دلیل این عمق کانونی ژرف، قرارگیری کانون این زمینلرزه در زون فرورانش مکران میباشد. این زمینلرزه در کشورهای هند، افغانستان، پاکستان و کشورهای حاشیه خلیج فارس و همچنین در کرمان و یزد و مناطق شمال سیستان و بلوچستان به خوبی احساس شده است.
زمینلرزه سراوان در میان صفحه عربستان رخ داده که این صفحه که به منطقه فرورانشی مکران شهرت دارد؛ برخی از بزرگترین و مرگبارترین زمینلرزههای خاورمیانه را رقم زده است. این نوع زمینلرزه با خمیده شدن صفحه فرورانشی و فرورفتن بیشتر در اعماق زمین در ارتباط است. صفحه عربستان در سواحل پاکستان و در دهانه خلیج فارس سالانه 37 میلیمتر به سمت شمال کشیده میشود این حرکت به پوسته اقیانوسی در زیر صفحه اوراسیا که بیشترین بخش اروپا و آسیا را پوشانده فشار وارد میکند
زمینلرزهی شدید در روستای گشت موجب بروز تغییرات در فعالیت آتشفشان تفتان و متصاعد شدن دود غلیظ از دهانه آن همچنین فعالیت چشمگیر چشمههای آب گرم در منطقه شده است و تحقیقات نشان داده است که شاخهای از گسل سراوان باعث وقوع زمینلرزه در این منطقه شده ولی به علت عمق زیاد و دوری کانون زمینلرزه از تفتان تاثیرگذاری آن بر فعالشدن گسل تفتان تقریباً صفر میباشد - گزارش سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور - . در این پژوهش، تلاش شده است که با استفاده از روش شبیهسازی تصادفی با استفاده از مدل دینامیکی فرکانس گوشه Motazedian and Atkinson - 2005 - ، پارامترهای گسل مسبب زمینلرزه 27 فروردین 1392 سراوان مورد ارزیابی قرار گیرد.
شکل:1 گزارشهای متفاوت از سازوکار کانونی زمینلرزه 27 فروردین سراوان
روش تصادفی چشمه گسل محدود
یکی از روشهای بررسی زمینلرزهها با استفاده از شتابنگاشتها، شبیهسازی جنبش نیرومند زمین است. شبیهسازی جنبش نیرومند زمین به ویژه برای مناطقی که از آن دادهای در دسترس نیست؛ نقش مهمی در برآورد پارامترهای جنبش نیرومند زمین ایفا میکند. ویژگی جنبش نیرومند زمین برای طراحی، مقاومسازی و بهسازی سازهها اهمیت زیادی دارد. در روش چشمه گسل محدود شبیهسازی حرکات ناشی از تعدادی زمینلرزههای کوچک ناشی از زیر گسلها که تشکیلدهنده یک گسل میباشند، به عنوان روشی برای پیشبینی حرکات در میدان نزدیک مطرح گردیده است.
در این روش نگاشت ثبت شده، حاصل ازهمامیخت تابع چشمه E، تابع انتشارP و اثر ساختگاه G و نوع دستگاه I است که در حوزه بسامد به صورت رابطه زیر آورده شده است:
Motazedian and Atkinson - 2005 - ، روشی را که برای شبیهسازی نگاشتهای زمینلرزه مناسب است به صورت برنامه EXSIM عرضه کردند. در این روش از مدلسازی تصادفی گسل محدود بر اساس بسامد گوشه دینامیکی استفاده شده است. همچنین برای در نظرگرفتن حالت تپ مانند در نگاشت، ازمدل ریاضی تپ مطرح شد Papageorgiou and Mavroeidis - 2003 - ، استفاده شده است.
در این روش صفحه گسل به المانهایی تقسیم و برای هر المان یک رویداد کوچک شبیهسازی میشود و در نهایت در ایستگاه ثبت نگاشت، شتابنگاشت کلی از جمع اثر رویدادهای کوچک حاصل میشود. در این مدل یک گسل بزرگ به N ریزگسل تقسیم شده و هر ریزگسل درحکم یک چشمه نقطهای کوچک در نظر گرفته میشود. جنبشهای نیرومند زمیندر هر ریزگسل با استفاده از روش تصادفی چشمه نقطهای محاسبه و سپس در نقطه مورد نظر با یک تاخیرزمانی مناسب، برای به دست آوردن جنبش زمین در کل گسل، جمع میشوند تا تاریخچه زمانی زلزله مورد نظر به دست میآید:
که nl و nw تعداد ریزگسلها در امتداد طول و پهنای گسل اصلی هستند. در نتیجهnl nw وtij تاخیر زمانی مربوط به امواج منتشر شده از ij امین ریزگسلی است که به نقطه موردنظر میرسند aij - t - . نیز مقدار محاسبه شده به روش تصادفی نقطهای است. طیف شتاب ریزگسل i ام به صورت زیر تعریف میشود:
که M0ij و Hij به ترتیب ممان لرزهای و بسامد گوشه دینامیکی ریزگسل ام هستند. جمله exp - - fk - یک فیلتر پایین گذر است تا اثرات پارامتر افت طیفی، در نزدیکی سطح را مدلسازی کند و این معمولا با افت سریع طیفی در فرکانس های بالا مشاهده میشود Anderson and - Hanks,1982 - . Hough - 1974 - معتقد است که نوسانهای فرکانس بالا در چشمه تولید میشود و افت سریع آنها به کاهندگی غیر الاستیک - حاصل از ساختارهای زمینشناختی زیر سطحی نزدیک ساختگاه - ، مربوط است. جمله 1/R، اشاره به کاهیدگی ناشی از گسترش هندسی امواج حجمی دارد. تابع Hij عبارت است از:
که درآن R الگوی تابش و به طور متوسط برابر است با0/55، F ضریب تشدید سطح آزاد و برابر2، V برابر 0/71 برای تقسیم به دو مولفه افقی و ضریب پخش انرژی به راستاهای افقی است، و به ترتیب دانسیته و سرعت موج برشی میباشند.
تعیین پارامترهای مدل چشمه گسل محدود برای زمین لرزه سراوان
پارامترهای مورد نیاز در روش شبیهسازی چشمه گسل محدود، شامل هندسه گسل، پارامترهای توصیف کننده میرایی ناحیهای و اطلاعات مربوط به پاسخ ساختگاه میباشد. در این تحقیق پارامتر افت طیفی و اثر ساختگاه با استفاده از شتابنگاشتهای به دست آمده از زمینلرزههای 27 فروردین1392 سراوان، 29 آذر1389 ریگان و 7 بهمن 1389 ریگان پس از تصحیح خط مبنا، جهت تعیین پارامتر افت طیفی محاسبه اثر ساختگاه استفاده شده است.
هندسه گسل
تعیین هندسه صفحه گسل با استفاده از روابط - wells and coopersmith,1994 - ، برای گسل نرمال به کمک روابط زیر محاسبه میشوند.
که در این روابط RLD طولگسیختگی زیر سطحی و RW عرضگسیختگی زیر سطحی میباشد. که برای گسل نرمال، دراین روابط a,b پارامترهای ثابتیمیباشند که به صورت تجربی بدست آمدهاند.
بر این اساس، ابعادگسل زلزله سراوان74/13 کیلومتردر راستای امتداد - طول گسیختگی - وعرض آن 30/55کیلومتر در راستای شیب - عرض گسیختگی - به دست آمد. همچنین المانهای روی سطح گسل10 المان 7/5 کیلومتری در راستای طول و 5 المان 6 کیلومتری در راستای عرض در نظرگرفته شده است.
اثر ساختگاه
برای محاسبه اثر ساختگاه از روش - Nakamora,1989 - ، برای حذف اثرات منبع استفاده شده است که این روش براساس اصلاح تابع انتقال محل بنا نهاده شده است. دراین روش که تابع انتقال از تقسیم طیف مایکروترمور مولفه افقی به مولفه قائم بهدست میآید
