بخشی از مقاله
خلاصه
مدل تصادفی روشی ساده و پر کاربرد به منظور تولید زمینلرزه است که با استفاده از انرژی لرزهای آزاد شده و انتشار موج به ازای بزرگا، فاصله چشمه تا ساختگاه، ابعاد گسل و بسیاری از پارامترهای دیگر دامنه زمینلرزه را مدل میکند. اساسیترین قسمت مدل تصادفی تولید طیف دامنه فوریه زمینلرزه است که با استفاده از یک مدل لرزهای بهدست میآید. در مناطق با لرزهخیزی کم و در مناطقی که اطلاعات زمینلرزههای گذشته موجود نباشد یا اینکه دسترسی به این تعداد رکورد زمینلرزه امکانپذیر نباشد، میتوان از زمینلرزههای تولیدی استفاده کرد.
یکی از کارآمدترین روشهای تصادفی، که در این مطالعه بهمنظور تولید زمینلرزه از آن استفاده میشود؛ مدل بریر است. این روش اطلاعات کامل، جامع و مستقلی از فرایند گسلش را فراهم مینماید و قادر به مدلسازی مشخصات بخش با فرکانس بالا در رکوردهای نزدیک گسل و دور از گسل با در نظر گرفتن اثرات پالس در رکوردهای نزدیک گسل میباشد. از اینرو دراین مطالعه، دامنههای شتاب طیفی پیشبینی شده برای رویدادهای مختلف بهازای بزرگا و فاصله مشخص شبیهسازی شده و با دادههای ثبت شده در چندین ایستگاه مختلف در منطقه زاگرس در چند سال اخیرمقایسه میگردد.
1. مقدمه
در مناطقی که دادههای ثبت شده حرکت زمین کم باشد که این امر میتواند به دلیل لرزهخیزی کم رویداد زمینلرزههای متوسط و شدید در چند دهه اخیر و یا فقدان تجهیزات و لوازم ثبت زمینلرزه در طول سالیان گذشته باشد؛ میتوان از زمینلرزههای تولیدی استفاده کرد.
در روشهای تصادفی تولید زمینلرزه سعی میشود که با استفاده از مشخصات زمینشناسی و لرزهشناسی منطقه تحت مطالعه و با بهرهگیری از پارامترهای وابسته به چشمه لرزهای، کاهندگی مسیر و اثرات ساختگاه، زمین لرزه های آتی منطقه مدل گردد.
زمین لرزه های تولیدی باید به لحاظ ویژگیهای زمینشناسی، تکتونیکی، لرزهشناسی و لایههای خاک با منطقه مورد نظر تا حد امکان مشابهت داشته باشد. مزیت روشهای تولیدی در این است که اطلاعات مربوط به اثرات چشمه زمینلرزه، مسیر انتشار امواج، ساختگاه و نوع حرکت را بهطور جداگانه در نظر میگیرد. در نهایت باعث اطمینان بیشتری در تخمین ویژگیهای جنبش نیرومند زمین در حوزه زمان و فرکانس میگردد.
یکی از موثرترین و پرکاربردترین روشهای تصادفی تولید زمینلرزه روش بریر3 است که توسط پاپاجورجیو و اکی معرفی و توسط هالدرسون و پاپاجورجیو تعمیم داده شد .[4-1] این روش اطلاعات کامل، جامع و مستقلی از فرایند گسلش را فراهم مینماید و قادر به مدلسازی زمینلرزه در حوزههای نزدیک و دور، در فرکانسهای مورد نیاز مهندسی است که اثرات پالس در رکوردهای نزدیک گسل را نیز در نظر میگیرد.
مهمترین ویژگی روش، ارائه انتشار پارگی ناهمگن است. در بریر مدل، ناهمگونی سطح گسل با مجزا سازی از یک سطح گسل مستطیلی به طول L و عرض W در ترکهای دایرهای با شعاع یکسان مدل میشود که در شکل 1 پارامترهای بریر مدل بر روی گسل نشان داده شده است.
در طول یک زمینلرزه، گسیختگی از سطح گسل با سرعت V منتشر میشود. هنگامی که گسیختگی در صفحه گسل در حال پیشروی میباشد؛ زیر بخشهای صفحه گسل به وسیله ترکهای دایرهای نشان داده میشوند. زمانیکه این گسیختگی به مرکز زیر گسلها میرسد هر زیر بخش از گسل انرژی لرزهای را در جهت شعاعی با سرعت لغزش ثابت ، در هر ترک دایرهای گسترش میدهد و وقتی که شعاع ترک به میرسد، سرعت لغزش به طور ناگهانی به صفر تغییر مییابد و منجر به افت تنش محلی L میشود
شکل -1 پارامترهای بریر مدل در روی صفحه گسل
از اینرو با استفاده از روشهای تصادفی، میتوان دامنههای شتاب طیفی را برای رویدادهای مختلف بهازای بزرگا و فاصله مشخص شبیهسازی کرد. در این مطالعه دامنه شتاب طیفی در چندین ایستگاه مختلف در منطقه زاگرس تولید شده و با دادههای ثبت شده در منطقه مقایسه میگردد.
2. تولید زمینلرزه با استفاده از روش تصادفی بریر
مدل تصادفی با استفاده از انرژی لرزهای آزاد شده و انتشار موج به ازای بزرگا، فاصله چشمه تا ساختگاه، ابعاد گسل و بسیاری از پارامترهای دیگر دامنه زمینلرزه را مدل میکند. اساسیترین قسمت مدل تصادفی تولید دامنه طیف فوریه زمینلرزه است که با استفاده از یک مدل لرزهای بهدست میآید و در ابتدا توسط برون [7] و پس از آن توسط بور و اتکینسون [8] و دیگر محققان مورد مطالعه قرار گرفت و توسعه داده شد
پیشبینی حرکت زمین برای کاربردهای مهندسی شامل انتخاب روش شبیهسازی، انتخاب مدل لرزهای و کالیبره کردن این مدل برای دادههای موجود میباشد. مدل لرزهای تولید زمینلرزه به روش مدلسازی تصادفی به صورت تابعی از تعدادی فاکتور بهصورت رابطه 1 بیان میشود
که f فرکانس، - Y - M o , r, f دامنه طیف فوریه زمینلرزه از یک رویداد با میانگین گشتاور لرزهای M o با فاصله r از منبع میباشد.
سمت راست معادله نیز شامل اثرات مربوط به چشمه زمینلرزه - E - M o , f ، اثرات مسیر - P - r , f ، اثرات ساختگاه - G - f و نوع حرکت در نظر گرفته شده - I - f میباشد.
بخش - S - Mo , f طیف منبع زمینلرزه بر اساس تئوری برون1 میباشد .[12 ,7] این مدل زمینلرزه بر اساس روش بریر در روش تصادفی مدلسازی رکوردهای زمینلرزه به صورت رابطه 3 تعریف میشود
T مدت زمان گسلش برای کل گسیختگی ، L افت تنش موضعی و Gافت تنش کلی میباشد. M oi معرف طیف زیر بخش است و به صورت رابطه زیر تعریف میشود
در روابط بالا سرعت موج برشی، Cs تابعی افزایشی از نسبت / ، که o ٍبازه بریر یا قطر دایره زیر بخش در مدل بریر میباشدو طبق رابطه 8 محاسبه میگردد.
که R میانگین الگوی تشعشع است و مقدار آن برای امواج برشی، 0/55 در نظر گرفته میشود. F بزرگنمایی سطح آزاد زمین است که مقدار 2 در نظر گرفته میشود. V نشان دهنده تقسیم به دو مؤلفه افقی میباشد و برابر مقدار 0/707 است. چگالی سنگ در عمق گسیختگی، که در 10 کیلومتر بالایی پوسته زمین برابر 2/8 تن بر متر مکعب است. سرعت موج برشی در عمق گسیختگی است، که برای شرایط پوسته سخت به طور متوسط برابر 3/5 کیلومتر بر ثانیه برای زلزلههای درون صفحهای و 3/8 کیلومتر بر ثانیه برای زلزلههای میان صفحهای میباشد.
اثرات کاهندگی مسیر - P - r, f شامل هر دو کاهندگی غیر الاستیک منطقهای و گسترش هندسی در یک فضای کلی میباشد و به صورت رابطه 10 تعریف میشود.
