بخشی از مقاله
چکیده
شبیهسازی جنبش نیرومند زمین به ویژه برای مناطقی که از آن دادهای در دسترس نیست، نقش مهمی را در تخمین پارامترهای جنبش نیرومند زمین ایفا مینماید. با توجه به اینکه تا پیش از زمینلرزه 10 آذر 1386 هیچگونه رویداد زمینلرزه دستگاهی مهمی که حل سازوکار زمینلرزه را برای گسل شمال تبریز ارائه دهد، روی نداده بود؛ این رویداد با بزرگی 4/6 که در 7 ایستگاه شتابنگاری مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن به ثبت رسید از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
در این پژوهش، پارامترهای گسل مسبب، با شبیهسازی به روش کاتورهای گسل محدود تعیین گردید. بر اساس نتایج به دست آمده، محل کانون زمینلرزه در المان - 4و - 4 به دست آمد. عمق کانونی حدود 11 کیلومتر برآورد گردید، که با نتایج گزارش شده توس ISC و USGS همخوانی خوبی دارد. رومرکز زمینلرزه در مختصات جغرافیایی46/41E - 38/16 Nœ قرار گرفته کهبا نتایج گزارش شده توس موسسه ژئوفیزیک همخوانی خوبی دارد.
با مقایسه نگاشتهای واقعی و شبیهسازی شده، مقدار بهینه امتداد و شیب صفحه گسل، به ترتیب برابر 310 و 87 درجه به دست آمده است.
1 مقدمه
شهر تبریز یکی از شهرهای بزرگ و لرزهخیز کشور است که سابقه رویداد زمینلرزههای ویرانگری رادر سدههای گذشته داشتهاست. از این رو در شبکه شتابنگاری کشوری توجه ویژهای به این شهر و مناطق پیرامون آن شده است و احتمال به ثبت رسیدن زمینلرزهها به وسیله یک یا چند ایستگاه شتابنگاری بالا میباشد. تا پیش از زمینلرزه 10 آذر1386 تبریز هیچگونه زمینلرزه دستگاهی مهمی که حل سازوکار زمینلرزه را برای گسل شمال تبریز ارائه دهد، روی نداده بود. این زمینلرزه درساعت 22:15:11 ثانیه وقت محلی و برابر با18:45:11 به وقت بینالمللی - GMT - روز اول دسامبر2007 میلادی با بزرگی 4/6 - موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران - در نزدیکی تبریز در استان آذربایجان شرقی روی داد که توس 7 ایستگاه شتابنگاری به ثبت رسیده است.
در روش گسل محدود، شبیهسازی حرکات ناشی از تعدادی زمینلرزههای کوچک ناشی از زیرگسلها که تشکیل دهنده یک گسل میباشند، به عنوان روشی برای پیشبینی حرکات در میدان نزدیک مطرح گردیدهاست. معتضدیان و اتکینسون - - 2005، روشی را برای شبیهسازی نگاشتهای زمین لرزه به صورت برنامه EXSIM ارائه داده اند. در این روش از مدل سازی کاتورهای گسل محدود بر اساس فرکانس گوشه دینامیکی استفاده شده است.
در این مدل فرکانس گوشه تابعی از زمان میباشد و محتوای فرکانسی سری زمانی شبیهسازی شده در هر زیر گسل توس تاریخچه گسیختگی کنترل میشود. در این روش یک گسل بزرگ به N زیر گسل تقسیم شده و هرکدام از آنها به عنوان یک چشمه نقطهای در نظر گرفته میشوند. حرکات زمین ناشی از هر کدام از زیرگسلها، که میتواند بر مبنای روش کاتورهای برای چشمه نقطهای محاسبه گردد، با درنظر گرفتن تأخیر زمانی مناسب برای هرکدام از آنها به منظور تعیین سری زمانی حرکات ناشی از یک گسلش محدود، با یکدیگر جمع میشوندتا تاریخچه زمانی زمینلرزه هدف بدست آید:
در این رابطه nw و nl تعداد زیر گسلها در امتداد طول و پهنای گسل اصلی میباشند. در نتیجه nl×nw=N و t i j تأخیر زمانی مربوط به امواج منتشر شده ازij امین زیرگسلی که به نقطه مورد نظر میرسند است. aij - t - نیز مقدار شتاب محاسبه شده به روش کاتوره ای نقطهایی میباشد.
2 روش تحقیق
به منظور تعیین پارامترهای صفحه گسل مسبب این زمین لرزه، از 7 شتابنگاشت بدست آمده از این رویداد که توس ایستگاههای شتابنگاری مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن به ثبت رسیده، استفاده شدهاست. در این مطالعه، شتابنگاشتها با استفاده از روش بور - - 2001 تصحیح خ مبنا شدهاند. در پردازش انجام شده روی این شتابنگاشتها از فیلترهای دیجیتالی باترورث میان گذر با فرکانس قطع 0/2و 25/0 هرتز برای حذف اغتشاشات پایین و بالا استفاده شده است.
با توجه به این که میزان توزیع لغزش و اسپریتیها بر روی صفحه گسل مسبب این زمینلرزه در دسترس نبود از قابلیت برنامه EXSIM برای تولید میزان لغزش به صورت تصادفی و بر مبنای توزیع نرمال استفاده گردید. پارامتر مهم دیگر میزان افت استرس میباشد. از آنجا که تعیین مقدار این پارامتر با عدم قطعیت بالایی همراه است، ابتدا میزان 50 بار در نظر گرفته شد و در نهایت با توجه به آن که پارامتر افت استرس کنترل کننده بخش فرکانس بالای طیف فوریه است با آزمون و خطا و تکرار چند باره محاسبات، مقدار بهینه 60 بار، بیشترین نسبت همخوانی را بین طیف فوریه مشاهدهای و واقعی ایجاد کرد.
همچنین مقدم و همکاران - 2009 - در مطالعات خود، میزان افت استرس 20،40 و 60 بار را برای گسل شمال تبریز در نظر گرفتند و دریافتند طیف خطر یکنواخت محاسبه شده در دوره بازگشت 475 سال برای ایستگاههای شتابنگاری مفروض در اطراف گسل شمال تبریز با شتاب طیفی شبیهسازی شده با استفاده از روش کاتورهای گسل محدود در افت استرس حدود60 بار همخوانی بیشتری دارد. با استفاده از رواب ولز و کوپراسمیت - 1994 - ابعاد گسیختگی مربوط به این زمینلرزه محاسبه شده است.
جهت تعیین سرعت موج برشی، که به منظور توصیف محی انتشار به کار میرود، از مطالعات انجام شده توس سیاهکالی مرادی و همکاران - - 1387، استفاده شدهاست که ساختار سرعتی پوسته در زون گسلی امتداد لغز تبریز را مورد بررسی قرار دادهاند. در جدول - - 1 برخی از پارامترهای ورودی مدل، برای شبیهسازی شتابنگاشت مصنوعی آورده شده است. با توجه به این که برنامه EXSIM تنها قابلیت شبیهسازی یک مؤلفه افقی دلخواه را دارد که لزوماً مؤلفه L یا T نمیباشد و البته این موضوع با توجه به این مطلب است که امواج مخرب ساختمان در زمینلرزه، غالباً از نوع امواج برشی میباشند، در این برنامه نیز هدف شبیهسازی همین امواج است.
بنابراین برای مقایسه نتایج شبیه سازی با نتایج مشاهده شده، شتاب نگاشت شبیهسازی شده با پنجره موج S دو مؤلفه L و T شتاب نگاشت مشاهده شده مورد مقایسه قرار میگیرد. سپس یک مؤلفه از مؤلفههای L وT شتابنگاشت مشاهده شده که همخوانی بیشتری را با شتابنگاشت شبیهسازی شده دارد، به منظور مقایسه دقیقتر انتخاب میگردد.
شکل1موقعیت رومرکز گزارش شده توس مراجع مختلف و موقعیت رومرکز به دست آمده از این مطالعه را نشان میدهد. شکل 2 تاریخچه زمانی، طیف پاسخ و طیف فوریه نگاشت مشاهدهشده وشبیهسازی شده در ایستگاه نهند را نشان میدهد. در این مطالعه با مقایسه نگاشتهای واقعی و شبیهسازی شده، مقدار بهینه امتداد و شیب صفحه گسل، به ترتیب برابر 310 و 87 درجه برآورد گردیده است.
3 نتیجهگیری
مدل گسل بدست آمده برای زمینلرزه تبریز نشان دهنده گسلشی با ابعاد 4×4 کیلومتر است و امتداد و شیب صفحه گسل به ترتیب برابر 310 و 87 درجه ارزیابی شده، همچنین عمق کانونی 11 کیلومتر و افت استرس 60 بار برای این زمینلرزه برآورد گردید
