بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
پهنه بندی و ریز پهنه بندی خطر زلزله در منطقه شهر کرد
چکیده:
مقاله حاضر پژوهشی است با محوریت تعیین خط زلزله نگاشت از زمین لرزه های متفاوت انتخاب شده است که بتواند حرکت سنگ بستر را به ازاء زمین لرزه های محتمل منطقه مدل نماید. تحلیل دادهها توسط نرم افزار EERA انجام شده است. در ادامه نتایج به صورت نقشه های ریز پهنه بندی پریود طبیعی آبرفت، شتاب و ضریب بزرگنمایی با توجه به زمین لرزه های مختلف در ایستگاه های متفاوت ارائه شده است. نتایج نشان میدهد بیشینه شتاب مورد انتظار در دوره بازگشت ۷۵ و ۲۷۵ سال برای مولفه افقی بترتیب g و g و برای مولفه قائم بترتیب g و g می باشد همچنین بیان می کند که با افزایش ضخامت و درجه سستی آبرفت، پریود طبیعی خاک افزایش یافته و بزرگنمایی در پریودهای بالاتری رخ می دهد.
واژههای کلیدی: پهنهبندی، ریز پهنه بندی، رهیافت احتمالی، رابطه کاهندگی، اثرات ساختگاهی، پریور طبیعی آبرفت، تشدید
۱- مقدمه
تحلیل خطر زلزله به تخمین کمی خطرات لرزش زمین در یک محل خاص مربوط می شود. یک روش عمومی برای آنالیز خطر لرزه ای و به نقشه در آوردن آن، پهنه بندی است. خطرات لرزه ای در شرایطی که اندازه، زمان و مکان زلزله قطعی نباشد، به صورت احتمالی بررسی می شود. پهنه بندی لرزه ای به دو شاخه پهنه بندی و ریز پهنه بندی تقسیم می شود.
۲- منطقه مورد مطالعه بررسی حاضر در محدوده شهرکرد واقع در استان چهارمحال و بختیاری انجام شده است. شهرستان شهرکرد با وسعتی بالغ بر ۱۱۵۳۹۵۷ کیلومترمربع، بزرگترین شهرستان استان چهارمحال و بختیاری به شمار میآید. شهرستان شهرکرد از سمت شمال و شرق با منطقه اصفهان، از سمت غرب، شمال غرب و جنوب غرب به ترتیب با شهرستانهای فارسان، کوهرنگ و اردل و از سمت جنوب با شهرستان بروجن مجاور است [۱۱، ۱، ۲]. مرکز این شهرستان شهرکرد است که در طول شرقی ۴۹ درجه و ۲۲ دقیقه تا ۵۰ درجه و ۴۹ دقیقه است و از نظر عرض جغرافیایی در عرض شمالی ۳۲ درجه و ۲۰ دقیقه تا ۳۳ درجه و ۳۱ دقیقه قرار گرفته است. سازندهای زمین شناسی منطقه مورد نظر بسیار متنوع اند. این منطقه از نظر زمین ساختی - رسوبی بر دو واحد زاگرس و سنندج - سیرجان منطبق می باشد [ ]. مساحت کوچکی از بخش شمالی منطقه در محدوده واحد سنندج - سیرجان قرار دارد. این واحد در واقع جزئی از ایران مرکزی است ولی با اختصاصات ویژه ای از بقیه ایران مرکزی متمایز میگردد. این واحد به موازات راندگی اصلی زاگرس و در شمال آن قرار گرفته است (شکل ۱).
رسوبگذاری و اختصاصات ساختمانی واحد سنندج - سیرجان بیشتر شبیه ایران مرکزی است، ولی جهت و امتداد کلی آن از روند عمومی زاگرس تبعیت میکند [ ۵، ۱] . بخش جنوبی منطقه که در واقع بخش عمده مساحت منطقه را نیز شامل می شود در جنوب خط درز زاگرس قراردارد. واحد زمین ساختی - رسوبی زاگرس با روند شمال غربی - جنوب شرقی از حاشیه ترکیه در شمال تا گسل میناب در جنوب شرقی امتداد یافته است [ ۱۰].
سازوکار ژرفی زمین لرزههای محدوده مورد مطالعه سازوکار زمینلرزه های گسترهای به شعاع ۱۵۰ کیلومتری در اطراف منطقه به روش CMT )Centroid Moment Tensor( و بر پایه اطلاعات در دسترس دانشگاه هاروارد ارائه گردیده است [۳۶ | زمینلرزههای این گستره دارای سازوکار معکوس بوده و تنش اصلی بیشینه آن در راستای جنوب غرب - شمال شرق قرار گرفته است. سازوکارهای این زمینلرزهها در شکل ۲ الف ترسیم و ارائه گردیده اند. نقاط فشاری (+) با رنگ سیاه و نقاط کششی (-) با رنگ سفید، دایره های سیاه محورهای فشارشی و دایره های سفید محورهای کششی را نشان می دهد. سازوکار کانونی این زمینلرزهها همراه با وضعیت راستای تنش در شکل ۲ ب ارائه شده است.
۶- لرزه زمین ساخت منطقه
فعالیت های تکتونیکی منطقه چهارمحال و بختیاری را می توان در اثر حرکات Sub-HerCynian دانست. به نظر می رسد ارتباط آشکاری بین زمینلرزه ها و ساختمانهای موجود در کمربند چین خورده زاگرس وجود ندارد. عدم موفقیت در ایجاد ارتباط بین زلزله ها و ساختهای زمینشناسی ممکن است از دو عامل کمبود اطلاعات و عدم شناخت ارتباط پی سنگ - سطح ناشی شده باشد [۵ ] . لرزهخیزی منطقه با بررسی زمینلرزه های تاریخی و مطالعه زمینلرزه های ثبت شده دستگاهی ارزیابی شده .
بررسی زمینلرزههای تاریخی مهم نشان میدهد که گستره مورد نظر از دیدگاه لرزه زمین ساختی جز در نواحی نزدیک به گسل بزرگ زاگرس و گسلهای جوان وابسته به آن، آرامتر از دیگر مناطق ایران زمین است. پیش نیاز بررسی لرزه زمین ساخت منطقه تهیه کاتالوگ زلزله های تاریخی و سده . بیستم مرتبط با این منطقه است -۱- زمینلرزههای تاریخی (پیش از سال ۱۹۰۰ میلادی/ ۱۲۷۸ شمسی)
شناخت ما از زمینلرزه های پیش از سده بیستم محدود به داده های پراکنده موجود در کتاب های تاریخی است. بدین جهت این داده ها از دیدگاه محل رویداد، شدت و بزرگی زمینلرزه دارای دقت زیادی نیست و تنها سیمایی از ویژگیهای لرزهخیزی منطقه را به دست میدهد. جهت بررسی حاضر اطلاعات زمینلرزههای تاریخی، که تا شعاعی بیش از ۱۵۰ کیلومتری منطقه رخ دادهاند، گردآوری .
۲-۶- زمین لرزه های سده بیستم (۱۹۰۰ میلادی)
در بررسی حاضر از داده های دستگاهی، به دلیل دارا بودن ویژگیهایی نظیر بزرگی، عمق و مختصات مرکز سطحی و همچنین دقت بالا، بیشتر استفاده شده است [۳۵] . به طور کلی توزیع زمینلرزه های دستگاهی با بزرگاهای متفاوت از روند عمومی زون زمین ساختی زاگرس پیروی می کند. تمرکز زمینلرزه های یاد شده در قسمتهای جنوب غربی، فعال بودن این منطقه را از لحاظ لرزهخیزی بیان میکند. ۶- ۳- گسلهای لرزه زا
گسلهای لرزهزا گسلهایی هستند که در طی تاریخ باعث بروز زلزله شده اند. به علت کمبود دادههای لرزه ای، نمیتوان در مورد لرزه زایی گسلها اظهار نظر قطعی نمود، با این حال درازای زیاد و سن جوان از جمله عواملی است که سبب می شود آنها را جزء گسلهای جنبا و لرزه زا طبقه نمایند(جدول ۱)[۱۵، ۱۶، ۵، ].
بررسی لایه لرزه زا
جهت بررسی عمق لایه لرزه زا میتوان از توزیع ژرفای مرتبط با بزرگاهای مختلف استفاده کرد[۳۵ ]. در این راستا از اطلاعات حاصل از مکانیابی دوباره زلزله ها )Relocation( کمک گرفته می شود. در این پژوهشی، بدلیل کم بودن داده های دقیق عمق زلزله ها در محدوده مورد مطالعه، دادههای زلزله ها از مساحت گسترده تری انتخاب گردید. در شکل ۳ نمودار توزیع ژرفا نسبت به بزرگای زلزله ها رسم گردیده است. در صورتی که پوش حداقل عمق رسم شود، می توان دید که عمق زلزله های این منطقه از حدود ؛ - ۵ کیلومتری سطح زمین آغاز و تا حدود ۱۸ کیلومتری ادامه مییابند (شکل ۳).
.
نزدیک بودن دو گسل شامل چشمه های خطی A و B به منطقه شهری دلیلی بر اهمیت لرزه ای این دو چشمه است. کمترین فاصله چشمه A از شهرکرد حدود ۹ کیلومتر می باشد. به دلیل نبود آمار زلزله بر روی این دو چشمه، لازم است تا اطلاعات پارمترهای لرزهخیزی از چشمه های دیگر برگرفته شود. به دلیل فاصله مکانی کمتر چشمه های ۱ و ۳ به چشمه های A و B، میانگینی از پارامترهای B و فراوانی Mmin به آنها نسبت داده شد. وزن ۲ به چشمه ۱ و وزن ۱ به چشمه ۳ نسبت داده شد. میزان Mmax مرتبط با این چشمه ها از رابطه بزرگا - طول گسل (زارع ۱۳۷) محاسبه گردید. رابطه بدین شکل تعریف گردیده است.
در رابطه فوق لازم است تا طول گسل LF بر اساس یک قطعه از گسل (طول نسبتا مستقیم و پیوسته از گسل که احتمال جنبا شدن و گسیختگی در آن وجود داشته باشد) اندازه گیری شود. در جدول ۳ پارمتر های لرزهخیزی مربوط به هر یک از چشمه ها دیده می شود.
۵- روابط کاهندگی
روابط کاهندگی، جزئی کلیدی در تحلیل خطر لرزهای به شمار می روند منظور از تعیین چشمه لرزه زا، مشخص کردن گسترهای محدود از نقاط است که توان لرزه زایی یکنواختی در تمام این نقاط وجود دارد[۹ ، ۷، ۱، ] . اطلاعات زلزله های منطقه مورد مطالعه در فاصله ای بیش از محدوده ۱۵۰ کیلومتری جمع آوری گشتهاند تا بتوانند دیدی وسیع و کامل تر از لرزهخیزی و آمار زلزله ها بدست دهند. نقشه محدوده مورد بررسی به همراه موقعیت گسلها، کانون زلزله های رخ داده (شامل زلزله های تاریخی و زلزله های معاصر) و چشمه های ناحیهای و خطی در شکل : الف آمده است. در این نقشه، ۹ چشمه لرزهزا، بر اساس روند گسلش، تجمع زلزله ها و همچنین گره های تکتونیکی تعیین گردیده اند. هفت مورد از آنها از نوع ناحیهای و دو مورد به عنوان چشمه های خطی تعریف شده اند(شکل : الف). برای درک بهتر موقعیت چشمه ها، در شکل ؛ بب تنها مرکز شهر و جانمایی چشمه های ناحیه ای و خطی ترسیم گشته است. طول بزرگتر محدوده چشمه ها در راستای شمال غربی - جنوب شرقی امتداد یافته است و بر روند اصلی گسلش در زاگرس منطبق است.
۶-ا- پارامترهای لرزهخیزی منطقه مورد مطالعه ضریب لرزهخیزی خصوصیت بسیار مهمی از یک چشمه لرزه زا است که توزیع زمانی وقوع زلزله در چشمه ها و توزیع بزرگی زلزله در یک چشمه را توصیف می کند. در این پژوهش برای دستیابی به ضریب لرزهخیزی و فراوانی بزرگای حداقل از نرم افزار کیکو (Kijko) استفاده گردیده است. اساس کار این نرم افزار بر پایه رابطه بزرگا - فراوانی (گوتنبرگ - ریشتر) استوار است. جدول ۲ میزان بزرگای حاصل از رابطه بزرگا - طول گسل، بزرگای حاصل از رابطه گوتبرگ - ریشتر، بیشینه بزرگای مشاهدهای و بزرگای ماکزیمم میانگین گرفته شده را نشان می دهد.
است تا با استفاده از روابط کاهندگی مختلف، میزان شتاب مورد انتظار با توجه به دوره هایبازگشت گوناگون برای دو مولفه افقی و عمودی در سطح زمین تخمین زده شود.
مهمترین روابط کاهندگی استفاده شده عبارتند از: رابطه کاهندگی زارع ۱۹۹۹، رابطه کاهندگی اتکینسون ۱۹۹۷، رابطه کاهندگی بور، جوینر و فومال ۱۹۷۷، رابطه کاهندگی امبر سیز ۱۹۹۵، رابطه کاهندگی بور و جوینر ۱۹۸۱ رابطه زارع ۱۹۹۹ بر اساس دادههای بدست آمده از ایران تدوین گردیده، لذا منطبق ترین رابطه ای است که می توان از آن جهت پردازش دادههای لرزه ای در ایران استفاده نمود.
۹- نقشه های هم تراز شتاب
نقشه های هم تراز شتاب با بکارگیری روابط کاهندگی گوناگون و همچنین با توجه به دو دوره زمانی بازگشت ۷۵ و ۲۷۵ سال تهیه گردیده اند [۱۹ ، ۳۶] . دوره بازگشت ۷۵ سال برای زلزله های مبنای طراحی بکار میرود.
در شکل ۵ نقشه های هم تراز شتاب، با بهره گیری از رهیافت احتمالی، وابسته به ترکیب روابط کاهندگی گوناگون برای دو مولفه افقی و قائم، برای دو دوره بازگشت ۷۵ و ۲۷۵ سال تهیه شدهاند. در محاسبات از ترکیب روابط کاهندگی گوناگون کمک گرفته شده تا میانگینی از شتاب مورد انتظار برای مولفه های افقی و قائم حاصل گردد. در ترکیب نتایج روابط کاهندگی ذکر شده، وزن مساوی به تمامی آنها اعمال شد.
