بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
کاربرد نرم افزار z map در تعيين مقادير aو b در رابطه گوتنبرگ ريشتر
چکيده
داشتن مشخصات زلزله يا کاتالوگ زلزله ، براي مطالعات زمين ساختي بسيار مفيد است . نرم افزار z map توسط رابط کاربري گرافيکي جهت کمک به زلزله شناسان طراحي و کاربردي گرديده است . که در آن پارامتر مقدار b-value(b)،به عنوان يکي از پارامترهاي بسيار متداول درمطالعات زلزله شناسي ،مقياس مناسبي از آهنگ لرزه خيزي يک منطقه است .اين پارامتر ،که از رابطه گوتنبرگ ريشتر (logN=a-bM)به دست مي آيد،معرف شيب نمودار فراواني –بزرگاي زمين لرزهاست .آنچه در اين مطالعه مورد توجه قرار گرفته ،نقشه تغييرات مقدار b درمنطقه زمين ساختي آذربايجان شرقي است .
کليد واژه : زلزله ، گوتنبرگ،نقشه برداري،Z Map
١- متن اصلي
درنقشه تغييرات پارامتر b در آذربايجان شرقي مقدار b از ٠,٦تا١,٨درکل منطقه تغيير کرده است .مقدار b در طول گسل شمال تبريز٠,٨-١متغيير بوده ،بطوري که دربخش شرقي خود ميزانb کمتري رانسبت به بخش مرکزي وغربي نشان مي دهد.ناحية مورد مطالعه تحت عنوان شمال غرب ايران محدود به چهارچوب بطول جغرافيايي ٤٤ تا ٥٠ درجة شرقي و عرض جغرافيايي ٣٦ تا ٤٠ درجة شمالي ، قرار گرفته است . زلزلة چشمگيري در سدة اخير در منطقه مورد مطالعه توسط شبکه هاي لرزه نگاري جهاني ثبت نشده است .
عمده سازو کار زمين لرزههاي ثبت شده از نوع روراندگي هستند و بعضاً با مولفه امتداد لغز که با توجه به روند گسل هاي منطقه ، عمدتاً چپگرد مي باشند. منطقه مورد مطالعه جزء ايالت لرزه زمين ساختي آذربايجان است ، که زمين لرزههاي متعددي را تجربه کرده است . در اين مطالعه از داده هاي شبکه لرزه نگاري موسسه ژئوفيزيک دانشگاه تهران، همچنين داده هاي شتابنگاري مرکز تحقيقات ساختمان و مسکن ، اطلاعات موجود در بانک اطلاعاتي مرکز لرزه نگاري تبريز از سال ٢٠١٢ ميلادي تا سال ٢٠١٤ ميلادي مورد استفاده قرار گرفته است . نقشه لرزه خيزي منطقه با گسل هاي بنيادي موجود منطقه و همين طور سازو کار زمين لرزه ها تهيه شده است . خرد زمين لرزه هاي ثبت شده توسط شبکه هاي لرزه نگاري محلي از سال ١٩٩٦ –٢٠١٤ نشان مي دهند که منطقه از نرخ لرزه خيزي بالايي برخوردار مي باشد. همخواني خوبي بين زمين لرزه ها و گسل هاي بنيادي در منطقه وجود دارد. نقشه پروفيل عمقي تهيه شده نشان مي دهد که عمق زلزله ها عمدتا بين ١٠ الي ٢٠ کيلومتر مي باشد و گرچه زلزله ها تا عمق حدود ٣٠ کيلومتر نيز مشاهده مي گردد. "اين نشان مي دهد که لايه لرزه زا در اين منطقه حدود ٢٠ کيلومتر ضخامت دارد و زلزله ها در پوسته فوقاني رخ مي دهند". نتايج نشان مي دهند که قسمت مرکزي نسبت به دو انتها از فعاليت کمتري برخوردار مي باشد و بيشتر زمين لرزه ها با بزرگي ٢.٥ – ٣ در منطقه مرکزي رخ مي دهد.
پارامترهاي انتخابي مورد استفاده از بانک اطلاعاتي مرکز لرزه نگاري تبريز شامل زمان رسيد امواج P و S مي باشد که در مکان يابي زمين لرزهها مورد استفاده قرار گرفته اند.
٢- برآورد بزرگاي کامل شده
يک تکنيک ساده که عموماً براي تعيين Mc مورد استفاده قرارمي گيرد،استفاده از نمودارتوزيع فراواني بزرگا يا FMD به تنهايي است .درمطالعات لرزه اي اين روش اغلب بااستفاده از آزمون بصري نمودار فراواني بزرگا به صورت تجمعي ويا غيرتجمعي استفاده مي شود هرچندبيشترترجيح داده مي شود که معيارهاي کمي استفاده شود.تخمين درست ودقيق مقادير
a,b به داده مورد بررسي بستگي دارد.FMDازيک قانون نمايي خطي منحرف گشته وبطور زاينده اي براي بزرگاهاي کوچکتر مناسب شده است .اين انحراف به اين دليل است که شبکه ثبت کننده تنها قادر به ثبت بخشي از کل رخدادها براي بزرگاهاي کمتر ازبزرگاي کامل شده يا Mcاست .Mc به عنوان تابعي از زمان ومکان درسراسرکاتالوههاي لرزه اي تغيير مي يابد واين امر موقعيت را پيچيده مي کند ازاين رو تخمين صحيحي از Mc،درجايي که تعدادزمين لرزه هاي دردسترس زياد است ،مشکل مي گردد.ازتکنيکهاي مختلفي براي تعيين Mc مي توان استفاده کرد.مراحل ذيل براي تخمين Mcبه کار گرفته مي شود: ابتدامقادير a,b وMiمحاسبه مي شود که تناسب کاملي راباقانون نمايي نشان مي دهند.براي ارزيابي کيفيت تناسب يا درصد تغييرداده ها ،اختلاف مطلق (R)ازتعداد رخدادها درهربزرگا بين توزيع مصنوعي ومشاهده شده محاسبه مي شود.
درمرحله بعد،توزيع مصنوعي بزرگا با همان مقادير a,b,Miمحاسبه مي شود که تناسب کاملي را با قانون نمايي نشان مي دهند.براي ارزيابي کيفيت تناسب يادرصدتغييرداده ها ،اختلاف مطلق (R)ازتعداد رخدادها درهربزرگابين توزيع مصنوعي ومشاهده شده محاسبه مي شود.
Si,Bi تعدادتجمعي دردادهاي مشاهده شده ورخدادهاي پيش بيني شده درهربزرگاست وبه کل رخدادهاي مشاهده شده تقسيم شده تاتوزيع هنجارگردد.اگر Miکوچکترباشد بنابراين Mcبرپايه قانون نمايي ساده ،نمي تواند الگوي مناسبي از FMD ارائه کننودرنتيجه کيفيت تناسب اندازه گيري دردرصدي از کلتعداد داده ها ضعيف است .کيفيت مقدارمناسب R باافزايش Mi افزايش مي يابد وبه بيشينه مقدار %96-R در 1.8=Mc بااين مقدار Mc ،قانون نمايي ساده رابامقادير فرضي a,b,Mcمي توان %٩٦ ازتغييرات داده اي راتفسير کرد.به عبارت ديگر Mc بايستي به صورتي تعيين شود که در آن نقطه ،قانون نمايي بتواند ٩٠ درصد ويا بيشتر ،توزيع فرکانسي بزرگارا مدلسازي کند
دربرخي موارد،FMD نمي تواند به دليل توزيع دوگانه -bi) (model با قانون نمايي بطوردقيق تعيين شود .دراين موارد تخمين Mc براساس فرض قانون نمايي تحليل مي گردد.درتهيه نقشه b،شناسايي چنين مناطقي اهميت دارد زيرا نه مقدار تخميني Mc صحيح است ونه مقدار bداراي معناي واقعي خواهدبود.
٢-١- دقت مکاني پارامتر b
براي ترسيم دقيق پارامترهاFMD،تاحدامکان به تعدادزيادي داده نياز است تابتوانتحليل درستي داشت .تعدادکم داده ها خطايي را درتخمين مقدار b ايجاد مي کند ازاين رو کاتالوگهايي براي اينگونه تحليلها مناسب هستند که پريودهايي طولاني رادرنواحي بالرزه خيزي بالا ومقدار پائين Mcپوشش دهند.کوچکترين کاتالوگي که براي مکان يابي ماکما درابعادتقريبي ٢٠×١٠×١٠کيلومتر مناسب بوده است ،تنها ٤٥٠رخدادداشته است ولي نقشه تغييرات تغييرات پارامتر b درجنوب کاليفرنيا درارتباط با زمين لرزه سال ١٩٩٢لاندرزبابزرگاي M٧٣به اين دليل که تفاوت زماني درمقدار عددي b بسيار کم بود،نيازمند چندين هزاررخداد بود.
٢-٢- استفاده ازحداکثر رخدادها
هرقدر بازه زماني انتخابي براي تحليل طولاني تر باشد،زمين لرزه هاي بيشتري دردسترس خواهد بود ولي به طور معمول Mc درابتداي دوره ها مقداربالاتري دارد .زمانکيه بخشهاي ابتدايي کاتالوکها استفاده مي شود،Mc براي کل مجموعه داده ها بايستسي اضافه گردد.که تعداد رخدادهايي که ممکن است دربرگيرنده دوره هاي اخيرباشند راکاهش مي دهد.ازاين رو معمولاً تعدادرخدادهاباانتخاب يک زمان شروع Ts که همراه با Mc مناسب (Mc)Ts است تعداد زمين لرزه ها رادر کاتالوگ به بيشينه مقدار آن مي رسند.دربسياري ازبخشهاي آمريکا ودرژاپن اين زمان نزديک به سالهاي ١٩٨٠-١٩٨١است .
٢-٣- نقشه تغييرات حداقل بزرگاي کامل شده
کيفيت کليه کاتالوگهاي لرزه اي محلي وناحيه اي ازمرکز شبکه به سمت لبه هاي منطقه مونيتور شده کاهش مي يابد.مرزهاي زوال مشهود،خطوط ساحلي ،مرزهاي سياسي وفواصل بين شبکه ها مي باشد.کاتالوگهاي دوراز ساحل عموماً داراي سطح بالاتري از Mc هستند ولي همگني داده در آنها بهتر مي باشد زيرا که نصب لرزه نگارها بيشتردرروي زمين مي تواندMcومقياس بزرگا رابراي رخداد هاي تعيين محل شده درزيرتوده سنگي زميني تغييردهد ولي تاثيري بر خطوط ساحل ندارد.براي دوري جستن از مشکلاتي که ممکن است بواسطه ناهمگني Mc ايجادگردد.معمولاً نقشه تغييرات Mc (نقشه پراکندگي )به منظورتعيين اندازه مکاني بخش با کيفيت کاتالوگ ومحدودکردن تحليلها به اين منطفه صورت مي پذيرد.
با نقشه تغييرات Mc برايدوره هاي زماني متنوع،مي توان ناحيه که تقريباً داراي پوشش Mc ،بامقدارکم هستند را مشخص کرد.درانتخاب Mc ،بايستي توافقي صورت گيرد تا منطقه مورد نظر راپوشش دهد ولي تا حدامکان براي دستيابي به آن تعداد داده ها راکاهش نداد.پس مرز منطقه مورد مطالعه برپايه شواهدتعيين مي گردد ويک پارامتر آزاد نمي باشد.عموماً ازدقت کانوني به عنوان پارامتري جهت اندازه گيري کيفيت کاتالوگ استفاده نمي شود.به اين دليل که ابعاد مجموعه داده ها ي استفاده شده(يک کيلومتر زير آتشفشانها، ٥تا ٣٠ کيلومتر درطول پهمه گسلي )يزرگتر ازميزان خطاها هستند واز اين رو عموما يک مورد بحراني درمطالعات به شمار نمي آيند.در مواردي که خطاهاي کانوني ممکن است درمکان تغيير يابد وقابل مقايسه با ابعاد حجم نمونه ها گردد،مساله خطاي تعيين کانون بايستي به دقت بررسي گردد تا نقشه تغييرات مقدار B نيز معنا دارباشد.
٢-٤- همگن سازي زماني
