سرعت انتشارموج Pn در زیر پوسته در مناطق بندرعباس و کرمان

مقدمه :

برای مطالعه سرعت انتشار موج Pn در زیر موهو و عمق پوسته در منطقه بندرعباس و کرمان، کلیه زلزله هایی با M_L≥۳  ازژانویه ۲۰۰۵ تاژانویه ۲۰۰۶ که به وسیله ایستگاه های باند پهن پژوهشگاه ثبت شده بود، مورد استفاده قرار گرفت. زلزله های فوق الذکر کلیه زلزله هایی بودند که در ایران به وقوع پیوسته بود و توسط دستگاه های محلی ثبت شده بودند. در شکل ۱ موقعیت زلزله ها روی نقشه نسبت به دو پایگاه بندرعباس و کرمان آمده است. زلزله هایی که مراکز آن ها در این بررسی مورد استفاده قرار گرفتند عبارت بودند از ۳۳ زلزله در ایستگاه بندرعباس با بزرگی بین ۳-۶ و عمق کانونی ۱۰-۳۰ کیلومتر و فاصله بین  ۱۸۴ تا ۸۹۰ کیلومتر تا ایستگاه بندرعباس و ۱۰۱ زلزله در ایستگاه کرمان با بزرگی بین ۳-۷ و عمق کانونی ۱۰-۳۰ کیلومتر و فاصله بین  ۲۴۰ تا ۷۰۰ کیلومتر تا ایستگاه کرمان و ۷۰ زلزله با بزرگی ۳-۷ و عمق کانونی ۱۰-۳۰ کیلومتر و فاصله بین ۲۳۵ تا ۸۵۰ کیلومتر در هر دو ایستگاه بندرعباس و کرمان ثبت شده بودند.

◊◊◊◊◊◊◊

بحث :

بسته به نحوه توزیع ایستگاه های شبکه لرزه نگاری، دو روش برای رسم منحنی های زمان عبور می توان در پیش گرفت. روش اول برای حالتی است که در شبکه لرزه نگاری تعداد کافی ایستگاه در یک راستا قرار نگرفته باشند. در این حالت برای رسم منحنی زمان عبور ابتدا زلزله هایی که رومرکز آن ها با یک یا چند ایستگاه لرزه نگاری در یک راستا قرار دارند انتخاب می شوند. سپس زمان وقوع هر زلزله از زمان رسید قرائت شده موج مورد نظر (P یا S) از روی نگاشت مربوط به آن زلزله کسر می شود تا بدین طریق زمان سیر موج از محل زلزله به ایستگاه مورد نظر به دست آید. در این مرحله لازم است تأخیر زمانی ناشی از عمق زلزله محاسبه و تصحیح شود. این کار با نسبت دادن یک سرعت متوسط از سطح تا کانون زلزله، محاسبه زمان تأخیر انجام می شود.منحنی زمان عبور با ترسیم مقادیر زمان های سیر محاسبه شده، نسبت به فاصله رومرکز زلزله از ایستگاه ( یا ایستگاه های)  مورد نظر به دست می آید. بدیهی است که در این روش به خاطر عدم قطعیت در تعیین محل زلزله توسط یک مدل فرضی برای پوسته، منحنی های زمان عبور به دست آمده کاملاً دقیق نبوده و نتایج حاصل نیاز به تعدیل دارند. روش دوم برای حالتی است که شبکه لرزه نگاری دارای تعداد زیادی ایستگاه هم راستا باشد. در این حالت علاوه براین که می توان برای هر زلزله واقع بر راستای ایستگاه ها یک منحنی زمان عبور جداگانه ترسیم کرد، بلکه می توان با محاسبه اختلاف زمان رسید موج از یک زلزله به دو ایستگاه، خطای حاصل از زمان وقوع زلزله را حذف نمود و اختلاف زمان سیر بین دو ایستگاه را به طور واقعی به دست آورد یعنی∆T=T_۲-T_۱=(t_۲+T_o)-(t_۱+T_o)=t_۲-t_۱=∆t  که در آن T_i زمان رسید زلزله در ایستگاه i ام، t_i زمان سیر موج از کانون زلزله تا ایستگاه i ام و T_o زمان وقوع زلزله می باشد.بدین طریق می توان سرعت در لایه های زیرین برای فازهای شکست مرزی را با دقت قابل قبولی محاسبه کرد. کاربرد عمده این روش، که روش دو ایستگاهی نامیده می شود، در تعیین سرعت موج P در زیر ناپیوستگی موهو (در گوشته فوقانی) با استفاده از فاز P_n است (آسوده،۱۹۸۲). اساس کار این روش به صورت ترسیمی است در شکل ۲، نشان داده شده است.در این روش اگر رومرکز زلزله بر روی امتداد خط واصل بین دو ایستگاه قرار نداشته باشد، خطای ناشی از آن بایستی در محاسبات منظور شود.

با این که منحنی زمان عبور به دست آمده از روش دوم سرعت انتشار موج در بین ایستگاه ها را به طور نسبتاً دقیقی تعیین می کند، اما عمق لایه ها در محل زلزله را که به کمک عرض از مبدأ        شاخه های منحنی

 به دست می آیند، تعیین نمی کند. علت این امر عدم دسترسی به زمان وقوع زلزله می باشد.

در عمل توزیع ایستگاه های شبکه های لرزه نگاری به گونه ای است که به ندرت می توان تعداد کافی ایستگاه تقریباً هم راستا را برای یک زلزله مورد نظر پیدا کرد. به همین دلیل عمدتاً از روش اول استفاده می شود.

با استفاده از گزارشات دو پایگاه بندرعباس و کرمان زمان ثبت اولین فاز موج طولی Pn و زمان سیر موج را تعیین کردیم. از ۳۳ زلزله ای که در ایستگاه بندرعباس استفاده شد عمق کانونی متوسط ۱۵ کیلومتر و به طور متوسط ۳۹۰ کیلومتر از بندرعباس فاصله داشتند. تعداد ۱۰۱ زلزله ای که در ایستگاه کرمان استفاده شد عمق کانونی متوسط ۱۵ کیلومتر و به طور متوسط ۳۷۵ کیلومتر از کرمان فاصله داشتند و تعداد ۷۰ زلزله ای که در هر دو ایستگاه به ثبت رسیده بود عمق کانونی متوسط ۱۵ کیلومتر و به طور متوسط ۴۳۵ کیلومتر از هر دو ایستگاه فاصله داشتند.

منحنی های زمان – عبور موج Pn نسبت به دو پایگاه  رسم شد که در شکل های ۳ تا ۵ نشان داده شده است. برای هرکدام می توان معادله خطی به صورت t=aD+b در نظر گرفت که در آن t زمان رسید موج و D فاصله مرکز زلزله تا پایگاه مورد نظر می باشد برای مسیرهای بین این دو پایگاه تعیین شد. بر این اساس زمینلرزه هایی که در ایستگاه بندرعباس، کرمان و هردو ایستگاه ثبت شده بودند روابط t=۰.۱۳۲۳D+۳۸.۶۸۱ و t=۰.۱۲۷۱D+۴۷.۴۸۹ و t=۰.۱۲۴۸D+۴۷.۱۳ را نشان دادند ضرایب a و b و خطای محاسبات آن ها با استفاده از روش کمترین مربعات (ساتو، ۱۹۷۰) محاسبه شدند. از این منحنی ها مشخص شد که سرعت موج Pn در بندرعباس  Vp_n=۷.۵۵۸۶ km/s،کرمان                         km/s Vp_n=۷.۸۶۷۸ و ما بین این دو ایستگاه km/s Vp_n=۸.۰۱۲۸ می باشد.

◊◊◊◊◊◊◊

نتیجه گیرى :

داده های استفاده شده در این مطالعه از زلزله های ثبت شده در شبکه لرزه نگاری باند پهن پژوهشگاه استفاده شد و برای این که امکان محاسبه سرعت گوشته بالایی فراهم شود، محدودیتی در مورد حداکثر فاصله بین زلزله و ایستگاه های ثبت کننده منظور نشد، زیرا فاز P_n در فواصل بیش از ۱۵۰-۲۰۰ کیلومتر به عنوان اولین رسید ظاهر می شود (لی و والاس،۱۹۹۵ و کولهانک، ۱۹۹۰). با توجه به این که مقادیر اولیه متغیر های مدل سازی در این مطالعه از قرائت نگاشت های واقعی زلزله ها و تحلیل منحنی های زمان عبور مربوط به آن ها تعیین شدند، لذا نتایج به دست آمده را می توان به عنوان مدل اولیه قابل اطمینانی برای استفاده در مدل سازی های دقیق پوسته به کار برد.

◊◊◊◊◊◊◊

منابع فارسى :

1. جوان دولویی، غ، ۱۳۸۲، تعیین میزان ناهمسان گردی سرعت موج برشی به روش تابع انتقال گیرنده لرزه ای، ن. فیزیک زمین و فضا، ۲۹، ۲، ۳۰-۴۰.

2. زندی فر، ح، ۱۳۷۷، مطالعه ساختمان سرعتی پوسته به روش توموگرافی زلزله های محلی و کاربرد آن در منطقه شمال غرب ایران با استفاده از داده های محلی آذربایجان: پایان نامه کارشناسی ارشد ژئوفیزیک، مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، ایران.

3. عکاشه،ب.و ناصری ش . : ۱۳۵۱، ن ، فیزیک. فیزیک زمین و فضا، ۱(۲)، ۱.

◊◊◊◊◊◊◊

References:

1. Akasheh, B., ۱۹۷۵, Travel time residuals in the Iranian plateau: J. Geophy., ۴۱, ۲۸۱-۲۸۸.

2. Anzabi, A., ۱۹۸۱, Study of P and S Wave travel time for different regions of Iran as recorded in Tabriz seismic station, J.Earth & Space Phys, Vol. ۱ Nos.۱ & ۲, ۴۳-۴۷.

3. Asudeh, I.۱:place>, ۱۹۸۲, P_n Velocities beneath Iran۱:place>۱:country-region>: Earth and planetary Science Letters, ۶۱, ۱۳۶-۱۴۲.

4. Asudeh, I.۱:place>, ۱۹۸۲, Seismic structure of Iran۱:place>۱:country-region> from surface and body waves: Geophs. J. R. astr. Soc., ۷۱,۷۱۵-۷۳۰.

5. Dehghani, G. A., and Makris, J., ۱۹۸۴, the gravity field and crustal structure of Iran۱:place>۱:country-region>: N. JB. Geol. Palaont. Abh.

6. Franco, R., ۱۹۹۷, Ivera seismic array: a study of continental crust and upper mantle: Geophys. J. Int., ۱۲۸, ۷۲۳-۷۳۶.

7. Gary Chulick, Walter D. Mooney and Shane Detweiler, ۲۰۰۱, U.S.۱:place>۱:country-region> Geological Survey, Menlo Park۱:city>, CA۱:state>۱:place>.

8. Kulhanek, O., ۱۹۹۰, Anatomy of seismograms: Elsevier Scintific publishers, Amsterdam۱:place>۱:city>.

9. Lay, T., and Wallace, T. C., ۱۹۹۵, Modern global seismology: Academic press,U.K.۱:place>۱:country-region>

10. McCollum, R. L., and Crosson, R. S., ۱۹۷۵, An array study of upper mantle velocity in Washington۱:place>۱:state> state: Bull. Seism. Soc. Am., ۶۵, ۲,۴۶۷-۴۸۲.

11. Moazami- Goudarzi, Kh., ۱۹۶۸, La dispersion des ondes de Rayleight et les structures de la croute et du manteau superieur entre Limousin et Morvan: Theses presentees a la faculte des sciences de I’universite de paris pour obtenir le grade de docteure es sciences physigues.

12. Schuller, W., Morozov, I. B., and Smithson, S. B., ۱۹۹۷, Crustal and uppermost mantle structure of northern Eurasia۱:place> along the profile Quartz: Bull. Soc. Am., ۸۷, ۲, ۴۱۴-۴۲۶.

13. Zelt, C. A., and Ellis, R. M., ۱۹۹۸, Seismic structure of the crust and upper mantle in the peace River Arch region, Canada۱:place>۱:country-region>: J. Geophyss. Res., ۹۴, B۵, ۵۷۲۹-۵۷۴۴.

14. Zhu, L., and Kanamori, H., ۲۰۰۰, Moho Depth variation in southern California۱:place>۱:state> from telesismic receiver functions: J. Geophys. R., ۱۰۵, ۲۹۶۹-۲۹۸۰.

زهره ریاضی- باشگاه پژوهشگران جوان-دانشجوی دکتری ژئوفیزیک دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات

تهران- سعادت آباد- خیابان علامه شمالی- نبش کوچه ۱۴- پلاک ۵۴ – واحد ۲۳- ۲۲۳۵۷۰۵۵ – ۰۹۱۳۳۴۰۸۹۶۵-      zohrehriazi@yahoo.com

غلام جوان دولویی- عضو هیات علمی پژوهشگاه بین المللی زلزله و مهندسی زلزله

کلید واژه ها: کرمان