مکان یابی مجدد زمین لرزه های خراسان رضوی با الگوریتم اختلاف دوبل
| دسته | تکتونیک |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین |
| تاريخ برگزاری | ۱۳ اسفند ۱۳۸۶ |
چکیده :
در این مقاله با استفاده از کاتالوگ موج p ۱۸۰۰ زمین لرزه رخ داده شده در بین سالهای ۲۰۰۶ تا نوامبر۲۰۰۷( که توسط شبکه لرزه نگاری موسسه ژئوفیزیک ثبت شده است و در سایت این شبکه موجود است) و مدل سرعت پوسته ای آقای دکتر جوان و برنامه اختلاف- دوبل به تعیین مکان مجدد زمین لرزه ها با برطرف کردن تاثیرات ساختار سرعتی مدل سازی نشده می پردازیم.در این مطالعه هدف از تعیین مکان مجدد زمین لرزه ها تجزیه وتحلیل موقعیت و جهت گیری گسل های منطقه و بدست آوردن اطلاعاتی از تکتونیک منطقه میباشد .اجرای برنامه با مقادیر متفاوتی از فواصل جدایی حوادث و با روش وارون سازی به روش کمترین مربعات خطا میباشد.و بهترین نتیجه با فاصله جدایی ۵ کیلومتر بدست آمده است که در این حالت ۷۶۴ زلزله در۷۵ گروه متفاوت قرار میگیرند که عمده حوادث در۴ دسته اول این گروه قرار گرفته است و مکان آنها بهینه میشود .از نتایج بدست آمده از تعیین مکان مجدد زلزله میتوان تنگ شدگی دسته ها و جمع شدگی آنها و درصد تمایلات خطی در داخل دسته بندی ها را به راحتی مشاهده کرد .
محمد رسول علی بخشی کارشناس ارشد ژئوفیزیک از دانشگاه آزاداسلامی واحد علوم وتحقیقات
محمد رضا قیطانچی دکترای ژئوفیزیک،عضو هیئت علمی دانشگاه تهران
مقدمه :
تعیین مکان دقیق زمین لرزه های روی داده در هر منطقه به شناسایی پتانسیل لرزه خیزی ،شناخت گسل های پنهان و تحلیل خطر پذیری در آن منطقه کمک شایانی میکند.امروزه تعیین محل زمین لرزه ها با روش مدل سازی وارون و توسط برنامه ای رایانه ای انجام میشود. برنامه کامپیوتری تعیین مکان مجدد زلزله ها(اختلاف دوبل) ،مکان نسبی زلزله ها را در هر دسته با استفاده از الگوریتم اختلاف دوبل تعیین میکند که این الگوریتم و برنامه توسط آقایان Waldhauser & Ellsworth در سال 2000 طراحی وبه زبان فرترن وبرای سیستم عامل لینوکس نوشته شد .این الگوریتم از این حقیقت بهره میگیرد که اگر فاصله بین کانون دو زلزله نسبت به فاصله آنها تا ایستگاه کوچک باشد در این صورت مسیر پرتوهای بین منبع و ایستگاه مشترک بطور تقریبی در کل مسیر مشابه بوده درنتیجه اختلاف زمان سیر بین دو حادثه در یک ایستگاه مشترک تقریبا مستقل از ناهمگنی سرعت مدلسازی نشده در طول مسیر پرتو بین حوادث جفت شده در هر ایستگاه میباشد.
این الگوریتم میکوشد اختلاف(باقیمانده)زمان سیر هر جفت زلزله را در هر ایستگاه منفرد به مینیمم ممکن برساند.در کلیه روشهای مدل سازی وارون زمان سیر امواج زلزله ها ، ابتدا با استفاده از پارامترهای اولیه مدل و روش ردیابی پرتو، زمان سیر امواج از چشمه تا گیرنده محاسبه شده (مدلسازی مستقیم) و سپس با مقادیر مشاهده شده مقایسه میشود. اختلاف بین مقادیر مشاهده شده و محاسبه شده به عنوان باقیمانده خوانده میشود که بیانگر کیفیت مدل انتخابی برای پیش بینی داده هاست.تکنیک مدل سازی وارون زمان سیر، پارامترهای مدل را برای کمینه کردن این اختلاف تغییر میدهد.به علت غیر خطی بودن مساله وارون زمان سیر امواج حل مساله بصورت دوره ای انجام میشود، که هر دوره شامل مدل سازی مستقیم ومدل سازی وارون میباشد.در پایان هر دوره ضمن محاسبه تغییرات مدل و اعمال آنها بر پارامترهای اولیه باقیمانده کلی به روش RMSمحاسبه شده و تکرار دوره ها تا جایی ادامه مییابد که باقیمانده کلی به یک حد کمینه مورد انتظار برسد.
در روش مدل سازی وارون ،برگردان زمان سیر امواج زلزله برای تعیین پارامترهای زمانی و مکانی(کانون و زمان)زمین لرزه میباشد.در این روش زمان رسید به همراه ساختار سرعتی پوسته (مدل پوسته ای)، به عنوان پارامترهای معلوم و پارامترهای زلزله به عنوان مجهول مدل در نظر گرفته میشود و طی مراحل مدل سازی وارون بهینه میگردند.ما در این برنامه دو نوع انتخاب برای وارون سازی داریم یا SVD یا LSQR که برای داده های کوچک از روش SVD استفاده که در این حالت احتیاجی به تعیین ضریب میرایی نداریم ولی برای داده های بزرگ بسیار بزرگ از LSQR استفاده که بسته به میزان جدایی حوادث از ضرایب میرایی خاصی استفاده میکنیم.فرآیند تعیین مکان مجدد به وسیله کاهش تکرار باقیمانده اختلاف دوبل پیش میرود.تعداد تکرار ها با در نظر گرفتن اندازه و بزرگی داده میباشد.
یکی از مناطق لرزه خیز ایران منطقه شمال شرق ایران میباشد که با تعدد زلزله منطقه مناسب برای تعیین مکان مجدد زمین لرزه میباشد.جمع بندی اطلاعات حاصل از بررسی سوابق زمین لرزه های تاریخی و سده اخیر منطقه خراسان نشان از رخداد زلزله های بزرگ در طی 10 قرن گذشته میدهد و میتوان نتیجه گرفت که زمینساخت فعال منطقه تا عهد حاضر نیز ادامه داشته و لااقل مقدار زیادی از نیروهای تکتونیکی در این منطقه به صورت زلزله آزاد میشود.
بحث :
استفاده از زمان سیر امواج زمینلرزه های محلی امکان مطالعه دقیقتر مکان زمین لرزه ها را فراهم میسازد. در شکل بعد موقعیت ایستگاهها ی شبکه لرزه نگاری خراسان وابسته به موسسه ژئوفیزیک به همراه گسلهای فعال نشان داده شده است.
نوع داده استفاده شده در این تحقیق کاتالوگ داده موج p است.مدل سرعت پوسته ای آقای دکتر جوان به عنوان پارامتر وروری در نظر گرفته شد.ما ابتدا توسط نرم افزاری که به زبان VB نوشته شده است داده های شبکه لرزه نگاری ایران را به داده های قابل قرائت برنامه ph2dt تبدیل میکنیم .گروه داده برای این مطالعه شامل 1800 زلزله ثبت شده در محدوده طول جغرافیایی 56.5 تا 60.5 و عرض جغرافیایی 35.5تا 39 میباشد .بزرگی زلزله ها بین صفر تا 4 میباشند و بزرگی مقیاس محلی است.پس از اینکه داده ها قابل توسط برنامه VBآماده شد ما توسط نرم افزار ph2dt به استخراج زمان سیر رخداد زلزله تا ایستگاه میپردازیم که ورودی برنامه HYPODDمیباشد.قبل از اجرای برنامه اصلی ما باید چندین عامل (شکل زیر)زیر را برای برنامه قبل از اجرا مشخص نماییم که این موارد شامل ماکزیمم فاصله رخداد تا ایستگاه ثبت رخداد (MAXDIST) وماکزیمم فاصله جدایی دو رخداد (MAXSEP) و ماکزیمم جدایی جفت رخداد بر حسب کیلومتر(WDCT) میباشد.
نتیجه گیری :
در شکل الف زمین لرزه ها قبل از مکانیابی مجدد ودر شکل ب زمین لرزه ها پس از مکان یابی مجدد نشان داده میشود همانطور که دیده میشود برنامه اختلاف دوبل 4 دسته مهم را با مقدار فاصله جدایی حوادث 5 کیلومتر تعیین مکان مجدد نموده است که بهینه سازی زلزله ها را در راستای دو گسل کشفرود وقوچان نشان میدهد.عمق کانونی این دسته ها در فاصله بین 10-20 کیلومتری تغییر میکند.واز طرفی تنگ شدگی دسته ها و جمع شدن آنها وافزایش درصد خطی شدن در داخل دسته بندیها به راحتی قابل مشاهده میباشد.
منابع فارسی :