بررسی اثر چشمه زمینه در منحنی خطر زمینلرزه

دسته تکتونیک
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین
تاريخ برگزاری ۱۴ اسفند ۱۳۸۶

چکیده:
 
در این مطالعه به بررسی اثر چشمه زمینه در سطح خطر زمینلرزه پرداخته شده است. منطقه مورد مطالعه شامل استان خوزستان و مناطق اطراف است. پس از تعیین چشمه های بالقوه لرزه زا و استفاده از رابطه کاهندگی، بیشینه شتاب مورد انتظار در هر نقطه برای دوره بازگشت ۴۷۵ سال برآورد شده و منطقه از نظر سطح خطر نسبی زمینلرزه به پنج بخش تقسیم شده است. برای سنجش کمی اثر چشمه زمینه، سه نقطه در سه منطقه با سطوح مختلف لرزه خیزی و خطر نسبی زمینلرزه، انتخاب شده است. در هر نقطه منحنی خطر با لحظ کردن چشمه زمینه و بدون آن محاسبه شده است. بررسی نشان می دهد که چشمه زمینه در افزایش احتمال رخداد شتابهای پایین تر، در نقاط با لرزه خیزی پایین تر و برای دوره بازگشتهای طولانی تر موثرتر است. همچنین، عمق چشمه زمینه در منحنی خطر اثر قابل ملاحظه ای ندارد.

معصومه اسکندری، دانشجوی دوره دکتری موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران
محمد رضا رضایی، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله
محمد رضا قیطانچی، عضو هیات علمی موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران
مقدمه
 
در این مقاله به بررسی اثر چشمه زمینلرزه در منحنی خطر زمینلرزه پرداخته شده است. به این منظور سه نقطه با سطوح لرزه خیزی مختلف و سطوح خطر نسبی زمینلرزه متفاوت انتخاب شده و سطح خطر در آنها با درنظر گرفتن چشمه زمینه و بدون آن مقایسه شده است. منطقه ای که بررسی می شود شامل استان خوزستان است و پهنه ای محصور بین 7/46 تا 5/52 درجه طول شرقی و 5/29 تا 34 درجه عرض شمالی را در بر می گیرد. این پهنه از نظر لرزه زمین ساختی در ایالت زاگرس قرار دارد (میرزایی و همکاران، 1998). برای پهنه بندی منطقه از نظر خطر زمینلرزه، پس از مطالعه سامانه تکتونیکی و رفتار لرزه خیزی، چشمه های بالقوه لرزه زا تعیین شدند. با استفاده از رابطه کاهندگی کورنل (1979) بیشینه شتاب افقی زمین (PGA) در 12000 سایت تعیین گردید و منطقه از نظر سطح خطر زمینلرزه به 5 زون تقسیم شد. شکل شماره 1 نقشه پهنه بندی خطر نسبی زمینلرزه را برای دوره بازگشت 475 سال (احتمال فزونی 10% و عمر مفید سازه 50 سال) نشان می دهد.
بحث
 
تعیین چشمه های بالقوه به نظر کارشناس و اطلاعات گردآوری شده بستگی زیادی دارد. مرسوم است که علاوه بر چشمه های تعیین شده، یک چشمه سراسری به منطقه نسبت می دهند (چشمه زمینه) تا اثر چشمه های احتمالی لحاظ نشده، گسلهای مدفون و ... تا حدی جبران شود. برای سنجیدن کمی اثر چشمه زمینه در برآورد خطر، چشمه زمینه به کل منطقه نسبت داده شده و اثر آن در سه نقطه شاخص سنجیده شده است. پارامترهای چشمه زمینه با استفاده از داده های کل منطقه به دست آمده و حداکثر زمینلرزه قابل انتظار از آن 7=Ms برآورد شده است. نقاط شاخص به نحوی انتخاب شده اند که سطوح مختلف لرزه خیزی و خطر زمینلرزه را پوشش دهند. موقعیت نقاط شاخص به این ترتیب است:
نقطه 1 در 39/48 درجه طول شرقی و 71/30 درجه عرض شمالی، واقع در منطقه ای با سطح خطر پایین: g15/0>PGA>g10/0، قرار دارد. g شتاب جاذبه زمین است. سطح لرزه خیزی در این محل پایین است.
نقطه 2 در 68/48 درجه طول شرقی و 43/31 درجه عرض شمالی واقع در منطقه ای با سطح خطر متوسط، g2/0>PGA>g15/0 قرار دارد. در این محل گسلها رسوبات کواترنری را قطع کرده اند و تعداد زمینلرزه های کمی در آن رخ داده اما بزرگترین زمینلرزه منطقه در آن ثبت شده است.
نقطه 3 در 37/49 درجه طول شرقی و 77/32 درجه عرض شمالی واقع در منطقه ای با سطح خطر متوسط، g2/0>PGA>g15/0 قرار دارد. در این محل سطح لرزه خیزی نسبی متوسط و بالاتر از نقطه 2 و نقطه 1 است. در شکل 2 منحنی برآورد خطر زمینلرزه در سه نقطه شاخص آورده شده است. در محاسبه این منحنی ها عمق همه چشمه های بالقوه (از جمله چشمه زمینه)، 10 کیلومتر لحاظ شده است. چنانکه شکل نشان می دهد، احتمال شتاب های پایین برای نقطه 3 بیش از نقطه 2 و برای نقطه 2 بیش از نقطه 1 است. احتمال شتابهای بالاتر برای نقطه 3 بیش از نقطه 2 و 1 است. در مجموع سطح خطر در نقطه شاخص 3 بیش از دو نقطه دیگر است.
به منظور سنجش تاثیر عمق چشمه زمینه روی منحنی خطر زمینلرزه، منحنی خطر در نقاط شاخص برای چشمه هایی با عمقهای 8، 10 و 15 کیلومتر محاسبه شده است. منحنی خطر برای سه حالت مذکور برای نقطه شاخص 1 در شکل 4 آورده شده است. چنانکه ملاحظه می شود، عمق چشمه زمینه تاثیر قابل ملاحظه ای در منحنی خطر ندارد.
در جدول 1 مقدار PGA با به حساب آوردن چشمه زمینه و بدون آن برای دوره بازگشتهای مختلف و عمقهای مختلف چشمه ها برای نقطه 1 محاسبه شده است. مقایسه نتایج نشان می دهد که نقش چشمه زمینه در دوره بازگشتهای طولانی تر واضح تر از دروه بازگشتهای کوتاه تر است.
جدول شماره 1. مقایسه بیشینه شتاب افقی زمین برای دوره بازگشتهای مختلف و عمقهای مختلف چشمه زمینه در نقطه 1.
Return period
h8, B.G.S
h8, no B.G.S
h10, B.G.S
h10, no B.G.S
h15, B.G.S
h15, no B.G.S
475
0.16642
0.099241
0.15594
0.099236
0.13152
0.099223
950
0.20046
0.099697
0.19081
0.099694
0.16829
0.099681
1900
0.25647
0.09996
0.23412
0.099956
0.19718
0.099945
نتیجه گیری
 
بررسی نشان داده است که می توان به منظور افزایش سطح ایمنی در نقاط با سطح خطر پایین، با استفاده از چشمه زمینه بدون اینکه سطح خطر در نقاط پرخطر افزایش محسوسی نماید سطح خطر را افزایش داد. چشمه زمینه باعث افزایش احتمال شتابهای پایین می شود و تاثیر آن برای شتابهای بالا بسیار خفیف تر از شتابهای پایین است. این اثر در نقاط با لرزه خیزی پایین تر واضح تر از نقاط با لرزه خیزی بالاتر است. همچنین نقش آن در دوره بازگشتهای طولانی تر مشهود تر از دوره بازگشتهای کوتاه تر است. عمق چشمه زمینه تاثیر قابل ملاحظه ای در سطح منحنی خطر ندارد.

کلید واژه ها: سایر موارد