عناوین پایان نامه‌های دکترا
رشته ژئوفیزیک- زلزله شناسی
دوره پنجم سال تحصیلی ۱۳۸۶-۱۳۸۵
حبیب رحیمی
ساختار های الاستیک و غیر الاستیک منطقه ای برای پوسته و گوشته بالائی ایران

هدف این مطالعه تهیه نقشه‌های توموگرافی دوبعدی سرعتهای فاز، گروه و ضرایب جذب برای اولین بار به روش معکوس سازی خطی؛ کلاس بندی منحنی‌های پراکندگی و جذب به منظور پهنه‌بندی فلات ایران به روش الگوریتم منطق فازی و تعیین ساختارهای الاستیک و غیرالاستیک پوسته و گوشته بالایی در پهنه‌های مختلف فلات ایران به روش معکوس‌سازی غیر خطی است. برای دستیابی به اهداف مذکور، مطالعه حاضر در سه بخش اساسی انجام شد. در اولین بخش، منحنی‌های پراکندگی و جذب محلی با استفاده از داده‌های مناسب ثبت شده در ۲۹ ایستگاه باند پهن شبکه‌های لرزه نگاری پزوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله و ایستگاههای دانشگاه فردوسی مشهد برآورد گردیدند. برای این منظور، مدهای اساسی امواج ریلی، که در طول ۱۵۸۶ مسیر که شرایط دو ایستگاهی را دارا بودند، با استفاده از روش آنالیز فرکانس- زمان (FTAN) از لرزه‌نگاشتهای مورد نظر جدا شدند. مدهای اساسی امواج ریلی جدا شده به وسیله FTAN و سرعتهای گروه تک ایستگاهی بدست آمده توسط آن، با استفاده از کد نوشته شده در این مطالعه برای محاسبه مقادیر سرعتهای فاز، گروه و ضرایب جذب بین ایستگاهی در پریودهای مدنظر به روش واهمامیخت بهینه واینر مورد استفاده قرار گرفتند. شایان ذکر است که کد مذکور قبل از این مرحله با استفاده از داده‌های مصنوعی اعتبار سنجی شد. بدین طریق بیش از ۲۴۰ منحنی پراکندگی سرعت گروه و فاز و بیش از ۱۵۰ منحنی ضرایب جذب بین ایستگاهی برآورد شدند که اکثر مناطق فلات ایران بجز ناحیه جنوب شرقی را به خوبی پوشش دادند. این منحنی‌ها با استفاده از روش معکوس سازی خطی یانوسکایا-دیتمار و شکل بهبود یافته آن در این مطالعه به ترتیب برای برآورد نقشه‌های توموگرافی دو بعدی سرعتهای فاز، گروه و ضرائب جذب استفاده شدند که در بازه پریودی ۱۰ تا ۱۰۰ ثانیه ابزار اساسی برای بررسی تغییرات ناهمگنی‌های جانبی پوسته و گوشته بالائی به شمار می‌روند. پوشش خوب مسیرهای دو ایستگاهی امکان برآورد نقشه‌های توموگرافی دو بعدی با قدرت تفکیک جانبی بالاتر از مطالعات جهانی و منطقه‌ای موجود را فراهم و مقادیر پایین نسبی سرعت فاز، گروه و ضرایب جذب بالا را در پهنه فلات ایران نشان داد. نقشه‌های توموگرافی دوبعدی در فرکانسهای بالا با ساختارهای پوسته بالایی و به خصوص با لایه‌های رسوبی و فرکانسهای متوسط و پایین با ناهمگنی‌های گزازش شده برای پوسته و گوشته بالایی هم‌خوانی خوبی را نشان می‌دهند. در ادامه، یـک روش پهنه‌بندی اتوماتـیک برای پهنه‌بندی فلات ایـران بر اسـاس دسته‌بندی پارامترهای مورد مطالعه و بدون استفاده از اطلاعات لرزه‌زمین ساختی به کار گرفته شد. بر این اساس از روش الگوریتم منطق فازی و با استفاده از شیب و عرض از مبدأ روابط خطی برازش شده به منحنی‌های توابع سرعت فاز، گروه، و ضریب جذب امواج ریلی، فلات ایران به پنج ناحیه همگن تقسیم‌بندی گردید.. ناحیه‌های بدست آمده برای فلات ایران با روند مذکور، با ساختارهای مهم تکتونیکی و تا حدود زیادی با ایالتهای لرزه‌زمین ساختی اساسی ارائه شده برای فلات ایران منطبق هستند.
در مرحله دوم با توجه به اینکه برآورد منحنی‌های سرعتهای فاز، گروه و جذب تئوری برای مدلهای زمین مفروض بخش اساسی در معکوس سازی ساختارهای عمقی سرعت و جذب امواج برشی در زمین را تشکیل می‌دهد، به مباحث مدلسازی منحنی‌های تئوری پرداخته شد. بدین منظور از روش تجمیع مدها برای مدلسازی اطلاعات پراکندگی فاز و سرعت گروه برای مدلهای مفروض ساختاری زمین استفاده شد. برای برآورد منحنی‌های تئوری ضرائب جذب برای مدل زمین غیر الاستیک از کد نوشته شده در این مطالعه بر اساس روش اندرسون استفاده شد. برای این منظور نیاز به برآورد مشتقات جزئی نسبت به پارامترهای ساختار زمین بود که با استفاده از روش تحلیلی و ارتقاء کدهای موجود محاسبه گردیدند.کدهای نوشته شده برای برآورد مشتقات جزئی بصورت عددی و پارامترهای غیرالاستیک با استفاده از داده‌های مصنوعی مختلف اعتبار سنجی شدند. در مرحله سوم، منحنیهای تئوری و مشاهده‌ای بدست آمده در دو مرحله قبل با استفاده از روش معکوس سازی غیر خطی هدجگ برای برآورد ساختار سرعت و جذب امواج برشی بکار برده شدند. کد روش غیر خطی هدجگ برای برآورد ساختارهای سرعت امواج برشی موجود بوده و در این مطالعه کد مذکور برای برآورد ساختارهای جذب امواج ارتقاء یافته و مورد استفاده قرار گرفت. برای محاسبه ساختارهای عمقی، مقادیر میانگین منحنی‌های سرعت فاز، گروه و ضرایب جذب برای کلیه سلولهای قرار گرفته در هر پهنه بدست آمده از توموگرافی دو بعدی محاسبه شده و با استفاده از روش معکوس‌سازی غیرخطی هدجگ، ساختارهای عمقی الاستیک و غیرالاستیک پوسته و گوشته بالایی برآورده شد. ساختارهای سرعتی و جذب بدست آمده در نواحی مذکور با ساختارهای سرعتی ارائه شده برای مناطق مختلف پهنه ایران مقایسه و بحث شد. ساختارهای سرعتی و جذب بدست آمده در این مطالعه علاوه بر این که در مطالعات زلزله شناسی و برآورد پارامترهای جنبش نیرومند زمین و برآورد واقع گرایانه خطر زلزله دارای اهمیت ویژه‌ای است با فرایندهای تکتونیکی و ژئودینامیکی ارائه شده در ناحیه زاگرس، کپه داغ، ایران مرکزی و البرز سازگاری خوبی نشان می‌دهد.

محمدرضا سپهوند
لرزه‌‌زمین ساخت گسل اصلی عهد حاضر زاگرس در حد فاصل دورود تا بروجرد

پهنه گسلی زاگرس بخاطر نوع برخورد قاره‌ به قاره، جوان بودن و لرزه خیزی بالای آن همواره مورد توجه زلزله‌شناسان واقع بوده است. در این میان گسل اصلی عهد حاضر در لبه برخورد ایالت لرزه زمینساختی زاگرس با ایران مرکزی نقش برجسته‌ای در توزیع و انتقال تنش برخوردی میان صفحات عربی و اوراسیا را برعهده دارد. در بین قطعات گسلی گسل اصلی عهد حاضر زاگرس، گسل دورود به عنوان گسل مسبب زمین‌لرزه ۳۱/۳/۲۰۰۶ به دلیل تجربه‌ زمین‌لرزه‌های بزرگ (بعنوان مثال زمین‌لرزه ۱۹۰۹ دورود) همواره مورد توجه بوده است.
برجستگی‌های بارز گسل اصلی عهد حاضر و قطعات گسلی آن از دیدگاه زلزله‌شناسی و لرزه‌زمینساختی موجب شده تا مطالعاتی چند در این محدوده انجام شود. اکثر مطالعات انجام شده یا بر پایه شواهد زمین شناسی انجام شده و یا بر اساس مدلسازی شکل موج امواج دور لرز صورت گرفته‌ است. در روش اول تمامی برداشت‌ها بر رخنمونها و عوارض طبیعی پایدار بوده و امکان اطلاق ویژگی‌های سطحی به عمق بخصوص در مناطق حاصلخیزی همچون دشت سیلاخور (حوضه کششی منطقه مورد مطالعه) که رخنمونها توسط فعالیتهای کشاورزی ازبین می‌روند با تردید بالایی مواجه خواهند بود. در روش دوم نیز عمده نتایج با خطاهایی به دلیل ماهیت روش و نوع گزینش داده‌های مورد مطالعه همراه خواهد بود که در قیاس با نتایج ناشی از یک شبکه لرزه‌نگاری محلی از دقت کمتری برخوردار می‌باشند. هرچند در این بخش از زاگرس قبلاً دو شبکه‌ لرزه‌نگاری موقت نصب شده‌ و اطلاعات مفیدی را بهمراه داشته‌اند ولی به دلیل تمرکز این شبکه‌ها در اطراف گسل صحنه، نتایج آنها برای گسل دورود و گسلهای هم مرز با آن قابل تعمیم نیست و به همین دلیل اطلاعات دقیقی در مورد رفتار و یا رفتارهای لرزه‌‌ای گسل دورود و گسلهای احتمالی پنهان در منطقه دشت سیلاخور که منتج از داده‌های دستگاهی باشد، در دسترس نمی‌باشد. لذا، در این پژوهش سعی خواهد شد با تکیه بر داده‌های دستگاهی حاصل از شبکه لرزه‌نگاری موقت محلی به مطالعه ویژگی‌های لرزه زمینساختی گسل اصلی عهد حاضر زاگرس در محدوده انتهای گسل دورود و ابتدای گسل نهاوند پرداخته‌ شود. وقوع زمین‌لرزه ۱۳۸۵ چالان‌چولان با بزرگای (Mw) 1/6 و رخداد پسلرزه‌ها و فعالیت بالای گسل اصلی عهد حاضر زمینه مناسب را برای نصب شبکه لرزه‌نگاری متراکم و محلی‌ فراهم نمود. بنابراین در خردادماه ۱۳۸۶ شبکه لرزه‌نگاری محلی با ۳۴ ایستگاه (شامل ۱۴ ایستگاه تک مولفه‌ای TAD و ۲۰ ایستگاه سه مولفه‌ای TITAN) در اطراف گسل دورود (گسل مسبب زمین‌لرزه‌ و یکی از قطعه‌های گسلی، گسل اصلی عهد حاضر) طراحی و نصب گردید. این شبکه لرزه‌نگاری موقت به گونه‌ای طراحی شد تا بتواند دیگر قطعات گسلی هم مرز با قطعه گسلی دورود را نیز پوشش دهد. گسل قلعه حاتم در نزدیکی شهر بروجرد و قطعه گسلی ونایی بعنوان شرقی‌ترین بخش از گسل نهاوند در پوشش این شبکه قرار گرفت. دوره برداشت داده‌ از ایستگاه‌های لرزه‌ای ۳ ماه طراحی و اجرا شد که حاصل این شبکه، ثبت بیش از ۳۲۰۰۰ رخداد لرزه‌ای بوده که پس از پردازش و تصحیح داده‌ها و جدایش انفجارهای ناشی از فعالیت معدنی در منطقه، تعداد ۶۸۸ پسلرزه و خرد لرزه جداسازی و تعیین محل شدند. جهت دستیابی به نتایج مورد اعتماد در تمام مراحل پردازش از رخدادهای با کیفیت و دقت بالا استفاده شده است. بصورتی که در فیلتر اولیه داده‌های با RMS کمتر از ۳/۰، خطای رومرکز کمتر از ۳ کیلومتر و خطای تعیین عمق کمتر از ۵ کیلومتر انتخاب و مقدار Vp/Vs تعیین شده و بر اساس آن مدل ساختار سرعت یک بعدی منطقه محاسبه گردید. با منظور نمودن مدل سرعت محاسبه شده به جای مدل پیش فرض (مدل پیش فرض مدل سرعت یمینی‌فرد و همکاران، ۲۰۰۶ برای محدوده گسل اردل در بخش جنوب شرقی گسل اصلی عهد حاضر می‌باشد.) تمام پسلرزه‌ها تعیین محل مجدد شده و تصحیحات ایستگاهی بر روی آنها اعمال گردید. سپس تعیین سازوکار کانونی برای پسلرزه‌های با دقت تعیین محل بالا، انجام پذیرفت که حاصل آن تعداد ۲۳ سازوکار با کیفیت بسیار خوب (A) و کیفیت خوب (B) بود. در نهایت، تفسیر و نتیجه‌گیری بر اساس سازوکارهای تعیین شده و با کیفیت صورت پذیرفت.
دستاوردهای این پژوهش علاوه بر تکمیل اطلاعات پایه‌ زلزله‌شناسی (تعیین مدل سرعت پوسته فوقانی)، نتایج تکمیلی در منطقه را بهمراه داشت که بطور مختصر می‌توان به چند مورد اشاره نمود. الف) عمق پسلرزه‌‌ها در این منطقه در حدود ۴ تا ۱۱ کیلومتر می‌باشند که در قیاس با دیگر نقاط زاگرس دارای عمق کمتری هستند. ب) توزیع پسلرزه‌ها گویای وجود گسلهای قدیمی در یال شمال شرقی دشت سیلاخور است که تا کنون هیچ فعالیت لرزه‌ای به‌ آنها منتسب نشده بود. ج) بر اساس شواهد لرزه‌ای به وجود گسلهای کششی و فشارشی مدفون در منطقه اشاره می‌شود که پیشتر چالنکو و براد (۱۹۷۴) با توجه به شواهد پیمایش صحرایی به احتمال وجود این گسلها اشاره کرده‌ بودند ولی تا بحال بدلیل نبود شواهد زلزله‌شناسی‌ رفتار لرزه‌ای این گسلها ناشناخته بودند. د) آنچه که در میان نتایج بدست آمده خودنمایی می‌کند دستیابی به شواهد لرزه‌ای برای اثبات حوضه کششی در منطقه مورد مطالعه می‌باشد که پیشتر در مطالعات زمین شناسی (چالنکو و براد، ۱۹۷۴؛ طالبیان و جکسون، ۲۰۰۲؛ کوپلی و جکسون، ۲۰۰۶) به آن اشاره شده بود.

رحمت اله روح اللهی
تعیین پارامتر های چشمه و مدل لغزش زمینلرزه ۱۳۸۳ داهوئیه-زرند با وارون سازی داده های شتابنگاشتی حوزه نزدیک

هدف از این مطالعه بدست¬آوردن مدل نهایی توزیع زمانی و مکانی لغزش روی سطح گسل، تعداد و موقعیت اسپریتی‌‌های ناشی از شکست و تعیین سایر پارامترهای سینماتیکی چشمه زلزله ۴ اسفند ۱۳۸۳ (۲۲ فوریه ۲۰۰۵) داهوئیه-زرند با استفاده از روش وارون سازی در حوزه زمان و کاربرد شتابنگاشت‌های حوزه نزدیک می¬باشد. برای شبیه سازی جنبش نیرومند زمین در یک ناحیه خاص در محدوده حوزه نزدیک گسل، نیاز به شناخت دقیق‌تری از اثر چشمه زلزله است. در حوزه نزدیک گسل، چشمه زلزله را نمی توان به صورت یک چشمه نقطه‌ای فرض نمود بلکه فرایند لغزش از نظر زمانی و مکانی پیچیده بوده و برای بدست آوردن پارامترهای سینماتیکی بهینه چشمه ، نیاز به استفاده از روش وارون سازی بر مبنای لرزه نگاشت‌های حوزه¬ نزدیک ثبت شده می باشد. در این مطالعه از داده¬های شتابنگاری شش ایستگاه حوزه  نزدیک زرند، سد قدرونی، چترود، سد شیرین¬رود، دشت خاک و حورجند مربوط به زلزله ۱۳۸۳ داهوئیه-زرند برای بدست آوردن تاریخچه زمانی و مکانی لغزش در روی سطح گسل استفاده شده است. در این تحلیل از پنجره زمانی ۱۵ تا ۱۷ ثانیه ای که در بازه فرکانسی Hz 1-2/0 فیلتر شده برای وارون سازی شکل موجها استفاده شده است. عدم وجود زمان مطلق در روی شتابنگاشت های ثبت شده بوسیله محاسبه زمان های سیر امواج P و S از کانون زلزله تا ایستگاه گیرنده با استفاده از مدل ساختار سرعتی منطقه اصلاح گردید. با استفاده از آزمایش وارون سازی داده مصنوعی، ابعاد سلولی شبکه¬بندی گسل تعیین گردید. با انجام دهها فرایند وارون سازی، پارامترهای ابعاد گسل، امتداد، شیب، بردار لغزش، سرعت گسترش شکست و گشتاور لرزه ای کل آزاد شده چشمه زلزله ۱۳۸۳ داهوئیه-زرند جهت استفاده در مدل نهایی وارون سازی بهینه شده اند. شکل موجهای شتاب در ایستگاه های شتابنگار ی با استفاده از مدل نهایی گسل و پارامترهای چشمه به خوبی باز تولید شده که این امر بیانگر دقت و صحت مدل گسلش ارائه شده توسط روش وارون سازی می باشد. مدل لغزش وارون سازی شده نشان دهنده دو اسپریتی قابل توجه در دو سمت غرب و شرق نقطه کانونی با بیشینه لغزش ۴/۲ متر بوده و در عمق ۶ تا ۱۲ کیلومتری روی سطح گسل توزیع شده است. پالس های جهت پذیری مستقیم در ایستگاه های زرند و شیرین رود توسط دو اسپریتی موجود در غرب و شرق نقطه کانونی شکست به خوبی باز تولید شده اند و نشان دهنده اینست که شکستگی به صورت دوطرفه بوده است.

محمد حسن پور صدقی
تعیین ضخامت پوسته در منطقه زاگرس شرقی با استفاده از تحلیل توایع گیرنده و پاشندگی امواج سطحی

در این رساله ضخامت پوسته در منطقه زاگرس شرقی، به عبارتی دیگر بخش انتهایی زاگرس و غرب سیستم گسلی زندان – میناب – پالامی که در اصل بیشتر تغییر شکلهای مربوط به زون انتقالی بین فرورانش مکران و زاگرس را شامل می باشد مورد مطالعه قرار گرفته است.
در این مطالعه از داده های ۲۴۸ زلزله دور لرز در فواصل ۳۵ تا ۹۵ درجه ثبت شده در ۳۲ ایستگاه لرزه¬نگاری باند کوتاه شبکه موقت نصب شده در منطقه شمال بندر عباس از تاریخ ۱/۳/۲۰۰۶ تا ۱۴/۶/۲۰۰۶ و همچنین از ۴۷۳ زلزله دور لرز ثبت شده در ایستگاه دائمی BNDS از تاریخ ۲۵/۶/۲۰۰۴ تا ۳۰/۳/۲۰۱۰ استفاده گردید. برای تعیین ساختار پوسته در این منطقه از فاز تبدیلی Ps زمین لرزه های دور لرز استفاده شد و پس از محاسبه توابع گیرنده در حوزه زمان به روش تکرار لیگوریا و آمون (۱۹۹۹)، ضخامت پوسته در زیر هر ایستگاه با دو روش مهاجرت توابع گیرنده و وارون سازی همزمان توابع گیرنده و منحنیهای پاشندگی سرعت گروه امواج سطحی، تعیین گردیده و علاوه بر آن تغییرات مشاهده شده با داده های آنومالی بوگه منطقه و نیز باقی مانده نسبی زمانهای رسید موج P امواج دور لرز مقایسه و تحلیل بعمل آمد.
در منطقه مورد مطالعه ما متوسط ضخامت پوسته ۴۵ کیلومتر و شواهدی از ضخیم شدگی پوسته در مجاورت زون برخوردی دیده نشد که می تواند ناشی از موقعیت گذر برخورد زاگرس به فرورانش مکران در این ناحیه باشد. در بخشهای مرکزی پروفیل یعنی بین گسل زاگرس مرتفع یا HZF و گسل تراست اصلی زاگرس یا MZRF، پوسته در حدود ۱±۵ کیلومتر نازکتر از بخشهای دیگر است. این کاهش ضخامت پوسته میتواند ناشی از تغییرات ژئودینامیکی آن از قبیل تغییرات رژیم کششی و فشارشی در منطقه در طول زمان مختلف در پوسته باشد. تغییرات قابل مشاهده در ضخامت پوسته در بخشهای مختلف زون برخوردی زاگرس، می تواند نتیجه سرعتهای همگرائی متفاوت و یا تفاوت سازوکار تغییر شکل در آنها باشد.