عناوین پایان‌نامه و سمینارهای کارشناسی ارشد
رشته ژئوفیزیک – زلزله شناسی

دوره اول سال تحصیلی ۱۳۸۷-۱۳۸۶


احسان مرادیان بجستانی
مطالعه‌ی زلزله شناسی انفجارات (مطالعه‌ی موردی آتشباری معادن استان تهران)

ردیابی انفجارات مختلف، تعیین مشخصات و تشخیص آنها از زلزله ها با استفاده از پایگاه های لرزه نگاری یکی از شاخه های زلزله شناسی است، که در چند دهه‌ی اخیر پیشرفت های شایانی داشته و توجه بسیاری از زلزله شناسان را به خود جلب نموده است. ویژگی های استفاده شده برای شناسایی انفجارات از زلزله ها بیشتر براساس ویژگی های سیگنال های لرزه ای ثبت شده می باشد. روش های شناسایی رویدادهای لرزه ای متنوع است؛ و در این مطالعه از دو روش، روش استفاده از سیگنال های کوتاه دوره و روش طیفی استفاده شد. روش شناسایی با استفاده از سیگنال کوتاه دوره شامل محاسبه ی نسبت دامنه ی امواجPg, Sg, Lg, Rg می باشد. در روش طیفی نسبت طیفی دامنه های امواج Pg, Pn, Lg بر اساس فواصل مشخص و در باندهای فرکانسی خاص، همچنین گشتاور لرزه ای M0 و فرکانس گوشه‌ی f0 طیف، برای هر رویداد لرزه ای مورد بررسی قرار می گیرد.
در این مطالعه سیگنال های ثبت شده حاصل از ۱۲۰ زلزله و ۶۵ انفجار که توسط ۱۳ ایستگاه لرزه نگاری کوتاه دوره که در اطراف شهر تهران نصب شده و فواصل بین آنها حداکثر ۱۵۰ کیلومتر است، را مورد پردازش قرار گرفت. از داده های ثبت شده در پایگاه داده ی سازمان پیشگیری و مدیریت بحران شهر تهران (TCSN) جهت انجام پروژه استفاده شد. محاسبه ی طیف موج P با مشخص نمودن یک پنجره‌ی زمانی ۵/۱-۲ ثانیه در ابتدای رکورد انجام شد. بعد از محاسبه ی نسبت طیفی سیگنال به نویز، اثرات چشمه، گیرنده و اثرات مسیر و انتشار موج را در نظر گرفته شد. و تصحیحاتی برای کاهندگی مسیر، اثرات پاسخ گیرنده و ساختارهای نزدیک گیرنده را بر روی طیف اعمال شد. در این تحقیق از مدل چشمه ی برون، جهت مقایسه با طیف انفجارات استفاده نمودیم؛ که تفاوت شاخصی در این طیف های چشمه دیده شد. ۱- طیف رویدادهای انفجاری، متفاوت با مدل تئوری در نظر گرفته شده برای چشمه های طبیعی (زلزله) است ۲- طیف انفجارات معمولا شیب خیلی بیشتر از w-2 در فرکانس های بالا از خود نشان می دهد، که این عامل سبب می شود فرکانس گوشه و افت تنش برای این رویداد لرزه ای کمتر از زلزله ها باشد. یعنی در یک بزرگای ثابت، زلزله ها فرکانس گوشه ی بزرگتری دارند. در روش بعدی، پس از مشخص کردن رسید امواج Pg و امواج سطحی، نسبت دامنه ی این امواج را برای فرکانس های ۱، ۵، ۱۰ هرتز محاسبه شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که انفجارات نسبت به زلزله ها در فرکانس های بالا (>۱۰ هرتز) دامنه ی بیشتری از خود نشان می دهند. در این مرحله با رسم منحنی های ROC بهترین خط جدایش بین زلزله ها و انفجار و همچنین میزان خطای هر روش را محاسبه شده، که در روش طیفی خط f0=3.4 با احتمال ۲/۸۰ % قادر به شناسایی رویداد لرزه ای خواهد بود.

روح اله مداحی زاده
پیش یابی توزیع مکانی پسلرزه های زلزله بم ایران (۲۰۰۳) و زلزله چنگدوسیچوان چین (۲۰۰۸) با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی

الگوهای لرزه ای مختلفی شامل پیش‌ لرزه‌ها، سکوت لرزه‌ای، فوج لرزه ای و الگوی دونات قبل از وقوع زمین لرزه‌های بزرگ در این پایان نامه گزارش شده است. در مورد بسیاری از زمین لرزه‌‌ها، این الگوهای لرزه‌ای ابتدایی در غالب خوشه هایی ظاهر می‌شوند، به طوری که الگوی واقعی در اغلب موارد بسیار پیچیده است. بنابراین نیاز به مدلهای آماری پیشرفته نظیر شبکه‌های عصبی مصنوعی و مدلهای بدون سرپرستی جهت شناسایی الگوهای لرزه ای،انکار ناپذیر است.
شبکه‌های عصبی مصنوعی که الهام گرفته شده از مغز انسان می‌باشند،از تعدادی نرون مصنوعی تشکیل شده اند که این نرونهای مصنوعی توسط تعدادی بردار وزن به هم متصل می شوند. شبکه‌های عصبی مصنوعی قادرند حجم زیادی از اطلاعات ورودی (مانند کاتالوگ زمین لرزه)را به طور هم زمان و به صورت موازی دسته‌بندی کنند و الگوهای لرزه ای را بخوبی تشخیص دهند. شبکه‌ های عصبی مصنوعی برای یادگیری کاتالوگ زمین لرزه که داده‌های آماری با ابعاد زیاد است،دارای دو خاصیت خلاصه سازی و تعمیم هستند.
ترکیب قوانین یادگیری رقابتی و انجمنی، به پیدایش شبکه‌های عصبی رقابتی بدون ناظر (خود سازمانده) منجر می‌شود.در شبکه‌ عصبی خود سازمانده کوهونن (SOFM)، تعدادی نرون عصبی که معمولاً در یک توپولوژی مسطح کنار یکدیگر چیده می‌شوند، با رفتار متقابل روی یکدیگر، هدف اساسی شبکه خود سازمانده کوهونن را انجام می دهند. هدف اساسی شبکه خود سازمانده کوهونن، تبدیل الگوی ورودی با ابعاداختیاری به یک نقشه گسسته یک یا دو بعدی است. هنگامی که الگوریتم شبکه‌ عصبی کوهونن همگرا شد، ‌نقشه مشخصات محاسبه شده بوسیله این الگوریتم، مشخصات آماری مهم فضای ورودی را نشان می دهد. به خاطر وجود این خاصیت، شبکه خود سازمانده کوهونن، قادر به خوشه‌یابی زمین لرزه‌های مشابه در یک طبقه یا دسته است.
شناسایی الگوی توزیع پسلرزه‌ها و خوشه‌یابی آنها یکی از مسائل مهم و پیچیده در زلزله ‌شناسی است. آنچه که این امر را دشوار می‌سازد، ساختار متنوع موجود در منطقه مورد مطالعه و ماهیت تصادفی و غیرقطعی سیگنال‌های لرزه‌ای است.
در این پایان نامه برای پیش یابی توزیع مکانی و روند پسلرزه های زمین لرزه بم ایران (۲۰۰۳) و زمین لرزه چنگدو سیچوان چین(۲۰۰۸) از شبکه‌ عصبی کوهونن استفاده خواهیم کرد. به طوری که با اعمال کاتالوگ پسلرزه ‌های چند روز اول(به عنوان ورودی به شبکه عصبی کوهونن) می توان کانون تمرکز و روند پسلرزه‌های آینده را پیش یابی نمود.

محمد رضا ابراهیمی
بررسی زمین لرزه های القایی ناشی از مخزن سد مسجد سلیمان

قرار گرفتن طرح سد و نیروگاه مسجد سلیمان در زون لرزه زمین ساختی زاگرس که یکی از فعالترین زون های لرزه زمین ساختی کشور می باشد، ضرورت انجام مطالعات گسترده و بویژه بررسی اثر دریاچه سد بر تغییرات آهنگ لرزه خیزی منطقه را بیش از پیش آشکار می سازد. سد مسجد سلیمان با ارتفاع از پی بالغ بر ۱۷۷ متر ، عرض تاج ۱۵ متر، طول تاج برابر با ۴۹۷ متر و با دریاچه ای به حجم ۲۶۱ میلیون متر مکعب در سطح تراز نرمال، یکی از مرتفع ترین سدهای سنگریزه ای با هسته رسی قائم کشور محسوب می شود. بدیهی است که بدنه سد و حجم آب دریاچه آن در تغییر روند لرزه خیزی منطقه و بویژه در ایجاد زمین لرزه های القایی نقش بسزائی ایفا می کنند. به دنبال اتمام آبگیری مخزن(۲۵/۰۶/۲۰۰۲) با توجه به داده های شبکه های ملی و جهانی چون کاتالوگ پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله(IIEES) و کاتالوگ (EHB) شاهد افزایش لرزه خیزی ها در منطقه مخزن سد بودیم و ۹۰ روز پس از اتمام آبگیری در تاریخ ۲۵/۰۹/۲۰۰۲ زمین لرزه ای با بزرگی۶/۵= Mw در منطقه سد مسجد سلیمان رخ می دهد.

شبکه لرزه نگاری محلی در منطقه سد از ماه ژوئن سال ۲۰۰۶ نصب گردید و اطلاعات لرزه ای در فاصله زمانی ۱۵ ماهه تا ماه آگوست سال ۲۰۰۷ مورد بررسی قرار گرفت. موقعیت اکثر زمین لرزه ها پس از آبگیری در قسمت شرق دریاچه سد در منتهی الیه گسل باغ ملک و در محل زیر مخزن مکان یابی شدند. بزرگترین زمین لرزه های رخ داده در بازه زمانی نصب شبکه لرزه نگاری محلی دارای بزرگاهایی معادل ۶/۳= ML و ۹/۳= ML بودند. مطالعات آماری صورت گرفته در منطقه سد با روش هایی چون محاسبه ضریب b در رابطه گوتنبرگ- ریشتر، مطالعه الگوی پیش لرزه ها و پس لرزه ها، آهنگ زوال پس لرزه ها، مطالعه ارتباط تغییرات سطح تراز آب با لرزه خیزی و مطالعه توزیع فرکتالی زمین لرزه ها، همگی دلالت بر القایی بودن زمین لرزه های رخ داده در قسمت شرق دریاچه سد و به خصوص در منتهی الیه گسل باغ ملک دارند.

علی رغم نداشتن یک شبکه محلی در هنگام وقوع زمین لرزه ۲۵/۰۹/۲۰۰۲ (۶/۵= Mw) به روشنی می توان القایی بودن این زمین لرزه را با استفاده از نتایج حاصل از محاسبات آماری انجام شده و به لطف داشتن منحنی تغییرات سطح تراز آب از ابتدای آبگیری مخزن و نیز پس لرزه های مکان یابی شده این زمین لرزه توسط تک ایستگاه نصب شده در محل مخزن پس از وقوع زمین لرزه، اثبات نمود. زمین لرزه ۲۵/۰۹/۲۰۰۲ مسجد سلیمان با بزرگی۶/۵= Mw در واقع اولین و بزرگترین زمین لرزه القایی است که در ایران شناسایی و رویداده است.

هدی رحیمی باهوش
روابط تئوری کاهندگی طیفی برای منطقه البرز مرکزی

هدف اصلی از انجام مطالعه حاضر، ارائه رابطه کاهندگی طیفی تئوری برای منطقه البرز مرکزی می باشد. روابط کاهندگی کاربرد وسیعی در مطالعات زلزله شناسی، مهندسی زلزله و تحلیل خطر لرزه ای چه به روش احتمالی و چه به روش قطعی دارد. با توجه به اینکه استفاده از روابط کاهندگی که به صورت منطقه ای تعیین می شوند از میزان دقت بیشتری نسبت به روابط جهانی در امر تحلیل خطر لرزه ای، برخوردار اند و همین طوربا توجه به کمبود داده های شتابنگاری در محدوده بزرگا و فاصله برای منطقه البرز مرکزی، ارائه رابطه کاهندگی طیفی برای این منطقه از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
با توجه به کمبود داده های شتابنگاری واقعی در این منطقه، با استفاده از روش های شبیه سازی جنبش نیروند زمین، می توان بانک داده های شتابنگاری مصنوعی تولید کرد. برای انتخاب بهترین پارامترهای زلزله شناسی به عنوان پارامترهای ورودی برنامه شبیه ساز شتابنگاشت، از روش شبیه سازی تابع تجربی گرین (EGF)و روش کاتوره ای گسل محدود، برای مدل سازی زمین لرزه ۲۸ مه ۲۰۰۴ فیروز آباد کجور، واقع در البرز مرکزی، در محل سه ایستگاه پول، نوشهر و نوراستفاده شده است. سپس با استفاده از مقایسه رکورد های مشاهده شده و شبیه سازی شده روشEGF، مدل گسیختگی زمین لرزه ارائه گردید. با توجه به مدل بدست آمده و با استفاده از روش کاتوره ای گسل محدود، رکورد های شبیه سازی شده حاصل از این برنامه بدست آمد و با نتایج بدست آمده از روش EGF و داده های مشاهده شده مورد مقایسه قرار گرفت و با توجه به همخوانی خوب آنها ، از روش کاتوره ای گسل محدود برای تولید شتابنگاشت های مصنوعی در گستره فواصل و بزرگا های مختلف برای ارائه بانک اطلاعاتی مصنوعی استفاده شد.
بدین منظور، برای تولید بانک اطلاعاتی شتابنگاشت های مصنوعی با استفاده از شبیه سازی جنبش نیرومند زمین به روش کاتوره ای گسل محدود، دو گسل فرضی در نظر گرفته شد و سپس با در نظر گرفتن پارامترهای زلزله شناسی منطقه و بزرگاهای گشتاوری بین ۵ تا ۲/۷ در ۹۷ ایستگاه، در جهت عمود و موازی گسل، تعداد ۱۸۸۷رکورد مصنوعی ایجاد گردید.
با استفاده از روش برازش دو مرحله ای جوینر و بور (۱۹۹۳)، ضرایب روابط کاهندگی طیفی در ۱۴ پریود مختلف، برای منطقه بدست آمد. روابط بدست آمده با روابط جهانی و ایران مورد مقایسه قرار گرفت و مشاهده شد که رابطه بدست آمده در محدوده این روابط می باشد. رابطه بدست آمده برای تحلیل خطر زمین لرزه در ناحیه تهران و البرز مرکزی می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

حسین ایلاغی
بررسی زمین لرزه ۵ فروردین ۱۳۸۵ فین با بزرگای گشتاوری ۵٫۹و تحلیل پس لرزه های آن

ارزیابی خطر لرزه ای نیازمند داشتن اطلاعات لرزه ای گسل های فعال می باشد. در نواحی لرزه خیزی نظیر ایران مرکزی و البرز که رویدادهای لرزه ای به گسل های آشکار شده در سطح زمین ارتباط داده می شود، گسل های فعال به آسانی در روی عکس های هوایی و تصاویر ماهواره ای قابل تشخیص هستند. در مقابل در نواحی مانند زاگرس، که الگوی لرزه خیزی پراکنده ای دارند و گسل های فعال پی سنگ، توسط پوشش رسوبی پانروزوئیک پوشیده شده اند، شناسایی گسل های فعال دشوار می باشد.

فعالیت تکتونیکی در ایالت لرزه زمینساختی زاگرس به گونه ای است که در عمق، گسل خوردگی و در سطح زمین چین خوردگی رسوبات وجود دارد که ارتباط بین این دو مشخص نیست.

مطالعه چندین زمین لرزه بزرگ، نشان داده است که رشد چین ها در طول زمین لرزه ها ممکن است افزایش یابند (کینگ و همکاران، ۱۹۸۱، زمین لرزه ۱۶/۹/۱۹۸۷ طبس-گلشن ایران (MS=7.4)؛ یلدینگ و همکاران، ۱۹۸۱؛ کینگ و ویتا-فینزی، ۱۹۸۱، زمین لرزه الجزایر، ۱۰/۱۰/۱۹۸۰(MS=7.3) و …)؛ همچنین این مطالعات مشخص کرده است که ارتفاع چین ها و گسلش عمقی به صورت همزمان روی می دهد. از این رو مطالعه زمین لرزه های بزرگ در زاگرس می تواند برای درک بهتر ارتباط بین چین خوردگی در سطح و گسلش عمقی در این منطقه به ما کمک کنند.

در ۲۵ مارس سال ۲۰۰۶ در ساعت (UTC)7:29 و ۱۰:۵۹ به وقت محلی، زمین لرزه ای با بزرگای MW=5.7 در ناحیه فین در جنوب شرق کمربند چین خورده ساده زاگرس روی داد. این زمین لرزه توسط پس لرزه هایی در ۹:۵۵(MW=5.5)، ۱۰:۰۰(MW=5)، ۱۱:۰۲(MW=5) و ۱۲:۱۳(MW=4.9)، به وقت UTC دنبال شد. هدف از این تحقیق، مطالعه پس لرزه های این زمین لرزه(ثبت شده توسط یک شبکه لرزه نگاری محلی نصب شده در منطقه) و تعیین ارتباط بین گسلش در عمق و چین خوردگی در سطح زمین، در ناحیه فین می باشد.

پس از قرائت فازهای لرزه ای پس لرزه ها و تعیین محل آن ها با استفاده از ۹۰ پس لرزه با دقت مناسب، ساختار سرعتی بخشی از پوسته را به دست آوردیم که نتایج بدست آمده حاکی از وجود دو ناپیوستگی در عمق های ۱۲ و ۱۸ کیلومتر بود و همچنین سرعت امواج تراکمی در لایه اول ۶۵/۵ کیلومتر بر ثانیه، لایه دوم ۹/۵ کیلومتر بر ثانیه و نیم فضا ۲۵/۶ کیلومتر بر ثانیه بدست آمد. در مرحله بعد با استفاده از مدل پوسته بدست آمده، پس لرزه ها را به روش اختلاف دوتایی، مجدداً تعیین محل نمودیم. فراوانی پس لرزه های انتخابی تعیین محل شده به روش ذکر شده، بر حسب عمق، نشان دهنده این است که زمین لرزه ها در این ناحیه در محدوده عمقی بین ۵ تا ۲۶ کیلومتر رخ می دهند.
توزیع رومرکزی پس لرزه ها دارای روندی شرقی- غربی بوده، که تا حدودی حاکی از آن است که گسل مسبب زمین لرزه دارای امتداد شرقی-غربی است که حل سازوکارهای کانونی گزارش شده در کاتالوگ CMT و همچنین نتایج حاصل از مدل کردن امواج حجمی نیز موید این مطلب می باشد. مقطع عمقی در راستای شمال-جنوب نشان دهنده شیبی به سمت شمال برای صفحه گسل مسبب زمین لرزه فین می باشد. امتداد توزیع عمقی پس لرزه ها در سطح زمین با هیچ کدام از چین های شناخته شده در منطقه تلاقی ندارد؛ با استفاده از این موضوع نتیجه گرفتیم که در این منطقه ارتباط مستقیمی بین گسلش در عمق و چین خوردگی در سطح زمین وجود ندارد و همچنین پس لرزه ها از عمق ۵ کیلومتر به پایین توزیع شده اند که می تواند مبنی بر این موضوع باشد که مارن های گورپی در بخش رسوبی بالایی مانع از رسیدن گسلش به سطح زمین شده اند.

مروارید ساکی
محاسبه پارامترهای ناهمسانگردی سرعت موج برشیدر پوسته فوقانی منطقه بم

اغلب کانیها و مواد موجود در طبیعت ناهمسانگرد هستند به این معنا که خواص کشسانی آنها با جهت تغییر می کند. بدیهی است که هیچ مرز مشخصی بین همسانگردی و ناهمسانگردی وجود ندارد. چنانچه اندازه یک پارامتر در جهات مختلف اندازه‌گیری یکسان نباشد، در آن صورت منطقه مورد مطالعه نسبت به این پارامتر، ناهمسانگرد خوانده می شود. عمومی ترین حالت ناهمسانگردی داری ۲۱ ثابت کشسانی مستقل است اما در یک محیط همسانگرد کامل این تعداد به ۲ ثابت مستقل کاهش می یابد.
رفتار موج هنگام عبور از محیط ناهمسانگرد کاملا متفاوت با عبور از یک محیط همسانگرد است. در یک محیط ناهمسانگرد یک مؤلفه از موج برشی سریعتر از مؤلفه متعامد آن طی مسیر می‌کند که این پدیده جدایش موج برشی نام دارد. اطلاع از خواص ناهمسانگردی سرعت انتشار امواج لرزه‌ای و بررسی علل زمین شناختی آن در لایه‌های مختلف زمین اهمیت ویژه‌ای در علوم زلزله‌شناسی و زمین‌شناسی دارد، زیرا که از طریق مطالعه آن امکان دستیابی به راستای درز و ترکها، درجه شکستگیها، چگونگی میدانهای تنش در منطقه و مقدار سیال موجود در پوسته، فراهم می گردد. مهم‌ترین عامل ناهمسانگردی در پوسته بالایی، وجود درز و ترکهای جهت یافته و فضای خالی موجود در سنگهاست.
در حالت کلی ناهمسانگردی سرعت امواج لرزه ای با دو پارامتر بزرگی و راستا که به ترتیب با tو  نمایش داده می شود، معرفی می گردد که بزرگی بر حسب ثانیه و راستا بر حسب درجه می باشد. بزرگی، اختلاف زمان رسید بین دو مؤلفه سریع و کند موج لرزه ای است در حالیکه راستای ناهمسانگردی، راستای مؤلفه سریع موج برشی فاز مورد نظر از شمال جغرافیایی در جهت ساعتگرد می باشد.
در این تحقیق برای بررسی ناهمسانگردی سرعت امواج لرزه ای، منطقه بم انتخاب گردید. مطالعه پیش رو با استفاده از ۳۱۰ لرزه نگاشت شبکه موقت مربوط به زمین لرزه ۵ دیماه ۱۳۸۲ بم انجام گرفته است. شبکه فوق با توانمندی ۲۳ ایستگاه سه مؤلفه ای و توسط پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله و دانشگاه ژوزف فوریه فرانسه نصب گردیده است. پس از بررسی نگاشتهای موجود ۱۵ ایستگاه از بین ۲۳ ایستگاه که لرزه نگاشتهای آنها دارای کیفیت بهتری بودند، انتخاب گردیدند.
در مطالعه پیش رو از روش جدایش فاز موج برشی و نرم افزار جدایش موج برشی تینبای و همکاران(۲۰۰۴)، استفاده شده است.
نتایج حاصل از پردازش داده های فوق حاکی از وجود ناهمسانگردی سرعت موج برشی در پوسته فوقانی منطقه بم در محدوده مورد مطالعه می باشد. تحقیق انجام گرفته نشان دهنده این است که در منطقه فوق راستای غالب ناهمسانگردی بین ۳۹ تا ۷۹ درجه می باشد یعنی تقریبا” از یک روند شمال شرق- جنوب غرب تبعیت می کند. لازم به ذکر است در سه ایستگاه از مجموع پانزده ایستگاه مورد مطالعه راستای بین ۱۳۹ تا ۱۶۶درجه حاصل شد و همچنین بزرگی ناهمسانگردی به دست آمده حدود ۳۴٫/. تا ۱/. ثانیه می باشد. این نتایج ضرورت استفاده از مدلهای بهینه سرعت برای مطالعات زلزله شناسی منطقه را ایجاب می نماید که در این مدلهای بهینه سرعت، در نظر گرفتن تغییرات جانبی سرعت موج برشی ضروری است.