عناوین پایان‌نامه و سمینارهای کارشناسی ارشد
رشته ژئوفیزیک – زلزله شناسی

دوره دوم سال تحصیلی ۱۳۸۸-۱۳۸۷

کوروش قیصری
شبیه سازی پالس های حوزه نزدیک گسل برای شهر تهران با استفاده از مدل گسیختگی گسل مشاء – فشم

تجربه زلزله‌های گذشته به خصوص زلزله‌های اخیر نشان می‌دهد که جنبش زمین در نزدیک گسل دارای خصوصیات ویژه‌ای می‌باشد که با حرکات زمین در مناطق دور از گسل متفاوت است. در مناطق نزدیک گسل، حرکات زمین شدیداً تحت تاثیر مکانیزم شکست، جهت گسترش گسلش نسبت به ساختگاه و تغییرمکان ماندگار زمین قرار دارد. ‌این عوامل در مجموع سبب ایجاد دو پدیده جهت‌پذیری گسیختگی و تغییرمکان ‌ماندگار (گام جهشی تغییرمکان) شده که برای تخمین حرکت زمین در نزدیکی گسل‌های فعال مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در فصل اول معرفی مختصری از جهت‌پذیری آورده شد. در ادامه برای آگاهی دقیق‌تر از مفهوم جهت‌پذیری و نقش عمده آن در جنبش نیرومند زمین در حوزه نزدیک، توضیحات بیشتری در مورد این پدیده و انواع آن آورده شده ‌است. با در نظر گرفتن موقعیت ساختگاه و جهت انتشار گسیختگی و لغزش بر روی گسل، می‌توان جهت‌پذیری را به سه گروه جهت‌پذیری پیش‌رونده، جهت‌پذیری پس‌رونده و جهت‌پذیری خنثی تقسیم‌بندی نمود. شکل (۲-۱) چگونگی رخداد پدیده‌های جهت‌پذیری پیش‌رونده و جهت‌پذیری پس‌رونده را نشان می‌دهد. پدیده جهت‌پذیری پیش‌رونده هنگامی اتفاق می‌افتد که گسیختگی به سمت ساختگاه گسترش یافته و جهت لغزش گسل نیز به سمت آن ‌باشد. در‌این صورت به دلیل نزدیک بودن سرعت گسیختگی گسل به سرعت امواج برشی زلزله (سرعت گسیختگی کمی ‌کمتر از سرعت امواج برشی است)، هنگامی که جبهه گسیختگی از کانون به سمت ساختگاه انتشار می‌یابد امواج آزاد شده در اثر لغزش‌های متوالی نواحی مختلف گسل در نزدیکی جبهه گسلش (قسمت جلوی مسیر گسیختگی در گسل) جمع می‌شوند. در نتیجه در پدیده جهت‌پذیری پیش‌رونده جبهه موج دفعتاً و به صورت یک شوک قوی به ساختگاه می‌رسد، که ‌این شوک به صورت یک پالس قوی حرکت در جهت عمود بر لغزش و در ابتدای نگاشت زلزله قابل تشخیص است. بنابراین شرایط جهت‌پذیری پیش‌رونده از روی مدت دوام کم و پالس‌هایی با دامنه بزرگ و پریودهای متوسط تا بلند قابل شناسایی است.
اگر ساختگاه در موقعیتی باشد که گسترش گسیختگی موجب دور شدن جبهه گسلش از ساختگاه ‌شود، امواج زلزله به آرامی ‌و به صورت توزیع شده در طول زمان به ساختگاه می‌رسند. به ‌این شرایط اصطلاحاً جهت‌پذیری پس‌رونده گفته می‌شود که مشخصه آن نگاشتهایی با دامنه کم و مدت دوام طولانی می‌باشد. در صورتی که ساختگاه در موقعیتی قرار گیرد بنحوی که گسیختگی نه از آن دور گردد و نه به سمت آن باشد، جهت‌پذیری خنثی رخ می‌دهد.
شکل (۱-۲) نشان دهنده اثر جهت‌پذیری در جابه‌جایی‌های زمین در زلزله لوما‌پریتا (۱۹۸۹) می‌باشد. با ‌اینکه دو‌ایستگاه کورالیتوس و برانسیفورت درایو چه در جهت عمود بر گسل و چه در جهت موازی گسل به علت پدیده جهت‌پذیری پس‌رونده خیلی قوی نیستند ولی نگاشتهای مولفه عمود بر گسل ‌ایستگاه‌های سد لکسینگتون و هولیستر که در دو انتهای گسل قرار دارند به دلیل پدیده جهت‌پذیری پیش‌رونده بسیار قوی می‌باشند. بنابراین مشاهده می‌شود که عموماً پالس‌های قوی ناشی از پدیده جهت‌پذیری در جهت انتشار گسیختگی و دور از رومرکز و در امتداد عمود بر گسل تشکیل می‌گردند.

در بعضی موارد جهت بررسی تفاوت بین مولفه‌های افقی زمین، از دیاگرام‌های جهت ماکزیمم سرعت استفاده می‌شود. شکل (۱-۳) کلیه ‌ایستگاه‌های با فاصله کمتر از km5 از گسل چلونگپو در زلزله
چی‌چی (۱۹۹۹) تایوان را نشان می‌دهد. لوب‌های نشان داده شده در اطراف هر ‌ایستگاه نشان دهنده ماکزیمم سرعت ثبت شده در هر ‌ایستگاه در جهت‌های مختلف می‌باشد. چنانکه مشاهده می‌شود عموماً و ( نه الزاماً )جهت ماکزیمم سرعت منطبق بر جهت عمود بر گسل می‌باشد.
پدیده جهت‌پذیری هم در گسل‌های امتداد لغز و هم در گسل‌های شیب لغز اتفاق می‌افتد. در مکانیزم شکست راستالغز و همچنین گسلش معکوس به علت پراکنش شعاعی تغییر مکان برشی روی آن، موجب می‌شود که پالس حرکت عمود بر جهت لغزش باشد. درگسل‌های شیب‌لغز نیز شرایط جهت‌پذیری پیش‌رونده برای‌ایستگاه‌هایی که در قسمت فوقانی صفحه گسلش قرار دارند، مهیا می‌گردد.

خصوصیت دیگر نگاشت زلزله‌های جدید مانند زلزله‌های سال ۱۹۹۹ ترکیه و تایوان، تغییرمکان دائمی‌ زمین در اثر تغییر شکل استاتیک آن در مناطق نزدیک گسل می‌باشد.‌این تغییرمکان استاتیک که تغییر مکان ماندگار (گام جهشی تغییرمکان) نیز نامیده می‌شود، در بازه زمانی چند ثانیه‌ای لغزش گسل اتفاق می‌افتد. ‌این تغییرمکان ماندگار درجهت لغزش گسل اتفاق افتاده و مستقل از حرکت پالسی زمین که در امتداد عمود بر راستای لغزش اتفاق می‌افتد، می‌باشد.شکل (۱-۵) جهت پالس حرکت زمین و تغییر مکان ماندگار را برای گسل‌های راستالغز و شیب‌لغز به صورت شماتیک نشان می‌دهد. چنانکه مشاهده می‌شود در گسلش راستالغز پالس جهت‌پذیری در راستای عمود بر جهت لغزش اتفاق می‌افتد در حالی که تغییرمکان ماندگار در جهت لغزش گسل رخ می‌دهد، ولی در گسلش شیب‌لغز هم پالس جهت‌پذیری و هم تغییرمکان ماندگار درجهت عمود برلغزش رخ می‌دهد. تاریخچه زمانی پالس جهت‌پذیری و تغییرمکان ماندگار برای گسل‌های راستالغز و شیب‌لغز در شکل (۱-۴) نشان داده شده است.

مهدی غلامی
شناسایی گسل های پنهان و فعال بااستفاده از داده های لرزه نگاری بازتابی و تاثیر آن بر مخازن هیدروکربنی در میدان رگ سفید

ارزیابی خطر لرزه ای نیازمند داشتن اطلاعات لرزه ای گسل های فعال می باشد. در نواحی لرزه خیزی مانند زاگرس، که الگوی لرزه خیزی پراکنده ای دارند و گسل های فعال پی سنگ، توسط پوشش رسوبی فانروزوئیک(بخشی از زمان زمین شناسی که نماینده آن سنگهای با محتوای فسیلی فراوان است. این ابر دوران از انتهای ابر دوران پروتروزوییک (۵۴۰ میلیون سال قبل) تا زمان حال ادامه دارد) پوشیده شده اند، شناسایی گسل های فعال دشوار می باشد. با استفاده از داده های لرزه ای بازتابی که عمق نفوذی تا حد چندین کیلومتر به داخل زمین را دارند، می توان به وجود گسل های پنهان پی برد و در نتیجه آنها را مورد شناسایی قرار داد. دقت داده های لرزه ای در این موارد خیلی بیشتر از داده های زلزله ای (در صورت نبود ایستگاه های محلی و متراکم) و لرزه زمین ساختی می باشد، بطوریکه می توان ادعا کرد هنگام تفسیر داده های لرزه ای بسیاری از پدیده های زمین شناسی مانند گسل ها و تاقدیس ها و ناودیس ها، تا حد زیادی قابل مشاهده می باشند که اگر داده های لرزه ای موجود به صورت سه بعدی برداشت شده باشند، قدرت تفکیک و شناسایی و ضریب اطمینان آن بالاتر خواهد رفت . پس می توان از یک طرف، با مشاهده و تفسیر داده های لرزه ای بازتابی، وجود گسل های یک منطقه را به اثبات رساند و اگر در تفسیر؛ این گسل تا سطح ادامه داشته باشد میتوان ادعا کرد که گسل مورد نظر فعال می باشد. از طرف دیگر با داشتن اطلاعات زلزله ای منطقه ی مورد مطالعه و مربوط دانستن زلزله ها به گسل مورد نظر، اطمینان در مورد فعال بودن گسل مربوطه؛ به مقدار بسیار زیادی بالاتر خواهد رفت.
در حوضه های رسوبی حاوی مخازن هیدروکربنی؛ انرژی لرزه ای (رویداد زمین لرزه)، می تواند تغییراتی در مشخصات مخازن را موجب گردد. اگر زمان وقوع یک زلزله ی خاص دریک منطقه؛ در دست باشد و از طرف دیگر، اطلاعات برداشت و تولید نفت از مخزن نفتی منطقه ی مذکور؛ کمی قبل و بعد از وقوع زلزله، موجود باشد، می توان تاثیر و ارتباط احتمالی بین وقوع زمین لرزه های منطقه ی مورد مطالعه بر روی میزان تولید هیدروکربن در چاه های تولیدی میدان مذکور را مورد مطالعه قرار داد. اگر میزان تولید چاه های مذکور بعد از وقوع زمین لرزه، افزایش یابد، می توان انرژی زمین لرزه را به عنوان یکی از روش های ازدیاد برداشت از مخازن هیدروکربنی، در نظر گرفت.
در این مطالعه، پس از بررسی و بازشناسایی گسل رگ سفید با استفاده از داده های لرزه نگاری بازتابی، زمین لرزه های مربوط به منطقه ی مورد مطالعه با گسل یاد شده، انطباق داده شده است. ولی به علت خوشه ای بودن چاه های تولیدی، اثرات زمین لرزه در تولید، دست یابی نبوده است.

رضا علیخانزاده
پهنه بندی خطر زمین لرزه و تهیه نقشه های شتاب طیفی برای سنگ بستر در محدوده ˚۵۳ تا ˚۴/۶۳ طول جغرافیایی و ˚۲۵ تا ˚۴/۳۸ عرض جغرافیایی

هدف از این تحقیق پهنه بندی خطر زمین لرزه برای نیمه شرقی ایران و تهیه نقشه های شتاب طیفی برای سنگ بستر می باشد. در این تحقیق از تحلیل خطر زمین لرزه به روش احتمالی استفاده شده است و چشمه های لرزه زا بصورت خطی و سطحی در نظرگرفته شده اند. در مورد چشمه های لرزه زا از مقیاس ۱:۲۵۰۰۰۰۰ استفاده شده است و کاتالوگ زمین لرزه ها نیز از ترکیب و همگن سازی چهار کاتالوگ مختلف بدست آمده اند.کاتالوگ نتیجه شده شامل ۶۳۲۷ زمین لرزه تاریخی و دستگاهی است که مربوط به سالهای ۷۳۴ تا ۲۰۰۹ میلادی می باشند که پس از حذف پیش لرزه ها و پس لرزها و همچنین حذف بزرگاهای گشتاوری کمتر از ۴ مورد استفاده قرار گرفت.
نتیجه این تحقیق شامل نقشه های شتاب حداکثر(PGA ) و نقشه های شتاب طیفی برای دوره بازگشت های مختلف برای نیمه شرقی ایران و همچنین نمودارهای شتاب طیفی است که برای مراکز استانها در ناحیه مورد مطالعه آورده شده است.

زینب جدی
تعیین ساختار سه بعدی پوسته در منطقه بم به روش توموگرافی زمین لرزه های محلی

مسائل توموگرافی نوع خاصی از مسائل معکوس می باشند، بطوریکه در آن، نخست اندازه گیری هایی از انتشار نوعی انرژی درون محیط، صورت می گیرد، آنگاه ویژگی دریافت شدۀ این انرژی (دامنه موج، شکل موج، زمان سیر) جهت پی بردن به پارامترهای درونی محیط که با این ویژگی ارتباط دارند، مورد استفاده قرار می گیرند. توموگرافی بازسازی تصویری پارامترهای فیزیکی یک جسم در مقطعی از آن جسم با انجام اندازه گیری هایی در سطح خارجی جسم می باشد.
َتوموگرافی لرزه ای در گسترۀ وسیعی از مطالعۀ درون زمین در مقیاس جهانی تا مطالعات با قدرت تفکیک بالا در ژئوفیزیک اکتشافی، بکار گرفته شده است. در مقیاس جهانی، هدف، بررسی ساختارهای هسته، جبه و پدیده های تکتونیکی بزرگ مقیاس می باشد. در مقیاس کوچکتر، هدف بررسی ساختار های محلی می باشد.
باید اشاره کرد که یکی از وظایف زلزله شناسان مطالعات دقیق تعیین نقاط تهدید و جلوگیری از خطرات احتمالی می باشد. تعیین محل زمین لرزه های رویداده در هر منطقه در شناسایی پتانسیل لرزه خیزی و گسل های پنهان و تحلیل های خطر پذیری در آن منطقه کمک شایان توجهی می نماید و یکی از عوامل مهم برای تعیین محل زمین لرزه ها شناخت ساختار سرعتی زمین بخصوص پوسته زمین می باشد.
با انجام توموگرافی محلی در یک منطقه، سعی داریم ساختار سرعتی آنجا را به دست آوریم. با کنار هم قرار دادن نتایج حاصل از توموگرافی و مطالعات زمین شناسی انجام شده در منطقه، ساختار زمین شناسی، تکتونیکی و… منطقه به تصویر کشیده می شود و این تصاویر می تواند محل دقیق رویدادها و نحوۀ لرزه خیزی منطقه و روندهای گسلی و … را برای مطالعات زلزله شناسی و جنس سنگ ها و … را برای اهداف زمین شناسی و مهندسی به دست دهد.
در این تحقیق تعیین تصویر سه بعدی ساختار سرعتی منطقۀ بم مد نظر است. نتایج این تحقیق می تواند در به نقشه در آوردن و به تصویر کشیدن گسل بم-بروات و بویژه چگونگی ادامۀ آن در عمق مؤثر باشد. با توجه به وجود این پرتگاه گسلی در مجاورت شهر بم و ابهامات زیادی که علیرغم انجام مطالعات گسترده در نسبت دادن لرزه خیزی به این گسل فعال وجود دارد، در تحقیق حاضر سعی بر این است تا با به نقشه در آوردن تصویر سه بعدی ساختار سرعتی منطقه، تصویر این گسل در عمق و در صورت امکان نقش آن در ایجاد زمین لرزۀ دی ماه ۱۳۸۲ مورد بررسی قرار گیرد.
برای این منظور از داده های مربوط به مطالعۀ پس لرزه های زمین لرزۀ بم، که شبکه ای متشکل از ۲۳ ایستگاه ۳ مؤلفه ای در اطراف ناحیۀ رو مرکزی زمین لرزۀ بم در هشتم دی ماه، سه روز پس از زمین لرزۀ اصلی و برای حدود یک ماه توسط پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله (IIEES) و لابراتوار تکتونیک و ژئوفیزیک ژوزف فوریه فرانسه (LGIT) بر پا گردید، استفاده شده است.
برای تعیین ساختار سه بعدی منطقه و هندسۀ گسل فعال بم، داده های زمان سیر پس لرزه های زمین لرزۀ بم بطور همزمان برای ساختار سرعت سه بعدی و کانون زمین لرزه ها با استفاده از نرم افزار simulps14 وارون سازی شده اند.
تغییرات سرعت سه بعدی موج P برای اعماق کمتر از ۲۰ کیلومتر در این مطالعه بدست آمده است، زیر اعماق ۱۰ کیلومتر سرعت کمی در منطقه حاکم است و در عمق ۱۴ کیلومتری در قسمت غربی یک آنومالی با سرعت بالا دیده می شود. تفاوت در سرعت مشاهده ای در دو طرف گسل بم در اعماق ۱۰-۲۰ کیلومتری در تصاویر توموگرافی و مقاطع عرضی ترسیمی بطور واضح دیده می شود. این تفاوت سرعتی به گسل معکوس بم-بروات نسبت داده می شود. به نظر می رسد گسل بم-بروات ساختار فعال اصلی منطقه طی زمین لرزۀ مخرب ۵ دی ماه ۱۳۸۲ بوده است.