تعیین ساختار سرعتی امواج P و S در منطقه ورزقان-اهر با استفاده از روش توموگرافی زمین‌لرزه محلی

: دکتر حسین صادقی
: علوم پایه
: 1394

چکیده :

چکيده

به منظور درک بهتری از سازوکار دو زلزله رخداده در تاریخ 21 مرداد 1391 محدوده ورزقان-اهر، مدل سه بعدی سرعتی امواجP  و S و نسبت  و نسبت پوآسون (σ) منطقه را با استفاده از روش توموگرافی محلی، بدست آورده و مورد مطالعه قرار دادیم. برای این منظور تعداد 9472 و 8438 موج P و S  استفاده شد. ساختار سرعتی سه بعدی منطقه تا عمق 15 کیلومتری با دامنه تغییرات آنومالی

 % 7± برای امواج P و S به صورت قابل قبولی تصویرسازی شد. پراکندگی پس‌لرزه‌ها در دو منطقه از تجمع بیشتری برخوردار است و می‌تواند مرتبط با دو زون گسلی شرقی و غربی ‌باشد. در عمق یک کیلومتری بیشتر مناطق سطحی دارای نسبت پوآسون بالا هستند و این نشان دهنده پوشش رسوبات نرم و سنگ‌های سخت نشده می‌باشد. در عمق دو کیلومتری مناطق شمال مرکزی و بخشی از جنوب غربی همچنان دارای نسبت پوآسون بالا (29/0-26/0) و سنگ‌های سست‌تر‌ی هستند همچنین این مناطق به‌‌تر‌تیب نزدیک رودخانه اهر-چای و چایکندی قرار دارند. درحالی که در این عمق مناطق مرکزی و غربی‌تر‌ نسبت پوآسون کمتری به نسبت دیگر مناطق داراست. از عمق سه تا شش کیلومتری در گسل غربی  و از عمق سه تا ده کیلومتری در گسل شرقی، به دلیل نسبت پوآسون کمتر (25/0-21/0)، احتمالا سنگ‌های سخت‌تری وجود دارد. این مقدار σ برای پوسته زمین معمول است. عمیق‌تر‌ از این زون، سنگها دارای σ بالاتر (29/0-26/0) هستند. این می‌تواند مرتبط با تغییر سنگهای دارای  بیشتر به سنگ‌های مافیک‌تر‌ باشد. با توجه به پراکندگی پس‌لرزه‌ها برای گسل شرقی امتدادی شرقی-غربی و شیبی به سمت شمال پیش‌بینی می‌شود. برای این گسل، عمیق‌تر‌ از 15 کیلومتری تعداد پس‌لرزه‌ها کاهش شدیدی پیدا می‌کند. می‌توانیم زون شروع گسیختگی را به دلیل نزدیکی به منطقه دارای σ بالا و کاهش رخدادها، در عمق 15 کیلومتری و یا به دلیل وجود گپ لرزه‌ای (آسپریتی)، در عمق 6 کیلومتری در نظر بگیریم. گسل غربی به نظر می‌رسد، امتدادی تقریبا شمال غرب-جنوب شرق و شیبی به سمت جنوب غرب و نزدیک به قائم داراست. در این گسل عمیق‌تر از‌ 10 کیلومتری تعداد پس‌لرزه‌ها کاهش می‌یابد، به همین دلیل می‌توان زون شروع گسیختگی را در حدود 10 تا 12 کیلومتری عمق پوسته زمین فرض کرد.

 

کليد واژه‌ها: توموگرافی زمین‌لرزه محلی، لوتوس، نسبت پوآسون، پس‌لرزه، ورزقان-اهر.

2015-11-02 06:44:40

منابع

 

[1] Husen, Stephan., Boschi, Lapo., 2011. Seismic Tomography FS2011 lectures.

http://hestia. lgs. jussieu. fr/~boschil/tomography/Lecture1_02112011. Pdf,

 Last accessed [4 september 2015].

 

[2] Aki, K., Lee, W.H K., 1976. Determination of the three-dimensional velocity anomalies under a seismic array using first P arrival times from local earthquakes 1. Ahomogeneous intial model. Journal of Geophysical Research, 81, 4381–4399.

 

[3] Koulakov, Ivan., 2009. LOTOS Code for Local Earthquake Tomographic Inversion: Benchmarks for Testing Tomographic Algorithms. Bulletin of the Seismological Society of America, 99, 1, 194-214.

 

[4] Cormack, A.M., 1963. Representation of a function by its line integrals, with some radiological applications. Journal of apply physics, 34, 10, 2908-2913.

 

[5] Crosson, R.S., 1976. Crustal structure modeling of earthquake data, Part1. Simultaneous least squares estimation hypocenter and velocity parameters. Journal of Geophysical Research, 81, 17, 3036-3046.

 

[6] Aki, K., Christoffersson, A., Husebye, E.S., 1977. Determination of the three dimensional seismic structure of the lithosphere. Journal of Geophysical Research, 82,

277–296.

 

[7] Dziewonski, A.M., Hager, B.H., O’Connell, R.J., 1977. Large-scale heterogeneities in the lower mantle. Journal of Geophysical Research, 82, 239–255.

 

[8] Geller, RJ.,1991.Supercomputers in seismology: determining 3-D Earth structure. SIAM News, 24(5).

 

[9] Ho-Liu, P., Montagner, J.P., Kanamori. H., 1989. Comparison of iterative back-projection inversion and generalized inversion without blocks: case studies in attenuation tomography. Geophys. J., 97, 19-29.

 

[10] Lee, W.H.K., Pereyra, V.,1993. Mathematical introduction to seismic tomography, in Seismic Tomography: Theory and Practice. 9-20, eds Iyer, H.M., Hirahara, K.,

Chapman, Hall, London.

 

[11] Rawlinsona, N., Pozgay, S., Fishwick, S., 2010. Seismic tomography: A window into deep Earth. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 178, 101-135.

 

 

[12] Sambridge, M., 2013. http://rses.anu.edu.au/hrvoje/PHYS3070/Malcolm_Sambridge_lecture.pdf,

[Last accessed 18 August 2015].

 

[13] Hestenes, M.R., Stiefel, E., 1952. Methods of conjugate gradients for solving linearsystems. Journal of Research of National Bureau of Standards, 49, 409-436.

 

[14] Paige, C.C., Saunders, M.A., 1982. LSQR: An algorithm for sparse linear equationsand sparse least squares. ACM Transactions on Mathematica Software, 8, 43–71.

 

[15] Thurber, C.H., 1983. Earthquake locations and there-dimensional crustal structure in the Coyote Lake area, central California. Journal of Geophysical Research, 88, 8226-36.

 

[16] Eberhart-Philips, D.,1990. There-dimensional P and S velocity structure in the Coalinga Region, California. Journal of Geophysical Research, 95, 15 343-63.

 

[17] Hole, J.A., 1992. Nonlinear high-resolution three-dimensional seismic travel time tomography. Journal of Geophysical Research, 97, B5, 6553–6562.

 

[18] Benz, H.M., Chouet, B.A., Dawson, P.B., Lahr, J.C., Page, R.A., Hole, J.A., 1996. Three-dimensional P and S wave velocity structure of Redoubt Volcano, Alaska. Journal of Geophysical Research, 101, B4, 8111–8128.

 

[19] Zhang, H., Thurber, C.H., 2003. Double-difference tomography: The method and its application to the Hayward fault, California. Bulletin of the Seismological Society of America, 93, 5, 1875-1889.

 

[20] Thurber, C.H., 1993. Local earthquake tomography: velocities and Vp/Vs –theory: Theory and Practice. pp 563-581, eds Iyer, H. M., Hirahara, K., Chapman, Hall, London.

 

[21] Menke, W., 1989. Geophysical data analysis: Descrete Inverse Theory, Academic Press, San Diego California.

 

[22] Simmons, N.A., Myers, S.C., Johannesson, G., Matzel, E., 2012. LLNL-G3D: Global P-wave tomography model for improved regional and teleseismic travel time prediction. Journal of Geophysical Research, 117, B10.

 

[23] Vidale, J., 1990. Finite-difference calculation of traveltimes in three dimensions, Geophysics, 55, 521-526.

 

[24] Thurber, C.H., Atre, S.R., Eberhart-Phillips, D., 1995. Three-dimensional Vp and Vp/Vs structure at Loma Prieta, California, from localearthquake tomography. GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, 22, 3079– 3082.

 

[25] Zelt, C.A., Barton, P.J., 1998. 3D seismic refraction tomography:A comparison of two methods applied to data from the Faeroe Basin. Journal of Geophysical Research, 103, 7187-7210.

 

[26] داودی، م.، کلانتری، م.، مصطفی زاده، م.، گزارش فوری مقدماتی شناسایی مناطق زلزله زده 21 مرداد 91 اهر-ورزقان، پژوهشگاه بین المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، مرداد 91.

 

[27] سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور ، زمین شناسی شمال غرب ، زمین شناسی استان آذربایجان شرقی ،

Available at :http://www.gsi.ir/Branches/Lang_fa/Page_05-05-01-04/PageLimit_1/WebsiteId_8/%D9%86%D9%85%D8%A7%D9%8A%D8%B4.%D8%B5%D9%81%D8%AD%D9%87.%D8%B4%D9%85%D8%A7%D8%B1%D9%87.html

[Last accessed 23 August 2015]. [Unknown author]