تعیین پارامترهای لرزه ای زمین لرزه های ایران به کمک نظریه شبکه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی‌

نویسندگان

1 فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ازاد اسلامی واحد قم، قم، ایران

2 گروه فیزیک- دانشکده علوم پایه- دانشگاه ازاد اسلامی واحد قم- قم- ایران

3 دانشکده فیزیک- دانشگاه زنجان

چکیده

زمین‌لرزه‌ها جزء مهمترین و یکی از زیان‌بارترن خطرات طبیعی هستند و گریز از آنها ممکن نیست و هر ساله شمار کثیری از جمعیت جهان گرفتار اثرات نامطلوب آن‌ها می‌شوند. زمین‌لرزه‌‌ها از لحاظ زمانی و مکانی پدیده‌ای پیچیده هستندکه به طور ناگهانی به خاطر حرکت گسل‌ها در پوسته زمین به وقوع می‌پیوندند. در سال‌های اخیر نظریه شبکه‌های پیچیده به عنوان یک ابزار مناسب برای توصیف ویژگی‌های مختلف پدیده‌های پیچیده شناخته شده است. برای در نظریه شبکه پیچیده، ما نیازی به دانستن جزئیات گسل‌ها و زمین‌لرزه‌ها نداریم. تنها با دانستن بزرگی، زمان وقوع و مکان وقوع زلزله، می‌توانیم چندین جنبه از پدیده زلزله را مطالعه کنیم. از این‌رو در این تحقیق برای بررسی زمین‌لرزه‌های ایران در بازه زمانی 1996 الی 2020 میلادی (ثبت شده در ایستگاه‌های شبکه‌های لرزه‌نگاری وابسته به موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران،ISC,) از ابزارهای تعریف شده برای بررسی سامانه‌های پیچیده که همان شبکه‌های پیچیده می‌باشد، استفاده شده است. برای ساخت شبکه، زمین‌لرزه‌ها به‌صورت گره در نظر گرفته شده و برای ایجاد یال بین گره‌ها از کمیت معرفی شده توسط بایسی و پاکزوسکی (2004) استفاده شد. در این پروژه با ساخت شبکه، پارامترهای لرزه‌خیزی (a-value، b-value)، بعد فراکتالی و نسبت همبستگی در ایران مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که 9/6a-value ≈، 93/0≈ b-value و 56/1 df ≈ می‌باشد و برای هر بزرگی، نرخ پس‌لرزه از قانون اموری با گرادیان خط p≈-1 تبعیت می‌کند و تابع توزیع درجات شبکه به‌صورت توانی از رابطه P(k)~k^γ با 59/1=γ پیروی می‌کند که نشان دهنده بدون مقیاس بودن شبکه زمین‌لرزه‌ها است. همچنین تابع توزیع احتمال همبستگی نیز به‌صورت توانی تغییر می‌نماید و با افزایش بزرگی زمین‌لرزه‌ها مقدار توان کاهش می‌یابد. با استفاده از مفهوم ضریب خوشه‌ای مقدار آستانه تابع همبستگی محاسبه گردید و در ادامه، توزیع فواصل l برای آستانه‌های مختلف m محاسبه گردید و با برونیابی مقیاس مناسب، تابع آن محاسبه گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Determination of Seismic Parameters of Iranian Earthquakes by Network Theory

نویسندگان [English]

  • Fataneh taghizadeh Farahmand 1
  • Sara Taghavi 2
  • Sogra Rezaei 3
1 Physics Department, Qom Branch, Islamic Azad University, Qom
2 Department of Physics- Islamic Azad University- Qom- Iran
3 Faculty of Physics- Zanjan university
چکیده [English]

Recently, complex network theory has appeared as a suitable tool for studying complex phenomena. Earthquakes show spatio-temporal complex behavior that can be studied using complex networks, which enables us to recognize the global features of Earthquakes.

It is so hard to consider all factors affecting the movement of faults and put them into a compact mathematical equation in order to describe the earthquake phenomenon. In complex network theory, we do not need to know details of the fault system. By knowing only about the magnitude, time of occurrence and location of seismic events, we are able to understand several aspects of the earthquake phenomenon. Studies on earthquakes using the network method are based on how the network is constructed. We try to show that the main statistical features of earthquake phenomena in any region can be retrieved from the associated earthquake network. We have made our earthquake network as Baiesi-Paczuski (2004) network model. The epicenters of seismic events play the role of nodes for the networkand a link was established between two nodes by the relationship defined by Baiesi-Paczuski.

In this project, by constructing the network, the parameters of seismicity (a-value, b-value), fractal dimension and correlation ratio in the Iran region. In the first attempt we drew out the Gutenberg–Richter law from the earthquakes network and the Omori law from the Baiesi-Paczuski network model.

We have used data recorded from 1996 to 2020 data at all the broadband and short-period stations of the Iranian Seismological Center (ISC, http://irsc.ut.ac.ir).

The results showed that b-value≈0.93,a-value≈6.9 andd_f≈1.56. By the way, the results also showed that, for any magnitude, the aftershock rates follow the Omori law with the line gradient of p≈-1 and the earthquake degree distribution function in Iran from the power relationship (P(k)~k^γ) with a γ = 1.59. In addition, the distribution function showed that the correlation relation is also a power relationship.

In this project, by constructing the network, the parameters of seismicity (a-value, b-value), fractal dimension and correlation ratio in the Iran region. In the first attempt we drew out the Gutenberg–Richter law from the earthquakes network and the Omori law from the Baiesi-Paczuski network model.

We have used data recorded from 1996 to 2020 data at all the broadband and short-period stations of the Iranian Seismological Center (ISC, http://irsc.ut.ac.ir).

The results showed that b-value≈0.93,a-value≈6.9 andd_f≈1.56. By the way, the results also showed that, for any magnitude, the aftershock rates follow the Omori law with the line gradient of p≈-1 and the earthquake degree distribution function in Iran from the power relationship (P(k)~k^γ) with a γ = 1.59. In addition, the distribution function showed that the correlation relation is also a power relationship.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Complex Network
  • Earthquake
  • Iran
  • Distribution Function