شناسایی پارامترهای گسل مسبب زمین‏لرزه 20 دسامبر 2010 ریگان با استفاده از شبیه‌سازی جنبش نیرومند زمین

نوع مقاله: مقاله تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

1 مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، ایران

2 پژوهشگاه بین‏المللی زلزله‏ شناسی و مهندسی زلزله، ایران

چکیده

یکی از روش‏های بررسی زمین‌لرزه‏ها با استفاده از شتاب‏نگاشت، شبیه‌سازی جنبش نیرومند زمین است. شبیه‌سازی جنبش نیرومند زمین به‌‌ویژه برای مناطقی که از آن داده‌ای در دسترس نیست، نقش مهمی در برآورد پارامترهای جنبش نیرومند زمین ایفا می‌کند. در این تحقیق، پارامترهای گسل مسبب زمین‏لرزه 20 دسامبر 2010 ریگان با بزرگی 7/6 =  MW(USGS) که در 23 ایستگاه شتاب‏نگاری سازمان تحقیقات ساختمان و مسکن ثبت شده است با شبیه‏سازی جنبش نیرومند زمین به روش کاتوره‏ای گسل محدود تعیین می‏شود. اساس روش کاتوره‌ای بر این است که می‏توان مدل‌های عرضه شده برای طیف دامنه حرکات زمین را با توجه به تصادفی بودن حرکات با بسامد زیادترکیب کرد. مدل گسل محدود ابزاری اساسی برای پیش‌بینی حرکات زمین در نزدیکی رومرکز زمین‌لرزه‏های مهم به شمار می‌رود. در روش گسل محدود، شبیه‌سازی حرکات تعدادی زمین‌لرزه کوچک ناشی از ریزگسل‌ها که تشکیل‌دهنده یک گسل هستند، درحکم روشی برای پیش‌بینی حرکات در میدان نزدیک مطرح شده است. در این تحقیق با استفاده از شتاب‏نگاشت‏های زمین‏لرزه 20 دسامبر 2010 ریگان، پارامتر اُفت طیفی و رابطه وابستگی بسامدی ضریب کیفیت امواج بُرشی که از پارامترهای ورودی به‌منظور شبیه‏سازی جنبش نیرومند زمین به‌‌روش کاتوره‏ای گسل محدود هستند، محاسبه شده است. با توجه به توزیع پس‌لرزه‌ها و رابطه خودتشابهی، صفحه گسل مسبب زمین‏لرزه 20 دسامبر 2010 ریگان به‌صورت 8 المان در راستای طول و 8 المان در راستای عرض در نظر گرفته شد. براساس نتایج به‌دست آمده از این تحقیق، طول گسل در راستای امتداد 59/25 کیلومتر و عرض گسل در راستای شیب 19/11 کیلومتر تعیین شد. محل کانون زمین‌لرزه در المان (5,4) = (i,j) به‌دست آمد. همچنین برای گسل مسبب زمین‏لرزه 20 دسامبر 2010 ریگان، مقدار بهینه امتداد 37 درجه و شیب 87 درجه برآورد و اُفت تنش‌‌ 60 بار درنظرگرفته شد. براساس مقایسه نگاشت‏های واقعی و شبیه‌سازی شده، مقدار به‌دست آمده برای امتداد و شیب گسل در این تحقیق، همخوانی بسیار خوبی با نگاشت‏های واقعی دارد.
 
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Identification of the source parameters of the 20 December 2010 Rigan earthquake, using strong motion simulation

نویسندگان [English]

  • Maryam Safarshahi 1
  • Mehdi Rezapour 1
  • Hosein Hamzehloo 2
چکیده [English]

One of the methods to study the earthquakes by using the recorded accelerations is to simulate the strong ground motion. The stochastic finite fault approach will aid in the development of ground-motion relations in data-poor regions. In this research, we identified the source parameters of the 20 December 2010 Rigan Earthquake using a ground-motion simulation based on a stochastic finite-fault model. The main shock of the 20 December 2010 Rigan Earthquake with magnitude MW = 6.7 (USGS), was recorded by 23 digital SSA-2 accelerograms. These stations were installed at epicentral distances ranging from 41 to 263 km. We estimated the causative rupture length and the downdip causative rupture width using the empirical relation from the best defined aftershock zone and the depth distribution of these aftershocks at 25.59 and 11.19 km, respectively. The fault plane was divided into 8×8 elements; it is based on the concept of self-similarity and revised scaling relations .The above method needs information related to attenuation, site characterization and frequency-dependent amplification as input, which are determined based on strong motion records, obtained during the main shock of 20 December 2010 Rigan Earthquake. In addition, the spectral decay parameter and the quality factor have been taken into account as other basic inputs for the mentioned method. The simulated results were compared with recorded ones on both frequency and time domains. The estimated strike and dip of the causative fault were 37 and 87, respectively. The rupture was propagated at (i,j) = (4,5) element, from  Northeast to Southwest. The supposed stress drop was 60 bars. A quite satisfactory agreement was found between the simulated amplitude Fourier spectra and the recorded data at frequencies of engineering interest (0.5 to 20 Hz).
 
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • 20 December 2010 Rigan earthquake
  • ground motion simulation
  • stochastic finite fault model

فروتن، م.، بلورچى، م. ج.، سلیمانى آزاد، ش.، اویسى، ب.، نعمتى، م.، شکرى، م. ع. و اسکندرى، م.، 1389، گزارش مقدماتى زمین‌لرزه 29 آذر 1389 کنارک (ریگان، کرمان)، سازمان زمین شناسى و اکتشافات معدنى کشور.

Aki, K., 1969, Analysis of the seismic Coda of local earthquakes as scattered waves: J. Geophys. Res., 74, 615–631.

Anderson, J., and Hough, S. E., 1984, A model for the shape of the Fourier amplitude spectrum of acceleration at high frequencies: Bull. Seismol. Soc. Am., 74, 1969–1993.

Anderson, J., and Quass, R., 1988, The Mexico Earthquake of September 19, 1985-Effect of Magnitude on the Character of Strong Ground Motion: An Example from the Guerrero, Mexico Strong Motion Network: Earthq. Spectra, 4, 635–646.

Atkinson, G. M., and Boore, D. M., 1995, Ground-Motion Relations for Eastern North America: Bull. Seism. Soc. Am., 85, 17–30.

BHRC, online at: http://www.bhrc.ac.ir, last accessed August 2011.

Boore, D. M., 1983, Stochastic simulation of high-frequency ground motions based on seismological models of the radiated spectra: Bull. Seism. Soc. Am., 73, 1865–1894.

Boore, D. M., 2001, Effects of baseline corrections on displacements and response spectra for several recordings of the 1999 Chi-Chi, Tawian earthquake: Bull. Seism. Soc. Am., 92(4), 1199–1211.

Boore, D. M., and Joyner, W. B., 1997, Site amplifications for generic rock sites: Bull. Seism. Soc. Am., 87, 327–341.

Castro, R. R., Anderson, J. G., and Singh, S. K., 1990, Site response, attenuation and source spectra of S waves along the Guerrero, Mexico subduction zone: Bull. Seism. Soc. Am., 79, 1481–1503.

Castro, R. R., Monachesi, G., Mucciareli, M., Trojani, L., and Pacor, F., 1999, P- and S-wave attenuation in the region of Marche, Italy: Tectonophysics, 302, 123–132.

Castro, R. R., Monachesi, G., Trojani, L., Mucciareli, M. and Frapiccini, M., 2002, An attenuation study using earthquakes from the 1997 Umbria-Marche sequence: J. Seismol., 6, 43–59.

Hazarika, D., Baruah, S., and Gogoi, N. K., 2009, Attenuation of coda waves in the Northeastern Region of India: J. Seismol., 13, 141–160.

HRVD, CMT catalog, online at: www.globalcmt.org/CMTsearch.html, last accessed June2011.

IGUT catalog, online at: http://irsc.ut.ac.ir, last accessed June2011.

IIEES catalog, online at: http://www.iiees.ac.ir, last accessed June2011.

Irikura, K., Kamae, K., 1994, Estimation of strong ground motion in broad-frequency band based on a seismic source scaling model and an empirical Green’s function technique: Ann. Geophys., 37(6), 25–47.

Jackson, J., and Mckenzie, D. P., 1984, Active tectonics of the Alpine- Himalayan Belt between western Turkey and Pakistan: Geophys. Jour. Roy. Astr. Soc., 77, 185–264.

Kanamori, H. and Anderson, D. L., 1975, Theoretical basis of some empirical relations in seismology: Bull. Seism. Soc. Am., 65, 1073–1095.

Kinoshita, S., 1994, Frequency-dependent attenuation of shear waves in the crust of the southern Kanto area, Japan: Bull. Seism. Soc. Am., 84, 1387–1396.

Mahood, M. and Hamzehloo, H., 2009, Estimation of coda wave attenuation in East Central Iran: J. Seismol., 13, 125–139.

Masson, F., Anvari, M., Djamour, Y., Walpersdorf, A., Tavakoli, F., Daignieres, M., Nankali, H., and Van Gorp, S., 2007, Large-scale velocity field and strain tensor in Iran inferred from GPS measurements: new insight for the present-day deformation pattern within NE Iran: Geophys. J. Int., 170, 995–1010.

Mavroeidis, G. P., and Papageorgiou, A. S., 2003, A mathematical representation of near-fault ground motions: Bull. Seism. Soc. Am., 93, 1099–1131.

Motazedian, D., and Atkinson, G. M., 2005, Stochastic Finite-Fault Modeling Based on a Dynamic Corner Frequency: Bull. Seism. Soc. Am., 95, 995–1010.

Sato, H., and Fehler, M. C., 1998, Seismic Wave Propagation and Scattering in the Heterogeneous Earth: Springer Verlag, New York.

Tatar, M., Hatzfeld, D., Moradi, A. S., and Paul, A., 2005, The 2003 December 26 Bam earthquake (Iran), Mw = 6.6, aftershock sequence: Geophys. J. Int., 163, 90–105.

USGS catalog, online at: http://earthquake.usgs.gov/hazards/apps/vs30/predefined.php, last accessed June 2011.

Vernant, Ph., Nilforoushan, F., Hatzfeld, D., Abbassi, M. R., Vigny, C., Masson, F., Nankali, H., Martinod, J., Ashtiani, A., Bayer, R., Tavakoli, F., and Chery, J., 2004, Present-day crustal deformation and plate kinematics in the Middle East constrained by GPS measurements in Iran and northern Oman: Geophys. J. Int., 157, 381–398.

Walker, R., Jackson, J., and Baker, C., 2003, Surface expression of thrust faulting in eastern Iran: source parameters and surface deformation of the 1978 Tabas and 1968 Ferdows earthquake sequences: Geophys. J. Int., 152, 749–765.

Wong, V., Rebollar, C. J., and Mungu, L., 2001, Attenuation of Coda Waves at the Tres Virgenes Volcanic Area, Baja California Sur, Mexico: Bull. Seism. Soc. Am., 91, 683–693.

Wu, J., Jiao, W., Ming, Y., and Su, W., 2006, Attenuation of Coda Waves at the Changbaishan Tianchi Volcanic Area in Northeast China: Pure Appl. Geophys., 163, 1351–1368.

Wells, D., and Coppersmith, K., 1994, New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area and surface displacement: Bull. Seism. Soc. Am., 84, 974–1002.