برآورد احتمالاتی و واهم‌افزایی خطر زمین‏لرزه در استان گلستان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی‌

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اردکان، اردکان، ایران

2 استادیار، گروه علوم زمین، دانشکده علوم و فناوری‏های نوین، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

چکیده

در این پژوهش، برآورد احتمالاتی و واهم‏افزایی خطر زمین‏لرزه برای استان گلستان و نواحی پیرامون آن تا شعاع حدود 150 کیلومتری از مرزهای استان انجام گرفته است. ابتدا بررسی‌های زمین‌شناسی و لرزه‌زمینساختی ازجمله شناسایی گسل‏ها، ابعاد و سازوکار آنها انجام و پارامترهای لرزه‌خیزی منطقه بر اساس کاتالوگ یکنواختی از زمین‏لرزه‌های تاریخی و دستگاهی تا پایان سال 2021 با بزرگاهایی بین 5/3 تا 5/7 برآورد شده است. تعداد بیست و یک چشمه لرزه‏زا به‌صورت پهنه‌ای شناسایی و با راهکار تابع توزیع مکانی، متوسط نرخ رویداد سالانه هریک در بازه‌های مختلف بزرگا تعیین شده است. با استفاده از نرم‌افزار OpenQuake و با بهره‌گیری از درخت منطقی و سه رابطه از جدیدترین رابطه‏های تضعیف جنبش نیرومند زمین مختص ایران، بیشینه شتاب زمین و شتاب طیفی در دوره تناوب‌های 2/0، 1 و 2 ثانیه برای دوره‌های بازگشت 50، 475 و 2475 سال برای نقاطی به فاصله 5 کیلومتر در منطقه مورد مطالعه تعیین شده است. نتایج به‌صورت نقشه‌های پهنه‌بندی خطر زمین‏لرزه در استان گلستان و نمودار شتاب طیفی برای ساختگاه سنگی در شهر گرگان ارائه شده است. نتایج نشان می‌دهد شهرستان گرگان و مناطقی از شهرستان‌های آق‌قلا، علی‌آباد و کردکوی واقع در جنوب غرب استان و مناطقی از شهرستان مراوه‌تپه واقع در شمال شرق استان نسبت به نواحی دیگر می‌توانند تحت تأثیر شتاب جنبش زمین بیشتری قرار گیرند که مقدار آن برای دوره بازگشت 475 سال در این مناطق بین g21/0 و g25/0 برآورد شده است. برای تعیین مؤثرترین چشمه لرزه‏زا در میزان خطر برآورد شده در شهر گرگان، واهم‌افزایی خطر زمین‏لرزه برای پارامترهای فاصله، بزرگا، تعداد انحراف معیار و طول و عرض جغرافیایی انجام و محتمل‌ترین سناریوی ایجادکننده بیشینه شتاب در شهر گرگان معرفی شده است. نتایج واهم‌افزایی خطر زمین‏لرزه نشان می‌دهد گسل‌های خزر و شمال البرز بیشترین سهم را در میزان خطر زمین‏لرزه شهر گرگان دارند.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Probabilistic seismic hazard assessment and disaggregation of seismic hazard in golestan and adjacent areas

نویسندگان [English]

  • Seyed Hasan Mousavi-Bafrouei 1
  • Seyed Hadi Dehghan Manshadi 2
1 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Ardakan University, Ardakan, Iran
2 Assistant Professor, Department of Earth Sciences, Faculty of Sciences and Modern Technologies, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran
چکیده [English]

In the present study, probabilistic seismic hazard assessment (PSHA) and disaggregation of seismic hazard in Golestan and adjacent areas have been conducted. The study area includes Golestan province and surrounding areas to about 150 km away from the geographical borders of the province. For this purpose, at the first stage, geological and seismotectonic studies, including the tectonic features, faults dimensions, and faults mechanism in the study area have been studied. The seismicity parameters including b-value, annual mean occurrence rate (λ) and maximum possible magnitude (Mmax) of the study area are evaluated based on the uniform catalog containing historical and instrumental earthquakes from 400 BC to the end of 2021 AD with magnitudes ranging from 3.5 to 7.5 on the Mw scale. Based on the geological and seismological information of the study area, 21 areal seismic source zones have been identified. Using the spatial distribution function, the annual mean occurrence rate of earthquakes of each seismic source has been determined in different magnitude intervals. The latest three local ground motion prediction equation models of the Iranian plateau, have been employed to assess the peak ground acceleration (PGA) and spectral acceleration (SA) in periods of 0.2, 1, and 2 seconds for return periods of 50, 475 and 2475 years. A three branches logic tree with the same weight has been used to apply the GMPEs. The GMPEs are specific to Iran and used for the first time in the study area. The entire study area is divided into points that are 5 km apart. Subsequently, the PGA and SA have been calculated for each point with the OpenQuake software package. The results are presented in the form of seismic hazard zoning maps in Golestan province and spectral acceleration curves for Gorgan city. The calculations are on the bedrock site condition according to the Iranian code of practice for seismic resistant design on building (Standard No. 2800 4th edition). In order to determine the most effective seismic source in the PGA of the Gorgan, the disaggregation of PSHA has been conducted on the parameters of distance, magnitude, the number of standard deviations (ε), and latitude and longitude. The most probable scenario of maximum acceleration in Gorgan has been introduced. The results show that some areas of the Gorgan, Kord-Kouy, Agh-Ghala and Ali-Abad in southwest and Maraveh-Tapeh in northeast of the province can be affected by more ground acceleration than other areas so that the maximum ground acceleration in these areas for the return period of 475 years is 0.21g to 0.25g. The disaggregation of PSHA for Gorgan city shows that the Caspian and North Alborz faults have the most substantial contribution in the PGAs of Gorgan.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seismic hazard assessment
  • logic tree
  • Golestan
  • seismicity
  • peak ground acceleration
  • disaggregation
  1. دهقان منشادی، س. ه.، میرزائی، ن.، اسکندری قادی، م.، شعبانی، ا.، 1396، بررسی کاربرد آهنگ لغزش گسل‏ها در پهنه‏بندی مستقل از زمان خطر زمین‏لرزه در منطقه کرمان- غرب بلوک لوت: مجله ژئوفیزیک ایران، 11(2)، 36-62.

    شاه‏پسندزاده، م.، 1383، زلزله‏خیزی و لرزه‏زمین‏ساخت گستره استان گلستان، شمال خاور ایران: کنفرانس بین‏المللی زلزله (یادآور فاجعه بم)، 8 تا 10دی 1383، دانشگاه شهید باهنر کرمان.

    موسوی بفروئی، س. ح.، میرزائی، ن.، شعبانی، ا.، اسکندری قادی، م.، 1393، پهنه‏بندی خطر زمین‏لرزه در ایران و برآورد مقادیر بیشینه شتاب برای مراکز استان‏ها: مجله فیزیک زمین و فضا، 40(4)، 15-38.

    مهدویان، ع.، 1392، پهنه‌بندی لرزه‌ای استان گلستان: فصلنامه علمی علوم زمین، 23(89)، 165-174.

    Abdollahzadeh, G., Khanmohammadi, L., and Zahedi Tajrishi, F., 2014, Modified probabilistic approach for seismic hazard zoning of Golestan region, Iran: European Journal of Environmental and Civil Engineering, 18(4), 427-456.

    Ambraseys, N. N., Douglas, J., Sarma, S. K., and Smit, P. M., 2005, Equations for the estimation of strong ground motions from shallow crustal earthquakes using data from Europe and the Middle East: Horizontal peak ground acceleration and spectral acceleration: Bulletin of Earthquake Engineering, 3(1), 1-53.

    Ambraseys, N. N., and Melville, C. P., 1982, A History of Persian Earthquakes: Cambridge University Press.Barani, S., Spallarossa, D., and Bazzurro, P., 2009, Disaggregation of probabilistic ground-motion hazard in Italy: Bulletin of the Seismological Society of America, 99(5), 2638-2661.

    Bazzurro, P., and Cornell, C. A., 1999, Disaggregation of seismic hazard: Bull. Seismol. Soc. Am., 89, 501-520.

    Campbell, K. W., and Bozorgnia, Y., 2003, Updated near-source ground-motion (attenuation) relations for the horizontal and vertical components of peak ground acceleration and acceleration response spectra: Bulletin of the Seismological Society of America, 93(1), 314-331.

    Cornell, C. A., 1968, Engineering seismic risk analysis: Bulletin of the Seismological Society of America, 58(5), 1583-1606.

    Farajpour, Z., Pezeshk, S., and Zare, M., 2019, A new empirical ground-motion model for Iran: Bulletin of the Seismological Society of America, 109(2), 732-744.

    Farhadi, A., Farajpour, Z., and Pezeshk, S., 2019, Assessing predictive capability of ground-motion models for probabilistic seismic hazard in Iran: Bulletin of the Seismological Society of America, 109(5), 2073-2087.

    1. Kijko, A. and Sellevoll, M. A., 1992, Estimation of earthquake hazard parameters from incomplete data files, Part II: Incorporation of magnitude heterogeneity: Bull. Seismol. Soc. Am., 82, 120–134.McGuire, R. K., 1995, Probabilistic seismic hazard analysis and design earthquakes: Closing the loop: Bulletin of the Seismological Society of America, 85, 1275–1284.

    McGuire, R. K., and Shedlock, K. M., 1981, Statistical uncertainties in seismic hazard evaluations in the United States: Bulletin of the Seismological Society of America, 71, 1287–1308.

     

     

    Mirzaei, N., 1997, Seismic Zoning of Iran: dissertation, Institute of Geophysics, State Seismological Bureau, Beijng. People’s Republic of China.

    Mirzaei, N., Gao, M., and Chen, Y. T., 1998, Seismic source regionalization for seismic zoning of Iran: Major seismotectonic provinces: Journal of Earthquake Prediction Researeches, 7, 465-495.

    Mirzaei, N., Gao, M., and Chen, Y. T., 1999, Delineation of potential seismic sources for seismic zoning of Iran: Journal of Seismology, 3(1), 17-30.

    Mousavi-Bafrouei, S. H., and Babaie Mahani, A., 2020, A comprehensive earthquake catalogue for the Iranian Plateau (400 B.C. to December 31, 2018): Journal of Seismology, https://doi.org/10.1007/s10950-020-09923-6.

    Nemati, M., Hollingsworth, J., Zhan, Z., Javad Bolourchi, M., and Talebian, M., 2013, Microseismicity and seismotectonics of the south caspian lowlands, NE Iran: Geophysical Journal International, 193(3), 1053-1070.

    Pagani, M., Monelli, D., Weatherill, G., et al., 2014, OpenQuake Engine: An open hazard (and risk) software for the global earthquake model: Seismological Research Letters, 85(3), 692–702, doi: https://doi.org/10.1785/0220130087.

    Sedaghati, F., and Pezeshk, S., 2017, Partially nonergodic empirical ground-motion models for predicting horizontal and vertical PGV, PGA, and 5% damped linear acceleration response spectra using data from the Iranian Plateau: Bulletin of the Seismological Society of America, 107(2), 934-948.

    Shabani, E., and Mirzaei, N., 2007, Probabilistic seismic hazard assessment of the Kermanshah-Sanandaj region of Western Iran: Earthquake Spectra, 23(1), 175-197.

    Shi, Z. and Zhang, T., 1996, Seismic intensity zoning map of China, In: Achievements of seismic hazard prevention and reduction in China: Seismological Press, Beijing, 143-164.

    Shi, Z., Yan, J., and Gao, M., 1992, Research on the principle and methodology of seismic zonation: Acta Seismologica Sinica 5, 305-314.

    Wells, D. L., and Coppersmith, K. J., 1994, New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement: Bulletin of the Seismological Society of America, 84(4), 974-1002.

    Zafarani, H., Luzi, L., Lanzano, G., and Soghrat, M. R., 2018, Empirical equations for the prediction of PGA and pseudo spectral accelerations using Iranian strong-motion data: Journal of Seismology, 22(1), 263-285.