مجله ژئوفیزیک ایران

مجله ژئوفیزیک ایران

بررسی لرزه‌خیزی، محاسبه و تحلیل سازوکارکانونی زمینلرزه‌ها و مدل‌سازی تنش تکتونیکی در جزیره قشم و نواحی اطراف آن

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی‌

نویسندگان
سمیه حبیبی سه ساری 1
غلام جوان دلویی 2
سمیه احمدزاده 3
1 دانشجوی دکترا، پژوهشگاه بین‌‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران
2 دانشیار، پژوهشگاه بین‌‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران
3 استادیار، پژوهشگاه بین‌‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران
10.30499/ijg.2026.569582.1747
چکیده
شناسایی آهنگ لرزه‌‌خیزی، سازوکار کانونی زمینلرزه‌ها و وضعیت میدان تنش تکتونیکی برای درک بهتر لرزه‌زمین‌ساخت هر منطقه اهمیت دارد. محاسبه مولفه‌های تنش و مدل سازی وارون‌ تانسور تنش مستلزم بررسی لرزه‌‌خیزی، تحلیل مجموعه‌ای از زمینلرزه‌های دستگاهی و محاسبه سازوکار کانونی آن‌ها می‌باشد. مطالعه لرزه‌خیزی جزیره قشم به عنوان بزرگترین جزیره ایران در خلیج فارس در مجاورت تنگه هرمز، با توجه به برنامه‌ریزی‌های کلان با هدف توسعه صنعتی، تجاری، گردشگری و اقتصادی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. بررسی لرزه‌خیزی منطقه قشم براساس شواهد تاریخی و گزارش‌های علمی نشان می‌دهد که در هشتصد سال اخیر، زمینلرزه‌های نسبتاً زیادی در منطقه قشم رخ داده‌ است به‌طوری که در یک صد سال اخیر، وقوع هفده زمینلرزه با بزرگی بیش از 6 در این جزیره گزارش شده است. در پژوهش حاضر، 21 زمینلرزه مهم اخیر با بزرگی بیش از 9/4 که در گستره شعاع یک صدکیلومتری مرکز جزیره قشم به‌وقوع پیوسته‌اند، به‌منظور حل تانسور ممان لرزه‌ای با استفاده از مدل سازی شکل موج مورد بررسی قرارگرفته‌اند. علاوه بر آن، سازوکار کانونی زمینلرزه‌های ۵ رویداد مهم دستگاهی که توسط سایر پژوهشگران محاسبه شده بود، برای تعیین میدان تنش در جزیره قشم انتخاب گردید. بررسی نتایج حاصل از سازوکارهای کانونی و وارون‌سازی آنها برای محاسبه مولفه تنش اصلی در گستره قشم، وجود دو رژیم تنش متمایز را آشکار می‌سازد. رژیم‌ تکتونیکی غالب گسلش تراستی با روند شمال غرب-جنوب شرق می‌باشد. از این رو، برای توسعه تاسیسات صنعتی، تجاری و اقتصادی در مجاورت گسله‌های فعال با روند یاد شده، رعایت دقیق استانداردهای فنی با هدف افزایش تاب‌آوری در مقابل حوادث لرزه‌ای محتمل آتی ضروری است. علاوه بر آن، پایش لرزه‌ای برخط در چارچوب پدافند غیرعامل برای کاهش ریسک لرزه‌ای با هدف توسعه و پیشرفت پایدار منطقه اقتصادی-تجاری قشم از اهمیت زیادی برخوردار است.
کلیدواژه‌ها
لرزه‌خیزی
سازوکار کانونی
وارون سازی تنش
جزیره قشم
خلیج فارس ایران

موضوعات

عنوان مقاله English

Focal mechanism analysis and stress inversion: a comprehensive approach to understanding seismic activity of Qeshm island and its adjacent area

نویسندگان English

Somayeh Habibi-Sesari 1
Gholam Javan-Doloei 2
Somayeh Ahmadzadeh 3
1 Ph.D. Student, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology, Tehran, Iran
2 Associate Professor, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology, Tehran, Iran
چکیده English

Our knowledge from tectonic stress field, seismicity and the type of focal mechanism of earthquakes can help to better understand the seismotectonics of each region. Calculating stress components and inverse modeling of the stress tensor requires studying the seismicity and analyzing a set of earthquakes and calculating their focal mechanisms. This study is of great importance for Qeshm Island, as the largest island in Iran whithin the Persian Gulf and adjacent to the Strait of Hormuz, due to large-scale planning aimed at industrial, commercial, tourism, and economic development. The study of the seismicity of the Qeshm region based on historical evidence and scientific reports shows that relatively many earthquakes have occurred in the Qeshm region in the last eight centuries, with seventeen earthquakes larger than 6 in the 20th century. In addition, in the present study, based on the analysis of the focal mechanism of significant earthquakes, 76 events have been selected to calculate the stress field on Qeshm Island. The results of focal mechanisms and their inversion to calculate the principal stress component in Qeshm show the existence of two distinct stress regimes; however, the prevailing tectonic regime is characterized by thrust faulting with a northwest-southeast trend. The stress field derived from the entire data set indicates an R' value of 2.5, with a maximum horizontal stress (SHmax) oriented in the northwest-southeast direction. Evaluation of the results indicates that the data of the present study are of high quality and present a coherent image consistent with the active tectonics of the Zagros. The dominance of the thrust mechanism confirms that the Qeshm region is under intense horizontal compression. Furthermore, the presence of scattered strike-slip and normal faults reveals the complexity of local structures caused by the presence of salt domes and transfer faults. Overall, this study, based on high-resolution waveform modeling, shows that earthquakes in the Qeshm region are predominantly (76%) generated by thrust faults with a NW-SE trend. This pattern suggests the dominance of the Arabia-Eurasia collision mechanism in the region. However, the significant presence of strike-slip faults (19%) in the northeastern part of the region likely indicates stress partitioning at the eastern margin of the Hormuz salt diapir or the effect of deep-seated transfer faults. Only one event with a normal mechanism was identified, which could be due to local extension associated with layer bending from anticline growth. The present model introduces the Qeshm fault (with a NW-SE trend and a dip towards the northeast) as the main seismogenic structure in the southwestern cluster. Therefore, the development of industrial, commercial, and economic facilities in the vicinity of active northwest-southeast trending faults with strict adherence to technical standards will contribute significantly to the sustainable development and and progress.  In addition, the seismic risk of the region is significant due to the possibility of moderate to severe earthquakes without surface fracture outcrops, and requires online seismic monitoring within the framework of passive defense to reduce seismic risk of the Qeshm commercial region.

کلیدواژه‌ها English

Focal mechanism
seismicity
Qeshm island
stress inversion
Persian gulf
اسلامی، آ. و اشعری، ع. (1387). گزارش زمینلرزه 20 شهریور 1387، جزیره قشم. پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله. 8 ص.
حقی پور، ع. (1384). زمین شناسی منطقه قشم. انتشارات منطقه آزاد جزیره قشم، 5 ص.
شاه پسندزاده، م. و حسامی آذر، خ. (1385). بررسی گسیختگی‌های سطحی ناشی از زمین لرزه ششم آذر ماه 1384 جزیره قشم. پژوهشنامه زلزله شناسی و مهندسی زلزله، 2، 34-41.
غلامزاده، ع. (۱۳۸۸). مطالعه لرزه خیزی و لرزه‌‌زمین‌ساخت در زون زاگرس شرقی، رساله دکتری زلزله شناسی، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران.
نوربخش، ح. (۱۳۶۹). جزیره قشم و خلیج فارس. انتشارات امیرکبیر، تهران،۵۶۳ص.
Ahmadzadeh, S., Javan-Doloei, G. (2024). The high-frequency decay parameter Kappa (κ) in the Alborz Region using broadband seismic waveforms. Journal of Seismology, 28, 1471–1488. https://doi.org/10.1007/s10950-024-10256-x.
Amberaseys, N and Melville, Ch.P. (1982). A history of Persian earthquakes. Camberidge University Press, UK, 219p.
Angelier, J., Slunga, R., Bergerat, F., Stefansson, R. and Homberg, C. (2004). Perturbation of stress and oceanic rift extension across transform faults shown by earthquake focal mechanisms in Iceland. Earth and Planetary Science Letters, 219(3-4), pp.271-284. https://doi.org /10.1016/S0012-821X (03)00704-0.
Assar-Enayati, M., Javan-Doloei, G., Ahmadzadeh, S., Afshar, A.S., (2023).  Investigation of the Dorouneh fault system based on the focal mechanism of the earthquakes of the last two decades. Journal of the Earth and Space Physics, 49(2), 353-369.  https://doi.org/10.22059/JESPHYS. 2023.347529.1007452.
Bachmanov, D.M., Trifonov, V.G., Hessami, K., Kozhurin, A.I., Ivanova, T.P., Rogozhin, E.A., Hademi, M.C., Jamali. F. (2004). Active faults in the Zagros and central Iran. Tectonophysics, 380(3-4), 221-241.
Barton, C.A., and Zoback, M.D. (1994). Stress perturbations associated with active faults penetrated by boreholes: Possible evidence for near‐complete stress drop and a new technique for stress magnitude measurement. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 99(B5), pp.9373-9390. https://doi.org/10.1029/93JB03359.
Berberian, M. (1976). Contribution to the seismotectoincs of Iran. Part II. Geological Survey of Iran.
Berberian, M. (1977). Contribution to the seismotectoincs of Iran. Part III. Geological Survey of Iran.  
Clark, D. J., Brennand, S., Brenn, G., Garthwaite, M. C., Dimech, J., Allen, T. I., & Standen, S. (2020). Surface deformation relating to the 2018 Lake Muir earthquake sequence, southwest Western Australia: new insight into stable continental region earthquakes. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 11(2), 691–717. https://doi.org/10.5194/se-11-691-2020.
Delvaux, D. and Sperner, B. (2003). Stress tensor inversion from fault kinematic indicators and focal mechanism data: the TENSOR program. In: New Insights into Structural Interpretation and Modelling (D. Nieuwland Ed.). Geological Society, London, Special Publications, 212: 75-100.
Fialko, Y., Rivera, L. and Kanamori, H. (2005). Estimate of differential stress in the upper crust from variations in topography and strike along the San Andreas Fault. Geophysical Journal International, 160(2), pp.527- 532. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2004.02511.x.
Fossen, H. (2010). Structural Geology, 1st ed. Cambridge University Press, New York.
Frohlich, C. )1992(. Triangle diagrams: Ternary graphs to display similarity and diversity of earthquake focal mechanisms. Phys. Earth Planet. In. 75 (1), 193–198. https:// doi.org/10.1016/0031-9201(92)90130-N.
Gao, K., Harrison, J.P., Lei, Q. and Latham, J-P. (2017). Investigating the relationship between far-field stress and local values of
 
      the stress tensor. Procedia engineering, 191, pp.536-542. https://doi.org/10.1016/ j.proeng.2017.05.215.
Gephart, J.W., & Forsyth, D.W. (1984). An improved method for determining the regional stress tensor using earthquake focal mechanism data: application to the San Fernando earthquake sequence. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 89, 9305–9320.
Griffith, W. Ashley., Becker, James., Cione, Krysta., Miller, Tim. and Pan, Ernian. (2014). 3D topographic stress perturbations and implications for ground control in underground coal mines. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 70, pp.59-68. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2014.03.013.
Havskov, J., and Ottemoller, L. (1999). SeisAn Earthquake analysis software, Seismological Research Letters, 70.
Havskov, J., Voss, P.H. and Ottemoller, L. (2020). Seismological Observatory Software: 30 Yr of SEISAN. Seismological Research Letters, 91 (3): 1846-1852. https://doi.org/10.1785 /0220190313.
Heidbach, O., Tingay, M., Barth, A., Reinecker, J., Kurfes, D., & Müller, B. (2010). Global crustal stress pattern based on the World Stress Map database release 2008. Tectonophysics, 482 (1), 3–15.
Hessami, K., Koy, H., Talbot, C., Tabasi, H., and Shabanian, E. (2001). Progressive unconformities within an evolving foreland fold–thrust belt, Zagros Mountains. Journal of the Geological Society, Volume 158. Pages 969 – 981. https://doi.org/10.1144/0016-764901-007
Kisslinger, B., and Hasegawa, H. S. (1982). Determination of focal mechanism from polarization of P waves from small earthquakes. Bulletin of the Seismological Society of America, 72(5), 1627-1639.
Lei, Q., and Gao, K. (2018). August. Effects of far-field stress state on local stress perturbation in heterogeneous fractured rocks. In 52nd US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium. American Rock Mechanics Association.
Michael, A.J. (1984). Determination of stress from slip data: faults and folds. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 89(B13), 11517–11526.
Morris, A., Ferrill, D.A. Henderson, D.B. (1996). Slip-tendency analysis and fault reactivation. Geology, 24 (3), 275–278. https://doi.org/10.1130/0091-7613.
Nissen, E., Ghorashi, M., Jackson. J., Parsons. B., Talebian. M., (2007). The 2005 Qeshm Island earthquake (Iran) – a link between buried reverse faulting and syrface folding in yhe Zagros simply folded belt. Journal of Geophysical Reaserch, 91, 8205-8218.
Pourbeyranvand, Sh. (2022). Stress mapping, focal mechanism display and stress tensor inversion in Qeshm Island, Southern Iran. Iranian Journal of Geophysics, 15(4), Page 53 – 69. DOI:10.30499/IJG.2021. 260899.1307.
Saikia, C. K., and Herrmann, R. B. (1985). Application of waveform modeling to determine focal mechanisms of four 1982 Miramichi aftershocks. Bulletin of the Seismological Society of America, 75(4), 1021-1040.
Snoke, J.A., Munsey, J.W., Teague, A.G., Bollinger G.A. (1984). A program for focal mechanism determination by combined use of polarity and SV-P amplitude ratio data. Earthquake Notes. 55. p15.
Spada, G., Sabadini, R., Yuen, D.A., and Ricard, Y. (1992). Effects on post-glacial rebound from the hard rheology in the transition zone. Geophysical Journal International, 109(3), pp.683-700. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1992.tb00125.x.
Triantafyllis, N., Venetis, I.E., Fountoulakis, I., Pikoulis. E.V., Sokos, E., Evangelidis, Ch.P.  (2022). Gisola: A High‐Performance Computing Application for Real‐Time Moment Tensor Inversion. Seismological Research Letters, 93 (2A). 957–966. https://doi.org/10.1785 /0220210153.
Vavryčuk, V. (2015). Earthquake Mechanisms and Stress Field, Encyclopedia of Earthquake Engineering. DOI 10.1007/978-3-642-36197-5-295-1.
Yadav, R., Bali, S. (2009). Seismotectonic modeling of NW Himalaya: a perspective on future seismic hazard [Ph.D. thesis]. Department of Earthquake Engineering, Indian Institute of Technology, Roorkee, India. 198 pp.
Yaminifard, F., Tatar, M., Hessami, K., Gholamzadeh, A., Bergman, E.A. (2012). Aftershock analysis of the 2005 November 27 (Mw 5.8) Qeshm Island earthquake (Zagros-Iran): Triggering of strike-slip faults at the basement, Journal of Geodynamics, 61, 138-147, https://doi.org/10.1016/j.jog.2012.04.005.
Zahradnik, J., Serpetsidaki, A., Sokos, E., and Tselentis, G. A. (2005). Iterative Deconvolution of Regional waveforms and a Double-Event Interpretation of the 2003 Lefkada Earthquake, Greece. Bulletin of the Seismological Society of America, 95, 159- 172.
Zang, A., and Stephansson, O. (2009). Stress field of the Earth's crust. Springer, Science & Business Media.
Zang, A., Stephansson, O. (2010). Stress field of the earth's crust. Springer. New York Zoback MD (2007) Reservoir geomechanics. Cambridge University Press, Cambridge.
Zoback, M.L. (1992). First-and second-order patterns of stress in the lithosphere: The World Stress Map project. Journal of Geophysical Research, 97. 11703-1172.
 
مجله ژئوفیزیک ایران

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 07 فروردین 1405