مجله ژئوفیزیک ایران

مجله ژئوفیزیک ایران

بررسی حساسیت تحلیل خطر لرزه‌ای گسل گوک نسبت به تغییرات نرخ لغزش و فاصله ساختگاه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی‌

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری زلزله‌شناسی، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران.
2 استاد پژوهشکده زلزله شناسی پزوهشگاه بین المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله
3 دانشیار، عضو هیئت علمی دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان، زنجان، ایران
10.30499/ijg.2026.583419.1779
چکیده
تحلیل خطر احتمالی لرزه‌ای (PSHA) در ساختگاه‌های واقع در مجاورت گسل‌های فعال، همواره با چالش عدم‌قطعیت‌های شناختی، به‌ویژه در پارامترهای سینماتیک چشمه نظیر نرخ لغزش (Slip Rate) مواجه است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی کمی حساسیت نتایج به نرخ لغزش گسل در پهنه لرزه‌زمین‌ساختی گسل گوک انجام شده است. به منظور مدل‌سازی چشمه‌های لرزه‌زا، از رویکرد موازنه گشتاور و مدل توزیع ترکیبی لرزه‌خیزی Youngs & Coppersmith (1985) استفاده شد که در آن 94% گشتاور لرزه‌ای به زلزله‌های مشخصه و 6% به توزیع نمایی اختصاص یافت. برای مدیریت عدم‌قطعیت‌های نرخ لغزش، یک ساختار درخت منطقی متشکل از پنج سناریوی محتمل (در بازه 3/5 تا 7/4 میلی‌متر بر سال) تدوین گردید و محاسبات خطر با استفاده از نرم‌افزار OpenQuake صورت پذیرفت. نتایج نشان می‌دهد که تغییرات نرخ لغزش تأثیر چشمگیری بر برآورد بیشینه شتاب زمین (PGA) دارد؛ به‌گونه‌ای که برای سطح خطر 10% احتمال فراگذشت در 50 سال (دوره بازگشت 475 ساله)، مقادیر PGA از 0/218g در سناریوی حداقل، تا 0/428g در سناریوی حداکثر متغیر است. با این وجود، تحلیل‌های کمی نشان داد که رابطه میان نرخ لغزش و شتاب کاملاً غیرخطی است؛ به‌طوری‌که در دوره‌های بازگشت بلندمدت (مانند 2475 سال)، به دلیل وقوع پدیده «اشباع خطر» (Hazard Saturation)، درصد حساسیت شتاب به افزایش نرخ لغزش کاهش می‌یابد. همچنین، اثر این عدم‌قطعیت با دور شدن از گسل افت محسوسی دارد. دستاوردهای این تحقیق تأکید می‌کند که نادیده گرفتن رفتار غیرخطی عدم‌قطعیت‌های ژئودتیک و زمین‌شناسی در برآورد نرخ لغزش، می‌تواند منجر به خطاهای سیستماتیک در تعیین طیف طرح و در نتیجه، کاهش ایمنی لرزه‌ای سازه‌های حساس در مناطق نزدیک گسل گردد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Sensitivity Analysis of Seismic Hazard for the Gowk Fault to Variations in Slip Rate and Site Distance

نویسندگان English

Saeed GorziZanjani 1
Hamid Zafarani 2
Zahra Mousavi 3
1 Ph.D. Candidate, Department of Seismology, Seismology Research Center, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology (IIEES), Tehran, Iran.
2 Professor of Earthquake Engineering & Engineering Seismology, IIEES, Tehran, IR IRAN
3 Associate Professor, Department of Earth Sciences, Faculty of Science, Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS), Zanjan, Iran.
چکیده English

Abstract

Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA) is a fundamental tool for mitigating earthquake risks, particularly in seismically active regions like the Iranian plateau. The Gowk fault, a major active right-lateral strike-slip structure with a reverse component located in southeastern Iran, poses a significant seismic threat. A critical challenge in PSHA is managing epistemic uncertainties associated with fault parameters, most notably the fault slip rate. This study investigates the sensitivity of the seismic hazard assessment of the Gowk fault to variations in geodetic slip rates and site-to-source distances, aiming to quantify how these uncertainties propagate into the final design accelerations. To systematically capture epistemic uncertainties, a comprehensive logic tree framework was developed and implemented using the OpenQuake engine. The logic tree incorporated five distinct geodetic slip rate scenarios for the Gowk fault (3.5, 3.8, 4.2, 4.6, and 7.4 mm/yr), derived from recent literature. The seismicity of the fault was modeled using the Youngs and Coppersmith (1985) magnitude-frequency distribution, assuming a composite model of 6% exponential and 94% characteristic earthquake behaviors. Furthermore, the logic tree integrated three Next-Generation Attenuation (NGA-West2) Ground Motion Prediction Equations (GMPEs)—Boore et al. (2014), Campbell and Bozorgnia (2014), and Chiou and Youngs (2014)—to account for uncertainties in ground motion scaling. Peak Ground Acceleration (PGA) was calculated for return periods of 475, 2475, and 10000 years across different distances from the fault trace.

The results demonstrate a high sensitivity of the hazard outputs to the input slip rates. For a 10% probability of exceedance in 50 years (475-year return period), the estimated PGA values at the fault trace ranged from 0.218 g for the minimum slip rate scenario (3.5 mm/yr) to 0.428 g for the maximum scenario (7.4 mm/yr). While absolute PGA values for a 2475-year return period naturally escalated (ranging from 0.487 g to 0.904 g), quantitative analyses revealed a highly non-linear behavior. Contrary to linear assumptions, the relative sensitivity of PGA to slip rate variations actually decreases at longer return periods due to the “hazard saturation” effect. Furthermore, spatial analysis demonstrated that the impact of this epistemic uncertainty diminishes progressively as the site-to-source distance increases. The findings underscore the critical importance of accurately determining fault slip rates in active tectonic environments. The substantial and non-linear variation in design accelerations based on slip rate uncertainties highlights the necessity of using a robust logic tree approach rather than relying on a single deterministic value to ensure infrastructural resilience and public safety.

کلیدواژه‌ها English

Gowk Fault
Logic Tree
OpenQuake Engine
Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA)
Slip Rate
Hazard Saturation

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 05 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 17 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 18 مهر 1405
  • تاریخ اولین انتشار 18 مهر 1405
  • تاریخ انتشار 18 مهر 1405