ارزيابی پويايی لرزه زمين ساختی در كمربند چين خورده و رانده زاگرس به كمک نسبت نرخ گشتاور لرزه ای به نرخ گشتاور ژئودتيک

در اين پژوهش با تلفيق بررسی های ژئودتيک و لرزه ای در سامانه های دگر ريختی، تصويری بهتر از پهنه در حال تكامل كمربند چين خورده و رانده زاگرس ارائه شده است.لرزه زمين ساخت در زاگرس بخشی از كل انرژی ناشی از هم گرايی مايل صفحه عربي، اوراسيا در زمين لرزه ها آزاد می شود، بخشی به صورت انرژی پتانسيل در گسل ها ذخيره و بخش ديگر نيز به صورت دگر شكلی های داخلی و خزش مصرف می شود. برآورد نرخ گشتاور روش نوينی است كه به بررسی نرخ فعاليت زمين ساختی در مناطق مختلف می پردازد. در ادامه مقاله به مبحث تخمين تخلخل سنگ ها مخازن گازی با استفاده از داده های مقاطع لرزه ای قائم (VSP) مطالعه موردی در خليج فارس میپردازیم. جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره انواع خدمات مانند: مطالعات ژئوفیزیک، اکتشاف آب ، مطالعات GPR ، مطالعات لرزه نگاری، آزمایش دانهول ،مطالعات ژئوالکتریک ، سونداژ ، مطالعات الکترومغناطیس , مطالعات ژئوتکنيک ، آزمایشات درون چاهی با شرکت آسیا ژئوفیزیک و ژئوتکنیکی تماس بگیرید.

ارزيابی پويايی لرزه زمين ساختی در كمربند چين خورده و رانده زاگرس به كمک نسبت نرخ گشتاور لرزه ای به نرخ گشتاور ژئودتيک

نرخ گشتاور ژئودتيک بر اساس اطلاعات به دست آمده از شبكه جی پی اس و نرخ گشتاور لرزه ای بر اساس زمين لرزه های تاريخی و دستگاهی برآورد شده است. بيشترين نرخ گشتاور محاسبه شده در كل زاگرس، نرخ گشتاور ژئودتيک است ١٠×٤٣٨/٣ تخمين زده شده است.

نسبت نرخ گشتاور ١٨ ١٠ × ٤٤١/٧ است. نرخ گشتاور لرزه ای زاگرس در حدود yr/Nm ١٩ كه تقريباً معادل yr/Nm لرزه ای به گشتاور ژئودتيک در كل منطقه زاگرس معادل ٠٤٢٩/٠ است كه نشان می دهد.

تغيير شكل بی لرزه

تغيير شكل بی لرزه در كل منطقه زاگرس غالب است و نقش بيشتری نسبت به تغيير شكل لرزه ای دارد. اين موضوع احتمالاً مربوط به تأثير لايه های شكل پذير زيرين هرمز و ساير سطوح جدايش ميانی است. با مقايسه نرخ گشتاورهای لرزه ای و ژئودتيک در بخش های مختلف زاگرس و با توجه به آزاد شدن مقدار بيشتر انرژی لرزه ای لرزه زمين ساخت در شمال و شمال باختر، به نظر میرسد خطرناک ترين بخش پهنه زاگرس از لحاظ پتانسيل لرزه خيزی، جنوب و جنوب خاور يعنی بخش هايی از فارس و بندرعباس و بخش هايی از زير پهنه خوزستان باشد. مقايسه نتايج هر روش با روش های ديگر، می تواند ديدگاهی نو در پهنه دگر شكلی در حال تكامل لرزه زمين ساخت زاگرس ايجاد كند.

مقدمه مطالعات ژئوفیزیک

برآورد نرخ گشتاور يكی از روش های بررسی ميزان انرژی پتانسيل و انرژی آزادشده در سامانه های زمين شناسی است. تعيين نرخ وقوع زمين لرزه ها يكی ازبخش های اصلی تحليل خطر لرزه ای است. در اين پژوهش نرخ گشتاور ژئودتيكی و لرزه ای محاسبه شده است.

لرزه خيزی در مطالعات ژئوفیزیک

از آنجا كه ژئودزی و لرزه خيزی مشاهده شده،هر يک ديدگاهی متفاوت نسبت به فرايند زمين لرزه دارند، سازگار بودن يا نبودن نرخ های گشتاوری به دست آمده می تواند اطلاعات جديدی را درباره رفتار زمين لرزه ها آشكار كند. نرخ گشتاور به دست آمده از كاتالوگ زمين لرزه ها بيانگر انرژی آزاد شده است و بازه زمانی حدود ١٠٠ سال را شامل می شود.

زلزله شناسان برای سنجش مقدار انرژی آزادشده در زمين لرزه، از گشتاور لرزه ای بهره می گيرند. برای بررسی تأثير زلزله در تعيين تغيير شكل زمين ساختی، گشتاور لرزه ای بهترين كميت است؛ زيرا بيانگر انرژي آزاد شده در زمين لرزه است.

نرخ گشتاور ژئودتيكی در مطالعات ژئوفیزیک

نرخ گشتاور ژئودتيكی، پتانسيل منطقه پوشش داده شده با شبكه ژئوديناميكی را نشان می دهد و هرگونه حركت كنونی اعم از لرزه ای و بی لرزه را در محدوده زمانی به نسبت كوتاه در منطقه نشان می دهد. هــركــدام از روش هــای ژئــودتــيــكــی و لــرزه ای محدوديت هايی دارند، ولی با مقايســه نتايج هريک از اين روش هـا ميتوان ديـدگـاه هـای كاربردی در زمينه تحليل خطر لرزه ای و فعاليت زمين ساختی در منطقه به دست آورد.

برآورد نرخ گشتاور ژئودتيكی در مطالعات ژئوفیزیک

براي تعيين نرخ گشتاور از داده های ژئودتيكی، ابتدا بايد رابطه ای ميان تانسور گشتاور و داده های ژئودتيكی وجود داشته باشد كه اين رابطه با تانسور نرخ كرنش (استرين)  برقرار ميشود.

در اين رابطه از وارونگی اسكالر رابطه كاسترو و بزرگ ترين مقدار ويژه تانسور كرنش e_max استفاده شده است. براي محاسبه نرخ گشتاور ژئودتيك روش های ديگری نيز وجود دارد كه می توان به روش اندرسون و روش ساويج و سيمپسون (١٩٩٧ ) اشاره كرد.

نتايج برآوردها

تعيين نرخ گشتاور ژئودتيكی در زاگرس

در اين پژوهش با توجه به زمين ساخت ايران و گسلش همزمان با زمين لرزه ها، شبكه بندی ١ °´ °١ با نرم افزار Arc GIS انجام شده است. براي تعيين نرخ كرنش از ايستگاه های جی پی اس سازمان نقشه برداری كشور درمنطقه زاگرس و بردارهای سرعت به دست آمده در مطالعات ظريفی و همكاران (٢٠١٤ ) و خرمی و همكاران (٢٠١٩) بهره گرفته شده است.

مقدار نرخ كرنش به كمک نرم افزار متلب استخراج و با درون يابی به روش نزديک ترين همسايگی برای هر سلول برآورد شد. سپس مقدار نرخ گشتاور ژئودتيک براي هر سلول محاسبه شد (جدول ١ ) در منطقه مورد مطالعه ضخامت لايه لرزه زا با توجه به ميانگين ژرفای كانونی زمين لرزه ها در كل زاگرس ١٥ كيلومتر فرض شده است (انصاري و زماني، ٢٠١٤؛ طالبيان و جكسون، ٢٠٠٤؛ انگدال و همكاران، ٢٠٠٦ و نيسن و همكاران، ٢٠١١.)

شكل ٢ .برآورد نرخ گشتاور ژئودتيک در شبكه بندی مفروض برای زاگرس و مناطق اطراف. ابعاد هر سلول °١°´١ است. رنگهای گرم تر نرخ بيشتر گشتاور ژئودتيک و رنگ های سردتر نرخ كمتر را نشان می دهند. گسل های فعال برگرفته از نقشه گسلهای فعال سازمان زمين شناسی كشور است.

تعيين نرخ گشتاور لرزه ای در زاگرس

پس از تصحيحات لازم و حذف پس لرزه ها و پيش لرزه ها در پنجره های زمانی و مكانی مختلف با نرم افزار متلب و بررسی كامل بودن كاتالوگ،  مطالعات ژئوفیزیک در نهايت لرزه زمين ساخت ، ٨١٤ زمين لرزه بزرگتر از ٤ انتخاب شد كه شامل ٥٠ زمين لرزه تاريخی و ٧٦٤ زمين لرزه دستگاهی است.

برآورد نرخ گشتاور لرزه ای به روش هنكس لرزه زمين ساخت و كاناموری (١٩٧٤ ) صورت گرفت. نرخ گشتاور براي منطقه مطالعاتی با استفاده از كاتالوگ زمين لرزه های موجود به هر دو روش نمودار گشتاور تجمعي برحسب سال های موجود در كاتالوگ (شكل ٣ ) لرزه زمين ساخت و ميانگين گيري به دست آمده است

نرخ گشتاور لرزه ای

نرخ گشتاور لرزه ای مطالعات ژئوفیزیک به روش ميانگين گيری برای زمين لرزه های تاريخی Nm/yr 449/2×١٠¹⁷  است. نرخ گشتاور لرزه ای برای كل زمين لرزه های تاريخی و دستگاهی زاگرس Nm/yr 438/3× ^١٨ ١٠ است.

پهنه بندی گشتاور لرزه ای

پهنه بندی گشتاور لرزه ای همه زلزله های تاريخی و دستگاهی كاتالوگ مورد نظر را با گسل های فعال منطقه نشان ميدهد. زلزله های تاريخی و دستگاهی بزرگتر از 5 روی نقشه رسم شده است كه نشان می دهد تجمع بيشتر زلزله ها در مناطق جنوبی زاگرس است.

همانطوركه در شكل نمايش داده شده است، قسمت های شمالی به سمت رنگ های گرمتر گرايش دارد و انرژی بيشتري آزاد شده است. به نظر ميرسد تعداد زمين لرزه ها در مناطق جنوبی مثل استان هرمزگان بيشتر است، اما تأثيرگذاری نهايی برای زمين لرزه های بزرگتر از ٦ به مراتب بيشتر بوده است.

مناطق شمالی

در مناطق شمالی، تعداد زمين لرزه ها كمتر و انرژی آزاد شده بيشتر است. تفاوت در رهايی انرژی در مناطق مختلف زاگرس ميتواند ناشی از پيچيدگی های سنگ شناسی، اثر لايه های تبخيری به خصوص نمک هرمز و همچنين هندسه قطعات گسلی باشد.

در زاگرس مطالعات ژئوفیزیک ، به سطح نرسيدن گسله ها، ناهمگن بودن ساز و كار گسله ها، منطبق نبودن پراكندگی سطحي زمين لرزه ها با گسله های موجود، صرف انرژی زياد در چين خوردگی ها، كرنش داخلی، تفاوت در سبک زمين ساختی و ساختاری و ضخامت پوسته بخش های مختلف منطقه موجب بروز تفاوت هايی در نرخ گشتاور لرزه ای در بخش های مختلف شده است.

مجموع گشتاور لرزه ای

مجموع گشتاور لرزه ای زمين لرزه های موجود در كاتالوگ در سال های ٢٠١٩-١٩٠٠ ميلادی برای هر سلول محاسبه و سپس نرخ گشتاور به روش ميانگين گيری برای هر سلول برآورد شده است. بيشترين نرخ گشتاور لرزه ای به ترتيب مربوط به مناطقی از سلول های ١٦ ،٨ ،٤٦ ،١٠ ،٥٧ ، ٢ ،٤٩ و ٥٥ است.

سلول هايی با نرخ گشتاور لرزه ای

سلول هايی ژئودتيكی با نرخ گشتاور لرزه ای صفر مربوط به مناطقی هستند كه تا به امروز زمين لرزه با بزرگای بيشتر از ٤ در آنها رخ نداده است، اگرچه ممكن است كه شامل زمين لرزه های زيادی با بزرگای كمتر از ٤ هم بوده باشند (شكل ٥) مقايسه نرخ گشتاور لرزه ای ناحيه های ساختاری زاگرس را نشان می دهد.

نتايج نشان می دهد در منطقه زاگرس ساده چين خورده بيشترين ميزان انرژی آزاد شده و نرخ گشتاور لرزه ای در اين منطقه بيشتر است. كمترين مقدار نيز مربوط به پهنه خوزستان است.

جدول ٤ .نرخ گشتاور لرزه ای به دست آمده با روش ميانگين گيري در زير پهنه های ساختاری زاگرس برای زمين لرزه های رخداده در سال هاي ٢٠١٩-١٩٠٠ ميلادی كاتالوگ. بيشترين نرخ گشتاور لرزه ای مربوط به زاگرس چين خورده ساده است.

بحث ژئودتيكی

در اين پژوهش نرخ گشتاور ژئودتيک و لرزه ای برای هر سلول محاسبه شده است. نرخ گشتاور لرزه ای برخی از سلول ها برابر صفر يا مقداری بسيار كم است؛ به اين معنی كه در آن مناطق زلزله بزرگتر از ٤ رخ نداده و انرژی آزاد نشده يا انرژی كمی آزاد شده است، اما از آنجا كه نرخ گشتاور ژئودتيک در همان سلول ها ديده می شود؛ بنابراين احتمال داده می شود تغيير شكل در اين مناطق به صورت بی لرزه روی می دهد.

نسبت نرخ گشتاور لرزه ای

نسبت نرخ گشتاور لرزه ای به نرخ گشتاور ژئودتيكی بيانگر كامل بودن كاتالوگ زمين لرزه و نقش تغيير شكل بی لرزه است (وارد، ١٩٩٨ ). شكل ٧ نسبت نرخ گشتاور لرزه ای به گشتاور ژئودتيک (GMR/SMR )را نشان می دهد.

در سلول های سبز رنگ، اين نسبت كمتر است؛ بنابراين نرخ گشتاور لرزه ای كمتری دارند. از طرفی، در مناطقی كه به سمت رنگ قرمز گرايش دارند، ژئودتيكی اين نسبت بيشتر است؛ يعني در اين مناطق مقدار نرخ گشتاور لرزه اي بيشتر است.

نرخ گشتاور ژئودتيک

همانگونه كه ذكر شد، از آنجايي كه نرخ گشتاور ژئودتيک، هر دو تغيير شكل لرزه ای و بی لرزه را شامل می شود، پس از نرخ گشتاور لرزه ای بزرگتر است؛ ژئودتيكی به همين سبب مقدار نسبت نرخ گشتاور لرزه ای به گشتاور ژئودتيک، اغلب از عدد يك كمتر است. بيشترين ميزان نسبت نرخ گشتاور لرزه ای به ژئودتيک به ترتيب مربوط به مناطقی با شماره سلول هاي ١٦ ،٨ ،٤٦ ، ١٠ و … است.

مقايسه دو نرخ گشتاور ژئودتيک و لرزه ای

مقايسه دو نرخ گشتاور ژئودتيک و لرزه ای را در هر سلول با استفاده از نمودار نشان می دهد. در هر سلول، نمودار ستونی گشتاور لرزه ای به رنگ آبی و نمودار گشتاور ژئودتيک به رنگ سفيد است. طيف رنگی سبز تا قرمز نيز نسبت نرخ گشتاور لرزهای به ژئودتيک است.

بيشترين ميزان نرخ گشتاور ژئودتيک

بيشترين ميزان نرخ گشتاور ژئودتيک مربوط به منطقه ساده چين خورده و كمترين آن، مربوط به دشت خوزستان است.بيشترين و كمترين ميزان نرخ گشتاور لرزه ای در هر ناحيه نيز به همين ترتيب است كه نشان می دهد افزايش نرخ گشتاور ژئودتيک در هر پهنه، متناسب با افزايش نرخ گشتاور لرزه ای بوده است.

از آنجا كه زلزله ها فقط نرخ لغزش هاي كشسان را نشان می دهند و جي پي اس، نرخ كرنش های كشسان و پلاستيک را نمايش می دهد، مقدار اين دو ميتواند متفاوت باشد.

نسبت گشتاور لرزه ای به گشتاور ژئودتيک

هرچه نسبت گشتاور لرزه ای به گشتاور ژئودتيک بيشتر باشد، قسمت بزرگتری از تغيير شكل اندازه گيری شده از نوع لرزه ای است و برعكس. نسبت كوچک، نشان دهنده كم بودن گشتاور لرزه ای است كه يا نسبتی از تغيير شكل بی لرزه را نشان ميدهد (تخليه مداوم با خزش و ساير فرايندهای پلاستيكی) يا بيانگر زلزله های به تعويق افتاده (براي مثال، كرنش كشسان ذخيره شده در گسل ها) است.

نتيجه گيری

از آنجا كه نرخ گشتاور ژئودتيک، هر دو نوع تغيير شكل لرزه ای و بی لرزه را شامل می شود و مدت زمان كوتاه تری را در بر ميگيرد، طبيعی است كه نسبت به نرخ گشتاور لرزه ای مقدار بيشتری را نشان می دهد. اين ميزان براي زاگرس  Nm/yr 4407/7 ×¹⁹ ١٠  است.

نرخ گشتاور لرزه ای در مطالعات GPR

نرخ گشتاور لرزه ای، انرژی آزاد شده در منطقه را به صورت لرزه ای نشان می دهد و اين مقدار برای كل زمين لرزه های تاريخی و دستگاهی موجود در كاتالوگ منطقه زاگرس برابر با  yr/Nm ١٠^١٨  ×٤٣٨٥/٣ است.

بر اساس بررسی زمين لرزه های تاريخی و دستگاهی، بيشترين مقدار انرژي آزاد شده مربوط به قسمت شمالی زاگرس است و نرخ گشتاور ژئودتيک در قسمت های جنوبی زاگرس بيشترين ميزان را دارد.

بيشتر بودن نرخ گشتاور ژئودتيک در مطالعات الکترومغناطیس

بيشتر بودن نرخ گشتاور ژئودتيک در مناطق جنوبی و كمتر بودن نرخ گشتاور لرزه ای در اين مناطق نشان می دهد بخش های جنوبی تر زاگرس در حاشيه خليج فارس تا بخش هايی از زاگرس ساده چين خورده، می توانند در آينده، مناطقی با خطر لرزه خيزی باشند.

خدمات شرکت ژئوفیزیک مانند: مطالعات ژئوفیزیک ، اکتشاف آب ، مطالعات GPR ، مطالعات لرزه نگاری ، آزمایش دانهول ،مطالعات ژئوالکتریک ، سونداژ ، مطالعات الکترومغناطیس ، مطالعات ژئوتکنيک ، آزمایشات درون چاهی، مطالعات الکترومغناطیس -مطالعات ژئوالکتریک

جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره انواع خدمات مانند: مطالعات ژئوفیزیک ، اکتشاف آب ، مطالعات GPR ، مطالعات لرزه نگاری ، آزمایش دانهول ،مطالعات ژئوالکتریک ، سونداژ ، مطالعات الکترومغناطیس با شرکت آسیا ژئوفیزیک و ژئوتکنیکی تماس بگیرید.

اینستاگرام آسیا ژئوفیزیک

مطالعات الکترومغناطیس – مطالعات ژئوالکتریک – مطالعات لرزه نگاری – مطالعات GPR ، سونداژ – مطالعات ژئوتکنيک – آزمایشات درون چاهی – مطالعات ژئوالکتریک – مطالعات GPR – اکتشاف آب – مطالعات ژئوتکنيک – مطالعات ژئوالکتریک – مطالعات GPR – مطالعات الکترومغناطیس – مطالعات ژئوفیزیک – مطالعات GPR – مطالعات ژئوالکتریک – مطالعات الکترومغناطیس -مطالعات ژئوتکنيک – مطالعات ژئوتکنيک- مطالعات ژئوتکنيک – مطالعات ژئوفیزیک – مطالعات ژئوالکتریک – مطالعات الکترومغناطیس – مطالعات ژئوفیزیک GPR