پایان نامه ساختمان سرعتي پوسته در اصفهان (گرايش لرزه شناسي)
چکيده:
بررسي ويژگيهاي لرزه زمين ساخت ،لرزه خيزي و تعيين سرعت انتشار موج لرزه اي در پوسته زمين ، نقش مهمي در شناسايي توانمندي گسله ها و تعيين محل دقيق زمين لرزه ها دارد. بر اساس داده هاي موجود در شبکه زلزله نگاري اصفهان از تاريخ 01/09/2000 تا پايان 30/12/2002 توسط 4 ايستگاه تعداد 3968 زلزله ثبت شده است. با استفاده از وارون سازي داده هاي لرزه اي ثبت شده ، 15 پروفيل شامل دو ايستگاه و يک زلزله ، زمانهاي رسيد امواج به ايستگاههاي مورد نظر محاسبه شده و سپس با انتخاب يک مدل اوليه سه لايه پارامترهاي عمق و سرعت مربوط به هر لايه بهينه گرديده است که عمق فصل مشترک لايه اول و دوم از 5 تا 17 کيلومتر و عمق فصل مشترک لايه دوم و سوم از 24 تا 46 کيلومتر متغير است. تغييرات سرعت در لايه دوم از 5.2 تا 6.1 کيلومتر بر ثانيه و ضخامت اين لايه از 3.8 تا 16.9 کيلومتر متفاوت است. تغييرات سرعت در لايه سوم از 4.2 تا 6.7 کيلومتر بر ثانيه بوده و ضخامت اين لايه نيز در موقعيت هاي مختلف از 20 تا 33.4 کيلومتر متغير مي باشد که نتايج بهينه سازي شده با انجام درون يابي براي رسم نقشه هاي پربندي سرعت با عمق به کار برده شده اند. با بررسي دقيق نقشه ها ، نا پيوستگي سرعتي يا تغييرات ناگهاني در عمق فصل مشترک لايه ها به گسل هاي موجود در منطقه نسبت داده شده اند.
مقدمه
در ترسيم نقشه هاي تکتونيک دنيا، قسمت اعظم فلات ايران را به صورت يک صفحه (plate) کوچک مثلثي در نظر مي گيرند که به وسيله دو سيستم گسل تراستي (البرز در شمال و زاگرس در جنوب غرب) محدود مي شود و از نظر موقعيت جغرافيائي در حاشيه جنوبي صفحه اوراسيا و در طول بين ، و عرض بين قرار دارد. همچنين مجموعه حوادث زمين شناسي رخ داده شده ، نشانه ناآرامي پوسته در نواحي مختلف ايران مي باشد که نتيجه آن زمين لرزه است وقتي مطالعه زمين شناسي يک سرزمين مورد نظر است، منظور مطالعه پوسته زمين آن و بالاخص بخش سطحي همين پوسته و تغييرات تحولاتي است که در طي دوران هاي زمين شناسي بر اثر عملکرد فازهاي مختلف کوهزائي و خشک زائي، پسرويها و پيشرويهاي دريايي، هوازدگي و فرسايش، در سطح آن پديد آمده و مطالعه همين عوارض به خصوص در کشور ما مي تواند کمک بسيار زيادي به شناخت دقيق تر مکان وقوع زلزله ها و گسل ها نمايد.
علاوه بر اين ها دلايل عمده در خطاي تعيين موقعيت زلزله هاي ايران، پراکنده بودن دستگاه ها در ايران و عدم وجود مدلهاي پوسته اي و سرعتي مي باشد.
به همين دليل مکان يابي مجدد زلزله، حتي پس از بازخواني مجدد همه زمانهاي رسيد ممکن است موقعيت هاي کانوني را اصلاح نکند،بنابراين در صورتي اين کار معنا پيدا مي کند که يک مدل پوسته اي صحيح در دسترس باشد.
يکي از اهداف علم ژئوفيزيک، مطالعه ساختمان پوسته زمين است. از مهمترين موارد کاربرد نتايج پوسته زمين، مطالعات زمين ساختي و لرزه خيزي است.
زمين لرزه ها چشمه هاي انرژي امواج کشسان هستند که از تمامي درون کره زمين عبور کرده و اطلاعات در مورد ساختار کشساني درون زمين را در بر دارند.
روش هاي گوناگون ژئوفيزيکي از جمله :
الف : روش هاي گراني سنجی : اندازه گيري تغييرات در ميدان گراني زمين
ب: روش هاي مغناطيس سنجی : اندازه گيري تغييرات مغناطيسي سنگها
ج: روش هاي الکتريکي : در کاوشهاي الکتريکي با آشکار سازي هايي، اثرهاي سطحي حاصل از عبور جريان الکتريکي از داخل زمين بررسي مي شود و به انواع متعددي همچون جريان تلوريک مگنتوتلوريک، مقاومت ويژه، الکترومغناطيس، قطبش و القائي و … تقسيم مي گردد .
د: لرزه نگاري : اين روش از نظر کارآئي و مخارج و تعداد ژئوفيزيست هاي شاغل در آن از مهمترين روشهاي ژئوفيزيکي است و نسبت به ساير روشهاي ديگر برتريهايي دارد و اين روش در اکتشاف و توليد ذخاير هيدروکربوري نقش بسيار مهمي را ايفا مي کند. همه اين روش ها براي مطالعه ساختار پوسته بکار مي رود و روش هاي لرزه اي بر حسب نوع چشمه بکار رفته دو نوع اند:
- با استفاده از چشمه هاي لرزه طبيعي (زلزله)
- با استفاده از چشمه هاي لرزه مصنوعي (انفجار)
برخلاف ميدان جاذبه که چشمه ها (اجرام درون زمين) به شکل نامشخص توزيع شده اند، چشمه امواج لرزه اي (کانون ها) تقريباً هميشه از ديدگاه مکان و زمان قابل ردگيري بوده مخصوصاً هنگامي که امواج لرزه اي توسط انفجارهاي مصنوعي بوجود آيند در روش دوم، با پردازش لرزه نگاشت هاي حاصل از زلزله ها مي توان به مطالعه پوسته پرداخت در مطالعه پوسته با استفاده از امواج حاصل از زلزله ، مي توان از امواج حجمي يا سطحي استفاده نمود. امواج سطحي براي مطالعات کلي و در مقياس وسيع کاربرد دارند در حاليکه امواج حجمي عمدتاً براي مطالعات دقيق محلي مورد استفاده قرار مي گيرند با توجه به زلزله خيزي ايران، ضروري به نظر مي رسد که ساختار پوسته در کشور ما به يکي از روش هاي مدرن و کارائي امروزي يعني روش وارون سازي شناخته شود.
در اينجا اصولاً چند جوابي بودن حل ها به هنگام عمل وارونه نمودن داده هاي لرزه اي به خصوص زمان سيرها در الگوهاي ساختاري مطرح نمي شوند و يکي از مناطقي که تاکنون کمتر روي آن کار شده استان اصفهان و به طور کلي قسمت هاي مرکزي فلات ايران مي باشد لذا به منظور شناخت بيشتر پوسته در اين ناحيه، ساختار سرعتي و عمقي پوسته در اين ناحيه با روش وارون سازي زمانهاي رسيد امواج P زلزله هاي ثبت شده، مورد مطالعه قرار مي گيرد بديهي است که مزيت روش وارون سازي نسبت به ساير روش ها از جمله روش مدل مستقيم، که با سعي و خطا بهترين مدل را انتخاب مي کند، آن است که از سرعت محاسباتي بالاتري نسبت به روش مستقيم برخوردار مي باشد.
فصل اول
زمين لرزه اي تاريخي و قرن جاري منطقه مورد مطالعه
1-1 زمين لرزه هاي تاريخي :
سده نهم و دهم (دوره صفاريان):
در سوي باختري کوير راه هايي شيراز را به اصفهان پيوند مي داد و از اصفهان جاده هايي به سوي شمال به ري و همدان مي رفت. راههايي نيز از دهانه خليج فارس از طريق خوزستان به اصفهان مي رسيد . يکي از اين راهها را ابودلف و يکي ديگر را ناصر خسرو بيهوده است. همچنين راه هايي قديمي در سرتاسر لرستان مراکز پيشين ساسانيان را به يکديگر مي پيوستند و در روزگار فرمانروايي خلفا پررفت و آمدتر شدند (سيرو 1949 ص 2،11).
به رغم اين شبکه گسترده راه ها هيچ اطلاعاتي از زمين لرزه بزرگي در زاگرس مرکزي (که تقريباً با دلالت جبال تطبيق مي کند)، به جز رويداد سال 872 م سميره، باز نمانده است. با اين همه مي توان درباره اين آرامش لرزه اي ظاهري به وارسي پرداخت در وهله اول جغرافي دانان عرب سده دهم به بالا بودن لرزه خيزي جبال، بويژه پيرامون همدان، اشاره مي کنند. در سوي باختر منطقه، در بغداد، که مي توان آن را اندام بسيار حساس دريافت خبر تلقي کرد، لرزه هاي فراواني روي مي داده که آسيب چنداني وارد نمي آورده و احتمالاً از زاگرس سرچشمه مي گرفته اند. در مورد بسياري از اين رويدادهاي جبال به منطقه رو مرکزي زمين لرزه يا ناحيه بيشينهي آسيب اشاره دقيقي نشده است. آشکار است که ثبت بسيار چشمگير زمين لرزه ها در بغداد (جمعاً هفده زمين لرزه ) بيش از آنکه به دليل بالا بودن لرزه خيزي محل باشد مربوط به عوامل تاريخي است (شکل 1-1)
به همين سان، لرزه هايي که در همدان ياد شده همواره در آنجا ويرانگر نبوده است و ممکن است نتيجه رويدادهاي دور دست تر بوده باشد. گواه چنداني وجود ندارد که شهرهاي قم کاشان و اصفهان از زمين لرزه آسيب ديده باشند، در موارد نادري هم که از آنها ياد شده است در پيوند با رويدادي در البرز، و نه زاگرس، بوده است (856، 958م). اصفهان به ويژه در فرمانروائي آل بويه (ميانه سده دهم تا ميانه سده يازدهم ميلادي ) اهميت يافت و همتراز ري شد و بعدها سلجوقيان آن را پايتخت قرار دادند و ساختمان هاي زيباي بسياري در آن ساختند. نبود داده هاي مهلرزه اي براي اصفهان، بي شک بازتاب نبود واقعي زمين لرزه هاي شديد در آنجا است، در حاليکه رويداد لرزه هاي ويرانگر در مناطق دوردست تري در سوي جنوب باختري (مانند چهار محال) در طي اين دوره بخت ناچيزي براي ثبت شدن در محل و يا در بغداد داشته اند.
شكل 1-1 – راههاي اصلي در روزگار فرمانروياي خلفا و جاهايي كه در طي اين دوره از زمين لرزهها آسيب ديدهاند .
اين شكل نشان ميدهد كه در هر محل چند بار رويداد زمين لرزه گزارش شده است . و نيز ارتباط اين محلها با خطوط اصلي جادهها ديده ميشود . در اين شكل زمين لرزهها از يكديگر جدا نشدهاند و محل احتمالي مركز آنها نيز نشان داده نشده است .
سده يازدهم و دوازدهم :
لرزه هاي بزرگي که خاستگاه آنها در کوير باشد ممکن است در شهرهاي عمده اي که پيرامون کناره هاي آن واقعند ثبت شود، اما در طي اين دوره، احتمال آن ناچيز است. بعيد است که در پايانه هاي منطقه اي مانند يزد و کرمان، و نيز در جاهايي مانند قاين، نائين ، کاشان و اصفهان اثرات ضعيف لرزه هاي دور را ثبت کرده باشند تا به وسيله آن بتوان منطقه رو مرکزي زمين لرزه را تعيين کرد. تنها بخت بازماندن داده هاي زمين لرزه از طريق سفرنامه يک مسافر و يا به وسيله انتقال مستقيم خبر به بغداد بود و نه ثبت ايستاي محلي .
راههاي معمولي شناخته شده اي از کوير مرکزي و جنوب خاوري ايران مي گذشت و يا آن را دور مي زد و اخبار زمين لرزه به وسيله کاروان ها منتشر مي شد. اگر در اين دوره زمين لرزه اي همانند زمين لرزه 16 سپتامبر 1978 در طبس يا پيرامون آن روي داده بود بعيد بود که توجه گسترده اي به آن نشده باشد. بخت ثبت شدن زمين لرزه کوچکتر يا زمين لرزه اي که به واحد مهمي آسيب نرسانده باشد اندک بوده است.
سده چهاردهم و پانزدهم :
جاده اي که از سلطانيه به سوي جنوب خاوري و تا خليج فارس مي رفت احتمالاً پر رفت و آمد تر از راه هاي ديگر بود با در نظر گرفتن گذر دائمي ديدار کنندگان، جزئيات هر زمين لرزه ي ويرانگري که در يکي از شهرهاي واقع در مسير اين جاده روي مي داد مي بايستي بازمانده باشد. از چنين زمين لرزه هايي ياد نشده است و رويدادهاي کوچکي که بوسيله العمري براي اصفهان و شيراز ثبت شده است احتمالاً نمايانگر وضعيت آن شهرها است.
اصفهان در سراسر اين دوره شهر مهمي بود و از اين نظر که منبعي بالقوه براي اطلاعات مهم لرزه اي باشد از دوره فرمانروايي خلفا اهميت بيشتري داشت.
خاستگاه همه لرزه هايي که در اصفهان حس شده (1344 و 1459 و 1495م) در فاصله اي دور از آن بوده است و مي توان از آن ها براي فراهم آوردن تصويري از رويدادهاي زاگرس استفاده کرد.
مستوفي (نزهه القلوب، ص48) به کم بودن رويداد زمين لرزه در خود اصفهان به صراحت اشاره کرده است.
1-2 زمین لرزه های به وقوع پیوسته در منطقه:
زمين لرزه سال 956 ميلادي همدان – اسدآباد:
در سال 956 ميلادي زمين لرزه اي سبب صدمه ديدن شديد شهرهاي همدان و اسد آباد شد. در همدان ساختمان هاي بسياري از جمله اداره حاکم شهر خراب گرديد و شمار زيادي از مردم کشته شدند (آمبرسز و ملويل، 1982)
ابن اثير (عزيزالدين ابوالحسن علي ابن اثير 555/ 1160 تا 630/1233)
در برگ 388 ج VIII در گفتگو از اين زمين لرزه ، نام همدان و استرآباد را مي برد.
از آنجا که فاصله استرآباد تا همدان حدود 590 کيلومتر است، به نظر مي رسد در اين مورد اشتباهي روي داده و استر آباد بايد اسد آباد (نزديک 50 کيلومتر باختر همدان) باشد . صنيع الدوله در کتاب منتظم (برگ 131، ج1) و سيوطي (جلال الدين سيوطي 849/1445 تا 911/1505) برگ 29، تنها از همدان نام مي برند(بربريان و قرشي 1363)
بزرگي اين زمين لرزه حدود Ms=5.3 و شدت آن IO=VII-VIII برآورده شده است (آمبرسزوملويل 1982)
زمين لرزه 23 فوريه سال 958م، ري – طالقان :
در اول ذيحجه 346 زمين لرزه فاجعه باري در شمال مرکزي ايران روي داد . اين لرزه همه روستاهاي منطقه ري و طالقان را، هم آنهايي که در دشت واقع بودند و هم آنهايي که در کوهستان جاي داشتند، ويران کرد و بيشتر شهر ري بکلي ويران شد و تلفات سنگيني از هر دو منطقه گزارش شده است. در طالقان تنها 30 تن بازماندند و در منطقه ري 150 روستا ويران شد که يکي از روستاهاي کوهستاني را زمين لغزه ها فرا پوشاند. کوهي در نزديکي ري شکاف برداشت و آب از زمين به بيرون ريخت. در کوه هاي رويان در شمال ري، زمين لغزه هاي گسترده سير رودخانه اي راست که آب آن پس نشست و درياچه اي ساخت. آسيب ها در سوي شمال باختر به ديلمان و در جنوب به قم و کاشان گسترش يافت. لرزه احتمالاً در اصفهان و نيز تا بغداد، حس شده است. پسلرزههاي آسيب رسان به مدت چهل روز دنباله داشت، و در سراسر منطقه شمال مرکزي ايران حس مي شد.(شكل1-2)
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.