عنوان پایان‌نامه
برآورد نرخ لغزش گسلها و تهیه کاتالوگ لرزه ای مصنوعی برای فلات ایران با استفاده از شبیه سازی فیزیکی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی زلزله
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2240;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75121
- تاریخ دفاع
- ۱۷ مرداد ۱۳۹۵
- دانشجو
- علیرضا خداوردیان
- استاد راهنما
- محمد رحیمیان
- چکیده
- با توجه به قرارگیری فلات ایران در کمربند لرزه‌خیز آلپ-هیمالیا، خطر و خطرپذیری لرزه‌ای برای اکثر مراکز جمعیتی ایران بسیار بالا برآورد می‌شود. به همین جهت، هدف اصلی این رساله تعیین دقیق‌تر احتمال وقوع زلزله با استفاده از روش‌های نوین و مبتنی بر داده‌ها به‌روز تغییرشکلی است. در همین راستا، در اولین گام، یک مدل تغییرشکلی مبتنی بر داده‌های کینماتیکی (شامل: نرخ لغزش گسلها، نرخ جابجایی در ایستگاه‌های GPS، جهت‌های تنش‌های اصلی) ارائه شد. با استفاده از این مدل، برای اولین بار در فلات ایران، مقادیر نرخ لغزش برای تمامی گسل‌های شناخته‌شده و نرخ کرنش‌ها مبتنی بر با به‌روزترین اطلاعات موجود پیشنهاد شد. با در اختیار داشتن مقادیر نرخ جابجایی در گسلها و یا نواحی پیوسته، مقدار ممان کلی ناشی از تغییر‌شکل‌ها برای پهنه‌های مختلف ایران محاسبه و با استفاده از یک روش جدید تخمین دقیق‌تری از سهم تغییرشکلهای لرزه‌ای ارائه شد. همچنین، با در نظر گرفتن رابطه تکرار-بزرگای جهانی نرخ لرزه‌خیزی مبتنی بر تغییرشکلهای فعال منطقه محاسبه و با مقادیر مشاهده‌شده مقایسه شد. صحت‌سنجی‌های صورتگرفته با مطالعات پیشین مستقل حاکی از عملکرد مطلوب مدل پیشنهادی است. در گام بعدی، با هدف تخمین دقیق‌تر توزیع زمانی وقوع زلزله‌ها و در نظر گرفتن اندرکنش گسلها، برای دو منطقه از این فلات (شمال‌غرب و شرق ایران) مدل‌های لرزه‌خیزی بلندمدت با در نظر گرفتن یک الگوریتم جدید برای قانون اصطکاک تهیه شده است. سپس، کاتالوگ لرزه‌ای 50000 ساله پیشنهادی با استفاده از تحقیقات قبلی دیرینه‌لرزه‌شناسی، ژئودتیکی و یا رکورد‌های ثبت‌شده از زلزله‌های پیشین صحت‌سنجی شد. بزرگای زلزله‌های مشخصه و توزیع دوره بازگشت آنها، که یکی از پارامترهای اصلی در برآورد زمان-وابسته خطر زلزله است، برای تمامی گسل‌های فعال دو منطقه فوق محاسبه گردید. براساس آزمون‌های آماری صورتگرفته، توزیع دوره بازگشت زلزله‌ها برای یک گسل دارای بیشترین هم‌خوانی با مدل ویبول می‌باشد. این در حالی است که اگر تمامی گسل‌های یک منطقه را مد نظر قرار دهیم، زمان وقوع زلزله به سمت رفتار تصادفی میل خواهد کرد. همچنین، موقعیت یک گسل در سامانه گسلی دارای نقش تعیین‌کننده‌ای در رفتار بلندمدت وقوع زلزله‌ها در آن گسل است. تمامی این موارد تایید‌کننده ضرورت استفاده از شبیه‌سازی بلندمدت برای برآورد دقیق‌تر از احتمال وقوع زلزله است.
- Abstract
- Almost all population centers in the Iranian Plateau are located in the vicinity of active faults, indicating a potential of great seismic risk and hazard. Hence, seismic hazard assessment for the plateau by using up-to-date kinematic data and novel approaches is considered here as a main goal. As a first step, a comprehensive deformation finite-element model is presented for the whole plateau. The model is fitted to the newest data sets of Iran including updated fault traces, geologic fault offset rates, geodetic benchmark velocities, principal stress directions, and velocity boundary conditions. For the first time, provides long-term fault slip rates, velocity and anelastic strain rate field in the Iranian Plateau is estimated from all available kinematic data. Using the selected model, long-term moment rates are also evaluated on the basis of the SHIFT hypothesis and a new constraint on seismic fraction of deformation is reported for different seismic zones of Iran. Spatial distribution and total number of strong and major earthquakes, calculated based on a global frequency–magnitude relation, are all compatible with the regional seismic catalog, indicating robustness of the present deformation model. In order to have a more accurate estimates of earthquake recurrence time distribution, synthetic seismic models based on a new friction law are developed for two regions (i.e. NW and eastern Iran). Seismic activities on the specified faults obtained from a simulation for 50000 years are in a good agreement with GPS measurements, results of paleoseismological studies and historical seismic evidences. From the resulting catalog, the statistical distributions of recurrence times for large earthquakes, which play major role in time-dependent seismic hazard assessment, are estimated for the region as a whole and for the individual faults. We found that the Poisson (time-independent) distribution best describes recurrence times of large earthquakes in the region as a whole, while large earthquakes on the individual faults show quasi-periodic behavior, and for most faults can be well represented by the Weibull distribution. Moreover, long-term simulations indicate that waiting times for large earthquakes on specific faults are strongly dependent on the fault system configuration. In other words, fault interaction clearly has a major effect on occurrence of large earthquakes, and hence should be taken into account for seismic hazard assessment.
