تعیین موقعیت گسل جنوب مشهد با استفاده از میکروترمورها

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد زمین شناسی زیست محیطی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد گروه زمین شناسی مهندسی

3 دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

در این پژوهش، جهت تعیین موقعیت تقریبی گسل جنوب مشهد از داده‌های میکروترمور استفاده شده است. برای این منظور داده‌های میکروترمور به روش تک ایستگاهی، در 5 پروفیل و 27 ایستگاه عمود بر ارتفاعات جنوبی شهر برداشت و بروش نسبت طیفی مولفه افقی به مولفه قائم (HVSR)، تحلیل شده است. سپس نقشه‌های هم پریود و  تغییرات آن، در محدوده ارتفاعات جنوب شهر ترسیم شده و ایستگاه‌های دارای تغییر ناگهانی و مشخص در مقادیر فرکانس بر روی نقشه مشخص شده‌اند. علاوه بر این به کمک جهت داری میکروترمورها و چرخش H/V، تغییرات دامنه تقویت در آزیموت‌های مختلف در هر ایستگاه مورد بررسی قرار گرفت و ایستگاه‌های دارای بیشترین آشفتگی در مقادیر دامنه تقویت، نشانه‌گذاری شدند. نهایتاً با مقایسه نتایج حاصل از هر دو روش و با بررسی گمانه‌های منطقه و شواهد فعالیت گسل بر روی عکس‌های هوایی، موقعیت تقریبی پهنه گسلی جنوب شهر مشهد مشخص شده است. نتایج مطالعات همخوانی مناسبی با شواهد صحرایی، تفسیر عکس‌های هوایی و اطلاعات حاصل از گمانه‌ها نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Determination of south Mashhad fault zone using microtremors

نویسندگان [English]

  • Mahsa Zahani Ghaeini 1
  • Naser Hafezi Moghaddas 2
  • Mohammad Ghafoori 3
1 MSc of Environmental Geology, Ferdowsi University of Mashhad
2 Professor, Ferdowsi University of Mashhad, Geology Department, nhafezi@um.ac.ir
3 Professor, Ferdowsi University of Mashhad, Geology Department,
چکیده [English]

 
In This study, the microtremore data were used for recognition and mapping the South Mashhad fault zone. For this, in 27 points and 5 profiles normal to the mountain of south Mashhad single stations microtremore data were measured and by the dominant frequency are estimated using the spectral ratio (HVSR) method. Then Map of the period and its variations drawn In the highlands south of the city and the Stations with sudden change in the amount of frequency are marked on the map.
Moreover, anisotropy of dominant frequency and amplification in all stations are checked and the station with high anisotropies of amplification marked. Finally, by comparing the results of both methods with reviews the area borehole and evidence of fault activity on aerial photographs, location of Mashhad fault zone are proposed. The results have good agreements with site evidence and aerial photo interpretation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Microtremore
  • Horizontal to Vertical Spectral Ratio
  • Predominant Period
  • H/V Rotate
  • South Mashhad fault

حافظی مقدس، ن.، 1385. گزارش زمین‌شناسی مهندسی طرح ریز پهنه‌بندی لرزه‌ای شهر مشهد. سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور مدیریت منطقه شمال شرق.

حافظی مقدس، ن.، قائم‌مقامیان، م.ر.، 1388. ارزیابی ضخامت آبرفت در شهر مشهد بر اساس بررسی‌های میکروترمور. نشریه زمین‌شناسی مهندسی، جلد سوم، شمار 1. 512-493.

حافظی مقدس، ن.، قائم‌مقامیان، م.ر.، قزی، ا.، 1387. ارزیابی اثرات آبرفت و طبقه‌بندی زمین در شهر مشهد بر اساس روش نسبت طیفی امواج خرد لرزه‌ای. رخشاره­های رسوبی، جلد 1، شماره1، 30-19.

حافظی مقدس، ن.، قزی، ا.، مهران، ح.، .1388. ارزیابی بزرگ نمایی آبرفت در سطح شهر خاش. ششمین کنفرانس زمین‌شناسی مهندسی و محیط زیست ایران، دانشگاه تربیت مدرس.

حافظی مقدس، ن.، یزدان فر، ر.، رستمی، ا.، مهران، م.، 1390. برآورد پاسخ لرزه‌ای ساختگاه رسوبی توسط ریز ارتعاشات تک ایستگاهی مطالعه موردی. ایرانشهر. سی­امین گردهمائی علوم زمین.

حفیظی، م.ک.، نادری، ا.، 1385. تعیین پریود غالب خاک با مایکروترمورها در شمال غرب تهران، مجله فیزیک زمین و قضا، جلد 32، شماره1، 26-15.

قائم‌مقامیان، م.ر.، فریدونی، آ.، 1388. تحلیل آرایه‌ای نیکروترمورها به روش ضرایب خود همبستگی مکانی به منظور برآورد ساختار سرعتی موج برشی در جنوب خاور شهر بم، مجله علوم زمین، شماره 71، 142-137.

داودی، م.، حق‌شناس، ا.، میرجلیلی، م.، 1387. کاربرد روش آرایه‌ای خردلرزه‌ها در تعیین پروفیل سرعت موج برشی لایه‌های تحت‌الارضی در یک نمونه سایت در شهر تهاران (پارک شقایق)، مجله زلزه‌شناسی و مهندسی زلزله (JSEE)، سال دهم. 215-205.

رستمی، ا.، حافظی مقدس، ن، سدیدخوی، ا.، آزادی، ا.، 1391. ارزیابی ساختار سرعتی موج برشی در غرب مشهد به روش آرایه میکروترمورها (ReMi) و مقایسه آن با داده‌های درون گمانه‌ای، شانزدهمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران.

قلندرزاده، ع.، کاوند، ع.، 1389. تعیین سرعت موج برشی در لایه‌های رسوبات آبرفتی با به کارگیری اندازه‌گیری میکروترمور، نشریه مهندسی عمران و نقشه‌برداری، شماره 4، 536-525.

قلندرزاده، ع.، معتمد، ر، 1383. اندازه‌گیری میکروترمور ابزاری مناسب در مطالعات پاسخ ساختگاه، نشریه دانشکده فنی، جلد 38، شماره 6، 790-777.

شرفی، ح.، حائری، م.، راد ملکشاهی، م.، 1385. ریز پهنه‌بندی لرزه‌ای مناطق شهری با استفاده از اندازه‌گیری مایکروترمورها (مطالعه موردی شهر کرمانشاه). هفتمین کنگره بین­المللی مهندسی عمران.

قلندرزاده، ع.، معتمد، ر.، سدید خوی، ا.، 1382. ریز پهنه‌بندی لررزه­ای شهر ارومیه با استفاده از اندازه‌گیری میکروترمور، چهارمین کنفرانس بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله.

مجرب، م.، معماریان، ح.، زارع، م.، روزخش، پ.، 1386. بررسی ضخامت آبرفت روی سنگ بستر با استفاده از سرعت موج برشی و خردلرزه‌های محیطی با مطالعه موردی شهرکرد. پنجمین همایش زمین‌شناسی و محیط زیست ایران.

Adachi, M., Noguchi, T., Nishida, R., Ohata, I., Yamashita, T., Omura, K.,  2008. Determination of subsurface structure of Izumo plain, southwest Japan using microtremors and gravity anomalies. The 14th world conference on earthquake engineering, Beijing, China.

Asten M.W., 2004. Thikness and shear-velocity mapping of Holocene-Pleistocene sediments by array studies of microtremors. USGS/NEHRP Program No. 04HQR0030.

Cultrera, G., Rovelli, A., Mele, G., Azzara, R., Caserta, A., Marra, F., 2003. Azimuth-dependent amplification of weak and strong ground motion within a fault zone (Nocera Umbra, central Italy). Journal of Geophysical Research, 108 (B3): 2156–2170.

Cara, F., Di Giulio, G, and Rovelli, A., 2003. A study on seismic noise variations at Colfiorito, central Italy: Implications for the use of H/V spectral ration. Geophysical research letters, 30(18): 10-1-10-4,  doi: 10.1029/2003GL017807.

Carter, A.J., Kendall, J.M., 2006. Attenuation anisotropy and the relative frequency content of split shear waves. Geophysical Journal International, 165: 865–874.

Chavez-Garcia, F.J and P.Y. 1994. Site effects in Mexico city eight years after the Septamber 1985 Michoacan earthquake. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 13: 229-247.

Coccia, S., Del Gaudio, V., Venisti, N., Wasowski, J., 2010. Application of Refraction Microtremor (ReMi) technique for determination of 1-D shear wave velocity in a landslide area. Journal of Applied Geophysics, 71: 71–89.

Delgado.J, Lopez Casado. C., Estevez . J.,Giner .L., Cuenca .A., Molina .S, 2000. Mapping of soft soil in the Segura river valley (SE Spain): a case study of microtremores as an exploration tool, Journal of Applied Geophysics 45(1): 19-32.

Del Gaudio, V., Coccia, S., Wasowski, J., Gallipoli, M.R., Mucciarelli, M. 2008. Detection of directivity in seismic site response from microtremor spectral analysis. Natural Hazards and Earth System Sciences, 8: 751-762.

Del Gaudio, V., Wasowski, J., 2011. Advances and problems in understanding the seismic response of potentially unstable slopes. Engineering Geology, 122: 73–83.

Del Gaudio, V., Wasowski, J., Lee, C.T. 2011. Tests of microtremor measurements with a broad-band sensor for the characterization of seismic response of landslide prone slopes. National Department of Solid Earth Geophysics, Session 2.2.

Field, E.H., & Jacob, K., 1995. A comparsion and test of various site response estimation techniques, including three that are non reference-site dependat, Bullettin of. Seismological Society of America,  85: 1127-1143.

Garambois, S., Voisin, C., 2013. Landslide site effects analysis in a seismic area: the Utiku landslide (New-Zealand) , Trosiemes Journess Aleas Gravitaires, Grenoble, France.

Garambois, S., Qunitero, A., Massey, C., Voisin, C., 2010. Azimuthal and thickness variabilities of seismic site effect response of the Utiku landslide (North Island, New-Zealand). Geophysical Research Abstracts, 12: EGU2010-2430.

Gosar, A., Lenart, A., Mapping the thickness of sediments in the Ljubljana Moor basin (Slovenia) using microtremors, 2010. Bulletin of Earthquake Engineering, 8:501-518.

Huang H. C., Yang Y. T., Chiu, H. C., .2002. Site response evaluation using H/V ratio at te Yan-Lian in Hualien, Taiwan. Pure and Applied Geophysics, 159: 2715-2731.

Ibs-von Sehat, M. and Wohlenberg, J., 1999. Microtremor measurements used to map thickness of soft sediment. Bulletin of the Seismological Society of America, 89(1): 205-259.

Itoya, N., Matsushima, T., 2012. Estimation of subsurface structure in the Shimabara Peninsula using microtremor H/V spectral ratio, Science Reports, Department of Earth and Planetary Sciences, Kyushu University, 23(1): 1-12.

Konno, K., Ohmachi, T., 1998. Ground-motion characteristics estimated from spectral ratio between horizontal and vertical components of microtremor. Bulletin of the Seismological Society of America, 88(1): 228-241.

Kuhn, D., Ohrnberger, M., 2011. Imaging a shallow salt diapir using ambient seismic vibrations beneath the densely built-up city area  of Hamburg Northern Germany . Seismology, 15: 507-531.

Martino, S., Minutolo, A., Paciello, A., Rovelli, A., Scarascia Mugnozza, G., Verrubbi, V., 2006. Evidence of amplification effects in fault zone related to rock mass jointing. Natural Hazards, 39: 419–449.

Matsushima, T., Itoya, N., 2012. Estimation of subsurface structure using microtremor H/V spectral ratio around Unzen volcano, Japan. International Association of Volcanology and Chemistry of the Earth's Interior.

Nakamura, Y., 1989. A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface. Quarterly Report of Railway Technical Research Institute (RTRI), 30(1).

Noguchi, T., Nishida, R., 2002. Determination of subsurface structure of Tottori plain using microtremors and gravity anomaly, Natural Disaster Science, 24(1): 1-13.

Panou, A.A., 2004. Ambient noise horizontal-to-vertical spectral ratio for assessing site effect in urban environments: The case of Thessaloniki city (northern Greece)”, Bulletin of the Geological Society of Greece, XXXVI: 1467-1476

Pintor, G.M., Toshinawa, T., Nishimura, T., Amano, H., 2004. Use of microtremors for the evalution of the shallow geologic structure. Asia Conference on Earthquake Engineering, Manila, Philipines.

Rudersdorf, A., Holz, S., Torgoev, A., Havenith, H.B., Reicherter, K., 2013. Hidden fault in the Gobi desert (inner Mongolia, China) revealed by microtremor analysis, ground-penetrating radar, and squid-supported electromagnetic. Europian Geoscience Union General assembly.

Sesame, 2004. Guidelines for the implementation of the H/V spectralratio technique onambient vibrations  measurements, processing and interpretations. SESAME European research project EVG1-CT-2000-00026, deliverable D23.12.

Toshinawa, T., Inoue M., Yoneyama N., Hoshino Y., Mimura K., Yokoi Y., 2003. Geologic-profile estimates of Kofu Basin, Japan , by making use of microtremor observations, Geophysical Research Abstract, 5: 02079.

Uebayashi, H., Kawabe, H., Takeuchi, Y., 2004. A high-resolution modeling technique of irregular subsurface structures using H/V spectral ration of long – period mocrotremors, 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, Canada, Paper No. 365.

Woolery, E., Street, R., 2002. 3D near-surface soil response from H/V  ambient-noise ratios, Soil Dynamic and Earthquake Engineering, 22: 865-876.

Zhao, B., Xie, X., Chai, C., Ma H., Xu, X., Peng, D., Yin, W., Tao, J., 2007.  Imaging the graben structure in the deep basin with a microtremor profile crossing the Yinchuan City. Geophysical. Engineering, 4: 293-300