Estimation of the kinematic source parameters and frequency dependent shear wave attenuation coefficient of the 18th June, 2007 Kahak-Qom earthquake in north central Iran

برآورد پارامترهاي كينماتيكي چشمه و بستگي بسامدي ضريب تضعيف موج بُرشي زمين‌لرزه‌‌ 28 خرداد 1386 كهك- قم

در اين تحقيق تحليل داده با تاكيد بر دو مرحله صورت گرفته است. در مرحله نخست طيف جابه‌جايي موج بُرشي مستقل از بسامد با طيف جابه‌جايي تجربي مطابقت داده شده است. البته براي هر بسامد، انحراف معيار محاسبه و عرضه شده است. در مرحله دوم، طيف جابه‌جايي با لحاظ كردن تصحيح اثر چشمه زمين‌لرزه‌‌ مطابق مدل براون براي محاسبه وابستگي بسامدي فاكتور كيفيت به‌كار گرفته شده است. براي فراهم شدن زمينه ارزيابي نتايج، فاكتور كيفيت وابسته به بسامد موج بُرشي از روش تضعيف طيفي نيز محاسبه شده است. طيف جابه‌جايي يك زمين‌لرزه‌‌ حاوي اطلاعات ارزشمندي از ويژگي‌‌هاي چشمه زمين‌لرزه‌‌ و خصوصيات محيط مسير انتشار موج لرزه‌‌اي است. طيف چشمه زمين‌لرزه‌‌ را مي‌‌توان از طريق مجذور بسامد، ?2 مطابق مدل براون (1970) برآورد كرد. در اين مدل، تضعيف به صورت ?2 براي بسامد‌‌هاي بيش از بسامد گوشه رخ مي‌‌دهد. در اين راستا طيف جابه‌جايي چشمه از تبديل فوريه نگاشت رويداد پس از اجراي فرايند تصحيحات اوليه و تضعيف ناكشساني محاسبه شده است. تضعيف ناكشساني موج‌‌هاي لرزه‌‌اي از طريق يك كميت بدون بُعد تحت عنوان فاكتور كيفيت برآورد مي‌‌شود. تاكنون تحقيقات اندكي براي برآورد فاكتور كيفيت براساس تضعيف ناكشساني موج‌‌هاي لرزه‌‌اي در گستره فلات ايران صورت گرفته است. در اين تحقيق سعي شده است تا با استفاده از مدل‌‌سازي معكوس تعميم يافته و روش حداقل مربعات، پارامترهاي چشمه زمين‌لرزه‌‌ و تضعيف ناكشساني موج بُرشي ناشي از زمين‌لرزه‌‌ 28 خرداد 1386 تا فاصله 170 كيلومتري از كانون آن محاسبه شود. شايان ذكر است زمين‌لرزه‌‌ 28 خرداد 1386 با بزرگي M = 5.7 بزرگ‌ترين زمين‌لرزه‌‌ جنوب تهران است كه به‌‌صورت رقومي در چندين ايستگاه شتاب‌نگاري وابسته به مركز تحقيقات ساختمان و مسكن ثبت شده است. بنابراين، بررسي تضعيف ناكشساني موج بُرشي اين زمين‌لرزه‌‌ به‌خاطر نزديكي به مراكز پُرجمعيت مانند قم ، تهران و كرج اهميت زيادي دارد. در اين تحقيق علي‌رغم وجود حدود پنجاه شتاب‌نگاشت سه مولفه‌‌اي از زمين‌لرزه‌‌ قم– كهك، براي افزايش دقت محاسبه پارامترها چشمه فاكتور كيفيت، تنها از چهل شتاب‌نگاشت با كيفيت بسيار خوب استفاده شده است. شكل (1) مقايسه‌‌اي از سطح نوفه با سيگنال اصلي موج لرزه‌‌اي را نشان داده است. مولفه‌‌هاي افقي هر شتاب‌نگاشت با اِعمال صافي پايين‌‌گذر 25 هرتز و چرخش آنها حول زاويه پيش سمت به‌‌منظور بيشينه كردن دامنه موج بُرشي SH براي اجراي فرايند الگوريتم كينوشيتا (1994) آماده‌سازي شده است. پس از تكميل مراحل پردازش پارامتر‌‌هاي چشمه زمين‌لرزه‌‌ محاسبه شدند كه عبارت‌اند از: (1) مقدارگشتاور لرزه‌‌اي 1.86*1024 dyne-cm ؛ (2) بسامد گوشه 0.72 Hz؛ (3) شعاع چشمه 2.33 Km؛ (4) ميزان لغزش گسل 38 cm؛ (5) ميزان دوام چشمه 1.5 sec؛ (5) اُفت تنش 12.3 bars؛ (6) بزرگي گشتاوري 5.4. علاوه برآن ضريب تضعيف ناكشساني موج بُرشي به‌‌صورت رابطه Qs= 47f 0.71 براي فاصله 18 تا 170 كيلومتري اطراف چشمه زمين‌لرزه‌‌ حاصل شد كه محدوده قم، تهران، كرج و كاشان را پوشش مي‌دهد.

In this study, analysis is presented in two steps. In the first step, the theoretical S-wave displacement spectra, conditioned by frequency-independent Q, was fitted with the observed displacement spectra. Therefore corner frequency, moment magnitude and frequency-independent Q for each record were estimated simultaneously and the estimate of error is given in the root-mean-square sense over all the frequencies. In the second step, the corrected observed displacement from source effect was fitted with path term of Brune’s source model to estimate frequency dependent shear wave Quality factor. For comparison, Frequency dependent shear wave quality factor also is estimated from spectral decay method. The earthquake in Qom, 18 June 2007 (Ml=5.7), was the largest earthquake in the south of Tehran that recorded on strong motion acceleration stations. The data represented more than 40 accelerograms recorded from Kahak-Qom earthquake in the hypocentral distance range from 18 to 170 km. The source term obtained from inversion was analyzed to estimate various source parameters. Thereby, we estimated seismic moment (1.86*1024 dyne-cm), corner frequency (0.72 Hz ), source radius (2.33 Km), fault slip (38 cm), source duration (1.5 sec), stress drop (12.3 bars) and moment magnitude (5.4), which are found to be consistent with the corresponding values reported in published studies. The path average value of Q is in the range Q=161 to 1652. The anelastic attenuation coefficient for the region as a whole is estimated in step 2 is Qs= 47f 0.71 in frequency range of 1 to 32 Hz. The frequency-independence attenuation for the study region shows that, in general, a Q value is significantly similar to the entire frequency range used than those found in other tectonic areas.