شناسایی آثار گسل پردیسان پیرامون برج میلاد با استفاده از بررسی‌های ریخت‌زمین‌ساختی و پردازش ارتعاشات محیطی

نوع مقاله : سایر مقالات

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد؛ موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران

2 دانشیار؛ موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران

3 استادیار؛ دانشکده زمین‌شناسی، پردیس علوم، دانشگاه تهران

4 استادیار؛ گروه مهندسی عمران، واحد شبستر، دانشگاه آزاد اسلامی، شبستر، ایران

چکیده

بررسی ویژگی‌های هندسی و ریخت‌زمین‌ساختی گسل‌های پویا، به‌عنوان چشمه‌های لرزه‌زا، یکی از بنیادی‌ترین گام‌ها جهت ارزیابی تحلیل خطرلرزه‌ای در نواحی شهری است. با توجه به موقعیت زمین‌ساختی گستره‌ کلان‌شهر تهران و قرارگیری آن در جنوب کوهپایه البرز مرکزی، به‌عنوان بخشی از کمربند لرزه‌خیز آلپ-هیمالیا، رخداد زمین‌لرزه‌های بزرگ و متوسطی را در گذر زمان تجربه کرده است. لذا، شناسایی و گرد‌آوری اطلاعات پیرامون گسل‌های پویا در این گستره‌ شهری، امری ضروری است. با توجه به تدفین برخی از پهنه‌های گسلی این گستره با پوشش نهشته‌های آبرفتی کواترنری، بهره‌گیری از روش‌های مطالعات زیرسطحی همانند لرزه‌نگاری برای شناسایی ویژگی‌های هندسی چنین گسل‌هایی و ردیابی آنها در ژرفا اجتناب ناپذیر است. با توجه به پیچیدگی‌های اجرایی و هزینه‌های عملیات لرزه‌نگاری در مناطق شهری، در پژوهش حاضر از پردازش ارتعاشات محیطی همانند مایکروترمور‌ها و خردلرزه‌ها به‌عنوان یکی از روش‌های لرزه‌نگاری غیرفعال بهره گرفته شده است. در این بررسی، به منظور شناسایی پهنه‌های گسلی کور پیرامون برج میلاد، در ابتدا با انجام مطالعات ریخت‌زمین‌ساختی، دگرشکلی‌های سطحی مرتبط با کارکرد گسل‌ها شناسایی شد. در ادامه، با توجه به شناسایی جایگاه و راستای ساختارهای گسلی و تاقدیس پردیسان، پروفیل لرزه‌ای طراحی و برداشت شده است. با به‌کارگیری و پردازش ارتعاشات محیطی به کمک روش نسبت طیفی مولفه‌ افقی به قائم (HVSR)، با هدف برآورد پارامتر‌های دینامیکی رسوبات کواترنری، در درازای پروفیل لرزه‌ای، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. از جمله پارامتر‌های دینامیکی رسوبات، فرکانس (پریود) اساسی و ضریب (دامنه) تقویت شدگی امواج در رسوبات هستند که با محاسبه و شبیه‌سازی آن‌‌ها در یک برش عرضی دوبعدی، ضخامت رسوبات و آنومالی‌های موجود در ژرفا برآورد شده است. با بررسی آنومالی‌ها در ساختار زیر سطحی برآورد شده و انطباق آن‌ها با مطالعات ریخت‌زمین‌ساختی نشانه-هایی از کارکرد پهنه گسلی کور پردیسان شناسایی و ارائه شده ‌است.

کلیدواژه‌ها


بربریان، م.، قریشی، م.، ارژنگ­روش، ب. و ا. مهاجر اشجعی (1364)، پژوهش و بررسی ژرف ­نوزمین­ساخت، لرزه­زمین­ساخت و خطر زمین­لرزه-گسلش در گستره­ی تهران و پیرامون، گزارش شماره­ 56، سازمان زمین­شناسی کشور.
Abbassi, M. R. and Y. Farbod (2009), Faulting and folding in quaternary deposits of Tehran’s piedmont (Iran), Journal of Asian Earth Sciences, 34(4), pp. 522–531. doi: 10.1016/j.jseaes.2008.08.001.
Allen, M. B., Ghassemi, M. R., Shahrabi, M., Qorashi, M. (2003), Accommodation of late Cenozoic oblique shortening in the Alborz range, northern Iran, Journal of Structural Geology, 25(5), pp. 659–672. doi: 10.1016/S0191-8141(02)00064-0.
Bard, P. Y. (2004), The SESAME project: an overview and main results, Engineering, S Participants - Proc. of 13th World Conf. on Earthquake.
Bard, P. Y. (2008), Foreword: The H/V technique: Capabilities and limitations based on the results of the SESAME project, Bulletin of Earthquake Engineering, 6(1), pp. 1–2. doi: 10.1007/s10518-008-9059-4.
Bertelli, T. (1872), Osservazioni sui piccoli movimenti dei pendoli in relazione ad alcuni fenomeni meteorologici del pd Timoteo Bertelli barnabita. Available at: https://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=SCZeoq3Z7AQC&oi=fnd&pg=PA1&ots=F8Qc_aqfRQ&sig=RMbEAzDcdV0C8e6vECGc4fBD1mk (Accessed: June 25, 2020).
Bignardi, S., Zeid, N., Corradini, E., Santarato, G. (2017), The HVSR technique from array data, speeding up mapping of paleo-surfaces and buried remains. The case of the Bronze-Age site of Pilastri (Italy), SEG Technical Program Expanded Abstracts, 36, pp. 5119–5124. doi: 10.1190/segam2017-17746745.1.
Bignardi, S., Yezzi, A.J., Fussello. S., Comelli, A. (2018), OpenHVSR - Processing toolkit: Enhanced HVSR processing of distributed microtremor measurements and spatial variation of their informative content, Computers and Geosciences. Elsevier Ltd, 120, pp. 10–20. doi: 10.1016/j.cageo.2018.07.006.
Bonnefoy-Claudet, S., Cotton, F. and Bard, P. Y. (2006), The nature of noise wavefield and its applications for site effects studies. A literature review, Earth-Science Reviews, 79(3–4), pp. 205–227. doi: 10.1016/j.earscirev.2006.07.004.
Delgado, J., López Casado, C., Estévez, A., Giner, J., Cuenca, A., Molina, S. (2000), Mapping soft soils in the Segura river valley (SE Spain): A case study of microtremors as an exploration tool, Journal of Applied Geophysics, 45(1), 19–32. doi: 10.1016/S0926-9851(00)00016-1.
Djamour, Y., Vernant, P., Bayer, R., Nankali, H. R., Ritz, J. F., Hinderer.  J., Hatam, Y., Luck, B., Le Moigne, N., Sedighi, M., Khorrami, F. (2010), GPS and gravity constraints on continental deformation in the Alborz mountain range, Iran, Geophysical Journal International, 183(3), pp. 1287–1301. doi: 10.1111/j.1365-246X.2010.04811. x.
Gallipoli, M. R. Stabile, T. A., Giulia, M., Abu-Zeid, N., Leonardo, C., Bignardi, S., Alessandro, R., Marco, M. (2018), Ambient vibration tests on a building before and after the 2012 Emilia (Italy) Earthquake, in 16th European Conference on Earthquake Engineering (16ECEE), European Conference on Earthquake Engineering, pp. 1–10.
Gao, Y., Jiang, Y., Li, B. (2016), Voids delineation behind tunnel lining based on the vibration intensity of microtremors, Tunnelling and Underground Space Technology, 51, pp. 338–345. doi: 10.1016/j.tust.2015.10.032.
Guéguen, P., Cornou, C., Garambois, S., Banton, J. (2007), On the limitation of the H/V spectral ratio using seismic noise as an exploration tool: Application to the Grenoble valley (France), a small apex ratio basin, Pure and Applied Geophysics, 164(1), pp. 115–134. doi: 10.1007/s00024-006-0151-x.
Gutenberg, B. (1958), Microseisms, Advances in Geophysics, 5(C), 53–92. doi: 10.1016/S0065-2687(08)60075-8.
Ibs-von Seht M. and J. Wohlenberg (1999), Microtremor measurements used to map thickness of soft sediments, Bulletin of the Seismological Society of America, 89(1), 250–259.
Jackson, J., Priestley, K., Allen, M., Berberian, M. (2002), Active tectonics of the South Caspian basin, Geophysical Journal International, 148(2), pp. 214–245. doi: 10.1046/j.1365-246X.2002.01588. x.
Kagami, H., Duke, C. M., Liang, G. C., Ohta, Y. (1975), Observation of 1- to 5-second microtremors and their application to earthquake engineering. Part I: comparison with long-period accelerations at the Tokachi-oki earthquake of 1968, Bulletin of the Seismological Society of America, 72 (3): 987–998, 68, pp. 767–779.
Kanai, K. and Y. Tanaka (1961), On Microtremors VIII., Bulletin of Earthquakes Research Institute, 39, 97-114. Available at: https://www.scirp.org/(S(351jmbntvnsjt1aadkposzje))/reference/ReferencesPapers.aspx?ReferenceID=1999787.
Khalili, M. and A. V. Mirzakurdeh (2019), Fault detection using microtremor data (HVSR-based approach) and electrical resistivity survey, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 11(2), pp. 400–408. doi: 10.1016/j.jrmge.2018.12.003.
Konno, K. and T. Ohmachi (1998), Ground-motion characteristics estimated from spectral ratio between horizontal and vertical components of microtremor, Bulletin of the Seismological Society of America, 88(1), pp. 228–241.
Kyaw, Z. L., Pramumijoyo, S., Husein, S., Fathani, T.F.,  Kiyono, J. (2015), Seismic Behaviors Estimation of the Shallow and Deep Soil Layers Using Microtremor Recording and EGF Technique in Yogyakarta City, Central Java Island, Procedia Earth and Planetary Science, 12, pp. 31–46. doi: 10.1016/j.proeps.2015.03.024.
Mousavi, Z., Walpersdorf, A., Walker, R. T., Tavakoli, F., Pathier, E., Nankali, H., Nilfouroushan, F., Djamour, Y. (2013), Global Positioning System constraints on the active tectonics of NE Iran and the South Caspian region, Earth and Planetary Science Letters, 377–378, pp. 287–298. doi: 10.1016/j.epsl.2013.07.007.
Nakamura Y. (1989), A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface, QR Railway Tech. Res. Inst., 30(1), 25–33.
Nogoshi, M. and Igarashi, T. (1971), On the Amplitude Characteristics of Microtremor (Part 2), Zisin (Journal of the Seismological Society of Japan. 2nd ser.). Seismological Society of Japan, 24(1), pp. 26–40. doi: 10.4294/zisin1948.24.1_26.
Omori, F. (1909), Preliminary report on the Messina-Reggio earthquake of Dec. 28, 1908, Bulletin of the Imperial Earthquake Investigation Committee,3(2),37-46. Available at: https://ci.nii.ac.jp/naid/110006606486/.
Rieben, H. (1955), The geology of the Teheran plain, American Journal of Science. American Journal of Science (AJS), 253(11), pp. 617–639. doi: 10.2475/ajs.253.11.617.
Ritz, J. F., Bourlès, D., Brown, E. T., Carretier, S., Chéry, J., Enhtuvshin, B., Galsan, P., Finkel, R. C., Hanks, T. C., Kendrick, K. J., Philip, H., Raisbeck, G., Schlupp, A., Schwartz, D. P., Yiou, F. (2003), Late Pleistocene to Holocene slip rates for the Gurvan Bulag thrust fault (Gobi-Altay, Mongolia) estimated with 10 Be dates , Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 108(B3), pp. 1–16. doi: 10.1029/2001jb000553.
Ritz, J. F., Nazari, H., Balescu, S., Lamothe, M., Salamati, R., Ghassemi, A., Shafei, A., Ghorashi, M., Saidi, A.   (2012), Paleoearthquakes of the past 30,000 years along the North Tehran Fault (Iran), Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 117(6). doi: 10.1029/2012JB009147.
Scherbaum, F., Hinzen, K. G. and M. Ohrnberger (2003), Determination of shallow shear wave velocity profiles in the cologne, Germany area using ambient vibrations, Geophysical Journal International, 152(3), pp. 597–612. doi: 10.1046/j.1365-246X.2003.01856.x.
Stocklin, J. (1974), Northern Iran: Alborz Mountains, Mesozoic – Cenozoic orogenic Belt, data for orogenic studies, Geological Society, London, Special Publications, 4(1), pp. 213–234. doi: 10.1144/GSL.SP.2005.004.01.12.
Talebian, M., Copley, A. C., Fattahi, M., Ghorashi, M.,            Jackson, J. A., Nazari, H., Sloan, R. A., Walker, R. T. (2016), Active faulting within a megacity: The geometry and slip rate of the Pardisan thrust in central Tehran, Iran, Geophysical Journal International, 207(3), pp. 1688–1699. doi: 10.1093/gji/ggw347.
Uebayashi, H. (2003), Extrapolation of irregular subsurface structures using the horizontal-to-vertical spectral ratio of long-period microtremors, Bulletin of the Seismological Society of America, 93(2), 570–582. doi: 10.1785/0120020137.
Vernant, P., Nilforoushan, F., Hatzfeld, D., Abbassi, M. R., Vigny, C., Masson, F., Nankali, H., Martinod, J., Ashtiani, A., Bayer, R., Tavakoli, F., Chéry, J. (2004), Present-day crustal deformation and plate kinematics in the Middle East constrained by GPS measurements in Iran and northern Oman, Geophysical Journal International, 157(1), pp. 381–398. doi: 10.1111/j.1365-246X.2004.02222. x.
Wathelet M. (2007), Geopsy online documentation. http://www.geopsy.org