Earthquake Sources, Magnitude, and Focal Mechanisms منبع زلزله، مقدار و ميکانيزم مرکز زلزله. ・ What is the Earthquake Source? منبع زلزله چی است؟ Elastic Rebound برگشت الاستيکی Fault Slip Double-couple Force لغزش به روی شکست – قوه های کپل دوکانه - PowerPoint PPT Presentation
56
・ What is the Earthquake Source? ؟ ت س ی ا چ له ز ل ع ز ب ن مElastic Rebound ی ک ي ن سلا ا ت ش گ ر بFault Slip Double-couple Force ت ش ک س ه زوی ب شز لغ– ه ل دوکاب ي ک های وه ق・ Seismic Moment Tensor 3 ک ي م ر ب سا ت6 ن م و م وز ت ک و・ Models of Earthquake Faults له ز ل های ز ت ش ک س ودل م・ Earthquake Size له ز ل ه ز داز ان ا ن ر ب ساMagnitudes داز6 ق مSeismic Moment 3 ک ي م ر6 ب ا6 س ت ن م6 و6 مEnergy ی رز6 ب ا・ Focal Mechanisms, and Construction Earthquake Sources, Magnitude, a nd Focal Mechanisms داز و6666 ق م،66666 ه ل ز ل6 ز6 ع ب6666 ن6666 م66666 ه ل ز ل6 ز ز ک6 ر66666666 م م ر66666 ي با66666 ک ي م
Transcript
・ What is the Earthquake Source? منبع زلزله چی است؟ Elastic Rebound
برگشت االستيکی Fault Slip Double-couple Force
قوه های کپل دوکانه–لغزش به روی شکست
・ Seismic Moment Tensor وکتور مومنت سايزميک
・ Models of Earthquake Faults مودل شکست های زلزله
・ Earthquake Size سايز يا اندازه زلزله Magnitudes مقدار Seismic Moment مومنت سايژميک Energy انرژی
・ Focal Mechanisms, and Construction
Earthquake Sources, Magnitude, and Focal Mechanisms منبع زلزله، مقدار و ميکانيزم مرکز زلزله
The Source منبع Fault mechanisms
ميکانيزم شکست
The Shaking لرزش ها Wave propagation
پخش يا انتشار زلزله Structures
ساختمانها
What is an Earthquake ? زلزله چی است؟
Giuseppe Mercalli(1850-1914)
John Milne(1850-1913)
Chang Heng ‘Seismometer’ AD132
Ewing (1855-1935)
UK Science Museum/Science & Society Picture Library
UK Science Museum/Science & Society Picture Library
USGS
What is the cause of Earthquakes ?چی سبب بوجود آمدن زلزله های ميگردد؟ ・ Associated with faults
به شکست ارتباط دارد (source or cause?) (منبع يا علت؟)
・ Associated with magma? آيا با مگما ارتباط دارد؟
(Most) Earthquakes are fault movementsاکثر زلزله ها به سبب حرکت شکست .ها بوجود می آيد
University of Tokyo Earthquake Research Institute
・ Failureشکست・ Build-up of stress (strain energy)ذخيره سترسها (انرژی سترين)・ Difficult to predict time and placeپيش بينی زمان و محل مشکل است・ Breaks at weakest pointدر نقطه ضعيف شکست رخ می دهد・ Hear precursorsnشنيدن عاليم ابتداِي ・ Sound of breaking same as seismic waves .صدای شکست که مشابه به صدای امواج سايزميک می باشد
Breaking of Chopstickشکست چوب (چوبهای که برای خوردن غذا مورد استفاده می شود
Elastic Rebound Theory Reid (1910)
(Data in 1851-65, 1874-92, 1906)8.5 feet offset in San Andreas faultfrom 1906 earthquake. Marin County
)1910تيوری ارتجاعيت االستيکی (ريد،
19068.5فيت ساحه بيجا شده در شکست سان اندری ايز از اثر زلزله سال
San Francisco EarthquakeApril 18, 1906 زلزله سانفرانسسکو 1906اپريل سال 18
Mw 7.7-7.9 مقدار 470 km rupture of San Andreas fault
ک. م به روی470شکست شکست سان اندری ايس بوجود امد
USGS
www.uwgb.edu/DutchS/EarthSC202Notes/quakes.htm
Equivalent Body Forces جسمی معادل های قوه
d
d
Single Forceقوه واحد
Dipoleدايپول يا دارای دو جهت
Couple(Single Couple)کپل (کپل واحد)
Double Coupleکپل دوگانه
Controversy settled by Maruyama (1963)
ماريوياما اختالف نظر را دل 1963سال
حل کرد. او نشان داد که قوه های کپل دوگانه
معادل به لغزش شکست می .باشدShowed that DoubleCouple was equivalentto fault slip
d
Single Couple versus Double Couple کپل واحد و کپل دوگانه
・ P polarity pattern same جهت های قطب مشابه اند ・ S polarity pattern different جهت های قطب مختلف اند・ Single Couple ‘resembles’ fault slip کپل واحد به لغزش در سطح شکست مشابه است
Single Coupleکپل واحد
Double Coupleکپل دوگانه
( ) ( , ) ( )pq q p
V
M t f t dV η η
(Lay and Wallace p.343)
Moment tensor: dipoles and couplesوکتورهای مومنت: دايپول يا دارای دو قطب و کپل
ها
9 components نهه مرکبه هاSymmetric matrix so 6 independentمترکس متناظر
0322331132112 MMMMMM
332211 MMM
Moment Tensor for an Explosionوکتور مومنت برای يک انفجار
2112 MM
031132323332211 MMMMMMM
⇒North
Moment Tensor for Fault Slip وکتور مومنت برای لغزش در سطح شکست
Double Coupleکپل دوگانهFault – Slipلغزش در سطح شکست
Types of faults انواع شکست ها
Thrust (Reverse) fault شکست معکوس
NormalFault شکست نورمال
Strike-slip faultCourtesy of IRIS
کوتاه شدن
طويل شدن
شکست سترايک سلپ
Courtesy of the University of Leeds
شکست سترايک سلپ
حرکت جانبی چپ حرکت جانبی
راست
لغزش به جهت سترايک شکست
1940 Imperial Valley, California (Ms 7.1) )7.1 وادی امپريل،کالفورنيا (شدت 1940سال
ー ＋
＋ ー
This type more likely to produce large tsunamis
P-wave first motion
P امواجحرکات ابتدايی
Harvard/NEIC Moment Tensor Solutions NEICجهات مومنت وکتور هارورد و
اين جهات اصالح شده برای زلزله امروز در نزديک سوماترا است. اين جهات
� ساعت معلومات 9تقريباثبت شده برای زلزله را در بر دارد. به علت بزرگی زلزله زمان انقطاع زلزله
. ثانيه بود300برای تحليل
Single-force earthquakes volcanic eruptions and landslides
Kanamori et al. 1984مونت سينت هلن،امريکا
زلزله های که به سبب قوه واحد بوجود می آيند
فوران آتشفشانها و زمين لغزشها
وقايع سلسلهقوه های قوه های عمودی
افقی
Circular Crack – Sato and Hirasawa, 19731973 سيتو و هيره ساوا،–درز دايروی
Haskell, 1964 sumatra
Haskell Line Source منبع خط هسکيل
Dislocation Sourcenي منبع تغيير موقيعت يا بيجاي
2004, Sumatra earthquake ،2004 زلزله سوماترا Ishii et al., Nature, 2005
Kinematicsکنماتيکس
Complicated Slip Distributions توزيع لغزشهای پيچيده
-
1999 Chi-Chi, Taiwan Earthquake در تايوان1999زلزله چی چی سال
Earthquake Size – Magnitude سايز يا اندازه زلزله- مقياس يا شدت
M = log A – log A0Richter, 1958
Charles Richter1900-1985
چارليس ريختر1985-1900
log of amplitudeلوگاريتم دامنه Distance correction
اصالح فاصله
ML 1-0.1 مقياس محلی و امواج سطحی مقياس محلی کالفورنيا
Mw ثانيه 200 < دوره بسيار طويل امواج سطحی شدت مومنت
Me مقدار يا شدت انرژی P ثانيه20-0.5 امواج برادبند
Mwp P دوره طويل مقدار مومنت امواج P ثانيه 60-10 امواج
Mm 200 < امواج سطحی دوره بسيار طويل شدت منتل
ثانيه
Types of Magnitude Scales حدود دوره انواع مقياس های شدت
Period range
Mm Mantle MagnitudeMm مقدار منتل
Mm = log10(X()) + Cd + Cs – 3.9
Distance Correction
اصالح فاصله
Source Correctionاصالح منبع
Spectral Amplitudeدامنه فريکونسی های متفاوت
・ amplitude measured in frequency domain دامنه در دومين يا ساحه فريکونسی اندازه گيری شده
・ surface waves with periods > 200 sec ثانيه200امواج سطحی دارای دوره های <
∫uz(t)dt ∝ Mo
Mwp P-wave moment magnitude
Mwp مقدار مومنت امواج يا P
Mwp P-wave moment magnitude
Mo = Max |∫uz(t)dt| 43r/Fp
Mw = (log10Mo)/1.5 – 10.73
・ Quick magnitude from P wavePمقدار سريع از امواج
・ Uses relatively long-period body waves (10-60 sec)� طويل المدت ده الی شصت ثانيه استفاده می کند از امواج جسمی نسبتا・ Some problems for M>8.0
بعضی مشکالت موجود استM>8.0برای
Magnitudes for the 2004 Sumatra Earthquake سوماترا2004مقدار يا شدت ها برای زلزله سال
mb 7.0 1 sec P wave 131 stations
mblg 6.7 1 sec Lg waves 6 stations
Mwp 8.0 – 8.5 60 sec P waves
Ms 8.5 - 8.8 20 sec surface waves 118 stations
Mw 8.9 - 9.0 300 sec surface waves
Mw 9.1 - 9.3 3000 sec free oscillations
1944 TonankaiMw 8.1
1946 Nankai Mw 8.1
1995 KobeMw 6.9
Fault Areas of Damaging Earthquakesساحه شکست که در زلزله خساره ديد
Deathsتلفات
1944 12231946 13301995 5310
Radiated Energy = 1.5Mw + 11.8
Seismic Radiated Energy انرژی های بوجود آمده از زلزله ها
Kanamori, 1977
Focal Mechanism Solutions جهات ميکانيزم مرکز زلزله
Also called “beachball diagrams” “fault plane solutions”همچنان به نام دياگرام های بيچ بال يعنی جهات سطح شکست نيز ياد می .گرددTell us the geometry and mechanism of the fault in a simple diagram
در مورد شکل شکست و ميکانيزم شکست از طريق دياگرام ساده معلومات میدهدGenerally reconstructed from waveform data derived from the moment tensor (which is more general), but originally calculated using first motions – done here to illustrate the concepts
� از معلومات امواج که از وکتور مومنت بدست آمده ساخته می شود اما اکثرا� از حرکت های ابتدايی محاسبه می گردند. در اينجا بخاطر تشريح مثال عموما .مورد استفاده قرار گرفته است
Examples مثال ها
The stereographic projection ترسيم ستريوگرافيکThe geometry of first motions and how this is used to define fault motion. .شکل حرکات ابتدايی و چگونه از آنها برای تعريف حرکات ابتدايی استفاده می گردد
A method of projecting half a sphere onto a circle. روش ترسيم نيم کره در يک دايرهe.g. planes cutting vertically through the sphere plot as straight lines
سطوح عمود در داخل دايره به صورت خطوط .مستقيم ترسيم می شود
Images from http://www.learninggeoscience.net/free/00071/index.html
Stereographic projection ترسيم ستريوگرافيک
A template called a stereonet is used to plot data.
يک گراف بنام ستريونت برای ترسيم معلومات استفاده می شودExample – plotting planes (e.g. faults)
مثالهای ترسيم سطوح (شکست ها)
Stereonetsستريونت ها
Stereonets ستريونت ها
Example – plotting lines (e.g. ray paths)
مثال ترسيم خطوط
Example – pitch (or rake) of a line on a plane (e.g. the slip direction on a fault)
مثال پچ يا ريک يک خط در يک سطج (مانند جهت لغزش .در يک شکست)
Stereonets
Refresher on terminology مرور اصطالحات
سترايک
دپ
Energy and Polarity of “First Motions”
”انرژی و قطب های “حرکات اولی
courtesy of Ian Hill, University of Leicester, UK
Earthquake on a vertical planeزلزله باالی يک سطح عمودی
courtesy of Ian Hill, University of Leicester, UK
Determination of nodal planes
تعين سطوح نودل
courtesy of Ian Hill, University of Leicester, UK
Spreading of the seismic wave
پخش امواج سايزميک
courtesy of Ian Hill, University of Leicester, UK
Data on the surface,
interpreted in 3Dمعلومات در سطح که
به شکل سه بعدی تعبير گرديده اند
courtesy of Ian Hill, University of Leicester, UK
Take-off angleزاويه آغاز
Stein and Wysession, An Introduction to seismology, earthquakes and Earth structure
The angle (from vertical) that the ray leaves the earthquake = take-off angle
زاويه (از عمود اندازه شده) که اشعه زمين را ترک می کند زاويه آغاز .می باشد
Azimuth () and take-off angle ازيمت و زاويه آغاز
With a lot of recordings we can reconstruct faults with any orientations
با استفاده از ثبت های زياد ما می توانيم جهت های .شکست ها را ترسيم کنيم
courtesy of Ian Hill, University of Leicester, UK
Fault types and “Beach Ball” plots
انواع شکست ها و ترسيم بيچ بال
courtesy of Ian Hill, University of Leicester, UK
شکست نورمال
سترايک سلپ
سترايک سلپ
Example Focal
mechanism diagrams
on the Azores-
Gibraltar fracture
zoneمثال دياگرام
ميکانيزم مرکز برای زون
شکست ازوريس جبرالتار
Same N-S fault, different slip direction
Stein and Wysession, An Introduction to seismology, earthquakes and Earth structure
Great review on the web at: : مرور عالی در وسايت
http://www.learninggeoscience.net/free/00071/
Things to Rememberنکاتی را که بايد به خاطر سپرد
1. Earthquake sources are a double couple force system which is equivalent to Fault Slipمنبع زلزله هاسيستم قوه های دبل کپل بوده که معادل به لغزش در شکست می باشد
2. The moment tensor describes the Force System for earthquakes and can be used to determine the geometry of the faulting مومنت وکتور سيستم قوه ها را برای زلزله ها تشريح می کند و می توان از آن برای تعين شکل هندسیشکست ها استفاده کرد
3. Earthquake ruptures begin from a point (hypocenter) and spread out over the fault plane� به تمام سطح شکست پخش می شود درز در شکست زلزله در يک نقطه (هايپوسنتر) آغاز می گردد و بعدا
4. The size of an earthquakes can be described by magnitudes, moment, and energy. Mm and Mwp are types of magnitudes used for tsunami warning systemsاندازه شدت زلزله را می توان به اساس مقدار، مومنت و انرژی تشريح کرد. مومنت منتل و مومنت .امواج پی انواع مقدار زلزله است که برای سيستم های آگاهی سونامی ها مورد استفاده قرار می گيرد
