زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

تحلیل فرکتالی پارامترهای لرزه‌خیزی و ارزیابی تنش‌های پوسته‌ای در شرق ایران

نویسندگان
دانشگاه خلیج فارس
چکیده
پویایی زمین‌ساختی شرق ایران، که در اثر همگرایی صفحه‌های عربستان و اوراسیا و حضور گسل‌های فعال متعدد شکل گرفته، سبب تمرکز بالای تنش و بروز زلزله‌های بزرگ تاریخی مانند طبس (۱۹۷۸) و بم (۲۰۰۳) شده است. هدف این پژوهش، تحلیل فرکتالی پارامترهای لرزه‌خیزی و بررسی ناهمگنی تنش پوسته در گستره‌ی شرق ایران است. بدین منظور، داده‌های لرزه‌ای تاریخی و دستگاهی با بزرگای بیش از ۴ (۱۹۰۰-۲۰۲۴) از ISC وNEIC گردآوری، پالایش و در ZMAP و ArcGIS تحلیل شدند. پارامترهای b-value (نشانگر تنش و احتمال زلزله‌های بزرگD-value (نشان‌دهنده‌ی پیچیدگی هندسی شکستگی‌ها و زلزله‌ها) و نسبت D/b-value هم‌زمان محاسبه و پهنه‌بندی گردیدند. نتایج نشان داد که مقدار b-value در محدوده‌ی ۰.۸ تا ۱.۱ و D-value در حدود ۱.۶ تا ۲.۳ متغیر است. نواحی با مقدار پایین b-value و D بالا، به‌ویژه در امتداد گسل‌های نهبندان و دشت بیاض، بیانگر تمرکز تنش بالا و افزایش احتمال رخداد زلزله‌های بزرگ‌تر است. گشتاور لرزه‌ای کل زمین‌لرزه‌های ثبت‌شده در کاتالوگ برابر با 1023*3.5 نیوتن ‌متر برآورد گردید که منجر به نرخ سالانه میانگین گشتاور لرزه‌ای به میزان 1016*2.7نیوتن ‌متر بر سال می‌شود (این نرخ با میانگین‌گیری بر اساس سال‌های موجود در کاتالوگ محاسبه شده است). نسبت D/b که شاخصی از انرژی نهفته و ناهمگنی تنش به شمار می‌رود، در این نواحی بیش از ۲ گزارش شده و هم‌خوانی نزدیکی با پهنه‌های دارای نرخ گشتاور لرزه‌ای بالا دارد. این امر نشان می‌دهد که افزایش هندسه‌ی شکستگی‌ها هم‌زمان با افت مقدارb، بیانگر نزدیک شدن منطقه به آستانه‌ی گسیختگی پوسته است. یافته‌های این پژوهش با تأکید بر نقش نسبت D/b در تحلیل خطر لرزه‌ای، تصویری کمی از وضعیت تنش، ساختار گسل‌ها و پتانسیل زلزله‌های بزرگ در شرق ایران ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

Abdelrahman, K., & Ali, S. M. (2024). Analysis of the fractal dimension, b-value, slip ratio, and decay rate of aftershock seismicity following the 6 February 2023 (Mw 7.8 and 7.5) Türkiye earthquakes. Fractal and Fractional, 8(5), 252.
Asghari, H., Khatib, M. M., Gholami, E., & Bagheri, S. (2024). Analysis and comparison of paleo stress variations using structural pattern and slip data inversion methods in the southern part of the East Iranian Tectonic Belt. Journal of Tectonics.
Barton, C. C. (1988). Fractal analysis of scaling and spatial clustering of fractures. Geophysical Research Letters, 15(5), 375–378.
Berberian, M., Jackson, J. A., Qorashi, M., Talebian, M., Khatib, M., & Priestley, K. (2000). The 1994 Sefidabeh earthquakes in eastern Iran: Blind thrusting and bedding-plane slip on a growing anticline, and active tectonics of the Sistan suture zone. Geophysical Journal International, 142(2), 283–299.
Liu, C., & Kagan, Y. Y. (2025). The characteristics of seismicity in East Anatolian Fault Zone. Journal of Seismology, 29(1), 45–68.
Grassberger, P., & Procaccia, I. (1983). Measuring the strangeness of strange attractors. Physica D, 9(1–2), 189–208.
Gutenberg, B., & Richter, C. F. (1944). Frequency of earthquakes in California. Bulletin of the Seismological Society of America, 34(4), 185–188.
Hanks, T. C., & Kanamori, H. (1979). A moment magnitude scale. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 84(B5), 2348–2350.
Hooker, S. J., & Johnson, D. A. (1995). Fractal dimensions of fractures in carbonate reservoirs. Journal of Structural Geology, 17(7), 993–1003.
Johnston, A. C. (1996). Seismic moment assessment of earthquakes in stable continental regions — III. New Madrid 1811–1812, Charleston 1886 and Lisbon 1755. Geophysical Journal International, 126(2), 314–344.
Kagan, Y. Y. (2002). Seismic moment-frequency relation and seismic energy release. Geophysical Journal International, 149(2), 319–329.
Kanamori, H. (1977). The energy release in great earthquakes. Journal of Geophysical Research, 82(20), 2981–2987.
McCaffrey, R. (2005). Block kinematics of the Pacific–North America plate boundary in the southwestern United States from inversion of GPS, seismological, and geologic data. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 110(B7).
Mohajer-Ashjai, A. & Nowroozi, A.A. )1978(, Observed and probable intensity zoning of Iran.Tectonophysics, 49, 149-160.
Öncel, A. O., Wilson, T. H., & Nishizawa, O. (2001). Size scaling relationships in the active fault networks of Japan and their correlation with Gutenberg–Richter b-values. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 106(B10), 21827–21841.
Perez, R., & Tuckwell, G. (1993). Fractal geometry and the distribution of fractures in reservoirs. Journal of Petroleum Science and Engineering, 10(4), 299–311.
Ramesh, A. (2025). Precursory seismic patterns preceding major earthquakes: A case study from Northern Himalayas. Tectonophysics, 850, 229756.
Scholz, C. H. (1968). The frequency-magnitude relation of microfracturing in rock and its relation to earthquakes. Bulletin of the Seismological Society of America, 58(1), 399–415.
Scholz, C. H. (2019). The mechanics of earthquakes and faulting. Cambridge university press.
Slemmons, D. B. (1982). Determination of design earthquake magnitudes for microzonation. In Proceedings of the Third International Earthquake Microzonation Conference (pp. 119–130).
Soltani, M., & Tavakoli, B. (2013). Fractal analysis of fractures in the Zagros region, Iran. Geophysical Journal International, 192(2), 667–678.
Tatar, M., & Javad, A. (2012). The role of tectonics in the seismic activity of the Zagros and Alborz Mountain ranges, Iran. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 117(B6), B06402.
Turcotte, D. L. (1997). Fractals and chaos in geology and geophysics (2nd ed.). Cambridge University Press.
Walker, R., Jackson, J., & Parsons, B. (2011). Active tectonics and earthquakes in central and eastern Iran. Tectonics, 30, TC5010.
Wiemer, S., & Wyss, M. (2000). Minimum magnitude of completeness in earthquake catalogs: Examples from Alaska, the western United States, and Japan. Bulletin of the Seismological Society of America, 90(4), 859–869.
Wilson, A., Öncel, A. O., & Dixon, T. H. (2002). Space-time correlations of seismotectonic parameters: Examples from Japan and from Turkey preceding the İzmit earthquake. Bulletin of the Seismological Society of America, 92(1), 339–349.
Yadav, R. B. S., Gahalaut, V. K., Chopra, S., & Shan, B. (2012). Tectonic implications and seismicity triggering during the 2008 Baluchistan, Pakistan earthquake sequence. Journal of Asian Earth Sciences, 45, 167–178.
Zarei, S., Khatib, M. M., Zare, M., & Mousavi, S. M. (2019). Evaluation of seismicity triggering: Insights from the Coulomb static stress changes after the 30 August 1968 Dasht-e-Bayaz earthquake (Mw = 7.1), Eastern Iran. Geotectonics, 53, 601–616.
Zarifi, Z., Nilfouroushan, F., & Raeesi, M. (2013). Crustal stress map of Iran: Insight from seismic and geodetic computations. Pure and Applied Geophysics, 171, 1219–1236.