پایان نامه ارزیابی خطر سونامی از طریق مدل سازی عددی گسلش شاخه ای برای منطقه فرورانش مکران

  • Code: # 29390

  • تعداد صفحات: 124
  • فرمت فایل: Word
  • سال: مشخص نشده
  • مقطع: مشخص نشده
  • دسته بندی: مهندسی عمران
قیمت: ۳۴,۰۰۰ تومان
۶۳,۰۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست
  • خلاصه پایان نامه ارزیابی خطر سونامی از طریق مدل سازی عددی گسلش شاخه ای برای منطقه فرورانش مکران

    پایان نامه - کارشناسی ارشد

    ژئو فیزیک - زلزله شناسی

    زمستان   1392

    چکیده

    در این تحقیق اثر گسل شاخه ای در یک زون فرورانش روی امواج سونامی با استفاده از مدل سازی عددی از امواج سونامی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای انجام مدل سازی، ناحیه ی فرورانش مکران در شمال غربی اقیانوس هند را در نظر گرفتیم. ناحیه ی فرورانش مکران به وسیله ی صفحه ی عربستان به سمت شمال به زیر صفحه ی اوراسیا شکل گرفته است. این ناحیه از شرق، از تنگه ی هرمز در ایران تا به نزدیکی کراچی در پاکستان با طولی حدودی 900کیلومتر گسترش یافته است. انتخاب ناحیه ی مکران برای مطالعه دو دلیل دارد، اولاً شواهدی ارائه شده که ممکن است، یک گسل شاخه ای باعث بالا روی بزرگ مشاهده شده در میدان نزدیک در حین زمین لرزه و سونامی 27 نوامبر 1945 باشد. و دومین دلیل، مطالعاتی است که حضور گسل شاخه ای در ناحیه ی فرو رانش مکران را با استفاده از پروفیل های بازتابی دو بعدی نشان می دهد. به علاوه ناحیه ی مکران یکی از بزرگ ترین منشور برافزاینده روی زمین با ضخامت رسوبات در حدود 7 کیلومتر می باشد و احتمال زیادی برای انشعاب گسل شاخه ای حین زمین لرزه های بزرگ در این منطقه ی فرورانش وجود دارد. بنابرین انشعاب گسل های شاخه ای یک موضوع نگران کننده ای در ناحیه ی فرورانش مکران است و احتما ل دارد که این پدیده در زلزله های بزرگ مناطق فرو رانش در این ناحیه روی دهد. ما اثر گسلش شاخه ای را در امواج سونامی به صورت کمی بررسی کردیم ما مدل عددی زلزله ی بزرگ و سونامی متعاقب آن را در ناحیه ی فرو رانش مکران همراه با گسل شاخه ای و بدون گسل شاخه ای در نظر گرفتیم. از مدل Geowave جهت مدل سازی سونامی استفاده کردیم و نشان دادیم که انشعاب یک گسل شاخه ای از مرز صفحه ی فرو رانش در طول زمین لرزه های بزرگ می تواند به طور محلی ارتفاع موج را 5/1 برابر افزایش دهد.

    کلمات کلیدی: گسل شاخه ای، سونامی، ناحیه فرورانش مکران، مدل سازی عددی، زمین لرزه

    مقدمه

    سونامی همواره به عنوان یکی از سهمگین ترین بلایای طبیعی در طول تاریخ مطرح بوده است. که اکثر نواحی ساحلی در حاشیه ی اقیانوس ها را تهدید می کند. بر اساس گزارش برنارد تنها از سال1850میلادی بدین سو، سونامی موجب مرگ بیش از 450000 نفر و وارد آمدن میلیاردها دلار خسارت به نواحی ساحلی در سر تا سر جهان شده است. سونامی بزرگ 26 دسامبر سال 2004 در منطقه اقیانوس هند که حدود 230000 کشته بر جای نهاد، به عنوان مخرب ترین و بدترین حادثه ثبت شده سونامی در طول تاریخ به شمار می رود. با توجه به اینکه در اکثر نقاط جهان داده های قابل اعتماد زمین لرزه تنها تا حدود صد سال قدمت دارد و مطالعات تاریخی و دیرینه سونامی شناسی گاهی اطلاعاتی در مورد تاریخچه حوادث زمین لرزه و سونامی در اختیار قرار می دهند ولی چنین اطلاعاتی معمولاً فاقد جزئیات لازم می باشد، در نتیجه موجب می شود که خطر وقوع زمین لرزه های بزرگ و سونامی زا در بعضی از نواحی فرورانش به درستی تشخیص داده نشود. یکی از نواحی فرورانش جهان در سواحل جنوبی ایران و پاکستان به نام منطقه فرورانش مکران واقع شده است. در 28 نوامبر سال 1945 یک زمین لرزه بزرگ که بزرگای گشتاور آن 1/8 تخمین زده شده است در این ناحیه اتفاق افتاد که منجر به ایجاد امواج سونامی و باعث مرگ 4000 نفر در این منطقه شد. با توجه به سوابق موجود، منطقه مکران به لحاظ زمین ساختی توانایی ایجاد زمین لرزه های بزرگ سونامی زا را داشته لذا خطر سونامی ناشی از این منطقه برای سواحل جنوبی ایران یک خطر جدی به شمار می رود. در اولین جلسه گروه هماهنگی بین الدولی جهت توسعه سیستم هشدار سونامی منطقه اقیانوس هند که توسط کمیسیون بین الدولی اقیانوس شناسی وابسته به یونسکو در تاریخ 8-3 مارس سال 2005 در پاریس برگزار شد، منطقه مکران به طور رسمی به عنوان یکی از اصلی ترین نواحی سونامی خیز اقیانوس هند مورد شناسایی قرار گرفت در این همایش مقرر گردید که کشور ایران در جهت توسعه ی سیستم هشدار سونامی در منطقه مکران با کشور های منطقه همکاری نماید. وقوع سونامی مانند دیگر بلایای طبیعی قابل جلوگیری نیست ولی با استفاده از مجموعه ای از اقدامات می توان آسیب های مالی و جانی احتمالی ناشی از آن را کاهش داد از جمله مهمترین اقدامات که در این راستا می توان انجام داد عبارتند از تحلیل خطر و ریسک سونامی است. خطر سونامی معمولا با توجه به پارامتر حداکثر بالاروی عمودی و افقی امواج سونامی در خط ساحلی سنجیده می شود. در این راستا، استفاده از پارامتر بالا روی قائم برای ارزیابی خطر سونامی بیشتر مرسوم است. بدیهی است که با افزایش مقدار بالا روی امواج خطر سونامی نیز افزایش می یابد به طور کلی مقدار بالا روی عمودی امواج بیش از یک متر می تواند خطرناک باشد. میزان بالاروی قائم امواج در خط ساحلی شدیداً تابع تغییرات عمق آب اقیانوس در نواحی نزدیک ساحل، توپوگرافی منطقه و نیز شکل خط ساحلی می باشد. از آن جایی که توپوگرافی و عمق آب اقیانوس در مناطق مختلف با یکدیگر متفاوت می باشد، مقدار بالا روی مورد انتظار از زمین لرزه ای با مشخصات یکسان، می تواند به طور قابل توجهی از منطقه ای دیگر تفاوت داشته باشد. ضمناً مسئله دیگری که در بالای روی امواج موثر است منابع سونامی زای ثانویه شامل زمین لغزش های زیر دریایی و گسلش شاخه ای است. مسئله گسلش شاخه ای معمولا در نواحی فرو رانش دنیا در اثر وقوع زمین لرزه های بزرگ رخ می دهد. در حقیقت گسلش شاخه ای یکی از راه های تخلیه ی انرژی زمین لرزه به طور محلی در هنگام وقوع زمین لرزه های بزرگ می باشد. که به طور محلی موجب افزایش شدید بالا آمدگی کف اقیانوس شده است که باعث افزایش قابل توجه بالا روی امواج سونامی در سواحل نزدیک به این نقاط می گردد. طی سونامی 26 دسامبر 2004 در برخی نقاط ساحلی، میزان بالاروی امواج ناشی از سونامی و سرعت جریان آب، بسیار بیشتر از مقادیر مورد انتظار از سونامی های زمین ساختی بوده است. بررسی های صورت گرفته توسط محققین نشان داد که منابع ثانویه به خصوص گسلش شاخه ای، نقش مهمی در جهت افزایش قابل توجه بالاروی امواج در میدان نزدیک ایفا کرده است. بنابراین با توجه به مطالعات صورت گرفته در خصوص حضور گسل های شاخه ای در منطقه مکران و شناسایی گسل های شاخه ای در این منطقه انجام شده است، و  تجربیات بین المللی، مدل سازی گسلش شاخه ای با استفاده از پارامترهای واقعی گسل های شاخه ای در منطقه مکران ضروری به نظر می رسد.

    فصل اول

    کلیات-١- مقدمه

    فرضیه زمین ساخت ورقه ای [1]بر مبنای مدل زمین است، با وجود تعدادی ورقه لیتوسفری به ضخامت 70 تا 250 کیلومتر مشخص می شود، روی لایه ویسکوز زیرین که آستنوسفر[2] نامیده می شود شناورند این ورقه ها کل سطح زمین را می پوشانند، شامل قاره ها و بستر دریاها می شوند. با سرعت بیش از 10 سانتی متر در سال نسبت به هم حرکت می کنند. ناحیه ای که در آن دو ورقه در تماس با یکدیگر قرار می گیرند مرز ورقه نامیده می شوند. شیوه حرکت یک ورقه نسبت به دیگری نوع مرز را تعیین می کند.

    -٢- مرز های صفحات تکتونیکی

    ١-٢-١- مرزهای واگرا

    جایی که صفحات از یکدیگر جدا شده و سبب حرکت مواد از گوشته زمین به طرف بالا شده و به این ترتیب کف اقیانوس جدید تشکیل می شود.

     ١-٢-٢- مرز گسل های راستالغز

    جایی است که صفحات بدون تخریب سنگ کره از کنار هم می لغزند. بوسیله ی گسل های راستالغز پوسته ساخته شده در محل بلندی های میان اقیانوسی به محل تخریب آنها یعنی دراز گودال های اقیانوسی انتقال می یابد.

    ١-٢-٣- مرز های همگرا

     

    جایی که صفحات به طرف یکدیگر حرکت می کنند در نتیجه یکی از قطعات سنگ کره در ضمن فرورانش یک صفحه به زیر صفحه مقابل به داخل گوشته رفته و هضم می شود. گرچه تمام مناطق همگرا عموماً مشابه یکدیگرند ولی نحوه برخورد صفحات غالباً به مواد سازنده پوسته بستگی دارد. برخورد ممکن است به یکی از صورت های زیر باشد:

     

    ١-٢-٣-١– اقیانوسی – اقیانوسی

     

    در صورتی که هر دو صفحه اقیانوسی باشد، صفحه پیرتر چگالتر و سنگین تر است، به زیر صفحه جوان تر که نسبتاً سبک تر است، می لغزد و منطقه فرورانش را بوجود می آورد.

     

    ١-٢-٣-2- اقیانوسی – قاره ای

     

    در این حالت صفحه اقیانوسی سنگین تر از صفحه قاره ای است، بنابراین صفحه اقیانوسی به زیر صفحه قاره ای می لغزد و در نتیجه صفحه سنگین تر دچار انحنا شده و با شیب تند به سمت مرکز زمین حرکت می کند. در اثر این حرکت، معمولا در نواحی فرورانش یک گودال اقیانوسی به طول صدها کیلومتر، عرض ده ها کیلومتر و عمق چند کیلومتر، پدید می آید. در ضمن بسیاری از نواحی فرورانش با فعالیت های آتشفشانی همراه هستند. مرزهای همگرا که در آن یکی از صفحات در حال همگرایی اقیانوسی باشد، فرورانش نامیده می شود.

     

     ١-٢-٣-٣- قاره ای – قاره ای

     

    هنگامی که صفحه اقیانوسی به زیر سنگ کره قاره ای فرورانده می شود، رشته کوهی از نوع آند بر لبه قاره شکل می گیرد. اگر صفحه فرورونده نیز شامل سنگ کره قاره ای باشد، تداوم زیر راندگی، سبب همگرایی قاره ها می شود و سرانجام آنها را در کنار هم قرار می دهد. ورود سنگ کره قاره ای به ژرف ناوه، سبب برخورد با قاره ی بالایی می شود ،حرکت نسبی سریع، باز می ایستد و بر اثر کوتاه شدگی پوسته، رشته کوهی برخوردی بوجود می آید]  1 .[

    ١-٣- لرزه خیزی ناحیه فرورانش[3]

    با توجه به فعالیت زمین شناسی شدید در مناطق فرورانش، این نواحی منشأ زمین لرزه های بزرگ و مخرب در جهان شناخته می شوند. واضح است که پدیده فرورانش موجب لرزه خیزی منطقه می شود از میان انواع تشکیلات زمین ساختی، بزرگترین زمین لرزه ها مختص نواحی فرورانش است. سه دسته فعالیت لرزه ای در منطقه فرورانش اتفاق می افتد. اولین دسته واکنش بین دو صفحه لیتوسفر همگرا است. به طور معمول یک صفحه اقیانوسی تحت زاویه ١٠ تا ٣٠ درجه خم شده و به زیر صفحه رویی فرو می رود که در آن لغزش اصطکاکی اتفاق افتاده و تولید لرزه خیزی می کند. بزرگترین زمین لرزه ها در طول این منطقه تماسی اتفاق می افتد. گروه دوم لرزه خیزی به تغییر شکل داخلی در صفحه رویی مرتبط است که معمولا به کشش پشت کمانی یا فشارش صفحه رویی وابسته است. گروه سوم با تغییر شکل داخلی در صفحه فرورونده سرو کار دارد که از برخورد صفحه فرورونده با گوشته اطراف نتیجه می شود ]1[. پاچکو و سیکس[4]] 2  [با بررسی گشتاور لرزه ای همه زمین لرزه های بزرگ (بزرگای بیش از ٧) رخ داده در ١٠٠ سال اخیر در سرتاسر جهان نشان دادند که حدود ٩٠ درصد از گشتاور آزاد شده در اثر این زمین لرزه ها مربوط به زمین لرزه هایی است که در نواحی فرورانش تولید شده است. بررسی ها نشان می دهد نواحی فرورانش در مرز صفحات تکتونیکی در جایی که صفحه اقیانوسی به زیر صفحه قاره ای فرورانش می کند، منشأ اصلی زمین لرزه های سونامی زا است] 3[.

     

    Abstract

  • فهرست پایان نامه ارزیابی خطر سونامی از طریق مدل سازی عددی گسلش شاخه ای برای منطقه فرورانش مکران

    فصل اول: کلیات                                                                                                                           1

    ١-١- مقدمه                                                                                                                                   2

    ١-٢- مرز های صفحات تکتونیک                                                                                                         2

    1-٢-١- مرزهای واگرا                                                                                                                     2

    ١-٢-٢- مرز گسل های تبدیل                                                                                                          3

    ١-٢-٣- مرز های همگرا                                                                                                                  3

    ١-٢-٣-١- اقیانوسی-  اقیانوسی                                                                                                      3

    ١-٢-٣-2- اقیانوسی-  قاره ای                                                                                                        3

    ١-٢-٣-٣- قاره ای-  قاره ای                                                                                                          3

    ١-٣- لرزه خیزی ناحیه فرورانش                                                                                                          4

    فصل دوم: ناحیه فرورانش مکران                                                                                                     5

    2-1- مقدمه                                                                                                                                  6

    ٢-2- چگونگی تشکیل ناحیه فرورانش مکران                                                                                          6

    ٢-3- وجود ناحیه فرورانش مکران                                                                                                        8

    2-4- مرزهای ناحیه فرورانش مکران                                                                                                     9

    ٢-5- مشخصات زمین ساختی مکران                                                                                                 10

    ٢-5-١- سرعت  فرورانش                                                                                                           10

    ٢-5-٢- گوه های افزاینده                                                                                                           11

    ٢-5-٣- فعالیت آتش فشانی                                                                                                       11

    ٢-5-٤- قطعه بندی پهنه فرورانش                                                                                                  12

    ٢-5-٥- گودال اقیانوسی                                                                                                               12

    ٢-5-٦- زاویه فرورانش                                                                                                                  13

    ٢-6- لرزه زمین ساخت منطقه مکران                                                                                                   13

    2-7- زمین لرزه های بوقوع پیوسته در منطقه مکران                                                                                17

    فصل سوم: سونامی                                                                                                                       18

    ٣-١- مقدمه                                                                                                                                   19

    3-2- سونامی چیست؟                                                                                                                     19    

    3-3- امواج سونامی                                                                                                                         20

    3-4- نحوه محاسبه سرعت سونامی                                                                                                     20

    3-5- سونامی موضعی و سونامی گسترده                                                                                               21

    3-6- مقیاسهای پیشنهادی برای اندازه سونامی                                                                                       21

    3-7- پیش بینی رفتار سونامی                                                                                                           24

    3-8- سیستم هشدار سونامی                                                                                                             26

    3-9- مناطق سونامی خیز جهان                                                                                                         27

    3-10- تاریخچه وقوع سونامی در کشورهای جهان                                                                                   28

    3-11- انواع چشمه های ایجاد کننده ی سونامی                                                                                     29

    3-١1-١- چشمه های لرزه زمین ساختی سونامی                                                                                 29

    3-١1-٢-شکل گیری سونامی توسط عوامل دیگر                                                                                   30

       3-١1-2-1- گسلش شاخه ای                                                                                                       30

       3-11-2-2- زمین لغزش زیر دریایی                                                                                               30

    ٣-12- مدل سازی تولید سونامی                                                                                                        30

    ٣-13- مدل های عددی موجود برای شبیه سازی سونامی                                                                         33

    3-13-1- مدل TUNAMI                                                                                                          33

    3-13-2- مدل MOST                                                                                                               34

    3-13-3- مدل ComMIT                                                                                                           37

    3-13-4- مدل TOPICS                                                                                                            39

    3-13-5- مدل FUNWAVE                                                                                                      39

    3-13-5-1- معادلات حاکم بر انتشار سونامی در مدل FUNWAVE                                                     40    

    3-13-6- مدل GEOWAVE                                                                                                       42

    3-13-7- مدل COULWAVE                                                                                                    42

    ٣-14- مدل سازی انتشار سونامی                                                                                                       43

    ٣-15- روش های ارزیابی خطر سونامی                                                                                                44

    ٣-15-١- روش مستقیم بررسی خطر سونامی بر اساس حوادث تاریخی                                                    44

    ٣-15-٢- روش تعیینی                                                                                                                45

    ٣-15-٣- روش های احتمالاتی                                                                                                      45

    3-16- ضرورت بررسی سونامی های تاریخی                                                                                          46

    3-17- بررسی رخدادهای سونامی در منطقه مکران                                                                                  47

    3-17-١- سونامی سال 326  قبل از میلاد (تاریخی)                                                                           47

    3-17-٢- سونامی سال 1008 میلادی (تاریخی)                                                                                47

    3-17-٣- سونامی سال 1524میلادی (تاریخی)                                                                                 47

    3-17-٤- سونامی سال 1897 میلادی(تاریخی)                                                                                 48

    3-17-٥- سونامی سال 1945میلادی(دستگاهی)                                                                               48

    3-18- مدل سازی سونامی در مکران                                                                                                   49

    فصل چهارم: گسل های شاخه ای                                                                                                    55

    4-1- مقدمه                                                                                                                                  56

    4-2- ویژگی های انشعاب گسل های شاخه ای                                                                                       56

    4-3- مروری بر تعدادی از گسل های شاخه ای                                                                                       61

    4-4- گسل های شاخه ای در منطقه مکران                                                                                           63

    فصل پنجم: مدل سازی گسل شاخه ای و روش کار                                                                             66

    5-1- مقدمه                                                                                                                                  67

    5-2- روش شبیه سازی                                                                                                                    67

    5-4- محدوده ی مدل عددی در دریای عمان                                                                                         68

    5-5- پارامترهای لرزه ای مرز فرورانش                                                                                                  70

    5-6- پارامتر های لرزه ای گسل شاخه ای                                                                                              71

    5-7- سناریو های در نظر گرفته شده در این پایان نامه                                                                             73

    5-8- خروجی های مرحله  مدل سازی تولید سونامی                                                                               73

    5-9- خروجی مراحل انتشار و بالاروی سونامی                                                                                        75

    5-10- داده های میدانی ناشی از زمین لرزه ی 1945در منطقه ی مکران                                                      91

    فصل 6: نتیجه گیری وپیشنهادات                                                                                                   95

    6-1- نتیجه گیری                                                                                                                           94

    6-2- پیشنهادات                                                                                                                            95

    فهرست مراجع                                                                                                                             97

    پیوست

  • ثبت سفارش
    عنوان محصول
    قیمت