کاربرد داده‌های پیوسته در تشخیص لایه‌بندی زیر ایستگاهی در پهنه ایران
عنوان دوره: هجدهمین کنفرانس ژئوفیزیک ایران
کد مقاله : 1038-NIGS
نویسندگان
چکیده
در این مطالعه، با خودهمبستگی امواج نوفه‌ای ثبت شده در مولفه‌های قانم 39 ایستگاه لرزه‌نگاری و با تبدیل موجک توابع خودهمبستگی توانستیم بازتابنده‌های برجسته در زیر ایستگاه‌ها را به دست آوریم. با زمان محاسبه شده برای این بازتابندهها همراه با فرض متوسط سرعت امواج P در پوسته (6 کیلومتر برثانیه)، عمق لایه‌های بازتابنده برجسته را تخمین زدیم. بیشترین انرژی بازتابیده را به عمق موهو نسبت دادیم که ناپیوستگی بالای سرعتی باعث انعکاس انرژی در این لایه و دریافت عمودی آن در ایستگاه‌ها می‌شود.
نتایج به دست آمده برای تمام ایستگاه‌هایی که در زون البرز واقع شده‌اند، دو بازتاب قابل توجه را در توابع خودهمبستگی نشان دادند. بازتاب اول در همه ایستگاه‌ها برجسته‌تر از بازتاب دوم بود و در عمق تقریبی 35 کیلومتری تخمین زده شد و بازتاب دوم با پراکندگی بیشتر در اعماق تقریبی 48 تا 60 کیلومتری متفاوت بود. این دو بازتاب در مطالعات مختلف به عنوان عمق موهو گزارش شده‌اند. نتایج مطالعه حاضر نشان می‌دهد که تخمین عمق موهوی این منطقه در مطالعات مختلف، تحت تاثیر میزان گرادیان سرعتی در بازتابندهها بوده است. با توجه به گسترش و پراکندگی بازتاب‌ها در لایه-های عمیق‌تر، بسته به کمیت و کیفیت داده‌های مورد استفاده، عمق موهوی مختلف به دست خواهد آمد که می‌تواند بین 48 تا 60 کیلومتر در نوسان باشد.
در شمال غرب پهنه ایران، بیشتر ایستگاه‌ها عمق موهوی کمتری را نشان دادند. زمان مربوط به بازتابندهها از 12 تا 14 ثانیه متغیر بود که عمق موهوی تقریبی 36 تا 42 کیلومتری را پیشنهاد می‌کنند.
عمق موهو در شمال‌شرق ایران از حدود 60 تا 50 کیلومتر در نوسان است. در ایستگاه MRVT سه بازتابنده مختلف قابل مشاهده بود که بازتابنده سوم در عمق 60 کیلومتری قویتر از بقیه بازتابندهها به عنوان عمق موهو محاسبه شد که در مطالعات قبلی بازتاب دوم (در عمق تقریبی 45 کیلومتری) به عنوان موهو تخمین زده شده است. ضخامت پوسته در کپه‌داغ به طور متوسط 50 کیلومتر تخمین زده می‌شود.
تغییرات موهو در ایران مرکزی از 35 تا 55 کیلومتر تخمین زده می‌شود. عمق تقریبی موهو به 60 کیلومتر در شمال ناحیه سنندج- سیرجان و 45 کیلومتر در کمربند چین‌خورده و راندگی زاگرس می‌رسد. نتایج مطالعه حاضر نشان می‌دهد که متوسط ضخامت پوسته در ایران حدود 50 کیلومتر است.
اگر چه تعداد ایستگاه‌های مورد استفاده در این مطالعه جهت تخمین دقیق‌تر عمق موهو بسیار کم می‌باشد ولی مزیت اصلی این کار در تشخیص لایه‌های بازتابی زیر ایستگاهی جهت استنباط درست عمق موهو است. از طرفی دیگر، فرض متوسط سرعتی 6 کیلومتر برای امواج P در کل پوسته نمی‌تواند زیاد دقیق باشد ولی الگوی به دست آمده برای ساختار موهوی منطقه با مطالعات قبلی مطابقت دارد. تشخیص لایه‌های اصلی بازتابی در زیر ایستگاه‌ها می‌تواند به تناقض‌های موجود در محاسبه ضخامت پوسته در مطالعات مختلف (مانند منطقه البرز) پاسخ دهد.
ما برای استخراج عمق موهو در پهنه ایران از روش اتوکرولیشن استفاده کردیم.برای استخراج عمق بازتابنده‌های برجسته (عمق موهو)، پردازش داده‌ها در دو مرحله انجام شد:مرحله اول پردازش داده‌ها که به منظور آماده سازی داده‌ها انجام می‌شود قبل از اجرای روش اتوکرولیشن اعمال شد.مرحله دوم پردازش داده‌ها که به منظور استخراج مولفه های امواج بازتابی تابع گرین از توابع خود همبستگی می باشد بعد از انجام روش اتوکرولیشن اعمال شد. فرآیند کلی پردازش داده‌ها طبق فرآیند ارائه شده با اندکی تغییرات توسط بنسن و همکاران (2007) می‌باشد.
در مرحله اول پردازش داده‌ها، نخست همه داده‌های مربوط به هر یک از ایستگاه‌ها به پنجره‌های زمانی 24 ساعته بریده می‌شوند و بقیه مراحل پردازش داده‌ها بر روی بازه زمانی 24 ساعته تکرار می‌شوند. در مرحله بعد، اثر پاسخ دستگاهی از همه شکل‌موج‌ها حذف شده و داده‌ها بین فرکانس0/1 تا5 هرتز فیلتر می‌شوند. البته حذف اثر دستگاهی و اعمال فیلتر به صورت همزمان انجام می‌گیرد و محدوده فرکانسی نیز با توجه به فرکانس احتمالی امواج حجمی انتخاب می‌شود.سپس باید باید اثر زمین‌لرزه‌ها از شکل‌موج‌های موجود حذف می شدند.این مرحله که اصطلاحاً به مرحله نرمالیزه کردن موقتی (Temporal Normalization ) دامنه معروف است از روش نرمالیزه کردن یک بیتی (بنسن و همکاران، 2007) جهت کاهش اثر زمین‌لرزه‌ها استفاده می‌شود
نتایج به دست آمده برای تمام ایستگاه‌هایی که در زون البرز واقع شده‌اند، دو بازتاب قابل توجه را در توابع خودهمبستگی نشان دادند. بازتاب اول در همه ایستگاه‌ها برجسته‌تر از بازتاب دوم بود و در عمق تقریبی 35 کیلومتری تخمین زده شد و بازتاب دوم با پراکندگی بیشتر در اعماق تقریبی 48 تا 60 کیلومتری متفاوت بود. این دو بازتاب در مطالعات مختلف به عنوان عمق موهو گزارش شده‌اند. نتایج مطالعه حاضر نشان می‌دهد که تخمین عمق موهوی این منطقه در مطالعات مختلف، تحت تاثیر میزان گرادیان سرعتی در بازتابندهها بوده است. با توجه به گسترش و پراکندگی بازتاب‌ها در لایه-های عمیق‌تر، بسته به کمیت و کیفیت داده‌های مورد استفاده، عمق موهوی مختلف به دست خواهد آمد که می‌تواند بین 48 تا 60 کیلومتر در نوسان باشد.
در شمال غرب پهنه ایران، بیشتر ایستگاه‌ها عمق موهوی کمتری را نشان دادند. زمان مربوط به بازتابندهها از 12 تا 14 ثانیه متغیر بود که عمق موهوی تقریبی 36 تا 42 کیلومتری را پیشنهاد می‌کنند.
عمق موهو در شمال‌شرق ایران از حدود 60 تا 50 کیلومتر در نوسان است. در ایستگاه MRVT سه بازتابنده مختلف قابل مشاهده بود که بازتابنده سوم در عمق 60 کیلومتری قویتر از بقیه بازتابندهها به عنوان عمق موهو محاسبه شد که در مطالعات قبلی بازتاب دوم (در عمق تقریبی 45 کیلومتری) به عنوان موهو تخمین زده شده است. ضخامت پوسته در کپه‌داغ به طور متوسط 50 کیلومتر تخمین زده می‌شود.
تغییرات موهو در ایران مرکزی از 35 تا 55 کیلومتر تخمین زده می‌شود. عمق تقریبی موهو به 60 کیلومتر در شمال ناحیه سنندج- سیرجان و 45 کیلومتر در کمربند چین‌خورده و راندگی زاگرس می‌رسد. نتایج مطالعه حاضر نشان می‌دهد که متوسط ضخامت پوسته در ایران حدود 50 کیلومتر است.
اگر چه تعداد ایستگاه‌های مورد استفاده در این مطالعه جهت تخمین دقیق‌تر عمق موهو بسیار کم می‌باشد ولی مزیت اصلی این کار در تشخیص لایه‌های بازتابی زیر ایستگاهی جهت استنباط درست عمق موهو است. از طرفی دیگر، فرض متوسط سرعتی 6 کیلومتر برای امواج P در کل پوسته نمی‌تواند زیاد دقیق باشد ولی الگوی به دست آمده برای ساختار موهوی منطقه با مطالعات قبلی مطابقت دارد. تشخیص لایه‌های اصلی بازتابی در زیر ایستگاه‌ها می‌تواند به تناقض‌های موجود در محاسبه ضخامت پوسته در مطالعات مختلف (مانند منطقه البرز) پاسخ دهد.
ما برای استخراج عمق موهو در پهنه ایران از روش اتوکرولیشن استفاده کردیم.برای استخراج عمق بازتابنده‌های برجسته (عمق موهو)، پردازش داده‌ها در دو مرحله انجام شد:مرحله اول پردازش داده‌ها که به منظور آماده سازی داده‌ها انجام می‌شود قبل از اجرای روش اتوکرولیشن اعمال شد.مرحله دوم پردازش داده‌ها که به منظور استخراج مولفه های امواج بازتابی تابع گرین از توابع خود همبستگی می باشد بعد از انجام روش اتوکرولیشن اعمال شد. فرآیند کلی پردازش داده‌ها طبق فرآیند ارائه شده با اندکی تغییرات توسط بنسن و همکاران (2007) می‌باشد.
در مرحله اول پردازش داده‌ها، نخست همه داده‌های مربوط به هر یک از ایستگاه‌ها به پنجره‌های زمانی 24 ساعته بریده می‌شوند و بقیه مراحل پردازش داده‌ها بر روی بازه زمانی 24 ساعته تکرار می‌شوند. در مرحله بعد، اثر پاسخ دستگاهی از همه شکل‌موج‌ها حذف شده و داده‌ها بین فرکانس0/1 تا5 هرتز فیلتر می‌شوند. البته حذف اثر دستگاهی و اعمال فیلتر به صورت همزمان انجام می‌گیرد و محدوده فرکانسی نیز با توجه به فرکانس احتمالی امواج حجمی انتخاب می‌شود.سپس باید باید اثر زمین‌لرزه‌ها از شکل‌موج‌های موجود حذف می شدند.این مرحله که اصطلاحاً به مرحله نرمالیزه کردن موقتی (Temporal Normalization ) دامنه معروف است از روش نرمالیزه کردن یک بیتی (بنسن و همکاران، 2007) جهت کاهش اثر زمین‌لرزه‌ها استفاده می‌شود
کلیدواژه ها
Title
Application of seismic continuous data to extract crustal reflectors beneath seismic stations in Iran
Authors
Abstract
In study, using the auto-correlation of the noise waves recorded in the vertical components of 39 seismographic stations as well as the wavelet transform of the auto-correlation functions. We obtained the prominent substation reflectors. Calculating the time required for these reflectors, and assuming an average wave velocity of P=6 km/s at the outer shell, we estimated the depth of these prominent reflectors. We attributed the greatest reflected energy to the Moho layer depth where the high velocity discontinuity caused energy reflection in the layer, leading to vertical reception of energy at the stations.
The results obtained for all the stations located in Alborz Zone pointed to two significant reflections in the auto-correlation functions, with the first reflection-estimated as a depth of 35 km in all the stations-being more prominent than the second which occurred at an approximate depth of 48-60 km. These reflections have been reported in different studies as the Moho layer depth. Our results showed that the estimations made in different studies of the Moho layer depth in the studied region were influenced by the velocity gradient at the reflectors. Due to the extension and distribution of the reflectors at deeper layers, the obtained Moho depths ranged between 48 and 60 kilometers, depending on the quantity as well as the quality of the data used.
In the northwestern part of the Iranian zone, most stations showed a lesser Moho depth. The reflector times varied between 12 and 14 seconds, suggesting an approximate Moho depth range of 36-42 km.
The Moho depth obtained for northeastern Iran varied from approximately 50 to 60 kilometers. At MRVT Station, three different reflectors were observed. The third reflector, located at a depth of 60 km, was calculated as the Moho depth due to its greater strength as compared with the other reflectors. The previous studies had determined the second reflector (at an approximate depth of 45 km) as the Moho depth in this region. The average thickness of the shell in the hot heap was approximated as 50 km.
The Moho depth variations in central Iran were approximated to lie in the 35-55 km range, with the greatest and the least values of 60 and 45 kilometers occurring in the north of the Sanandaj-Sirjan region and in Zagros Thrust and Fold belt respectively. According to our results, the average ground shell thickness in Iran is approximately 50 km.
Although few stations were used in the present study to estimate the Moho depth, the main advantage of our method was our correctly distinguishing the reflective substation layers, leading to a correct deduction of the Moho depth. In addition, the obtained pattern for the regional Moho structure was in good agreement with the results obtained in previous studies although the 6 km/s assumption for the P-waves velocity did not seem to be very accurate. Correct distinction of the main reflective substation layers can help to resolve the contradictions that exist in different studies (e.g., those conducted on the Alborz region) regarding calculation of the ground shell thickness.
The results obtained for all the stations located in Alborz Zone pointed to two significant reflections in the auto-correlation functions, with the first reflection-estimated as a depth of 35 km in all the stations-being more prominent than the second which occurred at an approximate depth of 48-60 km. These reflections have been reported in different studies as the Moho layer depth. Our results showed that the estimations made in different studies of the Moho layer depth in the studied region were influenced by the velocity gradient at the reflectors. Due to the extension and distribution of the reflectors at deeper layers, the obtained Moho depths ranged between 48 and 60 kilometers, depending on the quantity as well as the quality of the data used.
In the northwestern part of the Iranian zone, most stations showed a lesser Moho depth. The reflector times varied between 12 and 14 seconds, suggesting an approximate Moho depth range of 36-42 km.
The Moho depth obtained for northeastern Iran varied from approximately 50 to 60 kilometers. At MRVT Station, three different reflectors were observed. The third reflector, located at a depth of 60 km, was calculated as the Moho depth due to its greater strength as compared with the other reflectors. The previous studies had determined the second reflector (at an approximate depth of 45 km) as the Moho depth in this region. The average thickness of the shell in the hot heap was approximated as 50 km.
The Moho depth variations in central Iran were approximated to lie in the 35-55 km range, with the greatest and the least values of 60 and 45 kilometers occurring in the north of the Sanandaj-Sirjan region and in Zagros Thrust and Fold belt respectively. According to our results, the average ground shell thickness in Iran is approximately 50 km.
Although few stations were used in the present study to estimate the Moho depth, the main advantage of our method was our correctly distinguishing the reflective substation layers, leading to a correct deduction of the Moho depth. In addition, the obtained pattern for the regional Moho structure was in good agreement with the results obtained in previous studies although the 6 km/s assumption for the P-waves velocity did not seem to be very accurate. Correct distinction of the main reflective substation layers can help to resolve the contradictions that exist in different studies (e.g., those conducted on the Alborz region) regarding calculation of the ground shell thickness.
Keywords
auto-correlation noise Moho Iran Zone