・ What is the Earthquake Source? منبع زلزله چی است؟

1. 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 ・ 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

2. What is an Earthquake ? زلزله چی است؟ The Sourceمنبع Fault mechanisms ميکانيزم شکست The Shakingلرزش ها Wave propagation پخش يا انتشار زلزله Structures ساختمانها

3. Chang Heng ‘Seismometer’ AD132 USGS UK Science Museum/ Science & Society Picture Library John Milne (1850-1913) Giuseppe Mercalli (1850-1914) Ewing (1855-1935) UK Science Museum/ Science & Society Picture Library

4. 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 movements اکثر زلزله ها به سبب حرکت شکست ها بوجود می آيد. University of Tokyo Earthquake Research Institute

5. Breaking of Chopstick شکست چوب (چوبهای که برای خوردن غذا مورد استفاده می شود ・ Failure شکست ・ Build-up of stress (strain energy) ذخيره سترسها (انرژی سترين) ・ Difficult to predict time and place پيش بينی زمان و محل مشکل است ・ Breaks at weakest point در نقطه ضعيف شکست رخ می دهد ・ Hear precursors شنيدن علايم ابتدايِ ・ Sound of breaking same as seismic waves صدای شکست که مشابه به صدای امواج سايزميک می باشد.

6. Elastic Rebound Theory Reid (1910) تيوری ارتجاعيت الاستيکی (ريد، 1910) فيت ساحه بيجا شده در شکست سان اندری ايز از اثر زلزله سال 19068.5 8.5 feet offset in San Andreas fault from 1906 earthquake. Marin County (Data in 1851-65, 1874-92, 1906)

7. San Francisco Earthquake April 18, 1906 زلزله سانفرانسسکو 18 اپريل سال 1906 Mw 7.7-7.9 مقدار 470 km rupture of San Andreas fault شکست 470 ک. م به روی شکست سان اندری ايس بوجود امد USGS

8. www.uwgb.edu/DutchS/EarthSC202Notes/quakes.htm

9. Equivalent Body Forces قوه های معادل جسمی Single Force قوه واحد d Dipole دايپول يا دارای دو جهت Couple (Single Couple) کپل (کپل واحد) d Double Couple کپل دوگانه

10. d Single Couple versus Double Couple کپل واحد و کپل دوگانه Double Couple کپل دوگانه Single Couple کپل واحد Controversy settled by Maruyama (1963) ماريوياما اختلاف نظر را دل سال 1963 حل کرد. او نشان داد که قوه های کپل دوگانه معادل به لغزش شکست می باشد. Showed that Double Couple was equivalent to fault slip ・ 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

11. Moment tensor: dipoles and couplesوکتورهای مومنت: دايپول يا دارای دو قطب و کپل ها 9 components نهه مرکبه ها Symmetric matrix so 6 independent مترکس متناظر (Lay and Wallace p.343)

12. Moment Tensor for an Explosion وکتور مومنت برای يک انفجار

13. Moment Tensor for Fault Slip وکتور مومنت برای لغزش در سطح شکست North ⇒ Double Couple کپل دوگانه Fault – Slip لغزش در سطح شکست

14. Types of faults انواع شکست ها Normal Fault شکست نورمال Thrust (Reverse) fault شکست معکوس طويل شدن کوتاه شدن Strike-slip fault Courtesy of IRIS شکست سترايک سلپ

15. شکست سترايک سلپ لغزش به جهت سترايک شکست حرکت جانبی چپ حرکت جانبی راست Courtesy of the University of Leeds

16. 1940 Imperial Valley, California (Ms 7.1) سال 1940 وادی امپريل،کالفورنيا (شدت 7.1 )

17. ＋ ー ＋ ー P-wave first motion P حرکات ابتدايی امواج This type more likely to produce large tsunamis

18. Harvard/NEIC Moment Tensor Solutions جهات مومنت وکتور هارورد و NEIC اين جهات اصلاح شده برای زلزله امروز در نزديک سوماترا است. اين جهات تقريباً 9 ساعت معلومات ثبت شده برای زلزله را در بر دارد. به علت بزرگی زلزله زمان انقطاع زلزله برای تحليل 300 ثانيه بود.

19. زلزله های که به سبب قوه واحد بوجود می آيندفوران آتشفشانها و زمين لغزشها Single-force earthquakesvolcanic eruptions and landslides قوه های عمودی قوه های افقی سلسله وقايع مونت سينت هلن،امريکا Kanamori et al. 1984

20. Circular Crack – Sato and Hirasawa, 1973 درز دايروی – سيتو و هيره ساوا،1973

21. Kinematics کنماتيکس Haskell Line Source منبع خط هسکيل Dislocation Source منبع تغيير موقيعت يا بيجايِي Haskell, 1964 sumatra 2004, Sumatra earthquake زلزله سوماترا، 2004 Ishii et al., Nature, 2005

22. Complicated Slip Distributions توزيع لغزشهای پيچيده - 1999 Chi-Chi, Taiwan Earthquake زلزله چی چی سال 1999 در تايوان

23. Earthquake Size – Magnitude سايز يا اندازه زلزله- مقياس يا شدت Charles Richter 1900-1985 چارليس ريختر 1985-1900 log of amplitude لوگاريتم دامنه Distance correction اصلاح فاصله M = log A – log A0 Richter, 1958

24. Types of Magnitude Scales انواع مقياس های شدت حدود دوره Period range ML محلی کالفورنيامقياسمقياس محلی و امواج سطحی0.1-1 ثانيه Mj JMA (اداره متيورول جاپان) مقياس محلی و امواج سطحی 5-10 ثانيه mb شدت امواج جسمیدوره کوتاهP امواج 1-5 ثانيه Ms شدت امواج سطحیامواج سطحی دوره طويل20 ثانيه Mw شدت مومنتدوره بسيار طويل امواج سطحی > 200 ثانيه Me مقدار يا شدت انرژیP امواج برادبند 0.5-20ثانيه Mwp P مقدار مومنت امواجدوره طويل P امواج 10-60 ثانيه Mm شدت منتل دوره بسيار طويلامواج سطحی > 200 ثانيه

25. Relationship between different Magnitude scales رابطه ها برای سکيل های مختلف اندازه گيری شدت زلزله

26. Earthquake size - Seismic Moment سايز زلزله- مومنت سايزميک 15 km Area (A) مساحت (A) 10 Slip (S) لغزش(S) 5 Seismic Moment = (Rigidity)(Area)(Slip) (لغزش)(مساحت)(لغزش سختی)=مومنت سايزميک 0 M4 M5 M6

27. Seismic moments and fault areas of some famous earthquakes مومنت های سايزميک و مساحت شکست بعضی از زلزله های مهم 2004 Sumatra 1100 9.3

28. Types of Magnitude Scales انواع مقياس های شدت حدود دوره Period range ML محلی کالفورنيامقياسمقياس محلی و امواج سطحی0.1-1 ثانيه Mj JMA (اداره متيورول جاپان) مقياس محلی و امواج سطحی 5-10 ثانيه mb شدت امواج جسمیدوره کوتاهP امواج 1-5 ثانيه Ms شدت امواج سطحیامواج سطحی دوره طويل20 ثانيه Mw شدت مومنتدوره بسيار طويل امواج سطحی > 200 ثانيه Me مقدار يا شدت انرژیP امواج برادبند 0.5-20ثانيه Mwp P مقدار مومنت امواجدوره طويل P امواج 10-60 ثانيه Mm شدت منتل دوره بسيار طويلامواج سطحی > 200 ثانيه

29. Types of Magnitude Scales انواع مقياس های شدت حدود دوره Period range ML محلی کالفورنيامقياسمقياس محلی و امواج سطحی0.1-1 ثانيه Mj JMA (اداره متيورول جاپان) مقياس محلی و امواج سطحی 5-10 ثانيه mb شدت امواج جسمیدوره کوتاهP امواج 1-5 ثانيه Ms شدت امواج سطحیامواج سطحی دوره طويل20 ثانيه Mw شدت مومنتدوره بسيار طويل امواج سطحی > 200 ثانيه Me مقدار يا شدت انرژیP امواج برادبند 0.5-20ثانيه Mwp P مقدار مومنت امواجدوره طويل P امواج 10-60 ثانيه Mm شدت منتل دوره بسيار طويلامواج سطحی > 200 ثانيه

30. Mm Mantle Magnitude مقدار منتلMm Source Correction اصلاح منبع Mm = log10(X(w)) + Cd + Cs – 3.9 Distance Correction اصلاح فاصله Spectral Amplitude دامنه فريکونسی های متفاوت ・ amplitude measured in frequency domain دامنه در دومين يا ساحه فريکونسی اندازه گيری شده ・ surface waves with periods > 200 sec امواج سطحی دارای دوره های > 200 ثانيه

31. Mwp P-wave moment magnitude Mwp يا مقدار مومنت امواج P ∫uz(t)dt ∝ Mo

32. Mwp P-wave moment magnitude Mo = Max |∫uz(t)dt| 4pra3r/Fp Mw = (log10Mo)/1.5 – 10.73 ・ Quick magnitude from P wave مقدار سريع از امواج P ・ Uses relatively long-period body waves (10-60 sec) از امواج جسمی نسبتاً طويل المدت ده الی شصت ثانيه استفاده می کند ・ Some problems for M>8.0 برای M>8.0 بعضی مشکلات موجود است

33. Magnitudes for the 2004 Sumatra Earthquake مقدار يا شدت ها برای زلزله سال 2004 سوماترا 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

34. Fault Areas of Damaging Earthquakes ساحه شکست که در زلزله خساره ديد 1995 Kobe Mw 6.9 Deaths تلفات 1944 1223 1946 1330 1995 5310 1944 Tonankai Mw 8.1 1946 Nankai Mw 8.1

35. Seismic Radiated Energy انرژی های بوجود آمده از زلزله ها Radiated Energy = 1.5Mw + 11.8 Kanamori, 1977

36. Focal Mechanism Solutionsجهات ميکانيزم مرکز زلزله • Also called “beachball diagrams”“fault plane solutions” • همچنان به نام دياگرام های بيچ بال يعنی جهات سطح شکست نيز ياد می گردد. • Tell us the geometry and mechanism of the fault in a simple diagram • در مورد شکل شکست و ميکانيزم شکست از طريق دياگرام ساده معلومات میدهد • Generally 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 • اکثراً از معلومات امواج که از وکتور مومنت بدست آمده ساخته می شود اما عموماً از حرکت های ابتدايی محاسبه می گردند. در اينجا بخاطر تشريح مثال مورد استفاده قرار گرفته است.

37. Examples مثال ها

38. Two steps to understandingدو قدم برای دانستن The stereographic projection ترسيم ستريوگرافيک The 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. http://www.uwsp.edu/geo/projects/geoweb/participants/dutch/STRUCTGE/sphproj.htm

39. Stereographic projectionترسيم ستريوگرافيک • A method of projecting half a sphere onto a circle. • روش ترسيم نيم کره در يک دايره • e.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

40. Stereonetsستريونت ها • A template called a stereonet is used to plot data. • يک گراف بنام ستريونت برای ترسيم معلومات استفاده می شود • Example – plotting planes (e.g. faults) • مثالهای ترسيم سطوح (شکست ها)

41. Stereonetsستريونت ها • Example – plotting lines (e.g. ray paths) • مثال ترسيم خطوط

42. Stereonets • 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).

43. Refresher on terminologyمرور اصطلاحات سترايک دپ

44. Energy and Polarity of “First Motions”انرژی و قطب های “حرکات اولی” courtesy of Ian Hill, University of Leicester, UK

45. Earthquake on a vertical planeزلزله بالای يک سطح عمودی courtesy of Ian Hill, University of Leicester, UK

46. Determination of nodal planesتعين سطوح نودل courtesy of Ian Hill, University of Leicester, UK

47. Spreading of the seismic waveپخش امواج سايزميک courtesy of Ian Hill, University of Leicester, UK

48. 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

49. Take-off angleزاويه آغاز • 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. Stein and Wysession, An Introduction to seismology, earthquakes and Earth structure

50. Azimuth (f) and take-off angleازيمت و زاويه آغاز