Анализ сейсмической активности, наблюдаемой в Израиле



В статье рассмотрены виды и приведен анализ сейсмической активности, наблюдаемой в Израиле.

Ключевые слова: Израиль, анализ, сейсмические воздействия.

Анализируются микросейсмические данные о землетрясениях, которые ощущаются в Израиле, а также регистрируются инструментально. Анализ дает следующие эмпирические отношения:

f = 0.2 + 1.6M — 2.5 log(r) — 0.003r, σ = 0.7,

r2 = R2 + 152,

M = 2.5 + 0.5I_E, σ = 0.3,

I_E = 1.6M — 3.5, σ = 0.5,

M = 0.3 + 2.1 log D, σ =0.4,

где M — локальная величина, I — ожидаемая сейсмическая интенсивность (MSK-scale), R — эпицентральная расстояние, I_E — средняя сейсмическая интенсивность в фокальной зоне (в пределах 20 км), D — радиус зоны, в которой наблюдалась сейсмическая интенсивность III или более степени. σ — одно стандартное отклонение.

Используя макросейсмические наблюдения в Израиле после отдаленных землетрясений и используя эмпирическую функцию ослабления (см. Выше), делается попытка идентифицировать области в Израиле с необычной реакцией. Результаты указывают на слабую корреляцию между реакцией интенсивности участка и его геологическими и геотехническими свойствами.

Несмотря на недавний быстрый рост внедрения систем сейсмического мониторинга, исследований микрозонирования и усовершенствованных аналитических методов в сейсмической инженерии во всем мире, сейсмические интенсивности все еще играют важную роль в нашем понимании последствий землетрясения, а также в процессе оценки сейсмические риски. Многие исследователи продемонстрировали огромную важность анализа макросейсмических наблюдений и данных сейсмической интенсивности. Такие исследования подчеркивают важность соотнесения получаемой с помощью инструментов информации с сейсмической интенсивностью, что способствует лучшему пониманию и обеспечению более точной информации об исторических землетрясениях.

Эффект землетрясения на Святой Земле был задокументирован на протяжении более 4000 лет. Современный анализ и интерпретация этой информации представлены многими исследователями и студентами. В некоторых из этих исследований представлены эмпирические зависимости между максимальной интенсивностью lo, локальной величиной M, эпицентральным расстоянием R и фокусной глубиной h, которые, как утверждается, имеют отношение к региону. В этом исследовании, после обновления каталогов землетрясений, сбора дополнительной информации и разработки новых компьютеризированных методов для оценки сейсмической интенсивности в Израиле, большинство доступных макросейсмических данных, собранных в Израиле, были компьютеризированы, и пересмотр эмпирических корреляций предложил. Мы также подчеркиваем проблему выявления участков в Израиле, которые могут усилить или уменьшить последствия землетрясения.

В целом имеющиеся в настоящее время данные об интенсивности могут улучшить наши возможности для оценки интенсивности будущих землетрясений, которые затронут Израиль, и могут дать более точные оценки местоположений и магнитуд землетрясений, которые в прошлом сильно повлияли на Святую Землю.

Этот анализ ограничен Израилем и соседними странами. Однако тот факт, что, несмотря на множество надежных данных, мы не могли четко связать аномалии интенсивности с известными факторами, такими как геология поверхности, геоморфология и плотность населения, является важным наблюдением, которое необходимо рассмотреть и проверить в других сейсмически активных районах Мир.

Данные об интенсивности землетрясения в Хайфе в августе 1984 года дают карту изосейсмальных колебаний, показанную на рисунке 2. Неровности линий изосейсмальных колебаний демонстрируют большой разброс информации такого типа. Построение графиков интенсивности как функции эпицентральных расстояний (см. Рисунок 3) может вызвать серьезные сомнения в отношении статистически обоснованной корреляции между сейсмическими интенсивностями и расстоянием. Подобные наблюдения были сделаны во всем мире, и, как это везде наблюдалось, чем ниже интенсивность, тем выше разброс данных.

В попытке оценить ожидаемые интенсивности при средних условиях на месте от землетрясений с известными магнитудами и местоположениями, мы применили следующую процедуру сглаживания:

1. Для каждого землетрясения были рассчитаны средние значения интенсивности I. I — среднее арифметическое всех наблюдений в пределах 5 км от эпицентрального расстояния R для расстояний R = 6, 7, 8,…, 300 км.
2. Мы приняли функцию ослабления в виде:

(1)

где r² = R² + h², и M — локальная величина Рихтера.

3. Оценки коэффициентов уравнения (1) производились в два этапа. Сначала мы догадались, итеративно, a₁ и h, а затем применили вычисления соответствия наименьших квадратов для оценки a₀, a₂ и a₃.

Значения 2123 I, полученные из 15 региональных землетрясений, дают:

a₀ = 0.2,a₁ = 0.2,a₂ = 0.2,a₃ = 0.2,иh = 15 km

Это эмпирическое уравнение затухания дает, как и ожидалось, относительно высокое стандартное отклонение 0,7, которое отражает высокую степень неопределенности, связанную с оценкой сейсмической интенсивности. Нормализованные интенсивности, Z = I — a₁M, в зависимости от расстояния и наилучшей аппроксимированной кривой показаны на рисунке 4. Оценочные интенсивности, использующие эмпирическую функцию ослабления (1), рассматриваются здесь после «стандартных» ожидаемых значений.

Отношения интенсивность-величина:

Величины исторических землетрясений в Израиле и вокруг него были оценены Arieh (1967), Vered и Striem (1979), Ben-Menahem (1979) и Turcotte and Arieh (1988) из эмпирических отношений (полученных Arieh, 1967):

M = 0.5I₀ + l.8, (2)

где I_{0 —} максимальная интенсивность, возникающая в результате землетрясения магнитудой M. Бен Менахем (1979) предположил, что постоянная (1.8 в уравнении (2)) должна быть функцией от I₀, варьируя от 1,3 и 1,85.

При попытке соотнести максимальные интенсивности региональных землетрясений, с их соответствующими величинами, коэффициент корреляции был ниже 0,5. Значительно улучшенное соотношение получается, когда I₀ — не максимальное значение, а средняя интенсивность в пределах 20 км от эпицентра, т. е.

M = 2.48 + 0.53 I_E, σ = 0.30, (3)

I_E = 1.64M — 3.51, σ = 0.53. (4)

Корреляция между M и I_E показана на рисунке 5. Уравнение (4) проверяет зависимость величины в уравнении (1) с a₁ = 1.6.

Бен-Менахем (1979) предлагает оценить величину землетрясения с помощью соотношения

M = — 0.4 + 0.001D + 2.1 log(D + 25), (5)

где D — радиус области, в которой наблюдались сейсмические интенсивности 3,5 (между III и IV) или выше в масштабе MM. Используя изосейсмальные карты 12 региональных землетрясений, мы оценили радиус области, в пределах которой были получены сейсмические интенсивности, превышающие III, IV и V. Наилучшая (то есть наименьшее стандартное отклонение) линейная корреляция между Mand lg (D) получается, когда D является радиусом области интенсивностей III и выше, получаем:

M = 0.34 + 2.1log(D), σ = 0.4. (6)

Выводы

Подробная информация об интенсивности сейсмики показывает очень высокий разброс. Это очевидно на многих изосейсмальных картах и сильно подчеркивается при оценке функции затухания. Пока не будет получено больше информации, эти результаты будут применяться авторами для получения оценки первого порядка распределения сейсмической интенсивности по всему Израилю и соседним странам сразу после сильного землетрясения.

Литература:

1. Ambraseys, N. N.: 1971, Value of historical records of earthquakes, Nature 232, 357–379.
2. Ambraseys, N. N. and Karcz, J.: 1993, The earthquake of 1546 in the Holy Land, Terra-Nova 4, 255–262.
3. Amiran, D. K.: 1951, A revised earthquake catalog of Palestine, Israel Explor. I. I, 223–246.
4. Arieh, E.: 1967, Seismicity of Israel and adjacent area, Geol. Surv. Israel Bull. 43, 1–14.
5. Arieh, E. and Feldman, L.: 1985, Seismic intensities of earthquakes in Israel and adjacent areas during the last 2000 years, IPRG Rep. No. Z1(36).
6. Arieh, E., Rotstein, Y., and Peled, U.: 1982, The Dead Sea earthquake of23 April 1979, Bull. Seism. Soc. Am. 72, 1627–1634.
7. Arieh, E. and Rabinowitz, N.: 1989, Probabilistic assessment of earthquake hazard in Israel, Tectono­ physics 167, 223–233.
8. Bath, M.: 1973, Introduction to Seismology, Birkhauser-Verlag, Basel, Stuttgart.
9. Ben-Menahem, A.: 1979, Earthquake catalog for the Middle East (92BC-1980AD), Boll. Geo. Tear. App. 21, 245–310.
10. Ben-Menahem, A.: 1981, Variation of slip and creep along the Levant rift over the past 4500 years,Tectonophysics 80, 183–197.
11. Ben-Menahem, A., Nur, A., and Vered, M.: 1976, Tectonics, seismicity and structure of the Afro­ Eurasian junction: the breaking of an incoherent plate, Physics Earth Planet. Interiors 12, 1–50.
12. Ben-Menahem, A., Vered, M., and Brooke, D.: 1982, Earthquake risk in the Holyland, Boll. Geof. Tear. App. 24, 175–202.
13. Ben-Menahem, A.: 1991, Four thousand years of seismicity along the Dead Sea rift, J. Geophy. Res.96, B12, 195–216.
14. Chandra, U.: 1979, Attenuation of intensities in the United States, Bull. Seism. Soc. Am. 69, 2003- 2024.
15. Degg, M. R.: 1989, Earthquake hazard atlas based on the ROA earthquake zonation scheme, Rein­ surance Offices Association.
16. Fah, D., Suhadolc, P., and Panza, G. F.: 1992, Strong ground motion estimation in sedimentary basins, in A•bstracts 2nd Internat. Con [. Continental Earthquakes, Beijing, China, p. 299.
17. Karcz, I. and Kafri, U.: 1978, Evaluation of supposed archaeoseismic damage in Israel, J. Archaeolog­ ical Sci. 5, 237–253.
18. Karnfk, V.: 1964, Seismicity of Europe, Progress Report 4, IASPEI, European Seismological Com­ mission.
19. Krinitzsky, E. L. and Chang, F. K.: 1988, Intensity-related earthquake ground motions, Bull. Assoc.Engineer. Geol. 25, 425–435.
20. Papadopoulos, G. A. and Profis, T.: 1990, Macroseismic observations related to.the strong shock of October 16, 1988 in NW Peloponnesus, Greece: the important role of microzonation, 1: Geody. 217–231.
21. Papoulia, J.E. and Stavrakakis, G. N.: 1990, Attenuation laws and seismic hazard assessment, Natural Hazards 3, 49–58.
22. Rotstein, Y.: 1987, Gaussian probability estimations for large earthquake occurrence in the Jordan
23. Valley, Dead Sea rift, Tectonophysics 141, 95–105.
24. Shalem, N.: 1949, The seismicity of Jerusalem, in D. Benvenisti (ed.), Nathan Shalem Collection of Papers, Qiryat Sefer, Jerusalem.
25. Schenk, V.: 1984, Relations between ground motions and earthquake magnitude, focal distance and epicentral intensity, Engineer. Geol. 290, 143–151.
26. Shapira, A.: 1984, Statistical evaluations of the potential earthquake hazards in Israel and adjacent areas, Engineer. Geol. 20, 199–205.
27. Shapira, A.: 1988, Computerized seismic intensity of recently felt earthquakes in Israel, Environ. Geol.Water Sci. 11, 45–53.
28. Shapira, A.: 1991, The role of seismology in rescue operations management in Israel, Abst. Internatl. Seminar on Rescue Operations in Catastrophic Earthquakes, Athens, Greece.
29. Striem, H. L.: 1983, Correction factors for evaluation of macroseismic intensities in urban areas in Israel, Israel Atomic Energy Comm., Licensing Div., Report No. 1–7.
30. Striem, H. L.: 1986, Macroseismic effects in Israel due to earthquakes in the 1950s, IPRG Report Zl/567/89(43).
31. Toppozada, T. R.: 1975, Earthquake magnitude as a function of intensity data in California andwestern Nevada,,Bu//. Seis. Soc. Am. 65, 1123–1128.
32. Trifunac, M. D. and Brady, A. G.: 1975, On the correlation of seismic intensity scales with the peaks of recorded strong motion, Bull. Seis. Soc. Am. 65, 139–161.
33. Turcotte, T. and Arieh, E.: 1988, Catalog of earthquakes in Israel and adjacent areas, Appendix 2.SA of the Preliminary Safety Analysis Report, Israel Electric Corporation Ltd.