Document

Probabilistic seismic hazard assessment for arabin plate

Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2013
Language
English
English abstract
The seismotectonic setting around the Arabian Plate strongly suggests that medium to large earthquakes are possible, particularly along the edge of the plate. The seismic hazard for the Arabian Plate is calculated utilizing the probabilistic approach within a logic-tree framework. Earthquake catalogue for the Arabian Plate has been compiled using the databases from new and revised international, regional, domestic catalogues and several research publications include all events having an assigned magnitude 4.0 or above on any magnitude scale. The area of investigation was subdivided into four polygons, within each polygon a priority was given in selecting earthquake record. A total of 11402 instrumental earthquakes for the period of 1900 – 2010 were merged with about 509 historical events reported during 19 AD to 1899. The catalogue is magnitude homogenized by converting the different scales into moment magnitude (Mw) using the orthogonal regression that considers random errors in both the independent and dependent variables. The catalogue is then declustered in order to identify and eliminate the dependent events. This step was followed by testing the catalogue for the completeness at different magnitude ranges. The declustered earthquake catalogue derived for the Arabian Plate contains 5528 main shocks and is used to evaluate the earthquake potential in each seismic source zone. A seismotectonic source model was constructed taking into consideration all the seismic sources that might affect the Arabian plate. A total of 65 seismic source zones including background ones are used to define the seismicity. The earthquake recurrence parameters were computed for each seismic source zone based upon the doubly truncated exponential model. And an alternative ground-motion prediction relationship are selected for each seismic source zone and weighted to account for the epistemic uncertainty. The seismic hazard assessment for Arabian Plate is computed for 2% and 10% probabilities of exceedance in 50 years (corresponding to return periods of 2475 and 475 years). Maps showing spectral acceleration values as well as peak ground acceleration (PGA) are presented. The results were also displayed in terms of hazard curves and uniform hazard spectra for rock sites at selected 26 cities within the Arabian plates. The ground-motion levels are also deaggregated at the same sites, in order to provide insight into which events are the most important for hazard estimation. Deaggregation of PSHA results, classified the 26 cities into five groups shows the contribution of proximal or distant earthquake sources to the hazard. Seismic hazard maps show hazard level of relative variability among the selected cities with a trend of contour increases constantly from the center of the Plate to the edge side where the main plate boundaries are located.
Arabic abstract
تشير الدلائل الجيولوجية والزلزالية حول الصفيحة العربية إلى إمكانية تأثرها بالزلازل الكبيرة والمتوسطة نسبيا ، وبخاصة على طول حواف الصفيحة .تم في هذه الدراسة تقييم المخاطر الزلزالية للصفيحة العربية باستخدام النهج الاحتمالي في إطار ما يسمى بالتفرع المنطقي. حيث تم تجميع زلازل الصفيحة العربية وما حولها والتي لها قدر اكبر من أو يساوي 4 درجات خلال الفترة من عام 19 م إلى 2010م وذلك استنادا إلى قواعد بيانات المراكز الدولية والإقليمية والمحلية والدراسات الخاصة المنشورة لزلزال معين داخل منطقة الدراسة. تم تقسيم المنطقة إلى أربعة نطاقات ووضعت لكل نطاق أولويات لاختيار موقع وقدر أي زلزال. ولكي يكون السجل الزلزالي ذي قدر متجانس فقد تم تحويل الأقدار المختلفة إلى القدر العزمي Mw وذلك باستخدام طريقة الانحدار المتعامد والتي تأخذ بعين الاعتبار الأخطاء العشوائية في كل من المتغيرات المستقلة وغير المستقلة. ولما كانت النماذج الإحصائية المستخدمة في دراسات تقييم المخاطر الزلزالية تتعامل مع الأحداث المستقلة فقط ، فقد تم إزالة جميع الأحداث غير المستقلة والمتمثلة بتوابع وسوابق الزلازل، ليصبح
عدد الزلازل المستقلة والتي بواسطتها تم إجراء حسابات تقييم الخطورة الزلزالية الى 5528 زلزالا من أصل 11402 زلزالا. وأعقب هذه الخطوة معرفة اكتمال السجل الزلزالي عند قيم مختلفة لقدر الزلازل.
ولتقييم المخاطر الزلزالية باستخدام النهج الاحتمالي ،تم بناء نموذج مصر الزلازل والذي أخذ بعين الاعتبار جميع المصادر الزلزالية التي قد تؤثر على الصفيحة العربية. وقد اشتمل هذا النموذج على 65 مصدرا للزلازل، تم رسم حدودها بناء على الدراسات الزلزالية، ومعدل الإزاحة، وأقصى قدر متوقع، وميكانيكية بور الزلازل. بعد ذلك، تم حساب معاملات تكرار حدوث الزلازل وحجم أقصى زلزال يمكن أن ينطلق لكل منطقة من مناطق المصادر الزلزالية المحددة سابقا تبعا للتوزيع الإحصائي الأسي مقطوع الطرفين. ثم عمدت الدراسة الى انتقاء نماذج لاضمحلال العجلة الزلزالية الأرضية مع المسافة والتي تم الحصول عليها من بيئات مشابهة لتلك المحيطة بالصفيحة العربية. باستخدام مصادر الزلازل ومعاملات تكرار حدوث الزلازل في كل مصدر وكذلك النماذج المنتقاة لاضمحلال العجلة الزلزالية الأرضية مع المسافة ،تم حساب المخاطر الزلزالية للصفيحة العربية والتي لها احتمالية 2% و 10% أن تحدث خلال خمسين عاما، وهي تقابل از مان عودة 2475 و475 سنة على التوالي. كما شملت الدراسة حساب المخاطر الزلزالية تفصيليا لعدد 26 مدينة تقع ضمن منطقة الدراسة. حيث تم تمثيل حسابات الخطورة الزلزالية بواسطة منحنيات الخطورة بالإضافة الى اطياف الخطورة الموحدة لكل مدينة. وبالإضافة إلى ذلك، تم أيضا إجراء تحليلات التفريق والتي تبين الزلازل التي لها الإسهام الأكبر في المخاطر الزلزالية لمدينة معينة وذلك بدلالة القدر الزلزالي المحدد أو المسافة المحددة من المصدر إلى الموقع .حيث أظهرت نتائج التفريق الي امكانية تصنيف المدن 26 إلى خمس مجموعات رئيسية والتي تبين الزلازل البعيدة والقريبة التي لها الإسهام الأكبر في مستوى المخاطر الزلزالية الكل مدينة. كما تظهر نتائج الخرائط الزلزالية الى تباين قيم العجلة الزلزالية الأرضية بين مدينة وأخرى، مع وجود زيادة مستمرة لقيم الخطورة الزلزالية من وسط الصفيحة العربية إلى حوافها والمتمثلة بالحدود التكتونية للصفيحة.
Category
Theses and Dissertations