Συμβολή στη μελέτη της τρισδιάστατης δομής απόσβεσης των σεισμικών κυμάτων στο χώρο του Αιγαίου

Abstract

The aim of the present thesis was the study of the anelastic attenuation structure of the Southern Aegean area in terms of quality factor (Q-factor) for both P and S waves (QP and QS). For this investigation three dimensional P and S wave attenuation models were determined using a large number of t* values measured from P and S wave acceleration spectra of intermediate depth earthquakes. More than 350 intermediate-depth events (focal depth above 50km) were employed, recorded by two local networks of portable and permanent instruments installed in the broader area. Frequency-independent path attenuation operator t* values were estimated from amplitude spectra for P and S waves using two approaches. In the first approach t*, was automatically calculated by the slope of the acceleration spectrum, assuming an ω2 source model for frequencies above the corner frequency, fc. Tomographic inversion, of t* values calculated by both approaches (automatic and manual), was applied using the linearized attenuation equations generated for a 3-D node grid with cubic interpolation and a 1-D background velocity mode. In general, the highest anelastic attenuation with low QP and QS values is observed for the depths of 50-80km, with the high-attenuation area almost covering the volcanic-arc of the Southern Aegean Subduction. At greater depths low-Q anomalies are localized in the eastern part of the volcanic arc due to the location of the events with depths >100km. From the tomographic inversion of whole path attenuation operators, it appears that the highest attenuation is observed under the volcanic arc area, with the biggest values at depths of 80-100km. The high-attenuated region is in excellent agreement with tomography studies performed for the area, as well as well as with tomography attenuation models defined for other similar subduction zones. The high attenuation zone determined below the volcanic arc is in direct dependence with the main magma source of the area of mantle wedge.

Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η μελέτη της τρισδιάστατης δομής ανελαστικής απόσβεσης των σεισμικών κυμάτων στο χώρο του Αιγαίου. Καθορίστηκαν τρισδιάστατα μοντέλα ανελαστικής απόσβεσης τόσο για τα επιμήκη όσο και για τα εγκάρσια σεισμικά κύματα, χρησιμοποιώντας τους χρόνους απόσβεσης που υπολογίστηκαν από τα φάσματα επιτάχυνσης των κυμάτων χώρου για σεισμούς ενδιαμέσου βάθους που καταγράφηκαν από δύο τοπικά σεισμολογικά δίκτυα που εγκαταστάθηκαν στην περιοχή μελέτης. Υπολογίστηκαν οι χρόνοι απόσβεσης με την εφαρμογή δύο προσεγγίσεων (αυτόματης-μη αυτόματης) από την κλίση του φάσματος επιτάχυνσης εξασθένισης της πηγής πάνω από τη γωνιακή συχνότητα θεωρώντας μοντέλο σεισμικής πηγής Brune. Πραγματοποιήθηκε τομογραφική αντιστροφή των χρόνων απόσβεσης και υπολογίστηκαν τα τρισδιάστατα μοντέλα ανελαστικής απόσβεσης των επιμήκων και εγκαρσίων κυμάτων. Η εντονότερη απόσβεση επικρατεί στην περιοχή κάτω από το ηφαιστειακό τόξο, με τις μεγαλύτερες τιμές να παρατηρούνται κυρίως στα βάθη των 80-100km στο ανατολικότερο τμήμα του. Η περιοχή υψηλής ανελαστικής απόσβεσης είναι σε εξαιρετική συμφωνία με τη ζώνη χαμηλής ταχύτητας των σεισμικών κυμάτων άνω μανδύα βάσει τομογραφικών μοντέλων που έχουν υπολογιστεί για την περιοχή μελέτης όσο και με άλλα μοντέλα απόσβεσης που αφορούν παρόμοιες ζώνες κατάδυσης. Η προσδιοριζόμενη ζώνη υψηλής απόσβεσης βρίσκεται σε άμεση εξάρτηση με την κύρια πηγή μάγματος της περιοχής της σφήνας του μανδύα. Επίσης πραγματοποιήθηκε αξιολόγηση του προσδιοριζόμενου μοντέλου ανελαστικής απόσβεσης σε σχέση με την απόσβεση της ισχυρής σεισμικής κίνησης στο Ν. Αιγαίο. Έγιναν συγκρίσεις με ήδη δημοσιευμένα αποτελέσματα που αφορούν την απόσβεση των σεισμικών κινήσεων της περιοχής, όπου επιβεβαιώθηκε η χαρακτηριστική διαφοροποίηση ανάμεσα στους χρόνους απόσβεσης των εσωτερικού και εξωτερικού τόξου σταθμών που είχε παρατηρηθεί και στις ισχυρές σεισμικές κινήσεις προηγούμενων μελετών.