نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• نازیلا اسعدی
• ادریس خداکرمی
• سمیه تاران
• حسین صفری
• بردیا کاکی

گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، زنجان

چکیده

بسیاری از پدیده­های طبیعی (زلزله، شراره‌های خورشیدی و سیگنال­های الکتریکی مغز) همانند یک سامانۀ پیچیده عمل می‌کنند. روش­های زیادی برای تحلیل و بررسی سامانه‌های پیچیده معرفی شده­اند، از جمله این روش­ها می­توان به تحلیل سری‌های زمانی، نظریۀ آشوب، جبر خطی و شبکه‌های پیچیده اشاره کرد. در این مقاله برای بررسی رفتار شبکۀ زلزله‌های ایران از 12 ژوئن 1900 تا 12 دسامبر 2015 از روش شبکه‌های پیچیده استفاده شده است. منطقۀ جغرافیایی ایران را با دو روش هیلپیکس و مربعی تقسیم­بندی کردیم. در روش شبکه­بندی هیلپیکس، منطقۀ مورد مطالعه به سلول­های لوزی-کروی و در روش شبکه‌بندی مربعی به سلول­های مربعی تقسیم­بندی شده و در هر دو روش، سلول­های ایجاده عرض جغرافیایی و مساحت­های یکسانی دارند. برای ساخت شبکه، اگر زلزله­ای در داخل یک سلول اتفاق بیفتد، این سلول تبدیل به گره می­شود و دو گره برای دو رویداد متوالی با یک یال به هم متصل می‌شوند. توان هرست محاسبه شده در این کار یک همبستگی زمانی طولانی درسری­های زمانی زلزله را نشان می‌دهد. بنابراین، سامانۀ زلزله یک سیستم خود سازمانده است. در این مقاله ما نشان دادیم از بین پنج ایالت لرزه زمین ساختی مهم ایران ( البرز- آذربایجان، کپه داغ، ایران مرکزی و شرق ایران، زاگرس و مکران) قطب­های شبکۀ زلزله ایران در منطقۀ زاگرس قرار دارند که از نظر لرزه­ای بسیار فعال است. رفتار توانی تابع توزیع احتمال با شبکۀ ساخته شده با روش هیلپیکس، ویژگی­های رفتار بدون مقیاس را نسبت به شبکه­ای که بر اساس سلول­های مربعی ساخته شده است، بهتر نشان می دهد. ماهیت توانی ضریب خوشه­بندی میانگین با شبکه­های ساخته شده با دو روش نشان می­دهند که شبکۀ زلزله ایران بدون مقیاس و غیرتصادفی است. با مقایسۀ نتایج بین دو روش می­توان دید که روش شبکه­بندی هیلپیکس روش بهتری برای ساخت شبکۀ زلزله است.

کلیدواژه‌ها

• شبکه پیچیده
• روش هیلپیکس
• روش مربعی
• زلزله

موضوعات

• سامانه‌های پیچیده

عنوان مقاله [English]

The role of the cell shapes on the characteristics of a complex earthquake network

نویسندگان [English]

• Nazila Asaadi
• Edris Khodakarami
• Somaye Taran
• Hossein Safari
• Bardia Kaki

Department of Physics, Faculty of Science, University of Zanjan, P. O. Box45195-313, Zanjan, Iran

چکیده [English]

We studied the behavior of the earthquake network using the HEALPix spherical pixelization and square cells methods. In the first method, the geographical region is divided into isolatitude rhombic-spherical cells of the same areas using the HEALPix method. In the second method, we divided the geographical region into isolatitude equal areas of the square cells. To construct a network, if an earthquake happens in a cell, that cell will become a node, and two nodes will be connected with an edge for two successive events. The earthquake network is built from Iran’s seismic data from 1900 June 12 to 2015 December 12. We determined the Hurst exponent (H = 0.6) due to the rescaled range (R/S) analysis. This value reveals a long temporal correlation in earthquake time-series; therefore, the earthquake system is suggested to be self-organized. We showed that among the five major seismotectonic provinces of Iran (Alborz-Azarbayejan, Kope Dagh, Central-East Iran, Zagros, and Makran), the earthquake network hubs are located in the Zagros region, which is a seismically very active region. According to this result, the Zagros earthquakes affect the surrounding earthquakes. The probability distribution function’s power-law behavior with a network built in the pixelization rhombic-spherical cells shows scale free behavior’s properties than a network constructed based on the square cells. The mean clustering coefficient’s power-law nature with networks built using two methods shows that the earthquake network is scale-free and non-random. We concluded that the rhombic-spherical cell pixelization is a more reliable method for building the large geographical region’s earthquake network.

کلیدواژه‌ها [English]

• complex network
• earthquake
• HEALpix method
• square cell method