Φασματική ανάλυση σεισμικών καταγραφών του σεισμικού παρατηρητηρίου argonet στην Κεφαλονιά = Spectral analysis of seismic records taken by the seismic observatory argonet in Caphalonia.

Περίληψη

Ο επί τόπου υπολογισμός της απόσβεσης των σεισμικών κυμάτων, είναι μια δύσκολη διαδικασία λόγω ότι απαιτεί μια κατακόρυφη παράταξη γεώτρησης. Για την εκτίμηση της απομείωσης των διατμητικών κυμάτων, μεταξύ άλλων παραμέτρων, χρησιμο-ποιήθηκε και η παράμετρος kappa. H παράμετρος αυτή, η οποία παρουσιάστηκε από τους Anderson και Hough (1984), σχετίζεται με την απόσβεση υψηλών συχνοτήτων και παρόλο που ακόμη δεν είναι πλήρως κατανοητή, έχει γίνει ένα χρήσιμο εργαλείο στη τεχνική σεισμολογία. Η λειτουργία κατακόρυφης παράταξης του δικτύου ARGONET τα τελευταία 5 χρόνια στην υψηλής σεισμικότητας περιοχή της Κεφαλονιάς, παρείχε ένα πλούσιο σύνολο δεδομένων από καταγραφές σεισμών που συνέβησαν σε κοντινή απόσταση από την παράταξη (www.argonet-kefalonia.org). Η τοποθεσία του ARGONET, έχει χαρακτηριστεί από επί τόπου έρευνα και εργαστηριακό έλεγχο και συμπεριλαμβάνει 6 επιταχυνσιογράφους ευρείας ζώνης, 2 στην επιφάνεια και 4 εντός της γεώτρησης σε διάφορα βάθη μέχρι το γεωλογικό υπόβαθρο στα 84m. Προκειμένου να υπολογιστεί η παράμετρος kappa (κr) σε όλους τους επιταχυνσιογράφους, επιλέχθηκε ένα σύνολο δεδομένων από 82 σεισμούς με μεγέθη 3.0≤M≤ 4.8 και επικεντρικές αποστάσεις Rep.≤40km. Η συχνότητα fmax επιλέχθηκε οπτικά για κάθε καταγραφή, καθώς και η συχνότητες fE και fN, ορίζοντας το εύρος της υψηλής συχνότητα όπου μετρήθηκε η παράμετρος kappa. Η παράμετρος kappa εξετάστηκε ως συνάρτηση της απόστασης για κάθε επιταχυνσιογράφο και υπολογίστηκε η μηδενικής απόστασης τιμή της κ0. Επιπλέον, λαμβάνοντας υπόψη ότι το κ0 σχετίζεται με τη συνολική αποτελεσματική απόσβεση σε υψηλές συχνότητες (Qs=Qeff=1/Qsc +1/Qan), στα ανώτερα στρώματα πάχους 84m, και με το κ0 να είναι ανάλογο του [Qeff]-1, βρέθηκε ότι ο εκτιμώμενος παράγοντας ποιότητας Qeff, παρέχει τιμές αρκετά κοντά σε εκείνες από τις εργαστηριακές δοκιμές ή εκείνα του εμπειρικού κανόνα Qs~Vs/10, που είναι ευρέως αποδεκτός. Με τη σειρά του, η θεωρητική εκτίμηση της απόκρισης θέσης (1D) χρησιμοποιώντας τον παράγοντα απόσβεσης που υπολογίστηκε επί τόπου, στη παρούσα εργασία, μπορεί να παρέχει ρεαλιστικά αποτελέσματα ενίσχυσης της εδαφικής κίνησης, σε σχέση με τη σεισμική διέγερση του βράχου.

   The in-situ estimation of seismic wave attenuation is a difficult task due to the requirement of a borehole vertical array.  For the estimation of shear wave attenuation, among other parameters, the so-called kappa is used. The parameter κ (kappa), introduced by Anderson and Hough (1984), is related to high-frequency attenuation, and although yet least understood, has become a useful tool in engineering seismology. The operation of the ARGONET vertical array during the past 5 years in a high seis-micity region of Europe (Kefalonia, Greece), provided a rich dataset of earthquake recordings occurred in the proximity of the array (www.argonet-kefalonia.org). The site of the ARGONET array has been characterized by in situ investigation and laboratory testing and consists of 2 surface and 4 borehole broadband accelerometers in various depths up to the seismic bedrock at 84m. In order to estimate the kappa-κ parameter in all 6 accelerometers a dataset of 82 earthquakes with magnitudes 3.0≤M≤ 4.8 and epicentral distances Rep.≤40km were selected. The fmax is visually picked for each recording as well as the frequencies fE, fN, defining the high frequency range where kappa parameter is measured. The parameter kappa is examined as a function of distance for each accelerometer and its zero-distance value, κ0 is calculated. In addition, provided that κ0 is related to the total effective attenuation in high frequencies, Qs=Qeff=1/Qsc +1/Qan, in the upper 84m thickness layers and with κ0 being proportional to [Qeff]-1, it is found that the calculated with this approach Qeff, provides values reasonably close to those of from laboratory testing or those of the widely accepted rule of thumb Qs~Vs/10. In turn, theoretical 1D site response estimation using attenuation factor calculated in-situ as in this study, may provide realistic results of ground motion amplification, with respect to bedrock seismic excitation.