University of Oulu

Probabilistic model of fault displacement hazard for reverse faults

Saved in:
Author: Nurminen, Fiia-Charlotta1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Science, Department of Physics, Geoscience and Chemistry, Geophysics
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, )
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201809152805
Language: English
Published: Oulu : F.-C. Nurminen, 2018
Publish Date: 2018-09-19
Thesis type: Master's thesis
Tutor: Kozlovskaya, Elena
Boncio, Paolo
Pace, Bruno
Reviewer: Moisio, Kari
Okkonen, Jarkko
Description:
Probabilistic fault displacement hazard analysis (PFDHA) is a method development for assessment of the fault rupture hazard and the amount and distribution of co-seismic fault displacement. The method has been developed for normal faulting tectonic settings and developed further for being suitable for strike-slip fault types. For the thrust fault settings, only the parts regarding the probability and the amount of displacement on the primary fault have been examined, but the analysis of the distributed faulting in reverse fault environments has been lacking in the scientific discussion. The purpose of this thesis is to create a probabilistic model for predicting the surface deformation related hazard in thrust fault environments. The analysis of this thesis is based on the analysis of empirical database gathered from 11 historical, well-studied thrust earthquakes. The database was used in the analysis of the spatial distribution of secondary surface rupturing and establishing the attenuation relationships to the amount of dislocation for the increasing distance from the principal fault. The general methodology followed the one defined by previous authors for the PFDHA, but especially for the analysis of the distributed fault rupturing several methodological decisions needed to be done during the work to obtain a statistically robust and reliable model that could be used for prediction purposes. The model utilizes as input the parameters derived from the calculation of the probability of the occurrence, and the amount of distributed faulting, as well as the surface geometry of the fault to be modelled. The model computes the probability of the secondary rupturing exceeding a certain displacement level, or the amount of the secondary slip with a given probability using a 10 x 10 m grid. Together the values computed to all the grid points separately form continuities that can be illustrated on a map. This enables the location specific analysis of the seismic hazard. In the last section of this work the developed model is applicated to the Suasselkä post-glacial fault, situated in Northern Finland. The application is done for a scenario where the fault ruptures for its total surface rupture length, and the probability of surface deformation is analysed in the surroundings of the fault. The model created here can be applied to any well-known mapped fault trace of a reverse kinematics for estimating the seismic event related risk on specific locations around an active fault.
see all

PFDHA-menetelmä (Probabilistic fault displacement hazard analysis) on kehitetty seismisiin siirrosvyöhykkeisiin liittyvän riskin sekä seismisen siirtymän määrän ja jakauman arviointiin. Menetelmä on kehitetty normaalisiirroksille, mutta sitä on kehitetty edelleen sivuttaissiirroksiin ja työntösiirroksiin sopivaksi. Työntösiiroksille on aiemmin kehitetty vain pääsiirroksen siirtymän todennäköisyyttä ja määrää kuvaavat laskelmat, mutta sekundäärisiirrosten analyysi on puuttunut tieteellisestä keskustelusta. Tämän pro gradu -tutkielman tarkoitus on luoda todennäköisyyksiin perustuva ennustusmalli, jota voidaan käyttää mallintamaan maanpinnan muutoksiin liittyvää riskiä työntösiirrosten ympäristössä. Tämän tutkielman analyysi perustuu 11 historiallisen, hyvin tutkittuun työntösiirrosmaanjäristykseen. Näistä luotua tietokantaa käytettiin sekundäärisiirrosten avaruudellisen jakauman arvioimiseen sekä sekundäärirepeämisen vaimenemissuhteen analysoimiseen etäisyyden pääsiirrokseen kasvaessa. Käytetty menetelmä perustuu pääpiirteissään perinteiseen PFDHA-menetelmään, mutta erityisesti näiden sekundäärisiirrosten analyysin osalta menetelmää koskevia päätöksiä tuli tehdä työn edetessä, jotta lopputuloksena oli tilastollisesti pitävä ja uskottava malli, jota voidaan käyttää riskin arvioinnissa. Malli käyttää syötteenään sekundäärisiirrosten tapahtumisesta ja siirrosten suuruudesta johdettujen todennäköisyysfunktioiden muuttujia, sekä mallinnettavan siirroksen pintageometriaa. Malli laskee sekundäärirepeämän todennäköisyyden ylittää annettu siirtymä tai määritetyllä todennäköisyydellä tapahtuvan siirtymän suuruuden 10 x 10 m ruudukolla pääsiirroksen ympäristössä kullekin ruudulle erikseen. Yhdessä näille ruuduille lasketuista arvoista muodostuu jatkumoja, joita voidaan kuvata kartalla. Tämä antaa mahdollisuuden maanjäristykseen liittyvän seismisen riskin tarkkaan paikkakohtaiseen analyysiin. Työn viimeisessä osassa kehitettyä mallia sovelletaan Pohjois-Suomessa sijaitsevaan Suasselän jääkauden jälkeiseen työntösiirrokseen ja sen ympäristöön. Mallia sovelletaan skenaariolle, jossa siirros liikkuu koko pituudeltaan, ja maanpinnan liikuntojen todennäköisyyttä mallinnetaan siirroksen ympäristössä. Tässä työssä kehitettyä mallia voidaan soveltaa mille tahansa hyvin tunnetulle, aktiiviseksi määritellylle työntösiirrokselle siirroksen seismisen riskin arvioimiseen tietyissä kohteissa siirroksen ympäristössä.
see all

Subjects:
Copyright information: © Fiia-Charlotta Nurminen, 2018. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.