بررسی نفوذپذیری ساختارهای همراه با پهنه‎های گسلی (گسل کوهبنان، شمال کرمان، ایران مرکزی)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران

2 استاد ، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال، تهران، ایران

3 استادیار، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد زرند، کرمان، ایران

4 دکترا، اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری، کرمان، ایران

5 استادیار، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش به بررسی نفوذپذیری ساختارهای همراه با پهنه گسلی کوهبنان -یکى از لرزه‌خیزترین روندهاى ساختارى در استان کرمان- پرداخته شده است. رفتار پهنه­های گسلی به هر صورت که باشند (مجرا، سد و یا ترکیبی از مجرا و سد) در برابر آب‌های زیرزمینی به‎طور نسبی توسط ساختار هسته گسل، پهنه خرد شده و نفوذپذیری شکستگی‌ها و سنگ‌شناسی پهنه گسلی کنترل می‌شوند. در این مطالعه، از داده‌های کیفی و کمی به همراه اطلاعات حاصل از برداشت‌های صحرایی و مدل‌های عددی استفاده شده است و در پایان داده‌ها در جدول‎ها تنظیم و نمودارها رسم و تفسیر شده است. در اندازه‌گیری ساختارهای پهنه گسلی در  23 رخنمون از گستره مورد مطالعه  دیده شد که در 12 رخنمون آن پهنه گسلی به‌صورت سد، در 5 رخنمون  به‌صورت مجرا و در 6 رخنمون به‌صورت ترکیبی از سد و مجرا در برابر آب زیرزمینی رفتار کرده است. بر پایه میانگین اندازه‌گیری پهنه گسلی، 38 متر آن پهنای هسته گسل و 23 متر آن پهنای تخریب گسل در این گستره مطالعاتی است. بنابراین قطعه جنوبی پهنه گسلی کوهبنان به‎صورت ترکیبی از سد متراکم  (با درصد سدشدگی بیشتر) و مجرا در برابر جریان سیال‌ها رفتار می‎کند؛ که در این صورت هسته گسل به خوبی و پهنه خرد شده نیز به مقدار کمی گسترش پیدا کرده است. بنابراین واتنش در هسته گسل متمرکز و در پهنه خرد شده پراکنده است و برای بررسی هندسه پهنه گسلی از سه اندیسFa ،Fm  و Fs استفاده شده است. برای قطعه جنوبی پهنه گسلی کوهبنان میانگین اندیس Fa، به مقدار47/0 و همچنین شاخص‌های Fm و Fsبه ترتیب مقادیر 51/0 و 73/0 به دست آمده است. بنابراین با بررسی و اندازه‎گیرهای انجام شده، مقدار به نسبت پایین Fa و نیز مقدار زیاد Fs   نشان‌دهنده این است که هندسه پهنه گسلی کوهبنان در این ناحیه یکسان نیست، و نیز ظهور چشمه‌های گسلی فراوان در این ناحیه متأثر از وضعیت پهنه گسلی کوهبنان است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Permeability study of structures associated with Kuh Banan fault zone (north of Kerman, Central Iran)

نویسندگان [English]

  • T. Naderi 1
  • M. Pourkermani 2
  • A. Shafiei Bafti 3
  • M. R. Aminizadeh 4
  • S. Bouzari 5
1 Ph.D. Student, Department of Geology, Islamic Azad University, North Tahran Branch, Tahran, Iran
2 Professor, Department of Geology, Islamic Azad University, North Tahran Branch ,Tahran, Iran
3 Assistant Professor, Department of Geology, Islamic Azad University, Zarand Branch, Kerman, Iran
4 Ph.D., Range & Watershed Management Organization, Kerman, Iran
5 Assistant Professor, Department of Geology, Islamic Azad University, North Tahran Branch ,Tahran, Iran
چکیده [English]

In this study, the permeability of structures associated with Kuhbanan fault zone has been investigated. The Kuhbanan fault zone is one of the most seismically active structural trends in Kerman province. The behaviour of fault zones against groundwater flow (conduit, barrier, or a combination of both) is relatively controlled by fault core, damage zone, and permeability of fractures and rock units in the fault zone. In this research, qualitative and quantitative data, together with field observations and numerical models have been used. In order to measure the structures in the Kuhbanan fault zone, 23 outcrops were selected for model parameters. Results show that the fault zone acted as barrier in 12 outcrops, conduit in 4 outcrops and a combined barrier-conduit in 6 outcrops. In total, the 61-m-wide southern part of the Kuhbanan fault zone is composed of a fault core of 38 m and a damage zone of 23 m wide, respectively. Therefore, this segment of the Kuhbanan faul zone acts as a combination of conduit and strong barrier for fluid flow. The fault core is well developed but the damage zone is weakly developed , and therefore deformation has been largely localized within the fault core and distributed in the damage zone. To analyze the architecture of the fault zone three Fa, Fs, Fm indices were used. For the southern segment of the Kuhbanan fault zone, the Fa, Fs and Fm were measured as 0.47, 0.73 and 0.51, respectively.  The relatively low Fa and high Fs indicate that the Kuhbanan fault zone in this area is not associated with uniform architecture. Also the numerous fault springs in the area are affected by this fault zone.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fault Zone
  • Kuhbanan fault
  • Fault core
  • Fault zone architecture indicators
  • Permeability
  • barrier
  • Conduit

آقانباتی،س، ع.، 1389- زمین‌شناسی ایران، چاپ سوم، سازمان زمین‌شناسی واکتشافات معدنی کشور.

امینی‌زاده بزنجانی، م.، 1392- تاثیر محیط رسوبی بر خصوصیات مهندسی نهشته‎های ریزدانه شهر کرمان، رساله دکترا، دانشگاه فردوسی مشهد.

بهرامی، ش.، 1390- بررسی نقش ژئومورفولوژی درویژگی آبهای زیرزمینی حوضه آبخیزکنگیر، ششمینکنگرهملیمهندسیعمران، 6 و 7اردیبهشت(1390)،دانشگاهسمنان.

حفیظی،م.و ولی،ج.، 1378-بررسیمنابعآب زیرزمینیدردرزوشکاف‌هابهروشمقاومتویژهو قطبشالقاییباآرایهمربعی،فیزیکزمینوفضا،جلد25،شماره‎های 1 و 2،صفحه29.

دفتر بررسی منابع آب شرکت سهامی آب منطقه ای کرمان، 1371-گزارش مطالعات ژئوالکتریک دشت زرند.

رادفر، ش. و پورکرمانی، م.،  1385- تحلیل ریخت‌زمین‌ساختی گسل کوهبنان، فصلنامه علوم زمین، شماره 57.

رحیمیان، م. و کمالی، غ.، 1386- مدل‌سازی منابع آب زیرزمینی دشت جیرفت، گزارش مطالعات آب منطقه ای کرمان.

شاه‎پسندزاده، م. و حیدری، م.، 1375- بررسی مقدماتی لرزه‌خیزی، لرزه‌زمین‌ساخت و خطر رویداد زمین‌لرزه- گسلش در پهنه استان کرمان، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله.

شاه‌پسندزاده، م. و شفیعی بافتی، ا.، 1384- بررسی میزان جابه‌جایی وآهنگ لغزش در بخش میانی پهنه گسلی کوهبنان، جنوب خاور ایران مرکزی، پژوهشگاه  بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، سال هشتم، شماره دوم وسوم.

شرکت سهامی آب منطقه‌ای کرمان، 1394-  مطالعات پایه منابع آب، دفتر مطالعات زرند، گزارش ادامه مطالعات دشت زرند .

شفیعی بافتی، ا. و درخشانی، ر.، 1380-  بررسی‌های مورفوتکتونیکی گسل کوهبنان با استفاده از شاخص‌های ژئومورفیک، طرح پژوهشی دانشگاه آزاد اسلامی واحد زرند.

پورکرمانی، م.، شفیعی بافتی، ا.، شاه‎پسندزاده، م. و ایرانمنش، ف.،  1388- ریخت‌زمین‌ساخت و ارزیابی فعالیت گسل کوهبنان از طریق محاسبه شاخص‌های زمین‌ریختی، فصلنامهجغرافیایطبیعی،سالاول،شماره 3.

 صبا، .ن و اسکویی، ب.، 1391- نیمرخی از گسل شمال تهرانVLF ، مدل‌سازی داده های بسامد کم در منطقه شهران، مجله فیزیک زمین و فضا، دوره 38، شماره 2، صص 149 تا 156.

نادری، ط.، شاه‌پسندزاده، م. و شفیعی بافتی، ا.، 1394- تحلیل ساختاری و ریخت‌زمین‌ساخت گسل کوهبنان در شمال چترود، فصلنامه علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی واکتشافات معدنی کشور، بهار 94،سالبیستوچهارم،شماره95،صص3تا 10.

وحدتی دانشمند، م. و قاسمی، ع.، 1372- نقشه زمین‌شناسی منطقه زرند، ورقه زرند، شماره 7351، مقیاس 100000: 1، سازمان زمین‌شناسی واکتشافات معدنی کشور.

هاشمی ، ن.، 1389- بررسیارتباطبینگسل‌هاوشکستگی‌هایبزرگ‌مقیاسووضعیتفراوانیوکیفیت منابعآبزیرزمینیاستانسمنان، مدیریت منابع آب ایران.

  

References

Al-Taj, M., 2008- Structural Control on Groundwater Distribution and Flow in Irbid Area, North Jordan, Jordan Journal of Earth and Environmental Sciences, V. 1, P. 81- 88.

Anderson, L. J., Osborne, R. H. and Palmer, D. F., 1983- Cataclastic rocks of the San Gabriel fault—An expression of deformation at deeper crustal levels in the San Andreas fault zones: Tectonophysics, v. 98, p. 209–251.

Aydin, A., 2000- Fractures, faults, and hydrocarbon entrapment, migration and flow. Mar. Petrol. Geol. 17, 797e814.

Berberian, M., 2005- The 2003- Bam Urban Earthquake: a predictable seismotectonic pattern along the western margin of the rigid Lut block, southeast Iran.Earthquake Sprectra 21, S35eS99.

Caine, S. J. and Forster, C. B., 1999- Fault zone architecture and fluid flow: insight from field data and numerical modeling. In: Haneberg, W.c., Mozeley,.

Caine, S. J., Coates, D. R., Timoffeef, N. P., and Davis, W. D., 1991- Hydrogeology of the Northern Shawangunk Mountains: New York State Geological Survey Open-File Report 1g806, 72 p. and maps.

Caine, S. J., Evans, J. P., Forster, C. B., 1996- Fault zone architecture and permeability structure. Geology 24, 1025-1028. Caine, S. J. and Forster, C. B.,1999- Fault zone architecture and fluid flow: insight from field data and numerical modeling. In: Haneberg, W.c., Mozeley.

Cervantes, M. A. and Armienta, M. A., 2004- Influence of faulting on groundwater quality in Valle del Mezquital, Mexico. Geoffisica International, Vol. 43, No. 3, 477-493.

Chuma, C., Hlatywayo, D. J., Zulu, J., Muchingami, I., Mashingaidzeand, R. T. and Midz, V., 2013- Modelling the Subsurface Geology and Groundwater Occurrence of the Matsheumhlope Low Yielding Aquifer in Bulawayo Urban,Zimbabwe, Journal of Geography and Geology; Vol. 5, No. 3; 2013, ISSN 1916.

Delta, H., 2012- South Africa Evaluation of factors influencing transmissivity in fractured hard-rock aquifers of the Limpopo Province.

Huckeied, R., Kursten, M. and Vezlaff, H., 1962- geologie des gebietest zwischen Kerman and Saghand (Iran) Beih. Geol.Jb,Vol.51.197PP.

Issued draft March, 2009- Ground Water Hydrology and Geology,National Engineering Handbook.

Jeanne, P., Guglielmi, Y., Cappa, F., Rinaldi, A. P. and Rutqvist J., 2014- The effects of lateral property variations on fault-zone reactivation by  fluid pressurization: Application to CO2 pressurization effects within major and undetected fault zones, Journal of Structural Geology.

Jourde, H., Flodin, E. A., Aydin, A., Durlofsky, L. J. and Wen, X. H., 2002- Computing   permeability of fault zones in eolian sandstone from outcrop measurements. AAPG Bull. 86 (7), 1187e1200.

Khorsandi Aghai, A., Miyata, T. and Ghoreishi,  H., 2008- The interaction  between water resources and faults: Case study of Lar valley in northeast Tehran, Internatio Journal of Geology Issue 3, Volume 2.    

Kresic, N., 2010- Types and classification of springs. In: Kresic, N. and Stevanovic, Z. (eds.) Groundwater hydrology of springs, Elsevier, UK.

Rangzan, K., Charchi, A., Abshirini, E. and Dinger, J., 2008- Remte Sensing and GIS Approach for Water-well Site Selection, Southwest Iran.. Travaglia, (1988), Ground water exploration by satellite remote sensing on the Syrian Arab Republic. RSC services 76, FAO.

Roques, C., Bour, O., Aquilina, L., Dewandel, B., Leray, S., Schroetter, J. M., Longuevergne, L., Le Borgne, T., Hochreutener, R., Labasque, T., Lavenant, N., Vergnaud-Ayraud, V. and Mougin, B., 2014- Hydrological behavior of a deep sub-vertical fault in rystalline basement and relationships with surrounding reservoirs, Université Rennes, Journal of Hydrology 509 (2014) 42–54.

Seaton, W. J. and Burbey,  T. J., 2005- Influence of Ancient Thrust Faults on the Hydrogeology of the Blue Ridge Province.

Walker, F. and Allen, M . B., 2012- Offset rivers, drainage spacing and the record of strike-slip faulting: The Kuh Banan Fault, Iran, Journal of Structural Geology.

Walker, R. T, Talebian, M., Saiffori, S., Alastair Sloan, R. and Rasheedi, A., 2010- Active faulting, earthquakes, and restraining bend development near Kerman city in southeastern Iran, Journal of Structural Geology.

Williams, N. H. and Lee, M., 2013-  Ireland at risk – Possible implications for groundwater resources of climate change. Groundwater Section, Geological Survey of Ireland.

Yazdani, N. and Aryamanesh, M., 2013- Study of the Role of Structural Elements in Aquifers Potential Detection, Using RS and GIS, a Case Study East of Tabas Central Iran, International Bulletin of Water Resources and Development,

Zaigham, N. A., Aburizaiza, O. S., Nayyer, Z. A., Mehar, G. A., Siddiq, A. and Noor, S., 2003- Satellite Tech-Identification of Groundwater Offshore Springs in Red Sea along Jeddah-Rabigh Costal Belt: A Case of Fault-Zone-Aquifers in Crystalline Rocks of Arabian Shield.