لرزه خیزی و برآورد خطر زمین لرزه در ساختگاه سد بختیاری

دسته زمین شناسی مهندسی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و یکمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده داریوش طاهری، محمد رضا نیکودل،
تاريخ برگزاری ۳۰ مهر ۱۳۸۴

Abstruct:
 The dam site is located  in  the Zagros Fold Belt  seismotechtonicaly. Due to existence of numerous active faults within the belt, there is a necessity of studing the seismicity of the dam site region.
At the first step of this research, seismic  sources  were detected  and  their  characteristics  have been extracted. On the bases of  this research, the nearest and the most strong earthquakes at the site have occurred  in ۱۹۸۰ and ۱۹۰۹ with  MS=۵.۸ and  MS=۷.۴ , respectively.
The return periods of earthquakes were estimated by Gotemberg-Richter and Kikoji-Selovole critaria. For magnitudes of ۴, ۵, ۶ and ۷, in terms of  richter magnitude, earthquakes  would  be ocurred in ۱, ۱۳, ۲۰۹ and more than ۴۰۰۰ years, respectively.
At the second step, strong ocillation parameters of the ground were ascertained using statistical and deterministical analysis methods and Campbel equation for the major faults. The most active fault  (F۱), with  ۹ KM  away from the site,  has maximum horizontal and vertical acceleration components of   ۰.۶۱g  and  ۰.۵g , respectively. 
Based  on  these  maximum  accerlation  values, the required  datum acceleration, for designing the dam body, is recommended to be equal to ۰.۳۵g.
 
Key words: Seismotechtonic, Seismology, Active fault, Earthquake, Return period, Magnitude, Strong Ocillation Parametere, Acceleration.

چکیده:
ساختگاه مورد مطالعه در ایالت لرزه زمین ساختی زاگرس چین خورده واقع گردیده است. از آنجائیکه   این ایالت از لحاظ تکتونیکی جزو فعالترین ایالتهای کشور می باشد، و همچنین وجود گسلهای فعال زیاد در   منطقه، لزوم بررسی لرزه خیزی ساختگاه ضروری بنظر می رسد. در این بررسی ابتدا کلیه چشمه های لرزه زا     مورد شناسائی قرار گرفت و ویژگیهای آنها استخراج گردیدند. بر این اساس نزدیکترین واقعه زمین لرزه در سال 1980 با بزرگای  8/5    = s M   و قویترین آنها در سال 1909 با بزرگای  4/7 =   s M  روی داده است.
در مرحله بعد با استفاده از روشهای گوتنبرگ - ریشتر و کیجکو- سلوول دوره بازگشت زمین لرزه ها و پارامتر های جنبش نیرومند زمین تعیین گردیده وسپس با استفاده از رابطهکاهیدگی کمپبل و با بکارگیری روشهای متداول در آنالیز خطر لرزه یعنی روشهای تخمینی و احتمالی، بیشینه مقادیر شتاب افقی و قائم برای گسلهای مهم منطقه محاسبه شدند.
بر پایه این محاسبات دوره بازگشت زمین لرزه با 4 =   Msحدود یکسال، و با  5Ms=  13 سال، با  6M s=   209 سال و با   7M s=  بیش از 4000 سال برآورد گردید.  همچنین گسلF1 با حداکثر توان لرزه زائی 6/6 و فاصله از ساختگاه 9 کیلومتر بیشینه شتاب افقی   g61 /0 و قائم g 5/0 را دارا می باشد.
 
1- مقدمه
ساختگاه سد بختیاری با مختصات جغرافیائی ˝ 50 ́ 46  °48 طول شرقی و˝ 41 ́ 57 °32 عرض شمالی در بخش سفلای رودخانه بختیاری در استان لرستان قرار دارد. از لحاظ تقسیمات زمین شناسی و لرزه  زمینساختی در ایالت زاگرس چین خورده واقع شده است و از ویژگیهای لرزه زمینساختی این ایالت تبعیت می کند (شکل- 1).  نظر به اینکه این ایالت از لحاظ تکتونیکی بسیار فعال بوده  و ساختگاه مورد نظر به لحاظ چین خوردگیها و گسل خوردگیهای بسیار، شدیداً تکتونیزه می باشد، لزوم بررسی لرزه خیزی ساختگاه با اهمیت بنظر می رسد.
جهت مقاوم سازی سازه ها در برابر خطر زمین لرزه لازم است که با استفاده از روشهای مرسوم             ابتدا ویژگیهای چشمه های لرزه زا استخراج شده سپس دوره بازگشت رویداد زمین لرزه ها و همچنین بیشینه   مقادیر شتاب افقی و قائم در ساختگاه مورد نظر برآورد گردد و مدلی برای لرزه زمینساخت گستره طرح ارائه شود.
 
2- شناسائی چشمه های لرزه زا
این شناسائی شامل دو مرحله می باشد. مرحله اول مطالعه اطلاعات تاریخی مربوط به پیش از قرن بیستم  می باشد. مرحله دوم, مطالعه و بررسی ویژگیهای زمین لرزه های دستگاهی مربوط به قرن حاضرندکه خود به دو بخش تقسیم می شوند. یکی مربوط به زمین لرزه های قبل از سال 1963 و دیگری مربوط به زمین لرزه های بین سالهای 1963 تا 1997 می شود. جدول شماره-1 مشخصات و موقعیت برخی از زمین لرزه های رویداده در    گستره پیرامون ساختگاه را نشان می دهد. همانگونه که مشاهده می شود نزدیکترین واقعه در فاصله 29 کیلومتری,  زمین لرزه سال 1980 با بزرگای  8/5   Ms=  و قویترین آنها مربوط به واقعه سال 1909, با بزرگای 4/7   Ms =          می باشد,که در حدود 60 کیلومتری ساختگاه رویداده است.
بطور کلی گسلهای گستره طرح به سه دسته سیستم عمده تقسیم می شوند:
گسهای پی سنگی که روندی شبیه به روند زاگرس داشته و از عملکرد آنها زمین لرزه های بزرگ زاگرس با بزرگای عمدتاً کمتر از 6 Ms=  روی داده است. ساز و کار این گسلها فشاری بزرگ زاویه بوده و هندسه سطح آنها قاشقی نمی باشد.
گسهای هم روند با روند عمومی زاگرس، ساز و کار این گروه نیز فشاری بوده و یا مؤلفه مهم فشاری دارند. شیب صفحات گسل در بیشتر موارد به سوی شمال خاور و در برخی موارد به سوی جنوب باختر است. هندسه سطح آنها قاشقی می باشد.
گسلهای راستالغز راستگرد با امتداد تقریبی شمالی-جنوبی نظیر گسل قطر-کازرون که به اعتقاد برخی با جابجائی مواد پوسته مانع از ستبر شدن بیش از حد پوسته زاگرس می شود.
در این مطالعات گسلهای  منطقه به شعاع 30 کیلومتری پیرامون ساختگاه سد(گستره نزدیک)با استفاده از عکسهای هوائی در مقیاس 55000/1  و تصاویر ماهواره ای به مقیاس 270000/1 شناسائی و بر روی زمین کنترل گردیده اند.                              
گسلهای موجود در گستره دورتر بر پایه اطلاعات منتشر شده بر روی نقشه های لرزه زمینساختی گردآوری و سپس مورد بررسی قرار گرفتند. گسلهای موجود در گسترهء نزدیک شامل گسلهای F    1 ، F 2 ، سرکول، گداخر، شیرکان، کوه دز، ریت و کوه سالن می باشند.گسلهای موجود در گسترهء دورتر شامل گسلهای سرخبود، زرد کوه و خمش لبه کوهستان می باشند. بطور کلی لایه لرزه زا در ژرفای بین 7  تا 12 کیلومتری واقع شده و   شامل گسلهای   F 1 و کوه دز می باشد.
 
3- دوره بازگشت رویداد زمین لرزه ها
بر پایه رویداد زمین لرزه های تاریخی و دستگاهی در گستره شعاعی 150  و 200 کیلومتری ساختگاه  و ایالت لرزه زمینساختی شمال باختری زاگرس، دوره بازگشت رویداد زمین لرزه ها به روشهای گوتنبرگ-ریشتر و کیجکو-سلوول(1992) برآورد شده است.
توابع استفاده شده در برنامه کیجکو-سلوول شامل توابع توزیع برازش مقادیر نهائی برای زمین لرزه های پیش از سده بیستم که اغلب بزرگ ولی کم دقت می باشند و تابع دوکرانه ای گوتنبرگ-ریشتر برای زمین-        لرزه های  ثبت شده دستگاهی و بکار گیری روش آماری تخمین بیشینه درست نهائی می باشند. نتایج حاصل از   این برازش برای گستره 150 و200 کیلو متری ساختگاه و استان لرزه زمین ساختی شمال باختری زاگرس در   جداول 2 الی 4 ارائه شده است.  بر طبق  این محاسبات مربوط به گستره150 کیلومتری ، دوره بازگشت با بزرگای4=  s M یکسال، بزرگای5= s M 13سال،بزرگای 6 Ms= 209 سال و برای بزرگای 7 Ms= بیش از 4000 سال در نظر گرفته  می شود.
 
4- برآورد پارامترهای جنبش نیرومند زمین در ساختگاه سد
جهت برآورد پارامترهای جنبش نیرومند زمین از روشهای متداول تعینی(قطعی) و آماری(احتمالی) استفاده گردیده است. در این روشها برای برآورد بیشینه شتاب افقی و قائم زمین از رابطهء کاهیدگی کمپبل(1997) استفاده شده است. در روش تعینی حداکثر توان لرزه زائی برای یکایک چشمه های لرزه زای نزدیک ساختگاه سد برآورد شده  و میزان شتاب افقی و قائم جنبش زمین برای سطح 84  درصد محاسبه گردید. لازم  به تذکر است نوع  زمین     ساختگاه از نظر شرایط زمین شناسی سنگ سخت در نظر گرفته شده است.
مشخصات برخی از گسلها و مقادیر بیشینه شتاب، مؤلفه های افقی و قائم، جنبش قابل انتظار در ساختگاه سد بختیاری به ترتیب اهمیت نسبت به ساختگاه مطابق جدول زیر می باشد:
 
 

کلید واژه ها: سایر موارد