Induced seismicity assessment in Salman-Farsi Dam (Ghir), Iran

Document Type : Research Article


1 Ph.D. Student, Faculty of Earth Science, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

2 Professor, Faculty of Earth Science, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

3 Assistant Professor, Faculty of Earth Science, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran


Nowadays investigating the reservoir induced seismicity phenomenon (RIS) is one of the important subjects because of the extension of dammings in Iran and the potential hazards that they may cause. The phenomenon of dam-triggered earthquakes is known as reservoir-induced seismicity (IRS). It has been expressed through earthquakes with magnitudes ranging from 3 to 6.3 on the Richter scale. For the last 70 years, over 80 cases of RIS have been reported such as Lake Mead, USA, Kremasta, Greece, Oued Fodda in the world and Lar, Latian, Shirin dare, Masjed Soleiman, Karkheh and Karun dams in Iran.
Salman-Farsi (Ghir) dam is a two arched gravity concrete dam that is located at 30 km from northeast of Ghir town in Fars province. Geographically, the dam is located at 28° 30ʹ N latitude and 53°15ʹ E longitude. It is situated in Zagros fold-thrust belt zone. This zone is active in the view of seismology and tectonic activates. The lithology of the site dam is mostly limestone with fracture zones in it. The impounding of Salman-Farsi dam started from April 2009 (1st day of Ordibehesht 1388) which has experienced 9 water years after filling up to now. The maximum and minimum entrance annual water amounts are 347 and 125 million m3 belongs to the 1396 and 1392, respectively.
We used earthquakes data from Iranian seismological centre (ISC) and dam’s data to study the impoundment effects in 9 years period before and after the filling from 2000 to 2018. The studied region is a circle with 30 km radius from the dam where it is in the centre. The area of this circle is 2826 km2 include 134 earthquakes from 2000 to 2018. There is one historical earthquake with magnitude 7.1 which belongs to 1440 in this region.
Statistical results present an increase in seismicity rate change, number of earthquakes, and reduction in the depths and magnitudes of them. The Number of earthquakes after the filing period is 4.7 times more than before it. There are earthquakes with magnitudes ranging from 3 to more than 3 in all stages of loading and unloading. The average depth of earthquakes is 15 km before the reservoir impounding that is reduced to 10 km after it. The growth of seismicity rate changes 7 times more than that before. Comparison of seismic data and reservoir water level fluctuations indicates that between the water level and changes of seismic activity of the area, there is a correlation. Some of the earthquakes have occurred a few days after the reservoir impounding and others have occurred after a monthly period from its first filly time. Based on the evaluation of seismicity in the dam site, most earthquakes have occurred in the vicinity of the reservoir dam and seismic response has been rather fast. Furthermore, we suggest that the occurred earthquakes have an induced seismicity nature. In fact, the reservoir impounding has changed the seismic behaviour of the dam site so that the region experiences more earthquakes with smaller magnitudes. This dam does not have the immigrant behaviour in earthquake locations as some other dams in this region such as Masjed Soleiman, have shown.


Main Subjects

ابراهیمی، م. ر. و تاتار، م.، ۱۳۹۱، توزیع بر خالی (فرکتالی) لرزه‌خیزی القایی در مخزن سد مسجد سلیمان (جنوب‌غرب ایران)، م. فیزیک زمین و فضا، 38(۲)، ۱۵-۲۷.
ابراهیمی، م .ر. و تاتار، م.، ۱۳۹۷، مدل سازی تنش القایی ناشی از وزن دریاچه گتوند علیا بر روی گسل گلستان، م. علوم زمین، 27(107)، ۲۰۲-۱۹۳.
اسلامی، آ. و اشعری، ع.، ۱۳۸۹، گزارش زمین‌لرزه ۱۳۸۹/۸/۱۵ خاور درود، تهران، پژوهشگاه بین المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله.
اجل لوئیان، ر. و صالحی، م.، 1379، نگرشی بر زمین‌شناسی مهندسی سد قیر، چهارمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران
حافظی مقدس، ن. و عسگری، ق.، ۱۳۸۴، زمین‌لرزه‌های القایی مرتبط با برخی از سد‌های مهم ایران، مجموعه مقالات نهمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران، تهران، دانشگاه تربیت معلم تهران، ۱۸۰-۱۷۰.
حافظی مقدس، ن.، امیدی، پ.، دولویی جوان، غ. و حسینی، ز.، ۱۳۹۳، زلزله‌های القایی در ساختگاه سد‌های کرخه و کارون ۳، م. انجمن زمین‌شناسی مهندسی ایران، 7(3-4)، ۸۴-۷۱.
حیدرزاده، م.، ۱۳۸۹، مطالعه عوامل مؤثر در ایجاد زلزله‌های القایی در مخازن سدهای بزرگ، انتشارات بنیاد نخبگان نیروهای مسلح جمهوری اسلامی ایران، تهران-ایران.
حیدری، ر. و میرزایی، ن.، ۱۳۸۸، الگوی لرزه‌زمین‌ساختی گسل اصلی عهد حاضر زاگرس بین ۳۳ تا ۳۵ درجه عرض شمالی، م. فیزیک زمین و فضا، 35(3)، ۹۶-۸۳.
شرکت آب منطقه ای، ب. آ.، ۱۳۹۷، شرکت مدیریت منابع آب ایران، معاونت طرح و توسعه، بازیابی از
سازمان‌هواشناسی‌کشور، ا. ه.، ۱۳۹۷، شرکت ‌مدیریت منابع آب ایران، معاونت طرح و توسعه، بازیابی از
شرکت آب منطقه ای فارس، 1397، اطلاعات سدهای مخزنی کشور، بازیابی از
شیریزدی، ر. ا. و معهود، م.، ۱۳۹۷، بررسی تأثیر آبگیری سد داریان بر لرزه‌خیزی منطقه، مجموعه مقالات هجدهمین کنفرانس ژئوفیزیک ایران، ۶۷۶-۶۷۳.
طالبی، ا.، گنجویان، م.، مفاخریان، ع.، هاشمی، ض. و رمضانی، م.، ۱۳۹۱، ارزیابی ریخت زمین‌ساخت تاقدیس‌های منطقه قیر و کارزین (جنوب شرق شیراز)، فصلنامه علمی پژوهشی زمین‌شناسی محیط زیست، 6(21)، ۶۳-۵۱.
مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، ۱۳۹۶، گزارش فوری مقدماتی زلزله ۱۳۹۶/۰۸/۲۱ کرمانشاه-سر پل ذهاب. مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، تهران-ایران.
Berberian, M., 1976, an explanatory note on the first seismotectonics map of Iran; a seismo-tectonics review of the country, geological survey of Iran, Rep., 39, 7-141.
Dojchinovski, D., Olumceva, T., Dimiskovska, B., Pekevski, L. and Guoxin, W., 2012, Estimating Reservoir Induced Seismicity RIS Potential, 15 WCEE. C., LISBOA.
Ellsworth, W., 2013, injection induced earthquakes, science. J.
Fangquan, L. and Bochong, Z., 1997, Possibility of reservoir induced seismicity around three gorges dam on Yangtze river, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. J., 34.
Gupta, H., 2002, A review of recent studies of triggered earthquakes by artificial water reservoirs with special emphasis on earthquakes in Koyna, India, Earth-Science Reviews, 58, 279-310.
Gupta, H., Rastogi, B. and Narain, H., 1972, Common features of the reservoir-associated seismic activities, Bulletin of the Seismological Society of America, 62, 481-492.
Heidarzadeh, M. and Mir-mohammad Hosseini, S. M., 2014, Preliminary evaluation of induced seismicity at the Karkheh dam site in southwest Iran, Structural EngineeringandGeotectonics. J., 4, 1-8.
McCully, P., 1996, Silenced Rivers: The Ecology and Politics of Large Dams, Zed Books P., London.
McGarr, A., Simpson, D. and Seeber, L., 2002, case histories of induced and triggered seismicity, Geophysics. J. Int., 647-661.
Mirzaei, N., Gao, M. and Chen, Y., 1998, Seismic source regionalization for seismic zoning of Iran: major seismotectonic provinces, earthqkuake. J., 7, 465-495.
Simpson, DW, Leith, W. and Scholtz, CH., 1988, Two types of reservoir-induced seismicity, Bull. Seismol. Soc. Am., 75, 2025-2040.
Talwani, P., 1997, on the nature of reservoir-induced seismicity, Pure and Applied Geophysics, 150, 473–492.