The role of Khoshkarud fault on hydrogeological behavior of Zarandieh Saveh aquifer

Authors

1 M. Sc. of Hydrogeology, water and waste water company of Isfahan province, Isfahan, Iran

2 Assoc. Prof., of Hydrogeology, Range and Watershed Management Department, Ilam University, Ilam, Iran

3 M. Sc. of Geology- Hydrogeology, Zarandieh, Saveh, Iran

Abstract

Correct exploitation of groundwater water resources in any area requires knowledge of geological and hydrological features and structures of that area. Tectonic structures, especially faults, have a major impact on the abundance and quality of groundwater resources. The purpose of this research is to investigate the effect of Khoshkarud fault on the hydrogeological characteristics of the aquifer of Zarandieh Saveh plain. This aquifer is located in the north of Markazi Province. In this research, the changes in the hydrogeological parameters of the aquifer on the sides of the fault line were investigated using the data of the 21-year statistical period (1990 to 2011) and using ArcGIS 9.3 software.The results showed that the highest thickness of alluvium and the maximum transverse electrical resistance equal to 6000 ohm-m2, in the center of the northern block, and lowest thickness of alluvium and the lowest value of transverse electrical resistance It is equal to 500 ohm-m2, located on the southern block, which indicates the direct effect of the fault on the aquifer geometry. In the western region of the Khoshkarud fault and from the beginning of the fault's entrance to the aquifer to the vicinity of Shokhroud city, 23 km long, due to the absence of transverse flow from the fault and the flow direction being parallel to the fault line, the dissimilarity of the water level drop trend in the piezometers opposite and on the sides of the fault in the 48-month time series (2008 to 2011) and the dissimilarity of the distribution map of the concentration of hydrochemical parameters sampled in September 2011 on the sides of the fault, shows that in the western part of the aquifer, the fault acts as a hydraulic barrier, While in other parts of the fault extension, there is a connection.

Keywords


ادریس­نیا، س.، پهلوانروی، ا.، مقدم­نیا، ع.، نظری سامانی، ع. ا.، و میری، ع (۱۳۹۶) بررسی نقش عوامل ساختاری در فراوانی منابع آب منطقه کارستی مهارلو با استفاده از سنجش‌ازدور و GIS، نشریه مرتع و آبخیزداری، شماره 2، ص 263–275.
الیاسی، م (۱۳۹۳) مبانی زمین‌شناسی ساختمانی، انتشارات دانشگاه تهران، ۱۲۰ ص.
ایزدی­کیان، ل.، حسینی­دوست، س. ج.، صدری، ا (۱۳۹۳) زمین‌شناسی ساختاری، انتشارات دانشگاه بوعلی­سینا.
پایدار، م (۱۴۰۰) بررسی گسل‌ها و شکستگی‌ها در شناسایی جریان آب زیرزمینی کارگاه استخراج معدن سنگ‌آهن سه چاهون، پایان‌نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه یزد.
ده­بزرگی، م.، و رضایی، م (۱۳۹۴) تأثیر گسل‌های فعال در کواترنری بر فراوانی آب‌های زیرزمینی حوضه مهارلو زاگرس مرکزی. فصلنامه کواترنری ایران، شماره ۴، ص ۲۸۱-۲۹۱.
رجب‌پور، ح.، و واعظی هیر، ع (۱۳۹۶) بررسی تأثیر گسل شمال تبریز بر ویژگی‌های کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی مجاور در شرق تبریز، نشریه زمین‌شناسی ایران، شماره ۴۲، ص ۱۴۱ – ۱۵۳.
شرکت سهامی آب منطقه‌ای مرکزی (1391) مطالعات پایه منابع آب، گزارش مطالعات ژئوالکتریک دشت زرندیه.
شرکت سهامی آب منطقه‌ای مرکزی (1396) گزارش ممنوعیت دشت زرندیه.
صداقت، م.، معماریان، ح (۱۳۸۹) زمین‌شناسی فیزیکی: فرایندهای بیرونی: خودآموز، هدف‌دار، برنامه‌ریزی‌ شده، دانشگاه پیام‌نور.
صداقت، م.، معماریان، ح (۱۳۹۸) زمین‌شناسی فیزیکی، فرایندهای درونی، دانشگاه پیام‌نور.
عالی­انوری، ع (۱۳۹۸) بررسی رفتار هیدرولیکی گسل‌ها و مدل‌های رفتاری حاکم بر آن‌ها، نشریه زمین‌شناسی مهندسی، شماره ۳، ص ۵۷ – ۶۴.
عزیزخانی، ف (۱۴۰۰) تأثیر گسل قلعه حاتم بر خصوصیات کمی و کیفی آب زیرزمینی در آبخوان غرب بروجرد، پایان‌نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه شهید بهشتی.
علیجانی، ف.، ناصری، ح.، امیرافضلی، م.، و شماسی، ع (۱۳۹۷) تأثیر گسل دورود بر هیدروژئولوژی آبخوان آبرفتی دشت دورود بروجرد، نشریه تحقیقات منابع آب ایران، شماره ۲، ص ۱۶۳ – ۱۷۳.
کنگی، ع.، و ارجمند، م (۱۳۹۸) گسل طوس مهم‌ترین عامل کنترل‌کننده رفتار هیدرولیکی بخش شمالی آبخوان دشت مشهد، نشریه فصلنامه زمین‌شناسی محیط‌زیست، شماره ۴۷، ص ۳۱ – ۳۸.
کیانی، ط.، و یوسفی، ز (۱۳۹۶) نقش گسل فعال در سطح تراز آب زیرزمینی حوضه آبریز شهرچای دشت ارومیه، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، شماره ۴۷، ص ۶۱ – ۷۵.
محرابی ع، پورخسروانی، م (۱۳۹۸) ارتباط بین منابع آب زیرزمینی و گسل‌های کواترنری دشت سیرجان با روش وزن‌های نشان‌گر، فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، ص ۱۷۵-۱۸۲.
محمدزاده، ح.، زندوکیلی، ز.، و رحیمی، ب (۱۳۹۶) بررسی پارامترهای ساختاری و الگوی شکستگی‌ها و معماری زون‌های گسلی و ساختار نفوذپذیری گسل‌ها و نقش آن در نفوذ و زهکشی و فرار آب از سازند تیرگان در منطقه قوری میدان، نشریه زمین‌شناسی کاربردی پیشرفته، شماره ۲۴، ص 76– ۸۶.
محمدی، م. ک (۱۳۹۳) بررسی نقش گسل خشکرود بر رفتار هیدروژئولوژیکی آبخوان زرندیه ساوه، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال.
معاشی، س. م (۱۴۰۰) نقش گسل‌های منطقه تشان در ظهور چشمه‌ها و تأثیر آن­ها بر ترکیب شیمیایی آب، پایان‌نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه شهید چمران اهواز.
نادری، ط.، پورکرمانی، م.، شفیعی­بافتی، ا.، امینی­زاده، م. ر و بوذری، س (۱۳۹۶) بررسی نفوذپذیری ساختارهای همراه با پهنه‌های گسلی (گسل کوهبنان، شمال کرمان، ایران مرکزی)، نشریه علوم زمین، شماره ۱۰۴، ص ۲۶۷ - ۲80.
ناصری، ح.، و سرور، ع (۱۳۸۷) نقش گسل خزر بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب‌های زیرزمینی (مطالعه موردی: محدوده ساری- گرگان)، نهمین همایش سالانه انجمن زمین‌شناسی ایران.
نخعی، م.، حسنی، ع.، مقیمی، ه.، عباس­نوین­پور، ا (۱۴۰۰) پیش‌بینی اثرات ناشی از بهره‌برداری بی‌رویه بر آبخوان دشت زرندیه استان مرکزی با استفاده از نرم‌افزارGMS، مجله هیدروژئولوژی، شماره ۲، ص ۲۹ – ۱۳.
نوری، م (۱۳۹۱) بررسی نقش گسل تبرته بر رفتار هیدروژئولوژیکی دشت اراک، پایان‌نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه خوارزمی.
نوری، م.، اشجاری، ج.، و عظیمی، م. ر (۱۳۹۵) بررسی نقش هیدرولیکی زون گسلی تبرته در آبخوان دشت اراک، بیستمین همایش سالانه انجمن زمین‌شناسی ایران.
نوگل­سادات، ع.، هوشمندزاده، ا (۱۳۶۳) نقشه 1:250000 زمین‌شناسی ساوه، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی ایران.
نوگل­سادات، م. ع. ه (۱۹۷۸) نقشه تقسیم‌بندی بر اساس ویژگی‌های ساختاری و روند آن­ها، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی ایران.
هاشمی، س. ن.، تقی‌پور، ن.، قوشی، م.، زارع، ح (۱۳۸۹) بررسی نقش گسل‌های عمده در کنترل فراوانی منابع آب زیرزمینی استان سمنان، مجموعه مقالات اولین همایش ملی بهره‌برداری از منابع آب، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، ص ۱۵-۲۴.
Alves, R. D. S., Lucena, L. R. F. D (2022) Numerical modeling of NE Brazil coastal aquifer: Fault controlled conduits for seawater intrusion, Journal of South American Earth Sciences,117: 103872.
Bauer, H., Schröckenfuchs, T. C., and Decker, K (2016) Hydrogeological properties of fault zones in a karstified carbonate aquifer (Northern Calcareous Alps, Austria). Hydrogeology Journal, 24: 1147-1170.
Bense, V. F., Person, M. A (2006) Faults as conduit-barrier systems to fluid flow in siliciclastic sedimentary aquifers, Louisiana, Journal of Water Resources Research, 42(5).
Bense, V. F., Gleeson, T., Loveless, S. E., Bour, O., Scibek, J (2013) Fault Zone Hydrogeology, Earth-Science Reviews Journal, 127: 171–192.
Bense, V. F., Van den Berg, E. H., Van Balen, R. T (2003) Deformation mechanisms and hydraulic properties of fault zones in unconsolidated sediments; the Roer Valley Rift System, Hydrogeology Journal, 11: 319–332.
Caine, J. S., Evans, J. P., Forster, C. B (1996) Faults zone architecture and permeability structure, Utah. Geology Journal, 24 (11): 1025-1028.
Cervantes-Medel, A., Armienta, M. A (2004) Influence of faulting on groundwater quality in Valle del Mezquital, Mexico, Geofisica International Journal, 43(3): 477-493.
Cook, P. G., Banks, E. W., Marshall, S. K., Harrington, G. A., Batlle-Aguilar, J., Dogramaci, S., Turnadge, C (2022) Inferring fault hydrology using groundwater age tracers, Journal of Hydrology, 610: 127905.
Delinom, R. M (2009) Structural geology controls on groundwater flow: Lembang Fault case study, West Java, Indonesia, Hydrogeology Journal, 17: 1011–1023.
Faunt, C. C (1997) Effect of Faulting on Ground-Water Movement in the Death Valley Region, Nevada and California. US Geological Survey WaterResources Investigations Report, 95-4132, 42p.
Fronzi, D., Mirabella, F., Cardellini, C., Caliro, S., Palpacelli, S., Cambi, C., Valigi, D., Tazioli, A (2021) The Role of Faults in Groundwater Circulation before and after Seismic Events: Insights from Tracers, Water Isotopes and Geochemistry. Journal of Water, 13(11): 1499.
Hadley, D. R., Abrams, D. B., Roadcap, G. S (2019) Modeling a Large-Scale Historic Aquifer Test: Insight into the Hydrogeology of a Regional Fault Zone, Journal of GroundWater, 58(3): 453-463.
Hsu, S. M., Ke, C. C., Dong, M. C., Lin, Y. T (2022) Investigating fault zone hydraulic properties and groundwater potential in a fault-dominated aquifer system: A case study of the Dili fault in Central Taiwan, Journal of Engineering Geology, 308:106805.
Hussain, Y., Campos, J. E. G., Borges, W. R., Uagoda, R. E. S., Hamza, O., Havenith, H. B (2022) Hydrogeophysical Characterization of Fractured Aquifers for Groundwater Exploration in the Federal District of Brazil. Journal of Applied science,12: 2509-2528.
Liang, S. C., Zhao, X. S., Li, S., Feng, L. H., Liu, X. L., Qin, X. M (2012) The application of GMS in numerical simulation of groundwater and faults disposing in Gaizi River Source, China. Advanced Materials Research, 518-523(5): 4047 – 4056.
Lin, L., Lin, H., Xu, Y., Ntuli, T., Mahlangu, F (2015) Impact Fault Structure on the Occurrence of Groundwater in Fractured Rock Aquifers, Water Research Commission, South Africa. WRC Report No 2053/1/14
Loveless, S., Bense, V., Turner, J (2011) fault architecture and deformation processes within poorly lithified rift sediments, central Greece. Journal of Structural Geology, 33: 1554-1568.
McCallum, J. L., Noorduijn, S. L., Simmons, C. T (2021) Including Vertical Fault Structures in Layered Groundwater Flow Models, Australia, Journal of Groundwater, 59(6): 799-807.
Romano, V., Bigi, S., Carnevale, F., Hyman, J. D. H., Karra, S., Valocchi, A., Tartarello, M. C., Battaglia, M (2020) Hydraulic characterization of a fault zone from fracture distribution, Italy. Journal of Structural Geology, 135: 104036.
Seaton, W. J., Burbey, T. J (2005) Influence of ancient thrust faults on the hydrogeology of the blue ridge province, Virginia. Journal of GroundWater, 43(3): 301-313.
Sproule, TG., Spinelli, GA., Wilson, J. L., Fort, M. D., Mozley, P. S., Ciarico, J (2021) The Effects of Fault-Zone Cementation on Groundwater Flow at the Field Scale, central New Mexico. Journal of GroundWater, 59(3): 396-409.
 Yuan, R., Song, X., Zhang, Y., Han, D., Wang, S., Tang, C (2011) Using major ions and stable isotopes to characterize recharge regime of a fault-influenced aquifer in Beiyishui River Watershed, North China Plain. Journal of Hydrology, 405: 3–4.