| Campo DC | Valor | Idioma |
| dc.contributor.advisor | França, George Sand Leão Araújo de | - |
| dc.contributor.author | Raza, Haris | - |
| dc.date.accessioned | 2026-10-09T18:50:31Z | - |
| dc.date.available | 2026-10-09T18:50:31Z | - |
| dc.date.issued | 2026-10-09 | - |
| dc.date.submitted | 2023-12-18 | - |
| dc.identifier.citation | RAZA, Haris. Investigations of the reservoir-triggered seismicity of Nova Ponte and Irapé, Brazil. 2023. 123 f., il. Tese (Doutorado em Geologia) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023. | pt_BR |
| dc.identifier.uri | http://repositorio.unb.br/handle/10482/57198 | - |
| dc.description | Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2023. | pt_BR |
| dc.description.abstract | The rise of large hydropower plants with extensive reservoirs has raised the need for a
deeper understanding of reservoir-triggered seismicity, a phenomenon that causes
significant challenges for safe reservoir management. Reservoir-triggered seismicity is
an increasingly relevant topic of interest throughout the world. The global distribution
cases involve a large number of hydroelectric power plants as well as future planned
dams and reservoirs, with many documented cases for more than six decades. In this
scenario, Brazil has experienced 29 cases of RTS in which the mechanism of magnitude
mR 4.0 Nova Ponte and mR 3.0 Irape is not well understood. The M4.0 RTS
mechanism at Nova Ponte is still important to understand, the second-largest known
case of Reservoir reservoir-triggered earthquake in Brazil. The main event occurred in
the year 1998 along predominantly reverse faulting and roughly oriented NE-SW. But it
still remains to be understood whether it occurred by state pore pressure or undrained
response of excess loading of the reservoir is such low permeable rocks that are needed
to trigger RTS. If the pore pressure diffusion could not propagate deep into vertical low
permeable rocks it can take hundreds of years to reach the depth of the earthquakes. So,
in such above conditions, the two major events of triggered earthquakes occurred in
1995 and 1998 just 1.5 years after the impoundment of the reservoir when the water
reached the highest level. Thus, in this study, we made an attempt in this area to explore
the causal mechanism by creating the 3D Reservoir model and its effect on the
subsurface both in terms of pore pressure and stress changes with the help of numerical
modeling. We numerically simulate the poromechanical subsurface response to
reservoir impoundment using a 3D model that includes three geological rock layers
down to 10 km depth. From the proposed potential nodal planes of the 1995 M3.5
earthquake, we show that the earthquake has most likely occurred on a vertical, E-W- oriented strike-slip fault with a reverse-displacement component. The deviatoric stresses
generated by the water column loading on the surface, superimposed by undrained pore
pressure enhancement in deep low-permeability layers can explain the fault reactivation.
We find that for the 1998 M4.0 earthquake to occur, conductive flow pathways with
permeability as high as 6.6·10-15 m2
should exist to transmit pore pressure to a deep
critically oriented fault. The analysis owned by us raises the importance of accounting
for coupled poromechanical mechanisms controlling fault stability, hydromechanical
properties of different rock layers, and realistic shape of the reservoir to accurately
assess the potential for reservoir-triggered seismicity. We remarked that our findings
can explain the triggered seismicity by the undrained response of excess loading of the
reservoir filling due to pore pressure perturbation such as in deep underground low
permeable rocks. The second case study Irapé, in Brazil, is a prominent RTS site where
seismicity surged after reservoir filling, with a maximum event of magnitude 3.0 in May
2006, 6 months after the start of reservoir impoundment. Despite more than a decade
has passed since the seismicity occurred, the factors governing these earthquakes and
their connection to subsurface rock properties remain poorly understood. Here, we
attempt to understand the potential causes of RTS at Irapé dam, which is the highest
dam in Brazil with 208 m, and the second highest in South America. Permeability and
porosity measurements of cylindrical cores from hard and intact rock samples, which
have been extracted near the RTS zone, by pitting 10 cm from the surface, reveal a lowpermeability rock. Porosity values range from 6.340 to 14.734%. Only 3 out of the 11
tested samples present permeability higher than the lowest measurable value of the
apparatus (0.002 mD), with the highest permeability being 0.0098 mD. The undrained
response of the low-permeability rock placed below the reservoir results in an
instantaneous increase in pore pressure and poroelastic stress changes due to elastic compression, which brings potential faults located below the reservoir closer to failure
conditions. According to our analytical calculations, the increase in 136 m of the
reservoir-water level caused a 0.54 MPa pore pressure buildup at the depth of the M3.0
earthquake, i.e., 3.88 km, resulting in an increase of 0.82 MPa in the vertical effective
stress and a decrease of 0.34 MPa in the horizontal effective stress. These changes
resulted in an increase in the deviatoric stress that led to fault destabilization, causing
the RTS. The laboratory measurements and analytical calculations corroborate the
hypothesis that the initial seismic activity was induced by the undrained subsurface
response to the reservoir loading at Irapé. | pt_BR |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | pt_BR |
| dc.language.iso | por | pt_BR |
| dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
| dc.title | Investigations of the reservoir-triggered seismicity of Nova Ponte and Irapé, Brazil | pt_BR |
| dc.title.alternative | Investigações de sismicidade desencadeada pelos reservatórios de Nova Ponte e Irapé, Brasil | pt_BR |
| dc.type | Tese | pt_BR |
| dc.subject.keyword | Brasil | pt_BR |
| dc.subject.keyword | Sismicidade desencadeada por reservatório (SDR) | pt_BR |
| dc.subject.keyword | Usina hidrelétrica Irapé | pt_BR |
| dc.subject.keyword | Usina hidrelétrica Nova Ponte | pt_BR |
| dc.subject.keyword | Permeabilidade | pt_BR |
| dc.subject.keyword | Porosidade | pt_BR |
| dc.rights.license | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.unb.br, www.ibict.br, www.ndltd.org sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra supracitada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data. | pt_BR |
| dc.description.abstract1 | A ascensão de grandes centrais hidroeléctricas com extensos reservatórios levantou a
necessidade de uma compreensão mais profunda da sismicidade desencadeada por
reservatórios (SDR), um fenómeno que causa desafios significativos para a gestão
segura dos reservatórios. A sismicidade desencadeada por reservatórios é um tema de
interesse cada vez mais relevante em todo o mundo. Os casos de distribuição global
envolvem um grande número de centrais hidroelétricas, bem como futuras barragens e
reservatórios planejados, com muitos casos documentados há mais de seis décadas.
Nesse cenário, o Brasil registrou 29 casos de SDR, entre os quais, o caso de magnitude
mR 4.0 em Nova Ponte e de magnitude mR 3.0 em Irapé é ainda bem discutido. Ainda é
importante entender o mecanismo M4.0 SDR em Nova Ponte, o segundo maior caso
conhecido de SDR de reservatório no Brasil. O evento principal ocorreu no ano de 1998
ao longo de falhas predominantemente reversas e aproximadamente orientadas NE-SW.
Mas ainda não foi possível esclarecer se isso ocorreu por pressão dos poros ou pela
resposta não drenada do excesso de carga do reservatório em rochas de baixa
permeabilidade que são necessárias para acionar o SDR. Se a difusão da pressão dos
poros não puder se propagar profundamente nas rochas verticais de baixa
permeabilidade, pode levar centenas de anos para atingir a profundidade dos eventos
sísmicos. Assim, nessas condições acima, os dois principais eventos de SDR ocorreram
em 1995 e 1998, apenas 1,5 anos após o represamento do reservatório, quando a água
atingiu o nível mais alto. Assim, neste estudo, fizemos testes a nesta área para explorar
o mecanismo causal criando o modelo 3D do reservatório e seu efeito no subsolo tanto
em termos de pressão dos poros quanto de mudanças de tensão com a ajuda da
modelagem numérica. Simulamos numericamente a resposta poromecânica do subsolo ao represamento do reservatório usando um modelo 3D que inclui três camadas de
rochas geológicas até 10 km de profundidade. A partir dos potenciais planos nodais
propostos para o evento de magnitude M3.5 de 1995, mostramos que o terremoto
provavelmente ocorreu em uma falha vertical, orientada para E-W, com um componente
de deslocamento reverso. As tensões desviantes geradas pelo carregamento da coluna
de água na superfície, sobrepostas pelo aumento da pressão dos poros não drenados em
camadas profundas de baixa permeabilidade podem explicar a reativação da falha.
Descobrimos que para que o evento de magnitude M4.0 de 1998 ocorra, deveriam
existir caminhos de fluxo condutivo com permeabilidade tão alta quanto 6,6·10-15 m2
para transmitir a pressão dos poros para uma falha profunda e criticamente orientada. A
análise de nossa propriedade aumenta a importância de levar em conta os mecanismos
poromecânicos acoplados que controlam a estabilidade da falha, as propriedades
hidromecânicas de diferentes camadas rochosas e a forma realista do reservatório para
avaliar com precisão o potencial de sismicidade desencadeada pelo reservatório.
Observamos que nossas descobertas podem explicar a SDR pela resposta não drenada
do excesso de carga do enchimento do reservatório devido à perturbação da pressão dos
poros, como em rochas subterrâneas profundas e pouco permeáveis. O segundo estudo
de caso Irapé, no Brasil, é um local proeminente de SDR onde a sismicidade aumentou
após o enchimento do reservatório, com um evento máximo de magnitude 3,0 mR em
maio de 2006, 6 meses após o início do represamento do reservatório. Apesar de ter
passado mais de uma década desde a ocorrência da sismicidade, os factores que
governam estes terramotos e a sua ligação às propriedades das rochas subterrâneas
permanecem pouco compreendidos. Aqui, tentamos entender as possíveis causas do
SDR na barragem de Irapé, que é a barragem mais alta do Brasil com 208 m, e a
segunda mais alta da América do Sul. Medições de permeabilidade e porosidade de
núcleos cilíndricos de amostras de rocha dura e intacta, que foram extraídas perto da
zona SDR, por punção a 10 cm da superfície, revelam uma rocha de baixa
permeabilidade. Os valores de porosidade variam de 6,340 a 14,734%. Apenas 3 das 11
amostras testadas apresentam permeabilidade superior ao menor valor mensurável do
aparelho (0,002 mD), sendo a maior permeabilidade 0,0098 mD. A resposta não
drenada da rocha de baixa permeabilidade colocada abaixo do reservatório resulta em
um aumento instantâneo na pressão dos poros e em mudanças de tensão poroelástica
devido à compressão elástica, o que aproxima falhas potenciais localizadas abaixo do
reservatório das condições de falha. De acordo com nossos cálculos analíticos, o
aumento de 136 m no nível da água do reservatório causou um aumento de poropressão
de 0,54 MPa na profundidade do terremoto M3.0, ou seja, 3,88 km, resultando em um
aumento de 0,82 MPa na efetiva vertical tensão e uma diminuição de 0,34 MPa na
tensão efetiva horizontal. Essas alterações resultaram em um aumento na tensão
desviatória que levou à desestabilização da falha, causando o SDR. As medições
laboratoriais e cálculos analíticos corroboram a hipótese de que a atividade sísmica
inicial foi induzida pela resposta não drenada do subsolo ao carregamento do
reservatório em Irapé. | pt_BR |
| dc.description.unidade | Instituto de Geociências (IG) | pt_BR |
| dc.description.ppg | Programa de Pós-Graduação em Geologia | pt_BR |
| Aparece nas coleções: | Teses, dissertações e produtos pós-doutorado
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