دانلود مقالات علوم زمين

در آناليزهاي آماري سري هاي زماني نمونه هاي آب، به اين نکته بايد اشاره کرد که نمونه اي به عنوان نماينده جمعيت آماري انتخاب شود، که داراي مشخصات شيميايي سفره آبدار ناحيه اي باشد. هر نمونه آب که به صورت تصادفي برداشت مي شود تاريخچه هيدروشيميايي يک خط جريان را در طول زمان نشان مي دهد، در صورتيکه با انديشه صحيح مي تواند به عنوان يک نمونه ناحيه اي در نظر گرفته شود. نظر به اهميت مطالعات زماني هيدروشيميايي درکنترل کيفيت منابع آب، انتخاب تعداد و موقعيت اين نقاط پايشي در يک ناحيه بسيار حايز اهميت است. در اين تحقيق سعي شده که از تلفيق روش هاي آماري و گرافيکي براي تعيين اين نقاط در دشت هاي زويرچري و خران استفاده شود.

آتشفشان تفتان در 45 كيلومتري شمال، شمال غرب خاش و در زون ساختاري نهبندان - خاش قرار دارد. تفتان آتشفشان چينه اي است كه از سنگهاي آذرآواري، گدازه هاي داسيتي، توف و ايگنيمبريت تشكيل شده است. در دامنه هاي تفتان، به ويژه جنوب و جنوب غربي آن چندين چشمه معدني و آب گرم با pH  كمتر از 2 تا 7.6، هدايت الكتريكي 330 تا 29400 µs/cm و دماي سطحي تا حداكثر 56 درجه سانتي گراد وجود دارد. غالب چشمه هاي منطقه مورد مطالعه بر اساس نمودار پايپر از نوع آبهاي اسيد سولفات - كلريدي بالا با رخساره غالب منيزيم و كلسيم دار هستند. نمودار مثلثي گيگينباخ (Na/1000, K/100,√Mg) مويد نابالغ بودن تمام آبهاي منطقه به جز نمونه 8 (MI=1.83) است كه تقريبا حالت نزديك به بلوغ را نشان مي دهد. نابالغ بودن آبهاي گرمابي همراه با پايين بودن فشار CO₂ نشان مي دهد كه آبهاي گرمابي تفتان از يك چرخش عميق منشا نگرفته و به دليل نبود زمان كافي فرصت تعادل آبهاي گرمابي با سنگهاي پوسته بوجود نيامده است. رابطه خطي مستقيم بين كلر و منيزيم نشان دهنده اين است كه پديده آميختگي با آبهاي سطحي در اين سيستم گرمابي اهميت زيادي ندارد. همچنين بر اساس نسبت SO₄/Cl بر روي نمودار مثلثي SO₄-Cl-HCO₃ مشاهده گرديد كه غالب آبهاي گرم منطقه روند تركيب آبهاي آتشفشاني را نشان مي دهند. نتايج حاصل از نرم افزاز PhreeqC فوق اشباع بودن چشمه آب گرم تفتان را نسبت به فازهاي كالسدون، كوارتز، (SiO₂(a و ژيپس و زير اشباع بودن آن را نسبت به فازهاي منيزيم دار نشان مي دهد. كه در نتايج پراش اشعه ايكس رسوب اين چشمه وجود ژيپس، كالسدون و كوارتز همراه با انيدريت و جاروسيت تاييد گرديده است. مطالعات زمين دماسنجي با استفاده از روشهاي مختلف بر روي چشمه هاي منطقه صورت گرفت كه به دليل نابالغ بودن آبهاي منطقه نتايج دقيقي بدست نيامد ولي با توجه به نزديك بودن شاخص اشباع نمونه 8 به آبهاي بالغ، وجود كائولن و دگرساني آرژيليك و همچنين استفاده از زمين گرماسنج Na-K دماي حداقل 148 درجه سانتي گراد را براي دماي مخزن چشمه آب گرم مي توان تفتان پيشنهاد داد.

يک روش طبقه بندي مناسب براي تقسيم بندي نمونه هاي شيمي آب به گروههاي مشابه ابزاري کارآمد براي توصيف سيستمهاي هيدروژئولوژيکي است. استفاده از روشهاي گرافيکي در مقايسه با روشهاي چند متغيره با مجموعه اطلاعات زياد داراي محدوديت مي باشد و کارامدترين روش گروه بندي در اين حالت روشهاي خوشه بندي آماري هستند. هر چند که وابستگي آماري لزوما رابطه علت و معلولي تصديق کننده اي نمي باشد، اما ره آورد اطلاعات فشرده اي به عنوان اولين مرحله در تجزيه و تحليل کامل داده ها است و مي تواند در رسيدن به فرضيه اي براي تفسير فرآيندهاي هيدروشيمي موثر باشد. در اين مطالعه براي تقسيم بندي نمونه ها به گروه هاي مشخص، از فاصله اقليدسي به عنوان سنجش تشابه نمونه ها با يکديگر طبق روش تکرار وارد استفاده شد. نمودار درختي تشابه نمونه هاي آب زيرزميني چهار گروه متمايز را نشان مي دهد. اين چهار گروه را مي توان به دو دسته تقسيم کرد، نسبت تشابه گروه هاي اول و دوم بيشتر از گروه هاي سوم و چهارم مي باشد. براي تعيين اختلاف بين چهار گروه، از آزمون ناپارامتري کروسکال - واليس و من - ويتني استفاده شد، نتايج آزمون ها نشان مي دهد که حداقل ميانگين يک گروه در مورد تمامي پارامترها به استثناي pH - که ميانگين اين پارامتر در همه گروه ها مشابه است - از ميانگين ديگر گروه ها متفاوت است.

در مقاله حاضر مدل عددي جريان آب زيرزميني آبخوان دشت بهبهان با استفاده از GIS و انترفاز GMS به روش مدل مفهومي تهيه شده است. تهيه مدل مفهومي از مراحل مهم تهيه مدل رياضي است و دقت نتايج نهايي مدل به ميزان دقت در اين مرحله بستگي دارد. پس از ساخت پايگاه اطلاعاتي، جمع آوري و تلفيق اطلاعات مورد نياز جهت تهيه مدل مفهومي سيستم آبخوان دشت بهبهان در محيط GMS انجام شده است. آناليز حساسيت مدل نسبت به پارامترهاي مختلف (نظير هدايت هيدروليكي، تغذيه سطحي، اندازه سلول هاي شبكه و ...) پس از مرحله واسنجي (براي حالت پايدار و ناپايدار) انجام شده است و با تعريف سناريوهاي مختلف، تلفيق آب هاي سطحي و زيرزميني در مصارف كشاورزي مورد امكان سنجي قرار گرفته است. همچنين چگونگي وضعيت تبادل آبهاي سطحي و زيرزميني تعيين و با استفاده از ابزارهاي گرافيكي GIS ارايه شده است.

مطالعات شناخت منابع آب تاقديس آسماري، به منظور بررسي وضعيت كمي و كيفي آب هاي كارستي منطقه، انجام شده است. كارست تاقديس آسماري بر اساس طبقه بندي وايت، در رده فلويو - پومنت كارست جاي مي گيرد. در تاقديس آسماري تكامل كارست سطحي به صورت ناقص (درجه مروكارست) و تكامل كارست عمقي به صورت پيشرفته (درجه هولو كارست) تعيين مي گردد. بر اساس بررسي هاي انجام شده، دو سيستم آبخوان بي كربناته كلسيك كم عمق و كلروره سديك عمقي براي تاقديس آسماري در نظر گرفته شده است. چشمه گرو به عنوان مهمترين محل تخليه آبخوان كارستي آسماري داراي آب نوع كلروره سديك مي باشد. بر اساس داده هاي جمع آوري شده در طي حفاري چاه هاي مطالعاتي تاقديس آسماري مشخص گرديده است كه آبخوان كارستي مذكور از نوع محبوس (تحت فشار) مي باشد. با مقايسه نتايج حاصل از مطالعات زمين شناسي و ريخت شناسي سطحي، مطالعات ژئوالكتريك، و حفاري هاي اكتشافي عدم همبستگي نمايانگرهاي آب زيرزميني با كارست شدگي عمقي در تاقديس آسماري محرز شده است.

يکي از روشهاي تعيين خصوصيات زير سطحي استفاده از سيستم عصبي - فازي تطبيقي (ANFIS) و سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS) مي باشد. در اين صورت داده هاي توزيع مواد آبخوان حاصل از چاههاي مشاهده اي به منظور آموزش مدل ANFIS استفاده مي شود. اين مدل آموزش ديده براي پيش بيني جنس سازند در هر نقطه منطقه مورد مطالعه بکار مي رود. و با استفاده از اين اطلاعات ANFIS هدايت هيدروليکي معادل را تخمين مي زند. سپس هدايت هيدروليکي معادل با نقشه مقاومت سنجي ژئوفيزيکي مقايسه مي شود تا صحت پيش بيني مدل ANFIS تعيين شود. با اين روش هدايت هيدروليکي معادل براي نقاطي که چاه مشاهده اي وجود ندارد تخمين زده مي شود و از هزينه هاي حفر چاه هاي مشاهده اي جلوگيري مي شود.  

كيفيت آب زيرزميني در مناطق مختلف حوضه تسوج، بدليل تنوع سازندها و ساختارهاي زمين شناسي و عوامل هيدروژئولوژيكي بسيار متفاوت است. شناسايي اين عوامل جهت استفاده بهينه از منابع آب زيرزميني منطقه و مديريت صحيح آن بسيار مهم است. با مطالعه زمين شناسي، هيدروژئولوژي و هيدروشيمي منطقه و آناليز بيش از60 نمونه آب از چاهها، چشمه ها و قنوات، عوامل موثر بر كيفيت آب زير زميني به ترتيب اهميت به سازند ها و ساختارهاي زمين شناسي، آب برگشتي حاصل از آبياري، شوري چرخه اي، شيب هيدروليكي و دانه بندي رسوبات آبخوان و آب فسيل موجود در منطقه ارتباط داده شده است.
با توجه به بررسيها، سازندها و ساختارهاي زمين شناسي در شمال و شمال شرقي منطقه و همين طور در قسمتهاي غربي دشت بسيار موثر عمل ميكنند، در حالي كه در جبهه ورودي آب زيرزميني در قسمتهاي شرقي، شيب هيدروليكي و ساختمان زمين شناسي و در مناطق مركزي آب برگشتي كشاورزي از عوامل موثر غالب در كيفيت آب زيرزميني هستند. اگر چه شواهد هيدروشيمي دال بر وجود آب فسيل در منطقه ناكافي بود، ولي شواهد زمين شناسي دوران سوم، وجود آن را تاييد مينمايد.

در سلسله جبال البرز، چين خوردگي و گسل هاي متعددي رخ داده است. يكي از گسلهاي مهم آن گسل خزر مي باشد. در اثر فعاليت گسل خزر، سازندهاي زمين شناسي قديمي در مجاورت رسوبات آبرفتي عهد حاضر قرار گرفته است. همبري سازندهاي قديمي با رسوبات آبرفتي، موجب اختلاط آبهاي فسيلي با كيفيت نامطلوب با آب آبخوانهاي آبرفتي شده است. به منظور بررسي تاثير گسل خزر بر آبخوانهاي مسير ساري تا گرگان، تعداد 45 حلقه چاه عميق انتخاب و ميزان هدايت الكتريكي (EC)، كل مواد جامد محلول(TDS) ، PH، كاتيونهاي اصلي (كلسيم، منيزيم و سديم) و آنيونهاي اصلي (كلر و سولفات) براي نمونه هاي آب تمامي چاهها اندازه گيري شده است و چگونگي تغييرات آنها در مقاطع عمود بر گسل خزر مورد بررسي قرار گرفته است. با توجه به شيب گسل خزر و چگونگي فعاليت آن، شرايط زمين شناسي و دانه بندي رسوبات آبرفتي در مناطق مختلف محدوده مورد مطالعه، از جنوب به طرف شمال خواص فيزيكي و برخي از كاتيونها و آنيونهاي اصلي آبهاي زيرزميني تغييراتي در محل گسل خزر نشان مي دهند.

محدوده مورد مطالعه با وسعتي حدود 388 كيلومتر مربع به فاصله 205 كيلومتري شمال شرق مركز استان خوزستان اهواز، بين طول هاي 45 و 49 تا 00 و 50 درجه شرقي و عرض هاي 45 و 31 تا 00 و 32 درجه شمالي قرار دارد. ارتفاع متوسط دشت نسبت به سطح دريا حدود 830 متر و ميزان متوسط تبخير سالانه برابر 2375 ميليمتر مي باشد، كه به لحاظ اقليمي در سيستم طبقه بندي آمبرژه از نوع نيمه مرطوب معتدل به شمار مي آيد. سازند هاي موجود در منطقه متشكل از سازندهاي سخت دوران دوم و سوم و رسوبات ناپيوسته دوران چهارم است، كه از شمال و شمال شرق ارتفاعات آهكي ايلام سروك و داريان فهليان و از سمت جنوب و غرب ارتفاعات آهكي آسماري اين دشت را احاط كرده و بشكل يك واحد هيدروژئولوژيكي بسته در آورده است. مقادير قابليت انتقال آبخوان از حداقل 84 تا حداكثر 246.5 متر مربع در روز متغير است. نوسانات سطح آب زيرزميني در دوره مرطوب سال ماگزيمم 2.5 متر افزايش را نشان مي دهد و در سال بيلان 80 - 79 (پريود خشكسالي) با يك متر كاهش روبروست. در اين بررسي سعي مي شود، ضمن محاسبه بيلان آبخوان دشت، نقش ساختارهاي زمين شناسي و تكتونيك در ارتباط هيدروليكي آب بين حوضه اي، مورد بحث قرار گيرد.

دشت مشهد از مهمترين دشت هاي استان خراسان رضوي است. رشد سريع جمعيت همراه با توسعه کشاورزي در دهه هاي اخير سبب برداشت بي رويه و فشار بر منابع آبي اين دشت گرديده است. استفاده بي رويه از منابع آب زيرزميني و تغذيه کم دشت باعث افت سطح آب در دهه اخير شده است. از سال 1347 به دليل افت سطح آب زيرزميني جز دشت هاي ممنوعه اعلام گرديده است. نشست سطح زمين ناشي از افت سطح آب هاي زيرزميني در بخش هايي از اين دشت به طور محسوس مشاهده مي گردد. به طور مثال در روستاي حسن خوردو در شمال غرب دشت افت شديد سطح آب زيرزميني شکاف ها و ترک هايي را در سطح زمين و ساختمان ها ايجاد کرده است. در اين مقاله افت سطح آب زيرزميني و نشست زمين ناشي از آن در اين قسمت از دشت مورد بحث و بررسي قرار مي گيرد.

روش هاي آماري آناليزهاي چند متغيره براي ارايه يك مدل تفهيمي ساده از نحوه تغييرات كيفيت آب زيرزميني مورد استفاده محققين مختلف قرار گرفته است. در اين تحقيق از روش هاي آماري چند متغيره، شامل تحليل خوشه اي و عاملي به منظور بررسي كيفيت آب زيرزميني دشت سرچاهان استفاده شده است. به كمك تحليل خوشه اي نوع R، منابع آب دشت به دو گروه اصلي تفكيك شدند. راستاي آرايش اين گروه ها بصورت عمود بر جهت جريان آب زيرزميني است و هر يك از اين دو گروه به مرحله اي از روند تحول كيفيت آب زيرزميني دشت تعلق دارند. تحليل خوشه اي متغيرهاي كيفيت آب زيرزميني دشت نشان مي دهد كه عوامل اصلي موثر بر كيفيت آب زيرزميني دشت، انحلال نمك هاي هاليت و ژيپس مي باشند كه در مواد آبرفتي دشت گسترش دارند. تحليل عاملي آب زيرزميني دشت سرچاهان نشان مي دهد كه 98.9 درصد تغييرات كيفيت آب زيرزميني دشت سرچاهان توسط پنج عامل كنترل مي گردد. حدود 39 درصد تغييرات كيفيت آب زيرزميني مربوط به عامل اول بوده و شامل انحلال تركيبات سولفات كلسيم، منيزيم و سديم موجود در مواد آبرفتي دشت است كه از منشا سازندهاي تبخيري و مارني منطقه مي باشند. بيشتر شوري آب زيرزميني دشت توسط اين عامل كنترل مي گردد. همچنين، نتايج تحليل عاملي نشان مي دهند كه تركيبات سولفات منيزيم و سپس سولفات كلسيم نسبت به تركيبات ديگر از اهميت بيشتري برخوردار هستند. اين موضوع حاكي از گسترش مواد ژيپس دار و تركيباتي مانند كيزريت (MgSO₄, H₂O) و تنارديت (Na₂SO₄) در آبرفت دشت مي باشد.

چشمه هاي آهکي موگرمون و سرآسياب در بخش لنده از شهرستان دهدشت واقع گرديده اند. براي بررسي شرايط هيدروژئولوژيکي اين چشمه ها از نمونه برداري هاي ماهانه استفاده گرديده است، در اين نمونه برداري ها آناليزهاي هيدروشيميايي انجام و همزمان آبدهي اين چشمه ها نيز اندازه گيري شده و سپس با استفاده از منحني هاي زمان ـ لگاريتم آبدهي، ضريب فرود در رژيم هاي آبي مختلف براي اين چشمه ها رسم و مورد مقايسه قرار گرفته است. همچنين نتايج آناليز هيدروشيميايي مخصوصا در مورد هدايت الکتريکي و نسبت Ca/Mg مورد بررسي قرار گرفت. با توجه به اين مطالعات مشخص گرديد که چشمه هاي مزبور از سازند آهکي سروک تغذيه مي گردند و داراي سيستم مجرايي ـ افشان مي باشند. بر اساس نتايج به دست آمده به نظر مي رسد درصد جريان مجرايي در چشمه موگرمون بيشتر از چشمه سرآسياب باشد. با توجه به تغييرات هدايت الکتريکي به نظر مي رسد که سيستم مزبور داراي يک رژيم جداگانه ناشي از ذوب برف مي باشد که تاييد اين نظر مستلزم آناليزهايي با فاصله زماني کوتاه تر و براي يک دوره حداقل يک ساله مي باشد.

نظر به شروع برداشت روباره از معدن شماره 3، از ذخاير شش گانه معدن سنگ آهن گل گهر،‌ نقشه هاي سطحي برداشت براي پيش گيري از مشكلات ناشي از نبود سد رسوب گير، هدايت آب سطحي به داخل كاواك معدن و ذخيره سازي آب شور استخراجي معدن مورد بررسي قرار گرفت. محاسبات اوليه گوياي آنست که به هنگام سيلاب، زيرحوضه آبريز آنومالي شماره 3 با وسعت 20785700 متر مربعي و شيب متوسط  0.59% خود مي تواند به مراتب مشكلات بيشتري را نسبت به زير حوضه آبريز 10494000 متر مربعي معدن شماره 1 با شيب كمتر 0.34% ايجاد نمايد. بويژه كه كاواك طراحي شده اين ذخيره در محل شاخه فرعي رتبه 4 رودخانه اصلي قرار دارد. بدين منظور با آمار و ارقام موجود از روش SCS، بزرگي سيلاب هاي منطقه برآورد شد. مدل مفهومي زهكشي آب سطحي معدن براي هدايت آب به سمتي كه مشكل آفريني كمتري براي معدن داشته باشد طراحي شد. محل دپوي خاك روباره معدن نيز كه حجم زيادي را به خود اختصاص خواهد داد، مورد توجه قرار گرفته و از نظر شكلي، ابعادي و موقعيتي به صورت همخوان با زير حوضه آبريز و كانال طراحي شده زهكشي تغيير يافت. از محاسبات هيدروليكي مربوط به كانال هاي روباز استفاده شد و در نهايت طرح شبكه كانالي مربوطه با ويژگي هاي خاص آن تدوين گرديد.