چکیده

شور شدن آب­های سطحی و زیرزمینی از مهمترین چالش های رو به رشد حفظ منابع آبی در کشورهایی با موقعیت آب و هوایی گرم و خشک می باشد و این موضوع در جنوب ایران به علت درصد بالای رخنمون گنبدهای نمکی تشدید شده است.عملکرد گسل­هایی مانند قطر-کازرون و کره بس در بخش جنوبی کشور و قرار گیری سازندتبخیری هرمز در این منطقه موجب رخنمون تعدادزیادی گنبد نمکی شده که تعداد زیادی ازآن­ها در استان فارس واقع شده­است.

دشت داراب از قطب­های مهم کشاورزی استان فارس محسوب می شود و همچنین در ناحیه آب و هوایی گرم و خشک قرار گرفته­است، لذا حفظ منابع آبی در این منطقه ازاهمیت ویژه­ای برخوردار است. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر گنبد نمکی کرسیا داراب بر منابع آبی مجاور آن می­باشد.

براساس بررسی­های ژئومورفولوژیکی، زمین­شناسی، هیدروژئولوژیکی و هیدروشیمی یون­های اصلی و فرعی و مطالعات ایزوتوپی  تاثیر سطحی و زیرسطحی این گنبد نمکی بر آبخوان­های مجاور تعیین گردید و مشخص شد که گنبد نمکی کرسیا آبخوان­ آبرفتی در غرب خود را به صورت زیر سطحی تحت تاثیر قرار داده­است. همچنین با بررسی پیزومترهایی که در جنوب گنبد نمکی کرسیا در آبرفت حفر گردیده بود تعیین شد که گنبد نمکی  آبرفت جنوب خود را به صورت سطحی تحت تاثیر قرار داده­است. همچنین در شرق گنبد نمکی کرسیا، شورابه گنبد نمکی درون آهک نفوذ کرده و سپس وارد آبرفت مجاور گردیده و آبخوان آبرفتی در شرق خود را به صورت غیر مستقیم تحت تاثیر قرار داده است.  

فهرست مطالب

عنوان      صفحه

فصل اول: مقدمه

1-1- سنگ نمک…. 3

1 – 2 – انحلال نمک…. 3

1 – 3 – حلالیت هالیت.. 4

1-4 – شوری و انواع آن. 6

1 – 5 – تعیین منابع شوری. 6

1 – 6- روش های شیمیایی تعیین انحلال نمک.. 7

1 – 7 – روش های ایزوتوپی تشخیص انحلال نمک.. 18

1 – 8 – گنبد های نمکی. 24

1 – 9 – مکانیزم تشکیل گنبد های نمکی در ایران. 26

1 – 10 – عوامل موثر در تشكیل دیاپیرهای نمكی. 26

1 – 11 – منشا گنبد‌های نمکی. 27

1 – 12 – چینه شناسی و تکتونیک گنبدهای نمکی. 28

1 – 13 – زمین ریخت شناسی گنبد های نمکی. 30

1 – 14-  هیدروژئولوژی گنبدهای نمکی. 33

1 – 15 – پراکندگی گنبد های نمکی در جهان. 37

1 – 16 – گنبدهای نمکی ایران. 38

1-17-  مطالعه گنبدهای نمکی استان فارس.. 40

1-18- مروری بر پژوهش های گذشته. 44

 فصل دوم: منطقه مورد مطالعه

2-1- موقعیت جغرافیایی گنبد نمکی کرسیا 47

2-2- زمین شناسی منطقه. 48

2-3- زمین شناسی عمومی دشت داراب 53

2-4- ریختار دشت داراب… 54

2-5-  قسمت های مختلف دشت داراب 56

2-6- چشمه های پیرامون دشت داراب 56

2-7- ساختار دشت داراب 57

2-8- پایانه دارابدشت و خروجی آن.. 58

2-9- چینه شناسی منطقه مورد مطالعه 58

2-9-1- سری هرمز. 58

2-9-2- سازند سروک (SV) 65

2-9-3- واحد رادیولاریتی (Rd) 65

2-9-4- سازند تربور (Kt) 66

2-9-5- سازند ساچون 66

2-9-6- سازند جهرم 66

2-9-7- سازند آسماری 67

2-9-8- سازند رازک 67

2-9-9- سازند آغا جاری 67

2-9-10- کنگلومرای بختیاری 68

2-10- بارندگی  در ایستگاه‌های هواشناسی در محدوده داراب بارندگی ماهانه. 69

2-11- نمودار بارندگی-ارتفاع. 71

 فصل سوم: روش مطالعه

3-1- تهیه نقشه زمین شناسی از طریق سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS) 73

3- 2- محل های نمونه برداری و پارامترهای هیدروشیمیایی اندازه گیری شده 74

3 – 3 – روش نمونه برداری.. 77

3 – 4 – اندازه گیری پارامترهای هیدروشیمیایی.. 79

3 – 4 – 1 – اندازه گیری هدایت الکتریکی (EC) و درجه حرارت (T) 79

3 – 4 – 2 – اندازه گیری آنیون ها 80

3 – 4 – 2 – 1 –اندازه گیری یون کربنات (CO32-) 80

3 – 4 – 2 – 2 – اندازه گیری یون بیکربنات (HCO3–) 80

3 – 4 – 2 – 3 – اندازه گیری یون کلر (Cl–) 80

3 – 4 – 2 – 4 –اندازه گیری یون سولفات (SO42-) 80

3 – 4 – 3 – اندازه گیری کاتیون ها 81

3 – 4 – 3 – 1 – اندازه گیری یون کلسیم (Ca+2) 81

3 – 4 – 3 – 2 – اندازه گیری یون منیزیم (Mg2+) 81

3 – 4 – 3 – 3 – اندازه گیری یون های سدیم (Na+) و پتاسیم (K+) 81

3 – 5 – محاسبه درصد خطای آزمایش…. 82

 فصل چهارم: نتایج و بحث

4-1- گنبد نمکی کرسیا 84

4-2- موقعیت چشمه های شورابه و چشمه های کارستی منطقه مورد مطالعه. 86

4-3- آنالیز یون های اصلی. 87

4-4- آنالیز عناصر فرعی و کمیاب.. 91

4-5- آنالیز ایزوتوپی. 98

4-6- آبخوان های مجاور گنبد نمکی کرسیا 100

4-6-1-  آبخوان آهکی میلک…. 100

4-6-1-1- محل تخلیه آبخوان.. 101

4-6-1-2- تاثیر گنبد نمکی کرسیا بر  آهک میلک…. 102

4-6-1-3- توزیع شوری در شرق گنبد نمکی.. 103

4-6-1-4- نسبت های یونی.. 105

4-6-1-5- بررسی نتایج ایزوتوپی در تعیین منشا شوری.. 110

4-6-1-6-  بررسی تبادل کاتیونی در چاه w2.. 111

4-6-1-8- بررسی پدیده اختلاط در چاه های w2,ww67,ww68.. 112

4-6-1-9- نحوهی تاثیرگذاری گنبد نمکی کرسیا بر آبخوان آهکی میلک…. 115

4-6-1-10- مدل پیشنهادی جریان در کوه میلک…. 118

4-6-1- آبخوان آهکی شاه نشین.. 123

4-6-2-1- محل تخلیه آبخوان آهکی شاه نشین.. 124

4-6-2-2- تاثیر گنبد نمکی کرسیا بر  آهک شاه نشین.. 125

4-6-2-3- مدل عمومی جریان در آبخوان شاه نشین.. 126

4-6-1- آبرفت دشت داراب… 133

4-6-3-1- بررسی چاه‌های موجود در آبرفت دشت داراب… 135

4-6-3-2- بررسی نقشه هم تراز آب زیرزمینی در دشت داراب : 138

4-6-3-3- عمق سطح ایستابی در دشت داراب… 140

4-6-3-4- تیپ آب در دشت داراب نمودار پایپر  مربوط به نمونه های

آنالیز شده در آلمان.. 143

4-6-3-5- توزیع شوری در آبهای زیرزمینی آبرفت دشت داراب… 144

4-6-3-6- تاثیر گنبد نمکی کرسیا بر آبرفت دشت داراب… 148

4-6-3-7- بررسی نسبت های یونی.. 152

4-6-3-10- بررسی ایزوتوپی در نمونه ی  w 19 و w 24 در آبرفت دشت

داراب… 155

 

4-6-3-11- تاثیر گنبد نمکی کرسیا بر آبخوان آبرفتی در شرق.. 156

 فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1-نتیجه گیری.. 160

5-2- پیشنهادات… 162

 منابع

منابع فارسی …….. 161

منابع انگلیسی …. 163

مقدمه

امروزه استفاده از آب­های زیرزمینی در نقاط مختلف دنیا به خصوص در کشور ما به دلیل کم بودن ذخائر سطحی توسعه­ی زیادی یافته­است و برای مصارف مختلف کشاورزی، صنعتی، شرب و غیره مورد استفاده قرار میگیرد، به همین دلیل لازم است که منابع آب زیرزمینی در هر ناحیه به دقت مورد مطالعه و بررسی کمی و کیفی قرارگیرند تا بتوان از آن­ها استفاده­ی بهینه را به عمل آورد (سنگدهی و همکاران 1387) عواملی چون بهره برداری نادرست از منابع آب ز یرزمینی ، وجودعوامل طبیعی همچون گنبدهای نمکی و سازندهای زمین شناسی آلاینده، هم گاها موجب کاهش کیفیت آب چاه­ها وسفره­های زیرزمینی می­شوند(زمردیان،1383) گنبدهای نمکی می­توانند به صورت­های مختلف منابع آب سطحی و زیرزمینی راآلوده نمایند .آلوده کنندگی گنبدهای نمکی درحد حجم­ها و دبی­های بسیار زیاد می­باشد. در مناطق خشک و نیمه خشکی مانند ایران که منابع آب از اهمیت زیادی برخوردار هستند بررسی شدت و نحوه آلودگی توسط گنبد‌های نمکی کمک زیادی در مدیریت کیفی این منابع خواهد نمود. نظر به­اینکه تعداد گنبد‌های نمکی در ایران زیاد است، ارائه راهکار مناسب برای تعیین مقادیر و نحوه آلودگی منابع آب توسط گنبد‌های­ نمکی راهکارهای مناسبی را برای سایر نقاط ارائه خواهد داد. احمدزاده و همکاران 115 گنبد نمکی را در جنوب ایران نام برده­اند که 101 گنبد محدوده بین بندرعباس- سروستان و 14 گنبد در جنوب کازرون قرار دارند. با توجه به نوپا بودن مطالعات صورت گرفته در زمینه گنبدهای نمکی در ایران بسیاری از مطالعات اولیه توسط زمین شناسان غیر ایرانی و در زمینه تکتونیک نمک انجام پذیرفته­است و پس از آن با گسترش مطالعات صورت گرفته، بررسی­های مربوط به هیدروژئولوژی گنبدهای نمکی نیز آغاز گردید.

1-1- سنگ نمک

سنگ نمک یا هالیت با ترکیب NaCl در زیر سطح به شکل لایه ای (salt bed) و بر روی زمین به شکل dome، sill، dike و دیاپیر (diapir) وجود دارد. بسته به تاریخ رسوبگذاری،نهشته­های هالیت ممکن است با دیگر نمک­های کلریدی همچون کارنالیت (KMgCl3,6H2O) یا سیلویت (KCl)، سولفات­هاهمچون پولی هالیت (K2Ca2Mg[SO4]4H2O)،انیدریت (CaSO4)،ژیپس (CaSO4,2H2O) یا باکربنات­ها همچون دولومیت (CaMg(CO3)2)  یا کلسیت(CaCO3) همراه باشند. از مهمترین خواص نمک می­توان به چگالی کم آن که برابر با kg/m3 165/2 می باشد و انحلال پذیری بالای آن که برابر با g/l360 می باشد نام برد. نمک در اعماق زیاد نفوذ ناپذیر می باشد. از دیگر خواص مهم نمک شکل پذیری آن است که به صورت Halokinesis، plastic creepin و deformation under pressure تغییر شکل میدهد.

 1 – 2 – انحلال نمک

در بسیاری از حوضه­های رسوبی در جهان لایه­های ضخیمی از سنگ نمک وجود دارد و در بعضی موارد، نمک تغییر شکل داده و به صورت دیاپیرهای نمکی و یا گنبدهای نمکی رخنمون دارند. نمک با توجه به حلالیت ساده­ی آن تحت تاثیر بارش های جوی قرار گرفته و به راحتی انحلال می­یابد. اما در بعضی موارد با وجود قابلیت حلالیت زیاد، این نهشته ها برای چندین هزار سال پایدار بوده و ممکن است یا انحلالی در آن­ها رخ نداده و یا این که پیشرفت انحلال بسیار کند بوده باشد، که این امر بیانگر عدم تماس آن­ها با چرخه­ی آب­های شیرین می­باشد. لایه­های نمک ممکن است در بین سیستم­های جریان آب زیرزمینی ناحیه­ای یا محلی قرار گرفته و دائما از قسمت­های بالایی و حواشی در حال حل شدن بوده و باعث شوری آب­های زیرزمینی گردند. برای مثال در مناطق تگزاس و نیومکزیکو بییش از 200 متر نمک به وسیله­ی آب­های زیرزمینی انحلال یافته­اند.

جانسون و همکارانش (1977) به اختصار عوامل موثر در انحلال نمک را شرح داده­اند:

1– غیر اشباع بودن آب نسبت به نمک

2– وجود نهشته­ی نمکی و آب کافی

3– امکان حرکت آب در داخل یا بر روی نهشته­های نمکی و امکان خروج آب

4- انرژی (مانند بار هیدرواستاتیکی) که باعث جریان آب در سیستم گردد.

با وجود این شرایط، آب­های جوی به داخل زمین نفوذ کرده و انحلال نمک در زیر سطح اتفاق می­افتد و آب راه خود را به نواحی با ارتفاع کمتر ادامه می­دهد. تخلیه­ی چشمه­های شور حاصل از انحلال نمک و تبخیر آب­های شور در سطح زمین می ­تواند باعث تولید و توسعه­ی پهنه­های نمکی گردد. چنین پهنه­های نمکی در دشت رولینگ (Rolling) در شمال تگزاس و جنوب غرب اکلاهاما به وسیله یوارد (1961) و ریشتر و کیلر (1986)، Ward,1961 و Richter and Kreitler,1986 توصیف شده­اند. آب­های شور تخلیه شده در این نواحی از چند هزار میلی­گرم بر لیتر تا 150000 میلی گرم بر لیتر کلر را در خود حل کرده که کیفیت آب-های سطحی را تا صدها مایل پایین تر تحت تاثیر قرار می­ دهند (Richter,1993).

1 – 3 – حلالیت هالیت

قابلیت حلالیت مولی هالیت در 25 درجه سانتی گراد بسیار زیاد است به طوری که ثابت حلالیت آن طبق معادله 1 -1 برابر با 38 می­باشد.

معادله (1-1)                 = 38 Ksp = [Na+].[Cl–]

 

جدول 1- 1- قابلیت انحلال کانی­هایی که به صورت متجانس حل می­شوند

 (دمای 25 درجه سانتی گراد و فشار کل یک بار)، (Lioyd et al,1985)

از آنجایی که ماکزیمم حد اشباع آب از کلسیت 500 میلی گرم در لیتر می­باشد بنابراین می­توان دریافت که انحلال هالیت 720 برابر انحلال کلسیت و 170 برابر ژیپس می­باشد که این خود بیانگر سادگی حلالیت هالیت می­باشد. حلالیت هالیت با افزایش درجه حرارت زیاد می­گردد. شکل 1 افزایش حلالیت هالیت را با افزایش درجه حرارت نشان می­دهد.

شکل1 – 1- افزایش حلالیت هالیت با افزایش درجه حرارت بر حسب میلی­گرم بر لیتر

و درصد وزنی(شیمی عمومی هیئت مولفان، 1364)

1-4 – شوری و انواع آن

شورابه آبی است که غلظت کلر آن از غلظت متوسط کلر جهانی در آب اقیانوس بیشتر باشد(Hem,1973). شور شدن که با افزایش میزان مواد جامد حل شده (TDS) تعریف می­شود، شایع­ترین نوع آلوده شدن منابع آب است.

افزایش شوری علاوه بر این که باعث بالا رفتن کل مواد شیمیایی آب می­شود باعث افزایش غلظت تشکیل دهنده­های خاصی نیز می­گردد.

 1 – 5 – تعیین منابع شوری

همانگونه که بحث شد منابع شوری گوناگونی وجود دارند. برای تشخیص و تفكیك منابع شوری از یكدیگر، از روش­های مختلفی استفاده می­گردد كه عمدتاً عبارتند از:

آنالیز شیمیایی آب
روش­های ایزوتوپی
برای نیل به این هدف از پارامترهای گوناگونی هم­چون كاتیون­های اصلی (Na,Mg,Ca) و آنیون­های اصلی (HCO3,SO4,Cl) و عناصر فرعی (K,I,Br,Li) و بعضی ایزوتوپ­های محیطی (14C,3H,2H,18O)استفاده می­گردد. در سال­های اخیر از این اجزاء شیمیایی و یا نسبت­های آن­ها جهت تفکیک منابع شوری استفاده شده است. جدول 2 نسبت­های به­كار رفته در تعیین منابع شوری را نشان می­دهد.

 

جدول1-2 – پارامترهای شیمیایی پیشنهاد شده جهت تفکیک منابع شوری (Richter, 1993)

1 – 6- روش­های شیمیایی تعیین انحلال نمک

1 – استفاده از نسبت Na/Cl

Leonard and ward (1962) اولین کسانی بودند که از این نسبت جهت تشخیص انحلال هالیت از شورابه­های میادین نفتی در اکلاهاما استفاده کردند. یک نوع چشمه­های شور در اکلاهامای غربی نسبت وزنی سدیم به کلر را بین 63/0 تا 65/0 نشان داده که بیانگر انحلال هالیت خالص (نسبت وزنی Na/Cl = 0.648 ) به عنوان منبع شوری می­باشد.

علاوه بر نسبت وزنی می­توان از نسبت مولی برابر با یک، برای نسبت سدیم به کلر (چون سدیم و کلر از لحاظ مولی به نسبت یک به یک با یکدیگر ترکیب می­شوند) و هم چنین نسبت سدیم به کلر برابر با یک بر حسب اکی والان در میلیون (epm) (چون ظرفیت Cl و Na هردو برابر یک می­باشد) جهت تشخیص انحلال به عنوان منبع شوری استفاده کرد. Gogel,1981 پیشنهاد کرد که اگر نسبت وزنی سدیم به کلر کمتر از 6/0 (بین 28/0 تا 54/0) باشد، بیانگر منشاء میدان­های نفتی چشمه­های شور می­باشد. وی با بهره گرفتن از همین روش و به دست آوردن نسبت وزنی سدیم به کلر بین 65/0 تا 67/0 برای رودخانه Ninnesch، منشا آلودگی سفره­ی Wellington را انحلال نمک تشخیص داد. همان طور که در شکل 2 نشان می­دهد شورابه­های میادین نفتی دارای سدیم کمتری نسبت به شورابه­های حاصل از انحلال نمک می­باشند، بنابراین نسبت سدیم به کلر در میدان­های نفتی کمتر از شورابه­های انحلال نمک می­باشد. با بهره گرفتن از این روش می­توان منابع آلوده کننده­ آب سطحی را نیز مشخص کرد.

شکل1- 2- ترکیب نسبت وزنی سدیم به کلر برای شورابه­های میادین نفتی