بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به گسترش قابل ملاحظه واحدهاي مارنی در قلمروي حوزههاي آبخیز استان اردبیل از یکسو و استعداد وقوع انواع ناهنجاريهاي طبیعی از جمله، فرسایش خاك، انواع رخسارههاي فرسایشی - سطحی، شیاري و خندقی - و رسوبزایی بالا از سوي دیگر، شناخت جامع مارنها از دیدگاه فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی که در نهایت ما را به طبقه بندي مارنها رهنمون میکند، امري لازم و ضروري است.
در این تحقیق رابطه بین اشکال و شدت فرسایش مارنها با ویژگیهاي فیزیکی، مکانیکی وشیمیایی آن مورد بررسی قرار گرفته است. به همین منظور با تهیه نقشههاي لیتولوژي، شیب، اقلیم و تلفیق آنها، نقشه واحدهاي کاري تعیینگردید. سپس از محل وقوع اشکال مختلف فرسایشی در 35 نقطه، تعداد 40 نمونه تهیه و جهت تعیین مقدار متغیرهاي فیزیکوشیمیایی به آزمایشگاه ارسال گردید. در پلاتهاي یک مترمربعی باران مصنوعی به مدت نیم ساعت و با شدت 40 میلی متر در ساعت ایجاد و میزان بار رسوبی تولید شده اندازه گیري شد.
طبقهبندي براساس ویژگیهاي فیزیکی، شیمیائی و توام آنها به روش آنالیز خوشهاي نشان میدهد که این مارنها را می- توان توسط متغیرهاي شیمیایی به چهار گروه، و متغیرهاي فیزیکی و فیزیکو- شیمیایی به سه گروه تقسیم کرد. صحت این گروه بنديها به ترتیب معادل 94/3، 85/7 و 62/9 درصد میباشد.
1 مقدمه
استان اردبیل در شمال غرب ایران با مساحتی بالغ بر 17953 کیلومتر مربع حدود1/09 از مساحت کل کشور را به خود اختصاص داده و بین طولهاي جغرافیاییَ3ْ47 َتا55ْ48 خاوري و عرض هاي جغرافیاییَ45 37 َتا42ْ 39 شمالی قرار گرفته است.
با توجه به گسترش حدود 13 درصدي واحدهاي مارنی در قلمروي حوضههاي آبخیزهاي استان اردبیل از یک سو و استعداد وقوع ناهنجاريهاي طبیعی از جمله فرسایش خاك، انواع رخسارههاي فرسایشی - سطحی، شیاري و خندقی - و رسوبزایی بالا از سوي دیگر، طبقه بندي مارنها امري ضروري به نظر میرسد. در رابطه با وضعیت فرسایش، اشکال فرسایش و طبقه بندي مارن ها و سایر تشکیلات زمین شناسی در استان اردبیل مطالعات و بررسیهاي اندك و جزئی انجام شده است.
تنها مطالعه مربوط به مارن-ها در گستره این منطقه در زمینه اثر درجه و جهت شیب در فرسایش مارنهاي حوزه گیوي چاي در جنوب استان میباشد - محمد زاده، . - 1384 نتایج این پژوهش نشان میدهد که میزان رواناب، گل آلودگی و تلفات خاك در شیب هاي جنوبی بیشتر از شمالی بوده و بین مقادیر شیب از نظر رواناب اختلاف معنی دار وجود دارد.
قدیمی عروس محله و همکاران - 1378 - با تهیه 60 نمونه از مارن هاي منطقه تفرش و آنالیز آنها، 16 متغییر فیزیکی و شیمیایی را تعیین نموده و با طبقه بندي خوشه اي، مارن هاي منطقه را به پنج گروه مارنی طبقه بندي نمودند و اظهار داشتند که فقط شش متغیر در طبقه بندي مارن هاي منطقه نقش اساسی ایفا می نماید که مهمترین آنها سدیم است. لذا انجام مطالعه حاضر در گستره استان اردبیل میتواند شروعی بر یک پژوهش ادامه دار در زمینه طبقه بندي مارنها براساس ویژگیهاي آنها به گروههاي فرسایشی باشد. استفاده از بارانسازهاي مصنوعی براي انجام تحقیقات در زمینه هیدرولوژي، فرسایش خاك و رسوبزایی کاربرد وسیعی داشته و محققین زیادي در انجام تحقیقات خود از این وسیله استفاده نمودهاند
با استناد بر نتایج این تحقیقات میزان تلفات خاك در پلات هاي انتخابی با استفاده از یک دستگاه باران ساز با نساحت یک متر مربع صورت گرفت. عوامل موثر در فرسایش پذیري مارن ها بسیار زیاد بوده و داراي فرآیند پیچیده اي است به طوري که فرسایش در مارن ها به عوامل خارجی نظیر توزیع بارندگی و عوامل داخلی نظیر خصوصیات شیمیایی و فیزیکی بستگی دارد. در خصوص تاثیر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی بر حساسیت فرسایشی سازندهاي زمین شناسی و خاك، تحقیقات زیادي در آزمایشگاه انجام شده است اما تجربیات صحرایی در این باره چندان زیاد نیست
در چند ده سال گذشته تحقیقاتی در خصوص تعیین رابطه ویژگیهاي فیزیکوشیمیائی مارنها با پایداري آنها صورت گرفته است - خامه چیان، 1369، رئیسیان، 1376، Thornes, 1980 . - Rienks, 1999 ,Mohamed, 2000 درباره رسوب خیزي مارنها مطالعات مختلف و زیادي توسط Benito و همکاران - 1991 - در اسپانیا، - 1971 - Engelend در جنوب داکوتاي آمریکا، Bufalo و همکاران - 1992 - در فرانسه و Sirventij و همکاران - 1996 - در اسپانیا صورت گرفته است که نتایج حاصل از بررسیهاي انجام شده توسط محققان یاد شده نشانگر حساسیت بسیار شدید مارن ها به فرسایش و تغییر و تحول اشکال فرسایشی در آنهاست و نقش شیب دامنهها و شدت رواناب در تولید رسوب از عرصههاي مارنی چشمگیر و قابل توجه است.
2 مواد و روشها
تهیه نقشه گسترش سازندهاي مارنی در استان: نقشه گسترش سازندهاي مارنی در استان اردبیل بر اساس نقشههاي1: 250000 و 1:100000زمین شناسی تهیه و پس از رقومی نمودن آنها و هماهنگ کردن لایهها و لیتولوژي سطحی، استخراج و سپس در بازدیدهاي صحرائی اصلاح و تکمیل گردید. بر این اساس تمام مارن هاي استان مربوط به نئوژن بوده که با توجه به زمان تشکیل، نوع رخساره هاي سنگی و ویژگیهاي حوزه رسوبی به پنج واحد تقسیم شده است. سازندهاي نئوژن جنوب استان به سه واحد Ng - ها - و شمالی نیز به دو واحد تقسیم شدهاند.
:Ng1 این نهشتهها شدیداً چین خورده و متشکل از تناوب ماسه سنگ و مارن قرمز گچدار میباشند.
:Ng2 ترکیب اصلی رسوبات این حوزه مارن، ماسه سنگ و سیلتستون با لایههاي گچی میباشد.
:Ng4 این واحد بطور همشیب روي سنگ هاي آتشفشانی و رسوبی نئوژن ته نشین شده اند. در قسمت هاي زیرین اساساً مارنی بوده که در آن میان لایه هاي از توف، آهک آب شیرین، ماسه سنگ و میکروکنگلومرا نیز دیده میشود که در نهایت با ته ته نشینی کنگلومرا پایان می یابد.
:OM از مارن و رس بصورت تناوبی و بین لایه اي با گسترش کم تا زیاد تشکیل شده است.
:M مارنهاي ژیپسدار، سیلت رسدار به رنگ اخرائی، قهوهاي و با میان لایههاي ماسه سنگ آهکی.
- استخراج نقشه واحدهاي همگن: پس از تهیه نقشههاي اقلیم، لیتولوژي و شیب این سه نوع نقشه کُد گذاري گردیدند، یعنی براي هر واحد لیتولوژي یا هر نوع اقلیمی و یا هر کلاسه شیب یک کُد در نظر گرفته شد و سپس با تلفیق این نقشه ها در نهایت نقشه واحدهاي کاري مشخص گردید - شکل . - 1 پس از تعیین واحدهاي کاري، عملیات صحرائی شامل نمونه برداري انجام گردید.
- نمونههاي مارنی جهت تعیین مقادیر پارامترهاي هدایت الکتریکی، اسیدیته - - pH، ظرفیت تبادل کاتیونی، درصد مواد خنثی شونده، درصد کربن آلی، مقادیر کاتیونهاي کلسیم، منیزیم، پتاسیم و سدیم، مقادیر آنیون-هاي بیکربنات، کلرید و سولفات و درصد گچ به آزمایشگاه ارسال شد. همچنین بافت، حد روانی - LL - ، حد خمیري - - PL خاكها نیز تعیین شد. علاوه بر در 35 نمونه اخذ شده ازآزمایشات باران ساز مصنوعی میزان رسوب - تلفات خاك - و آب - رواناب حاصل از بارش - اندازه گیري شد. در انجام آزمایش ارتفاع ریزش باران 165 سانتی- متر، شدت بارندگی 40 میلی متر در ساعت و مدت بارش 0/5 ساعت در نظر گرفته شده است.
- تجزیه و تحلیل نتایج: براساس ویژگیهاي فیزیکی و شیمیائی مارنها به روش آنالیز خوشهاي گروه بندي شده و درصد صحت گروه بنديها تعیین گردید.
