بخشی از مقاله
مسير ژئوشيميايي تکامل شورابه درياچه اورميه
چکيده :
درياچه ي اورميه بزرگترين درياچه ي فوق شور در جهان است آه در شمال غرب ايران ، سرزمين آذربايجان واقع شده است آه يک حوضه بسته درون قاره اي مستقل است آه وسعتي حدود ۶٠٠٠ آيلومتر مربع با متوسط عمق ۶ متر دارد. بررسي هيدروشيمي آب درياچه اورميه با استفاده از داده هاي مربوط به سال هاي ٢٠٠٧ تا ٢٠١٢ و نمونه برداري آب در دوره مورد مطالعه انجام شد. در طول ۶ سال ١٢٠ نمونه آب مورد آناليز قرار گرفت . شورابه مسير IIIB1b دياگرام تکامل شورابه ارائه شده توسط & Eugster
١٩٧٨ ,Hardie را طي نموده است . در دياگرام تکامل شورابه ذآر شده ملاحظه مي گردد آه تيپ -Na Mg-Cl مربوط به دوره قبل از خشک شدن درياچه اورميه و تيپ Mg-Na-Cl مربوط به دوره خشک مي باشد. به نظر ميرسد اين حالت نيز يک حالت گذرا باشد و اين درياچه در نهايت با تبخير بيشتر، به سالينيتي بالاتر مي رسد(اآنون شوري درياچه بيش ۴٠٠ گرم در ليتر مي باشد) و با ته نشست هاليت ، به تيپ Cl-Mg-SO٤ تکامل مي يابد. لذا دياگرام مذآور شامل اندآي تغيير مي شود. تيپ فعلي شورابه در مسير IIIb٢ دياگرام تکامل شورابه است . با گذشت زمان اختلاف ترآيب شيميايي درياچه در شمال و جنوب بزرگراه شهيد آلانتري بيشتر مي شود.
آليد واژه ها:هيدروژئوشيمي ، تکامل شورابه ، درياچه اورميه ، ايران
مقدمه :
درياچه اورميه به عنوان بزرگترين و شورترين درياچه دائمي ايران و يکي از بزرگترين درياچه هاي فوق اشباع از نمک دنيا است که قابل مقايسه با درياچه بزرگ نمک آمريکا است (محمدي و همکاران ،
١٣٨٩). درياچه اورميه بين مختصات جغرافيائي ۴۴ درجه و ١۴ دقيقه تا ۴٧ درجه و ۵٣ دقيقه طول شرقي و ٣۵ درجه و ۴٠ دقيقه تا ٣٨ درجه و ٣٠ دقيقه عرض شمالي واقع شده است . طول درياچه بين ١٢٠ تا ١٥٠ آيلومتر و عرض آن بين ٢٠ تا ٥٠ آيلومتر و عمق آن بين ٦ تا ١٦ متغير بوده و ميانگين ژرفاي آن ١٠ متر است (٢٠١٠ .Esmaeili Dahesh et al). اين درياچه در پست ترين فرونشست آذربايجان قرار دارد که اطراف آن را کوه هاي مرتفع با ارتفاع بيش از ٢٠٠٠ متر فرا گرفته است . فعاليت گسل تبريز در اين منطقه سبب بالاآمدگي قطعه ي شمالي اين گسل شده و قطعه ي فوق الذآر با ايجاد مانعي در مقابل جريان آب ، موجبات تشکيل درياچه اورميه را فراهم آورده است (پور آرماني و صديق ١٣٨٢). به لحاظ پيدايش ، درياچٔە اورميه جوان است و پس از دوره پليوسن شکل يافته است . درياچه اورميه ، درياچه اي با آب شيرين بوده که بتدريج شورتر شده تا به حد فوق اشباع از نمک رسيده است ( Kelts ١٩٨٦ ,and Shahrabi). آب درياچة اورميه با PH از ٧.٢ تا ٧.۶ در حالت زير قليايي است ترکيب شيميايي شوراب درياچه اورميه از نوع سديم -کلريد- سولفات است (درويشي خاتوني ، ١٣٩٠).
در اين تحقيق سعي شده است مسير ژئوشيميايي و تکامل شورابه درياچه اورميه مورد مطالعه قرار گيرد. تاريخچه تحقيقات در زمينه مطالعه و بررسي درياچه هاي شور و پلايا نه تنها در ايران بلکه درساير نقاط جهان سابقه چنداني ندارد. با اين حال تاآنون مطالعات زيادي بر روي اين مناطق در دنيا انجام شده است . از آن جمله مي توان به پاره اي مطالعات اساسي آه آمک زيادي به شناخت اين محيط ها نموده است ، اشاره آرد. از مطالعاتي آه در رابطه با تکامل شورابه ها صورت گرفته است ، مي توان به آارهاي افرادي چون گارلس و مکنزي و اويگستر، اويگستر، اويگستر و جان ، اسميت و درور، درور، هرزج و ليونز، مور، فياضيو وارن اشاره آرد. اما در اين ميان شايد بتوان گفت آه بهترين آار انجام شده در تفسير روند تکامل شورابه ها مربوط به آارهاي هاردي و اويگستر ١٩٧٨ مي باشد.
بحث :
روش مطالعه و مراحل انجام کار
جمع آوري اطلاعات موجود از قبيل نقشه هاي توپوگرافي ، زمين شناسي ، اطلاعات آب هاي سطحي و زيرزميني ، هواشناسي ، رسوب شناسي و ژئوفيزيک ، داده هاي آبهاي سطحي و زير زميني مربوط به سال هاي قبل از مرآز تحقيقات منابع آب وزارت نيرو انجام و همگي آنها براي پردازش هاي بعدي به يک بانک داده تبديل شد. جهت بررسي هيدروشيمي درياچه اورميه و تعيين نوع شورابه در درياچه اقدام به نمونه برداري از شد، تا ارتباط آنها با شورابه درياچه روشن گردد. سپس نتايج حاصله مقايسه وتعبير و تفسير گرديد. با استفاده از يک دستگاه قايق موتوردار و در برخي موارد قايق جيميني (شکل ١)، در يک شبکه نامنظم در شمال و جنوب درياچه ، حدود ١٢٠ نمونه آب در طول ۶ سال دوره مطالعاتي برداشت شد(شکل ١). در سال هاي ٢٠١١ و ٢٠١٢ در سمت شرق درياچه اآثر رودخانه ها خشک بود آه نمونه برداري ها بيشتر به رودخانه هاي غرب درياچه محدود گرديد.
از ديدگاه ، بدليل عدم وجود سنسور استاندارد براي اندازه گيري PH در آب هاي بسيار شور، بايستي از روش هاي غير استاندارد استفاده نمود. براي رفع اين مشکل اقدام به رقيق سازي آب با ظرف استاندارد و دقيق آزمايشگاهي نموده و گاه رقيق سازي تا سه برابر انجام گرفت ، نمونه هاي آب پس از عبور از کاغذ صافي و حذف فاز جامد آن ، در دو بطري به حجم ٣٠٠ ميلي ليتر قرار گرفت ، در دماي صفر تا ۴ درجه سانتيگراد نگهداري و همزمان به دو آزمايشگاه ارسال شد. در زمان برداشت نمونه آب ، عمق نمونه برداري و پارامترهاي فيزيک و شيميائي آب از قبيل ، رسانايي الکتريکي (EC) ، آل جامد محلول (TDS)،PH و شوري با استفاده از دستگاه مولتي پارامتر (١٥٦ Hach SensIons) اندازه گيري شده است . در آزمايشگاه جهت تعيين درصد کاتيون ها و آنيون هاي اصلي با دستگاه Automated Knauer Ion chromatograph با ستون Hamilton x١٠٠ براي آناليز آنيون ها و ستون Hamilton x٢٠٠ براي آناليز آاتيون ها، انجام گرديد در مواردي آه غلظت املاح بالا بود و امکان تجزيه آب درياچه بدليل درصد بسيار بالاي آلريد سديم ، با IC ممکن نبود در نتيجه از روش تيتراسيون استفاده شد، در ادامه جهت تعيين درصد عناصر اصلي و فرعي با استفاده از دستگاه ICP موجود در سازمان زمين شناسي به مشخصات Plus ٧٠ JY استفاده گرديد.
پس از اخذ نتايج حاصل از آزمايشات مختلف ، با استفاده از نرم افزار Rock work گزينه هيدروژئوشيمي ، نمودارهاي پايپر براي سال هاي مختلف رسم شدبه همين طريق تيپ آب هاي ورودي درياچه نيز مشخص شد. با استفاده از همين نرم افزار و گزينه Stiff، نمودار هاي استيف ترسيم شد. استيف دياگرام شورابه به خوبي نشان دهنده مقدار بالاي يون هاي آلر و سديم در شورابه مي باشد. براي تعيين تيپ شورابه ، ابتدا مقادير آاتيون ها و آنيونها بر حسب درصد مولي محاسبه شد. يون هايي آه آمتر از ۵ درصد از آل مقادير بودند، در نام گذاري لحاظ نگرديد. يون هاي بين ۵ درصد تا ٢۵ درصد در داخل پرانتز نوشته شده و مقادير بالاي ٢۵ درصد منظور شد. ابتدا آاتيون هاي غالب و سپس آنيون هاي غالب به ترتيب نوشته شده (١٩٧٠ Eugster &Hardie ) و در ادامه تفسير و نتيجه گيري انجام گرفت . همچنين پارامترهاي آماري ، ضرايب همبستگي بين آنيون و آاتيون هاي مختلف با استفاده از نرمافزار SPSS تعيين گرديد.
شکل ١)- A: نقاط نمونه برداري آب در سال ٢٠١١ و ٢٠١٢ B,C : نحوه برداشت نمونه آب از درياچه
مسير ژئوشيميايي تکامل شورابه
فرآيندهايي آه در يک حوضه بسته باعث تکامل آب هاي ورودي به شورابه هاي تغليظ يافته مي شوند شامل : تداوم تبخير، گردش مجدد همزمان با رسوبگذاري آاني هاي از قبل ايجاد شده ، واآنش هاي دياژنتيک ، تبادل با سيالات حفره اي ، احياي سولفات و تبادل يوني مي باشد. رسوبات شيميايي عمده ترين رسوبات درياچه هاي فوق اشباع از نمک مي باشند. به طور آلي با افزايش درجه شوري به ترتيب آربنات ها، سولفات ها (ژيپس و انيدريت ) و کلرورها (هاليت ) تشکيل مي گردند(٢٠٠٦ Warren).
آراگونيت نوع متداول آربنات آلسيم اوليه و درون حوضه اي است آه از شورابه هايي با مقدار منيزيم پايين و دماي بالاتر از ٣٠ درجه سانتيگراد، رسوب مي کند. فراواني رسوبات کربناته با افزايش شوري محيط کاهش و رسوبات تبخيري افزايش مي يابد. مهم ترين کاني هاي تبخيري موجود در رسوبات درياچه ، هاليت ، ژيپس و انيدريت و به مقدار کمتري کاني هاي تبخيري ديگر مانند پلي هاليت ، گزاهيدرات ، کيزريت ، کارناليت و بيشوفيت است آه اين آاني ها در زمان افزايش شوري در اثر خشکسالي ها ايجاد مي گردد. در بين آاني هاي تبخيري ، ژيپس و هاليت از اهميت بيشتري برخوردار است . با افزايش عمق نمونه ها کاهش نسبي در مقدار تبخيري ها مشاهده مي گردد. اين حالت نشان دهنده افزايش شوري آب درياچه با گذشت زمان است (١٩٨٦ Shahrabi &Kelts ). رسوب گذاري اوليه آاني هاي نسبتا نامحلول از قبيل آربنات هاي قليايي خاآي (آلسيت آم منيزيم ، آلسيت پرمنيزيم و آراگونيت ) و ژيپس يک مرحله اساسي است آه تکامل شورابه را آنترل مي آند(١٩٧٠ ,Hardie and Eugster).
تغليظ تبخيري و ته نشست آاني ها سبب تفکيک املاح و تفريق ژئوشيميايي عناصر موجود در شورابه و تکامل آن مي گردد. يکي از فرايندهاي ديگر، سيکل هاي خشک و تر به عبارت ديگر ته نشست و انحلال پوسته هاي شوره زده مي باشد اين پوسته ها حاوي آربنات هاي آلکالن ، ژيپس و آاني هاي قابل حلي از قبيل آلريدهاي سديم ، سولفات ها و آربنات ها مي باشند. اين پوسته هاي سطحي ممکن است توسط بارش هاي بعدي دوباره حل و به شورابه اضافه شوند، اما اين انحلال انتخابي است و آاني هايي آه آمتر قابل حل هستند از قبيل ژيپس و آربنات ها به صورت خرد شده و شکسته در ابعاد پبل ، گرانول ، ماسه و رس در داخل درياچه باقي مي مانند و آلريدها حل مي شوند. پوسته هاي شوره زده ، گاه در اثر حرآت يک جبهه از شورابه از زير سطح ، در زون وادوز در اثر پديده پمپ تبخير و خشک شدگي آامل آن ايجاد مي شود مقايسه نتايج آناليزهاي شيميايي شورابه ها با آب هاي ورودي ، مبين افزايش ميزان غلظت آنيون ها و آاتيون ها به سمت مرآزحوضه مي باشد. ترآيب شيميايي آب هاي حوضه آبريز و درنتيجه آب هاي وارده به پلايا، مختلف و از انواع آربناته ، سولفاته و آلروره (بيشترسولفاته ) است (نمودار ١). درحالي آه ترآيب شيميايي شورابه موجود در درياچه ، آلروره و سولفاته (بيشتر آلروره ) مي باشد. تکامل ژئوشيميايي درياچه هاي شور، با ترکيب شيميايي آب هاي وارده ، جدايش انتخابي املاح و تغليظ در اثر تبخير صورت مي گيرد.
بر اساس جدول و شکل ، تيپ شورابه درياچه درشرايط آنوني (٢٠١٢) Mg, Na, Cl مي باشد آه تا سال ٢٠١٠ قابل مقايسه با داده هاي گزارش شده از درياي بزرگ نمک در آمريکا است ولي از سال ٢٠١٠ به بعد مسير متفاوتي را طي مي آند. مسيرتکاملي شورابه درياچه اورميه ، مسير III در دياگرام تکامل شورابه (١٩٧٨ ,Eugster and Hardie) مي باشد (شکل ٢)، در نتيجه ترآيب شيميايي آب هاي غالب وارده به حوضه ، بايستي داراي باشد. درحالي آه در شرايط آنوني آب هاي وارده به درياچه عليرغم آنکه داراي درصد يون هاي متفاوت مي باشند ، همگي داراي ترآيب شيميايي هستند(جدول ١).
علت اختلاف بين ترآيب آب هاي ورودي به درياچه با تيپ شورابه درياچه ، رشد و توسعه شهري ، آشاورزي و صنعتي و طرح هاي توسعه و انسان ساز و استفاده از آب رودخانه ها مي باشد. براي مثال رودخانه آجي چاي آه از شمال شرق وارد درياچه مي شود در سال هاي اخير آاملا خشک شده و ميزان سديم آلريد بالايي آه اين رودخانه به درياچه حمل مي آرد آاهش يافته لذا تغييراتي از اين قبيل مي توان در تناقض ترآيب شيميايي بين رودخانه ها و شورابه درياچه نقش داشته باشد، در دياگرام تکامل شورابه (١٩٧٨ ,Eugster and Hardie)، فرايند І حاکي از لزوم آب هاي ورودي با ميزان پايين يون کلسيم و منيزيم براي شوراب آلکالن قليايي مي باشد و در حوضه هاي تبخيري که نسبت R.S بيش از ٨٣ باشد، ترکيب آب هاي ورودي به حوضه ها به صورت ٢+Mg+ ٢+Ca<<HCO٣ که به طور عمده آب هاي رقيق متئوريکي را شامل مي شوند(لک ، ١٣٨۶).
