بخشی از مقاله
پانزدهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران تاثیرخشکسالی و برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی دشت هاي
شمال همدان بر سطح آب زیرزمینی وتشکیل فروچاله ها
چکیده:
دشت هاي رزن، بهار، کبودرآهنگ درشمال استان همدان واقع شده و ضخامت رسوبات سفره آبدار آن ها به حدود 70-100 متر می رسد که بهره برداري از آنها بیش از ظرفیت سفره بوده و سالانه حدود 2/5-3متر افت درسطح آب این سفره ها وجود دارد.سالانه چندین فروچاله کوچک و بزرگ در سطح دشتها بوجود آمده که سبب نگرانی ساکنان منطقه گردیده است.در این تحقیق، پس از پیمایشها و اندازه گیریهاي صحرایی، تجزیه نمونه ها و برآورد میزان دي اکسید کربن آزاد((Free carbon dioxideانجام گرفته و مشخصات فروچاله ها شناسایی و ثبت شده است .از نتایج حاصل مشخص گردید که شرایط ویژه در سنگ بسترآهکی و وجود دي اکسید کربن بیشتراز 1500میلی گرم در لیتر، عامل اصلی توسعه کارست در منطقه است.همچنین وجود حفره هاي انحلالی بزرگ، مجاري آب، سیستم درز و شکاف وسیع در سنگ بسترو پمپاژ آب موجود در آنها عامل اصلی ایجاد فروچاله هاي منطقه بوده و عواملی چون ماسه شویی لایه ها، خروج گاز از چاهها وافت سریع سطح آب زیرزمینی در تسریع وقوع فروچاله هاي منطقه دخیل هستند .لذا براي جلوگیري از این پدیده، بایداولاً از کف شکنی و حفاري در سنگ بستر خودداري شود .و دوم این که براي جلوگیري از ماسه شویی چاههاي آب باید ازگراول پک (Gravel pack) مناسب استفاده شود و سوم این که همه چاه هایی که درسنگ بستر حفاري شده وآبدهی بالایی دارند،تعطیل شوند.
واژه هاي کلیدي: دشت هاي شمال همدان، فروچاله، کارست، سنگ بستر، د ي اکسید کربن آزاد.
مقدمه :
دشت هاي رزن، بهار، کبودرآهنگ بخشی از حوضه آبریز دریاچه نمک،در شمال استان همدان واقع شده اند،که داراي تراکم جمعیتی بالایی بوده و به عنوان سفر ه هاي آب زیر زمینی، به شدت مورد بهره برداري قرار گرفته اند .به علت کاهش آبدهی، در سالهاي اخیرکف شکنی و حفاري درسنگ بستر برخی از چاههاي آب منطقه صورت گرفته و به دنبال آن فروچاله هاي بزرگ و کوچکی در مجاورت این چاهها به وجود آمده است که ضمن خسارت به زمینهاي کشاورزي و تهدید نیروگاه برق و دیگر تأسیسات، موجب نگرانی ساکنان منطقه و مسئولان استان گردیده است .همچنین درمجاورت فروچاله ها ویا درفاصله هاي نه چندان دورچاههاي آبی وجود داردکه آب آنها تلخ ، ترش و سوزنده و گاه گازدار است.دي اکسید کربن با منشأ
جوي درآب باران و آبهاي سطحی و با منشأ گرمابی و پنوماتولیتی در آبهاي زیرزمینی حل شده ومحیط را اسیدي می کند و مهم ترین و اصلی ترین عامل انحلال سنگهاي کربناتی به شمار می آید .دي اکسیدکربن با منشأجوي، برسنگهاي آهکی اثر نموده وسبب ایجاد سیستم برون کارست می شود ولی به علت مقدار کم، بر سنگهاي آهکی مدفون شده در زیر رسوبات اثر قابل ملاحظه اي ندارد وسیستم درون کارست توسط دي اکسیدکربن با منشأ درونی حاصل می گردد . مقدار دي اکسیدکربن آزاد محلول درآبهاي جوي اندك است و مقادیر بیشتر از 10 میلی گرم بر لیتر و به ویژه اگر از 100 میلی گرم بر لیتر بیشتر باشد، ناشی از فعالیت فازهاي پنوماتولیتی و گرمایی میباشد. شاخص اشباع و شاخص پایداري، دو شاخص مهم درتشخیص توانایی آب براي حمله به کربناتها و یا میزان اشباع آنها از یون کلسیم است .هنگامی که مقادیر این شاخص ها به ترتیب مثبت وکمتراز شش باشد بدین معنی است که آب حاوي دي اکسید کربن به سنگ کربنات حمله کرده و خوردگی و انحلال به وقوع پیوسته و شرایط فوق اشباع براي یون کلسیم محلول در آب به وجود آمده است . سنگهاي کربناتی که ریزبلور و ضخیم لایه بوده وداراي سیستم درزوشکاف به همراه ناودیسهاو تاقدیسهاي ملایم و میان لایه هاي رسی-مارنی هستند، براي توسعه پدیده کارستی شدن بسیارمستعد هستند. در ناحیه اولاندو و ایالات متحده، دست کم 140 فروچاله بین سالهاي 1961 تا 1986
تشکیل شد بر اساس مطالعات انجام شده در منطقه آریزونا، فرونشستها به دو صورت سریع وآهسته اتفاق می افتند .حرکات آهسته در مناطق دانه ریز رسی که از حالت اشباع خارج شده و تحت نیروي وزن لایه تراکم می یابند به وجود آمده و حرکات سریع بیشتر در مناطقی با سنگ کف کارستی رخ داده و به عنوان فروچاله معروفند .دراین سري مطالعات، از تخلیه آب زیر زمینی، استخراج گاز ونفت، حرکات سنگ در عملیات معدنی و زهکشی زمینهاي لجنی و ماندابی، به عنوان عوامل اصلی وقوع فروچاله ها یادشده است .
موقعیت جغرافیایی:
شکل(1 موقعیت دشت هاي شمال همدان در کشور واستان
منطقه مورد مطالعه شامل دشت هاي رزن، کبودرآهنگ، بهار می باشد که در شمال استان همدان، بین
33درجه و59 دقیقه تا 35 درجه و48دقیقه عرض شمالی و47درجه و34دقیقه تا 49 درجه و26دقیقه طول شرقی واقع شده و جزء بخشی از حوزه آبریز دریاچه نمک محسوب می شود و وسعت آن بالغ بر
13552کیلومتر مربع می باشد. بلندترین نقطه منطقه با ارتفاع بیشتر از 3500 متر در ارتفاعات الوند وگودترین نقطه با ارتفاع کمتر از1500متردر روستاي عمر آباد واقع شده است. داراي زمستان هاي سرد وطولانی وتابستان هاي معتدل بوده و از نظر آب وهوایی داراي اقلیم سرد ونیمه خشک می باشد .حوزه آبریز دریاچه نمک در مقایسه با سایر حوزه هاي اصلی با متوسط بارندگی سالانه حدود300میلی متر جزکم باران ترین حوزه هاي کشور محسوب می شود.
مشاهدات ونتایج:
زمان رخداد فروچاله ها:
تا زمانی که چاههاي دشت ها کم عمق بودند و تنها لایه رسوبی منطقه را قطع کرده بودند، هیچ فروچاله اي به وجود نیامده بود.فروچاله هاي منطقه پس از کف شکنی چاهها و حفاري درسنگ بستر رخ دادند و اغلب آنها در حدود 6 ماه تا چند سال پس از حفر چاههاي کف شکنی شده به وجود آمده اند. بنابراین سن فروچاله ها جوان تر از چاههاي کف شکنی شده و محدود به ده سال اخیر بوده است.
شکل فروچاله ها:
اغلب فروچاله هاي منطقه درمقاطع افقی، دایره اي شکل بوده که گویاي ضخامت به نسبت زیاد رسوبات و خالی شدن آب از زیر لایه رسوبی توسط مجاري موجود در سنگ کف می باشد.البته گاه شکل بیضوي نیز مشاهده می گردد که حاکی از وجود شکافهایی در مرز سنگ کف و رسوبات است.شکل اغلب فروچاله هایی که تازه تشکیل شده اند، همانند یک مخروط ناقص بوده که قاعده آن رو به داخل زمین قرار گرفته است یعنی اگر از فروچاله ها در اعماق مختلف مقاطع افقی تهیه شود با افزایش عمق قطر دوایر بیشتر می شود و این نشان می دهد که رسوبات به صورت کمانی و از زیر ریزش کرده اند .لایه هاي بالایی به علت دانه ریز بودن داراي چسبندگی بیشتري می باشند .با گذشت زمان و افزایش سن فروچاله ها، حاشیه آنها ریزش کرده و شکل استوانه اي به خود می گیرند. شکل((10
وضعیت ویژه زمین شناسی:
منطقه مورد مطالعه در مرز زونهاي سنندج -سیرجان و ایران مرکزي واقع شده است .که سنگ بستر و رسوبات سفره آبدار آن داراي ویژه گیهاي منحصر به فردي بوده که به طورخلاصه وضعیت آنها تشریح می گردد.
الف) رسوبات آبرفتی
ضخامت رسوبات آبرفتی دشت، به طور میانگین حدود 70-100 متر است. بر اساس اطلاعات حاصل از حفاري، لایه سطحی از رس وسیلت تشکیل گردیده و پس از آن رسوبات شنی، ماسه اي وسیلتی تا عمق
60 متري قرار گرفته و با افزایش عمق همین وضعیت تکرار می گردد و در عمق حدود 100 متري، آهک وگاهی آهک مارنی به عنوان سنگ بستر ظاهرمی شود .دربسیاري از نقاط و به ویژه در مناطقی که فروچاله ها اتفاق افتاده اند، لایه هایی ازرسوبات ماسه دار وجود داردکه دانه هاي ماسه قابلیت خوبی براي حرکت و خروج از لایه ها توسط پمپاژ از خود نشان می دهند.
