بخشی از مقاله
چکیده
چشم انداز سطحی و زیرسطحی که با عمل انحلال آب در سنگهای کربناته - سنگ آهک و دولومیت - ایجاد شده است را کارست مینامند. معما مسائل مربوط به کارست، همواره موضوع مورد بررسی بوده است. کارست از جنبههای ژئومورفولوژی، هیدروژئولوژی، مهندسی، زیستشناسی علوم میان رشتهای از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. گسترش قابل توجه سازندهای کارستی در ایران به ویژه سازندهای کربناته در زون های زمین شناسی زاگرس، کپه داغ، البرز و به صورت محدود در نواحی مرکزی ایران، شرایط مناسبی در شکلگیری لندفرمهای کارستی و به ویژه مخازن نسبتا قابل توجه از آب زیرزمینی کارستی را در کشور ایجاد کرده است. مقالات و مطالب علمی مربوط به کارست ایران در سطح بینالمل بسیار کم بوده و در مجامع و منابع علمی مطرح جهانی، علیرغم نام بردن از ایران به عنوان یکی از نواحی پتانسیل در زمینه کارست، اشاره بسیار محدودی به لندفرمهای کارستی و جنبههای علمی آن شده است که کمبود مقالات علمی و تحقیقات میانرشتهای در مطالعات کارست ایران را نشان میدهد. بنابراین، عزم جدی و دلسوزانهای را طلب دارد که محققان و پژوهشگران این حوزه، بیش از پیش، به معرفی، مطالعه و بررسیهای علمی در زمینه کارست ایران همت گمارند.
-1 مقدمه
م ساحت زیادی از خ شکیها را سنگهای آهکی قابل انحلال پو شانده و م ستعد رخداد فرآیندهای کار ستیک ا ست. فورد و ویلیامز - 2007 - تامین نیاز آبی حدود 25 درصد از جمعیت جهان را از سیستم کارست تخمین زدهاند. بیش از 85 درصد از مناطق جنوبی کشورمان آب خود را از منابع آب کارستی دریافت میدارند - افراسیابیان، . - 1377 به علت محدودیت منابع آب آبرفتی از نظر کمی و کیفی و نیز گسترش وسیع سازندهای کارستی در سطح کشور، مطالعات و تحقیقات کارست و منابع آب کارستی به منظور شناخت، حفاظت و بهرهبرداری از آنها از اهمیت ویژهای برخوردار است.
-2 تاریخچه کارست
م سائل مربوط به کار ست همواره مو ضوع مورد برر سی بوده ا ست و تعیین زمان دقیق ایجاد کار ست شنا سی د شوار ا ست. در دوران با ستان، فلاسفه و مهندسان یونانی و رومی در کشف پدیدههای غیرمعمول نواحی کارستی اطراف مدیترانه علاقمند بودند. آنها با تصورات و مفاهیم خود در چرخه آب، مدلهای کار ست را طرح کردهاند: پرتگاههای بزرگ، رودخانههای کور و دریاهای ناپدید شونده، حفرهها و غارهای عمیق در قلب کوهستان. نوشتههای افلاطون - قرن چهارم قبل از میلاد - در مورد منشا چشمهها نشان میدهد که رابطهای بین چشمهها و رودخانههای کور و دولینها وجود دارد. استرابو - قرن اول قبل از میلاد - ارتباط بین رودخانه کور رکاٌ در اسلوونی و چشمه تیماووٍ در ایتالیا را بیان میکند. سنیکا 4 - سال قبل از میلاد تا 65 سال بعد از میلاد - در سوالات طبیعی-جلد سوم بیان میکند که سنگ ممکن است در حفرهها و غارهای زیرزمینی که آبراهههای سطحی را تغذیه میکند،
به آب تبدیل شود؛ مدل وی میتواند ن شان دهد که انحلال، عامل ت شکیل غار ا ست - گیلی، . - 2015 دانشنامه عربی قرن دهم، "رسالههای برادران طاهر" - رسائل اخوان الصفا - ، غارها و پیکرههای آبی زیرزمینی را توصیف میکند. مطالعه کارست در چین، از قرن 17 شروع شد که طی آن، جغرافیدان زو زیاکَ با چ شمان تیزبین طبیعتگرای خود به مدت سی سال به جنوب چین سفر کرد؛ وی ب سیاری از غارهای را م شاهده کرد و تئوریهای ساختاری زیادی را در مورد ت شکیل غار تو صیف کرد. در اروپا، در سال 1873، ای. تاتز نخستین بار از واژه کارست برای توصیف لندفرمهای نزدیک تریسته ایتالیا استفاده کرد. نخستین توصیفات کلی کارست کلاسیک، مطالعه جغرافیدان صرب با نام جووان سیویچُ - 1927-1865 - است که با انتشار کتاب - 1893 - "Die Karstphänomenen" استفاده علمی از واژه کارست را گسترش داد، به طوری که امروزه این واژه جهانی شده است. با توجه به حجم کار سیویچ 60 - جلد - ، وی به عنوان پدر کارستشناسی اروپا در نظر گرفته شده است - گیلی، . - 2015
مطالعات کار ست در ایران به مطالعات و شنا سایی در سال 1350 برمیگردد که در نواحی کار ستی زاگرس آغاز و تعداد زیادی چاه در نقاط مختلف آن حفاری گردیده است. بعد از تاسیس مرکز مطالعات و پژوهشهای کارست در شیراز، اولین مطالعه جامع در سال 1369 در حوضه کارست مهارلو استان فارس انجام گردید - مقیمی، . - 1391 مطالعات و تحقیقات این مرکز با نام جدید "مرکز ملی مطالعات و تحقیقات سازندهای سخت - کارست - ، اساسا بر مطالعه منابع آب کارست و سازندهای سخت کشور تمرکز دارد، از جمله: مطالعات شناسایی، نیمه تفصیلی موردی منابع آب سازندهای سخت- تعیین پتانسیل بهرهبرداری از سازندهای سخت- تهیه مدلهای کمی و کیفی منابع آب سازندهای سخت ... .
-3 اهمیت کارست در علوم مختلف
-1-3 ژئومورفولوژی
به طور کلی، چشم انداز سطحی و زیرسطحی که با عمل انحلال آب در سنگهای کربناته - سنگ آهک و دولومیت - ایجاد شده است را کارست مینامند. در تعریف گسترهتر، کارست شامل انواع سنگهای انحلالپذیر می شود که آب میتواند درون آن نفوذ کرده و آن را در زیر زمین حل کند و غارهای دائمی و پایا در آن ایجاد کند. این حالت مستلزم آن است که از یک طرف، سنگ مورد نظر مقاومت مکانیکی کافی برای جلوگیری از ریزش ناگهانی غار را داشته باشد و از طرف دیگر، مسیری برای خروج مواد انحلال یافته از سیستم را دارا باشد. اهمیت این مفاهیم در تمایز کارست از چشماندازهای دیگر است. در واقع، برخی از اشکال انحلالی سطحی را میتوان در بیشتر انواع سنگها مشاهده کرد به ویژه در مناطق درونحارهای که بازالت و گرانیت به سهولت هوازده میشوند. در این موارد، آب تا عمق ناچیزی اثر دارد و مواد ریزشی حاصل، به سرعت غارهایی که ایجاد می شود را پر میکند؛ از این رو، نمیتواند چ شمانداز کار ستی را شکل دهد - گیلی، . - 2015 سنگهای غیرکربناته مانند گچ، نمکها و نوع مشخصی از ماسهسنگها، انحلالپذیر هستند و بنابراین میتوانند چشماندازهای مشابهی را شکل دهند؛ که گاهی واژه کار ست برای آنها به کار برده می شود این در حالی ا ست که ا صطلاح پاراکار ست - Parakarst - منا سبتر ا ست. در نهایت، عمل آب گرم در مناطق بین یخچالی میتواند حفرهها را ایجاد و نمایان سازد و ترموکارست - Thermokarsts - را ایجاد نماید. به طور کلی، ژئومورفولوژی کارست، تکامل کارست را نشان میدهد - قبادی، . - 1388
-2-3 هیدروژئو - مورفو - لوژی
کارست، نتیجه اثر آب در سطح و زیر زمین است که میتواند از دیدگاه هیدروژئولوژیک نیز مد نظر قرار گیرد. کارست از این دیدگاه، واحد سنگ آهکی است که سیستم هیدروگرافیک سطحی آن، تقریبا یا کاملا به زیر زمین فرو میرود و با انتقال در سنگ آهک، آبخوانهایی را شکل میدهد که تغذیهکننده چ شمهها ست. مجموعه منطقه نفوذ، آبخوانها و چ شمهها، یک سی ستم کار ست را می سازند. آبخوانهای کار ستی در حقیقت مخازن زیرزمینی ناهمگونی در سنگهای قابل انحلال ه ستند که آب در شبکه شکافها، غارها و کانالهای مت صل به هم جمعآوری می شود. سطح آزاد آب آبخوان هم یک سطح پیو سته و کاملا تعریف شده نی ست و تابعی از شیبهای محلی ا ست.
به طور کلی باید گفت که تمام شیب سفره به سمت سطح ا ساس فر سایش است، یعنی جایی که آب در آن تحت تاثیر این سطح ا ساس زهکش قرار میگیرد. موقعیت مکانی سطح ا ساس فر سایش، عامل ا صلی در تعیین م سیر ا صلی گردش آب زیرزمینی مح سوب می شود. به طور کلی، ابعاد بزرگ کانالهای کار ستی، ارتباط خوب بین آنها، شیبهای تند سطح آب و قابلیت نفوذ بالای زونهای سطحی، امکان پر شدن و تخلیه سریع این محلهای تجمع آب یا به عبارت بهتر ت شکیل سریع آبخوانها و تقریبا به همین ن سبت زهکش سریع آنها را می سر می سازد. هیدرولوژی گ سلها و دیگر عوارض زمینشناسی نیز عوامل بسیار مهمی در تعیین جهت یا کنترل جریان آب زیرزمینی است، اما عملکرد آنها اساسا اهمیت کمتری نسبت به نقش سطح اساس فرسایش دارد.
-3-3 ترمودینامیک
کارست از دیدگاه ترمودینامیک نیز میتواند با بررسی انرژی مورد نیاز برای ایجاد آن مد نظر قرار گیرد. آب، سنگ را حجاری میکند و با نفوذ به زیر زمین، سنگ بستر را شکل میدهد و در چشمهها نمایان میشود. بنابراین، کارست یک سیستم دینامیک است که از قانون ترمودینامیک پیروی میکند. مایعات، انرژی مکانیکی و شیمیایی را تا هدر رفت کامل انرژی، در محیطی مقاوم انتقال میدهند. سیستم کارست با انرژی جنبشی آب به دلیل گرادیان هیدرولیکی و انرژی شیمیایی مرتبط با انحلال سنگ آهک، توسعه مییابد.
-4-3 عمران و ساخت و ساز مهندسی
بیشتر ریسک ساخت و ساز و توسعه فیزیکی برای مهندسان، در نواحی کارستی و سازندهای انحلالپذیر وجود دارد که باید ساختار و عوامل موثر بر ایجاد آن شناخته شده و مورد مطالعه دقیق قرار گیرد. البته، گاهی اوقات مهندسین - عمدتا عمران - که دیدگاه توسعه نقطهای دارند در مناطقی که فعالیت دارند خواه سازندهای کربناته و انحلالپذیر حضور داشته باشند و خواه سازندهای دیگر، با هر گونه حفره، فرونشت و فروچالهای که مواجه می شوند ا صطلاح کار ست را به کار میبرند که ا شتباه بوده و باید از آن اجتناب کرد؛ و ا صطلاح کار ست را صرفا برای نواحی با سازندهای کربناته به کار ببرند. غالبترین مسائل مهندسی در کارست عبارتند از نشست زمین و ایجاد فروچالهها، فرار آب از سدها و مخازن نگهداری آب، ریزش تونلها.
-5-3 زیستشناسی
لندفرمهای کار ستی و رخ سارههای آنها مانند غارها ارزش ب سیار زیادی دارند و ب سیاری از آنها مورد حفاظت قرار میگیرند. یکی از مهمترین دلایل آن این ست که غارها، تنها زی ستگاه برای ب سیاری از گونههای کمیاب و در معرض خطر گیاهی و جانوری ا ست. برخی از مناطق کار ستی میتوانند جایپاه گونههای جانوری منحصر به فردی مانند ماهی کور ایرانی و سمندر گرگانی باشند - اسمعیلی رینه و همکاران، . - 1389 موجوداتی که شانسی برای بقاء در سطح زمین نداشتهاند درون غارهای کارستی و سایر اشکال انحلالی زیرسطحی آشیانه گزیده و باقی ماندهاند. تعدادی از جانوران بیمهره و مهرهدار نیز برای زندگی در درون محیط تاریک سازگاریهای متنوعی یافتهاند. تخصصیافتهترین موجودات کارستزی - Troglobites - آنهایی هستند که در بخش درونی و تاریک کارست زندگی میکنند از جمله ماهی غارزی مکزیکی، نوعی سوسک، عنکبوت و هزارپای غارزی . - Culver and White, 2012 - جانوران موجود در مناطق کارستی ایران به خوبی شناخته نشده و بجز در مورد
