پاورپوینت زمین شناسی مهندسی کارست فصل سوم : ویژگی های انحلال پذیری سنگ های کارستی

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

زمین شناسی مهندسی کارست

فصل سوم

ویژگی های انحلال پذیری سنگ های کارستی

اسلاید 2 :

انحلال پذیری، فرایندی است که با جریان یافتن آب در سنگ ها (از روی سنک یا از درون آن) با توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی (آب و سنگ) اتفاق می افتد .

در این فرایند کانی های مختلف موجود در آن یا قسمت هایی از آنها بصورت یونها و
یا مولکولهایی تجزیه شده و در داخل محلول منتشر میشوند.

انحلال پذیری یک فرآیند وابسته به زمان است که موجب افزایش نفوذپذیری، کاهش ظرفیت باربری و افزایش نشست پذیری توده سنگ میشود.

سنگ های کربناتی و خصوصیات انحلال پذیری آن ها از نظر سد سازی، اکتشاف منابع اب، اکتشاف منابع نفت و گازو ذخایر هیدروکربورها بسیار حائز اهمیت هستند

انحلال پذیری سنگهای کارستی

اسلاید 3 :

انحلال پذیری متجانس
تمام ترکیبات یک کانی به همراه یکدیگر دچار انحلال گردند.
انحلال پذیری سنگهای کارستی

اسلاید 4 :

انحلال پذیری غیر متجانس
قسمتی از ترکیبات دچار انحلال گردند. کانیهای گروه آلومینوسیلیکاتها همگی از رده غیر متجانس میباشند که یونهایی نظیر +Na ، +K - ، 3HCO و غیره آزاد میکنند که در تقابل با آب هستند ولی برخی ازآنها بصورت جامد میباشند، مانند کائولینیت 1. در شرایط طبیعی کانیهای کارستی از نظر انحلال متجانس می باشند. البته ممکن است انحلال نامتجانس دولومیت و تهنشینی کلسیت در شرایط استثنایی اتفاق افتد
انحلال پذیری سنگهای کارستی

اسلاید 5 :

عوامل مؤثر بر انحلال پذیری
عوامل وابسته به سنگ
ترکیب کانی شناسی سنگ
ناپیوستگی های توده سنگ و منشاء آنها
مواد پرکننده درزه ها و سطح در معرض تماس با آب

عوامل وابسته به آب
ترکیب شیمیایی آب
درجه حرارت آن
اسیدیته یا pH آب
سرعت جریان آب، نوع جریان آب و حجم یا دبی جریان
انحلال پذیری سنگهای کارستی

اسلاید 6 :

عوامل مؤثر بر انحلال پذیری
عوامل وابسته به سنگ
ترکیب کانی شناسی سنگ
سنگ نمک یا هالیت انحلال پذیر میباشد و به سرعت تحت تأثیر عوامل مخرب قرار میگیرد، بجز در نواحی خشک. نقش این کانی در کارستی شدن بین لایه ای بسیار مهم میباشد.
پدیده های کارستی به سرعت در ژیپس و انیدریت توسعه می یابند، زیرا به نسبت انحلال پذیری بالایی از خود نشان می دهند.
در ارتباط با پدیده انحلال پذیری و میزان معمول انحلال در آب، سنگهای کربناته رنج وسیعی از انحلال پذیری را از خود نشان میدهند،
سنگهای سیلیکاته معمولا جزء سنگهای کارستی به حساب نمی آیند.
انحلال: سنگ های کلروره > سنگ های سولفاته> سنگهای کربناته> سنگ های سیلیکاته
انحلال پذیری سنگهای کارستی

اسلاید 7 :

عوامل مؤثر بر انحلال پذیری
عوامل وابسته به سنگ
ناپیوستگی های توده سنگ و منشاء آنها
انحلال پذیری سنگهای کارستی

اسلاید 8 :

عوامل مؤثر بر انحلال پذیری
عوامل وابسته به آب
ترکیب شیمیایی آب
آب باران H2O خالص نيست . ترکيب شيميايي اين آب توسط فاکتورهاي طبيعي تحت تأثيرقرار مي گيرد. به عنوان مثال در مناطق ساحلي, وجود ذرات نمک در بخار آب
موجود در فضا باعث تغيير ترکيب شيميايي باران مي گردد. همچنين وجود آلودگي هاي
موجود در هوا ترکيب شيميايي باران را تحت تأثيرقرار مي دهد.
نوع آبهای موجود در مناطق متشکل از سنگ های کربناته از نظر ترکیب شیمیایی کربناته هستند.
آبها در صورت اشباع نبودن( نسبت به کانی های تشکیل دهنده سنگ) قادر به انحلال سنگ ها هستند.
وجود گاز کربنبک در آب سبب افزایش حلالیت کربنات کلسیم می گردد.
انحلال پذیری سنگهای کارستی

اسلاید 9 :

عوامل مؤثر بر انحلال پذیری
عوامل وابسته به آب
درجه حرارت آن
انحلال پذیری با افزایش درجه حرارت افزایش مییابد( در بیشتر کانی ها ) بطوری که در دمای 100 درجه سانتیگراد کوارتزیت بیشتر از کلسیت انحلال مییابد.
انحلال پذیری کلسیت با درجه حرارت نسبت معکوس دارد که یک استثناء محسوب میشود زیرا در آب های سرد میزان انحلال گاز کربنیک افزایش یافته و میران pH کاهش می یابد.
انحلال پذیری سنگهای کارستی

اسلاید 10 :

عوامل مؤثر بر انحلال پذیری
عوامل وابسته به آب
اسیدیته یا pH آب
آب های جاری در مناطق کربناته معمولا قلیایی هستند و PH آنها عموماً بین 7.5-8 متغیر است.
با ورود گاز کربنیک به درون آب به ویژه در درجه حرارت های پایین حلالیت این گاز در اب بیشتر شده و سبب کاهش PH آب می گردد
کاهش PH آب سبب افزایش انحلال کربنات کلسیم می شود.
انحلال پذیری سنگهای کارستی

اسلاید 11 :

عوامل مؤثر بر انحلال پذیری
عوامل وابسته به آب
سرعت جریان آب، نوع جریان آب و حجم یا دبی جریان

افزایش سرعت آب سبب ممانعت از اشباع شدگی و درنتیجه افزایش سرعت انحلال می گردد

جریان های آب با ماهیت آشفته قدرت انحلال بیشتری نسبت به جریان خطی دارند

افزایش حجم جریان های ورودی ( ریزش های جوی) سبب افزایش انحلال سنگ می گردد
انحلال پذیری سنگهای کارستی

اسلاید 12 :

عوامل مؤثر بر انحلال پذیری
واحدهای اندازه گیری غلظت
میلی گرم بر لیتر mg/l
قسمت در میلیون ppm
گرم بر متر مکعب gr/m3
درجه سختی آلمانی [German Degree of Hardness (GD)]
برابر 17 میلیگرم بر لیتر کربنات کلسیم

اسلاید 13 :

انحلال پذیری سنگهای کارستی

اسلاید 14 :

واحدهای اندازه گیری غلظت
  پرسش - اگر غلظت NaCl برابر ۰/۳۶۴ مولار باشد چند گرم از این نمک در ۱۵۲ میلی لیتر محلول وجود دارد؟
حل:

1- داده ی مسئله مولار(مول بر لیتر) است و این به این معنی است که ۰/۳۶۴ مول از این ماده در یک لیتر حل شده

2- چون داده بر حسب جرم(گرم) است باید جرم مولی نمک (NaCl) را حساب کنیم که برابر ۵۸/۵ می شود. ۴- در سوال حجم بر حسب میلی لیتر که باید آن را به لیتر تبدیل و سپس استفاده کنیم؟

اسلاید 15 :

واحدهای اندازه گیری غلظت
  پرسش - اگر غلظت NaCl برابر ۰/۳۶۴ مولار باشد چند گرم از این نمک در ۱۵۲ میلی لیتر محلول وجود دارد؟

حل:

1- داده ی مسئله مولار(مول بر لیتر) است و این به این معنی است که ۰/۳۶۴ مول از این ماده در یک لیتر حل شده

2- چون داده بر حسب جرم(گرم) است باید جرم مولی نمک (NaCl) را حساب کنیم که برابر ۵۸/۵ می شود.

۴- در سوال حجم بر حسب میلی لیتر که باید آن را به لیتر تبدیل و سپس استفاده کنیم؟

اسلاید 16 :

عوامل مؤثر بر انحلال پذیری
کاربرد منفی لگاریتم
از آنجایی که آبهای کارستی محلولهای خیلی رقیق میباشند، اعداد محاسباتی ممکن است اغلب کوچک باشند. بنابراین به خاطر دوری از بکار بردن اعداد بسیار کوچک اعشاری و جلوگیری از خطا میتوان از منفی لگاریتم استفاده نمود. نشانه کاربرد منفی لگاریتم در بسیاری از موارد p. میباشد. بعنوان مثال:

اسلاید 18 :

عوامل مؤثر بر انحلال پذیری
سختی آب (TDS)
کل مواد جامد محلول (TDS) شامل مجموع مواد جامدی است که در آب محلول است، ولی شامل رسوبات معلق، کلوئیدها و گازهای محلول نمیشود. اگر تمام مواد جامد محلول در آب بوسیله آزمایش شیمیایی دقیقاً تعیین شود، مجموع عددی تمام آنها برابر TDS است. TDS بر حسب میلیگرم در لیتر یا ppm بیان میشود.
از آنجا که هر چه غلظت مواد محلول در آب بیشتر باشد هدایت الکتریکی آب افزایش مییابد، لذا با اندازه گیری هدایت الکتریکی آب، که به آسانی با یک هدایت سنج انجام می گیرد، به آسانی میتوان مقدار مواد محلول در آب را برآورد نمود. واحد هدایت الکتریکی mho است که عکس واحد مقاومت الکتریکی (ohm) می باشد.
هدایت الکتریکی ویژه (EC): توانایی مکعبی به ابعاد یک سانتیمتر برای عبور جریان برق که بر حسب mho/cm اندازه گیری میشود که به علت کوچکی آن در آب با واحد های میلی مو بر سانتیمتر، میکرو مو بر سانتیمتر، میلی زیمنس و میکرو زیمنس (μS) نشان داده می شوند

اسلاید 19 :

عوامل مؤثر بر انحلال پذیری
هدایت الکتریکی ویژه آب علاوه بر غلظت یونها به دما و نوع یونها نیز بستگی دارد