بررسی عوامل موثر در ظهور چشمه­های ایذه

مقدمه

حوضه آبریز ایذه با مساحتی در حدود 375 کیلومترمربع از زیرحوضه­های آبریز کارون میانی است که بین طول جغرافیایی  '42 ° 49   تا   '2   °50  و عرض جغرافیایی  '43   °31   تا  '57   °31  در استان خوزستان واقع شده است. در این حوضه آبریز دشت ایذه توسط ارتفاعات عمدتاً آهکی احاطه شده و از لحاظ زمین‌شناسی یک پولیه (Polje) محسوب می­شود که عوارض و پدیده‌های ژئومورفولوژیکی کارستی به ویژه چشمه­هـای کارسـتی در آن به خوبی مشاهده می­شود. Breznik ( 1988) برای کارست دو خصوصیت توأم شامل توده سنگی با قابلیت انحلال و وجود مجراهای آب زیرزمینی را عنوان نموده است. آب­های زیرزمینی که از چشمه­های کارستی تخلیه می­شوند معمولاً از حجم محدودی از سنگهای کربناته که آبخوان را بوجود آورده­اند نشأت می­گیرند.( White, 2002)

 در حوضه آبـریز ایـذه 14چشمه وجود دارد که موقعیـت مکانی آنها در طی چند نوبـت عملیات میدانی و با استفاده از دستگاهGPS  برداشت گردید. در این تحقیق سعی شده است نقش عوامل مختلف در ظهور چشمه­ها و همچنین نوع  سیستم جریان چشمه­ها مورد بررسی قرارگیرد.

بحث

سفره­های آبدار کارستی مخازن زیر سطحی هتروژن و ناهمروندی هستند که آب نفوذی از طریق درزه­ها و شکستگی­ها، در شبکه­ها و مجاری انحلالی  مرتبط به هم، کانالهای کوچـک و بزرگ تجمع می­یابد. عمومـاً سفره­­های آبدار کارستی توسط نزدیکترین مجرای انحلالی زیر سطحی - که ممکن است به یک چشمه ختم شود- به طور محلی زهکشی می شوند. تخلخل  سفره آبدار کارستی دارای ناهمگونی زیادی است و سطحی ایستابی در آنها یک سطح کاملاً پیوسته نیست، از اینرو در برخی مناطق کارستی ممکن است چشمه­هایی درفواصل نسبتاً نزدیک به هم  وجود داشته باشد ولی آبدهی و حتی کیفیت آنها کاملاً با هم متفاوت ­باشد. شرایط مختلفی همچون ویژگی­های زمین شناسی، هیدرولوژیکی، هیدرولیکی، خاک شناسی، آب و هوایی سـبب ایجاد چشمه می شود. نوسان آبدهی چشمه­ها واکنش به نرخ تغذیه می­باشد و بستگی به شرایط زمین شناسی و هیدروژئولوژیکی دارد(Todd, 2005). چشمه­های جاری شده از آبخوان­های کارستی، از نشانه­های نمایان تأثیر هیدرولوژی آب زیرزمینی بر روی سطح زمین هستند (Desmarais, 2002) .

1- نقش لیتولوژی و چینه شناسی

سازند­های رخنمون یافته در ارتفاعات حوضه آبریز ایذه به ترتیب سنی از قدیم به جدید شامل داریان- فهلیان، کژدمی، ایلام- سروک، گورپی، پابده، آسماری، گچساران، کنگلومرای بختیاری، کنگلومرای توکک و نهشته های کواترنری می­باشد. تصویر ماهواره­ای و نقشه زمین شناسی محدوده مورد مطالعه درشکل­های 1و2 نشان داده شده است. درصد مساحت رخنمون هر یک از سازندها در این حوضه آبریزمحاسبه گردید که نمودار آن در شکل 3 ارائه شده است. در محدوده مورد مطالعه لیتولوژی غالب مربوط به نهشته­هـای کواترنـری (48 درصد) و سازند ایلام- سروک (27 درصد) می­باشد. آهک­های آسماری با مساحت 6/35 کیلومتر مربع 5/9 درصد از مساحت کل حوضه آبریز را پوشش داده است، سایر سازندها جمعاً 26/8 درصد مساحت محدوده مورد مطالعه را تشکیل می­دهند. همانطور که در شکل 4 مشاهده می­شود، 67 درصد چشمه­های ایذه شامل چشمه سلیمان، الهک، نورآباد، گوشه، تکاب و... در آهک­های درزه و شکافدار سازند آسماری برونزد دارند، همچنین در گذشته چند چشمه در یال جنوبی ناودیس نعل اسبی در آهک آسماری وجود داشته­ است که پس از حفر چاه­های آهکی خشک شده­اند. محل ظهور چشمه­های چولکی، کهشور، اژگیل و لندی در مرز سازند آسماری با پابده می­باشد که منبع آب آنها در آهک­های آسماری قرار دارد. آهک­های داریان- فهلیان با مساحت 6 درصد از کل حوضه آبریز، تنها چشمه فاروم با آبدهی متوسط 5/1 لیتر بر ثانیه به خود اختصاص داده است. چشمه­های سرقنات و راسوند در رسوبات کواترنری دشت رخنمون دارند، لیکن بخشی از آب آنها از آهک آسماری تأمین می­شود.

2- نقش عوامل ساختاری

منطقه ایذه از لحاظ زمین شناسی ناحیه ای بر اساس تقسیم بندی اشتوکلین (1968) در ناحیه زاگرس چین خورده یا زاگرس خارجی قرار دارد. تشکیل دره­های U­ شکل همچون دره کهشور و آبراک، تغییر ناگهانی دشت به کوه و نیز زلزله­ 4 ریشتری اخیر در ایذه از شواهد فعال بودن تکتونیک محدوده است. تاقدیس چالخشک با لیتولوژی غالب آسماری درغرب ایذه، تاقدیس شاویش در جنوب و تاقدیس پیون در شرق و شمال شرق ارتفاعات اصلی این محدوده را تشکیل می­دهند. آهک آسماری در جنوب شرق ایذه تشکیل ناودیس نعل اسبی را داده که از زیر توسط سازند پابده محصورشده است (شکل 1). اهمیت شکستگی ها در آبدهی سازندهای سخت توسط Zanin.L at. el (2000) مورد بررسی قرار گرفته است. نقش گسل­ها و شکستگی­ها در نفوذ و هدایت جریان آب، ایجاد تخلخل ثانویه، مجاری کارستی، تشکیل چشمه­ها، پانورها، شافت­ها موید اهمیت مطالعه آنها می­باشد.

2-1- ارتباط بین ظهور چشمه­ها و فاصله از شکستگی­ها

شکستگی عبارت است از یک نا­پیوستگی مکانیکی مسطح در سنگ که در اثر شکست سنگ تحت فشار کم و درجه حرارت معمولی پوسته زمین ایجاد می شود. شرایط کششی در خط­­­­ الرأس تاقدیس­ها و کف ناودیس­ها سبب تمرکز شکستگی­ها و در نتیجه تشدید پدیـده­های انحلالی می­گردد. در ­­ارتفاعات آهکی منطقه ایـذه شکستگی­های فراوانی وجود دارد که اغلب در­ارتباط با گسل­ها می­باشند.

در تاقدیس چالخشک چند گسل با روند شمال شرق- جنوب غرب در آهک آسماری وجود دارد که بر شدت کارستی شدن و برونزد چشمه­های اشکفت سلیمان، نورآباد، الهک و لندی نقش موثری داشته­اند. در یال شرقی ناودیس نعل اسبی یک گسل راندگی در آهک آسماری وجود دارد که در ایجاد شکستگـی­ها و برونزد چشمه­های تکاب و پاتوف نقش موثری داشته است. یک گسل اصلی با امتداد شمال غرب- جنوب شرق در تاقدیس پیون وجود دارد که موجب پایین افتادن سطح آب در سازند­های آهکی (ایلام- سروک و فهلیان- داریان) این تاقدیس  شده است. همین موضوع باعـث شده اسـت که تعداد برونـزد چشمه­های تاقدیس پیـون در مقـاسیه با تعداد چشمه های تاقدیس چالخشک در غرب دشت ایذه بسیار کمتر باشد.

با استفاده از تصاویر ماهواره­ای و عکس­های هوایی نقشه شکستگی­های (گسل­ها و درزه­ها) محدوده مورد مطالعه استخراج گردید (شکل5). به منظور بررسی ارتباط بین ظهورچشمه­ها و فاصله از شکستگی­ها، در محیط GIS لایه­های  Buffer100 متری در اطراف گسل­ها و شکستگی­ها ایجاد گردید (شکل 5). بر اساس شکل 4 و همچنین بازدیدهای صحرایی چشمه­های لندی، نورآباد، الهک، گوشه، تکاب، پاتوف، و فاروم در فاصله 0 تا100 متری از شکستگی­ها تشکیل شده­اند.

2-2- ارتباط بین ظهور چشمه­ها و تراکم شکستگی­ها

به منظور تهیه نقشه هم شکستگی­ شبکه­ای با ابعاد 2× 2 کیلومتر بر روی شکستگی­های استخراج شده )در محیط (GIS، پوشش داده شد و برای هر سلول تعداد شکستگی­ها (Total number of fracture) و مجموع طول شکستگی­ها (Total length of fracture) محاسبه گردید. در نهایت نقشه تراکم هم تعداد و هم طول شکستگی­­­ها ترسیم شد (شکل 6 و7). در نقشه­های تهیه شده تراکم خطوط کنتوری نشان دهنده تراکم درزه­ها و شکستگی­ها بوده و نواحی با پتانسیل بالای نفوذپذیری و انتقال جریان آب را نشان می دهد. تراکم منحنی­های هم تعداد، نواحی دارای نفوذ بیشتر را نشان می­دهد که با محل ظهور چشمه­ها مطابقت دارد. نقشه هم طول شکستگی­ها نیز انطباق لازم را با محل ظهور چشمه­ها نشان می­دهد. تراکم تعداد و طول شکستگی­ در مجاورت چشمه­های نورآباد، گوشه و الهک که از آبدهی خوبی برخوردار می­باشند، بیشتر است.

برای نشان دادن جهت غالب شکستگی­ها، رزدیاگرام شکستگی­ها در نواحی برخی از چشمه­ها در شکل 8 ارائه شده است. بر اساس این رزدیاگرام­ها شکستگی­های موثر در نفوذپذیری و ظهور چشمه­های نورآباد، الهک و لندی در تاقدیس چالخشک عمدتاً از نوع شکستگی­های عرضی، در چشمه­ تکاب از نوع شکستگی­های طولی و در چشمه­­های پاتوف، کوله زرد و فاروم از نوع شکستگی­های طولی و عرضی می­باشند. با توجه به بازدیدهای صحرایی از محدوده مورد مطالعه، بیشتر شکستگی­های موجود در آهک­های آسماری دارای شیب زیاد هستند که این عامل نیز در تراوایی بیشتر این سازند موثر واقع شده است.

3- نقش توپوگرافی

متغیرهای کنترل کننده فرآیندهای کارستی به سه عامل عـمده شیمیـایی، فیزیکی و مـوقعـیت هیدروژئولوژیکی تقسیم می­شوند(White , 1988). یکی از پارامترهای فیزیکی اختلاف ارتفاع است که نقش موثری در میزان وقوع بارندگی، تبخیر ­و تعرق، دما و وضعیت پوشش گیاهی دارد که پوشش گیاهی به نوبه خود از عوامل مؤثردر مقدار نفوذ و روانآب است. توپوگرافـی یک پارامتر پیچیده است که می­تواند در سیماهای بیرونی و یا در ساختارهای داخلی در سنگ بستر مانند گسل­ها و زون شکستگی­ها منعکس گردد (Henriksen, 2003). بطور کلی توپوگرافـی نقـش موثری درنواحی تغـذیه و تخلیه و برونزد چشمه­های کارستی دارد.

 در منطقه ایذه فعالیت­های تکتونیکی و چین خوردگی موجب بالا آمدگی تشکیلات گروه بنگستان شده به طوریکه ارتفاع سازندهای آهکی در بخش جنوب شرقی این محدوده به 3000 متر می­ رسد که در بالا بودن مقدار ریزش­های جوی موثر واقع شده است، همچنین درزه و شکستگی­های فراوانی بوجود آمده که منجر به ظهور70 درصد چشمه­ها(9 چشمه) در ارتفاع  بین 900 تا 960 متر شده است (شکل 9). میزان شیب که تحت کنترل توپوگرافی است در نواحی تمرکز چشمه­ها در تاقدیس چالخشک در مقایسه با میزان شیب در تاقدیس پیون کمتر می­باشد.

4- نوع چشمه­ها

 از