بررسی نقش زمین ساخت فعال در پیدایش سفره های آب زیر زمینی با استفاده از داده های سنجش از دور و داده های صحرای منطقه مورد مطالعه دشت اصفهک در منطقه طبس

دسته دورسنجی و GIS
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و پنجمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده محمد آریامنش
تاريخ برگزاری ۰۲ بهمن ۱۳۸۵

 

مقدمه :

دشت اصفهک واقع در جنوی شرق طبس و در قسمت غربی کوهپایه کوهستان شتری  از جمله مناطقی است که با بارندگی حدود ۱۱۰ میلمتر در سال دارای قنوات و منابع آب زیر زمینی تقریبا" مطلوبی برای توسعه منطقه ای در طبس محسوب می شود ( شکل ۱). قنات یکی از راههای اصلی بهره برداری از منابع آب زیر زمینی در منطقه می باشد با این وجود چاههای متعددی به منظور بهره برداری از منابع آب در منطقه حفر شده است. با این وجود بررسی های و برداشتهای آماری حاکی از تغییرات متعدد دبی آب در قنوات و چاههای مختلف با فواصل نه چندان دور از یکدیگر ، در این منطقه می باشد(Aryamanesh M. et al , ۲۰۰۴). از طرفی زمین ساخت پویا در این منطقه با مطالعه گسله های امتداد لغز و رورانده ، خطواره ها و چینهای متعدد ، بوسیله تصاویر ماهواره ای، داده های صحرایی و شواهد لرزه ای دستگاهی قابل پی گیری می باشد. مرکز سطحی اغلب زمین لرزه های روی داده در دهه گذشته در منطقه طبس در این قسمت قرار گرفته اند. شواهد عینی حاکی از تغییر سطح آب زیر زمینی و وجود واحدهای مختلف هیدرولیکی در منطقه را دارد .در سالهای اخیر تعدادی قنوات خشکیده اند و آبدهی برخی از چاهها تنزل یافته و همزمان برخی از قنوات خشکیده ، احیا و آبدهی برخی چاهها افزایش یافته است. با توجه به عدم تغییرات آب و هوایی و یا حداقل تغییرات مشابه در منطقه ، آیا این تغییرات می توانند با وضعیت زمین ساختی منطقه ارتباط داشته باشند .در این صورت با ترسیم زون شکسته ناشی از زمین ساخت پویا در منطقه امکان دستیابی به زونهای امید بخش ، آب زیر زمینی قابل دستیابی خواهد بود (Afrasiabian.A.۱۹۹۸). در این راستا ، مطالعه شواهد نو زمین ساخت و ریخت زمین ساختی بویژه در مناطق خشک که پوشش گیاهی متراکمی ندارند ، از طریق تصاویر ماهواره ای بخوبی قابل ارزیابی است(Tim Kusky, T.M. ۲۰۰۵).استفاده از ، لایه های اطلاعاتی رقومی شده در سیستم اطلاعات جغرافیایی و تعریف نسبتهای وزنی مناسب برای هر کدام از لایه ها می تواند در تلفیق این اطلاعات به منظور دستیابی به نتایج قابل اعتماد در ترسیم زونهای امید بخش منابع آب زیر زمینی و ارتباط آنها با زمین ساخت پویا مفید می باشد.

 

 

روش شناسی :

به منظور ارزیابی وضعیت زمین ساخت فعال و مطالعه نشانه های ریخت شناسی تصاویر ماهواره لندست TM  به وسیله نرم افزار Erdas  ۸.۵  پردازش شد . باندهای ۲ ،۳ و ۵ این سنجنده توانایی بسیار خوبی در تفکیک واحدهای ساختاری بویژه در مناطقی که دارای پوشش گیاهی غیر متراکمی دارند را دارا می باشند(Choudhury, P. R. ۱۹۹۹). مدل رقومی ارتفاع بر اساس نقشه های توپوگرافی ۵۰۰۰۰/۱ به وسیله نرم افزار ARCGIS ۹   تهیه شد . بر این اساس و با این نگرش که زون های خرد شده در هر منطقه در نفوذ آبهای زیر زمینی نقش زیادی دارند ، مطالعه ریخت زمین ساخت منطقه با دقت ۵۰۰۰۰/۱ و به منظور شناسایی زونهای مذکور  انجام و ضمن بررسی وضعیت الگوی زهکشی ، وجود اشکال سینوسی ، پادگانه هاى رودخانه اى ، مخروط افکنه ها ( Alluvial Fans ) سطوح مثلثى شکل( Triangular Facets  ) واقع بر روى افراز گسلى و در منطقه جبهـــــه کوهستان (Mountain  Front   ) آبراهه هاى قطع شده ، جابجا شدگى نهشته هاى کواترنر توسط گسلها و یا  چین خوردگى  با دقت مورد مطالعه قرار گرفت و ضمن مشخص نمودن وضعت گسله های فعال ، نقشه خطوا ره ها تهیه شد.  سپس با توجه به نقش ریخت سناسی ، توپوگرافی ، شیب ، الگوی زهکشی ، بافت خاک ، موقعیت واحدهای  رسوبی و پوشش گیاهی و کاربری اراضی در نفوذ آبهای سطحی به اعماق زمین ، نقشه هر کدام از عوارض مذکور با در مقیاس ۵۰۰۰۰/۱ تهیه شد. براساس آزمایشات موجود پمپاژ ، آبدهی چاهها  و قنوات وضعیت آب زیر زمینی منطقه در ۴ دسته:  الف)خیلی خوب    ، ب ) خو ب  ، ج)- متوسط  ، د) ضعیف  را با توجه به موقعیت پارامترهای مذکور تعریف و وزن مناسبی ، برای آنها بدست آمد.  سپس به منظور بهره برداری از لایه های اطلاعاتی مورد نیاز در سیستم اطلاعات جغرافیایی  ، کلیه نقشه های تهیه شده بصورت رقومی در آمده و پس از تلفیق آنها با استفاده از نرم افزار  ARCGIS ۹ زون امید بخش منابع آب زیر زمینی برای دشت اصفهک تهیه شد. نتایج بدست آمده مجددا با وضعیت آبدهی قنوات، چاههای مورد بهره برداری و نتایج بدست آمده از طریق روشهای مقاومت الکتریکی در دشت مذکور ،  مقایسه شدند.

بحث:

از دیدگاه زمین شناسى ،گستره مورد مطالعه، جزئى از ایران مرکزى است. واحد زمین شناسى ایران مرکزى بصورت مثلثى مرکز ایران را در برگرفته و از پیچیده ترین واحدهاى زمین شناسى به شمار مى رود( Berberian, M. ۱۹۷۹). ارتفاعات شتری قسمت شرقی منطقه مورد مطالعه را کاملا پوشیده و واحدهاى سنگى ,از دونین (Devonian)تا پالئوژن پسین (Later Paleocene) در آن دیده مى شود .واحدهاى سنگى مذکور شامل تنوعى از شیل(Shale) ماسه سنگ(Sandstone)، آهک (Limestone) دولومیت ((Dolomite،مى باشند ،این رسوبات ، چین خورده و با گسله هاى اصلى و فرعى زیادى بریده شده اند.گسترش نهشته هاى کواترنر ،تقریباً تمام ، بخشهای میانى را پوشانده و در واقع زون گسلش(Fractured Zone)  زلزله سا ل ۱۳۵۷  (Mw = ۷.۴)نیز در این رسوبات مشاهده شده اند. فــــراوانترین  نهشته ها ى کواترنرى ، رسوبات مخروط افکنه اى ( Alluvial Fans Deposits)،‌ ،‌تپه هاى ماسه اى، کفه هاى نمکى(Playa) وآبرفتهاى عهد حاضر(Holocene Epoch Alluvium)  و کفه هاى رسى تشکیل مى دهند.نهشته هاى گوناگون کواترنر, به ترتیب اندازه دانه ها و نحوه‌ تشکیل (‏فیزیکى و شیمیایى) از ارتفاعات به صورت رسوبات مخروط افکنه اى تشکیل شده, و با پیشروى به نواحى پست تر از حجم واندازه آنها کاسته شده ودرصدنسبى مواد فیزیکى به شیمیایى نیزبه همین روال کاهش مى یابد.از پدیده هاى مهم موجود در این نهشته ها وجود پادگانه هاى آبرفتى و مخروط افکنه هاى درشت دانه کهن مى توان اشاره کرد. در این نواحی ، محور چین ها آرایش جریانى به خود گرفته و دربرخی موارد از هندسه و جنبش گسله ها پیروى مى کند.رسوبات رودخانه اى در بخش میانى حدا اقل در ۴ نسل به چشم مى خورد که کهن ترین آنها را پادگانه هاى آبرفتى (QT۱) تشکیل داده و در ترازهاى پائین تر از آنها پادگانه هاى آبرفتى جوان (QT۲) دیده مى شود.این دو نسل در حال حاضر فاز فرسایشى را پشت سر مى گذرانند و مواد آنها دوباره در دشتهاى بستر رودخانه ها برجاى گذاشته مى شوند، همچنین از طرف دیگر نهشته هاى مخروط افکنه اى را در۴ نسل کاملاً مجزا از هم قابل پیگیری است.برخى از این پادگانه ها و مخروط افکنه ها با گسله هاى اصلى یا شاخه هاى فرعى آنها قطع و جابجا شده یا بخشهایى از آنها حذف شده اند.چینها و گسله ها مهمترین ساختار این بخش( بویژه در قسمت شرقى) هستند . چینها با روند کلى شمال غربى -جنوب شرقى پدیدار شده و گسله هاى بسیارى  آنها  را قطع نموده  و حالت اولیه هندسه چین ها را تغییر داده اند .این رویدادها  باعث بهم ریختگى زیادى درچینها شده است.جنبشهای افقی باعث انحراف مسیر ابراهه ها شده و حرکات قائم نیز علاوه بر آن ابراهه های قطع شده زیادی را بویژه در بخشهای میانی بجای گذاشته اند(شکل۲  ) اینگونه تغییرات در آبراهه ها حرکات زمین ساختی در یک منطقه را به نمایش می گذارد. Cox, R.T.۲:givenname>, ۱۹۹۴)). دگر شکل هاى اخیر بیشتر بصورت شکننده عمل کرده و با حرکات ناگهانى ناپیوستگى هایى(incompatibility) بوجود آورده اند.همه این پدیده ها گویاى این نکته است که سرتاسر گستره مورد مطالعه تحت تأثیر جنبش هاى قائم و راستالغز(Right Lateral) بسیار جوان است.

از آنجائی که ،در مطالعه اخیر سعی شده است از میان روشهاى زمین شناختى براى مطالعه حرکات زمین ساخت فعال،و ارتباط آن با آبهای زیر زمینی ،  تلفیقی از روشهای سنجش از دور و ژئوفیزیکی و همچنین داده های صحرایی ،مورد توجه قرار گیرند. بسیارى از عوارض ریخت زمین ساخت در مقابل فعالیتها ی لرزه زمین ساختی ،بسیار حساس مى باشند . بر اساس داده های موجود لرزه ای و همچنین با توجه به شواهد صحرایی و بررسی های انجام شده از طریق تهیه مدل رقومی ارتفاع به منظور تعقیب گسلهای فعال و خطواره ها (شکل ۳و ۵) اگرچه حرکات جوان ردیابی شده از نوع ترکیبی ( معکوس– امتدادلغز –نرمال) می باشد Aryamanesh۲:givenname> M.۲:sn>۱:personname>,۲۰۰۷) ((مدل ارائه شده در شکل ۳ )، ولی زمین ساخت غالب در منطقه از نوع فشارشی با مولفه  امتداد لغز چپگرد می باشد، و دو نوع دیگر به دلیل حرکات جانبی حاصل شده است.

 

 

 

مولفه چپگرد علاوه بر مطابقت با شواهد صحرائی ،با نتایج ارائه شده از سوی نیازی ،که مولفه فشارشی در منطقه را در امتدادN ۴۶-۴۹W بدست آورده است مطابقت می نماید.و جود حرکات ترکیبی زمین ساختی یکی از عوامل مهم زمین ساختی در پیدایش ۱۰ واحد مجزای هیدرولیکی در منطقه می باشد.نهایتا به منظور تهیه مدل توزیع آب زیر زمینی ( شکل ۸) بر اساس روش شناسی ارائه شده ، نقشه زون امید بخش منابع آب زیر زمینی برای منطقه اصفهک تهیه شد. نتایج بدست آمده با آبدهی  آبدهی قنوات و چاهها ؛با موقعیت های جغرافیایی مختلف یعنی در فواصل دور و نزدیک از گسلهای پویا و خطواره ها ی شناسایی شده ( شکل ۷)، همچنین اطلاعات موجود از آزمایشات پمپاژ در منطقه و نتایج آزمایشات مقاومت الکتریکی مقایسه شد.

 

نتیجه گیری:

 

تفسیر  داده های سنجش از دور که طیف گسترده ای دارند و در شناسایی نسانگرهای زمین ساخت پویا ، بویژه در مناطق خشک کاربرد وسیعی دارند. شناسایی این عوامل با استفاده از داده های فوق و تلفیق آنها با داده های صحرایی و استفاده از سایر داده های ژئوفیزیکی از جمله مقاومت ویژه الکتریکی در سیستم اطلاعات جغرافیایی ما را قادر به شناسایی زونهای امید بخش آب زیر زمینی در مناطق دارای زمین ساخت پویا ، خواهد نمود.  عملکرد زمین ساخت پویا در منطقه اصفهک –طبس باعث تقسم دشت اصفهک به ۱۰ واحد هیدر( David Keith Todd,۲۰۰۳)ولیکی متفاوت شده که هر گروه بدون تداخل با دیگر واحد ها بطور مستقل تغذیه می شوند. گسلها با ایجاد اختلاف سطح در امتداد لایه غیر قابل نفوذ باعث گسست نسبی سفره آب شده و لذا معمولا پیشروی یک گروه قنات و یا حفر چاه در واحدهای متفاوت تاثیری در واحدهای اطراف که در فاصله کمی از هم قرار دارند را نخواهد نمود.

 

 

 

References

·         Afrasiabian.A.۱۹۹۸, Importance Of Study And Research On Karst Water Resources On Iran۱:place>۱:country-region>. Proceeding ۲nd  International Symposium On Karst Water Resources.I.R.Iran-Tehran-Kermanshah.July.۱۹۹۸

·         Aryamanesh Md. Et Al ,۲۰۰۴, Study Of Structural Geomorphology For Groundwater Development Using Remote Sensing And GIS -A Case Study, Tabas, East Iran, International Seminar On Geoinformation (Erath Science And Natural Resource Management),University Of Mysore, ۵۷۰۰۰۶, India 

·         Aryamanesh۲:givenname> M.۲:sn>۱:personname>,۲۰۰۷, Seismic Hazard Analysis In Tabas۲:givenname> Area۲:sn>, Phd۲:namesuffix>۱:personname> Thesis(Unpublished) , International Institute Of Earthquake Engineering And Seismology(IIEES),Tehran۱:city>, Iran۱:country-region>۱:place>

·         Berberian, M. ۱۹۷۹,Earthquake Faulting And Bedding Thrust Associated With The Tabas -E-Golshan(Iran) Earthquake September ۱۶,۱۹۷۸,Bulletain Of The Seismological Society Of America,Vol.۶۹,No.۶,Pp.۱۸۶۱-۱۸۸۷ December ۱۹۷۹

·         Choudhury, P.۲:givenname> R.۲:sn>۱:personname> ۱۹۹۹, Integrated Remote Sensing And GIS Techniques For Groundwater Studies In Part Of Betwa۱:placename> Basin۱:placetype>۱:place>, Ph.D. Thesis (Unpublished), Department Of Earth Sciences, University Of Roorkee۱:city>, India۱:country-region>۱:place>.

·         Cox, R.T., ۱۹۹۴, Analysis Of Drainage Basin Symmetry As A Rapid Technique To Identify Areas Of Possible Quaternary Tilt-Block Tectonics: An Example From The Mississippi۱:place>۱:state> Embayment; Geological Society Of America۱:place>۱:country-region> Bulletin, V. ۱۰۶, P. ۵۷۱-۵۸۱.

·         David۲:givenname> Keith۲:middlename> Todd۲:sn>۱:personname>,۲۰۰۳,Groundwater Hydrology, Second Edition, University۱:placetype> Of California۱:placename>۱:place>, Berkeley۲:sn>۱:place>۱:city>, John۲:givenname> Wiley &Sons Publisher ,New York۱:place>۱:state> ,Printed In India۱:place>۱:country-region> At Gopsons Papers Ltd.,A-۱۴,Sector-۶۰,Nodia ,ISBN ۹۹۷۱-۵۱۱۷۳-۸,P.۲۵۰

·         Niazi.M Et Al ۱۹۸۱ , Source Parameters Of ۱۹۷۸ Tabas And ۱۹۷۹ Qainat, Iran, Earthquakes From Long-Period Surface Waves, Bulletin Of The Selsmologmal Socmty Of America, Vol ۷۱, No ۴, Pp ۱۲۰۱-۱۲۱۳,

·         Tim۲:givenname> Kusky۲:sn>۱:personname>, T.M.۲:givenname> ۲۰۰۵. Assessment Of Neotectonics And Land-Use Classification Along The Red Sea۱:place> Coastal Plain From Safaga To Marsa Alam۱:city>, Egypt۱:country-region>۱:place>.. Journal Of Faculty Of Education, Ain۱:placename> Shams۱:placename> University۱:placetype>۱:place>.

·        

 

 

1-  محمد آریامنش       2- مهدی زارع         3-  Timothy M. Kusky     4- احمد افراسیابیان

 

1- دانشجوی دکتری ژئوفیزیک گرایش زلزله شناسی پژوهشـگاه  بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران md.aryamanesh@iiees.ac.ir

2- مهدی زارع دکترای تخصصی زلزله شناسی مهندسی از دانشگاه ژوزف فوریه فرانسه،1377 ، دانشیار  پژوهشـگاه

بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران       mzare@iiees.ac.ir  

3- مدیر مرکز علوم محیط زیست دانشگاه لوئیس امریکا   kusky@eas.slu.edu

4- بنیان گذار مرکز تحقیقات کارست کشور ، عضو هیئت علمی دانشگاه شهید بهشتی – تهران ، ایران  ahmadafrasibian@hotmail.com  

 

◊◊◊◊

 

چکیده:

دشت اصفهک واقع در جنوب شرق طبس در یک منطقه فعال زمین ساختی با گسلهای فراوان امتداد لغز و رو رانده قرار گرفته است. در این پژوهش ، اثر متقابل گسلهای پویا و شاخص های ریخت زمین شناختی ، به منظور ارزیابی منابع آب زیر زمینی مورد استفاده قرار گرفته است.بدین منظور تصاویر ماهواره ای لندست TM به وسیله نرم افزار ERDAS 8.5   پردازش شدند. در ادامه با استفاده از تصاویر پردازش شده و  مدل تهیه شده رقومی ارتفاع برای منطقه و همچنین داده های صحرایی ، نقشه های موقعیت گسلهای پویا ، خطواره ها،زمین شناسی،  ریخت شناسی، خاک، کاربری و پوشش اراضی، شیب، هیدرو ژئومورفولوژی ، تهیه شد. نهایتا با استفاده از تلفیق لایه های اطلاعاتی بدست آمده بر اساس نسبت وزنی مناسب ، نقشه موقعیت آب زیر زمینی مورد انتظار برای منطقه رسم و با داده های صحرایی مقایسه شد.نتایج بدست آمده نشان می دهد که بین موقعیت آبهای زیر زمینی و گسلهای فعال و زون خرد شده ارتباط تنگاتنگ، وجود دارد.

کلید واژه: زمین ساخت پویا، آب زیر زمینی، سنجش از دور، طبس

 

Abstract:

 

       Isfahak is located in the south of the city of Tabas, eastern Iran, and is a region of rapid active tectonics, with abundant strike-slip and thrust-related earthquakes. We used the interactions between active faults characteristics and surface geomorphology to assess the groundwater potential zones in the area. Hence the Landsat TM satellite images were processed using ERDAS 8.5 Software package. Then a digital elevation model (DEM) was developed and with helping of the field observation data the active faults, liniments, Geology, geomorphology, soil, landuse/ land cover, slop, hydro-geomorphology map were prepared. The groundwater prospects map has been generated by integration of the thematic layers in ArccGIS9 Software package. The results show that the locations of ground water potential zones have a closed relationship with seismic, fractured zones in the study area.

 

Key words; Active tectonics, groundwater, remote sensing, Tabas

کلید واژه ها: زمینساختپویا آبزیرزمینی سنجشازدور طبس دورسنجی و GIS یزد