مشکلات و نحوه تعیین واحدهای کاری در مارنهای همدان جهت بررسی وضعیت فرسایشی آنها

چکیده :
 
تهیه و تعیین واحدهای کاری همگن جهت مطالعه رخساره‌های حساس به فرسایش اهمیت ویژه‌ای دارد و امروزه این عمل با استفاده از تلفیق اطلاعات لایه‌های پایه بکمک نرم افزارهای مدرن سیستم GIS صورت می‌گیرد. در تهیه نقشه‌ها، لایه‌ها و اطلاعات پایه و تلفیق آنها ممکن است مشکلات متعددی بوجود آید که دقت نتایج بدست آمده را شدیدا کاهش دهد. در این پروژه سعی گردیده تا ضمن بیان روش تهیه واحدهای‌کارى در مارنهای همدان، به مشکلات مشاهده شده بعنوان یک تجربه اشاره شود. به همین منظور نقشه‌های لیتولوژی، شیب و اقلیم براى مناطق مارنى استان همدان تهیه و سپس این نقشه‌ها با هم تلفیق و شش واحد کاری همگن تعیین گردید. نتایج نشان داد که در این گونه مطالعات، ممکن است که مرزهای تعیین شده برای نقشه‌های پایه بر مرزهای واقعی در طبیعت منطبق نشود و بدنیال آن واحدهای همگن بدست آمده با واقعیتهای موجود در روی زمین بشدت متفاوت گردد.

منوچهر امیری، کارشناس ارشد پترولوی، عضو هیت علمی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان همدان
هادی نظری پویا، کارشناس ارشد هوا و اقلیم، عضو هیت علمی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان همدان
حسین علیرضایی، کارشناس ارشد آبخیزداری، عضو هیت علمی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان همدان
 
مقدمه :
 
مارن به نهشته‌های رسی و کربنات کلسیم با نسبت تقریباً مساوی اطلاق می‌شود که نسبت به فرسایش بسیار حساس بوده و سالیانه هزاران تن رسوب ریز دانه را راهی مخازن سدها و ... می نمایند و هزننه های پالایش و پیش پالایی را افزایش می‌دهند لذا بررسی آنها از جنبه‌ها و ابعاد مختلف و بویژه در زمینه فرسایش از اهمت ویژه‌ای برخوردار بوده و با توجه به اهمیت و تاثیری که لیتولوژی، شیب و اقلیم در میزان فرسایش پذیری آنها دارد بهتر است که بررسی آنها در واحدهای کاری همگن صورت گیرد. تعیین واحدهای کاری همگن به روشهای دستی و سنتی به صورت سلیقه‌ای و با روی همگذاری تعدادی از لایه‌های پایه همچون زمین شناسی، شیب و ... انجام می گیرد که متوسط گیری وزنی در این روش منشاء بروز خطاهایی در نتیجه کار می‌شود از طرفی عدم امکان کار بر روی واحدهای کوچک و در نتیجه حذف تاثیر این واحدها، موجب خطا در نتایج مورد نظر خواهد گردید. در صورتیکه بکار گیری سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی نقش اعمال سلیقه‌های شخصی را در تلفیق لایه‌های اطلاعاتی به مقدار قابل توجهی کاهش می‌دهد. همچنین سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی به لحاظ قدرت بالا در تجزیه و تحلیل اطلاعات پایه، نقش واحدهای کوچک را اعمال خواهد کرد. امروزه محققین با استفاده از دستگاههایی چون GPS و نرم افزارهایی چون Illwis و ... در مطالعات مختلف و بویژه در تعیین واحدهای کاری همگن توانسته اند در کمترین زمان ممکن بهترین نتایج را بدست آورند(فیروزبخت،1382). آل شیخ و همکاران (1382) با تلفیق لایه های اطلاعاتی حوضه چیخواب در محیط Illwis حدود 576 واحد همگن رسوبزار را شناسایی نمود. همچنین فیض‌نیا و همکاران(1382) با استفاده از سیستم GIS نقشه سیمای فرسایش حوضه دماوند را تعیین نمود.
بهر حال تهیه اطلاعات پایه اولیه، تعیین لایه‌های مختلف و تلفیق آنها خود داری مشکلات متعددی بوده  و عدم توجه به آنها موجب می‌شود تا لایه ها و اطلاعات اولیه بطور صحیح تهیه نشود و نتایج حاصل از تلفیق و روی هم گذاری آنها نیز با شک و تردید مواجه شود در این پروژه سعی شده است تا ضمن بیان نحوه تهیه واحدهای کاری همگن در مناطق مارنی استان همدان به برخی از مشکلات موجود در سر راه تهیه این نقشه ها اشاره شود تا در موارد مشابه برای دیگران مورد توجه قرار گیرد.
نتایج و بحث :
 
با توجه به اهمیت و تاثیری که لیتولوژی، شیب و اقلیم در میزان فرسایش پذیری مارنها دارا می‌باشد لذا واحدهای کاری از تلفیق نقشه‌های لیتولوژی، شیب و اقلیم تهیه می‌گردد. به همین جهت در این پروژه نخست اقدام به تهیه نقشه های فوق گردید
در ابتدا با استفاده از نقشه‌های زمین شناسی استان به مقیاس 1:250000(همدان، کبودراهنگ) محدوده‌های مارن‌دار استان شناسایی گردید در بازدید‌های صحرایی مشخص گردید که اولاً مرز محدوده‌های مارن‌دار با محدوده‌های شناسایی شده توسط نقشه‌های مذکور چندان همخوانی نداشته و ثانیاً در بخش‌های وسیعی از محدوده‌های مشخص شده، مارن اندک بوده و بخش اعظم تشکیلات را میان لایه‌های نازکی از ماسه‌سنگ و سیلتستون با ضخامت کمتر از یک متر و لایه‌های مسیو آهکی تشکیل می‌دهد که تشکیلات آهکی با مرز تندی بر روی مارنها قرار گرفته‌اند. لذا با توجه به ماهیت تحقیقاتی پروژه، بایستی محدوده‌هایی که فقط از مارن تشکیل شده، به روش دیگری بصورت دقیق مشخص و مرزبندی شود و به همین خاطر با کمک دستگاه G.P.S اقدام به مشخص نمودن مرز محدوده‌های مارنی گردید. مختصات نقاط برداشته شده، توسط برنامه کامپیوتری Illwis بر روی نقشه توپوگرافی مشخص گردید ولی بنا به چند دلیل این روش برای تعیین محدوده مارن‌های منطقه عملاً مفید واقع نشد و با شکست مواجه گردید که به دلایل زیر می‌توان اشاره نمود.
1- نقشه‌های توپوگرافی موجود با واقعیت‌های روی زمین تطابق کامل ندارند و در واقع نقشه‌های توپوگرافی از نظر مختصات دارای اشکالات و نقایسی می باشند.
2- خطا در برداشت و قرائت و خطا در کالیبره نبودن دستگاه G.P.S
3- اتصال نقاط برداشت شده در روی نقشه به صورت پلی گونی می‌باشد یعنی به صورت خط مستقیم است و نه به صورت منحنی و به همین خاطر برای دقت مناسب احتیاج به برداشت نقاط بسیار زیادی می‌باشد که برداشت نقاط خیلی زیاد نیز خود کاری سخت ،هزینه بر و وقت‌گیر می‌باشد.
 به همین خاطر توسط نقشه‌های توپوگرافی  و  و به کمک خطوط توپوگرافی و آبراهه‌ها، مرز محدوده‌های مارنی در عملیات صحرایی مشخص و تعیین گردید. مارنهای استان بطور کلی در سه محدوده از استان تحت عنوان مناطق 1، 2 و 3 مشاهده می شوند البته لکه‌های بسیار کوچکی نیز در نقاط دیگر از مناطق شمالی استان دیده میشود که بعلت کوچکی قابل صرف نظر بوده و در نقشه‌های زمین‌شناسی ارائه نشده‌اند. بر طبق نقشه‌های زمین شناسی استان به مقیاس ، هر سه منطقه از یک نوع واحد لیتولوژی بنام واحد omqm متعلق به تشکیلات قم باسن الیگومیوسن ساخته‌شده‌اند که محدوده‌های گسترشی این سه منطقه در اشکال(1-1)، (2-1)، (3-1) و (3) ارائه گردیده است.
در این پروژه جهت شناسایی نوع مارنهای منطقه و تشخیص سن آنها، تعداد هفت نمونه از مارنها توسط اشعه ایکس و تعداد هشت مقطع نازک از مارنها و سنگهای همراه (آهکها و ماسه‌سنگها) توسط میکروسکوپ پلاریزان آنالیز و مطالعه گردید. لکه‌های آهکی مسیو حاوی خرده‌های بیوکلاستیکی مانند جلبک‌های لیتوتامینیوم و لیتوفیلوم , بریوزوآ, قطعات اکینودرم و فورامینیفرهایی چون نومولیتس و آلوئولینا می‌باشد. که سن آنها را الیگومیوسن معرفی می‌نماید. ‌مارنها در مقاطع میکروسکوپی با دو بخش تیره رسی و شفاف کربناتی با تبلورثانویه و بصورت اسپارایت مشاهده می‌گردد وانواع کانیهایی که توسط اشعه ایکس در آنها مشخص شده در جدول(1) ارائه گردیده‌است. بررسیهای فوق نشان می‌دهد که رخساره‌‌های مارن در سه منطقه فوق‌الذکر همسان می باشد. 
جدول1– کانیهای موجود در مارنهای منطقه بر اساس آنالیز هفت نمونه توسط اشعه ایکس
سایر کانیها
کانیهای حجیم
احتمالا ایترینگیت
و یا تومازیت
کانیهای‌شبکه‌ای
کانی‌های رسی و ورقه ای
کانی کربناتی
محل نمونه
کلینوکلر
دارد
کوارتز، آلبیت
آلکالی‌فلدسپات
ایلیت و میکا
Mixed
layer clay
 
کلسیت و دولومیت (اندک)
35º- 37́́- 18.2˝
48º- 20́́- 24.9˝
کلینوکلر
دارد
کوارتز، آلبیت
آلکالی‌فلدسپات
میکا – ایلیت
(di-oct.+tri-oct) Mixed layer clays
کلسیت و دولومیت (اندک)
35º- 39́́- 22.1˝
48º- 17́́- 39.5˝
کلینوکلر
دارد
کوارتز، آلبیت
آلکالی‌فلدسپات
میکا – ایلیت
کلسیت و دولومیت
35º- 40́́- 11.7˝
48º- 17́́- 44.5˝
کلینوکلر
دارد
کوارتز، آلبیت
آلکالی فلدسپات
میکا – ایلیت
کلسیت و دولومیت
35º- 29́́- 53.5˝
48º- 25́́- 43.6˝
کلینوکلر (1MII    B وfe rich)
دارد
کوارتز، آلبیت
آلکالی‌فلدسپات
میکا – ایلیت
(2M2)
Mixed layer clays
 
کلسیت و دولومیت
35º- 08́́- 19.1˝
49º- 20́́- 7.8˝
کلینوکلر
دارد
کوارتز، آلبیت
آلکالی‌فلدسپات
میکا – ایلیت
 
کلسیت و دولومیت
35º- 02́́- 20.5˝
49º- 18́́- 38.0˝
کلینوکلر
ندارد
کوارتز، آلبیت
آلکالی‌فلدسپات
مونت موریلونیت
میکا- ایلیت
(di-oct.)
Mixed layer clays
کلسیت و دولومیت
35º- 10́́- 38.5˝
49º- 15́́- 29.7˝
برای تهیه نقشه شیب ابتدا در محیط میکرو استیشن شیت‌های مختلف نقشه‌های توپوگرافی بمقیاس  برای پوشش دادن محدوده‌های مشخص شده، با هم تلفیق گردید و مرز محدوده‌های مارنی عیناً بر روی آنها منتقل و پس از حذف یکسری از لایه‌ها، تنها لایه توپوگرافی جهت رقومی نمودن به محیط Arcview ارسال گردید و سپس در محیط Ilwis نقشه‌های Dem و سپس نقشه‌های شیب تهیه گردید. برای تهیه نقشه شیب، کلاسه‌ها یا دسته‌های شیب مورد نیاز است در ابتدا کلاسه‌های شیب با تعداد بیشتر و محدوده‌های گسترشی کمتر انتخاب گردید و سپس با توجه به درصد مساحت هر کلاسه شیب، برخی از کلاسه‌ها که دارای سطح اندک و در مجاور هم قرار گرفته بودند با هم ادغام و در نهایت کلاسه‌های نهایی مشخص و نقشه شیب محدوده‌های مارنی تهیه گردید.
در جداول (2) و (3) طبقات شیب و درصد مساحت هر طبقه برای هر یک از سه منطقه مارنی ارائه گردیده است. در این جداول همچنین مجموع مساحت‌های هر طبقه شیب ارائه گردیده که بر مبنای آن طبقات یا کلاسه‌های نهایی مشخص گردیده‌است. کلاسه‌های نهایی شیب به درصد عبارتند از: 2%> ،3% -2% ، 5%- 3% ، 10%- 5% ، 30%- 10% و30%>
نقشه‌های شیب مناطق‌مارنی در شش کلاسه تهیه و در اشکال(1-2)، (2-2) و (3-2) ارائه شده‌است.
 
 
جدول2- نحوه انتخاب کلاسه‌های شیب در مارنهای استان همدان(یک مرحله قبل از مرحله نهایی)
منطقه3
منطقه 2
منطقه1
مناطق
مساحت
(مترمربع)
درصد
‌شیب
مساحت
(مترمربع)
درصد
‌شیب
مساحت
(مترمربع)
درصد
‌شیب
طبقات شیب
(درصد)
19174518.4
8.61
628800
17.68
1899500
4.72
<1
30886560.6
13.87
505700
16.75
2787500
6.92
1-2
 
59955361.7
26.92
518500
14.58
5069200
12.59
2-3
25705088.1
11.54
204400
5.75
5576900
13.85
3-4
22009970.4
9.88
209000
5.88
6377600
15.84
4-5
46669372.7
20.96
754100
21.21
11685400

کلید واژه ها: همدان