به کار‌گیری سیستم اطلاعات جغرافیایی برای ارزیابی پتانسیل گسترش کارست‌سنگ‌های کربناتی زاگرس بر پایه عامل‌های آب‎زمین‎شناختی و اقلیمی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکترا، شرکت آب منطقه‌ای اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشیار، گروه جغرافیایی طبیعی، دانشکده علوم جغرافیایی و برنامه‌ریزی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

این پژوهش با هدف ارزیابی پتانسیل گسترش کارست در کربنات‌های رخنمون شده ناحیه زاگرس انجام شده است. در این پژوهش گسترش کارستی شدن واحدهای آهکی منطقه زاگرس با توجه به  نقش عوامل مؤثر در توسعه کارست، ارزیابی شده است. مهم‌ترین عامل‌های در نظر گرفته شده، عامل‌هایی است که White (1988) آنها را در قالب 3 نیروی پیشبرنده فیزیکی، شیمیایی و وضعیت آبزمینشناختی معرفی کرده است. این عامل‌ها عبارتند از: بارش، دما، برجستگی توپوگرافیک، سنگ‌شناسی، ستبرای چینه‌ای واحد انحلالپذیر و وضعیت زمین‌ساختی. در این پژوهش هوازدگی شیمیایی در دوره‌های یخچالی و عهد حاضر طبق نمودارهای پلتیر به عنوان جایگزین اثر بارش و دما به کار رفته است. پس از تهیه لایه‌های اطلاعاتی مختلف، رده‌بندی، امتیازبندی و وزن‌دهی آنها در یک سامانه اطلاعات جغرافیایی صورت گرفته است. شاخص گسترش کارست (Ki) بر پایه تلفیق لایه‌های اطلاعاتی به دست آمده و پس از رده‌بندی آن نقشه تئوریک کارست تهیه شده است. بر پایه روش تلفیق، مقدار این شاخص میان صفر تا 400 متغیر خواهد بود. طبق نقشه تئوریک گسترش کارست از مجموع Km2 109313 واحدهای کربناتی در منطقه مطالعاتی (25 درصد کل محدوده مطالعاتی)،  Km234212 (3/31 درصد واحدهای کربناتی) در رده خیلی کم تا کم گسترش کارست قرار می‌گیرد. همچنین Km261272 (56 درصد واحدهای کربناتی) در رده متوسط گسترش کارست و  Km213829 (7/12درصد واحدهای کربناتی) در رده خیلی زیاد تا زیاد گسترش کارست قرار میگیرند. به عبارت دیگر، 7/68 درصد از رخنمون‌های کربناتی در سطح منطقه مطالعاتی دارای پتانسیل گسترش کارست در رده متوسط به بالا هستند. ارزیابی صحت رده‌بندی صورت گرفته بر پایه تراکم چشمه‌های کارستی و غارهای موجود صورت گرفته است. به این منظور بانک اطلاعات چشمه‌های کارستی و غارهای منطقه تهیه شد. مشخص شد که در مجموع 64 غار و 129 چشمه کارستی (با دبی بیش از 10 لیتر بر ثانیه) در رده خیلی کم تا کم گسترش کارست قرار میگیرد. همچنین 132 غار و 300 چشمه در رده متوسط و 51 غار و 162 چشمه در رده زیاد تا خیلی زیاد گسترش کارست قرار می‌گیرند. تراکم غارها به ترتیب برای رده‌های خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد برابر با  0014/0، 0020/0، 0022/0 ، 0036/0 و 0039/0 غار بر کیلومتر مربع است. تراکم چشمه‌ها با دبی بیش از 10 لیتر بر ثانیه  نیز  به ترتیب برای رده‌های خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد گسترش کارست برابر با  0035/0، 0039/0، 0049/0 ، 0111/0 و 0131/0 چشمه بر کیلومتر مربع است.  به عبارت دیگر تراکم چشمه‌ها و غارها با درجه گسترش واحدهای کربناتی منطقه زاگرس تطابق خوبی دارد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Using GIS for evaluation of potential karstification in carbonate rocks in Zagros based on the hydrogeological and climatological factors

نویسندگان [English]

  • B Ebrahimi 1
  • A Seif 2
1 Ph. D., Isfahan Regional Water Company, Isfahan, Iran
2 Associate Professor, Department of Natural Geography, Faculty of Geographic Sciences and Planning, University of Isfahan, Isfahan, Iran
چکیده [English]

This study has been carried out with the aim of mapping karst and evaluation of potential karstification of carbonates rocks in Zagros. One objective of this paper is a spatial evaluation of karst development in Zagros considering role of the chief factors affecting karst development. The main considered factors are those classified by White (1988) into three driving forces (i.e., chemical driving force, physical driving force and hydrogeological setting). Precipitation, temperature, relief, rock type, tectonic setting and stratigraphic thickness of soluble carbonate rocks are the main factors classified to describe the mentioned driving forces. In this study, precipitation and temperature are represented by the chemical weathering conditions during the modern and glacial periods prepared on the basis of Peltier's graphs. All data are mapped, classified, weighted and managed in separate layers in GIS environment. The Karst Index (Ki) is introduced to define the modeled degree of karstification computed by proper combination of six weighted layers and the final theoretical karst map of Iran is prepared based on the ranked Karst Index. According to the combination method, values of Ki could be in a range of zero to 400. The classified theoretical karst map shows that out of 109,313 km2 of carbonate units (25 % of the surface area of the study area) about 34212 km2 (31.3% of carbonate rocks) have very low to low potentials for development of karstic features. About 61272 km2 (56% of carbonate rocks) have moderate potential and about 13829 km2 (12.7% of carbonate rocks) have high to very high potentials for karstification. In other words, 68.7% of the carbonate rocks are carbonate rocks with moderate to high potentials for karstification. Densities of caves and karstic springs are the main and the most important geomorphological features used to check the calculated degree of karstification. For this purpose, complete inventories of caves and springs in Zagros were made. 64 caves and 129 springs (with discharges above 10 l/s) occur in rocks in areas of very low to low potentials for karstification. About 132 caves and 300 springs fall in the moderate class and 51 caves and 162 springs in areas with high to very high potentials for karstification. Cave densities are 0.0014, 0.0020, 0.0022, 0.0036 and 0.0039 caves per square kilometers for very low, low, moderate, high and very high classes respectively. In addition, densities of springs are 0.0035, 0.0039, 0.0049, 0.0111 and 0.0131 springs per square kilometers for very low, low, moderate, high and very high classes respectively. In other words, densities of caves and springs show a good correlation with the evaluated karstification.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydrogeological setting
  • Chemical and physical driving forces
  • Karst Index
  • Cave
  • karst
  • Zagros