بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مارن‌های نئوژن بر اشکال و شدت فرسایش در منطقه ورامین جنوب‌شرق استان تهران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1- گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه لرستان

2 2- پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری تهران

3 3- گروه زمین‌شناسی دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات البرز

چکیده

مارن­ها در بین واحدهای سنگ­شناسی، بیش­ترین رسوبات را در حوضه­های آبخیز تولید می­نمایند. این خاصیت مارن­ها سبب کاهش عمر مفید سدها، سیل، رسوب­گذاری کانال­های آبرسانی، تخریب جاده، تاسیسات و در نهایت پدیده بیابان­زایی می­شود. از این رو شناخت خصوصیات موثر در فرسایش­پذیری و واگرایی مارن­ها می­تواند در اولویت باشد. در این مطالعه مارن­های جنوب استان تهران (جنوب حسن آباد ـ ورامین) از نقطه نظر شکل و شدت فرسایش، خصوصیات فیزیکی، شیمیایی، مهندسی و واگرایی مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. واحد مارنی مطالعه شده شامل مارن­های خشکی سازند قرمز بالایی واحدM3  و مارن­های پلیوسن واحد Plm می­باشد. نمونه­برداری در واحد زمین­شناسی قرمز بالایی و پلیوسن درشیب­های 5٪،20٪  و40٪ انجام شده است. برای دستیابی به اهداف آزمایـش­هایی نـظیر دانه­بندی، حدود آتربرگ، آنالیزهای شیمیایی نظیرکاتیون­ها و آنیون­ها، نسبت جذب سدیم (SAR) هدایت الکتریکی (EC) کل مواد محلول جامد (TDS) و هیدورمتری دوگانه و پین­هول انجام شد. در منطقه مورد مطالعه و با مقایسه شاخص خمیری در بین اشکال مختلف فرسایش ملاحظه می­شود که شاخص خمیری فرسایش سطحی نسبت به سایر اشکال فرسایش اختلاف زیادی ندارد. مقدار ظرفیت تبادل کاتیونی در نمونه‌ها بین 2/14 تا 88/25 میلی‌اکی‌والان‌ در لیتر که میانگین این متغیر در فرسایش آبراهه­ای بیش­تر می­باشد و محدوده این متغیر در نمونه‌ها بین 9/0 تا 17/2 میلی‌اکی‌والان در لیتر می‌باشد. میانگین این متغیر در فرسایش آبراهه­ای و خندقی بیش­تر از بقیه واحدهای سازند قرمز‌ بالایی می‌باشد. نتایج حاصل از آزمون­های هیدرومـتری دوگانه در 20 نـمونه، نـشان­دهنده عـدم واگرایی می­باشد. نمونه دست نخورده برداشت شده از ایستگاه 1 با شکل فرسایش خندقی و ایستگاه 5 با شیب 5٪ با شکل فرسایش آبراهه­ای واگرایی متوسط نشان می­دهد. طبق آزمایش پین­هول انجام شده در ایستگاه­های مختلف، ایستگاه 5 با شکل فرسایش آبراهه­ای واحدM3   و ایستگاه 7 با شکل فرسایش خندقی واحد M3 واگرایی متوسط از خود نشان دادند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of chemical and physical properties of neogen marls effects on the forms and intensity of erosion in Varamin area, southwest of Tehran province

نویسندگان [English]

  • A Ghasemi dehnavi 1
  • R Sarikhani 1
  • H .R Peyrawan 2
  • Z. Shoaei 2
  • M. Kerimi 3
چکیده [English]

Marls produce the highest deposits in the catchment areas among lithological units. This property of marls can cause the reduced useful life of dams, river, and sedimentation of water channels, the destruction of road, utilities, and ultimately desertification phenomenon. Hence, understanding the characteristics influencing the erodibility and marls divergence can be a priority. In this thesis, marls located in the south of Tehran (south of Hassan Abad- Varamin) were evaluated in terms of shape and intensity of erosion, physical, chemical, engineering and divergence features. Marl unit studied includes the onshore marl of Upper Red Formation unit M3 and Pliocene marl of unit Plm. Sampling in the unit of red upper geology and Pliocene was conducted in slopes 5%, 20% and 40%. Tests such as gradation, Atterberg limits, chemical analysis such as cations and anions, SAR, TDS, EC and dual Hydrometry and pinhole were carried out to achieve the predetermined goals. Granulation distribution showed no significant difference in different slopes. Comparing the plasticity index among the different forms of erosion, it can be seen that the surface erosion plasticity index is greater than other forms of erosion .it is a factor in the postponement of erosion. But overall, it's not much different from many other forms of erosion. The cation exchange capacity in the samples is between 14/2 to 25/88 meq per liter. The mean of this variable is further in the stream erosion .the range of this variable in samples is between 0.9 to 2.17 meq per liter. The mean of this variable in the erosion of stream and ditch is more than the rest of upper red formation units. The results of the double hydrometer tests on 20 samples indicate the high non-divergence. The sample collected from Station 1 (in the form of gully erosion) and station 5 with a gradient of 5% (with stream erosion) shows the average divergence. According to the pinhole experiment conducted at different stations, station 5 (with single stream erosion M3) and station 7 (with a form of gully erosion M3) showed a moderate divergence.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Marl
  • divergence
  • Pin Hole and Double hydrometer
  • Erosion
  • Chemical analysis

منابع

[1] ارشم، ع (1385) مقایسه رواناب و رسوب سازند­های مختلف زمین­شناسی با استفاده از دستگاه باران­ساز در حوزه آبخیز رامهرمز، پایان­نامه کارشناسی­ارشد آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران.

[2] پیروان، ح. ر. و  اسدی، ت (1384) مروری بر نقش عوامل فیزیکوشیمیایی موثر بر اشکال فرسایش در پهنه­های مارنی. نهمین کنگره علوم خاک ایران، کرج ص. 560-562.

[3] توکلی، ب (1378) زمین­شناسی مهندسی، انتشارات دانشگاه پیام نور.

[4] جعفری­اردکانی، ع.، پـیروان، ح. ر (1381) تاثیر گچ در شیب­های مختلف برروی آبروی سـطحی و فرسایش خاک­های ناپایدار. پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری.

[5] حیدریان، ه (1390) روش استاندارد آزمون­های آزمایشگاه مکانیک خاک براساس ASTM 2000، انتشارات آوند اندیشه.

[6] حشمتی، م، فیض­نیا، س (1386) بررسی فرسایش آبکندی سازند مارنی آغاجاری در منطقه قصر شیرین، مجله منابع طبیعی، شماره 586، ص 39-45.

[7] حسن­زاده نفوتی، م (1385) بررسی ویژگی­های موثر بر فرسایش­پذیری مارن­ها، پایان­نامه دکتری دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات تهران، گروه علوم مهندسی و آبخیزداری.

[8] حسنی­پاک، ع  شرف­الدین،م (1380) انتشارات دانشگاه تهران، تحلیل داده­های اکتشافی

[9] خالدی ک. م پیروان ح. شعاعی، ض. ساریخانی ر (1393) بررسی خصوصیات مهندسی مارن­های نئوژن موثر بر اشکال و شدت فرسایش در منطقه ورامین جنوب استان تهران، پایان­نامه دکتری دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات البرز، گروه زمین­شناسی.

[10] خامه­چیان، م (1369) بررسی ویژگی­های فیزیکی و مکانیکی سنگ­های مارنی ـ رسی، پایان­نامه کارشناسی ارشد زمین­شناسی مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس.

[11]  خامه­چیان، م، و سلوکی، ح.ر (1378) بررسی روش­های شناسایی خاک­های واگرا، سومین هـمایش انجمن زمین­شناسی ایران، شیراز.

[12]  درویش­زاده، ع (1383) زمین­شناسی ایران، ویراست انتشارات امیر­کبیر .

[13]  سازمان زمین­شناسی کشور (1365) نقشه تهران 1:250000.

[14]  سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح (1381) نقشه راه استان­های کشور به مقیاس 1:140000، چاپ اول.

[15]  شکل­آبادی، م (1382) بررسی تولید رواناب و رسوب در حوزه آبخیز گل­آباد، اردستان، فصل­نامه علوم منابع طبیعی، سال هفتم ، شماره 2، ص 85.

[16]  طباطبایی، م، ر (1390)  پهنه­بندی خطر فرسایش خندقی در حوزه آبخیز تلدارچای استان کردستان با استفاده ازGIS  ، گزارش طرح تحقیقاتی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری استان کردستان، پاییز.

[17] عباسی، ن (1384) طبقه­بندی زمین­شناسی – فرسایشی مارن­های حوزه قزلاوزن سفلی. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، چهارمین همایش زمین­شناسی و محیط زیست ایران، اسفند، دانشگاه تربیت مدرس.

[18]  فیض­نیا، س (1374) مقاومت سنگ­ها در مقابل فرسایش در اقالیم مختلف ایران، مجله منابع طبیعی ایران، شماره 47، ص-116- 95 .

[19]  قدیمی عروس­محله، ف.، پورمتین ا. و  قدوسی ج. (1378) تاثیر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مارن­ها در ایجاد اشکال فرسایش. اولین کنفرانس زمین­شناسی مهندسی و محیط زیست ایران، ص. 929ـ919.

[20] قدیمی عروس محله، ف.، پورمتین ا. و  قدوسی ج (1378) بررسی امکان طبقه­بندی مارن­ها براساس خصوصیات فیزیکی و شیمیایی در منطقه تفرش. مجله پژوهش و سازندگی، ش.40، ص. 34- 30.

[21] قدیمی عروس­محله، ف.، پورمتین ا. و  قدوسی ج (1378) بررسی عوامل موثر بر تشدید و گسترش فرسایش ورقه­ای و شیاری در حوزه آبخیز قمرود. مجله پژوهش و سازندگی، ش49، 42-38.

[22] قدوسی، ج . فیض­نیا س. ، احمدی، ح. ،شعبانی م. و سررشته داریا (۱۳۸۵) بررسی رابطه بین تغییر نوع استفاده از ارضی با مقادیر .۱۲۴-۱۳۰ : فرسایش و رسوب. مجله پژوهش و سازندگی در منابع طبیعی ۷۳.

[23] American Society for Testing and Materials (1986) ASTM book of Standards, Sec.4, Vol .04.08,Philadelphia, pa.

[24] Benito, S. Gutierrez, M and Zaragonza, CS, (1993) The influence of physis chemical properties on Erosion process in Badland areas, Ebor basin , NE Spain Gemorph N.F.37,2, p 199-214

[25] Folk, R.L (1974) Petrology of sedimentary Rocks: Hemphill publishing co., Austin, texas,182p.

[26] Imeson , A.C (1982) The relationship of Soil Physical and chemical Properties to The development of badland in Morocco.Badland geomorphology and piping. Bryan yair, pp: 44-57

[27] Jang, W (2010) Erosion study of new Orleans Levee Soils subjected to pLunging water,Ph.D. Dissertation, university of Mississippi, 295p.

[28] Rienks, S.M., Botha, G.A., Hughes, J.C (2000) some physical and chemical properties of sediments Exposed in a Gully in Northen Kwazula, South Africa and their Relationship to the Evodibility of the colluvial Layers . catena, No.39,11-31.

[29] Sokouti, R. Razagi S (2015) Erodibility and loss of marly drived soils,Eurasian Journal of soil science,no4,279-286