بررسی سیما و پدیده های کارست

karst-1204746_1920

اگرچه مطالعه کارست از جمله فعالیت های زمین شناسان است اما از آن جایی که در مناطق کارستی آب هم وجود دارد، برای هیدروژئولیست ها، مهندسان منابع آب و سازه های آبی حائز اهمیت هستند. فرض کنید در یک منطقه ای بارش بسیار زیادی با دوره بازگشت زیاد اتفاق افتاده است اما ایستگاه های هیدومتری منطقه هیچ تغییری نکرده اند و رواناب را مانند همیشه ثبت کرده اند. مشکل از کجاست؟ پاسخ بایستی در این باشد که منطقه از لحاظ زمین شناسی کارستی است و دارای فروچاله های زیادی است. این فروچاله ها آب را می بلعند و به اشکال مختلف مانند چشمه یا تغذیه آبخوان های مجاور و یا انتقال به اعمال از خود خارج می کنند. در این نوشته با سیمای کارست آشنا خواهیم شد و برخی از تعاریف کارستی را ذکر می کنیم.

کارست نام ناحيه اي واقع در دالماسي در خاک کرواسي و نزديک مرز ايتاليا مي باشد. سنگ هاي آهکي اين ناحيه داراي چشم انداز ويژه اي است و اولين بار پديده هاي انحلالي مربوط به سنگ هاي آهکي در اين ناحيه مطالعه شده است. شناخت پديده هاي ژئوموفولوژيکي که در اثر انحلال ايجاد شده اند، مي تواند کمک قابل توجهي به شناخت سيستم هاي کارستي نمايد.

سيماهاي کارستي با اشکال بسيار مختلفي و در نتيجه انحلال سنگ هاي آهکي يا گچي تحت تأثير آبهاي سطحي و زيرسطحي تشکيل مي شوند. آب بارش و آب هاي سطحي از طريق درز و شکاف ها و حفرات که به نام منطقه تغذيه پهنه هاي آهکي بشمار مي آيند، به داخل سنگهاي آهکي نفوذ کرده و جريان آب زيرزميني را به وجود مي آورند. جريان هاي آب زيرزميني با ايجاد انحلال، مجاري با اشکال و هندسه مختلف را ايجاد مي کنند. در مسيرهاي زيرزميني، شفتها (Shafts) و راهروهايي (Passages) به وجود مي آيد که آب در آن ها بر اثر نيروي گرانش و يا بر اثر فشار، جريان مي يابد. محل پيدايش شفت ها يا راهروها نقاط ضعف توده هاي سنگ آهک و يا سطوح چينه بندي و يا درز و شکاف ها مي باشند و مسير آنها غالباً پيچيده است. اندازه ساختارهاي انحلالي در محدوده اي از مقياس ميکروسکوپي تا بسيار بزرگ مقياس در تغيير مي باشد. شيارهاي انحلالي، بازشدگي هاي انحلالي (Grikes)، فروچاله ها (Sinkholes or Dolines)، جريانهاي فرورنده (Sinking Streams)، غارها، چشمه ها و دره هاي کارستي از جمله عوارض کارستي مي باشند. پديده هاي کارستي بر اساس نحوه تشکيل به دو دسته اصلي شامل اشکال سطحي و دروني تقسيم بندي مي شوند. به استثناي غارها، عمده عوارض کارستي در رده عوارض سطحي قرار مي گيرند.

تصوير شماتيک از برخي سيماهاي کارستي

تصوير شماتيک از برخي سيماهاي کارستي

شيارهای انحلالی و بازشدگی های انحلالی

کارن ها بهترين شکل براي نشان دادن فرآيند کارستي شدن سنگ در سطح زمين هستند. اين عوارض به زبان فرانسوي لاپيه (Lapiés) و به زبان آلماني کارن (Karren) ناميده مي شوند. فرسايش سطحي ناشي از بارش مستقيم باران بر روي سنگهاي انحلال پذير و همچنين در اثر رواناب هاي ورقه اي و کانالي ناشي از بارش مي تواند اشکال مورفولوژيکي ثانويه اي تحت عنوان کارن ايجاد گردد. اين عوارض عمدتاً تحت تأثير انحلال شيميايي در سنگ هاي آهکي خالص و به ندرت در سنگ هاي دولوميتي ايجاد مي گردند. کارن ها انواع مختلفي دارند، و معمولاً در روي سنگ هاي آهکي بدون پوشش، ساخت هايي از چند سانتي متر تا چندين متر به وجود مي آورند.

حتما بخوانید  دانلود جزوه زمین شناسی ایران (تایپ شده+711 صفحه)

باز شدگي هاي انحلالي (گرايک) در سطوح قائم درز و شکاف ها، و يا لايه بندي ايجاد شده و تغذيه سريع آبخوان هاي کارستي را موجب مي شوند.

شيارهاي انحلالي توسعه يافته در سطوح لايهبندي و سطوح درز و شکستگي

شيارهاي انحلالي توسعه يافته در سطوح لايهبندي و سطوح درز و شکستگي

karst3

شيارهاي انحلالي در سطوح لايه بندي

بازشدگي هاي انحلالي درز و شکافي

بازشدگي هاي انحلالي درز و شکافي

دولين ها (فروچاله ها يا حفره هاي فروکش)

در مناطقي که کارست توسعه يافته است، معمولاً دره هاي کارستي و رودخانه هاي جاري مشاهده نمي شوند و دولين ها يا فروچاله ها جايگزين آنها مي گردند. دولين ها يکي از شاخص ترين و اساسي ترين اشکال سطحي و مورفولوژي کارست است. دولين ها، گودال هايي هستند که آب جاري شده در سطح زمين را به سيستم هاي زهکشي انتقال مي دهند. مهمترين عامل در تشکيل دولين ها در نتيجه تأثير شيميايي آب بر سنگ هاي آهکي مي باشد. مکان هايي که دو يا چند گسل، يکديگر را قطع نموده اند مناسب ترين نقطه شروع براي فرايندهاي کارست مي باشد. روش ديگر براي تشکيل دولين ها، درون ريزي مغارها و مجاري زيرزميني کارست در اعماق کم، زير سطح زمين است. زماني که از سطح زمين (سطح افقي) به دولين نگاه کنيم به شکل دايرهاي و يا بيضوي ديده ميشود و عمق آنها نسبت به قطرشان بسيار کوچک و داراي ساختمان قيفي يا استوانه اي مي باشد.

karst5

تصوير شماتيک هندسه و تصوير عمقي ساختار فروچاله ها

فروچاله ها در مناطق کارستي به راحتي قابل تشخيص مي باشند و در مطالعات زيست محيطي و مهندسي به عنوان خطرات طبيعي تلقي مي گردند. اين پديده بايستي به خوبي مورد شناسايي و مطالعه قرار گيرد و اهميت و حساسيت حضور آن در مناطقي که مورد ساخت و ساز سازه هاي مهندسي و يا محل سکونت افراد است، مورد ارزيابي و مديريت صحيح قرار گيرد. خطراتي که فروچاله ها مي توانند در مناطق کارستي ايجاد نمايند مي توان به سيلاب هاي ناشي از مسدود شدن کانال هاي آهکي زير سطحي، فرونشست، تغذيه سفره هاي آبدار کارستي از طريق آب هاي آلوده و… اشاره کرد. در بررسي خطرات فروچاله ها علاوه بر موضوعات زيست محيطي و آلودگي، مي بايست موضوعات زمين شناسي مهندسي نيز مورد توجه قرار گيرد.

نمايي از فروچاله هاي سنگي

نمايي از فروچاله هاي سنگي

اُوالا (Ouvala)

از به هم پيوستن و توسعه فروچاله ها، اُوالاها به وجود مي آيند. اُوالاها اکثراً داراي قطر ۳۳۳ الي ۱۳۳ متر و عمق ۳۳ الي ۱۳ متر و داراي کف صاف و کناره هاي عمودي هستند. از به هم پيوستن و توسعه اُوالاها، پوليه هايي با وسعت زياد به وجود مي آيند.

karst7

اوالا

پوليه (Polje)

فرورفتگي هاي ايجاد شده در سازندهاي آهکي با کف تقريباً مسطح را پوليه می نامند. معمولاً در يک طرف پوليه چشمه و در سمت ديگر آن فروچاله يا پونور (Ponor) وجود دارد و داراي يک شيب ملايم از چشمه به فروچاله مي باشد، و حداقل از يک قسمت به ديواره هاي پرشيب محدود میگردد. اين عارضه اگرچه مشخصه مناطق کارستي است ولي در شرايطي تشکيل مي گردند که سنگ هايي با فرسايش پذيري مختلف در مجاورت يکديگر قرار مي گيرند. اين اشکال در مناطق کارستي به صورت راهروهاي عريض ريزشي صاف و مستقيم هستند و در راستاي خطوط تکتونيکي مشاهده مي شوند.

حتما بخوانید  عوامل موثر در پتانسيل يابی منابع آب زيرزمينی

محمدرضا عینی
محمدرضا عینی

محمدرضا عینی کارشناس ارشد مهندسی منابع آب، دانشگاه تهران

علاقه مند به مباحث مدل سازی هیدرولوژیکی، مدل SWAT، تغییراقلیم و عدم قطعیت های مدل

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *