عنوان :
بررسی عوامل تجزیه پذیری ، انحلال ، ناهمگونی و ناهمسانی در زمین شناسی سطحی
گرد آورنده :
حسین طهماسبی زاده سی سخت
استاد مربوطه :
مهندس قدمی
بهار 89
مهندسی آبخیزداری = قدرت درک نیروهای اسرار آمیز طبیعت و کنترل آن
از عوامل ایجاد ناهمگنی و ناهمسانی و ایجاد تغییرات در سطح زمین عامل باد و آب است. باد می تواند با ایجاد چاله هایی بر روی سطح زمین باعث ایجاد تغییرات شوند. چاله ها ، فرورفتگی های بیضی شکل ، کم عمق با پیرامون گرد و صاف می باشند. به طوری که در بعضی از مناطق نیمه خشک دنیا مانند دشتهای مرتفع در شمال آمریکا ، آرژانتین ، جنوب شرقی و غربی استرالیا یافت می شوند.
بعضی از عواملی که باعث ایجاد این گودالها در سطح زمین می شوند :
بادکندگی 2. انحلال
بادکندگی پس از هوادیدگی نمکی و جدا شدن رس و گلوله شدن آن به وجود می آید. بادکندگی یکی از اصلی ترین پدیده در ایجاد گودالها می باشد. در بسیاری از مناطق موادی که به آسانی توسط باد فرسایش می یابند بیشترین عامل ایجاد و تراکم گودالها می باشد. مهمترین فرضیه بادکندگی وجود تپه های بارخان همراه با نمک و ماسه و رس در مناطق پائین دست می باشد.
بادکندگی
2. انحلال
انحلال در ایجاد گودالها در بعضی از نواحی موثر می باشد. البته باید شرایطی برای پدیده انحلال مناسب باشد. به طوری که در این نواحی پدیده انحلال و فرسایش بادی با هم در ایجاد گودالها نقش دارند. در نواحی بیابانی ، باد به عنوان عامل اصلی فرسایش ، علاوه بر اینکه ناهمواریهای ماسه ای را به وجود می آورد. موجب تغییراتی در روی ناهمواری ها می گردد.
مهندسی آبخیزداری = قدرت درک نیروهای اسرار آمیز طبیعت و کنترل آن
فرسایش بادی
عکس ماهواره ای
فرسایش بادی کروی
عمل انحلال بر حسب نوع کانی متفاوت می باشد. کوارتز در آب و هوای معتدل یا سرد بندرت حل می گردد و یا آهک خیلی زود در آبی که دارای گاز کربنیک باشد حل می شود. فلدسپاتهای پتاسیم دار در آبهای شیرین خیلی کم قابل حل بوده ، در صورتی که فلدسپاتهای آهک و سدیم دار نسبتا قابل حل هستند.
انحلال
به طور کلی می توان گفت قدرت حرکت یون های قلیایی در آزاد شدن آنها موثر می باشد. به عنوان مثال یون سدیم سریعتر از یون پتاس و یون پتاس زودتر از یون کلسیم از کانی خارج می شود. برای داشتن ایده کلی ازقابلیت انحلال می توان چنین گفت که ابتدا از کلروسدیم و یا نمک های دیگر مانند کلرو پتاسیم شروع شده و سپس به وسیله کربنات کلسیم ادامه پیدا کرده و بعد سلیس و سرانجام به آلومین خاتمه پیدا می کند.
عمل انحلال در اعماق زمین به وسیله آب های زیرزمینی و مخصوصا به وسیله سفره آب آزاد انجام می گیرد. عمل انحلال موجب تشکیل سه نوع محلول می گردد:
محلول حقیقی که در آن مولکول های جامد به صورت مجزا در آب دیده می شوند.
محلول یونی که در آن محلول از یون های مجزا تشکیل یافته اند.
محلول کلوئیدی که در آن مواد جامد از چندین مولکول تشکیل یافته اند و کوچکتر از دو میکرون می باشند.
اغلب کانی ها تا حدودی در آب محلول اند. مثلا هالیت و ژیپس اگر آب کافی موجود باشد به آسانی حل می شوند. یک لیتر آب خالص در 10 درجه سانتیگراد قادر است 263 گرم نمک طعام یا 1.9 گرم ژیپس را در خود حل کند. آب های زیرزمینی ممکن است به داخل لایه های سنگ نمک و ژیپس که در زمانهای گذشته زمین شناسی تشکیل شده اند نفوذ کند.
انحلال به وسیله آب و اسیدها
حفراتی انحلالی در آنها به وجود آورد. این سنگها در سطح زمین نیز به آسانی توسط آب باران و آب های سطحی حل می شوند و اشکال گوناگونی ایجاد می کنند.
بسیاری از آبهای طبیعی عملا محلول های اسیدی ضعیفی هستند. این گونه اسیدها طبیعی ناشی از فعالیتهای جانداران است. در هر اسیدی صرفنظر از نوع آن ، یون هیدروژن وجود دارد. هیدروژن با بسیاری از کانیها واکنش انجام میدهد و به تخریب آنها کمک می کنند.
نام کارست، از منطقه ای در یوگسلاوی گرفته شده که درآنجا پوششهای سنگی منطقه عمدتا از سنگ آهک مستعد به حفره زایی و تشکیل غار است. بدین ترتیب واژه کارست مترادف با خورندگی سنگهای کربناته و دولومیتی توسط آب است که بتدریج با گسترش تحقیقات در این زمینه، واژه کارســت امروزه در مـورد سنـگهای سولفـاته ( ژیپـس و انیـدریت) ، سنگهای پریدوتیت، ماسه سنگ و کنگلومرا استفاده می شود. بعنوان مثال در مورد سنگهای خورد شده کربناته به سد لاردر ایران و سنگهای خوردشده غیر کربناته به سدهای Mequinenza در اسپانیا، Krematsa در یونان و Yate در کالدونیای جدید اشاره کرد.
کارست
کارست
کارست
در امتداد گسلها و مناطق خرد شده، کارستی شدن سریعتر اتفاق می افتد. بطوریکه این پدیده از امتداد گسلها، خطواره ها و هر گونه عوامل تکتونیکی تبعیت می نماید. مقدار نزولات جوی سالیانه و انحلال گاز کربنیک هوا در آب باران نیز در ایجاد و گسترش کارست نقش مهمی دارند. هر چه نزولات جوی بیشتر باشد، مسلما روند کارستی شدن شدت می یابد. اقلیم سرد، باعث تسریع پدیده کارست آهکی می شود.
دردرجه اول، کارستی شدن و پدیده انحلال و مورفولوژی غاری شکل در سنگهایی گسترش می یابند که واجد شرایط _ از قبیل شکستگی_ بوده و مقاومت تراکم تک محوری در حالت سالم، 200-300 Mpa باشد. آهکهای ضعیفتر، گل سفید و رسوبات آهکی سخت نشده که مقاومت کمی دارند، حفرات محدودتری نیز بوجود می آورند .
رخداد کارست ها
کارست
مورفولوژیهای کوچک مقیاس سطحی : شیارهای با عمق کمتر از یک متر، حاصل فرسایش انحلالی سنگ فاقد پوشش
مورفولوژیهای بزرگ مقیاس سطحی : دره های خشک، دولین ها، فروافتادگی (poljes) با طول و پهنای زیاد و دیواره های پرشیب، مخروطها و برجها و تمام اشکال موجود در انواع مختلف کارستها با مقیاس کیلومتری .
اشکال موجود در زیر خاک: مورفولوژیهای انحلالی پیچیده ای از توپوگرافی کارستی با برجستگیهای محلی که می تواند به دهها متر نیز برسد .
فروچالها : فروافتادگیهای سطحی متنوعی با طول1- 1000 m بسته به حفرات سنگی زیرین .
مورفولوژی کارست
اشکال کارست
طبقه بندی مهندسی کارست
یکی از عواملی که باعث ایجاد تغییرات ، ناهمگنی و ناهمسانی در زمین شناسی سطحی می شود آب است.
فرسایش آبی که عامل ایجاد و حمل آن آب می باشد دارای سه مرحله است :
مرحله تهیه و برداشت : الف ) تخریب فیزیکی یا مکانیکی ب ) تخریب شیمیایی ج ) تخریب انحلالی
مرحله حمل و انتقال :
پس از اینکه عوامل مختلف عناصر را به شکل ناپیوسته ایجاد نمودند به عنوان فرایند حمل مواد را برداشت کرده و با توجه به نیروی خود حمل می کند.
3. مرحله رسوب گذاری یا تجمع مواد
فرسایش آبی
فرسایش آبی در روی دامنه :
الف ) فرسایش آبی که در نتیجه نیرو و انرژی آب ایجاد می گردد. ب ) حرکت های توده ای
2. هدکت یا گالی یا خندق
3. فرسایش رودخانه ای
اشکال مختلف فرسایش آبی
حرکت توده ای
فرسایش سطحی
فرسایش بارانی
فرسایش هرز آب
فرسایش شیاری
فرسایش آبراهه
فرسایش بدلند یا هزار دره
فرسایش که در نتیجه نیرو و انرژی آب به وجود می آیند شامل موارد زیر است:
مطالعات انجام شده در مورد خندق بسیار اندک می باشد. اولین بررسی در سال 1960 در فرانسه انجام گرفت و سپس در سایر کشورها نظیر استرالیا ، ایتالیا ، آلمان و ژاپن در این زمینه کارهای مطالعاتی انجام دادند.
در گذشته کارشناسان تصور می کردند که خندق از توسعه و بزرگ شدن شیارها به وجود می آید. اما مطالعتی که در کشورهای مختلف دنیا به ویژه مطالعه ای که در منطقه کلرادو آمریکا انجام شده مشخص گردید که پیدایش خندق ها فرایند بسیار پیچیده می باشد.
اولین مرحله آن ایجاد یک فرورفتگی در سطح توپوگرافی است.
در فرسایش آبی یکی از مهمترین عوامل ایجاد ناهمواری و ناهمسانی در روی سطح زمین وجود خندق یا گالی می باشد.
خندق
وجود یک چاله که بتواند سرعت نفوذ آب را افزایش دهد.
پدیده انحلال آبراهه زیرزمینی ایجاد می کند.
توسعه و گسترش آبراهه زیرزمینی که موجب ریزش سقف کانال می گردد.
مرحله نهایی خندق یا گالی در سطح زمین هویدا می شود.
به هم خوردن تعادل آبراهه ای ممکن است نتیجه یکی از عوامل زیر باشد:
1. مقدار دبی بیشتر از ظرفیت آبراهه باشد.
2. ظرفیت آبراهه در عبور آب کاهش یابد.
تکامل خندق در چهار مرحله صورت می گیرد
خندق ( هدکت )
حساسیت سازند:
خندق ها معمولاً در سازندهایی که دارای انحلال پذیری زیاد می باشد ایجاد می شود. در مناطقی که از نظر ژئومورفولوژی از تیپ رس و مارن می باشد.
2. تغییر در استفاده از زمین
3. استفاده بیش از حد از زمین های کشاورزی
4. چرای بیش از حد مراتع و قطع پوشش گیاهی
5. افزایش جریان های سطحی
عوامل موثر در ایجاد هرز آب و توسعه خندق
سیمای زمین دستخوش تغییر و تحول پایان ناپذیر است. این تغییرات حاصل عملکرد نیروهایی هستند که در سطح و درون زمین فعالیت دارند. چهره زمین و عوارض گوناگون سطح آن در هر زمان و مکان نتیجه عمل متقابل این دو دسته از نیروها است. دو نوع هوازدگی داریم :
1. فیزیکی :
خرد شدن سنگ ها
2. شیمیایی :
ریشه گیاهان
یکی دیگر از فرایند های موثر در تغییرات سطح زمین پدیده هوازدگی است
هوازدگی
دو نوع اصلی هوازدگی عبارتند از هوازدگی فیزیکی و شیمیایی ، در هوازدگی فیزیکی توده های سنگ به طور مکانیکی خرد می شوند و به قطعات بزرگ و کوچک تا ذرات ریز لای و رس تبدیل می گردند. در هوازدگی شیمیایی بین کانیهای سنگ و مواد موجود در محیط به خصوص آب و اسید و اکسیژن واکنش شیمیایی رخ می دهد. گرچه در بعضی از مناطق خرد شدن مکانیکی سنگ ها و در نواحی دیگر واکنش های شیمیایی غلبه دارند ولی معمولا برای تخریب سنگ ها هر دو این فرایند با هم لازم است. معمولا در مناطق خشک هوازدگی فیزیکی و در منطق مرطوب هوازدگی شیمیایی نقش مهمتری دارند.
پایان
هوازدگی مکانیکی
Hossein.tdena@Gmail.com
با تشکر فراوان از
استاد
و
دانشجویان گرامی