Page 1
Copyright©2018, University of Isfahan. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/BY-NC-ND/4.0), which permits others to download this work and share it with others as long as they credit it,
but they can’t change it in any way or use it commercially. Doi: 10.22108/jssr.2017.104473.1014
http://ui.ac.ir/en
Journal of Stratigraphy and Sedimentology Researches University of Isfahan
Vol. 33, Issue 4, No. 69, Winter 2018 pp. 5-6
Received:06.06.2017 Accepted: 29.11.2017
The role of stratigraphy on water quantity and quality of karst springs
in Shotori Mountains, west Tabas
Hasan Zia
*
Ph.D. Student in Hydrogeology, Faculty of Earth Sciences, University of Technology, Shahrood, Iran
Gholam Hossein Karami Associated Professor, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
Azizolah Taheri
Professor, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran *Corresponding author, e-mail: [email protected]
Introduction
More than 25 percent of the world population live on the karst or depend on karst aquifers for water supply (Ford and Williams 2007). Lithology, precipitation, tectonic setting, vegetation cover, geomorphology, stratigraphy and deposition environment are the
most important factors affecting karst development. High calcite bearing, thick bedded and massive limestones have a higher
capacity for karst development (White 1988, Dreybrodt 1990, Karami 2009). Groundwater chemistry is a result of the interaction of geology, chemical weathering, chemical interactions and human activities and quality of the recharging water (Domenico and
Schwartz 1990, Scheider and Andreo 2007, Karami 2009, Chitsazan et al. 2015). In this regard, investigating the geology and
stratigraphy effects on water quantity and quality is necessary for any karstic terrain. Studied area situated in the central part of Iran at 20 km west of Tabas city. This region fall between 56° 45' and 57° 35' northern latitude and between 33° 00' and 34° 00' eastern
longitude. According to the meteorological data, the climate of study area is arid with average annual precipitation of about 80 mm
in plain and 200 mm in high mountainous parts. From the geological, point of view the study area situated in the Central Iran plateau, including rocks and deposits with age range from Paleozoic to Quaternary. Main lithological rock units in the study area
include limestone, dolomite, sandstone, shale, marble, conglomerate and alluvial deposits. Carbonate formations with considerable
thickness consists of nearly 53 percent of the land surface of the Shotori Mountains. Jamal Formation (limestone and dolomite), Shotori Formation (dolomite and limestone) and Esfandiar Formation (massive reef limestone) are the main carbonate formations in
the studied area (Stocklin et al.1965). Karstification process results in the development of the secondary porosities and occurrences
of karstic aquifers. Karstic aquifers have an important role in providing water supply for different consumptions also recharging the Tabas and Boshrouyeh alluvial aquifers. Sequence stratigraphy and difference hydrostratigraphy leaded to forming three karstic
aquifers entitled Jamal, Shotori and Esfandiar. Almost all springs in this studied area emerge from these karst formations. So that
annual discharge from these karst springs is about 83% of total annual discharge in the studied area. The higher extend, thick layer
and more purity of the limestone in Esfandiar Formation in comparison with the Jamal and Shotori formations lead to the higher
degree of karstification in this formation so that the main springs emerging from this formation.
Material and Methods
To find out the lithological composition of the carbonate
formations, 49 thin sections were prepared from the different
rock units in the studied area. Purity percentage (L.O.I.) and
main oxides (including MgO, CaO, Fe2O3, Al2O3, and SiO2)
for nine samples of carbonate rocks were determined using
XRF analysis. Field surveys carried out in 2014 - 2015 water
year and 11 largest springs from 118 springs of studied area
were selected as representatives for detail monitoring.
Totally, 66 water samples collected and analyzed in this
investigation. Electrical conductivity, pH, temperature and
spring discharge measured in the field. Major ion
concentrations measured in the laboratory of Khorasan
Razavi water authority.
Discussion of Results and Conclusion
According to the obtained results of XRF analysis, it may be
argued that the samples of Esfandiar Formation have higher
than 53 percent of CaO while the MgO content is lower than
2 percent. The value of MgO in Jamal and Shotori formations
are 15 and 16 percent, respectively.
Total discharge of all springs in Shotori Mountains is
about 528 l/s. Discharge from karstic springs is about 83
percent of the total discharge from Shotori Mountains. It
should be mentioned that the Esfandiar karst aquifer with
30.4% of total area of Shotori Mountains include about 60%
of total discharge of this region.
Regarding the stratigraphy and base levels of erosion,
discharging springs may be classified into three main groups,
with considerable variation in their qualities.
Page 2
Journal of Stratigraphy and Sedimentology Researches University of Isfahan, Vol. 33, Issue 4, No. 69, Winter 2018
6
Discharge variation in the largest karstic spring of each
aquifer in 2014-2015 water year indicates that all the three
large karstic springs have variations lower than 22 percent.
The highest variation ratio of discharge observed in spring
originated from the Esfandiar Formation that indicates the
higher karstification degree in this formation.
Studies related to annual recharge percentage in the
Shotori Mountains yield the value of 20% for annual recharge
in this region. Therefore, about 20% of annual precipitation
(164 mm) on Shotori Mountains recharges their aquifers. The
total discharges of springs (i.e. 440 l/s) are not equal to the
amount of annual recharge (i.e. 1370 l/s) in the Shotori
Mountains. Therefore, it may be concluded that the excess
recharged water (i.e. 930 l/s) should laterally discharge to the
Tabas and Boshrouyeh alluvial aquifers.
Stratigraphy of the study area have significant role in
partitioning of the lithology facieses to different aquifers with
different water quantities and qualities. The higher purity of
the Esfandiar Formation and its massive and thick-bedded
limestone provides better conditions for karstification in
comparison to Jamal and Shotori formations. One of the most
important reasons for more karst development in Esfandiar
Formation is higher variability of discharges of springs which
originating from Esfandiar Formation.
In addition to the effect of stratigraphy on quantity, it has
a significant effect on the quality of the discharging water
from the springs in the area. Springs which discharge from
Esfandiar Formation with volcanic and Qala Dokhtar
formation basement have higher quality than Esfandiar with
Baghamshah basement. The electrical conductivity of the
first group of springs is below 500 µS/ cm whereas it
fluctuates between 700 to 1800 µS/ cm in the second group.
Keywords: Shotori Mountains, Stratigraphy, Karstic spring
References
Aghanabati A. 2010. Geology of Iran. Ministry of Industry
and Mines, Geological Survey and Mineral
Exploration of Iran. 606 p. (in Persian).
Asraf T. 2011. Investigating the effect of karstic processes on
water sources in carbonate rocks in the Shotori area,
East Iran. MSc. Thesis, Birjand University, 175 p. (in
Persian).
Ayenew T. Demlie M. and Wohnlich S. 2008.
Hydrogeological framework and occurrence of
groundwater in the Ethiopian aquifers. Journal of
African Earth Sciences, 52(3): 97-113.
Berbarian M.1976. Contribution to the seismotectonic of Iran
(part II). Geological Survey of Iran, Rep. No. 39.
Chery L. and Marsily G. 2007. Aquifer Systems
Management: Darcy’s Legacy in a World of
Impending Water Shortage. Selected Papers on
Hydrogeology 10. CRC Press, 588 p.
Chitsazan M. Vardanjani H. K. Karimi, H. and Charchi A.
2015. A comparison between karst development in
two main zones of Iran: case study—Keyno anticline
(Zagros Range) and Shotori anticline (Central Iran).
Arabian Journal of Geosciences, 8(12):10833-10844 .
Domenico P. A. and Schwartz F. W. 1990. Physical and
chemical hydrogeology. John Wiley, New York, 824
p.
Dreybrodt W. 1990. The role of dissolution kinetics in the
development of karst aquifers in limestone: a model
simulation of karst evolution. The Journal of
Geology. 98(5):639-655.
El Hefnawi M. A. Mashaly A. O. Shalaby B. N. and
Rashwanetal M. A. 2010. Petrography and
geochemistry of Eocene limestone from Khashm Al-
Raqaba area, El-Galala El-Qibliya, Egypt: Carbonates
Evaporites, 25: 193-202.
Ford D.C. and Williams P.W. 2007. Karst hydrogeology and
geomorphology. Chichester. John Wiley; Second
edition, 553 p.
Giridharan L. Venugopal T. and Jayaprakash M. 2008.
Evaluation of the seasonal variation on the
geochemical parameters and quality assessment of
the groundwater in the proximity of River Cooum,
Chennai, India. Environmental monitoring and
assessment, 143: 161-178.
Guler C. and Thyne G. D. 2004. Hydrologic and geologic
factors controlling surface and groundwater
chemistry in Indian Wells-Owens Valley area,
southeastern California, USA. Journal of Hydrology,
285: 177-198.
Kalantari N. and Farzad A. 2001. Groundwater occurrence in
Fariab tectonic valley. Journal of applied Hydrology,
16: 18-23.
Karami G. H. 2009. The role of stratigraphy of karst
development of the Damgan’s Chesme- Ali spring
catchment area, Journal of Stratigraphy and
Sedimentology. 36: 39-52. (in Persian).
Karimi Vardenjani H. 2010. Karst Hydrogeology and
Geomorphology. Eram press 399 p.(in Persian).
Nabavi M. H. 1976. An introduction of Geology in Iran.
Publications of Geological Survey of Iran. 109 p. (in
Persian).
Naseri H.R. 1991. Hydrogeology of karst springs in the
Drodzan dam catchment area. MSc. Thesis, Shiraz
University. 325 p. (in Persian)
Scheider N. Drew D. (Eds.). 2007. Methods in Karst
Hydrogeology: IAH: International Contributions to
Hydrogeology, 26. CRC Press. Taylor & Francies,
London, 264 p.
Stocklin J. Eftekhar-Nezhad J. and Hushmand Zadeh A.
1965. Geology of the Shotori Range (Tabas area, East
Iran). Rep. No. 3.69 p.
Stocklin J. Eftekhar-Nezhad J. and Hushmand Zadeh A.
1965. Geology map of Boshruyeh (Scale 1:25000).
Geological Survey and Mineral Exploration of Iran.
Sheet No. J7.
Taheri A. 2002. Stratigraphy of Permian sediments (Jamal
Formation) in the Tabas basin. PhD thesis. Isfahan
University. 157 p. (in Persian).
White W.D. 1988. Geomorphology and hydrology of karst
Terrains, Oxford University Press, Oxford, 464 p.
Page 3
شناسينگاريورسوبهايچينهپژوهش
6969زمستان،چهارم،شماره96وسوم،شمارهپياپيسالسي
30/36/6969:تاريخپذيرش69/39/6969:تاريخوصول
99-16صص
غرب طبس ،یکوه شتر رشته یکارست یها آب چشمه تیفیو ک تیدر کم یشناس نهینقش چ
شاهروديدانشگاهصنعتيشناسنيگروهزم،يدروژئولوژيهيدکتريدانشجوحسن ضیاء،
شاهروديدانشگاهصنعتن،يدانشکدهعلومزم،يشناسنيدانشيارگروهزمکرمی، غالمحسین
شاهروديدانشگاهصنعتن،يدانشکدهعلومزم،يشناسنيزماستاد،گروهطاهری، عزيزاله
چکیده
%09ار،يواسفنديکربناتهجمال،شتريسازندها.مربعدرغربشهرطبسواقعشدهاستلومتريک1033حدوديبامساحتيکوهشتررشته
نيدرااريواسفنديجمال،شتريسهآبخوانکارستليتشک،يدرواستراتوگرافيواختالفهيشناسنهيچيتوال.دهنديمليراتشکاينمنطقه
سازندترعيگسترشوس.شونديمهيتخليکارستيهاازآبخوانشتريکوه،برشتهنيموجوددرايهاچشمه%09.راسببشدهاستوهکرشته
شترينسبتبهسازندهاارياسفند ابودنوخلوصباالترسنگهيالميضخ،يجمالو توسعةبسنيآهکدر آنراشتريازند، کارستدر
برتيمنطقهعالوهبرکميشناسنهيچ.شونديمهيسازندتخلنيمنطقهازانيموجوددرايهاچشمهنيترکهبزرگيطورموجبشدهاست؛به
تأثيهاازچشمهيآبخروجتيفيک استييسزابهريمنطقه داشته سازنداسفندشدههيتخليهاچشمه. ويکيسطحاساسولکانباارياز
کاريازسازنداسفندشدههيخلتيهادخترنسبتبهچشمهسازندقلعه دارنديترمطلوبتيفيباسطحاساسبغمشاه آبيکيالکترتيهدا.
.استريمتغمتريبرسانتکروموسيم6003تا933وگروهدوماز933گروهاولکمترازيهاچشمه
يکارستيهاچشمه،يکارست،کوهشتر،يشناسنهيچ:یدیکل یها واژه
23511655190: نويسندۀمسؤول Email: [email protected]
Copyright©2018, University of Isfahan. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons
Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/BY-NC-ND/4.0), which permits others to download this work and share it
with others as long as they credit it, but they can’t change it in any way or use it commercially.
Page 4
6969، شماره چهارم، زمستان 96و سوم، شماره پياپي شناسي، سال سي نگاري و رسوب هاي چينه پژوهش 11
مقدمه
هايباقابليتانحاللباالدرآبکارستحاصلانحاللسنگ
سنگ مانند استطبيعي، کربناته هاي مهمسنگ. ترينآهک
شدندرآنمؤثربودهاستوسنگياستکهفرايندکارستي
داردقابليتذخيره را آبخوان تشکيل و آب سازي بيشاز.
ياکنندازجمعيتجهانرويمناطقکارستيزندگيمي10%
Ford and)کنندآبموردنيازخودراازمنابعکارستيتأمينمي
Williams 2007 .) ايرانحدود را%66در ازسطحکلکشور
مي تشکيل سازندهايآهکي Naseri 1991)دهند ليتولوژي،(.
ژئومورف گياهي، پوشش وضعيت تکتونيک، ولوژي،بارش،
شناسيومحيطرسوبيازعواملمؤثربرتوسعهوضعيتچينه
هستند کربناته منطقه هر در & White 1988)کارست
Dreybrodt 1990Karami 2009;.)خالصآهکانحاللدرسنگ
.گيردترصورتميسريعنسبتبهآهکدولوميتيودولوميت
ناخالصي سيلتيرسهايافزايشمقدار سنگيو آهکبهدر
اندازه.کندازتوسعهکارستجلوگيريمي%93تا13بيشاز
دارد؛ مهمي نقش انحالل فرايند در نيز سنگ بافت و
طوريبه اندازکه دانهۀهرچقدر سنگريزترشدهتشکيلهاي
بيشتريباسطحواکنشباورودآببهفضاهايخالي،باشد،
يکسنگ.ردگيشودوانحاللبيشترصورتميآبايجادمي
نسبتبهيکسنگکربناته(ريزدانه)ميکرايتزمينةکربناتهبا
داردانحاللبيشتري(دانهدرشت)ياسپارايتبازمينة انحالل.
آلوکمهايآهکيسنگدر با هايمختلفنسبتبهناهمگن
سنگ همگن هاي ميبيشتر بنابراين،صورت گيرد؛
انحالل ميکرايت به نسبت داربايوميکرايت دبيشتري
(Ford and Williams 2007).
آهک در کارستبيشتر شديد وهايضخيمتوسعة اليه
ميتوده شودايديده ضخامتاليه. ليتولوژيو بر ها،عالوه
نسبتبههمديگردرتوسعهکارستگيرياليهنسبتقرار ها
نشان که دارد وضعيتچينهنقشمهمي منطقهدهندۀ شناسي
پذيريکمدرهايشيلييامارنيبانفوذرياليهگيقرار.است
اليه با ضخيمتوالي آهکي تودههاي و مستعداليه اي،
درکارستي توجهي درخور کارست توسعه و نيستند شدن
نميآهک صورت ها ;Domenico and Schwartz 1990)گيرد
GoldScheider & Andreo 2007; Chitsazan et al. 2015;Karimi
vardenjani 2010Karami 2009 &.)
چينه چشمهتوالي از خروجي دبي در نقششناسي ها
به قابليت)طورمثالقرارگرفتنسازنددليچايمهميدارد؛ با
کارستي فرايند براي شدنکم آهک( بين فاصل حد هايدر
ضخيم الر سازند فرايند)اليه براي زياد قابليت با
شدنکارستي ع( چشمه ظهور محل سببشدهو دامغان لي
تغييراتزيادي،است طيسال در دامغان علي چشمه دبي
صورتتدريجيازنداشتهباشدوآبآبخوانکارستيالربه
(.Karami 2009)چشمهخارجشود
شناسي،درجههوازدگيشيميايي،کيفيتسازندهايزمين
تبادالتشيمياييوفعاليتانسانيبرکيفيتآبتغذيه شده،
;Kalantari et al. 2001)زيرزمينيهرمنطقهتأثيرگذاراستآب
Guler et al. 2004; Ayenew et al. 2008; Giridharan et al. 2008;
(Aly 2015شناسيو؛بنابراين،بررسيتأثيراتسازندهايزمين
چينه کميت و کيفيت بر منطقهشناسي هر زيرزميني آب
.ضرورياست
نآبکشاورزي،شربوصنعتکوهشتريدرتأميرشته
.منطقهوتغذيهدوآبخوانطبسوبشرويهنقشمهميدارد
عواملمتعدديدرتشکيلآبخوانکارستيکوهشتريوظهور
نقشهاياينرشتهوکيفيتآبچشمه اما سهيماست؛ کوه
بنابرايندراين.شودصورتآشکارمشاهدهميشناسيبهچينه
استتو آبخوانکارستيکوهشتري،پژوهشسعيشده سعه
چشمه ظهور چشمهوضعيت آب کيفيت و کارستي هاهاي
نقشزمين چينهباتأکيدبر شناسيشناسيو قراربررسيمورد
.گيرد
موقعیت جغرافیايی
يقهدق50درجهو09ياييجغرافهايطولينبيکوهشتررشته
يخاور 05تا و بيخاوريقهدق90درجه هايعرضينو
Page 5
09 غربطبس،يکوهشتررشتهيکارستيهاآبچشمهتيفيوکتيدرکميشناسنهينقشچ
کيلومتري13يدردرجهشمال95تايدرجهشمال99ياييغرافج
(.6شکل)خاورطبسدرايرانمرکزيواقعشدهاست
رشته اين کوه، حدود طولي عرضي613با و کيلومتر
10متوسط روندي داراي کيلومتر باختري جنوب-شمال
استخاوري ارتفاع. با شتري کوه منطقه ارتفاع بيشترين
متر999رجنوبخاوريطبسوحداقلارتفاعمترد1090
است شده واقع طبس جنوب در و. خشک منطقه، اقليم
دشت، بارشدر متوسط و درميلي03کويري استو متر
.رسدمترميميلي133ارتفاعاتبه
موقعیت جغرافیايی منطقة مورد مطالعه -5شکل
Page 6
6969، شماره چهارم، زمستان 96و سوم، شماره پياپي شناسي، سال سي نگاري و رسوب هاي چينه پژوهش 15
شده شناسی منطقة مطالعه زمین
شناسي،بخشيازخردلحاظتقسماتزمينکوهشتريبهرشته
است مرکزي ايران Nabavi 1976)قاره رشته(. دراين کوه
بخشخاوريبلوکطبسودرپايانةشماليگسلنايبندقرار
1شکل)دارد نهشته(. اينمنطقه، زماندر هايپالئوزئيکتا
سنگ،شيل،آهک،دولوميت،ماسهحاضرباترکيبغالبسنگ
سنگمارن، همراه به آبرفتي رسوبات هايکنگلومرا،
آتش است شده گذاشته برجاي (.Aghanabati 2010)فشاني
از بيش کربناته 09سازندهاي تشکيلرشته% را شتري کوه
مي ضخامت داشتن با و تشکيلقابلدهند مستعد توجه،
آبخوان هستند کارستي 6جدول)هاي شامل(. سازندها اين
طورمختصرکهبه،شتريواسفنديارهستندهايجمال،سازند
:شوندمعرفيمي
درپهلاويجناوبيبُرشالگويسازندجماال:سازندجمال
Stocklin)کوهجمالدرجنوبطبسمطالعهومعرفيشدهاست
et al. 1965.)دراينمحل،مرززيارينساازندجماالباهساازند
ايسازندچينهشيبباواحدسنگسردراستوباناپيوستگيهم
.شودسُرخشيل،بهسنترياسپيشين،پوشيدهمي
شامل جمال آهکي سازند الگو، بُرش متر559در
دولوميت،متربااليآن93هايکربناتياستکهحدودسنگ
سنگ آن، بقية رنگو ضخيمآهککرم تودههاي تا اياليه
رنگخاکسترياست يدشناسيجدهايزمينيافته.ريفيبه
شدهبرايبُرشبرخالفشرحبيان،دهدسازندجمالنشانمي
55،ديگرعبارتبه.هايکربناتينيستالگو،منحصربهرديف
آواري سنگمتر زير آهکهاي جمال سازند هاي واقعدر
پيشرديف آواري هستندهاي سازند اين بهروندۀ بنابراين ؛
ازسازندذکرشدههايشناسي،آواريپيشنهادکميتةمليچينه
.شوندحذفونخستينعضوسازندجمالدانستهمي،سردر
بُرشبدين در عضوترتيب، يک جمال سازند کامل، هاي
آهکمرجانيدرسنگکوارتزيدرزير،يکعضوسنگماسه
(.Aghanabati 2010)وسطويکعضودولوميتيدرباالدارد
سازندسردرهايآواريحدفاصلبهرديف(2002)طاهري
زير) در کربنات( و جمال، زَلَدو»هايسازند عضو داده« نام
باتوجهاست پراکندگيفوزوليناسهو زونبه شناساييدو و آ
اعتقادپرمينزيرين-کربنيفرباالييزيستيبهتغييراتسني
دارد هايرديف،(جمالکوه)دوراهحوضبرشدرايشان.
.داندمينزيستيچهارزوراپرمين«کربناتي»
شتري سازند از: مياني ترياس سن با شتري سازند
متردولوميتاليهاليهخاکستريرنگريزدانةمتراکمبا013
فرسايش و کم سنگ601پذيري سفيدآهکضخيممتر اليه،
متراکم و اسپهک)رنگ عضو است( شده تشکيل سازند.
بايکديگرجاسازندسرخشيلاستکهزيرينشتريدرهمه
دارند پيوسته و تدريجي گذر رشته. سازنددر شتري، کوه
توده سيماي داردشتري اي مياني. ترياس سازند اين سن
(.Aghanabati A. 2010)است(کارنين)
(باخترروستاياسفنديار)دربرشالگو:سازنداسفنديار
مترودربرخيجاهابهبيش963ضخامتاينسازندحدود
ايروشنهايتودهآهکرسدوشاملسنگمترمي6333از
است Stocklin et al. 1965)رنگريفي بخش(. يکچهارم
ايوسنگ،آهکزيستآواريماسهپائينياينسازندازماسه
اليه کنگلومرانيز استهاي شده تشکيل يي کوه. سازسيماي
رخساره مديون اينسازند تراکتوده-هايريفي نيز مايو
سنگ آهکاستزياد اسفنديار. سازند برشالگو، محل در
مي قرار گيردرويبغمشاه ازنظر. اما است؛ همساز اينمرز،
استسنگ ناگهاني بسيار شناسي مارن. ناگهاني هايتغيير
ماسه رخسارۀ به بغمشاه سازند اسفنديار،دريايي پاية اي
استنشان رسوبي حوضه ژرفاي کاهش دهندۀ خاو. ردر
کوهطبس،مرزباالييسازنداسفنديارسطحيفرسايشيرشته
کرتاسهپوشيده-هايپالئوسنطورهمسازباسنگاستکهبه
است شده است. بااليي ژوراسيک سازند اين سن
(Aghanabati 2010.)
Page 7
01 غربطبس،يکوهشتررشتهيکارستيهاآبچشمهتيفيوکتيدرکميشناسنهينقشچ
(دگانبشرويهباتغييراتتوسطنگارن6:103333اقتباسازنقشة)شناسی منطقه نقشة زمین -0شکل
Page 8
6969، شماره چهارم، زمستان 96و سوم، شماره پياپي شناسي، سال سي نگاري و رسوب هاي چينه پژوهش 19
کوه شتری شناسی و هیدرواستراتوگرافی در رشته توالی چینه -5جدول
هايکوهشتري،گسلازنظرتکتونيکيدردوطرفرشته
اسفندياروشتريوجوددارندکهطيفرايندمشابهازعملکرد
هااينگسل(.9شکل)اندگسلامتدادلغزنايبندشکلگرفته
رشته کنوني شکل دارندکودر بارزي نقش شتري ه
((Berberian 1972 گسل. قراردادنعملکرد و خردشدگي ها
سازندهاينفوذناپذيردربرابرسازندهايکربناتهراسببشده
هايکارستيومحلظهوراستکهاينامردرتغذيةآبخوان
هايمنطقهکهبيشترچشمهطوريهانقشمهميدارد؛بهچشمه
.شوندهاديدهميدرراستاياينگسل
Page 9
01 غربطبس،يکوهشتررشتهيکارستيهاآبچشمهتيفيوکتيدرکميشناسنهينقشچ
با ترسیم مجدد( 5316بربريان )های منطقه شده و موقعیت گسل نقشة تکتونیکی منطقة مطالعه -9شکل
روش پژوهش
سازند ليتولوژي وضعيت بررسي وبراي شتري جمال، هاي
پتروگرافي،56اسفنديار، و تهيه نازکميکروسکوپي، مقطع
مطاويژگي دياژنيتکي و بافتي شدهاي لعه خلوص. درصد
آناليز با اصلي اکسيدهاي 6کربناتو صورتXRFنمونة
.گرفت
660،تعداد6965-6960بابازديدصحراييدرسالآبي
چشمةمهمآنهامعرفانتخاب66برداريودهنهچشمهآمار
شد زمين. نقشة مقاطعو تهية اينبا آبگير حوضة شناسياز
سازچشمه و رخنمون تأثير زمينها محلندهاي بر شناسي
بررسيشدظهورچشمه ها برايبررسيوضعيتکيفيآب.
-6960هايمعرفدرسالآبينمونهازچشمه99ها،چشمه
دماهدايتالکتريکي،اسيديته،يپارامترها.برداشتشد6965
يم،کلس)هايونکاتوعناصراصلييريگدرمحلاندازهودبي
(کلروسولفاتيکربنات،ب)هايونآن،(يموپتاسيمسديزيم،من
در هيدروشيمي منطقهشرکتآزمايشگاه خراسانياآب
بااستفادهازآناليزکيفي،تأثيرليتولوژيو.آناليزشدنديرضو
.هابررسيشدشناسيبرکيفيتآبچشمهچينه
های پژوهش بحث و تحلیل يافته
درمطالعاتپتروگرافي،سنگ بيشتراينتراکالستآهکجمالرا
هاتخلخلقالبياينسنگ.دهدبايوکالستگرينستونتشکيلمي
هايشکل)اندوشکستگيدارندکهباسيماناسپارايتيپرشده
سازندشتريازدولوميتباتبلورمجددبرشيو(.الفوب-5
وکستون،-وسازنداسفنديارازمدستون(ج-5شکل)خردشده
تشکيلبايوکالستگرين گرينستون اينتراکالستپلوئيد و ستون
Page 10
6969، شماره چهارم، زمستان 96و سوم، شماره پياپي شناسي، سال سي نگاري و رسوب هاي چينه پژوهش 10
تخلخلاوليهدرسازنداسفنديار،بيشتر(.د-5شکل)شدهاست
دانهبين )اي ي-5شکل و( قالبي نوع از ثانويه تخلخل و
سيمانکربناتهپرشدهاستشکستگي کهبا (.ه-5شکل)بوده
رداردوتآهکسازنداسفنديار،بافتدانهريزتروناهمگنسنگ
.درمقايسهباسازندجمالبرايتوسعهکارستمستعدتراست
کمدوفازخردشدگيوپرشدگيبادرمقاطعهرسهسازند،دست
سازند اين نازک مقاطع در کربناته ميسيمان ديده کهها شود
منطقهنشان کارستاين توسعه تکتونيکدر نقشمؤثر دهندۀ
(.د-5شکل)است
دردارناخالصينمونه،پسازپودربرايتعيينمق شدن،
دقيقه93نرمال،حلوپساز6رقيقHCl))اسيدکلريدريک
شودوسپسکاغذصافيپسمحلولازصافيعبوردادهمي
شودتادرصدموادنامحلولدراسيدکردنوزنميازخشک
برايتعييندرصدمواد(.El Hefnawi et al. 2010)تعيينشود
نمونهازاينسهسازنددراسيدحل15لحلدراسيد،غيرقاب
هايمقدارخلوصکربناتدربخش(.Asraf 2011)شدهاست
به اسفنديار ميسنگيدليلماسهزيرينسازند کمتر شود؛بودن
طورکليمقدارخلوصکربناتدرهرسهسازندبيشازامابه
(.1جدول)استومستعدتوسعهکارستهستند00%
کوه شتری در رشته( %IR)درصد مواد غیرقابل حل در اسید -0جدول
سازند رديف حل درصد مواد غیرقابل
(IR)%در اسید درصد کربنات
6/69-0/11/60-6/9جمال6
1-9/5 شتري1 60-5/65
6/00-5/39/66-6/65 اسفنديار9
سنگ ترکيب يا سازندجنس درشناسي کربناته هاي
نقشدهگيريپديشکل افزايشنفوذپذيريآن هايکارستيو
اساسيدارد افزايشدرجههايانجامبراساسبررسي. با شده،
ميزانانحالل .يابدپذيريآنافزايشميخلوصسنگکربناته،
بودنونمونهبرايتعييندولوميتي6رويXRFبراساسآناليز
کاني کلسيت سنگمقدار کربناته، اسفنهاي سازند ديارآهک
آنهاکمترازMgOو%09آنهابيشازCaOخلوصباالداردو
1 است% . MgOمقدار به سازندجمال 60در سازند% در و
دهندۀآهکدولوميتيورسدکهنشانمي%69شتريبهبيشاز
دولوميتاست؛بنابراين،سازنداسفنديارنسبتبهسازندجمال
جدول)کارستداردبرايتوسعهتريوشتريشرايطمناسب
9.)
سازندهای جمال، شتری و اسفنديار برحسب درصد XRFآمده از آنالیز دست اجزای اصلی به -9جدول
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO L.O.I سازند
69/619/390/615/0965/330/51اسفنديار
90/335/311/356/0539/613/59اسفنديار
61/369/356/333/0515/613/59اسفنديار
09/551/650/609/9163/6531/55جمال
01/619/339/600/0303/161/59جمال
90/366/319/395/0555/650/51جمال
60/311/359/353/9010/6910/50شتري
69/339/360/336/9165/1359/59شتري
69/339/360/359/9105/1016/59شتري
Page 11
03 غربطبس،يکوهشتررشتهيکارستيهاآبچشمهتيفيوکتيدرکميشناسنهينقشچ
اينتراکالست بیوکالست گرينستون، دو فاز شکستگی و )آهک جمال سنگ( الف. شده در سازند جمال و اسفنديار های داده ريزرخساره -4شکل
،(ها ای و شکستگی ه حفرهشدگی تخلخل ثانوي بیوکالست گرينستون، پر)آهک جمال سنگ( ، ب (شدگی و پرشدگی با سیمان کلسیتی خرد
آهک اسفنديار سنگ( های ثانويه با سیمان اسپارايتی، و مدستون، پکستون با پرشدگی رگه) آهک اسفنديار سنگ( دولومیت برشی سازند شتری، د( ج
(اينتراکالست پلوئید گرينستون)آهک اسفنديار سنگ (، ی(بیوکالست گرينستون)
چشمهچينهنقش ظهور کارست،شناسيدر توسعه و ها
اليه و ضخامتسازند شامل تشکيلبيشتر وهاي آن دهندۀ
ضخامتسازندبايدبهحديباشد.شناسيهستندتواليچينه
داشته آبرا از توجهي درخور گنجايشپذيرشحجم که
باشد آب. مخازن تشکيل امکان سازند افزايشضخامت با
يابددرآنافزايشميزيرزميني ضخامتسازنداسفندياربه.
ب الف
د ج
ی ه
تخلخل قالبی پر شده
ها توسط سیمان پر شدگی شکستگی
ثانويه ها تخلخل ثانويه ناشی از شکستگی
دولومیت های برشی و خرد شده شکستگيپرشدهتوسطکلسيتثانويه
تخلخل قالبی و پرشده
توسط سیمان اسپاريت تخلخل شکستگی پر شده با سیمان
ای تخلخل بین دانه
5شکستگی فاز 0زشکستگی فا
Page 12
6969، شماره چهارم، زمستان 96و سوم، شماره پياپي شناسي، سال سي نگاري و رسوب هاي چينه پژوهش 93
از مي6333بيش متر Stocklin et al. 1965)رسد قابليت(.
جمال و شتري سازند به نسبت سازند اين در آب ذخيرۀ
.بيشتراست
اليه دارد؛ضخامت مهمي نقش کارست توسعه در ها
سازندهايضخيمبه کلي قابليتطور مساوي شرايط در اليه
اليها .بندينازکدارندنحاللبيشترينسبتبهسازندهايبا
درسازنداسفنديارنسبتبهسازندشتريوضخامتاليه ها
است بيشتر )جمال و(5شکل انحالل قابليت بنابراين، ؛
استکارستي بيشتر اسفنديار سازند شدن توالي. شناخت
ظهورچشمهچينه سازندشناسيدر در اها هميتهايکربناته
براياينکهيکآبخوانکارستيتشکيلشودبايد.زياديدارد
سازندهايزيرينوباالييسازندازديدگاههيدروژئولوژيکي
سازندسردردرزيرسازندجمال،سرخشيلدر.ناتراواباشد
اسفنديار، سازند زير در بغمشاه سازند و شتري سازند زير
آبخوان رشتشکيل در کارستي سببتههاي را شتري کوه
.اندشده
هايشهريورگيريشدهبراساساندازهمجموعدبيتخليه
6960ماه است010حدود ثانيه در ليتر هايچشمه.
کوهآباينرشته%09شدهازسازندهايکربناته،حدودخارج
مي تخليه کندرا . اسفنديار، سازند اينکه وجود %5/93با
تشکيلمي را مساحتاينمنطقه حدود 93دهد، از% تخليه
رشته مياين صورت سازند اين از نشانکوه که دهندۀگيرد
هايجمالتوسعهبيشترکارستدراينسازندنسبتبهسازند
است شتري )و 5جدول ازتخليهمقداربينمقايسة(.
مترميلي690بارشمتوسط)تغذيهمقدارومنطقههايچشمه
%(13حداقلنفوذدرصدوبارشعارتفاهمبستگيبرمبناي
6953کوهمعادلتخليةدهدمقدارتغذيهدراينرشتهمينشان
است سال طي در ثانيه در ليتر حدودچشمه. کارستي هاي
693رومعادلحدودکنند؛ازاينليتردرثانيهراتخليهمي553
هايطبسوبشرويهليتردرثانيهدرسالسببتغذيةآبخوان
شوندمي رشتهدرچشمهبدونوسيعهايپهنه. کوهاين
.هايمجاوراستدهندۀتخليةآببهآبرفتنشان
5934-5931کوه شتری در سال آبی های رشته فراوانی و مقدار تخلیه چشمه -4جدول
درصد تخلیه (نیهلیتر بر ثا)مقدار تخلیه تعداد چشمه درصد مساحت کل منطقه (کیلومتر مربع) مساحت نام سازند رديف
699961 9/63 190جمال6
660066 9/66 163شتري1
9996693 5/93 593اسفنديار9
000065 66005/55سايرسازندها5
چشمه اساس تخليهسطح جمال،هاي سازند از شده
ليتولوژيشيلوماسه با (.0شکل)سنگاستسازندسردر
6603تا513ياينسازندازهاهدايتالکتريکيآبچشمه
سانتي بر استميکروموس متغير متر گرم. آب چشمه
مرتضي دبي با 93علي دماي و ثانيه بر درجه5/99ليتر
مهم از چشمهسانتيگراد استترين سازند اين هاي افزايش.
به آن دماي و آبازهدايتالکتريکي چرخشعمقي دليل
(.0جدول)هااستهاوگسلطريقدرزه
چشمه اساس تخليهسطح شتري،هاي سازند از شده
رشته باختري دامنه در شيل سرخ استسازند شتري .کوه
چشمه اين آب الکتريکي هدايت از 033ها 633تا
دردامنهجنوبباختري،.مترمتغيراستميکروموسبرسانتي
آب ماسهسازند ليتولوژي با بهحاجي شيل و صورتسنگ
ا سطح چشمهگسله ميساس تشکيل را ها )دهد (.9شکل
چشمه اين کيفيتآب از 1003ها ميکروموسبر1533تا
مترمتغيراستسانتي کاهشکيفيتچشمةپيکوهدرمقايسه.
Page 13
95 غربطبس،يکوهشتررشتهيکارستيهاآبچشمهتيفيوکتيدرکميشناسنهينقشچ
به کريت چشمة آببا سازند با آب تماس بادليل حاجي
.سنگ،شيلوژيپسدراينمنطقهاستترکيبماسه
شدهازسازنداسفندياربههايتخليهسطحاساسچشمه
هايياستکهازگروهاولچشمه.شودچهارگروهتقسيممي
.شوندهايپالئوژنتخليهميمرزسازنداسفندياروولکانيک
ميکروموس013تا563هاهدايتالکتريکيآباينچشمه
سانتي دارندبر متر چشمه. دوم سطحگروه که است هايي
قلعه سازند آنها اساس است )دختر 5شکل هدايت( و
متردارندميکروموسبرسانتي933تا033الکتريکي گروه.
چشمه سازندسوم و اسفنديار سازند مرز از هايياستکه
سنگ و مارن ليتولوژي با ميکرند تخليه شوندآهک اين.
چشمه الکتريکي هدايت 503ها بر033تا ميکروموس
دارندسانتي متر چ. چهارم سطحشمهگروه که است هايي
کوهاساسآنهاسازندبغمشاهاستودردامنهباختريرشته
ميکرموس6003تا953قراردارندوهدايتالکتريکيآنها
سانتي بر ازميغانچشمه)متر و قنبر هاي )است( (.0شکل
ها،تغييرکيفيتتغييرليتولوژيسازنددرسطحاساسچشمه
اآبچشمه سببشده را ستها باختري،. شمال دامنه در
در و است يافته افزايش بغمشاه سازند در ژيپس مقدار
بغمشاهبخش سازند ازميغان چشمة آبگير حوضة از هايي
اينامر،کاهشکيفيتآبچشمهازميغاندر.رخنموندارد
چشمه با هايديگرخارجمقايسه از راشده سازنداسفنديار
.موجبشدهاست
سفرهدCa/Mgنسبت براير شاخصي کارستي، هاي
است سفره ليتولوژي تشخيص و. منيزيم غلظت افزايش
آبنشانCa/Mgکاهشنسبت ماندگاريبيشتر زمان دهندۀ
نسبتبين.درآبخوانوسنگدولوميتدرمنطقةتغذيهاست
6 نسبتبين1و ترکيبدولوميتيسفره، ،0/1 سنگ5تا ،
نسبتبين ت0دولوميتآهکي، سنگ5ا و، آهکدولوميتي
سنگ0نسبتبيشاز سنگميزبان مي، نشان دهدآهکرا
(Chery and (Marsily 2007 . نسبت درCa/Mgمتوسط
سازندشتري69/6هايسازندجمالچشمه سازند61/6، و
)است10/6اسفنديار 0جدول دهندۀنشانCa/Mgنسبت(.
دولومي غالب ترکيب با ميزبان سنگ زمانترکيب و تي
.کوهاستماندگاريطوالنيآبدررشته
ارسکمعرفسازند)بررسيتغييراتدبيدرسهچشمه
اسفنديار،کريتمعرفسازندشتريوجعفريمعرفسازند
(جمال آبي سال طي بيشتريننشان6965-6960در دهندۀ
چشمه در دبي تغييرات اسفنديار سازند سازند%(11)هاي ،
60)شتري و%( جمال 65)سازند غالب%( جريان استکه
به و منطقه تمام در توسعهافشان نسبي بيشترطور يافتگي
(.0شکل)دهدکارستدرسازنداسفندياررانشانمي
علی و قنبر های مرتضی شناسی چشمه مقطع زمین -1شکل
Page 14
6969، شماره چهارم، زمستان 96و سوم، شماره پياپي شناسي، سال سي نگاري و رسوب هاي چينه پژوهش 91
شناسی چشمه ارسک مقطع زمین -6شکل
های مرغوب و پیکوه شمهشناسی چ مقطع زمین -1شکل
Page 15
99 غربطبس،يکوهشتررشتهيکارستيهاآبچشمهتيفيوکتيدرکميشناسنهينقشچ
کوه شتری های مهم و معرف رشته مشخصات چشمه -1جدول
نام چشمه نام سازند نام سازند
سطح اساس
میانگین دبی
(لیتربر ثانیه)
میانگین هدايت الکتريکی
(متر میکروموس بر سانتی)Ca/Mg
جمال
93665015/6سردرمرتضيعلي
950916/6سردرجعفري
951930/6سردرانيمهرب
شتري1501030/6سرخشيلکريت
63190365/6آبحاجيپيکوه
اسفنديار
6106635/6ولکانيکاسفنديار
6956666/6ولکانيکمرغوب
1505315/6قلعهدخترارسک
055551/6کرندکرند
99603919/6بغمشاهازميغان
9395696/6بغمشاهقنبر
5934-5931های معرف سازندهای جمال، شتری و اسفنديار در سال آبی هیدروگراف چشمه -8شکل
نتیجه
از بيش اسفنديار و شتري جمال، کربناتة %09سازندهاي
شناسيدراينتواليچينه.هايشتريراتشکيلدادهاستکوه
کارستيجمال،شتريواسفنديارکوه،ايجادسهآبخوانرشته
Page 16
6969، شماره چهارم، زمستان 96و سوم، شماره پياپي شناسي، سال سي نگاري و رسوب هاي چينه پژوهش 95
است سببشده را 09حدود. آبچشمه% اينتخلية هاي
.کوهازاينسازندهاصورتگيردرشته
سنگ اينتراکالست،مطالعات را جمال آهک نگاري
سازند و دولوميت را شتري سازند گرينستون، بايوکالست
مي نشان بايوکالستگرينستون تا وکستون را .دهداسفنديار
سنگ اين حفرهدر نوع از بيشتر اوليه، تخلخل وها اي
شکستگيدانهبين تخلخلثانويه، سيمانايو با هستندکه ها
پرشده اندکلسيتي شکستگي. از ناشي توسعهتخلخل در ها
دارد بيشتري نقش منطقه اين در کارست . XRFمطالعات
دولوميتينشان بخشدهندۀ جمالشدن سازند بااليي وهاي
آهکدرسازندخلوصسنگ.بخشزيرينسازندشترياست
MgOاسفنديارازسازندجمالوشتريبيشتراستومقدار
مقدارموادنامحلولدراسيدکلريدريک.است%1آنهاکمتراز
است%60اينسازندهاکمتراز شرايطبافتيوخلوصاين.
نشان مستعدسازندها پديدۀدهندۀ براي آنها کارستبودن
1تا6هايمعرفبيندرچشمهCa/Mgنسبتموالر.است
نشان که غالباست ترکيب با ميزبان سنگ ترکيب دهندۀ
.کوهاستدولوميتيوزمانماندگاريطوالنيآبدررشته
از بيش ضخامت بيشتر، و6333گسترش متر
واليهضخيم کارست بيشتر توسعة اسفنديار، سازند بودن
چ استشمهفراواني شده سبب را آن در باال دبي با .هاي
شدهازسازنداسفنديارباسطحهايخارجکيفيتآبچشمه
هدايتالکتريکي 563اساسولکانيکي، ميکروموس013تا
دختر،هدايتمتر،سازنداسفنديارباسطحاساسقلعهبرسانتي
033الکتريکي سانتي933تا بر سازندميکروموس متر،
تا503يارباسطحاساسسازندکرند،هدايتالکتريکياسفند
سانتي033 بغمشاه،ميکروموسبر با اسفنديار سازند و متر
الکتريکي 953هدايت سانتي6003تا بر مترميکروموس
دارند چشمهچينه. آب کيفيت و کميت در هرشناسي هاي
.منطقهنقشمهميدارد
References Aghanabati A. 2010. Geology of Iran. Ministry of
Industry and Mines, Geological Survey and
Mineral Exploration of Iran. 606 p. (in
Persian).
Asraf T. 2011. Investigating the effect of karstic
processes on water sources in carbonate
rocks in the Shotori area, East Iran. MSc.
Thesis, Birjand University, 175 p. (in
Persian).
Ayenew T. Demlie M. and Wohnlich S. 2008.
Hydrogeological framework and occurrence
of groundwater in the Ethiopian aquifers.
Journal of African Earth Sciences, 52(3): 97-
113.
Berbarian M.1976. Contribution to the seismotectonic
of Iran (part II). Geological Survey of Iran,
Rep. No. 39.
Chery L. and Marsily G. 2007. Aquifer Systems
Management: Darcy’s Legacy in a World of
Impending Water Shortage. Selected Papers
on Hydrogeology 10. CRC Press, 588 p.
Chitsazan M. Vardanjani H. K. Karimi, H. and Charchi
A. 2015. A comparison between karst
development in two main zones of Iran: case
study—Keyno anticline (Zagros Range) and
Shotori anticline (Central Iran). Arabian
Journal of Geosciences, 8(12):10833-10844.
Domenico P. A. and Schwartz F. W. 1990. Physical
and chemical hydrogeology. John Wiley,
New York, 824 p.
Dreybrodt W. 1990. The role of dissolution kinetics in
the development of karst aquifers in
limestone: a model simulation of karst
evolution. The Journal of Geology.
98(5):639-655.
El Hefnawi M. A. Mashaly A. O. Shalaby B. N. and
Rashwanetal M. A. 2010. Petrography and
geochemistry of Eocene limestone from
Khashm Al-Raqaba area, El-Galala El-
Qibliya, Egypt: Carbonates Evaporites, 25:
193-202.
Ford D.C. and Williams P.W. 2007. Karst
hydrogeology and geomorphology.
Chichester. John Wiley; Second edition, 553
p.
Giridharan L. Venugopal T. and Jayaprakash M. 2008.
Evaluation of the seasonal variation on the
geochemical parameters and quality
assessment of the groundwater in the
proximity of River Cooum, Chennai, India.
Environmental monitoring and assessment,
.161-178 :143
Guler C. and Thyne G. D. 2004. Hydrologic and
geologic factors controlling surface and
groundwater chemistry in Indian Wells-
Owens Valley area, southeastern California,
USA. Journal of Hydrology, 285: 177-198.
Page 17
91 غربطبس،يکوهشتررشتهيکارستيهاآبچشمهتيفيوکتيدرکميشناسنهينقشچ
Kalantari N. and Farzad A. 2001. Groundwater
occurrence in Fariab tectonic valley. Journal
of applied Hydrology, 16: 18-23.
Karami G. H. 2009. The role of stratigraphy of karst
development of the Damgan’s Chesme- Ali
spring catchment area, Journal of
Stratigraphy and Sedimentology. 36: 39-52.
(in Persian).
Karimi Vardenjani H. 2010. Karst Hydrogeology and
Geomorphology. Eram press 399 p.(in
Persian).
Nabavi M. H. 1976. An introduction of Geology in
Iran. Publications of Geological Survey of
Iran. 109 p. (in Persian).
Naseri H.R. 1991. Hydrogeology of karst springs in the
Drodzan dam catchment area. MSc. Thesis,
Shiraz University. 325 p. (in Persian)
Scheider N. Drew D. (Eds.). 2007. Methods in Karst
Hydrogeology: IAH: International
Contributions to Hydrogeology, 26. CRC
Press.Taylor & Francies, London, 264 p.
Stocklin J. Eftekhar-Nezhad J. and Hushmand Zadeh
A. 1965. Geology of the Shotori Range
(Tabas area, East Iran). Rep. No. 3.69 p.
Stocklin J. Eftekhar-Nezhad J. and Hushmand Zadeh
A. 1965. Geology map of Boshruyeh (Scale
1:25000). Geological Survey and Mineral
Exploration of Iran. Sheet No. J7.
Taheri A. 2002. Stratigraphy of Permian sediments
(Jamal Formation) in the Tabas basin. PhD
thesis. Isfahan University. 157 p. (in
Persian).
White W.D. 1988. Geomorphology and hydrology of
karst Terrains, Oxford University Press,
Oxford, 464 p.
Page 18
6969، شماره چهارم، زمستان 96و سوم، شماره پياپي شناسي، سال سي نگاري و رسوب هاي چينه پژوهش 99
