بسم الله الرحمن الرحیم

موضوع :

کارتوگرافی

درس :

اصول کارتوگرافی

استاد گرامی :

جناب آقای دکتر نجار زاده

تهیه و تنظیم :

حسن دنیوی راد

خرداد 1393

فهرست مطالب

کارتو گرافی.. 3

مباني و اصول كارتوگرافي.. 3

اصولکارتوگرافي:4

مقياس (Scale):5

سيستم تصوير(Map Projection) :5

جنراليزه کردن (Generalization):6

طراحي (Design):6

ترسيم و توليد (Map Produce):7

1)  چهارچوب يا قالبداده‌ها (Data Frame):7

2) راهنماي نقشه (Legend):7

3) موضوع (Titel) :8

5) مقياس(Scale) :8

6) رونگاشت:(Citation)9

7) مرزها(Border) :9

8) تصوير کلي نقشه(Overview map) :9

9) شبکه مدارها و نصف النهارها وخطوط راهنما (Graticules and Indexes) :9

انواع کارتوگرافي:10

کارتوگرافي موضوعي(خاص)11

نقش کارتوگرافي در تهيه نقشه:11

اهميتکارتوگرافي:12

تحول در کارتوگرافي:12

علل تغيير آهسته کارتوگراف‌ها طي زمان :13

آينده کارتوگرافي:13

منابع :13

کارتو گرافی

در تعریفی که در کنفرانس های بین المللی کارتو گرافی ارایه شده و هم چنین از طرف سازمان ملل متحد مورد تایید قرار گرفته است،کارتو گرافی علم و هنر و فن تهیه نقشه تعریف شده که کلیه مراحل تهیه نقشه یعنی ژئودزی ،عملیات زمینی ،فتو گرامتری ترسیم و چاپ را شامل می شود.

البته در یک تعریف خاص تر مراحل بعد از برداشت زمینی و فتوگرامتری را که همان ترسیم و چاپ نقشه  است،کارتوگرافی می گویند.در واقع تهیه نقشه از یک منطقه شامل دو گروه فعالیت مجزاست.یکی جمع آوری اطلاعات توسط مهندسین نقشه بردار و دیگری ترسیم نقشه بر اساس آن اطلاعات که کار کارتوگراف است.اطلاعاتی که توسط نقشه برداران گردآوری می گردد برای همه قابل استفاده نیست و این کارتو گراف است که این داده های خام را می پروراند و به نقشه هایی گویا و مطلوب تبدیل می کند.

کار کارتوگراف شامل تنظیم پیش نویس ،ترکیب اطلاعات،استفاده از نقشه ها و مدارک مربوطه ، انتخاب شبکه ، تعیین علایم و نوشته ها ، هماهنگی اطلاعات موجود در نقشه،طراحی اطلاعات حاشیه نقشه، انتخاب روش ترسیم و چاپ و تکثیر آن می شود.

مباني و اصول كارتوگرافي

کارتوگرافي به صورت سنتي بعنوان علم و هنر ترسيم نقشه تعريف شده است. نقشه ها بصورت سنتي بوسيله مداد و کاغذ ترسيم مي‌شدند ولي گسترش و مزاياي کامپيوترها، کارتوگرافيرا متحول کرده است. بيشتر نقشه هاي کيفي _ تجاري هم اکنون توسط نرم‌افزارهاي نقشهکشي از انواعCAD,GIS  و ديگر نرم افزارهاي خاص کارتوگرافي مي باشد، تهيه مي گردندکه اين عمل خود باعث استفاده موثر از تصاوير دورسنجي و GIS (سيستم هاي اطلاعاتجغرافيايي) مي گردد.

نقشه هاابزارهاي بصري(Visual)  داده‌هاي مکاني هستند. داده‌هاي مکاني خود از اندازه گيري‌هاحاصل شده و در پايگاه‌هاي داده براي مقاصد متنوعي نگهداري مي‌شوند. امروزه روندتهيه نقشه‌ها به سمت کنار گذاشتن روش‌هاي آنالوگ تهيه نقشه و حرکت در جهت ايجاد وگسترش روش‌هاي ديناميکي مي‌باشد که مي‌توانند نقشه ها را بصورت رقوميدرآورند.

کارتوگرافي را به صورت مختصر هنر، علم و تکنولوژي ساختن نقشه اززمين و يا ساير کرات آسماني تعريف مي‌نمايند. ولي معني واقعي کارتوگرافي چيزي بيشاز اين بوده و شامل ساختن(ثبت داده‌هاي مکاني بر روي نقشه ها)، مطالعه و حتيروش‌هاي استفاده از نقشه هاست. در دنياي امروز کارتوگرافي بسيار گسترده‌تر از نمايشمرزهاي سياسي،خط سير ترابري و حمل و نقل مي باشد.

 لازم به ذکر است،قديمي‌ترين نقشه‌هاي شناخته شده متعلق به پنج هزار سال قبل است. نقشه ها با روش هاو کاربرد‌هاي علمي به صورت فزاينده‌اي در قرون 17، 18و 19 ميلادي گسترش يافتند. بسياري از کشورها تحت پوشش برنامه‌هاي نقشه‌برداري بين المللي قرار دارند. تا قبلاز جنگ جهاني دوم بسياري از کشورها داراي اطلاعات بسيار کمي در خصوص ترسيم نقشه‌هايمناطق مختلف بودند. بعد از پديدار شدن سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي(GIS) در دهه‌هاي 1980-1970 تغييرات بسيار زيادي در الگوهاي کارتوگرافي سنتي پديد آمد.

اصولکارتوگرافي:

اصول کارتوگرافي طبق نظر رابينسون(Robinson)  به شرح زير ميباشد:

الف) مقياس (Scale) / سيستم تصوير(Map Projection) / جنراليزه کردن (Generalization).

ب) طراحي (Design) / ترسيم و توليد(Map Produce).

مقياس (Scale):

کليه نقشه‌ها از واقعيت کوچکترند، پس اولين تصميم کارتوگرافبه تعيين نسبيت(ابعاد) بين واقعيت و نقشه اختصاص مي‌يابد. اين نسبت، اصطلاحا مقياسخوانده مي شود.

سيستم تصوير(Map Projection) :

نقشه‌ها به طور کلينشاندهنده وضع نسبي ابعاد پديده‌ها هستند. سه مشخصه پديده‌هاي فضايي عبارتند از: طول، عرض وارتفاع. بدين ترتيب يکي از اهداف کارتوگراف بهره گيري از تصويري است کهبوسيله آن بتوان ابعاد سه گانه سطح کروي را روي سطح مسطح منتقل نمود. البته اينانتقال باعث ايجاد تغييرات اجتناب ناپذيري در جهت، فاصله، مساحت و شکل مي گردد. فرايند انتقال سطح کروي برسطح مسطح، اصطلاحا بنام "سيستم تصوير نقشه" معروف است. اين سيستم بايد براي تمام نقشه ها انتخاب گردد. به علاوه هر نقشه داراي سيستممختصات مبنايي است که به شبکه مختصات صفحه‌اي موسوم است.  

شکل فوق نشان‌دهندهسيستم تصويري UTM است كه جهان را به 60 زون تقسيم مي‌كند.

جنراليزه کردن (Generalization):

جنراليزه کردن يا خلاصه نمودن اطلاعات يکي از مشکل‌ترينعمليات کارتوگرافي محسوب مي شود. واقعيت‌هاي موجود در نقشه، در مواقع ضروري بايدساده گردند و اطلاعات لازم بايد طوري نشان داده شود که در رابطه با هدف نقشه از نظرتصويري و نمايش، کم و بيش مورد تاکيد قرار گيرند. اطلاعات آماري موجود در نقشه نيزبايد به نحوي خلاصه و پرورانده شود که نمايانگر ويژگي اصلي اطلاعات باشند.

تصوير فوق سيستم نرماليزه کردن جهاني را نمايش مي دهد(Nominal Or Generationg Globe)

طراحي (Design):

اين قسمت از کار شامل مراحل مختلفي است. تصميم‌گيري در موردروش‌هاي نمايش، اندازه و نوع حروف، ضخامت خطوط، رنگ و سايه روشن، علائم، راهنماينقشه و ايجاد هماهنگي‌هاي لازم بين عناصر مختلف گرافيکي از جمله مراحل فوقاست.

ترسيم و توليد (Map Produce):

در قديم رسم بر اين بود که نقشه با مرکب و قلم ترسيم مي‌شد. توسعه و تکامل روش ترسيم اسکرايبينگ (scribing)، اختراع کاغذ هاي پلاستيک، فيلم‌هايعکاسي، روش‌هاي چاپ نمونه و ساير عمليات فني باعث گرديده که دو مرحله ساختن، توليدو چاپ نقشه طوري به هم آميخته گردند که فکر تفکيک آنها از هم غير ممکن گردد.

نقشه‌ها ابزارهاي اوليه نمايش ارتباطات مکاني بوده بنابراين اسناد بسيار مهميهستند. چند عنصر کليدي براي تهيه نقشه‌ها وجود دارد که به بيننده در درک بهترارتباطات نقشه، کمک مي کند. اين عناصر کليدي عبارتند از:

1)  چهارچوب يا قالبداده‌ها (Data Frame):

چهارچوب داده بخشي از نقشه است که بصورت لايه‌هاي دادهنمايش داده مي‌شود. اين بخش مهمترين قسمت نقشه است. در مثال آورده شده، چهارچوبداده‌ها در برگيرنده اطلاعات مربوط به مرزهاي سياسي ايران در خاورميانهمي‌باشد.

2) راهنماي نقشه (Legend):

راهنما، رمز گشاي چهارچوب داده‌هادر نقشه است. بنابراين بصورت متداول به عنوان کليد معرفي مي‌شود. توضيح جزئيات هررنگ، بصورت نماد يا رده بندي در اين بخش توضيح داده مي‌شود. در راهنماي زير،واحدهاي سنگ‌شناسي نقشه در قسمت‌هاي مختلف بوسيله رنگ‌هاي متفاوت تقسيم بندي شده ونشان مي‌دهد هر رنگ مربوط به کدام واحد زمين‌شناسي بوده و داراي چه سني مي‌باشد. بدون اين راهنما، رنگ‌ها هيچ مفهومي براي بيننده نخواهد داشت. راهنما به بينندهاطلاع مي‌دهد که بيشترين و کمترين تمرکز جمعيت در کدام مناطق ايران وجوددارد.

3) موضوع (Titel) :

موضوع بسيار مهم است، چرا که توضيحي فوري ومختصر درباره شرح نقشه به بيننده مي‌دهد. عنوان، به سرعت موضوعي که بر اساس آن نقشهتهيه شده و موقعيت داده‌ها را اطلاع مي‌دهد. در مثال آورده شده موضوع نقشه "ذخايرمعدني در برگه ميامي" مي‌باشد.

 4) جهت شمال(North Arrow) :

هدف اين علامت يا نشانه مشخص نمودن جهاتجغرافيايي است و به بيننده امکان مي‌دهد نقشه را بر اساس شمال جغرافيايي توجيهنمايد. بيشتر نقشه‌ها جهت شمال را در بالاي صفحه نشانمي‌دهند.

5) مقياس(Scale) :

مقياس ارتباط بين قالب داده‌ها با اندازه‌هاي آنها، در دنيايواقعي را شرح مي‌دهد. انتخاب مقياس از اهميت ويژه‌اي برخوردار است، زيرا مقياس باعثايجاد فضايي در نقشه مي‌گردد که در آن قسمتي از واقعيت‌ها به صورت خلاصه گنجاندهمي‌شود.

مقياس در حقيقت توصيف يک نسبيت است که ممکن است واحد به واحد يا ازيک واحد اندازه گيري به يک واحد ديگر نشان داده شود. بنابراين مقياس 1:10000 نشانمي دهد هر واحد از نقشه معرف 10000 واحد از دنياي واقعي است. به عنوان مثال: 1:10000 با واحد اينچ بدين معني است که هر واحد نقشه مساوي با 10000 اينچ در دنيايواقعي مي‌باشد. روش دوم براي نمايش مقياس، مقايسه با ديگر انواع واحدها است. برايمثال:1:100 بدين معناست که هر واحد اندازه بر روي نقشه 100 فوت در جهان واقعي است. اين نسبت همان 1:1200(1فوت=12 اينچ) است. علاوه بر موارد گفته شده، نسبت مي‌تواندبصورت گرافيکي در فرم Scale Bar مقياس خطي نيز قرار گيرد. همچنين نقشه‌هايي کهمقياس ندارند بايد داراي نشان N.T.S باشند که به مفهوم "مقياس نشده است" مي‌باشد.

در شکل فوق مقياس خطي بر اساس کيلومتر تقسيم‌بندي گرديده است.

6) رونگاشت:(Citation)

اين بخش از نقشه اطلاعات مهمي را شامل مي‌شود(Meta Data). در اين قسمت از نقشه، توضيحاتي درباره منبع و مبلغ، اطلاعات پروژه و هرگونهتوصيفي که مورد نياز است، جاي مي‌گيرد. درمثال زير، رونگاشت، منبع و تاريخ داده‌هارا مشخص مي کند. رونگاشت به بيننده کمک مي‌کند تا استفاده از نقشه را براي اهدافخويش تعيين نمايد.

7) مرزها(Border) :

قرارگيري مرزها در نقشه به محصور کردن تمام عناصر نقشهکمک مي‌نمايد. به علاوه، مرزهاي داخلي، عناصر نقشه را طبقه‌بندي مي‌نمايد. مرزهاهمچنين حدود خارجي نقشه را معين مي‌کنند.

8) تصوير کلي نقشه(Overview map) :

تمرکز بر روي يک ناحيه، نمايي کلي از منطقه به خصوص براي جهت يابيبينندگاني که با منطقه مورد نظر آشنا نيستند، ارائه خواهد نمود. به علاوه، اينتصوير کلي يک مفهوم بصري راجع به قرارگيري ناحيه مورد مطالعه در منطقه‌اي که آن راپوشش مي دهد، در اختيار بيننده قرارمي‌دهد.

9) شبکه مدارها و نصف النهارها وخطوط راهنما (Graticules and Indexes) :

شبکهمدارها و نصف النهارها، شبکه‌اي است که در زير لايه چهارچوب داده‌ها قرار مي‌گيرد. اين شبکه مي‌تواند به صورت خطوط طول و عرض جغرافيايي قرار گرفته و به جهت‌گيريبيننده در نقشه کمک کند.اين خطوط راهنما، به صورت يک دسته سلول‌هاي قراردادي درنقشه بوده و به عنوان يک راهنماي کمکي، بيننده را در بخش خاصي از نقشه راهنماييمي‌کنند.

البته عناصر ديگري مانند متن، نمودارها، تصاوير و ... نيز مي‌بايدبه نقشه اضافه شوند تا از لحاظ کارتوگرافي کامل گردد. به عنوان مثال مي‌توان ازعلامت‌هاي اختياري(Optional Elements) نام برد.بيشتر اين نشانه‌ها با اينکه الزامينيستند مي‌توانند براي کمک به بيننده اضافهشوند.

انواع کارتوگرافي:

تکنولوژي کارتوگرافي دائما درحال تغيير است و اين تغييراتبه منظور پاسخگويي به تقاضاي نسل جديد نقشه برداران و تهيه‌کنندگان نقشه هاست. اولين نقشه‌ها بصورت دستي و با قلم‌مو روي پوست ترسيم شدند، بنابراين داراي تنوع درکيفيت و محدوديت در توزيع بودند. امروزه تجهيزات رقومي جديد، امکان صحت بيشتر وقابليت نگهداري ديجيتالي را در اختيار تهيه‌کننده قرارمي‌دهد.براي درک نقشه‌هاي پايه، کارتوگرافي به 2 دسته عمده تقسيم بندي مي‌شود:

1) کارتوگرافيعمومي(عام).

2) کارتوگرافي موضوعي(خاص).

3)  کارتوگرافيعمومي(عام(.

نقشه‌هاي عمومي منابع و موقعيت‌هاي زيادي را ارائه مي‌دهند وعموما به صورت سري توليد مي‌شوند. براي مثال: نقشه‌هاي توپوگرافي با مقياس 1:24000سازمان زمين‌شناسي امريکا با نقشه‌هاي توپوگرافي 1:50000 کانادايي قابل مقايسههستند. در حقيقت کارتوگرافي عام، هنر و فن آفرينش نقشه است که کليه مراحل تهيه نقشهيعني ژئودزي، عمليات زميني، فتوگرامتري، ترسيم و چاپ را شامل مي‌شود.

 کارتوگرافي موضوعي(خاص)

:کارتوگرافي موضوعي، شامل نقشه‌هايي با موضوعاتجغرافيايي خاص و انتقال آن به کاربران خاص مي شود و تمام مراحل بعد از برداشتزميني، فتوگرامتري يا به عبارت ديگر، اطلاعات اوليه براي تهيه نقشه را شامل مي‌شود. در حقيقت، اين مرحله قسمت اعظم کار تهيه نقشه محسوب مي گردد. کارهايي از قبيل تنظيمپيش نويس، ترکيب اطلاعات و استفاده از نقشه‌ها و مدارک مربوطه، انتخاب شبکه، تعيينعلائم و نوشته‌ها، هماهنگي اطلاعات موجود در نقشه، طراحي اطلاعات حاشيه نقشه،انتخاب روش ترسيم، چاپ و تکثير، مراحل مختلف کارتوگرافي خاص را تشکيل مي‌دهد.

نقش کارتوگرافي در تهيه نقشه:

حاصل کار نقشه‌برداري، چه زميني و چه هوايي،پيش‌نويسي است که اطلاعات مورد نظر روي آن به صورت ناقص و گنگ پياده مي شود. چنينپيش‌نويسي در اختيار کارتوگراف قرار مي‌گيرد. او با استفاده از اصول و مباني سيستمارتباطي و طراحي نقشه با دميدن روح در آن، عوارض و اطلاعات را گويا ساخته تا بهراحتي براي همگان قابل فهم گردد. در حقيقت از ديدگاه فني، کارتوگرافي مراحل پايانيکار تهيه نقشه است.

نقشه‌اي که بوسيله نقشه بردارن و يا فتوگرامتريست‌ها بهکارتوگراف واگذار مي‌شود، مجموعه‌اي از نقاط ، خطوط و علائم است که قابل درک برايکليه استفاده کنندگان نيست. اين پيش‌نويس که اغلب به شکل مدادي است از لحاظ هندسيداراي دقت بوده، ليکن از نقطه نظر نمايشي و هنري ارزش چنداني ندارد. کارتوگرافبااطلاعاتي که در زمينه هدف نقشه و ميزان اهميت عوارض کسب مي‌کند مبادرت به طراحي وبرنامه‌ريزي براي ساخت و توليد نقشه خواهد کرد. گرچه هر کدام ازمراحل کارتوگرافيجداگانه انجام مي شود، ولي طراحي کلي و برنامه‌ريزي يا به عبارت ديگر دستورالعمل اجرايي و گردش کار کليه عمليات در ابتداي امر صورت مي گيرد.

بسته به مواردمختلف، ممکن است بعضي از مراحل عملياتي کارتوگرافي حذف يا اضافه شود. اما موضوع وهدف نقشه هرچه باشد به طور کلي عمليات کارتوگرافي شامل مراحل زير خواهد بود:
انتخاب نوع و اندازه براي علائم نقطه اي، خطي و سطحي، تصميم‌گيري در مورد نوع واندازه اعداد و نوشته ها، تعيين رنگ براي نقشه‌هاي رنگي يا سايه روشن براي نقشه‌هاييک رنگ، طراحي حاشيه و راهنماي نقشه، تعيين انواع شبکه، انتخاب قطع و فرم عرضهنقشه، انتخاب تکنيک‌هاي ترسيم و بالاخره تصميم گيري در مورد توليد، چاپ و تکثيرنقشه.

اهميتکارتوگرافي:

   -کارتوگرافي مرز بين رسم و نقشه را ترسيم ميکند.

   -کارتوگرافي مي‌تواند در تجزيه مسائل به كار رود.

   -کارتوگرافي درک بهتر پديدهها يا حالات را ممكن مي‌سازد.

   -کارتوگرافي مفاهيم لازم براي اکتشاف را فراهممي‌آورد.

   -کارتوگرافي مفاهيم مورد نياز اندازه گيري و نظارت را فراهم ميآورد.

   -کارتوگرافي در تصميم گيري شرکت دارد.

 تحول در کارتوگرافي:

   -تکنولوژي، کارتوگرافي را به جلو سوق مي‌دهد.

   -اينترنت، توزيعمحصولات کارتوگرافي را افزايش داده است.

   -غير کارتوگراف‌ها، استفاده کنندگاناصلي محصولات کارتوگرافي هستند.

   -عموم جامعه متقاضي محصولات عموميکارتوگرافي مي‌باشند.

   -کارتوگرافي موضوعي بسيار رشد يافته است.

علل تغيير آهسته کارتوگراف‌ها طي زمان :

   -روند تکنولوژي، از قابليت درکآن پيش افتاده است.

   -مولفه‌هاي نقشه با ارکان زيادي تغيير مي‌کنند.

   -داده‌هاي حاصل از نتايج بدست آمده، هشدار مي‌دهند که ارزش کارتوگرافي در آينده کمخواهدشد.
-کاربران زيادي از محصولات کارتوگرافي سنتي پيروي نمي‌کنند.

   -عموم مردم به کارتوگرافي ارزش نمي‌نهند.

 آينده کارتوگرافي:

   -توسعهاخلاق کاري، که مشوق دقت کارتوگرافي در مواجه با تنوع و افزايش تقاضاي عموميباشد.
-تحت کنترل درآوردن عناصر بصري براي استفاده در تکنولوژي جديد. همچنين، همکاري در تحقيقات، کاربردها و آموزش در زمينه کارتوگرافي.

   -ايجادزمينه‌هاي بيشتر براي استفاده از کارتوگرافي

منابع :

1-      کتاب کارتوگرافی ، تالیف دکتر جمشید جداری عیوضی

2-      www.sid.ir

3-      www.irdoc.ir

بسم الله الرحمن الرحیم

موضوع :

شناخت مناطق کارستی و نحوه تشکیل غارها

درس :

ژئومورفولوژی ساختمانی

استاد گرامی :

جناب آقای دکتر نجار زاده

تهیه و تنظیم :

روح الله فیروز

خرداد 1393

فهرست مطالب

شناخت مناطق کارستی و نحوه تشکیل غارها3

تعریف کارست:3

اهمیت کارست:3

دلایل شکل گیری کارست:4

رده بندی کارست:4

1) براساس شرایط ژئومورفولوژیکی.. 4

2)براساس شرایط هیدروژئولوژیکی.. 4

3)براساس شرایط تکتونیکی.. 5

4)براساس قدمت زمین شناسی.. 5

5)براساس عمق کارستی شدن. 5

انواع دیگر کارست:5

اهمیت غارشناسی و کاربرد آن:6

کاربردهای غارشناسی در  چینه شناسی.. 6

مناطق كارستي.. 7

ویژگی های کارست.. 7

اشکال کارستی.. 8

1- کانیون. 8

2- لاپيه. 8

3- دولين.. 9

4- اووالا. 9

5- پولیه. 9

6- دره های کوچک و خشک... 9

7- چاههاي هوايي.. 10

نحوه انحلال آهک و تشکیل غار10

منابع :11

شناخت مناطق کارستی و نحوه تشکیل غارها

تعریف کارست:

در اصطلاح فنی به پدیده خوردگی و انحلال توده سنگهای کربناته(آهک و دولومیت) کارست گفته میشود.این پدیده در سایر سنگهای انحلال پذیر مانند سنگهای سولفاته و کلروره نیز اتفاق می افتد.پدیده فوق در سنگهای آواری هم دیده میشود.برای مثال ماسه سنگها و کنگلومراهای دارای سیمان کربناته و یا سولفاته تحت تأثیر انحلال کارستی خواهند شد.

اهمیت کارست:

اکثر مناطق آبدار کشور در امتداد کوهای زاگرس  متمرکز است که در آن  مناطق کارستی زیاد است.آب شرب 25% از جمعیت جهان از منابع آب موجود در سنگهای کارستی تأمین میشود.منابع فراوانی از آب زیرزمینی مناسب به صورت آبخوانهای کارستی در زاگرس جنوبی،زاگرس شمالی،البرز و ایران مرکزی وجود دارد.سنگهای کربناته همچنین میزبان 50% منابع هیدروکربور جهان هستند.منابع مناسبی از نقره،سرب،روی و بوکسیت در مناطق کارستی وجود دارند.

دلایل شکل گیری کارست:

 کارست پدیده ای در پوسته زمین است که آثار آن به صورت اشکال مختلف از قبیل حفرات و غارها در سطح  و در زیر سطح وجود دارد.علت ایجاد چنین پدیده ای به وجود شکستگی ها و قابلیت انحلال توده سنگ مربوط میشود که در نتیجه آن یک سیستم آب زیرزمینی میتواند شکل بگیرد.بنابراین شکل گیری یک سیمای کارستی در گرو وجود دو عامل است:

اول این که توده سنگ قابلیت انحلال داشته باشد

و دوم اینکه زمینه تشکیل یک سیستم جریان آب زیرزمینی فراهم گردد.

با تعریف گفته شده 27% پوسته زمین از کارست تشکیل شده است.

رده بندی کارست:

1) براساس شرایط ژئومورفولوژیکی

-کارست کامل

-کارست ناقص

-کارست انتقالی

2)براساس شرایط هیدروژئولوژیکی

-کارست مسطح یا سکویی

-کارست ناودیسی

3)براساس شرایط تکتونیکی

-کارست قبل از کوهزایی(ستونی،چین خورده،حوضه ای،عمیق)

-کارست کوهزایی (عدسی شکل،کوهزایی چین خورده،کوهزایی خرد شده)

4)براساس قدمت زمین شناسی

-کارست قدیمه

-کارست جوان

5)براساس عمق کارستی شدن

-کارست عمیق

-کارست کم عمق

انواع دیگر کارست:

کارست باقی مانده،کارست برجی بریده

کارست کاذب:به پنج صورت میتواند تشکیل شود.

-کارست حرارتی

-کارست آتشفشانی

-کارست هیدروترمال

-کارست رگابی

-کارست گرانیتی

اهمیت غارشناسی و کاربرد آن:

غارشناسی در  آب شناسی و تعیین آبهای زیر زمینی در هر کشور كاربرد دارد.

مطالعات غارشناسي جهت جلوگیری از خرابی شهرها و روستاها بر اثر سیلابها و طغیان رودها به ویژه در زمین های آهکی اهميت دارد.

هنگام ساختن مجاری (لوله کشی) آب در زمین های آهکی، مطالعه غارها به ویژه آنهایی که از دید پنهان هستند، الزامی است.

اگر در ساختن سد مطالعه غارشناسی کافی انجام نگرفته باشد و احیانا غارهایی در زیر محل سد وجود داشته باشند، آبهای پشت سد در غارها نفوذ می کنند و در نتیجه سد بدون استفاده می شود.

 در ساختن بناهای چند طبقه، پل ها، تونل ها و دالان های زیرزمینی، برای ساخت مترو، خطوط آهن و خانه های ضد زمین لرزه، بايستي مطالعات غارشناسي انجام گيرد.

هنگام استخراج معادن، بیش از هر چیز لازم است که به وضع آبهای زیرزمینی که در نواحی آهکی جریان دارد، رسیدگی شود. بالا آمدن آب، در چاه های معادنی که در نواحی آهکی قرار دارند، گاهی بسیار سریع است و موجب ایجاد خسارت می شود.

کاربردهای غارشناسی در  چینه شناسی

دیرینه شناسی- در کشف اجساد جانورانی که در گذشته در غارها می زیستند و همچنین آثار انسان اولیه

زیست شناسی و مطالعه گیاهان و جانوران به ویژه مطالعه جانوران غارزی در گذشته و حال

جلب توریست

مناطق كارستي

سنگهای آهکی جزو سنگهای همگن با فرمول 3Caco وکمابیش ناخالص اند. این سنگها شامل دو نوعند: غیرکارستی و کارستی

ویژگی های کارست

كارست، نواحي اي هستند كه غارهاي آهكي در آن شكل مي گيرند. بنابراين شناخت این مناطق براي غارنورداني كه در پي اكتشاف غارها هستند، از اهميت بسياري برخوردار است.

 آهکهای کارستی در اثر انحلال آب ایجاد مي شوند و کاملا خالصند. نواحی کارستی صخره ایند. بنابراين از روي ظاهر صخره اي يك منطقه مي توان به كارستي بودن آن پي برد. آهک بهیچوجه به خرده سنگهای کوچک تقسیم نمی شود. پس در این نواحي بايستي انتظار سنگهاي يكپارچه را داشته باشيم.

 انحلال در اثر جریان آب ایجاد ناهمواریهای شدید در سنگ آهک می کند. بنابراين وجود دیواره های تند و پرشیب خصوصا در قسمت بالا و دامنه های پوشیده از ماسه، از ديگر ويژگي هاي مناطق كارستي است.

فلاتهای آهکی خیلی کم توسط دره ها بریده می شوند و سطح آنها دارای یک سلسله چاله و گودالهای بسته است.

در آهکهای کارستی هرگز آثار فرسایش رودخانه ای دیده نمی شود. بدین معنی که آبهای جاری سطحی وجود ندارد.

اگر این فلاتها دارای درز و شکاف باشند، آب بداخل زمین نفوذ کرده و جریانهای ایجاد شده سبب انحلال داخلی سنگها می گردد. گسترش این عمل سبب خالی شدن شگفت انگیز قسمت درونی ناحیه ای از زمین می گردد كه غار ناميده مي شود.

اشکال کارستی

مناطق كارستي را مي توان از روي اشكالي كه در آن پديد مي آيد شناسايي كرد. انواع این اشكال در زير ذكر شده اند.

1- کانیون      

دره های عمیق و طویل با دیواره های پرشیب در فلات آهکی را كانيون مي نامند. در این دره ها فرسایش در کف بستر رخ مي دهد. سرچشمه رودخانه جاری در کانیون از جایي دیگر و نواحی غیرقابل نفوذ است و ضمن جریان در این دره ها ضعیف می شود.

کانیونها را مي توان رودخانه های زیرزمینی دانست که سقفشان فرو ریخته است. کانیونها معرف طبقات آهکی ضخیم اند.

چنانچه آبها به یک طبقه غیرقابل نفوذ مانند مارن برسند، آنوقت دره شکل U پیدا می کند.(مانند دره اخلومد در شمال غرب مشهد)

2- لاپيه

به بریدگیهای فراوانی که در سنگهای نواحی آهکی بوجود می آیند، لاپيه گفته مي شود..

3- دولين

يكي ديگر از اشكالي كه در نواحي كارستي شكل مي گيرند، دولين ها هستند، به چاله های بیضی هموار با کناره های ناهموار دولين مي گويند. دولين ها داراي دیواره های پرشیب و سنگهای منفرد هستند و کف آنرا رس حاصل از تخریب آهک پوشانده است، به این دلیل این مناطق مناسب کشاورزی اند.

4- اووالا

از بهم پیوستن چند دولین ایجاد می شود

5- پولیه

دشتهای وسیع کارستی با دیواره پرشیب و کف مسطح را پوليه مي نامند. رودخانه های کف دشت ممکن است توسط غارهایی که به آن پونور می گویند به خارج راه یابند. يك غار پونور كه در چنين مناطقي قرار گرفته است مجراي خروج آب است. اما گاه پونور برعکس، عمل چشمه را انجام می دهد.

پس از بارندگی طولانی ممکن است پونور نتواند عمل جذب آب را انجام دهد و پولیه پر آب می شود. بنابراين غارهاي پونور در مواقع بارندگي بسيار خطرناك هستند. نمونه اي از این نوع غارها، غار نمكدان (3N) در جزيره قشم است.

6- دره های کوچک و خشک

این دره ها اغلب به کانیون ها یا پولیه ها منتهی می گردند و تنها پس از هر بارندگی شدید دارای جریان آب می شوند.

7- چاههاي هوايي

نوعی تخریب در طبقات آهکی بشکل قیف وارونه ایست که منفذ آن بسمت فلات آهکی باز می شود. از شکاف موجود در سطح فلات آهکی عمل انحلال آغاز می شود. آبهای نافذ بر اثر انحلال بتدریج داخل زمینهای آهکی را وسیع می کنند. از هم جداشدگی و ریزش دیواره های طبقات داخلی نیز ممکن است موجب گسترش فضای داخلی آنها بگردد. و در نهايت برخورد آونهای در حال توسعه بیکدیگر تشکیل غار می دهد.

 نحوه انحلال آهک و تشکیل غار

       مهمترین خاصیت سنگ های آهکی انحلال آنها در آبهای محتوی دی اکسید کربن CO2است.

          این گاز ترکیبی از دو عنصر کربن و اکسیژن است که به فراوانی و به صورت گسترده در سطح زمین وجود دارد و همواره در فعل و انفعالات بیولوژیکی شرکت می کند.

       این گاز در جایی که سنگ های آهکی در داخل غار تشکیل شده اند، از غلظت بیشتری برخوردار است.

          محلول دی اکسید کربن در آب اسیدکربنیک (H2CO3) تولید می کند. کلسیم محلول در آبها با ترکیب این اسید، کربنات کلسیم به وجود می آورد که در آب قابل حل بوده و طبقات سنگ های آهکی را تشکیل می دهد.

 منابع :

ژئومورفولوژی ساختمانی ، تالیف دکتر فرج الله محمودی

http://zaminpajoh.blogfa.com/

http://seacave.blogfa.com/

بسم الله الرحمن الرحیم

موضوع :

ماگماتیسم و سنگ های آذرین

درس :

ژئومورفولوژی ساختمانی

استاد گرامی :

جناب آقای دکتر نجار زاده

تهیه و تنظیم :

حسن دنیوی راد

خرداد 1393

فهرست مطالب

چکیده:3

ماگماتیسم و سنگ های آذرین.. 4

سنگ های آذرین.. 4

ذوب و تبلور5

تشکیل ماگما5

نوع کانی ها6

بافت... 6

طبقه بندی سنگ های آذرین.. 7

موارد استفاده سنگ های آذرین.. 7

ماگماتیسم:8

الف)منشا ماگما:8

ب)علل ماگماتیسم:8

سنگهای اولترابازیک:9

توده دیوریتی:9

سنگهای میکروگرانیتی:10

چند نمونه عکس سنگهای آذرین :11

منابع :12

چکیده: 

مواد مذاب فقط در بخش هایی از داخل زمین دیده می شوند که گرمای موجود، برای ذوب سنگ ها کافی است. این مواد مذاب پس از تشکیل شدن، ممکن است که به سطح زمین برسند، یا اینکه در درون زمین سرد شوند. در این موارد، سنگ های آذرین بیرونی و درونی تشکیل می شوند. ساخت هایی که پس از سرد شدن کاگما در درون پوسته زمین حاصل می شوند، دارای شکل های مختلفی اند و بر این اساس به آنها نام های مختلفی داده اند.

ماگماتیسم و سنگ های آذرین

     سنگ های آذرین

مواد مذاب فقط در بخش هایی از داخل زمین دیده می شوند که گرمای موجود، برای ذوب سنگ ها کافی است. این مواد مذاب پس از تشکیل شدن، ممکن است که به سطح زمین برسند، یا اینکه در درون زمین سرد شوند. در این موارد، سنگ های آذرین بیرونی و درونی تشکیل می شوند. ساخت هایی که پس از سرد شدن کاگما در درون پوسته زمین حاصل می شوند، دارای شکل های مختلفی اند و بر این اساس به آنها نام های مختلفی داده اند. به عنوان مثال باتولیت ها بزرگترین و وسیع ترین توده های آذرین عمقی اند که بلورهای آن دانه درشت هستند. گاهی بر اثر فرسایش لایه های رسوبی، باتولیت ها بر سطح زمین ظاهر می شوند. ساختارهای دیگری نیز از مواد آذرین تشکیل می شوند که به صورت تزریق در بین سنگ های مجاور هستند.

ذوب و تبلور

هنگامی که کانی ذوب می شود، در نقطه ذوب فاصله یون ها از هم زیادتر شده و شدت ارتعاشات بر نیروی پیوند شیمیایی فائق می آید و در نتیجه نظم ساختمان بلور از بین می رود، حجم ماده زیادتر می شود و چگالی آن کمتر می شود. در حالت تبلور عکس پدیده ذوب رخ می دهد.

 تشکیل ماگما

در تشکیل ماگما، چند عامل دخالت دارند.

اولین عامل دما است. افزایش دما باعث سست شدن پیوندهای یونی کانی ها می شود و موجب ذوب سنگ ها می شود.

 دومین عامل فشار است. افزایش فشار باعث محکم شدن پیوندهای شیمیایی می شود، در نتیجه مانع از ذوب سنگ ها می شود. هرچه عمق زیاد شود، فشار افزایش می یابد. برای ذوب سنگ ها در اعماق زیاد، دمای بیشتری نسبت به سطح زمین لازم است.

سومین عامل آب است. چون آب در همه سنگ های پوسته زمین وجود دارد، لذا افزایش فشار بخار آب را باید عاملی در ذوب سنگ ها به حساب آورد. در هنگام تشکیل ماگما کانی هایی که نقطه ذوب پایین تری دارند (زودگداز) زودتر از کانی هایی که نقطه ذوب بالاتری دارند (دیرگذاز) ذوب می شوند.

نوع کانی ها

نوع کانی های سنگ های آذرین کاملاً بستگی به ترکیب شیمیایی این سنگ ها دارد. چنانکه سنگ های پرسیلیس به علت وفور کوارتز و فلدسپات، ظاهری روشن داشته و سنگ های کم سیلیس به علت وفور کانی های آهن و منیزیم دار رنگ تیره تر از خود ظاهر می سازند. وقتی ماگمای داغ شروع به سرد شدن می کند در دماهای مختلف، کانی هایی با ترکیب های متفاوت می توانند از مایع جدا شوند. یکی از پژوهش های بی سابقه در مورد تبلور ماگما توسط بوون ژئوفیزیکدان آمریکایی انجام شد.

 بافت

بافت یک سنگ آذرین به اندازه، شکل و آرایش کانی های موجود در سنگ اشاره می کند. سنگ های آذرین را از روی بافت، به سه نوع درشت بلور، ریزبلور و شیشه ای طبقه بندی می کنند. هرقدر سرعت سرد شدن، کندتر باشد، بلورها درشت تر می شوند. در بافت شیشه ای به علت سریع سرد شدن، ساختمان منظم بلورین وجود ندارد. بافتی به نام پورفیری نیز وجود دارد که در آن بلورهای درشت در زمینه ای فاقد بلور یا ریزبلور قرار دارند. وجود بافت پورفیری حاکی از آن است که سنگ در دو مرحله سرد شده است. بافت حفره دار و اسفنجی نیز در سنگ پا و پوکه معدنی دیده می شود که به علت خروج گازها از گدازه در حال انجماد به وجود می آید.

طبقه بندی سنگ های آذرین

سنگ های آذرین را بر اساس ترکیب شیمیایی، نوع کانی های تشکیل دهنده و بیرونی و درونی بودن یا بافت سنگ، طبقه بندی می کنند.

  موارد استفاده سنگ های آذرین

بعضی از سنگ های آذرین به ویژه گرانیت ها و گابروها پس از برش و صیقل دادن به عنوان سنگ های تزئینی مصرف می شوند. از رگه های سیلیس در شیشه سازی، از رگه های فلدسپات در چینی سازی، از پوکه معدنی به عنوان عایق در ساختمان ها و از سنگ پا برای ساییدن و پرداخت چوب استفاده می شود. بعضی از فلزات باارزش مثل طلا، نقره، مس، جیوه، پلاتین و غیره توسط سنگ های آذرین فراهم می شود. از فرسایش و هوازدگی کانی های سنگ های آذرین، خاک به وجود می آید که تکیه گاه و محل زیست و تغذیه موجودات زنده در سطح زمین است.

ماگماتیسم:

کلیه فرایندهایی که به پیدایش سنگهای آذرین منتهی میشود ماگماتیسم نامیده میشود و شامل مراحل ذوب، جابجایی و انتقال، انجماد و حتی هضم است. این واژه، از کلمه ماگما مشتق شده و شامل کلیه سنگهایی است که ترکیب سیلیکاته دارند و از حالت مایع به انجماد رسیده‌اند.

الف)منشا ماگما:

با توجه به فراوانی سنگهای گرانیتی و بازالتی در سطح زمین، زمین‌شناسان دو نوع ماگمای اصلی و اولیه را قبول کرده‌اند و سایر سنگهای حدواسط را نتیجه تفریق، تفکیک، هضم، و اختلاط ماگماهای اصلی طی فرایندهای پیچیده میدانند.

به طور کلی سنگهای ماگمایی، حاصل ذوب سنگهای پوسته یا گوشته فوقا‌نی‌اند. ترکیب مگمای اولیه تابع عمق (فشار)، درجه حرارت، نوع سنگ مادر، درصد ذوب‌بخشی و سیالات درگیر است.

ب)علل ماگماتیسم:

بدون ذکر جزئیات، فقط خاطرنشان میکنیم که پیدایش ماگما در پوسته آبدار به عوامل زیر بستگی دارد:

1ـ ازدیاد درجه حرارت، به هر دلیل و به طور موضعی

2ـ ازدیاد فشار بخار آب

3ـ ترکیب مناسب برای ایجاد ذوب

حال اگر پوسته بی‌اب یا گوشته فوقانی موردنظر باشد شرایط اصلی ذوب عبارت‌اند از:

1ـ ازدیاد درجه حرارت، به هر دلیل، به طور موضعی.

2ـ کاهش فشار بر اثر جابجایی‌ها و شکستگی‌های عمیق

سنگهای اولترابازیک:

 این واحد سنگی با ترکیب هاربورژیتی درمحدوده ورقه ششتمد از گسترش بسیار محدودی برخوردار است و بصورت رخنمونهای پراکنده دیده میشود . در نقاطی که برونزد دارد، اغلب ارتباط گسله با سنگهای اطراف دارد. این سنگها معمولاً و بویژه در گوشه جنوب شرقی ورقه، هر چند با ارتباط گسله، در کنار آهکهای صورتی رنگ پلاژیک کرتاسه فوقانی قرار گرفتهاند.

توده دیوریتی:

ا ین توده در نیمه شمالی ورقه رخنمون دارد و از گسترش نسبتاً زیادی برخوردار است. توده مذکور از نگاه سنگ شناسی ناهمگن است و از سنگهایی با ترکیب مختلف تشکیل شده است. هیچ هاله حرارتی در اطراف ان مشاهده نشده است. با توجه به جایگیری آن در بین واحد رسوبی- ولکانیکی کرتاسه فوقانی بنظر میرسد که از لحاظ زمانی بتوان جایگاه ا نرا به کرتاسه فوقانی نسبت داد. ترکیب سنگ شناسی ان از مونزودیوریت تا دیوریت تغییر میکند و بندرت دیوریت- گابرو دیده میشود .

سنگهای میکروگرانیتی:

ا ین واحدهای سنگی در دو نقطه (غرب دره سرخ زر) و گوشه جنوب شرقی در میان سنگهای توفی – ولکانیکی کرتاسه زیرین نفوذ کردهاند و به ظاهر از یک وضعیت چینهای برخوردار است. لذا بنظر می رسد که همزمان با فعالیتهای ولکانیکی این مقطع زمانی در سنگهای یاد شده نیز نفوذ کردهاند .

توده گرانیتی: این توده به گرانیت جنوب سبزوار معروف است و140 کیلومترمربع را در برمیگیرد و در واحدهای کنگلومرایی و اهکی کرتاسه فوقانی- پالئوسن نفوذ کرده است. لذا میتوان آن را به بعد از پالئوسن نسبت داد. این فعالیت پلوتونیسمی در گوشه شمال غربی ورقه نیز مشهود است. ترکیب این توده تقریبا هموژن است و از گرانیت یکنواخت تشکیل شده، فقط در برخی نقاط ترکیب گرانودیوریتی از خود نشان میدهد .

چند نمونه عکس سنگهای آذرین :

منابع :

سایت Wikipedia.com

www.roshd.ir

بسم الله الرحمن الرحیم

موضوع :

ساختمان آتش فشانی

درس :

ژئومورفولوژی ساختمانی

استاد گرامی :

جناب آقای دکتر نجار زاده

تهیه و تنظیم :

روح الله فیروز

خرداد 1393

فهرست مطالب

آتشفشان چیست؟4

مقدمه :4

فورانهای اصلی. 5

فورانهای گازی. 6

فورانهای آبدار6

نوع اول6

نوع دوم7

نوع سوم7

مراحل فعالیت آتشفشان7

آتشفشان یک مرحله‌ای. 7

آتشفشان چند مرحله‌ای. 8

انواع گازهای آتشفشانی. 8

تقسیم بندی گازهای آتشفشانی از نظر شیمیایی. 8

گازهای خیلی گرم9

گازهای گرم9

گازهای سرد10

چشمه‌های آب گرم و چشمه های معدنی. 10

انواع فوران11

1-نوع هاوایی:11

2- نوع استرومبولی:11

3- نوع وولکانو:12

4- نوع پله:12

5- نوع کومولوولکان یا کوپول:13

مشخصات آتشفشان13

شدت انفجار13

اشکال آتشفشان14

آتشفشان گونه هاوایی. 14

آتشفشان گونه استرومبولی. 15

آتشفشان گونه ولکانو15

آتشفشان گونه وزوو15

آتشفشان گونه پله16

منابع :16

آتشفشان چیست؟

مقدمه :

آتشفشان یک ساختمان زمین شناسی است که به وسیله آن مواد آتشفشانی (به صورت مذاب ، گاز ، قطعات جامد یاهر 3)از درون زمین به سطح آن راه می یابند. انباشتگی این مواد در محل خروج، برجستگی هایی به نام کوه آتشفشان ایجاد می نماید.

آتشفشان یکی از پدیده های طبیعی و دائمی زمین شناسی است که در طول تاریخ زمین شناسی نسبتا بدون تغییر باقی مانده و در ایجاد، تحول و تکامل پوسته و گوشته زمین نقش اساسی داشته و دارد.

تولید مواد آتش فشانی و پدیده های مؤثر در ایجاد آتشفشان از دوره پرکامبرین تا عهد حاضر تغییر چندانی نداشته است و آنچه در این راستا تغییر کرده است، نوع دانسته ها، چگونگی اندیشیدن و نحوه بهره گیری از آنهاست.آتشفشانها پدیده های جهانی هستند و در سایر کرات منظومه شمسی به ویژه سیارات مشابه زمین یک پدیده عادی محسوب می شود و آتشفشان بی شک در کیهان نیز رخ می دهد.

همچنین پوشش سطحی ماه اغلب با سنگ های آتشفشانی پوشیده شده است و بارزترین ارتفاعات مریخ توسط آتش فشانها ساخته شده است.

فوران های فومرولی در برخی کرات مانند قمر آیو در سیاره مشتری یک پدیده عادی می باشد. زبانه های آتش و لکه های خورشیدی را جدا از ماهیتشان، می توان نوعی فوران آتش فشانی در خورشید تلقی نمود.

علم آتشفشان شناسی به مباحث نحوه تشکیل و تحول ماگما، چگونگی جابجایی و حرکت انواع مواد، گدازه ها و ماگماها و نیز تحولات آنها در اتاقک های ماگمایی، چگونگی فعالیت آتش فشان ها و گسترش مواد آتشفشانی در سطح زمین، چگونگی تحول مواد آتشفشانی و ... اشاره می کند. علم آتشفشان شناسی از برخی علوم زمین چون پترولوژی ، تکتونیک جهانی، ژئوشیمی، چینه شناسی ، رسوب شناسی ، ژئوفیزیک ، کیهان شناسی و برخی دیگر از علوم تجربی مانند شیمی، فیزیک ، آمار و ریاضی کمک می گیرند.

آتشفشانها دستگاههایی هستند که سطح زمین را با مناطق درونی زمین ، یعنی جایی که بر اثر بالا بودن دما ، سنگها به صورت مذاب‌اند، مربوط می‌کند و از آن گدازه‌های آتشفشانی ، مواد آذر آواری و گازها خارج می‌شود. هنگامی که مواد مذاب به سطح زمین می‌رسند. غالبا برجستگیها و اشکال خاصی ایجاد می‌کنند. در بسیاری از آتشفشانها ، فعالیت به یکباره به اتمام نمی‌رسد و در اکثر موارد ، مراحل خروج مواد یا مراحل فعالیت آتشفشانها با مراحل آرامش توام است. مرحله آرامش یک آتشفشان ، که ممکن است بسیار طولانی هم باشد، به نام مرحله خاموشی آتشفشان نامیده می‌شود (مانند مرحله فعلی سهند).

در بعضی از آتشفشانها مرحله خاموشی ممکن است دائمی باشد، اما این امر نسبی است. اصطلاح آتشفشان معمولا تصوری از کوه مخروطی را در خاط تجسم می‌کند که قله آن شکل قیف مانند داشته و دهانه آتششان در داخل آن قرار دارد و معمولا از آن دودهای غلیظ و رنگی خارج می‌شود. بسیاری از محققین سعی کرده‌اند برای فعالیتهای آتشفشانی که به صور مختلف انجام می‌پذیرد، نظم و ترتیب قائل شده و آنها را رده‌بندی نماید. انواع فعالیتهای آتشفشانی بر اساس اهمیت مواد خارج شده به قرار زیر است:

فورانهای اصلی

معمولا تحت عنوان فوران اصلی از مراحل تشکیل یک آتشفشان جدید صحبت می‌شود. این فورانها را نمی‌توان از فورانهایی که دودکش مسدود دارند مجزا نمود. ولی می‌توان ادعا کرد که در فورانهای اصلی دودکش جدید حاصل می‌شود در حالی که در فورانهای گازی فقط دودکش قدیمی دوباره باز می‌گردد از نظر توصیفی مراحل تولید یک آتشفشان به شرح زیر است:

اول خاکهای محل دهانه بر اثر انفجار به اطراف پراکنه می‌شود. این عمل با لرزشهای موضعی شدید همراه است. بعد فوران گاز شروع می‌گردد که آبهای زیرزمینی و گل را به خارج پرتاب می‌کند و پس از باز شدن دودکش آغاز می‌گردد که قطعات سنگ با شدت به اطراف پراکنده می‌شود و برش خاصی تولید می‌کند که به آن برش حفر دودکش می‌گویند. و به این ترتیب آتشفشان متولد می‌شود و تمام آتشفشانهایی که در قرن اخیر فعالیت نموده‌اند در مجاورت آتشفشانهای قدیمی تولید شده‌اند.

فورانهای گازی

فوران گازی انفجاری ممکن است دهانه مسدود آتشفشان را باز نماید و یا قله آن را به خارج پرتاب کند. در حالی که فاقد هرگونه گدازه است. نمی‌توانیم منشا گازهایی را که سبب انفجار می‌شوند با اطمینان تعیین کنیم، زیرا انفجار ممکن است مربوط به خروج گازهای ماگمایی یا مربوط به آبهای زیرزمینی باشد که بر اثر گرما تبخیر گردیده‌اند. فورانهای گازی غالبا در آتشفشانهای نیمه خاموشی که دهانه مسدود دارند، حاصل می‌شود. فورانهای مزبور بوسیله دانا (Dana) نیمه ولکانیک ، بوسیله موکالی اولتراولکانیک و بوسیله فون‌ولف فوران غیر‌مستقیم نامگذاری گردید. از بین گازها هم بخار آب دارای اهمیت فوق‌العاده است.

فورانهای آبدار

درحالت کلی هنگامی که سفره‌های آبدار زیرزمینی در مجاورت ستونهای ماگمایی قرار گیرد، آب آن گرم و به بخار تبدیل می‌شود. افزایش فشار باعث انفجار مخزن بخار می‌گردد و در این حالت از فورانهای آبدار صحبت می‌شود. این قبیل فورانها انفجاری‌‌اند و به همین دلیل به آنها انفجار آبدار می‌گویند. مآرهای بازالتی به این طریق بوجود می‌آیند. انفجار آبدار دارای انواع متفاوتی به شرح زیر است:

نوع اول

یکی از انفجارهای آبدار شناخته شده مربوط به ناحیه گوگردزایی پما‌تانگ‌باتا در سوماتر در سال 1933 است. در ناحیه مزبور ، دو هفته قبل از فوران ، زمین لرزه‌ای سبب باز شدن شکافهایی در زمین گردید و آبهای سطحی به داخل آبها نفوذ نمود. این آبها در اثر برخورد با گازهای گرم ماگمایی به دمای جوش رسید و سپس تبخیر گردید. در نتیجه انفجارهایی تولید شد که بخار آب تا ارتفاع 2000 متری از سطح زمین بالا رفت و قطعات سنگهای قدیمی و گل تا 1100 متر به هوا پرتاب شد و دو دهانه بزرگ در محل خروج ایجاد شد.

نوع دوم

فوران سودتسی سال 1963 در ایسلند با انفجار آبدار شروع گردید. در این منطقه گدازه‌ها به کف دریای کم‌عمقتر نزدیک شد و از برخورد آن با آب دریا انفجار مهیبی به وقوع پیوست و بخار آب همرام خرده سنگ تا ارتفاع زیاد به هوا پرتاب شد.

نوع سوم

فوران آبدار کیلوئه در سال 1924 را نتیجه نشت سطح گدازه در دریاچه گدازه و حجاری آتشفشان و نفوذ بعدی آب به داخل مجاری خالی تصور می‌کنند. در اینجا تماس آب با گدازه ، فوران انفجاری بسیار شدیدی تولید نمود و تا 17 روز ادامه داشت.

مراحل فعالیت آتشفشان

هر آتشفشان را می‌توان بر حسب مراحل فعالیت در دو گروه قرار داد:

آتشفشان یک مرحله‌ای

که فعالیت آن در طی یک مرحله به صورت محصول انفجاری یا جریان گدازه خاتمه می‌یابد. مدت این قبیل فعالیت ممکن است کوتاه و تا چندین سال طول بکشد ولی ترکیب و نوع مواد مذاب یک سال است و تنها یک مسیر ساده برای خروج مواد وجود دارد.

آتشفشان چند مرحله‌ای

که فعالیت آن شامل مراحل مختلف است و هر مرحه بوسیله دوره آرامش نسبتا طولانی از هم جدا می‌شود، مثلا دماوند یا سبلان. در هر مرحله ممکن است مجاری خروج (دهانه و مخروط‌های فرعی) جدیدی بوجود آید. بنابراین مسیر خروج پیچیده و انشعابی است. به نحوی که در زمانهای مختلف بعضی از آنها فعال و بعضی به صورت غیر فعال باقی می‌مانند.

انواع گازهای آتشفشانی

اصولا با کاهش فشار ، حلالیت گازها در ماگما کم می‌شود، یعنی ابتدا گازها بیش از فشار خارج است، به سرعت انجام می‌شود و رفته رفته مقدار آن به حدی زیاد می‌شود که ماگما منظره جوشان پیدا می‌کند (پدیده وزیکولاسیون Visiculation) بنابراین پدیده وزیکولاسیون پدیده‌ای است که در آن ماگما به دو فاز مایع و گاز تفکیک می‌شود و به علت خروج سریع گاز ، گدازه حالت جوشان پیدا می‌کند.

مقدار قابل ملاحظه‌ای از گازهای آتشفشانی ، هنگام فعالیت آتشفشان با شدت هر چه تمامتر از آن خارج می‌گردد که مشخص نمودن جنس آنها بسیار مشکل است، زیرا غالبا غیر ممکن است این گازها را که دارای دمای زیاد بدست آورد. به علاوه با ورود گازهای آتشفشانی به اتمسفر ، واکنشهای شیمیایی انجام می‌شود و ترکیب اصلی آنها تغییر می‌کند. جدیدترین بررسیهایی که در مورد گازهای آتشفشانی انجام شده است نشان می‌دهد که بسیاری از گازهای آتشفشانی منشا ثانوی دارند، چون اتمسفر اکسید کننده است در حالی که در اعماق زمین شرایط احیا غلبه دارد. از اینرو گازهای آتشفشانی را از دو نظر می‌توان تقسیم نمود.

تقسیم بندی گازهای آتشفشانی از نظر شیمیایی

بطور کلی گازهای آتشفشانی یا فومرولها از نظر شیمیایی به دو دسته تقسیم می‌شوند.

• فرمرولهای قلیایی : به صورت آمونیاک ، نوشادر و بعضی از ترکیبات کلردار خارج می‌شوند.

• فومرولهای اسید : به مراتب فراوانتر از فومرولها قلیایی است و شامل اسید کلریک ، گازهای سولفورو و سولفوریک و SH2 می‌شود. رنگ قهوه‌ای و گاه زرد و یا بنفش نتیجه تاثیر این گازها بر سنگها در محل خروج گازهاست.

تقسیم بندی گازهای آتشفشانی از نظر دما

اصولا انواع گازهای آتشفشانی را بر حسب دما تقسیم بندی می‌کنند. البته هر قدر از دهانه آتشفشان دور شویم دمای گازها کاسته می‌شود و هر قدر زمان استراحت آتشفشان زیادتر باشد دمای آنها کمتر می‌شود. با افزایش دما مقدار SO2 زیاد و SH2 کم می‌شود در همین شرایط نسبت Ca به H2 , CO2 به H2O افزایش می‌یابد.

گازهای خیلی گرم

گازهای خیلی گرم ، غالبا در دهانه دیده می‌شوند، دمای آنها ممکن است گاهی به 1000 درجه سانتیگراد نیز برسد. در ترکیب این نوع گازها H2/NH3BO3H3/SH3/CO2 و بویژه بخار آب وجود دارد (غالبا بخار آب بیش از 90 درصد حجم کل گازها را تشکیل می‌دهد). به علاوه در آن اسید کلریدریک و کلریدهایی مانند FeCl3/ALCl3/CLNa/NH3Cl نیز پیدا می‌شود.

گازهای گرم

در نزدیکی پوزول قدیمی در ایتالیا آتشفشانی وجود دارد که فقط بخار آب گرم از بعضی از نقاط آن خارج می‌شود. کف این منطقه به صورت تشتگی به قطر 400 تا 500 متر است و از خاکسترهای آتشفشانی بسیار حفره‌دار پوشیده شده است. در اینجا بخار آب سوت زنان خارج می‌شود. دمای این بخار آب که با مقداری کمی اسید کربنیک و سولفید هیدروژن مخلوط است بین 130 تا 165 درجه سانتیگراد است. در مجاورت اکسیژن هوا ، سولفید هیدروژن ابتدا به گوگرد و سپس به اسید سولفورو تبدیل می‌شود.

به دلیل وجود همین گوگرد در گذشته آن را سولفاتارا یا گوگردزا می‌نامیدند. سیلیس موجود موجود در محیطهای سیلیکاته نیز به صورت اوپال ته نشین می‌شود که رنگ آن سفید و دارای حفره‌های فراوان است. در داخل حفره‌های مزبور گاهی سولفاتهای محلول به صورت زاج طبیعی آلونیت (سولفات آلومینیوم) رسوب می‌نمایند که از نظر اقتصادی دارای اهمیت است. بطور کلی سولفاتار عبارت از خروج بخار آب و سولفید هیدروژن ، با دمای 90 تا 300 درجه سانتیگراد است و در تمام مناطق آتشفشانی دیده می‌شود.

گازهای سرد

گازهای سرد که به آن موفت Moffette هم گفته می‌شود گازی است که کمی از هوای معمولی گرمتر باشد. این گازها ممکن است منشا ماگمایی داشته یا نتیجه تصاعد گازها از سنگهای آهکی باشد (انحلال آهک در مجاورت گازهای اسیدی). در ترکیب آن علاوه بر بخار آب ، گاز CO2 به فراوانی یافت می‌شود. در سال 1986 از یکی از دریاچه‌های کامرون (دریاچه نیوس Nyos) ناگهان گاز CO2 با نیروی عظیم از درون آب بیرون آمد و راه دهکده را در پیش گرفت. بیش از دو هزار نفر اهالی دهکده و چهارپایان را حقه کرد. این گاز منشا ماگمایی داشت و به صورت حباب عظیم در زیر آب دریاچه (از منشا آتشفشانی) پنهان بود.

چشمه‌های آب گرم و چشمه های معدنی

چشمه‌های آب گرم غالبا در اطراف نواحی آتشفشانی و حتی در اطراف آتشفشانهای خاموش دیده می‌شوند. این چشمه‌ها نشانه‌ای از آخرین مرحله سرد شدن مواد ذوب در درون زمین‌اند که از آن بخار آب و گازهای کم و بیش گرم متصاعد می‌گردد. ترکیب عمده مواد متصاعد بخار آب بسیار گرم و پرفشار و گاز کربنیک است که در هنگام بالا آمدن تدریجا از گرمای آن کاسته می‌شود. اگر صعود همچنان ادامه یابد بخار آب تقطیر می‌شود و به صورت چشمه‌های آب گرم تظاهر می‌کند. دمای چشمه‌های آب گرم عموما 5 تا 10 درجه سانتیگراد گرمتر از آب محیط اطراف است.

فورانهای آتشفشانی معمولا براساس شکل دهانه ای که از آن فوران صورت می گیرد، محل قرار گیری دهانه در کوه آتشفشان، شکل و نوع مخروط آتشفشانی و بالاخره خصوصیات عمومی فوران (آرام یا شدید – انفجاری یا غیر انفجاری) طبقه بندی می شوند.

گدازه های اسیدی به علت درصد Sio2 بالا و درجه حرارت نسبتا پایین دارای گرانروی (ویسکوزیته) بالا و سیالیت پائین بوده و در نتیجه به صورت انفجاری همراه با مواد پرتابی می باشد. اما در گدازه های بازیک به علت درصد Sio2 پائین و درجه حرارت نسبتا بالا، گرانروی پائین بوده و سیالیت افزایش می یابد و در نتیجه مواد پرتابی با مقدار کم و فوران آرام انجام می شود

انواع فوران

1-نوع هاوایی:

این نوع آتشفشان به شکل گنبدی می باشد و بیشتر مخروط آن از گدازه رقیق با ضخامت زیاد و گسترش کم است. ارتفاع این نوع آتشفشان نسبتا کم است. از دهانه آن اغلب گدازه های بازیک با سیالیت بالا و مواد پرتابی کم، بیرون می ریزد.

به علت وجود میزان کم گاز در گدازه این نوع آتشفشان، فوران جریانی در آن دیده می شود.ماگمایی که به سطح می رسد، معمولا به صورت فواره یا چشمه های گدازه ای خارج می شود. این نوع آتشفشان در جزایر هاوایی به تعداد زیاد یافت می شود. در جزیره ایسلند نیز از این نوع آتشفشان یافت می شود.

2- نوع استرومبولی:

در آتشفشان های نوع استرومبولی ماگمای نسبتا رقیق با ترکیب بازیک و مواد پرتابی کم تا زیاد می باشد که مواد پرتابی به صورت ریتمی از اسکوری های ملتهب‏، لاپیلی و بمب می باشد. عمده فعالیت این نوع آتشفشان در ساحل غربی ایتالیا دیده شده است. فعالیت های آرام استرومبولی از دهانه های باز صورت می گیرد و گدازه های نسبتا سیال در افق های بالایی مجرای آتشفشان وجود دارند.

به علت گرانروی بالای ماگما، خروج گاز زیادتر از انواع ماگماهای سیال نوع هاوایی صورت می گیرد.

فوران های طولانی مدت استرومبولی می تواند مخروطهای مختلط را تشکیل دهد، در حالی که فوران های کوتاه مدت معمولا مخروط های اسکوری دار را تشکیل می دهند. خاکستر در این نوع آتشفشان کم بوده و به هنگام انفجار تولید ابرهای سبک وزنی را می کند.شیب مخروط این نوع آتشفشان از شیب آتشفشان نوع هاوایی خیلی بیشتر است.

3- نوع وولکانو:

در نوع وولکانو، گدازه های خمیری شکل، دهانه آتشفشان را مسدود می کند و مانع خروج گازها و بخارات می شود. پس از آن که فشار گازها و بخارات بر اثر تراکم زیاد شد، انفجارات شدید تولید می کند. بر اثر انفجار، ذرات مواد مذاب با فشار به خارج رانده شده و بر اطراف پرتاب می شوند و تولید ابرهای ضخیم و وسیعی از خاکستر را می کنند. این ذرات خاکستر، پس از سرد شدن در اطراف دهانه آتشفشان ریخته شده و تولید مخروطی از خاکستر می کند. این نوع مخروط آتشفشانی اغلب دارای دو شیب است که یکی به طرف دهانه و دیگری به طرف خارج است گدازه مذاب در آن ها به صورت روانه، خیلی کم و نسبتا محدود است.

یک کوه آتشفشان ممکن است مدتی به شکل یک نوع و مدتی دیگر به شکل نوعی دیگر آتشفشانی می کند. چنان که آتشفشانی کوه وزوو و اتنا. گاهی از نوع استرومبولی و زمانی از نوع وولکانو می باشد.

4- نوع پله:

در آتشفشان نوع پله که در جزیره مارتینیک قرار دارد، مجرای آتشفشانی به وسیله گدازه بسیار لزج و خمیری شکلی مسدود می شود و در نتیجه گازها و بخارات برای خود سوراخ و راهی در دامنه و پهلوی کوه پیدا می کنند. ابرهای سوزان در این نوع آتشفشان تقریبا شبیه نوع وولکانو می باشند ولی شدت خروج آنها از دهانه زیادتر است. به علاوه، حرکت آنها موازی با سطح زمین و گاهی مایل با آن است، در حالی که در نوع وولکانو این حرکت به صورت قائم می باشد.

در آتشفشان نوع پله، اغلب مواد مذابی که خیلی غلیظ و خمیری شکل هستند با فشار زیاد از دهانه خارج می شوند و به شکل سوزنی در دهانه کوه منجمد می شوند که به این مواد منجمد شده در دهانه کوه، سوزن پله می گویند.

5- نوع کومولوولکان یا کوپول:

مخروط این نوع آتشفشان به شکل گنبد است که به یک طرف بیشتر متمایل است. این نوع آتشفشان در شرایطی تقریبا مشابه نوع پله ایجاد می شود. قطعات بزرگی از سنگ، که از دهانه این نوع آتشفشان خارج می شود، ممکن است دارای سطوح صیقلی یا مخطط باشند

مشخصات آتشفشان

آتشفشانها دستگاههای طبیعی خروج مواد مذاب یا گاز و یا جامدی هستند که از درون زمین به خارج رانده می‌شوند. این مواد در سطح زمین پخش گردیده ، برجستگیهای خاصی متناسب با غلظت گدازه‌های خود تولید می‌نمایند. فعالیت آتشفشانها همیشگی نیست، بلکه منقطع و متناسب است. مثلا آتشفشان دماوند چندین مرحله فوران و آرامش را داشته است. آتشفشانهای امروزی هم خاموش و گاهی فعالند.

شدت انفجار

آتشفشانها از نظر وجود یا عدم وجود انفجار و نیز شدت انفجار اقسام مختلفی دارند که در زیر به انواع آنها اشاره می‌کنیم.

• بدون انفجار :

در این حالت قسمتی از پوسته جامد زمین شکافته شده و گدازه‌ها که غالبا غلظتی کم داشته و روان می‌باشند، به بیرون جاری می‌شوند.

• با انفجار محدود : نمونه آتشفشانهای با انفجار محدود در مونالوآ (هاوایی) که در سال 1949 دیده شده است. اینگونه آتشفشانها در مراحل اولیه فعالیت ، بدون انفجار می‌باشند، ولی در مراحل آخر با انفجار همراهند.

• انفجار نقطه‌ای : این نوع آتشفشانها را می‌توان گونه‌های حقیقی آتشفشان به حساب آورد انفجارهای نقطه‌ای ممکن است منفرد و تنها باشند یا تکراری و کم و بیش همیشگی. این نوع آتشفشانها احتمال دارد در هر نوبت گونه‌های خاصی از گدازه که ممکن است اسیدی یا قلیایی و یا حد واسط باشند، بیرون بریزند. نمونه این آتشفشانها ، آتشفشان استرومبولی در جزایر لیپاری است.

اشکال آتشفشان

اختلاف شکل ظاهری دهانه آتشفشانها ، گونه‌های مختلف آتشفشانها را مشخص می‌نماید. این اختلاف به ترکیب شیمیایی ، درجه سیالیت و مقدار گرمای مواد گداخته و نحوه انفجار و وجود یا فقدان گاز در هنگام فعالیت آتشفشان بستگی دارد. در زیر سعی داریم با معرفی گونه‌های مختلف آتشفشانها ، مشخصات و اشکال گوناگونی را که هر یک از این آتشفشانها می‌توانند داشته باشند، بررسی کنیم.

آتشفشان گونه هاوایی

این نوع آتشفشان ، دارای دهانه‌ای وسیع بوده و مخروط آن شیب کم دارد گدازه‌های آن غالبا باریک هستند و پس از سرد شدن سنگهایی تیره رنگ ، مثل بازالت ایجاد می‌کنند. این نوع گدازه‌ها به علت گرانروی بسیار کمی که دارند، مانند سیل روان می‌شوند. این آتشفشانها از آنجایی که فاقد انفجار می‌باشند، لذا بمب آتشفشانی ، لاپیلی و خاکستر آتشفشانی نیز در این آتشفشانها دیده نمی‌شود.

آتشفشان گونه استرومبولی

شکل مخروط اینگونه آتشفشان ، بر اثر داشتن گدازه‌های به شکل مایع ، جامد ، ریز و درشت ، در هنگام فعالیت منظم بوده و ارتفاع زیاد و شیب تند دارد و فقط ممکن است انحنای بعضی از قسمتهای مخروط کمی بیشتر باشد. آتشفشان گونه استرومبولی دارای گدازه‌ای نسبتا غلیظ بوده انفجار آن کمی شدید است و قطعات مختلف را به بیرون پرتاب می‌کند. اینگونه آتشفشان در هنگام فعالیت بدون خاکستر است و برعکس دارای مقدار بسیار زیادی از بمب‌ها و قطعات آذرین می‌باشد. آتشفشان خاموش دماوند نمونه‌ای حد واسط از آتشفشان نوع استرومبولی و ولکانو است.

آتشفشان گونه ولکانو

فوران آتشفشنهای گونه ولکانو ، از خاکستر ، بمب و لاپیلی و قطعات درشت تشکیل شده است. در اینگونه ، گدازه دارای غلظت زیاد بوده ، به همین جهت کمتر خارج می‌شود و دهانه را مسدود می‌کند و در نتیجه فشار مواد گداخته و گازهای زیرین مواد مسدود کننده منفجر شده به خارج پرتاب می‌شوند. نمونه این آتشفشانها ، آتشفشان ولکانو در جزایر لیپاری است.

آتشفشان گونه وزوو

اینگونه آتشفشان ، نوع متوسط گونه‌های استرومبولی و ولکانو است. در هنگام فوران متناوبا گازهای آتشفشانی و مواد گداخته به خارج می‌فرستد. غلظت گدازه آن به شرایط حرارتی بستگی دارد، از این نظر شکل مخروط آن در هر فعالیت فرق می‌کند. نمونه این آتشفشان ، آتشفشان وزوو در ایتالیاست.

آتشفشان گونه پله

در اینگونه آتشفشان که نمونه جالب آن آتشفشان پله در جزایره مارتینیک است، گدازه خیلی غلیظ بوده و موجب انسداد دهانه آتشفشان می‌شود. فشار مواد زیرین باعث رانده شدن مواد مسدود کننده به بالا شده ، تشکیل سوزن پله مانند را می‌دهد.

منابع :

1-    کتاب ژئومورفولوژی تالیف دکتر فرج الله محمودی

2-    سایت زمین شناسی ایران

3-    www.noormags.com

بسم الله الرحمن الرحیم

موضوع :

آب های زیر زمینی

درس :

 جغرافیای آبها

استاد گرامی :

جناب آقای دکتر نجار زاده

تهیه و تنظیم :

روح الله فیروز

خرداد 93

فهرست مطالب

آب های زیرزمینی (groundwaters):1

سفره آب زیرزمینی. 2

تقسیم بندی سفره‌های آب زیرزمینی. 3

سفره‌های آزاد3

سفره‌های تحت فشار3

حالت های مختلف آب ها در قشر جامد زمین:4

▪ آب محبوس :4

▪ آب آزاد :4

▪ آب اشباع :4

● خواص فیزیکی آب های زیرزمینی:5

● ساختمان شیمیایی آب های زیرزمینی:6

● مشکلات و آلودگی آبهای زیرزمینی:7

جابجایی آب در زیر زمین. 7

عوامل موثر در سرعت آب زیرزمینی. 8

•             شیب آبی :8

•             نفوذپذیری :8

تخلیه طبیعی آب از زیر زمین. 9

چشمه9

•                   چشمه‌های ثقلی :10

•                      چشمه‌های غیر ثقلی :10

فرسایش و رسوبگذاری توسط آبهای زیرزمینی. 11

منابع :12

آب های زیرزمینی (groundwaters):

   آب زیرزمینی آبی است که در زیر سطح زمین ، درزه ها و فضاهای حفره ای را در صخره ها و رسوبات پر می کند. اکثر آبهای زیرزمینی بطور طبیعی خالص هستند. اکثر اوقات ، آبهای زیرزمینی سالها حتی قرنها قبل از مصرف دست نخورده باقی می مانند. بیش از ۹۰% آب آشامیدنی کل جهان از آب زیرزمینی است. مردم ما هر روز ۱۷۰۰ میلیارد لیتر آب مصرف می کنند. ۹۷% آبهای کره زمین درون اقیانوسها است و ۲% آن یخ زده است. ما آب مورد نیاز خود را از ۱% باقیمانده تهیه می کنیم که از یکی از دو منبع زیر بدست می اید: سطح زمین (رودخانه ها ، دریاچه ها و نهرها) و یا از آبهای زیرزمینی. امروز حدود ۱۱۷ میلیون نفر ، یعنی بیش از نیمی از جمعیت آمریکا متکی به آبهای زیرزمینی به عنوان منبع آب آشامیدنی هستند. جای تعجب نیست که کشف آلودگی آبهای زیرزمینی در تمام دنیا موجب بروز نگرانیهای شدیدی شده است.وضعیت آب در کره زمین

مردم ما هر روز 1700 میلیارد لیتر آب مصرف می کنند. 97% آبهای کره زمین درون اقیانوسها است و 2% آن یخ زده است. ما آب مورد نیاز خود را از 1% باقیمانده تهیه می‌کنیم که از یکی از دو منبع زیر بدست می آید: سطح زمین (رودخانه‌ها ، دریاچه‌ها و نهرها) و یا از آبهای زیرزمینی. امروز حدود 117 میلیون نفر ، یعنی بیش از نیمی از جمعیت آمریکا متکی به آبهای زیرزمینی به عنوان منبع آب آشامیدنی هستند. جای تعجب نیست که کشف آلودگی آبهای زیرزمینی در تمام دنیا موجب بروز نگرانیهای شدیدی شده است.

سفره آب زیرزمینی

سفره آب به لایه یا منطقه قابل نفوذی در زیر سطح زمین گفته می‌شود که آب در آن می‌تواند جریان یابد. سفره آب همچنین باید قابلیت آبدهی خوبی داشته‌باشد. سطح فوقانی سفره آب ، یا سطح ایستایی همواره افقی نیست و به‌طور طبیعی از منطقه تغذیه آن ، یعنی محل و منطقه‌ای که آب زیرزمینی را تامین می‌کند، به طرف محل تخلیه دارای شیب است. بطور کلی شکل سطح استیابی غالبا از شکل سطح زمین پیروی می‌کند. ولی برآمدگیهای آن هموارتر است. بنابراین ایستایی در نواحی پست در نزدیک سطح زمین و در تپه‌ها و کوه‌ها در عمق زیادتر قرار دارد.

بطور معمول در مناطق پرباران و در دشتها سطح ایستایی بالا و در مناطق خشک و کوهستانی پایین است. در مناطق مرطوب سطح ایستایی ممکن است تا نزدیک سطح زمین بالا بیاید. در گودیهای چنین نقاطی ، ممکن است «آبگیر» و در صورت وجود پوشش گیاهی ، «باتلاق» بوجود آید. تغییرات ارتفاع سطح ایستایی را بر حسب زمان به صورت نمودارهایی به نام هیدروگراف نشان می‌دهند.

سفره‌های دارای بازدهی قابل توجه اغلب در رسوبات ناپیوسته شنی و ماسه‌ای تشکیل می‌شوند. آبرفتها ، یعنی رسوباتی که توسط رودها در دره‌ها و دشتها برجای گذارده می‌شوند، معمولا سفره‌های آب زیرزمینی خوبی تشکیل می‌دهند. رسوبات رسی گرچه از تخلخل زیادی برخوردارند، ولی چون قابلیت نفوذ کمی دارند، با وجود حجم آب زیادی که ممکن است در خود ذخیره کرده‌باشند، سفره آب زیرزمینی تشکیل نمی‌دهند و به عنوان مواد غیر قابل نفوذ در نظر گرفته می‌شوند. در سنگهای متراکم نیز آب معمولا در نمونه‌هایی ایجاد می‌شود که از تخلخل ثانوی قابل توجه برخوردار باشند. در این میان بهترین سفره آبها معمولا در سنگهای آهکی درز و شکافدار ایجاد می‌شود.

تقسیم بندی سفره‌های آب زیرزمینی

سفره‌های آزاد

در سفره‌های آزاد سطح ایستایی ، همان سطح فوقانی منطقه اشباع است. مقدار فشار در سطح ایستایی سفره‌های آزاد برابر فشار اتمسفر است. سطح ایستایی بسته به‌مقدار تغذیه یا تخلیه آن ، آزادانه نوسان می‌کند، زیرا لایه غیر قابل نفوذی در بالای ان قرار ندارد. حالت خاصی از سفره‌های آزاد «سفره‌های معلق» هستند. این سفره‌ها معمولا در داخل منطقه تهویه یا منطقه اشباع نشده خاک و در روی لایه‌های نفوذ ناپذیری که گسترش محدودی دارند، مثلا عدسیهای رسی ، تشکیل می‌شوند. از این سفره‌های مقدار کمی آب و آن هم بطور موقت می‌توان بدست آورد.

سفره‌های تحت فشار

سفره‌های تحت فشار یا محصور یا آرتزین در محلی تشکیل می‌شود که آب زیرزمینی بوسیله لایه‌ای نسبتا نفوذناپذیر از بالا محدود شود و در نتیجه تحت فشاری بیش از اتمسفر است. علت آنکه در سفره‌های تحت فشار آب از محل خود بالاتر می‌آید آن است که محل تغذیه سفره ، یعنی منطقه‌ای که از طریق آن آب سفره تامین می‌شود، در ارتفاعی بالاتر از سطح فوقانی منطقه اشباع در محل حفر چاه قرار دارد.

در سفره‌های تحت فشار به‌جای سطح ایستایی سطح پیرومتریک را در نظر می‌گیرند و آن عبارت از سطحی فرضی است که در هر منطقه با ارتفاع فشار هیدروستاتیک آب در سفره تحت فشار مطابقت دارد. به زبان ساده‌تر منظور سطحی است که اگر چاهی در هر نقطه از سفره تحت فشار حفر کنیم ارتفاع صعود یا فوران آب چاه را در آن نقطه نشان می‌دهد.

حالت های مختلف آب ها در قشر جامد زمین:

قسمت عمده از آبی که بصورت برف و باران به زمین می رسد پس از نفوذ در زمین و رسیدن به طبقات زیرین کلیه درزها و شکاف ها و خلل و فرج بین ذرات سنگ ها را اشغال می نماید و پس از برخورد به سنگ های غیر قابل نفوذ مخازن آب های زیرزمینی را می سازد. آب های زیرزمینی به صورت زیر دیده می شوند :

▪ آب محبوس :

 آبی است که به وسیله نیروی چسبندگی مولکول ها در حجم سنگ نگاهداری می شود و این نیرو همیشه بزرگتر از نیروی ثقل است .

▪ آب آزاد :

 عبارت از مقدار آبی است که در داخل خلل و فرج و یا فضاهای آزاد سنگ ها تحت تأثیر نیروی ثقل جریان می یابد مشروط بر اینکه سنگ مزبور از آب اشباع شده باشد .

▪ آب اشباع :

 حداکثر مقدار آبی است که سنگ قابل نفوذ می تواند در خود نگاهدارد . آب های محبوس از نظر کانی شناسی و سنگ شناسی بسیار حائز اهمیت می باشند . در صورتیکه آب های آزاد چون در داخل سنگ ها جریان می یابند و یا ذخیره می شوند از نقطه نظر آب های زیرزمینی قابل توجه هستند .

پیشرفت اقتصاد و صنعت هر کشوری با مقدار آب های زیرزمینی رابطه مستقیم دارد بطوریکه آب مصرفی اکثر کارگاه های صنعتی بوسیله این آب ها تأمین می گردد.آب های زیرزمینی به علت داشتن عناصر مفید در فعل و انفعالات شیمیایی وارد می شوند . به علت خاصیت انحلال بعضی از مواد موجود در داخل سنگ ها از قبیل سنگ طعام و آهک و غیره را به حالت محلول در می آورند و بدین نحو تغییراتی در ترکیب و ساختمان سنگ روی می دهد.با داشتن قدرت حمل و رسوب گذاری تشکیلاتی از کانی های مفید را در زمین ایجاد می نمایند مانند معادن مس ، منگنز ، کربنات ژیپس و غیره .

آب های زیرزمینی در تشکیل گازهای کانی ساز مخصوصاً مخازن آب های گرم و معدنی در عمل دگرگونی سنگ ها بسیار مؤثر هستند .

● خواص فیزیکی آب های زیرزمینی:

خواص فیزیکی آب های زیرزمینی شامل زلالیت ، رنگ ، بو ، طعم و درجه حرارت است که در ذیل به طور خلاصه به هر یک می پردازیم :

▪ زلالیت : آب های طبیعی به دو حالت صاف ( زلال ) و در ( تیره ) یافت می شوند . آب موقعی کدر است که مقدار مواد معدنی و یا سایر مواد معلق در آن وجود داشته باشند . بنابراین کم و یا زیاد بودن مواد فوق در شدت تیرگی آب بسیار مؤثر است.

▪ رنگ : آب آشامیدنی معمولاً بی رنگ است ولی در محیط های وسیع به رنگ آبی دیده می شود . رنگ آب های زیرزمینی به علت وجود مواد خارجی تغییر می کند . املاح آهن و یا هیدروژن سولفوره آب را به ترتیب به رنگ های قرمز و آبی درمی آورند . آب هایی که دارای ترکیبات منگنز هستند سیاه رنگ است در صورتی که آب باتلاق ها به علت زیاد بودن اسید هومیک زرد رنگ است .

▪ بو: به طور کلی آب های زیرزمینی بدون بو هستند . وجود بوی مخصوص در آب نماینده این است که آب مزبور به وسیله چاه های مختلف تغذیه می شود و یا اینکه در آن بعضی از مواد شیمیایی داخل گردیده است .مثلاً بوی گندیده بعضی از آنها مربوط به اسید هومیک است

▪ طعم یا مزه: طعم آب بسته به ترکیب مواد مختلفی است که در آن محلول هستند . اگر مقدار کلرورها ( نمک طعام و غیره ) آن حدود ۳۰۰ میلی گرم در لیتر باشد مزه شور دارد . چنانکه مقدار سولفات های محلول در آن از ۴۰۰ تا ۴۵۰ میلی گرم در لیتر برسد مزه کاملاً تلخ می دهد . اگر ازمناطقی که ژیزمان های سولفوره دارند عبور کند مزه اسید به خود می گیرد . بنابراین مقدار مواد محلول و نوع بستری که آب در آن جریان می یابد و یا ذخیره می شود در طعم آن مؤثر است .

▪ حرارت: درجه حرارت آب های زیرزمینی با عمق سفره ، وجود کانون آتشفشانی و موقعیت جغرافیایی محل فرق می کند . لذا از روی درجه حرارت می توان آنها را به چند دسته به شرح زیر تقسیم کرد :

آب خیلی سرد ( حداکثر تا ۵ درجه سانتی گراد)

آب سرد ( ۱۰ درجه سانتی گراد)

آب نسبتاً ملایم ( ۱۸ درجه سانتی گراد)

آب ملایم ( ۲۵ درجه سانتی گراد)

آب ولرم ( ۳۷ درجه سانتی گراد)

آب گرم ( بالاتر از ۴۰ درجه سانتی گراد)

درجه حرارت آب در اثر نمک یا گازهای محلول در آن تغییر می نماید .

● ساختمان شیمیایی آب های زیرزمینی:

بطوریکه می دانیم آب از یون های هیدروژن H+ و هیدروکسیل OH ترکیب یافته و مقدار یون های مزبور در آب معمولی در درجه حرارت معین ثابت است . چنانکه مقدار هر یک از این یون ها تغییر یابد آب حالت اسیدی ( یون هیدروژن زیادتر ) و یا حالت قلیایی ( هیدروکسیل بیشتر ) به خود می گیرد.از نظر PH آب را می توان به سه دسته تقسیم کرد:

آب های خنثی که PH آنها در حدود ۷ است

آب های اسیدی که PH آنها کمتر از ۷ است .

آب های قلیایی که PH آنها بیشتر از ۷ است .

به طورکلی ساختمان شیمیایی آب های زیرزمینی بر حسب مصارف مختلف فرق می کند.ساختمان شیمیایی آب آشامیدنی غیر از ساختمان شیمیایی آب است که در صنعت از آن استفاده می شود . بنابراین در استخراج و بهره برداری از آب های زیرزمینی می بایست شرایط زمین شناسی و هیدرولوژیکی محل مورد نظر کاملاً بررسی و مطالعه گردد.اگر از آب های زیرزمینی برای تأمین مصارف شهری مخصوصاً آشامیدن بهره برداری نماید باید دقت شود که آب مزبور به وسیله مواد آلی و یا سایر مواد زیان آور آلوده نگردد . اصطلاح سنگینی آب هم در مقوله ساختمان شیمیایی آب مطرح می شود . آب موقعی سنگین است که دارای کلسیم ( Ca ) و منیزیم ( Mg ) باشد . معمولاً هر ۵ میلی گرم کربنات کلسیم محلول در یک لیتر آب را یک درجه سختی می نماید.سنگینی تمام آب های طبیعی ممکن است منوط به وجود بیکربنات ها ، سولفات ها ، کلرورها یا نیترات های کلسیم و منیزیم و آهن و یا عناصر معدنی دیگر باشد . ایجاد فلس های نامحلول روی دیواره مخازن و قشر سفید ابری در لیوان مربوط به سنگینی آب است .

● مشکلات و آلودگی آبهای زیرزمینی:

به دلیل عدم شناخت صحیح و یا عدم درک میزان آسیب پذیری سریع آبهای زیرزمینی ، سهل انگاری های زیادی صورت گرفته است. اجازه داده ایم که بنزین و سایر مایعات مضر از مخازی زیرزمینی به درون سفره های آبهای زیرزمینی نفوذ کند. آلاینده ها ، از محل های دفن زباله یا سیستم های فاضلاب که بطور غلطی ساخته شده اند، به داخل آن تراوش می کنند. آبهای زیرزمینی از طریق زهاب حاصله از مزارع کشاورزی کود داده شده و مناطق صنعتی ، آلوده می شوند. صاحبان خانه ها با ریختن مواد شیمیایی به داخل فاضلاب یا روی زمین ، آبهای زیرزمینی را آلوده می کنند

جابجایی آب در زیر زمین

در تجزیه و تحلیل حرکت آب زیرزمینی ، مسیر واقعی پرپیچ و خم مولکولهای آب از خلال منافذ رسوبات و درز و شکاف سنگها را به صورت مسیرها صافی در نظر می‌گیرند، بطوری که گویی مولکولهای آب مستقیما از درون ذرات جامد عبور می‌کند. خطوط صاف مسیر حرکت مولکولهای آب را اصطلاحا «خط جریان» می‌گویند. جریان آب زیرزمینی معمولا به‌صورت یکنواخت و ماندگار است. با استفاده از ارتفاع سطح آب در چاههایی که در یک سفره حفر شده‌اند می‌توان «نقشه خطوط تراز ایستایی» را تهیه کرد.

این گونه نقشه‌ها از نظر مطالعه حرکت آب در زیر زمین و کسب اطلاعات در مورد سفره آب زیرزمینی بسیار مفید است. خطوط تراز ابهای زیرزمینی را خطوط هم پتانسیل نیز می‌گویند. جهت جریان آب زیرزمینی و نحوه ارتباط آب زیرزمینی با رودخانه‌ها و دریاچه ها را مشخص کرد، جهت و سرعت حرکت آب زیرزمینی را همچنین می‌توان بوسیله «رویابها» نیز مشخص کرد. به این منظور مقداری مواد رنگی ، مواد نمکی یا مواد رادیواکتیو را به آب چاه افزوده و زمان دریافتشان را در چند چاه مجاور مشخص می‌کنند. به ‌این وسیله ، با در دست داشتن فاصله چاهها از یکدیگر جهت و سرعت حرکت آب زیرزمینی معلوم می‌شود.

 عوامل موثر در سرعت آب زیرزمینی

•    شیب آبی :

شیب آبی یا گرادیان هیدرولیک بین دو نقطه از سطح ایستایی عبارت از نسبت بین اختلاف ارتفاع دو نقطه به فاصله بین آن دو نقطه است و منعکس کننده کاهش بار ناشی از اصطکاک در طول حرکت آب بین آن دو نقطه می‌باشد.

•    نفوذپذیری :

نفوذپذیری به معنی قابلیت عبور آب از زمین است. نفوذپذیری علاوه بر اندازه فضاهای خالی سنگ و خاک به ارتباط بین آن فضاهای خالی با یکدیگر نیز بستگی دارد. سنگی که تخلخل زیادی دارد، اگر منافذ آن به هم ، راه نداشته ‌باشند، غیر قابل نفوذ خواهد بود. نفوذپذیری خاک و سنگ را به روشهای مختلفی در صحرا و آزمایشگاه می‌توان تعیین کرد. رایجترین روش صحرایی تعیین نفوذپذیری استفاده از آزمایش پمپاژ و در آزمایشگاه بکارگیری آزمایشهای «بار ثابت» ، «بارافتادن» یا «بارخیزان» است. در خاکها ، یکنواخت نبودن و حالت لایه‌لایه تاثیر مهمی بر نفوذپذیری دارد. به نحوی که معمولا نفوذپذیری افقی مصالح به مراتب بیشتر از نفوذپذیری قائم در آنهاست.

در اغلب شرایط ، نفوذپذیری سنگها تابعی از وضعیت درزها و شکستگیهایشان ، از جمله فاصله آنها از یکدیگر ، مقدار باز شدگی و پر شدگی آنها و بالاخره اندازه حفرات و نحوه توزیع آنها است. به دلیل نامنظم بودن این اشکال و عدم تداومشان در سنگ ، اغلب ممکن است برآورد نفوذپذیری سنگ با خطای قابل ملاحظه‌ای همراه شود. نفوذپذیری یکی از مهمترین پارامترهای تعیین‌کننده ویژگیهای مصالح است. بالارفتن آب به خلاف نیروی گرانشی و بر اثر نیروی موئینه ، شسته شدن رسوبات ریز از میان رسوبات درشت و ایجاد پدیده رکاب و بالاخره از دست رفتن مقاومت برخی خاکها بر اثر بارگذاری ناگهانی به‌ روی آنها ، هم در ارتباط با نفوذپذیری مصالح ایجاد می‌شود.

تخلیه طبیعی آب از زیر زمین

آبی که در زیر زمین حرکت می‌‌کند سرانجام بطور طبیعی از زیر زمین خارج می‌شود. با نزدیک شدن سطح ایستابی به سطح زمین ، آب زیرزمینی مستقیما از طریق خاک تبخیر می‌شود یا جذب گیاهان شده و بر اثر عمل تفریق به اتمسفر باز می‌گردد. در پاره‌ای از نقاط ، با نزدیک شدن سطح ایستایی به سطح زمین و تبخیر آب یک منطقه تبخیری و شوره‌زار بوجود می‌آید. بخش مهمی از آبهای زیرزمینی مستقیما وارد آبهای سطحی ، یعنی رودخانه‌ها ، دریاچه‌ها و دریاها می‌شود. رودخانه‌هایی که آب زیرزمینی را زهکشی می‌کنند «رود زاینده» یا آبزا نامیده می‌شوند.

 چشمه

هر جا که سطح ایستایی ، سطح زمین را قطع نماید، آب به‌صورت جریان سطحی تخلیه می‌شود. اگر مقدار تخلیه کم یا در سطح وسیعی پخش شده‌ باشد «سطح تراوش» ایجاد می‌شود. آبهای زیرزمینی بصورت «چشمه» نیز از زمین خارج می‌شوند. چشمه نوعی تخلیه طبیعی آب زیرزمینی است که بصورتی متمرکز رخ می‌دهد.

تقسیم‌بندی چشمه‌ها

•    چشمه‌های ثقلی :

آنهایی هستند که در شرایط مناسب ، بر اثر جریان آب بوسیله نیروی گرانشی ، در سطح زمین ظاهر می‌شوند. وقتی سطح ایستایی به‌هر علتی به وسیله سطح زمین قطع شود ممکن است یک چشمه تشکیل شود. از این رو به چشمه‌های ثقلی «چشمه‌های سطح ایستایی» هم می‌گویند. در شرایطی که یک لایه نسبتا قابل نفوذ آبدار در روی یک لایه تقریبا غیر قابل نفوذ ، که توسط سطح زمین قطع گردیده، قرار بگیرد، چشمه تشکیل می‌شود. همچنین وقتی یک سفره آب زیرزمینی به وسیله یک مجرا به سطح زمین راه یابد، چشمه تشکیل می‌شود. آبهای زیرزمینی موجود در سنگهای آهکی ، که گاهی منابع بسیار بزرگی را تشکیل می‌دهند، ممکن است چشمه‌های پر آب بوجود آورند.

•    چشمه‌های غیر ثقلی :

یا چشمه‌های آرتزین آنهایی هستند که آبشان با فشاری بجز فشار هیدرواستاتیک به خارج رانده می‌شود. منبع تامین فشار در این چشمه‌ها معمولا فرآیندهای درونی زمین است. آب این نوع چشمه‌ها معمولا گرمتر از چشمه‌های معمولی و حاوی مواد معدنی بیشتر است. به‌همین جهت به «چشمه‌های آب گرم» یا «چشمه‌های معدنی» نیز معروفند. چشمه‌های آب معدنی در ایران فراوان‌اند. نوعی از چشمه‌های آب گرم به آبفشان معروف‌اند. آب آبفشانها به تناوب و با نیروی زیاد به بیرون می‌جهد.

 فرسایش و رسوبگذاری توسط آبهای زیرزمینی

آبهای زیرزمینی نیز در ضمن حرکت خود تغییرات زیادی را بوجود می‌آورند. آبهای زیرزمینی به علت سرعت بسیار کمشان نمی‌توانند، همانند رودخانه‌ها ، از راه سایش با کندن مستقیم سنگها باعث فرسایش زمین شوند. ولی قادرند به تدریج مقادیر بسیار زیادی از مواد را حل کرده با خود ببرند و در مقاومت مواد تاثیر منفی بگذارند. در شرایط مناسب با اتصال مجراهای انحلالی و فراختر شدن آنها «غار» تشکیل شده و جریانهای رودخانه‌ای زیرزمینی ایجاد می‌شود. عمل انحلال بیشتر در امتداد درزها ، گسل‌ها یا سطوح لایه بندی سنگها ، مخصوصا سنگهای آهکی ، انجام می‌شود. در اغلب موارد کف غار از واریزه‌های سقف آن پوشیده شده‌است. در صورتی که غارها و حفرات به اندازه کافی به سطح زمین نزدیک باشند فروریزش آنها حفراتی را در سطح زمین ایجاد می‌کند. که به آنها «توپوگرافی کارستی» گفته می‌شود.

مواد محلولی که بوسیله آبهای زیرزمینی جابجا می‌شوند ممکن است با تغییر شرایطی چون تغییر فشار و دما ، افزایش مواد محلول ، تبخیر آب ، فعالیت باکتریها و غیره ، در نقاط دیگری بار دیگر رسوب کنند. به این ترتیب ممکن است موادی مثل کلسیم کربنات ، سیلیس و اکسید آهن در لابه‌لای رسوبات دیگر ته‌نشین شوند و ذرات ناپیوسته آن رسوبات را به‌هم بچسبانند و سنگ متراکم و یکپارچه‌ای را بوجود آورند. به این مواد اصطلاحا «سیمان» گفته می‌شود. مواد محلولی که بوسیله آبهای زیرزمینی حمل می‌شوند، گاهی نیز ممکن است جانشین مواد دیگر شوند. یعنی آب زیرزمینی همزمان با حمل کردن مواد موجود ، مواد جدیدی را به جای آن ته‌نشین سازد. رسوب مواد محلول در آب زیرزمینی ، در سقف و کف غارها اغلب قندیلها و اشکال جالبی را بوجود می‌آورد.

وقتی آبهای زیرزمینی در سطح زمین ظاهر می‌شوند ممکن است بخشی از مواد محلول خود را در محل ظهور باقی بگذارند. این گونه رسوبات ، به‌خصوص بوسیله چشمه‌های معدنی فراوان تشکیل می‌شود. یکی از رسوباتی که در دهانه اغلب چشمه‌های معدنی یافت می‌شود. کربنات کلسیم در دهانه چشمه‌ها را ممکن است بر اثر خروج گاز  > حفره‌دار نیز شده‌ باشند، تراورتن می‌نامند. تراورتن به‌دلیل سهولت دسترسی و سادگی برش ، به مقدار زیاد به عنوان روکار بناها استفاده می‌شود.

منابع :

کتاب جغرافیای آب ها ، دکتر جمشید جداری عیوضی

www.tebyan.com

www.roshd.ir