فرهنگ و تاريخ | سرگرمي | نيازمنديها | مذهبي | اقتصادي | خانواده و اجتماع | هنر | اخبار | ورزش | کامپيوتر | گردشگري | صنعت و دانشگاه | صفحه اصلي

صفحه اول زمين شناسي
آموزش علوم زمين شناسي
نرم افزارهاي زمين شناسي
مراکز علمي و تحقيقاتي
سايتهاي زمين شناسي
گالري عکس زمين شناسي
 
 
 

عنوان: تشكيل غار و بررسي آبخوانهاي كارستي (قسمت اول)

نويسنده: مجتبي لشكري پور-امير ميرزائي-پوريا كابلي              ايميل: geologyinfo@gmail.com

منبع اطلاعاتي: gsim.blogfa.com             تاريخ نگارش: 28/11/1387

عکس
 

 

گالري تصاوير

 

قسمت دوم

   
 
 

◄   خلاصه :
نام كارست، از منطقه اي در يوگسلاوي گرفته شده كه درآنجا پوششهاي سنگي منطقه عمدتا از سنگ آهك مستعد به حفره زايي و تشكيل غار است. بدين ترتيب واژه كارست مترادف با خورندگي سنگهاي كربناته و دولوميتي توسط آب است كه بتدريج با گسترش تحقيقات در اين زمينه، واژه كارســت امروزه در مـورد سنـگهاي سولفـاته ( ژيپـس و انيـدريت) ، سنگهاي پريدوتيت، ماسه سنگ و كنگلومرا استفاده مي شود. بعنوان مثال در مورد سنگهاي خورد شده كربناته به سد لاردر ايران و سنگهاي خوردشده غير كربناته به سدهاي Mequinenza در اسپانيا، Krematsa در يونان و Yate در كالدونياي جديد اشاره كرد.

◄   خواص خورندگي و يا انحلال در كربناتها:
عموما خواص خورندگي و يا انحلال سنگ در آب، در مورد سنگهاي سولفاته بمراتب بيشتر از سنگهاي كربناته مي باشد. سنگهاي دولوميت معمولا در مقابل انحلال آب مقاومت بيشتري نشان مي دهند. مقدار انحلال سنگهاي كربناته در آب خالص در شرايط مختلف تركيب شيميايي آن داراي تغييراتي است، ولي بطور متوسط، درجه اشباع انحلال سنگ آهك در آب خالص بين 350-400 ميلي گرم بر ليتر است. با افزايش ناخالصيها در آب خالص، زمان طولاني تري براي انحلال سنگ آهك لازم است.

◄   رخداد كارست ها:
در امتداد گسلها و مناطق خرد شده، كارستي شدن سريعتر اتفاق مي افتد. بطوريكه اين پديده از امتداد گسلها، خطواره ها و هر گونه عوامل تكتونيكي تبعيت مي نمايد. مقدار نزولات جوي ساليانه و انحلال گاز كربنيك هوا در آب باران نيز در ايجاد و گسترش كارست نقش مهمي دارند. هر چه نزولات جوي بيشتر باشد، مسلما روند كارستي شدن شدت مي يابد. اقليم سرد، باعث تسريع پديده كارست آهكي مي شود.
در مقياس جهاني، انحلال آهك و ژيپس توسط آبهاي طبيعي، اشكال گسترده و وسيع كارست(Karst) را ايجاد كرده كه براي مهندسين عمران نوعي از شرايط زمين شناسي بسيار متفاوت را بوجود آورده است. غارهاي حاصل، تهديدي بر فونداسيونها خواهد بود كه بطور قابل ملاحظه اي، عرض اين غارها از ضخامت سقفشان بيشتر است.

 

 

 

 

◄   فرايندهاي كارستي شدن:
دردرجه اول، كارستي شدن و پديده انحلال و مورفولوژي غاري شكل در سنگهايي گسترش مي يابند كه واجد شرايط _ از قبيل شكستگي_ بوده و مقاومت تراكم تك محوري در حالت سالم، 200-300 Mpa باشد. آهكهاي ضعيفتر، گل سفيد و رسوبات آهكي سخت نشده كه مقاومت كمي دارند، حفرات محدودتري نيز بوجود مي آورند.
رسوبات كربناته دور از ساحل، معمولا مورفولوژي كارست ندارند. كارستهاي ژيپسي همانند كارستهاي آهكي بوده، با اين تفاوت كه گسترش كارست بين چينه اي و لوله هاي برشي (breccia pipes) بيشتري داشته، ولي كارستهاي برجي(tower) و مخروطي(cone) بالغي ندارند. سنگهاي نمك هم به سرعت حل مي شوندومورفولوژي مخصوص به خود را دارند.

 

 

◄   نقش اقليم در فرايند كارستي شدن:
اقليم منطقه، بكمك كنترل رژيم هاي جرياني آبي خود، تاثير زيادي بر توپوگرافي كارستيك دارد. به همين دليل، كارستهاي بالغ در محيطهاي گرمسيري (tropical) توسعه بيشتري دارند. در مناطق معتدل(temperate)، انحلال سنگ آهك كاهش مي يابد و در رژيمهاي مناطق خشك، يخچالي و برون يخچالي به مقدار مينيمم خود مي رسد. پس با توجه به اين موضوع، اقليم قديمه مورد توجه مهندسين عمران خواهد بود. بنابراين مورفولوژي محيطهاي قديمه كه مرطوبتر يا گرمتر بوده اند، اكثر آنها ممكن است بصورت كارستهاي قديمه)پالئو كارست( مدفون باشند.
 

◄   سرعت انحلال سنگ آهك:
انحلال سنگ آهك به آهستگي صورت مي گيرد، بطوريكه در هر يكصد سال، تنها چند ميليمتر انحلال داريم؛ وليكن تحت شرايط ويژه اي مثل جريان شديد آب، سرعت انحلال افزايش يافته و بطور مثال مي تواند باعث نشت در سدها شود. از نظر مهندسي، خطر اصلي اين پديده، روند شستشوي خاكهاي درون حفرات سنگهاي قديمي و پايدار بسمت پايين تا مرحله شكست است. انحلال ژيپس سريعتر بوده و پتانسيل حفر يك متر در يكصد سال را دارند.

◄   مورفولوژي كارست:
1- مورفولوژيهاي كوچك مقياس سطحي : شيارهاي با عمق كمتر از يك متر، حاصل فرسايش انحلالي سنگ فاقد پوشش شامل :
Grykes : شكستگي هايي كه قطعات سنگ آهك را از هم جدا مي كند.
Rundkarren : مـورفولوژي انحـلالي كوچـك با عمق و عرض 50-500 mm و در نهايت بريدگيها كه كارستهاي هرمي (مخروطي) با ارتفاع2-30m را تشكيل مي دهند.
2- مورفولوژيهاي بزرگ مقياس سطحي : دره هاي خشك، دولين ها، فروافتادگي (poljes) با طول و پهناي زياد و ديواره هاي پرشيب، مخروطها و برجها و تمام اشكال موجود در انواع مختلف كارستها با مقياس كيلومتري.
3- اشكال موجود در زير خاك: مورفولوژيهاي انحلالي پيچيده اي از توپوگرافي كارستي با برجستگيهاي محلي كه مي تواند به دهها متر نيز برسد.
4- فروچالها : فروافتادگيهاي سطحي متنوعي با طول1-1000 m بسته به حفرات سنگي زيرين.
5- غارها : حفراتي با طول چند مترتا دهها متر، تشكيل شده در داخل سنگ تحت انحلال كه ممكن است خالي بوده يا با رسوبات پر شده باشند.

◄   انواع كارست:
مورفولوژيهاي سطحي بزرگ مقياس با هم تركيب شده و اشكال كارستيك مشخصي را بوجود مي آورند. مجموعه اشكال كارستيك، انواع اصلي كارستهاي آهكي را بوجود آورده كه هر كدام ويژگيهاي مشخص به خود را داشته و در رژيم اقليمي ويژه اي بطور وسيع گسترده شده اند.
1- كارستهاي يخچالي (glaciokarst) : سطوح سنگي بدون پوشش همراه با سنگ كف آهكي، پرتگاههاي سنگي و دره هاي عميق كه در عرضها و ارتفاعات بالا كه توسط يخچالهاي پلئيستوسن شسته شده و گسترش خاكهاي پس از يخچالي كمي دارند، بوجود آمده اند ؛ مثل منطقه Yorkshire Dalas در انگلستان) شكل1(.
2- كارستهاي آبرفتي(fluviokarst) : كه بصورت يك سيستم دندريتي) درختي( مشخصي از دره هاي خشك هستند و قبل از اينكه بوسيله زهكشي زير زميني در داخل غارها به دام بيفتند، توسط رودخانه ها قطع شده اند. اغلب در مناطقي بوجود آمده اند كه آن مناطق در مراحل سرماي پلئيستوسن دور از فرايند يخچالي شدن قرار داشتند. مثل منطقه Derbyshire Peak در انگلستان.
3- كارستهاي دولين(doline karst) : داراي شبكه اي چند ضلعي از ميان آبهايي كه فروافتادگيهاي نزديك به هم را از هم جدا ساخته است. هريك با طول100-1000 m كه بصورت مورفولوژيهاي غالب، بخاطر زهكشي هاي زيرزميني، جايگزين دره ها شده اند. دولين ها، مورفولوژيهاي بالغي هستند كه در مناطق معتدل باآب و هواي مديترانه اي گسترش پيدا كرده اند. مثل كارستهاي قديميSlovenia وFlorida.
4- كارست مخروطيcone karst)ياكارست نوع ( fengcong : تپه هاي آهكي مخروطي يا نيمكروي با ارتفاع 30-100 m حالت بينابيني دولين هاي ستاره اي شكل كوچك و حفرات آبرفتي بزرگ. كارستهاي مخروطي، مورفولوژيهاي خيلي بالغي هستند كه در ميان مناطق گرمسيري محدود شده اند ؛ مثل Cockpit country در جامائيكا و منطقه Fengcong در چين.
5- كارست برجي( tower karst ياكارست نوع Fenglin ) : از زيباترين اشكال كارستيك با برجهاي جدا از هم و پرشيب با ارتفاع 50-100 m بالاتر از دشتهاي كارستي آبرفتي و بارزترين نوع كارست، محدود در مناطق گرمسيري مرطوب و با گسترش طويل و غير منقطع ؛ مثل منطقه Guilin/Yangshuo در چين.

زير تقسيمات ديگري نيز براي كارستها وجود دارد ؛ مثل كارستهاي مناطق خشكي كه محدود هستند ؛ ولي در طبقه بندي مهندسي كارست، توجه به مورفولوژي خاص كه تاثير اصلي را در شرايط زمين شناسي دارد از قبيل غارها، فروچالها و مورفولوژي خاص سطح كارست، مفيد خواهد بود.
 

◄   غارها در كارست:
غارها در هر سنگ قابل انحلالي كه جريان كافي آب وجود داشته باشد، تشكيل مي شود. سرعت جريان آب و درجه تحت اشباع بودن شيميايي آن ميزان ابعاد حفره را تعيين مي كند كه به سطوح لايه بندي و شكستگيهاي تكتونيكي بستگي دارد. بزرگ شدن شبكه شكافهاي باز و مسيرهاي جريان مناسب، به غارها و حفرات وابسته است. اگر آب خارج شود، رسوبات يا استالاگميت هاي آهكي بطور كامل يا بخشي، حفرات يا غارها را پر مي كنند؛ و يا اگر ناپايدار شوند، ممكن است فرو بريزند ( شكل ٢). حفرات پر شده، بشكل لوله هاي رسي يا ماسه اي در داخل سنگهاي سخت ظاهر مي شوند. ريزش پيشرونده سقف و توقف عمل انحلال كه بطرف بالا صورت مي گيرد، توده هاي انباشته از سنگهاي سقوط كرده در يك لوله برشي در سنگ آهك را ايجاد مي كند.
ابعاد غار، خيلي بزرگ است. در مناطق معتدل به قطري كمتر از 10mمي رسند. در مناطق مرطوب گرمسيري به 30m نيز مي رسند. بزرگترين حفره اي كه تاكنون مشاهده شده، كارستMulu درSarawak مالزي باعرض 300m و طول700m مي باشد.
تمام حفرات موجود در بلوكهاي آهكي كارستي از طريق زهكشها به هم متصل هستند. شكافهاي باريك، دالانهاي رودخانه اي عريض و حفرات بزرگ، اجزاء يك سيستم حفره اي (غاري) هستند. بنابراين مورفولوژي حفرات دردوره هاي زمين شناسي آهكي بايستي مورد مطالعه قرار گرفته، بطوريكه توزيع حفرات غاري شكل در توده هاي آهكي كشف نشده، قابل پيش بيني نيست و از اينرو يكي از مهمترين مشكلات براي مهندسين عمران خواهد بود.

 

 

 

توده سنگهاي كارستهاي آهكي تيپيك، كيفيت خوبي دارند ) رده III ( و در طبقه بندي بارتون و همكاران (1974) ، Q=4-10 و در رده بندي بنياوسكي ) (1973، RMR=40-60 خواهند داشت. در چنين مواردي اگر ضخامت سقف سنگي، 70% پهناي غار باشد، تحت بارگذاري فونداسيوني كه كه مقدار بارش از 2Mpa تجاوز نكند (نصف فشار تحمل مجاز) ، ايمن خواهد بود.

 

 

 

 

 

 

گروه علمي فدک

کليه مطالب ارسالي با نام اشخاص و ذکر منبع در اين سايت درج مي شود

راهنما  |  آمار سايت  |  درباره ما  |  تماس با ما  |  نظر خواهي  | آرشيو  |  عضويت در سايت