ارزیابی ویژگیهای هیدروژئوشیمیایی و روند تکاملی آب های زیرزمینی دشت جاجرم، شمال شرق ایران

نوع مقاله: مقاله اصلی

نویسندگان

1 استادیار، گروه زمین شناسی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه زمین‌شناسی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

3 دانشیار، گروه زمین‌شناسی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

10.22034/jewe.2020.232598.1366

چکیده

دشت جاجرم در استان خراسان شمالی و به لحاظ منطقه­بندی ساختاری در شمال حوضه کویر مرکزی و در جنوب سلسله جبال البرز واقع‌شده است. هدف از این مطالعه بررسی عوامل مؤثر در روند تکاملی و ویژگی‌های هیدروژئوشیمیایی منابع آبی دشت جاجرم بود. جهت دست­یابی به این هدف، 20 نمونه آب از چاه‌های دشت برداشت و پارامترهای فیزیکی از قبیل pH، T.D.S، EC و شوری در محل نمونه‌برداری در منطقه توسط مولتی متر اندازه­گیری شد. علاوه بر این ویژگی­های شیمیایی آب­های سطحی ورودی دشت نیز ارزیابی شد. آنالیز هیدروژئوشیمیایی داده‌ها در آزمایشگاه به روش پلاسمای القایی صورت گرفت و تجزیه‌وتحلیل‌های آماری و مدل‌سازی در محیط نرم‌افزارهای Chemistry و AqQA انجام شد. بر اساس نمودار پایپر تیپ اغلب آب‌های زیرزمینی در این دشت جزو رخساره سدیک و تیپ کلروره بوده و در برخی نمونه‌ها نیز رخساره سدیک و تیپ سولفاته می‌باشد. بررسی آنالیزهای شیمیایی آب‌های وارده به آبخوان دشت جاجرمنشان داد که منابع تأمین‌کننده یون‌های وارده به دشت جاجرم متأثر از لیتولوژی سنگ‌ها و رسوباتی بود که در معرض هوازدگی به مدت طولانی قرار داشتند طوریکه آب‌های دشت، به­دلیل عبور از سازندهای تبخیری آواری دوران سوم (تشکیلات مارنی، گچی نمکی و آهک مارنی)، آن‌ها را حل نموده و باعث افزایش نسبت Cl+SO4>HCO شده است. یافته‌ها نشان داد، وجود سنگ‌ها و کانی‌های کربناته (کلسیت)، سولفاته (ژیپس) و سیلیکاته (توف و سنگ آذر آواری) در مسیر عبور آب باعث شده است تا نسبت‌های Ca>CO3 و Ca+Mg>CO3 به­وجود آید. بر اساس محاسبات انجام‌شده، مشخص شد که روند تکاملی نمونه‌های آبی در این دشت در صورت عدم مدیریت صحیح به­سمت ایجاد نسبت SO₄>Mg پیش خواهند رفت که احتمالاً باعث تشکیل کربنات‌های سدیم­دار و هالیت در آینده خواهد شد و همچنین در انتها باعث بالا رفتن EC و به­وجودآمدن شوره‌زار در دشت جاجرم خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Hydrogeochemical Characteristics and Evolutionary Process of Groundwater in Jajarm Plain, Northeastern Iran

نویسندگان [English]

  • Mohammad Javanbakht 1
  • Vahid Asadi 2
  • Rahim Dabiri 3
1 Assist. Professor, Department of Geology, Mashhad Branch, Islamic Azad University, Mashahd, Iran
2 M. Sc. Student, Department of Geology, Mashhad Branch, Islamic Azad University, Mashahd, Iran
3 Assoc. Professor, Department of Geology, Mashhad Branch, Islamic Azad University, Mashahd, Iran
چکیده [English]

Jajarm Plain in the province of North Khorasan is located, in terms of structural zoning, in the north of the central desert basin and in the south of the Alborz mountain range. The aim of this study was to investigate the factors influencing the evolutionary process of groundwater resources and hydrogeochemical characteristics of water resources of Jajarm plain. To achieve this goal, 20 water samples were taken from the plain wells and physical parameters such as pH, TDS, EC, and salinity were measured in situ using multimeter. In addition, the chemical properties of the surface water entering the plain were also evaluated. The hydrogeochemical analysis was carried out in the laboratory through induction plasma method, the statistical analysis and modeling were performed in Chemistry and AqQA software environment. According to the Piper chart, most of the groundwater in this plain was a part of the sodic and chloride type facies, and in some examples, the sodic facies and the sulfate type. Chemical analysis of water entering the aquifer of Jajarm plain showed that the sources of ions entering the plain of Jajarm were affected by the lithology of rocks and sediments that were exposed to weathering for a long time; hence, as the plain waters, due to the passage of the detrital evaporation formations of the third period (marl, salt gypsum, and marl limestone formation), have dissolved them and increased the ratio of Cl+ SO4> HCO. The results showed that the presence of rocks and minerals of carbonate (calcite), sulfate (gypsum) and silicate (tuff and detrital igneous rock) in the water passage has caused the scenarios of Ca>CO3 and Ca+Mg>CO3. Based on the calculations, it was found that the evolutionary trend of water samples in this plain, if not properly managed, will lead to the formation of SO₄>Mg ratio, which will probably lead to the formation of sodium carbonates and halites in the future, and also eventually rising EC and the emergence of saline in the Jajarm plain in the future.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Geology
  • Hydrogeochemistry
  • plain
  • Water resources
Augustin N., Devey C. W. and Van der Zwan F. M. (2019). A modern view on the red sea rift: tectonics, volcanism and salt blankets. In: Geological Setting, Palaeoenvironment and Archaeology of the Red Sea, Eds Rasul N. and Stewart.
Bably P., Kumara P. and Bano S. (2011). Ground water quality evaluation near mining area and development of heavy metal pollution index. Appl. Water Sci., 2, 130-141.
Cohen A. S. (2003). Paleolimnology: the history and evolution of lake systems. Oxford University press, U.K.
Drever J. I. and Smith C. L. (1978). Cyclic wetting and drying of the soil zone as an influence on the chemistry of ground water in arid terrains. Am. J. Sci., 278, 1448- 1454.
Duarte C. M., Røstad A., Michoud G., Barozzi A., Merlino G., Delgado-Huertas A., Hession B. C., Mallon F. L., Affif A. M. and Daffonchio D. (2020). Discovery of Afifi, the shallowest and southernmost brine pool reported in the Red Sea. Sci Rep., 10910-919.
Dorgham M. M. (2004). Eutrophication problems in the Western Harbour of Alexandria. Egypt. Environ., 75, 51-59.
Erfanian Kaseb H., Torshizian H A., Jahani D., Javanbakht M. and Kohansal Ghadimvandrfanian N. (2020). Studying Evolutionary Processes of Petergan Playa Brines in South Khorasan, East of Iran, Geopersia, In Press [In Persian].
Eugster H. P. (1980). Geochemistry of evaporitic lacustrine deposits. Annual Rev. Earth Planet. Sci., 8, 35-63.
Eugster H. P. and Hardie L. A. (1978). Saline lakes, In Lerman A. (Ed), Lakes, Chemistry, Geology and Physics: Springer Verlag, 237- 293.
Gipperth L. and Elmgren R. (2005). Adaptive coastal planning and the European Union’s water framework directive: a Swedish perspective. Ambio, 34(2), 157-162.
Han G. and Liu C. Q. (2004). Water geochemistry controlled by carbonate dissolution: a study of the river waters draining karst-dominated terrain, Guizhou Province, China. Chem. Geol., 204, 1-21.
Hardie L. A. (1968). The origin of the recent non marine evaporate deposit of Saline Valley: California. Geochem. eT Cosmochem. Acta, 32, 1279-1301.
Hardie L. A. and Eugster H. P. (1970). The evolution of closed basin brines. Mineral. Soc. Amer. Spec., 3, 273-290.
Jones B. F. and Deocampo D. M. (2014). Geochemistry of saline lakes. Treatise Geochem.,7, 437-469.
Koponen S., Pulliainen J., Kallio K. and Hallikainen M. (2002). Lake water quality classification with airborne hyperspectral spectrometer and simulated MERIS data. Remote Sens. Environ., 79, 51-59.
Kumar A. and Dua A. (2009). Water quality index for assessment of water quality of river Ravi at Madhopour (India). J. Environ. Sci., 8(1), 49-57.
Lucassen E. (2004). High groundwater nitrate concentrations inhabit eutrophication of sulphate-rich freshwater wetlands, Biogeochem., 67(2), 249-267.
Mclntyre N. R. and Wheater H. S. (2004). A Tool for risk-based management of surface water quality. Environ. Model. Software, 19(12), 1131-1140.
Nakhaei M., Vadiati M. and Saberi N. (2009). Hydro geochemistry evolution of torbate heydariye plain. Fifteenth Meeting of Geological Society of Iran [in Persian].
Qiao X., Zhao C., Shao Q. and Hassan M. (2018). Structural characterization of corn stover lignin after hydrogen peroxide presoaking prior to ammonia fiber expansion pretreatment. Energy Fuel., 32(5), 6022–6030.
Rabah F. K. J., Ghabayen S. M. and Salha A. A. (2011). Effect of GIS interpolation techniques on the accuracy of the spatial representation of groundwater monitoring data in Gaza strip. J. Environ. Sci. Technol., 4, 579-601.
Rosen M. R. (1994) The importance of ground water in playa, a review of playa classifications and the sedimentology and hydrology of playas. Geol. Soc. Amer., 289, 1-18.
Rosenberg Y. O, Sade Z. and Ganor J. (2018). The precipitation of gypsum, celestine, and barite and coprecipitation of radium during seawater evaporation. Geochim. Cosmochim. Acta, 233, 50–65.
Schmidt M., Al-Farawati R. and Botz R. (2015). Geochemical classification of brine-filled Red Sea deeps. In: The Red Sea. Eds Rasul, N. and Stewart, 219–233.
Spencer R. J., Lowenstein T. K., Casas E. and Penxci Z. (1990) Origin of potash salts and brines in the Qaidam Basin, China. Geochem. Soc. Spec. Publ., 2, 395-402.
Vaziri S. and Salamati R. (2001). Geological map of Robate Qharebil, Scale 1:100000.
Warren J. (2006). Evaporates: sediment, resources and hydrocarbons: Springer, 1035 pp.
White K. and Drake N. (1993). Mapping the distribution and abundance of gypsum in southcentral Tunisia from Landsat Thematic Mapper data: Zeitschrif Geomorphol., 37, 309-325.
Zhao C., Qiao X., Cao Y. and Shao Q. (2017). Application of hydrogen peroxide presoaking prior to ammonia fiber expansion pretreatment of energy crops. Fuel, 205, 184–191.
Zhao C., Qiao X., Shao Q., Hassan M., Ma Z. and Yao L. (2020). Synergistic effect of hydrogen peroxide and ammonia on lignin. Indust. Crops Product., 146, 112-177.