نشریه علوم زمین خوارزمی

نشریه علوم زمین خوارزمی

مقایسه ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و هیدروژئولوژیک چشمه های کارستی مناطق غربی و شرقی استان ایلام، ایران

نویسندگان
1 دانشگاه شهید بهشتی
2 دانشگاه ایلام
چکیده
چشمه‌­های کارستی در مناطق غربی و شرقی استان ایلام ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی متفاوتی دارند. این چشمه­‌ها در مناطق غربی دارای آب گوگردی، گرم و اغلب با شوری بالا هستند، در صورتی که در مناطق شرقی شیرین و سرد می­‌باشند. به منظور مقایسه و تعیین عوامل موثر بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی این چشمه­‌ها بررسی­‌های زمین­‌شناسی، هیدروژئولوژی، هیدروژئوشیمی و ایزوتوپی انجام گرفت. پایش چشمه­‌ها به مدت دو سال به طور ماهانه شامل اندازه‌گیری دبی، دما، اسیدیته، میزان گاز سولفید هیدروژن و اکسیژن محلول در محل و سنجش غلظت یون­های اصلی انجام شد. سنجش ایزوتوپ­‌های پایدار دوتریوم (2H) و اکسیژن 18 (18O) نیز در دو دوره خشک و مرطوب به منظور تعیین منشاء آب چشمه‌ها انجام شد. بررسی­‌های صحرایی نشان داد که زمین‌شناسی مناطق شرقی و غربی استان ایلام متفاوت است. در مناطق غربی گسل­‌های عمیق اثر کرده‌اند و برخی سازندهای آهکی تغییر رخساره داده‌اند و حاوی بخش انیدریتی می‌باشند. در مناطق غربی گسل­‌های عمیق باعث ارتباط هیدرولیکی سازندهای آهکی کارستی با سازندهای تبخیری قدیمی و زیرین شده‌­اند. نسبت­‌های Na/Cl، SO4/Cl و TDS/Br نشان داد که منشاء شوری آب چشمه­ های گوگردی و گرم، انحلال سازندهای تبخیری است و با شورابه­‌های نفتی منطقه ارتباطی ندارد. ایزوتوپ­‌های پایدار دوتریم و اکسیژن 18 چشمه­‌های گرم و گوگردی منشاء این چشمه­‌ها را ریزش‌­های جوی منطقه نشان می‌دهد. منشاء گاز سولفید هیدروژن (H2S) این چشمه‌ها، فعالیت باکتری­‌های احیاء کننده سولفات تشخیص داده شد. طبق هیدروگراف چشمه­‌ها، بارش باران در فاصله زمانی کمتر از یک ماه بر افزایش آبدهی چشمه­‌های آب شیرین و سرد اثرگذار است، در صورتی که در چشمه­‌های گوگردی و گرم حدود دو ماه پس از بارش افزایش آبدهی مشاهده می‌شود. به عبارت دیگر آب‌های نفوذی تغذیه کننده چشمه­‌های گوگردی چرخش عمیق دارند. بنابراین دمای بالای آب چشمه­‌های مناطق غربی به دلیل چرخش عمیق آب‌های نفوذی حاصل از ریزش‌­های جوی در امتداد گسل­‌ها می ‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Comparison of physical, chemical and hydrogeological characteristics of karst springs in the western and eastern regions of Ilam province, Iran

نویسندگان English

1. Sadegh Alimoradi 1
Hamid Reza Nassery 1
Farshad Alijani 1
Haji Karimi 2
2 Ilam University
چکیده English

Karst springs in the western and eastern regions of Ilam province have different physical and chemical characteristics. The springs of the western regions, are sulfuric and thermal with high salinity, while the springs in the eastern regions are fresh and cold. Geological, hydrogeological, hydrogeochemical and isotopic studies were performed to compare and determine the factors affecting the physical and chemical properties of these springs. Monitoring of the springs, including measurement of discharge, temperature, acidity, amount of hydrogen sulfide gas, dissolved oxygen in the field, and analysis of major ion chemistry, was conducted monthly for two years. Deuterium and oxygen-18 stable isotopes were measured during two dry and two wet periods to determine the source of the water. Field studies have shown that the geology of the eastern and western regions of Ilam Province is different. Deep faults have affected the western regions, and some calcareous formations have changed facies so that they have anhydrite members. The deep faults of the western regions of Ilam Province have caused the hydraulic connection of karst formations with the old and lower evaporite formations. The ratios of Na/Cl, SO4/Cl and TDS/Br showed that the salinity of the sulfur springs originates from the dissolution of evaporite formations and is not related to the oil field brines. The results of stable isotope analysis of deuterium (2H) and oxygen-18 (18O) in thermal and sulfur springs showed that the origin of these springs is the local meteoric precipitation. The origin of hydrogen sulfide (H2S) of sulfur and thermal springs was attributed to the activity of sulfate-reducing bacterias. According to the hydrograph of the springs, rainfall affects the discharge increase of fresh and cold springs less than one month; while, the discharge of sulfur and thermal springs increases about two months after rainfalls. In other words, the infiltrating waters that recharge the sulfur springs have a deep circulation. Therefore, the high temperature of the springs in the western regions of Ilam Province is attributed to the deep circulation of infiltrating waters from local precipitation along the faults.

کلیدواژه‌ها English

Ilam province
Hydrogeochemistry
Sulfur and Thermal Springs
Stable Isotopes
Sulfate Reduction
بوسلیک، ز.، "بررسی منشأ و خصوصیات چشمه‌های گوگردی دالکی شهرستان دشتستان استان بوشهر"، پایان نامه کارشناسی ارشد زمین‌شناسی- هیدروژئولوژی، دانشگاه شهید چمران اهواز (1390).
شاچری، س.، "منشأ یابی آرسنیک چشمه گرو"، پایان نامه کارشناسی ارشد زمین‌شناسی- هیدروژئولوژی، دانشگاه شهید چمران اهواز (1390).
درویش‌زاده، ع.، "زمین‌شناسی ایران"، نشر دانش‌امروز (1370).
غفوری، م.ر.، "شناخت آب‌معدنی و چشمه‌های معدنی ایران"، انتشارات دانشگاه تهران (1382)
علیمرادی، ص.، ناصری، ح.ر.، علیجانی، ف.، کریمی، ح.، "تعیین منشأ و سازوکارهای تشکیل چشمه‌های گوگردی و آبگرم تاقدیس سیاهکوه"، جنوب غرب ایران، با استفاده از خصوصیات هیدروژئوشیمی و ایزوتوپی. مجله هیدروژئولوژی، دوره5 ، شماره 2، پاییز و زمستان (1399)31-16.
مطیعی، ه.، "زمین‌شناسی ایران- چینه‌شناسی زاگرس"، سازمان زمین‌شناسی کشور (1372).
ناصری، ح.ر.، "مطالعات هیدروژئولوژی چشمه‌های کارستی در حوضه آبریز سد درودزن"، پایان نامه کارشناسی ارشد زمین‌شناسی- هیدروژئولوژی، دانشگاه شیراز (1370).
ناصری، ح.ر.، محمدزاده، ح.، سلامی، ه.، "بررسی منشأ سولفات در تعدادی از چشمه‌های گوگردی زاگرس چین خورده با استفاده ایزوتوپ سولفور(34S)"، نخستین همایش ملی کاربرد ایزوتوپ‌های پایدار، دانشگاه فردوسی مشهد (1392).
Alavi, M., "Regional stratigraphy of the Zagros fold-thrust belt of Iran and its proforeland evolution", American Journal of Science, 304 (2004) 1-20.
Arnorsson, S., "Chemical equilibria in Icelandic geothermal systems-implications for chemical geothermometry investigations", Geothermics journal, 12 (1983), 119-128.
Avsar, O., Kurtulus, B., Gürsu, S., Gencalioglukus, G., Kacaroglu, F., "Geochemical and isotopic characteristics of structurally controlled geothermal and mineral waters of Mugla (SW Turkey) ", Geothermics journal, 64 (2016) 466-481
Bogli, A., "Karst Hydrology and Physical Speleology", Springer Verlag, Berlin, (1980)
Chandrasekharam, D., Bundschuh, J., "Low-Enthalpy Geothermal Resources for Power Generation", CRC Press LLC, Taylor & Francis Group, (2008)
Clark, I.D., "Groundwater Geochemistry and Isotopes", Taylor & Francis Group, LLC, (2015)
Drever, J.I., "The Geochemistry of Natural Waters. Prentice-Hall", (1982)
Ford, D.C., Williams, P.W., "Karst geomorphology and hydrology", 2nd edn. John Wiley & Sons, Chichester, U.K., (2007)
Giggenbach, W.F., "Geothermal solute equilibria. Derivation of Na-K-Mg-Ca geoindicators", Geochim. et Cosmochim, Acta, 52 (1988) 2749–2765.
Karimi, H., Moore, F., "The source and heating mechanism for the Ahram, Mirahmad and Garu thermal springs, Zagros Mountains, Iran", Geothermics journal, 37 (2008) 84-100
Karimi, S., Mohammadi, Z., Samani, N., "Geothermometry and circulation depth of groundwater in Semnan thermal springs, Northern Iran", Environmental Earth Science, (2017) 76:659
Kobraei, M., Rabbani, A., Taati, F., "Source rock characteristics of the Early Cretaceous Garau and Gadvan formations in the western Zagros Basin–southwest Iran", Journal of Petroleum Exploration and Production Technology, 7 (2017) 1051–1070.
Kompani-Zare, M., Moore, F., "Chemical thermometry and origin of the Dalaki mineral springs, Boshehr Province, Iran", Journal of Hydrology, (New Zealand) 40(2) (2001) 189–204.
Machel, H.G., "Bacterial and thermochemical sulfate reduction in diagenetic settings-old and new insights", Sedimentary Geology, 140 (2001) 143-175.
Langmuir, D., "Aqueous Environmental Geochemistry", Prentice-Hall, (1997)
LIewellyn, P.G., "Dehloran geological compilation map 1:250000", Iranian Oil Operating Companies, (1973)
LIewellyn, P.G., "Ilam-Kuhdasht geological compilation map 1:250000", Iranian Oil Operating Companies, (1974)
Mahbobipour, H., Kamali, M.R., Solgi, A., "Organic geochemistry and petroleum potential of Early Cretaceous Garau Formation in central part of Lurestan zone, northwest of Zagros, Iran" Marine and Petroleum Geology (2016)
Mashhadi, Z.S., Rabbani, A.R., Kamali, M.R., Mirshahani, M., Khajehzadeh, A., "Burial and thermal maturity modeling of the Middle Cretaceous–Early Miocene petroleum system, Iranian sector of the Persian Gulf", Petroleum Science, 12 (2015) 367–390.
Mazor, E., "Chemical and Isotopic Groundwater Hydrology", CRC Press (2003)
Mohammadi, Z., Bagheri, R., Jahanshahi, R., "Hydrogeochemistry and geothermometry of Changal thermal springs, Zagros region, Iran", Geothermics, 39 (2010) 242-249.
Mohammadzadeh, H., Kazemi, M., "Geothermal reservoir characteristics (T and depth) of Ayub peighambar and Shafa hot springs using geothermometers and environmental 2H and 18O isotopes", International symposium on isotope hydrology, Vienna, Austria (2015)
Pasvanoğlu, S., Çelik, M., "A conceptual model for groundwater flow and geochemical evolution of thermal fluids at the Kızılcahamam geothermal area, Galatian volcanic Province", Geothermics journal, 71 (2018) 88-107
Richter, B., Kreitler, C., "Geochemical Techniques for identifying sources of ground-water salinization", CRN Press Inc, Florida, (1993)
Richter, B., Kreitler, C., "Identification of sources of ground-water salinization using geochemical techniques", The University of Texas at Austin, Bureau of Economic Geology, (1991)
Rittenhouse, G., "Bromine in oil-field waters and its use in determining possibilities of origin of these waters". American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 51 (1967) 2430–2440
Stocklin, J., "Structural history and tectonics of Iran. A review", AAPG Bull, 52(7) (1968) 1229–1258.
Tian, J., Pang, Z., Guo, Q., Wang, Y., Li, J., Huang, T., Kong, Y., "Geochemistry of geothermal fluids with implications on the sources of water and heat recharge to the Rekeng high-temperature geothermal system in the Eastern Himalayan Syntax", Geothermics journal. 74 (2018) 92-105
Stocklin, J., Setudehnia, A., "Stratigraphic Lexicon of Iran", Geological Survey of Iran, Tehran, Iran, (1977)
Wynn, J.G., Sumrall, J.B, Onac, B.P., "Sulfur isotopic composition and the source of dissolved sulfur species in thermo-mineral springs of the Cerna Valley, Romania", chemical geology, 271 (2010) 31–43.
Whittemore, D.O., "Geochemical differentiation of oil and gas brine from other saltwater sources contaminating water resources: case studies from Kansas and Oklahoma", Environmental Geoscience, 2 (1995) 15-31.
Zega, M., Rozic, B., Gabersek, M., "Mineralogical, hydrogeochemical and isotopic characteristics of the Zveplenicasulphide karstic spring (Trebusa Valley, NW Slovenia) ", Environmental Earth Sciences, 74 (2015) 3287–3300.