یافته های نوین زمین شناسی کاربردی
سال:1398 | دوره:13 | شماره:26 |تعداد مقالات:12

بررسی هوازدگی به منظور پیش بینی رفتار سنگ در طی زمان و نیز مناسب بودن آن جهت منابع قرضه مورد اهمیت می­ باشد. در این راستا اولین قدم جهت بررسی، ارائه­ ی روشی مناسب برای رده بندی هوازدگی می­ باشد. در این مطالعه تغییرات ظاهری ناشی از هوازدگی اسلیت­ های آهکی در شرایط آزمایشگاهی (سرد و گرم کردن، تر و خشک کردن، ذوب و انجماد و تبلور نمک) و نیز در شرایط جوی (به مدت یک سال)، با حدود 1000 نمونه، مورد بررسی قرار گرفت. این آثار عمدتاً به شکل ورقه­ ورقه شدن، تغییر رنگ بلورهای پیریت-مگنتیت، آثار پساب زنگ آهن و خردگی لبه نمونه­ ها قابل مشاهده بوده است. شدت این تغییرات در آزمون هوازدگی تبلور نمک بیش­ تر از آزمون های دیگر بوده است. اکسیداسیون پیریت علاوه بر تأثیری که بر رفتار مهندسی سنگ می­ گذارد، بر روی شکل ظاهری مصالح سنگی نیز اثر نامطلوبی دارد. بنابراین پیریت-مگنتیت­ ­ های موجود در اسلیت­ های آهکی اراک به طور ویژه از نظر شکل و تغییرات ظاهری ناشی از هوازدگی مورد بررسی و رده بندی قرار داده شدند. این بلورها عمدتاً به سه تیپ دانه ای-مکعبی (I)، توده­ ای (II)و دندریتی (III) رده­ ­ بندی و بر اساس درجه هوازدگی به 5 رده P1 تا P5 (بدون هوازدگی تا کاملاً هوازده) طبقه بندی شده اند. در نهایت مروری بر مشکلات ژئوتکنیکی ناشی از هوازدگی پیریت­ ها داشته ایم.

کمربند ماگمایی سنوزوییک کرمان خاستگاه کانسارهای مس پورفیری مهمی همچون کدر، ایجو، سرنو، چاه فیروزه و گودکولواری است. سه تصویر آستر به کمک تکنیک­ های نسبت باندی، آنالیز مولفه­ ­ های اصلی، روش کراستا و ترکیب رنگی کاذب برای نقشه­ برداری زون­ های دگرسانی فیلیک، آرژیلیک و پروپیلیتیک مورد استفاده قرار گرفت. این تحقیق تلاش کرده با مروری بر تحقیقات گذشته و به کارگیری باندهای موثر معرفی شده، بهترین تکنیک و باندهای موثر کاربردی را برای تفکیک زون­ های دگرسانی مورد مطالعه قرار دهد. نتایج مطالعات نشان می­ دهد کانی­ های شاخص دگرسانی فیلیک در باند 7 دارای بیش­ ترین بازتاب و در باند 6 دارای بیش­ ترین جذب می­ باشند و کانی­ های زون آرژیلیک در باند 5 و باند 6 از خود اثرانگشت طیفی نشان می­ دهند. بنابراین آنالیز مولفه­ های اصلی به تنهایی نمی­ تواند این مناطق را از هم تفکیک کند ولی آنالیز کراستا با استفاده از باندهای 5، 6، 7 بهترین نتیجه­ ی قابل قبول را برای شناسایی دگرسانی­ های فیلیک و آرژیلیک در منطقه­ ی مورد مطالعه ارائه می­ دهد. هم­ چنین می­ توان برای آشکارسازی دگرسانی پروپیلیتیک از ترکیب رنگی کاذبRGB=(PC2, PC3,-PC4) به عنوان بهترین نتیجه استفاده نمود.

بهسازی و تقویت خاک­ های مساله­ دار از نظر ویژگی­ های ژئوتکنیکی نیازمند استفاده از مصالح مناسب است. بنابراین خرده­ های لاستیک می­ تواند بعنوان یک گزینه پیشنهادی جدید، در این خصوص مطرح شود. از سوی دیگر، امروزه دفع لاستیک­ های فرسوده یکی از معضلات و مسائل اساسی از نظر محیط­ زیست می­ باشد. لذا در تحقیق حاضر به بررسی بهبود توانایی باربری خاک رس کائولن همراه با مخلوط ذرات زائد لاستیک­ های فرسوده (باهدف کاهش آلاینده­ های زیست­ محیطی) بر اساس آزمون­ های آزمایشگاهی پرداخته شده است. ذرات گرانول لاستیک بازیافتی در قطرهای 1، 3 و 5 میلی­ متر با درصدهای 5/2، 5، ، 5/7 و10 با خاک رس مخلوط شدند. جهت بررسی رفتار ژئوتکنیکی خاک رس تثبیت شده، آزمون­ های تراکم، مقاومت فشاری تک­ محوری، برش مستقیم و نفوذپذیری بر روی نمونه­ ها انجام گرفت. نتایج بدست آمده از تحقیق حاضر نشان داد، میزان بهینه اندازه ذرات گرانول لاستیک و مقدار آن­ ها در خاک رس به ترتیب برابر 1 میلی­ متر و 5/2 درصد می­ باشد. این مقادیر باعث کاهش قابل­ توجه نسبت تخلخل حداقل در خاک رس تثبیت شده گردیده است. نتیجه آن، افزایش توانایی باربری، تراکم پذیری می­ باشد. از سوی دیگر، افزودن ذرات گرانول لاستیک بازیافتی در تمامی ابعاد و درصدهای وزنی در خاک رس سبب افزایش میزان نفوذپذیری گردید.

تعیین دقیق ویژگی­ های ژئومکانیکی سنگ­ ها از جمله مقاومت فشاری تک­ محوری و مدول­ الاستیک با استفاده از روش­ های مرسوم آزمایشگاهی، بسیار مشکل و نیازمند صرف زمان و هزینه زیادی می­ باشد. این موضوع به­ خصوص در مورد سنگ­ های ناهمسانگرد، با سطوح لایه­ بندی، متخلخل و ضعیف مطرح می­ باشد. به­ منظور غلبه بر این مشکلات، توسعه روابط و مدل­ های پیش­ بینی کننده برای تخمین این پارامترها در مهندسی سنگ ضروری به نظر می­ رسد. هدف از این مطالعه، پیش­ بینی مقاومت فشاری تک­ محوری و مدول­ الاستیک ماسه­ سنگ­ ها با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و آنالیز رگرسیون چند متغیره می­ باشد. به­ همین منظور، تعداد 130 نمونه مغزه سنگی تهیه شده و آزمایش­ های جامعی بر روی آن­ ها انجام شده است. برای توسعه مدل شبکه عصبی پیش­ بینی کننده، ویژگی­ های فیزیکی سنگ­ های مورد مطالعه شامل سرعت موج، تخلخل، دانسیته خشک، شاخص دوام و درصد جذب آب به عنوان داده­ های ورودی در نظر گرفته شده­ اند، در حالی­ که مقاومت فشاری تک­ محوری و مدول­ الاستیک پارامترهای خروجی می­ باشند. عملکرد پیش­ بینی مدل شبکه عصبی پیشنهاد شده و آنالیز رگرسیون چند متغیره با استفاده از شاخص­ های آماری از قبیل R، RMSE و VAF ارزیابی شده است. مقایسه نتایج نشان می­ دهد که عملکرد شبکه عصبی مصنوعی پیشنهاد شده در پیش­ بینی مقاومت فشاری تک­ محوری و مدول­ الاستیک به مراتب بهتر از آنالیز رگرسیون می­ باشد.

در سال های اخیر، جایگزینی سلول های فلوتاسیون مکانیکی با ستون های فلوتاسیون به منظور حذف ناخالصی ها، مورد توجه محققان و صنایع فرآوری آهن قرار گرفته است. هدف از تحقیق حاضر، مقایسه عملکرد سلول های مکانیکی و ستونی در سولفورزدایی از کنسانتره جداکننده های مغناطیسی مجتمع سنگ آهن گل گهر است. استفاده فلوتاسیون ستونی در شرایط بهینه، منجر به کاهش قابل توجه سولفور شد، به طوری که کنسانتره نهایی با عیار سولفور کمتر از 1/0 درصد با بازیابی آهن بالای 98 درصد حاصل شد. نتایج مقایسه آزمایش فلوتاسیون ستونی و مکانیکی نشان داد که، سلول ستونی از عملکرد متالورژیکی بالاتری برای تولید کنسانتره آهن با محتوی سولفور مناسب برخوردار است به طوری که کارایی جدایش سولفور در فلوتاسیون ستونی، در حدود 7 % بالاتر از سلول های مکانیکی به دست آمد. در عین حال میزان هدرروی آهن غیر پیریتی در فلوتاسیون ستونی کمتر از سلول مکانیکی است.

بررسی یافته های سنگ شناسی و داده های زمین شیمبایی سنگ های مافیک و الترامافیک و واحدهای سنگ شناسی مرتبط با آن­ ها در افیولیت ها، مقدمه ای برای بررسی های زمین شناسی زیست محیطی، کشاورزی و منابع طبیعی است. با توجه به قرارگیری مناطق شهری و روستایی نایین تا عشین در نزدیکی مناطق افیولیتی (شمال غرب خرده قاره مرکز – شرق ایران)، بررسی زمین شیمی واحدهای مافیک و الترامافیک این افیولیت ها از دیدگاه زمین شناسی زیست محیطی اهمیت بالایی دارد. برای این منظور، داده های زمین شیمیایی موجود برای سنگ های بازیک (گدازه های بالشی و دایک های دیابازی)، متابازیک (آمفیبولیت ها)، پریدوتیت ها ی دگرگون و دگرسان شدة این دو افیولیت از دیدگاه فاکتورهای زیست محیطی بررسی شدند. برای نمونه، در پریدوتیت ها که از فراوان ترین گروه های سنگی این افیولیت ها به شمار می روند، مقدار غنی شدگی (Ef) برای عنصر نیکل غنی شدگی بسیار بسیار بالا، برای کروم غنی شدگی بسیار بالا و برای کبالت غنی شدگی بالا را نشان می دهد. هم­ چنین، مقدار شاخص تجمع زمین (Igeo) برای عنصرهای کروم (4 Igeo ~ ) و نیکل (5Igeo > ) در پریدوتیت ها به شدت بسیار بالاست. ازاین رو، مقدار بالای فاکتورهای Ef و Igeo فلزهای سنگین بررسی شده (مانند: کروم، نیکل، کبالت، آرسنیک و وانادیم) و کانی های آزبستوزی (مانند هورنبلند، ترمولیت، تالک و کریزوتیل) در سنگ های مافیک و الترامافیک افیولیت ها می توانند از آلاینده های خطرناک زیست محیطی در این افیولیت ها به شمار بروند. بنابراین، بررسی میزان ورود این عنصرهای به آب های زیرزمینی و زنجیره غذایی ساکنان روستاها و شهرهای دامنه مناطق افیولیتی می تواند موضوع بررسی های زیست محیطی در این مناطق باشد.

در شمال خاوری سنندج، در پهنه­ ی ساختاری سنندج – سیرجان، سنگ­ های آتشفشانی کواترنری کوه سیاه و طهمورث، رخنمون دارند. از فنوکریست­ های این سنگ­ ها می­ توان به اولیوین و کلینوپیروکسن اشاره کرد. این سنگ­ های متاآلومینوس ترکیبی از بازالت، تراکی­ بازالت و بازالت هاوائیت داشته و سرشتی شوشونیتی و آلکالن دارند. محیط تکتونیکی پیدایش این سنگ­ ها درون­ صفحه­ ­ ­ ای ارزیابی شده است. بر اساس مطالعات ژئوشیمی ذوب در محدوده­ ی گارنت – اسپینل لرزولیت، انجام گرفته است. این سنگ­ های بازیک، از عناصر LILE غنی­ شدگی داشته و مقادیر کمتری از عناصر HFSE داشته اند. عناصر LREE نیز دارای فراوانی بیش­ تری از عناصر HREE هستند. غنی شدگی ازLREE را می توان به تأثیر تحولات ماگمایی (عمق زیاد و درصد ذوب بخشی کم) و محیط تکتونیکی تشکیل این سنگ­ ها، نسبت داد. تهی­ شدگی قابل­ توجه از HREE را می توان به باقی ماندن گارنت در فاز تفاله و عدم مشارکت این کانی در فرایند تولید مذاب مرتبط دانست. این آلکالی بازالت­ ها از نوع غنی از نئوبیوم بوده و با مختصات معرفی شده برای آن­ ها از قبیل Sr/Y>25، La/Yb>14 و Rb/Sr و Yb اندک، همخوانی دارند. لیکن برای اثبات این نکته نیاز به تحقیقات ایزوتوپی وجود دارد.

فرونشست زمین به عنوان یکی از مخاطرات طبیعی بوده که بسیاری از دشت­ های ایران با آن روبرو بوده و باعث تخریب مناطق مسکونی، جاده­ ها، پل­ ها، خطوط انتقال نیرو، زمین­ های کشاورزی، چاه­ ها و پیزومترها شده است. به طور کلی فرونشست ناحیه­ ای متاثر از فعالیت­ های انسانی مانند برداشت بی­ رویه آب از سفره­ های آب زیرزمینی و شرایط زمین­ شناسی می­ باشد که در صورت بروز می­ تواند آسیب­ های جدی به زیرساخت­ های اقتصادی یک منطقه وارد کند. در چند دهه اخیر توسعه سریع کشاورزی و افزایش نیاز آبی باعث استحصال بی­ رویه و افت سطح آب زیرزمینی در دشت سمنان شده ­ است. در این مقاله نحوه وقوع پدیده­ فرونشست منطقه­ ای سطح زمین در جنوب و جنوب­ شرق دشت سمنان و پهنه بندی این منطقه از نظر پتانسیل فرونشست زمین، مورد بحث قرار گرفته است. در این پژوهش ابتدا داده­ های مربوط به 18 پیزومتر در طی دوره آماری 24 ساله از اسفند 1372 تا اسفند 1396، برای ترسیم منحنی هم افت و هیدروگراف واحد دشت مورد بررسی قرار گرفته است. هم­ چنین برای تعیین نوع و ضخامت لایه­ های زیرین از داده­ های لاگ پیزومترها، داده­ های مربوط به مطالعات ژئوالکتریک و نقشه زمین­ شناسی استفاده گردیده است. سپس با استفاده از داده­ های منحنی هم­ افت و اطلاعات شرایط لایه­ های زیرسطحی، نقشه پتانسیل فرونشست دشت سمنان تهیه شده است. بررسی­ ها نشان داد که در دوره­ ی مذکور برداشت مداوم از آب زیرزمینی باعث افت 9/18 متری سطح آب زیرزمینی شده و شرایط را جهت تحکیم میان لایه­ های رسی و فرونشست زمین فراهم کرده است. نقشه پهنه­ بندی خطر رخداد فرونشست نشان می­ دهد که منطقه با پتانسیل بالای فرونشت در این دشت در بخش شمال شرقی دشت و در محدوده جنوب جنوب غربی شهرک صنعتی قرار دارد.

در بسیاری از پروژه های عمرانی اغلب به سبب عواملی از قبیل مقادیر متغیر بارش، تبخیر آب و تغییرات سطح مخازن آب، ملات سیمان تحت تأثیر سیکل های تر شدن-خشک شدن قرار دارد. برهم کنش متناوب آب و ملات بر ویژگی های فیزیکی و مکانیکی ملات سیمان و تسریع فرسایش آن اثر می گذارد. از این رو بررسی اثر سیکل های تر شدن – خشک شدن بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی ملات سیمان لازم و ضروری به نظر می رسد. برای رسیدن به این هدف تعدادی نمونه استوانه ای و دیسکی شکل آماده شدند. نمونه ها برای انجام آزمایش تراکم تک­ محوری، برزیلی و آزمایش های تعیین تخلخل موثر و تعیین سرعت امواج طولی آماده شدند. نمونه ها در سیکل های 0، 1، 5، 10، 15، 20 و 25 مورد آزمایش قرار گرفته اند. هر سیکل بدین صورت است که نمونه ها به مدت 48 ساعت در آب اشباع و سپس به مدت 24 ساعت در دمای 105 درجه سلسیوس خشک شدند و پس از سرد شدن در داخل آون، تحت آزمایش قرار گرفتند. مقاومت تراکمی تک­ محوری، مقاومت کششی برزیلی، مدول الاستیسیته و سرعت امواج طولی بعد از سیکل 25 به ترتیب 96/37، 72/36، 44/35 و 1/8 درصد در مقایسه با سیکل صفر کاهش یافتند و تخلخل به میزان 6/7 درصد افزایش یافت.

سنگ های اصلی این مجموعه از توالی گابرو و سنگ­ هایی نفوذی الترابازیکی و پریدوتیتی تشکیل شده اند و هم­ چنین شامل پلاژیوگرانیت ها بوده و از بازالت­ های بالشی بزرگی که بصورت بین لایه ای با سنگ های رسوبی پلاژیک همراه با چرت های رادیولردار تشکیل شده اند. داده های عناصر ناسازگار بهنجار شده نسبت به گوشته اولیه و کندریت نشان می دهند که افیولیت اللهیارلو از بازالت هایی با منشأ گوشته ای حاصل آمده است. براساس داده های عناصر نادر خاکی (REE)، تمام سنگ های افیولیت اللهیارلو، سنگ های همزاد و حاصل تفریق ماگمایی با منشأ بازالت های پشته های میان اقیانوسی از نوع آرایه گوشته­ ای مورب غنی شده (E-MORB) هستند. سنگ های گابرو، بازالت، پلاژیوگرانیت و متاگابرو همگی خصوصیات کالک­ آلکالن از خود نشان می دهند. سنگ های افیولیتی اولترامافیک و بازالت های بالشی به ترتیب در طول پالئوزوئیک پسین تا تریاس پسین تشکیل شده اند. بازسازی صفحات تکتونیکی نشان می دهد که سنگ های این مجموعه تقریباً همزمان با افیولیت های نواحی مشهد و رشت تشکیل شده اند و سن تبلور آن ها حدوداً 380 میلیون سال است. مجموعه سنگ های افیولیت اللهیارلو نشان­ دهنده موقعیت شمالی پوسته اقیانوسی پالئوتتیس بوده و پوسته پالتوتتیس در این زمین درز افیولیتی از پالئوزوئیک فوقانی تا تریاس پسین حفظ شده است. این مجموعه هم­ چنین شامل کربنات های پلاژیک و بازالت ها به عنوان لایه های میانی یا قطعات بیگانه هستند. نتایج مطالعات چینه­ شناسی، شواهد بیواستراتیگرافی مربوط به دوران پالئوزوئیک را نشان می دهد. شواهد بدست آمده حاکی از آن است که اگرچه ریفت اولیه و متبلور شدن پوسته اقیانوسیِ افیولیتِ اللهیارلو در کربونیفر آغاز شده، اما فعالیت های آتشفشانی همچنان تا تریاس پسین ادامه داشته است.

طی سالیان اخیر شناسایی و حفاظت از پدیده های ارزشمند زمین شناسی که تحت عنوان زمین میراث (میراث زمین شناختی) شناخته می شوند در کانون توجه بسیاری از کشورهای توسعه یافته قرار گرفته است. در کشور ما محققین زمین شناسی و علوم وابسته از جمله زمین باستان­ شناسان با این موضوع آشنایی زیادی ندارند. بنابراین در این مقاله سعی شده است تا از زمین میراث و واژه های مرتبط (زمین حفاظت و زمین عارضه) تعریف دقیقی ارائه شود. پس از مطالعه این مقاله، پژوهش­ گران زمین شناسی و سایر علوم وابسته قادر خواهند بود تا در حین مطالعات پژوهشی خود، ارزش پدیده های زمین شناسی را در زمینه های مختلف به­ ویژه گردشگری ارزیابی کنند. براساس طبقه بندی های ارائه شده در خصوص زمین میراث، می توان آن­ ها را براساس مقیاس و بزرگی زمین عارضه، برجا یا نابرجا بودن زمین عارضه، فراوانی زمین عارضه در مقیاس جغرافیایی و در نهایت براساس کاربردی که دارند به زیرگروه های مختلف طبقه بندی کرد. شناسایی کاربرد زمین عارضه بسیار حائز اهمیت بوده و در معرفی یک زمین عارضه به­ عنوان زمین میراث نقش اساسی دارد. کاربرد اصلی زمین میراث ها در زمینه های علمی، آموزشی و گردشگری/تفریحی است. در این مقاله نشان داده شده است که چگونه زمین عارضه های یک منطقه به شیوه های مختلف کیفی و عددی ارزیابی می شوند تا در نهایت از بین زمین عارضه های موجود بهترین آن­ ها که دارای ارزش علمی، آموزشی، گردشگری/تفریحی و یا تلفیقی از آن­ ها می باشد انتخاب و به عنوان زمین میراث معرفی شوند. در این مقاله مصداق­ هایی از کشور ایران ذکر شده است.

پیش­ بینی و تعیین رواناب سطحی حوضه های آبریز مهم ترین فرآیند در مطالعات هیدرولوژی است. متدولوژی سازمان حفاظت خاک آمریکا – شماره منحنی SCS-CN، برای تخمین رواناب، به کاربرده می شود. این روش، یکی از روش­ های بررسی توزیع مکانی رواناب در هیدرولوژی است. در این روش، عامل اصلی مورد استفاده برای محاسبه رواناب، شماره ی منحنی است. انتخاب شماره منحنی (CN)، بر اساس کاربری زمین و گروه های هیدرولوژیکی خاک (HSG) منطقه مورد مطالعه، صورت می گیرد. از آنجایی که توزیع فضایی برآورد شماره منحنی، توسط روش های معمولی بسیار دشوار و زمان بر خواهد بود، روش CN-GIS (سیستم اطلاعات جغرافیایی) برای حوضه های آبریز شیروان، بجنورد، فاروج، صفی آباد و مشکان مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از ترکیب نقشه های کاربری زمین و گروه های هیدرولوژیکی خاک، شماره منحنی حاصل برای کل حوضه حدود 45 تا 93 با میانگین 78 به دست آمد. متوسط عمق رواناب سالانه با روش SCS-CN برای میانگین بارش از 2 تا 19 اینچ قابل تغییر بود. نتایج به دست آمده با رواناب اندازه گیری شده در حوضه همخوانی داشت.