یافته های نوین زمین شناسی کاربردی
سال:1398 | دوره:13 | شماره:25 |تعداد مقالات:12

تعیین پارامترهای ژئوتکنیکی مورد نیاز در طراحی سازه های واقع در توده سنگ یکی از مسائل عمده در زمین شناسی مهندسی، عمران و معدن است، مقاومت فشاری تک محوری و مقاومت کششی از جمله این پارامترها هستند که به طور گسترده ای در طراحی سازه ها در توده سنگ استفاده می شوند. با توجه به این که آزمایش بار نقطه ای از یک سو هزینه و دشواری کمتری نسبت به آزمایش های مقاومت فشاری تک-محوری و کششی دارد و هم چنین می تواند در محل پروژه و روی نمونه های با هندسه نامنظم نیز انجام شود، لذا می توان از آن به عنوان معیاری برای برآورد اولیه مهندسی در رابطه با مقاومت های کششی و فشاری سنگ ها استفاده نمود. در این پژوهش ارتباط میان این پارامترها با تحلیل های آماری بررسی شده و بهترین روابط تجربی برای آن ها ارائه گردیده است. هم چنین به علت گستردگی سنگ های کربناته در کشور و کاربرد آن ها در پروژه های عمرانی مختلف، ارتباط مقاومت های فشاری تک محوری، کششی و بار نقطه ای با ارزش ضربه ای سنگدانه که یکی از شاخص های بررسی کیفیت مصالح سنگی می باشد نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در رگرسیون تک متغیره بالاترین ضریب تعیین به مقدار 897/0، مربوط به رابطه بین مقاومت فشاری تک محوری با شاخص بار نقطه ای در حالت خشک و کمترین ضریب تعیین به مقدار 653/0، مربوط به رابطه بین مقاومت کششی برزیلی با ارزش ضربه ای سنگدانه در حالت خشک است، هم چنین استفاده از رگرسیون چند متغیره منجر به تخمین بسیار بهتری از مقاومت فشاری تک محوری شده است.

در کانسار سرب و روی اره گیجه رباط خمین فعالیت های اکتشافی به دو روش غیرمستقیم و مستقیم در دو مرحله انجام شده است. در پژوهش حاضر ابتدا براساس اطلاعات اکتشافی مرحله اول یعنی داده های ژئوفیزیکی برداشت مستطیلی، عیارسنجی اکتشافات سطحی و اطلاعات زمین شناسی، با استفاده از روش دانش محور منطق فازی، مناطق امیدبخش مورد شناسایی قرار گرفت. برای دستیابی به این هدف، لایه های شاهد منطقه شامل داده های ژئوفیزیکی، گسل، ژئوشیمی و زمین شناسی در محیط نرم افزار ArcGIS تلفیق شد. برای وزن دهی و اولویت بندی لایه های اکتشافی، از میان روش های مختلف تصمیم گیری چندمعیاره، روش شباهت به گزینه ایده آل فازی مورد استفاده قرار گرفت. به منظور تشکیل نمودار سلسله مراتبی نیز از روش دلفی (Delphi) استفاده شد و در این راستا چهار معیار اصلی دقت و قابلیت اطمینان نتایج، زمان و هزینه عملیات، تعداد داده ها و تفسیر نتایج، مد نظر قرار گرفت. در نهایت پس از رتبه بندی لایه های اطلاعاتی و براساس اولویت بندی آن ها، نقشه مناطق امیدبخش ماده معدنی با استفاده از روش مجموع وزن ها تهیه شد. سپس اکتشافات ژئوفیزیک عمقی منطقه به روش های مقاومت ویژه و قطبش القایی، از طریق تعیین میزان همبستگی خطی بین داده های ژئوفیزیکی بعد از مدل سازی وارون هموار با داده های عیارسنجی گمانه های اکتشافی عمیق (مرحله دوم عملیات اکتشاف) منطبق بر پروفیل های ژئوفیزیکی، اعتبارسنجی شد. در پایان براساس داده های عیارسنجی گمانه های موجود، صحت رویکرد پتانسیل یابی سرب و روی با درجه اعتباری در حدود 56 درصد، اعتبارسنجی گردید.

مقاومت فشاری تک محوری، مدول الاستیسیته و مقاومت کششی برزیلی از جمله ویژگی های مهم سنگ ها هستند که به طور گسترده ای در مهندسی سنگ مورد استفاده قرار می گیرند. تعیین این ویژگی ها در آزمایشگاه یک فرآیند زمان بر، مشکل و پرهزینه است. لذا در این مطالعه سعی شده است که روابط تجربی برای تخمین ویژگی های مکانیکی ماسه سنگ ها با استفاده از سرعت سیر موج و چکش اشمیت به عنوان دو آزمایش غیرمخرب و ساده توسعه داده شود. به همین منظور تعداد 30 بلوک سنگی از نقاط مختلف سازند قرمز بالایی در غرب قم جمع-آوری شده و پس از انجام عملیات مغزه گیری مورد آزمایش قرار گرفته اند. این آزمایش ها شامل تعیین سرعت موج، عدد سختی اشمیت، مقاومت فشاری تک محوری، مدول الاستیسیته و مقاومت کششی برزیلی می باشد. با استفاده از آنالیز رگرسیون خطی، بهترین روابط تجربی بین ویژگی های مکانیکی و سرعت موج یا عدد سختی چکش اشمیت پیشنهاد شده است. به منظور اعتبارسنجی روابط تجربی، آزمون t و F انجام شده است که نتایج صحت و اعتبار این روابط را تأیید می کند. هم چنین، مقایسه بین نتایج نشان می دهد که سرعت موج در مقایسه با عدد سختی چکش اشمیت قابلیت بیش تری برای پیش بینی ویژگی های مکانیکی ماسه سنگ های مورد مطالعه دارد.

انقباض و تورم دو روی یک سکه بوده و هر خاکی که علائمی از انقباض و ترک خوردگی در موقع خشک شدن از خود نشان دهد، قابلیت تورم در اثر جذب رطوبت را نیز دارد. پدیده تورم پدیده ای برگشت پذیر است. مسیر اتوبان شمالی تبریز عموماً متشکل از خاک های ریزدانه بوده و اکثراً از خاک های رسی و مارنی تشکیل شده است. با وجود عمر نسبتاً کم این اتوبان، در قسمت های مختلفی از این مسیر تأثیر پدیده-های مختلف زمین شناسی موجب بروز ترک ها و شکستگی های طولی و عرضی، اعوجاج در سطح روسازی اتوبان شده که یکی از این پدیده-های مخرب تورم و انقباض خاک های ریزدانه است. در این تحقیق بعد از بررسی های محلی، نمونه برداری شده و با تعیین حد انقباض به کمک روش های مستیقم و غیرمستقیم، پتانسیل تورم خاک های ریزدانه محدوده این بزرگراه بررسی شده است. بر روی نمونه های أخذ شده آزمایش های دانه بندی، هیدرومتری، تعیین حد روانی، حد خمیری و حد انقباض و درصد تورم انجام گرفته است. بر اساس طبقه بندی یونیفاید همه نمونه ها در گروه CL قرار دارند. حد انقباض نمونه ها بین 12 تا 18 درصد و نشانه خمیری بین 10 تا 23 درصد، درصد تورم آزاد نمونه ها با استفاده دستگاه تحکیم یک بعدی (ادومتر) بین 3 تا 10 درصد تعیین شده است. هم چنین حد انقباض نمونه ها بر اساس حد روانی و شاخص خمیری به روش ترسیمی کاساگرانده برآورد شده و مشاهده گردیده که با مقادیر ارزیابی درصد تورم با آزمایشات، انطباق خوبی دارد. عدد فعالیت نمونه ها کمتر از 1 و مقدار مواد رسی 24 تا 34 درصد تعیین شده است. هم چنین پتانسیل تورم نمونه ها با سایر روابط تجربی و طبقه بندی های موجود بر اساس حد انقباض و نشانه خمیری و عدد فعالیت تعیین شده و مشاهده گردید که پتانسیل تورم این خاک ها کم تا متوسط است.

خاصیت حرارتی به معنای پاسخ ماده به اعمال حرارت می باشد. وقتی که یک ماده جامد، مقداری انرژی (در فرم حرارت) را جذب می کند درجه حرارت جسم و به دنبال آن ابعادش افزایش می یابد. انرژی ممکن است به مناطق خنک تر نمونه منتقل شود و حتی موجب ذوب شدن نمونه شود. ساز وکار انتقال گرما در سنگ ها بسیار پیچیده است. سنگ ها از کانی هایی با ترکیبات شیمیایی و درجات کریستالیزه شدگی مختلفی تشکیل شده اند؛ بنابراین خواص حرارتی سنگ ها نه تنها به فشار و دما، بلکه به ترکیبات کانی شناسی، ساختار و هندسه حفرات، اندازه ذرات و شکل ترک ها نیز بستگی دارد. ظرفیت گرمایی، رسانایی حرارتی، انتشار حرارتی و انبساط حرارتی اصلی ترین خواص حرارتی سنگ ها می باشند که در مدل سازی عددی با در نظر گرفتن اثر درجه حرارت مانند مدل سازی چاه های نفت، مخازن ذخیره سازی گاز، محل دفن زباله های هسته ای و معادن عمیق کاربرد دارد. در این پژوهش دستگاهی برای تعیین یکی از این خواص که ضریب انبساط حرارتی می-باشد ساخته شده است. برای بررسی کارایی دستگاه این ضریب در سنگ های ماسه سنگ، آندزیت، توف سبز کرج و سنگ آهک تعیین شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که نتایج حاصله با نتایج آزمایشگاهی این نوع سنگ ها که در کتاب ها موجود است تطابق دارد.

در این مقاله، پتانسیل کارستی شدن با استفاده از پارامترهای لیتولوژی، بارش، شیب، پوشش گیاهی، تراکم آبراهه ها و فراوانی شکستگی ها به روش تحلیل سلسله مراتبی در محیط نرم افزار ARC GIS Version 10. 2 انجام شده است. در این روش، لایه ها به صورتی زوجی نسبت به هم مقایسه و وزن دهی شده اند. به منظور بررسی این لایه ها، دو گروه در نظر گرفته شده است. گروه اول: میانگین بارش سالانه، جنس سازندها و تراکم شکستگی ها می باشد. گروه دوم: شیب، پوشش گیاهی و تراکم آبراهه ها می باشد. گروه اول اهمیت بیش تری در توسعه کارست دارد. این دو گروه به طور جداگانه وزن دهی شده و سپس دو گروه نسبت به هم مقایسه و وزن دهی شده اند. بیش ترین وزن در گروه اول مربوط به لایه میانگین بارش سالانه و در گروه دوم تراکم آبراهه بیش ترین وزن را به خود اختصاص داده است. حدود 70 درصد وزن به لایه اول مربوط می شود. نوار باریکی از بخش های شرقی تا شمال شرقی استان خوزستان دارای پتانسیل منابع آب کارستی می باشد. جهت صحت سنجی مدل ارائه شده از چشمه های بزرگ موجود در منطقه مورد مطالعه استفاده شده است. نتایج نشان دهنده انطباق بالای مدل ارائه شده با حوضه آبگیر چشمه های موجود در منطقه می باشد.

معدن سنگ آهک رشکان با تولید حدود سه میلیون تن، تامین کننده خوراک سنگ آهک کارخانه سیمان ارومیه است. نزدیکی این معدن به راه-آهن ارومیه و هم چنین جاده اصلی ارومیه-مهاباد، به همراه آثار مخرب لرزش و صدای ناشی از انفجارهای معدن بر مناطق مسکونی و محیط زیست اطراف سبب شده است تا استفاده از ماشین های استخراج پیوسته سطحی، یکی از گزینه های ادامه عملیات استخراج این معدن باشد. در این تحقیق با استفاده از شاخص قابلیت استخراج و بر اساس ویژگی های ژئومکانیکی توده سنگ آهک معدن رشکان، امکان استخراج مکانیزه این معدن بررسی شده است. برای انجام این پژوهش، در 18 سینه کار مختلف از مجموع 8 زون ژئومکانیکی معدن سنگ آهک رشکان، پارامترهای ژئومکانیکی شامل هوازدگی، مقاومت سنگ، فاصله داری درزه ها و فاصله سطوح لایه بندی، با برداشت های صحرایی و آزمایشگاهی اندازه گیری و تعیین شده اند. براساس روش امتیازدهی شاخص قابلیت استخراج، زون های (7)، (1 و 6)، (8)، (3 و 5) به ترتیب در طبقات قابلیت استخراج حاشیه ای، خیلی سخت، سخت و نسبتاً سخت قرار می گیرند. در ادامه با توجه به عدم قطعیت های محتمل در نتایج حاصل از سیستم طبقه بندی، یکی از آخرین روش های طبقه بندی کاربردی مبتنی بر امتیازدهی پیوسته، مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل نشان می دهد که برآورد هر دو روش امتیازدهی پیوسته و مرسوم برای سه زون 1، 6 و 8 مشابه بوده و برای زون های 3، 5 و 7 روش امتیازدهی پیوسته حاکی از شرایط استخراج آسان تری است. بر اساس نتایج این تحقیق شرایط ژئومکانیکی توده سنگ معدن آهک رشکان برای استخراج مکانیزه و استفاده از ماشین های استخراج پیوسته سطحی مساعد بوده و پیشنهاد می شود برای انتخاب صحیح نوع و توان ماشین استخراجی، تحلیل فنی-اقتصادی بر اساس هزینه سرمایه گذاری و عملیاتی هریک از گزینه های مختلف انواع ماشین آلات نسبت به هم و شرایط فعلی معدن صورت گیرد.

محدوده ی مورد مطالعه ی اسکوق در غرب کمربند چین خورده البرز-آذربایجان و شهرستان میانه واقع شده است. سنگ های غالب در این منطقه شامل سنگ های آتشفشانی و آتشفشانی – رسوبی با سن ائوسن – الیگوسن بوده که قسمت اعظم منطقه را پوشانده است. هم چنین توده-های نفوذی الیگوسن پسین با ترکیب حدواسط، واحدهای سنگی منطقه را قطع کرده اند. کانی زایی فلزی عموماً شامل مس و منگنز در محدوده اسکوق اغلب در سنگ های آتشفشانی و آتشفشانی – رسوبی ائوسن رخ داده است. تصاویر ماهواره-ایSentinel2 و Landsat8به منظور انجام روش های مختلف طبقه بندی نظارت شده، و تهیه نقشه زمین شناسی در این پژوهش استفاده شده است. در این مطالعه پس از انجام پیش پردازش های لازم به طبقه بندی نظارت شده تصاویر با روش های مختلف انجام شد و در نهایت با انجام مطالعات میدانی بهترین روش بر اساس شواهد زمین شناسی انتخاب شد. در نهایت پس از محاسبه ماتریس خطا، میزان صحت داده ها، ضریب کاپا و با مقایسه با نمونه های شاهد و نمونه برداری ها و مقاطع نازک زمین شناسی به اعتبارسنجی روش ها پرداخته شد. پس از نمونه-برداری ها و تجزیه های آماری، مشخص شد که روش نقشه برداری زاویه طیفی بهترین تطابق را با واحدهای زمین شناسی منطقه نشان می دهد.

در این مطالعه غلظت و گونه سازی فلزات در خاک و هم چنین نمونه گیاه درمنه، در اطراف یک منطقه کانه زایی و دگرسانی (معدن مس پورفیری ایجو، استان کرمان)، مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور تعداد 34 نمونه خاک و 8 نمونه گیاه درمنه، جمع آوری و به روش های استاندارد تجزیه شدند. هم چنین بر روی برخی از نمونه های خاک مطالعات گونه سازی انجام گرفت. نتایج نشان داد که غلظت فلز Cu در محدوده مربوط به زون دگرسانی پتاسیک (به طور میانگین mg/kg 25/457) و عناصر Pb، Zn و As در محدوده مربوط به زون دگرسانی آرژیلیک، بیش ترین غلظت و غنی شدگی را دارا هستند (به ترتیب mg/kg 137، mg/kg 06/580 و mg/kg 06/47). نتایج محاسبه شاخص های ژئوشیمیایی نیز نشان داد که بیش ترین ضریب غنی شدگی و ضریب زمین انباشت مربوط به عناصر آرسنیک، سرب و روی در زون دگرسانی آرژیلیک است و فلز مس نیز بالاترین ضرایب ژئوشیمیایی را در زون دگرسانی پتاسیک نشان می دهد. نتایج استخراج ترتیبی آشکار ساخت که فلزات مورد مطالعه، در فاز تبادل پذیر (89/1 % از غلظت کل) کمترین غلظت را داشته و تمرکز بالایی در فاز باقی مانده دارند (70/79 %). بر اساس ارزیابی غلظت فلزات در گیاه درمنه و هم چنین محاسبه شاخص های بیوژئوشیمیایی مشخص شد که بالاترین ضریب انتقال متعلق به فلز Z و کمترین مقدار آن متعلق به فلز Cr است. هم چنین بالاترین ضریب زیست تمرکز، برای فلز Cu بدست آمد. این مطالعه به طور کلی نتیجه می گیرد که اگرچه منشأ بیش تر فلزات در خاک منطقه (در شرایط فعلی) طبیعی است؛ اما تشدید فعالیت های معدنکاری و استخراج کانسنگ در آینده می تواند باعث افزایش غلظت فلزات و یا دسترس پذیری آن ها در محیط خاک و گیاه شود.

هدف از این مطالعه بررسی تأثیر ناهمسانگردی بر روی رفتار مقاومتی و الگوهای گسیختگی اسلیت های منطقه بروجرد در آزمایش برزیلی می باشد. به این منظور تعداد 6 بلوک از نقاط مختلف واقع در شمال و شرق بروجرد انتخاب شده است. بعد از آماده سازی نمونه ها و ارزیابی خصوصیات سنگ شناسی و فیزیکی آن ها، آزمایش مقاومت کششی برزیلی در 7 زاویه ناهمسانگردی (زاویه بین جهت بارگذاری و سطح ناهمسانگردی) شامل صفر، 15، 30، 45، 60، 75 و 90 درجه بر روی نمونه های دیسکی شکل انجام شده است. نتایج نشان می دهد که برای تمامی نمونه ها، حداکثر مقاومت کششی برزیلی در زاویه 90 درجه حاصل شده است. در حالی که کمترین مقاومت کششی در زوایای 15 و 30 درجه مشاهده شده است. هم چنین شاخص ناهمسانگردی برزیلی برای تمامی نمونه ها تعیین شده است. مشاهده الگوهای گسیختگی نمونه ها بعد از آزمایش برزیلی حاکی از وجود سه نوع گسیختگی غالب در جهت ناهمسانگردی (PA)، در عرض ناهمسانگردی (AA) و شکستگی منحنی شکل (CF) می باشد. هم چنین زاویه انتقال تغییر نوع گسیختگی غالب از شکستگی در جهت ناهمسانگردی به شکستگی در عرض ناهمسانگردی برای نمونه های مورد مطالعه تعیین شده است. در نهایت، ارتباط بین طول شکستگی ها و مقاومت کششی برزیلی نمونه-ها بررسی شده است.

آب تعدادی از چاه های کشاورزی استان همدان (از جمله در پیرامون روستای همه کسی)، دارای جوششی از گاز بوده و مزه ترش، گس و سوزنده دارد. شناسایی منشاء و روند تغییر ترکیب آن، برای برنامه ریزی و ادامه یِ استفاده از آن مهم می باشد. لذا در این پژوهش، منشاء ناهنجاری و روند تغییر ترکیب آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. به همین منظور، تعداد شش حلقه چاه آب گازدار شناسایی و هدایت الکتریکی آب آن ها، 15 مرتبه در طی سه سال (هر سال پنج بار) اندازه گیری گردید و روند تغییرات آن توسط نرم افزار SPSS مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر این، از هر چاه یک نمونه آب برداشت و برای تعیین مقادیر قلیائیت کل، هدایت الکتریکی، کاتیون ها و آنیون ها مورد تجزیه قرار گرفت. سپس شاخص های شیمیایی آن محاسبه و به کمک دیاگرام های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که آب تمامی چاه ها، جزو آب های تازه، کم عمق و از تیپ Ca-Mg-HCO3 می باشد. در این آب ها، غلظت دی اکسیدکربن محلول به بیش از 1000 میلی گرم بر لیتر می رسد. بنابراین، نا هنجاری شیمیایی آب چاه ها، ناشی از واکنش بین آب و سنگ مخزن و دخالت سیالات گرمابی گازدار است. بخشی از سنگ مخزن از آهک و بخش دیگر آن از رسوبات مارنی و تبخیری (مربوط به محیط های کولابی) تشکیل شده است. بررسی آماری روند تغیبرات ترکیب آب چاه ها، نشان می دهد که مقدار هدایت الکتریکی آن ها بطور معنی داری با گذشت زمان کاهش می یابد که اولا مهر تائیدی بر دخالت سیالات گرمابی در واکنش آب-سنگ است و ثانیا امیدی برای بهتر شدن کیفیت آب چاه های کشاورزی در آتی می باشد.

گسل اردکول به طول 125 کیلومتر با سازوکار امتدادلغز راست گرد در بخش شمال زمین درز سیستان جای دارد. این گسل در 10/05/1997 زمین لرزه ای به بزرگی 3/7 Mw را در منطقه موجب شد و دراز ترین دگرریختی همراه با زمین لرزه را سده های اخیر ایران موجب گشت. مقایسه مقادیر گشتاور لرزه ای، زمین شناسی و ژئودتیک نشان می دهد که تغییرات مقادیر نرخ گشتاور ارتباط مستقیمی با طول گسل دارند به نحوی که هرچه میزان طول گسل افزایش پیدا کند میزان گشتاور آن نیز افزایش یافته و در نتیجه میزان انرژی بالاتری را آزاد می کند. بررسی نرخ تغییرات گشتاور گسل اردکول نشان می دهد که میزان آزاد شدن انرژی در بخش شمالی نسبت به بخش جنوبی بیش-تر است این بدان معنا است که در تکه های شمالی تعداد زمین لرزه های بیش تری روی داده و در نتیجه تعداد سرشاخه های فعال گسل در این بخش بیش تر بوده است. به طور کل میزان گشتاور گسل اردکول از شمال به جنوب در حال کاهش بوده و درنتیجه در بخش جنوبی انرژی بیش تر ذخیره شده و یا صرف دگرشکلی شده است بنابراین تکه های جنوبی نسبت به تکه شمالی درخطر بروز زمین لرزه قرار دارند.