مرکز منطقه ای اطلاع رساني علوم و فناوري - ايزوتوپي كارست و منشأ چشمه هاي آبخوان مرزي خراسان شمالي

چكيده فارسي :

منابع آبي كارست به ويژه در نواحي خشك، به عنوان مهم‌ترين منبع آب شرب در دنيا محسوب مي‌شوند كه اولين مرحله در جهت مديريت بهتر آنها، تعيين منشأ و حوضه آبگير و فرآيندهاي هيدروژئوشيميايي حاكم بر آنها مي‌باشد. آبخوان كارستي مورد مطالعه واقع در استان خراسان شمالي، داراي رخنمون گسترده‌اي از آهك‌هاي تيرگان مي‌باشد. اين آبخوان بزرگ و مرزي علي‌رغم تغذيه زياد، توسط تعداد معدودي چشمه كارستي (ارناوه، رزقانه، اسطرخي، قردانلو، ايوب و سراني) با دبي بين 15 تا 500 ليتر بر ثانيه تخليه مي‌گردد. نمونه‌هاي آب چشمه‌ها و بارش براي يك دوره يك ساله جمع آوري و يون‌هاي اصلي و ايزوتوپ‌هاي پايدار (δ18O و δD) به منظور تعيين خط بارش ايزوتوپي، تعيين منشأ و منابع تغذيه و فرآيند‌هاي ژئوشيميايي حاكم بر منابع كارستي منطقه، آناليز گرديده است. مقدار هدايت الكتريكي بين 250 تا 800 در چشمه‌هاي آب سرد و حدود 1020 ميكروموهس بر-سانتي‌متر در چشمه آب گرم ايوب متغير مي‌باشد. با توجه به نتايج هيدروشيميايي و نسبت‌هاي يوني، رخساره‌هاي غالب در اين آبخوان كارستي، رخساره بيكربناته كلسيك - منيزيك ناشي از انحلال سنگ كربناته و سولفاته-كلسيك ناشي از انحلال ژيپس و پيريت در چشمه ايوب مي‌باشند. در چشمه ارناوه، ايوب و رزقانه، ميزان غلظت يون‌هاي سديم و پتاسيم نيز وجود اپي‌كارست و لايه‌هاي شيلي و مارني زيادتر در حوضه آبگير اين چشمه‌ها، غالب بودن جريان افشان و زمان ماندگاري زيادتر آب افزايش يافته است. بر اساس پارامترهاي فيزيكو شيميايي، تغييرات دبي با مقدار هدايت الكتريكي و دما در چشمه‌هاي اسطرخي و سراني به-دليل بزرگ‌تر بودن حوضه آبگير و توسعه بيشتر كارست، محسوس‌تر بوده و رابطه عكس نشان مي‌دهند. براي اولين بار معادله خط بارش ايزوتوپي محدوده چشمه‌ها بر اساس داده‌هاي برداشت شده به صورت δ2H = 7 δ18O + 6.32 ارائه شده است، به طوري كه شيب و عرض از مبدأ كمتري نسبت به خط بارش ايزوتوپي جهاني به علت تاثير تبخير ثانويه از باران در طول بارش، نشان مي‌دهد. همه چشمه‌هاي مورد مطالعه بر روي خط آب جوي محلي و در نزديكي خط مديترانه واقع گرديده‌اند كه مي‌توان نتيجه گرفت كه بارش‌هايي كه باعث تغذيه اين چشمه‌ها مي‌شوند منشأ جوي داشته كه بيشتر از توده‌هاي هوايي مديترانه‌اي نشات مي-گيرند. غني‌تر بودن تركيب ايزوتوپي چشمه ارناوه به دليل كمي تبخير در طول مسير جريان آب از آهك مارني با قابليت نفوذپذيري كم و همچنين ضخامت زياد اپي‌كارست در حوضه آبگير آن مي‌باشد كه تأييد كننده نتايج هيدروشيميايي و هيدروژئولوژي مي‌باشد. حوضه آبگير چشمه‌ها تاقديس‌هاي مجاور آنها مي‌باشد كه با استفاده از داده‌هاي ايستگاه‌هاي مختلف اطراف چشمه‌ها مقدار δ18O بين % 0/32 و % 1/6 در هر 100 متر ارتفاع تغيير كرده و ارتفاع تغذيه چشمه‌ها بين 2200 تا 2700 متر متغير مي‌باشد كه تأييد كننده حوضه آبگير آنها مي‌باشد.