ایزوتوپی کارست و منشا چشمه های آبخوان مرزی خراسان شمالی

منابع آبی کارست به ویژه در نواحی خشک، به عنوان مهم ترین منبع آب شرب در دنیا محسوب می شوند که اولین مرحله در جهت مدیریت بهتر آنها، تعیین منشا و حوضه آبگیر و فرآیندهای هیدروژیوشیمیایی حاکم بر آنها می باشد. آبخوان کارستی مورد مطالعه واقع در استان خراسان شمالی، دارای رخنمون گسترده ای از آهک های تیرگان می باشد. این آبخوان بزرگ و مرزی علی رغم تغذیه زیاد، توسط تعداد معدودی چشمه کارستی (ارناوه، رزقانه، اسطرخی، قردانلو، ایوب و سرانی) با دبی بین 15 تا 500 لیتر بر ثانیه تخلیه می گردد. نمونه های آب چشمه ها و بارش برای یک دوره یک ساله جمع آوری و یون های اصلی و ایزوتوپ های پایدار (δ18O و δD) به منظور تعیین خط بارش ایزوتوپی، تعیین منشا و منابع تغذیه و فرآیند های ژیوشیمیایی حاکم بر منابع کارستی منطقه، آنالیز گردیده است. مقدار هدایت الکتریکی بین 250 تا 800 در چشمه های آب سرد و حدود 1020 میکروموهس بر-سانتی متر در چشمه آب گرم ایوب متغیر می باشد. با توجه به نتایج هیدروشیمیایی و نسبت های یونی، رخساره های غالب در این آبخوان کارستی، رخساره بیکربناته کلسیک - منیزیک ناشی از انحلال سنگ کربناته و سولفاته-کلسیک ناشی از انحلال ژیپس و پیریت در چشمه ایوب می باشند. در چشمه ارناوه، ایوب و رزقانه، میزان غلظت یون های سدیم و پتاسیم نیز وجود اپی کارست و لایه های شیلی و مارنی زیادتر در حوضه آبگیر این چشمه ها، غالب بودن جریان افشان و زمان ماندگاری زیادتر آب افزایش یافته است. بر اساس پارامترهای فیزیکو شیمیایی، تغییرات دبی با مقدار هدایت الکتریکی و دما در چشمه های اسطرخی و سرانی به-دلیل بزرگ تر بودن حوضه آبگیر و توسعه بیشتر کارست، محسوس تر بوده و رابطه عکس نشان می دهند. برای اولین بار معادله خط بارش ایزوتوپی محدوده چشمه ها بر اساس داده های برداشت شده به صورت δ2H = 7 δ18O + 6.32 ارایه شده است، به طوری که شیب و عرض از مبدا کمتری نسبت به خط بارش ایزوتوپی جهانی به علت تاثیر تبخیر ثانویه از باران در طول بارش، نشان می دهد. همه چشمه های مورد مطالعه بر روی خط آب جوی محلی و در نزدیکی خط مدیترانه واقع گردیده اند که می توان نتیجه گرفت که بارش هایی که باعث تغذیه این چشمه ها می شوند منشا جوی داشته که بیشتر از توده های هوایی مدیترانه ای نشات می-گیرند. غنی تر بودن ترکیب ایزوتوپی چشمه ارناوه به دلیل کمی تبخیر در طول مسیر جریان آب از آهک مارنی با قابلیت نفوذپذیری کم و همچنین ضخامت زیاد اپی کارست در حوضه آبگیر آن می باشد که تایید کننده نتایج هیدروشیمیایی و هیدروژیولوژی می باشد. حوضه آبگیر چشمه ها تاقدیس های مجاور آنها می باشد که با استفاده از داده های ایستگاه های مختلف اطراف چشمه ها مقدار δ18O بین ‰ 32/0 و ‰ 6/1 در هر 100 متر ارتفاع تغییر کرده و ارتفاع تغذیه چشمه ها بین 2200 تا 2700 متر متغیر می باشد که تایید کننده حوضه آبگیر آنها می باشد.