فهرست مطالب

علوم زمین خوارزمی - سال هشتم شماره 1 (بهار و تابستان 1401)

نشریه علوم زمین خوارزمی
سال هشتم شماره 1 (بهار و تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/06/10
  • تعداد عناوین: 6
|
  • صادق علیمرادی، حمیدرضا ناصری*، فرشاد علیجانی، حاجی کریمی صفحات 1-27

    چشمه های کارستی در مناطق غربی و شرقی استان ایلام ویژگی های فیزیکی و شیمیایی متفاوتی دارند. این چشمه ها در مناطق غربی دارای آب گوگردی، گرم و اغلب با شوری بالا هستند، در صورتی که در مناطق شرقی شیرین و سرد می باشند. به منظور مقایسه و تعیین عوامل موثر بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی این چشمه ها بررسی های زمین شناسی، هیدروژیولوژی، هیدروژیوشیمی و ایزوتوپی انجام گرفت. پایش چشمه ها به مدت دو سال به طور ماهانه شامل اندازه گیری دبی، دما، اسیدیته، میزان گاز سولفید هیدروژن و اکسیژن محلول در محل و سنجش غلظت یون های اصلی انجام شد. سنجش ایزوتوپ های پایدار دوتریوم (2H) و اکسیژن 18 (18O) نیز در دو دوره خشک و مرطوب به منظور تعیین منشاء آب چشمه ها انجام شد. بررسی های صحرایی نشان داد که زمین شناسی مناطق شرقی و غربی استان ایلام متفاوت است. در مناطق غربی گسل های عمیق اثر کرده اند و برخی سازندهای آهکی تغییر رخساره داده اند و حاوی بخش انیدریتی می باشند. در مناطق غربی گسل های عمیق باعث ارتباط هیدرولیکی سازندهای آهکی کارستی با سازندهای تبخیری قدیمی و زیرین شده اند. نسبت های Na/Cl، SO4/Cl و TDS/Br نشان داد که منشاء شوری آب چشمه های گوگردی و گرم، انحلال سازندهای تبخیری است و با شورابه های نفتی منطقه ارتباطی ندارد. ایزوتوپ های پایدار دوتریم و اکسیژن 18 چشمه های گرم و گوگردی منشاء این چشمه ها را ریزش های جوی منطقه نشان می دهد. منشاء گاز سولفید هیدروژن (H2S) این چشمه ها، فعالیت باکتری های احیاء کننده سولفات تشخیص داده شد. طبق هیدروگراف چشمه ها، بارش باران در فاصله زمانی کمتر از یک ماه بر افزایش آبدهی چشمه های آب شیرین و سرد اثرگذار است، در صورتی که در چشمه های گوگردی و گرم حدود دو ماه پس از بارش افزایش آبدهی مشاهده می شود. به عبارت دیگر آب های نفوذی تغذیه کننده چشمه های گوگردی چرخش عمیق دارند. بنابراین دمای بالای آب چشمه های مناطق غربی به دلیل چرخش عمیق آب های نفوذی حاصل از ریزش های جوی در امتداد گسل ها می باشد.

    کلیدواژگان: استان ایلام، چشمه کارستی، چشمه گوگردی و گرم، هیدروژئوشیمی
  • فاطمه هاشم آبادی، عطا شاکری*، میثم رستگاری مهر صفحات 28-46

    نگرانی ها در ارتباط با آلودگی غبار به عناصر بالقوه سمناک در محیط هایی مانند مدارس (به ویژه ‏مدارس ابتدایی) ‏اهمیت ویژه ای دارد چرا که کودکان در برابر آلاینده ها آسیب پذیرتر از بزرگسالان هستند. بنابراین با توجه به تنوع منابع آلاینده هوا در تهران، مطالعه حاضر با هدف تعیین شدت آلودگی، منشایابی و ارزیابی خطر سلامت برخی از عناصر بالقوه سمناک در غبارهای مدارس ابتدایی سه منطقه از کلان شهر تهران انجام شد. برای این منظور 27 نمونه از غبار داخلی و بیرونی به ترتیب از فضای داخل کلاس ها و محوطه بیرونی مدارس نمونه برداری شد و غلظت عناصر با طیف سنج جرمی پلاسمای جفتیده القایی (ICP-MS) اندازه گیری گردید. محاسبه شاخص های زمین شیمیایی مختلف نشان داد که چهار عنصر مس، روی، آنتیموان و سرب بیشترین غنی شدگی و آلودگی را نسبت به دیگر عناصر دارند. نتایج محاسبه شاخص خطر سلامت نشان داد آرسنیک، مس، نیکل، سرب و روی مقادیر خارج قسمت خطر (‏HQ‏) مشابهی را در کودکان و بزرگسالان دارند. همچنین خطر سلامت ناشی از قرارگیری در معرض کروم و منگنز از مسیر تماس پوستی در بزرگسالان بیش از کودکان بوده و شاخص خطر کل (‏HI‏) تمام عناصر در کودکان بیشتر از بزرگسالان است. از میان عناصر مورد مطالعه، دو عنصر سرب و کروم بیش از سایرین سلامتی کودکان را تهدید می کنند.‏ بر اساس تحلیل مولفه اصلی و مدل فاکتور سازی ماتریس مثبت (PMF)، سه منشا زمین زاد، ترافیک و ترکیبی برای عناصر مختلف تعیین شد. عناصر سرب، روی، مس و کادمیم به عنوان شاخص منشا ترافیک در نظر گرفته شدند. نتایج این مطالعه نیاز به توجه ویژه به سلامت دانش آموزان را آشکار می سازد.

    کلیدواژگان: عناصر بالقوه سمناک، غبار داخلی، مدارس ابتدایی، مدل PMF
  • میرمحمد میری* صفحات 47-74

    در این پژوهش با بهره گیری از شواهد بافتی، ترکیب شیمیایی کانی ها و نمودارهای فازی به بررسی شرایط دگرگونی (دما، فشار و ترکیب سیالات) در گذر از رخساره شیست سبز به رخساره آمفیبولیت پرداخته می شود. متابازیت های جنوب استان کردستان در رخساره های زیر شیست سبز تا آمفیبولیت بالایی دگرگون شده اند. بررسی های صحرایی و سنگ نگاری نشان می دهند در این منطقه سنگ هایی با مجموعه کانی آمفیبول + پلاژیوکلاز + اپیدوت + کوارتز رخداد دارند که در طی شرایط دما-فشار حد فاصل رخساره شیست سبز و آمفیبولیت شکل گرفته اند. نتایج تجزیه های شیمیایی الکترون مایکروپروب و تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی آشکار ساختند که آمفیبول ها دارای منطقه بندی شیمیایی با مراکز اکتینولیتی و حاشیه های هورنبلندی هستند و تغییرات ترکیبی آنها از مرکز به حاشیه ناپیوسته است. پلاژیوکلازها نیز عمدتا ترکیب الیگوکلاز دارند اما آلبیت های باقی مانده نیز در سنگ به چشم می خورند. محاسبات دما و فشارسنجی بر مبنای ترکیب آمفیبول ها، دما و فشار 423 درجه سانتی گراد و 2 کیلو بار را برای مراکز آمفیبول ها و 543 درجه سانتی گراد و 4 کیلو بار را برای حاشیه های آنها ارایه می دهند که کما بیش در محدوده شرایط رخساره اپیدوت آمفیبولیت است. نمودارهای فازی دما-فشار محاسبه شده بر اساس ترکیب شیمیایی سنگ کل نیز نشان می دهند که سنگ های مورد مطالعه در محدوده دمای450 تا 550 درجه سانتی گراد و فشار 1/2 تا 8/6 کیلوبار دگرگون شده اند. بر اساس نمودارهای فازی تغییرات محتوای اکسیژن و دی اکسید کربن در برابر دما، اکسیژن تاثیر بسزایی در شکل گیری مجموعه کانی مشاهده شده داشته اما محتوای دی اکسید کربن سیال اندک بوده است. حضور آمفیبول های با ناپیوستگی شیمیایی و پلاژیوکلاز های با تنوع ترکیبی نشان می دهند که سنگ های مورد مطالعه در طی تشکیل به تعادل کامل دست نیافته اند.

    کلیدواژگان: متابازیت، شیست سبز، آمفیبولیت، نمودار فازی، کردستان
  • رضا علی پور*، مهسا مهرعلی منصوری، زهرا قاسمی صفحات 75-96

    تاقدیس نفت با راستای شمال باختری-جنوب خاوری در شمال پهنه ساختاری لرستان و باختر کمربند چین خورده-رانده زاگرس واقع شده است. در این پهنه گسل های راندگی و راستالغز پی سنگی و سطوح جدایشی نقش مهمی در هندسه ساختارهای چین خورده ایفا می کنند. در این پژوهش جهت تحلیل هندسی تاقدیس نفت با استفاده از ترسیم نیمرخ ساختاری عمود بر راستای تاقدیس در بخش مرکزی، اطلاعات چاه های حفاری شده در منطقه مورد مطالعه و تاقدیس های همجوار و تجزیه و تحلیل های مربوطه، الگوی دگرریختی و هندسه ساختاری تاقدیس نفت مورد مطالعه قرار گرفته است. این تاقدیس دارای دو سطح جدایش بالایی (سازند امیران) و میانی (سازند گرو) است. سطوح جدایشی و راندگی های پی سنگی در یال جنوب باختری تاثیر زیادی بر هندسه چین خوردگی ایجاد کرده اند که باعث عدم انطباق چین خوردگی سطحی و عمقی شده است. یک گسل راستالغز پی سنگی با راستای شمالی-جنوبی در بخش میانی تاقدیس باعث تغییر راستای محور تاقدیس از N70W در بخش شمال باختری به  N50W در بخش جنوب خاوری شده است. همچنین راندگی های کوچک و سطحی که از سطح جدایش بالایی منتشر شده است یا راندگی های مستقل در سازند گورپی باعث تشکیل محوری از دو لولای جناغی و مدور در بخش میانی تاقدیس نفت در ساختارهای چین خورده شده است. تجزیه و تحلیل مشخصه های هندسی تاقدیس نفت نشان می دهد که این تاقدیس یک چین نامتقارن و استوان ه ای و از نظر فشردگی باز و از نظر کندی چین در رده نیمه زاویه دار قرار دارد.

    کلیدواژگان: زاگرس، نیمرخ ساختاری، راندگی، چین خوردگی، گسل پی سنگی
  • حسین جهان محمدی، حسین مصدق*، مهران عزیززاده، حمید سرخیل، محمد محمدنیا صفحات 97-117

    توسعه مستمر صنعت نفت منجر به افزایش قابل توجه تعداد چاه هایی شده است که به طور همزمان مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند. به همین منظور، توسعه روش هایی که ادغام همه اطلاعات چاه را در مقیاس های مختلف بهبود بخشیده، ولی زمان لازم برای مطالعات را کاهش می دهند، از اهمیت بسیاری برخوردارند. این مقاله به بررسی ادغام نمودارهای تصویرگر (FMI)‏ با دیگر نمودارهای چاه پیمایی متداول (نمودارهای گاما، چگالی، تخلخل نوترون، صوتی) برای تعیین رخساره های الکتریکی در سازند گدوان در یکی از چاه های میادین دشت آبادان می پردازد. با توجه به قدرت تفکیک بالا، نمودارهای تصویرگر می توانند اطلاعات مهمی در رابطه با رسوب شناسی، بافت و توزیع تخلخل فراهم نمایند. این اطلاعات در شرایطی که امکان مغزه گیری از سازند وجود ندارد، بسیار با ارزش هستند. جهت تخمین دقیق، تصحیحات محیطی لازم بر روی نمودارهای متداول صورت گرفت. در مرحله بعد رخساره های الکتریکی با ادغام نمودارهای چاه پیمایی متداول و نمودار تصویرگر با استفاده از روش خوشه بندی گرافیکی (MRGC) در نرم افزار ژیولاگ و با استفاده از ماژول FACIMAGETM ساخته شدند و در نهایت مدل 8 رخساره ای به عنوان مدل بهینه انتخاب گردید. از میان رخساره های تعیین شده، رخساره الکتریکی شماره 8 به عنوان بهترین رخساره مخزنی (با توجه به تخلخل موثر بالا و حجم شیل پایین) تشخیص داده شد. مقایسه نتایج سنگ شناسی، حجم شیل، تخلخل و اشباع آب با رخساره های تعیین شده توسط روش آنالیز خوشه ای نشان داد که به کارگیری نمودارهای تصویرگر موجب بهبود تفکیک رخساره های الکتریکی می شود.

    کلیدواژگان: رخساره الکتریکی، خوشه بندی گرافیکی (MRGC)، دشت آبادان، سازند گدوان، نمودار تصویرگر
  • مهساسادات گوهری، افشین قشلاقی* صفحات 118-143

    هدف از این پژوهش تعیین تمرکز، غلظت فلزات سنگین و بررسی کانی شناسی-ریخت شناسی ذرات PM2.5 جمع آوری شده از ایستگاه سنجش آلودگی هوا در میدان هفت تیر (مرکز تهران) است. برای این منظور ذراتPM2.5  به کمک دستگاه نمونه گیر کم حجم و در طی مدت 5 ماه (اردیبهشت - شهریور 1398) بر روی فیلترهای تفلونی جمع آوری گردید. غلظت فلزات در نمونه ها پس از هضم آن ها در اسید توسط دستگاه جذب اتمی اندازه گیری گردیده و سپس از طریق روابط استاندارد به غلظت بر حسب میکروگرم بر مترمکعب تبدیل شدند. بر اساس نتایج به دست آمده تمرکز ذرات PM2.5 در خردادماه بیشتر از سایر ماه ها بوده و بالاتر از مقدار مجاز μgm−3 10 قرار می گیرد و سطح آلودگی نیز در همه ماه ها در رده آلودگی شدید تا شدیدا بالا است. از نظر غلظت فلزات سنگین تغییرات در همه ماه های نمونه برداری تقریبا مشابه بوده و از روند Zn>Ni>Pb>Cr>Cu>Cd  تبعیت می کند. غلظت دو  فلزPb  و Cr در ذرات کمتر از حد مجاز سازمان بهداشت جهانی و میانگین غلظت دو فلز Cd و Ni در نمونه ها بالاتر از استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا قرار می گیرد. محاسبه ضریب غنی شدگی و روش تحلیل مولفه اصلی نشان داد که کروم احتمالا منشا زمین زاد، کادمیم و روی دارای منشا عمدتا انسان زاد و سه فلز دیگر سرب، مس و نیکل دارای هر دو منشا طبیعی و انسان زاد هستند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که ذرات PM2.5  به صورت بی شکل یا نامنظم، میله ای شکل، نامنظم کروی، کاملا کروی، ورقه ای و همچنین به صورت اگرگاتهای بلند زنجیره یا بلورهای منفرد مشاهده می شوند. بر اساس مطالعات پراش پرتوایکس کانی های رسی (کاندیت و ایلیت)، کوارتز و کلسیت به عنوان کانی های اصلی، کانی های ژیپس و دولومیت به عنوان کانی های فرعی و کانی های وزتیت و هالیت به عنوان فازهای کانیایی کمیاب شناسایی گردیدند.

    کلیدواژگان: PM2.5، فلزات سنگین، کانی شناسی، ریخت شناسی ذرات، میدان هفت تیر، تهران
|
  • . Sadegh Alimoradi, Hamid Reza Nassery*, Farshad Alijani, Haji Karimi Pages 1-27

    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.

    Keywords: Ilam province, Hydrogeochemistry, Sulfur, Thermal Springs, Stable Isotopes, Sulfate Reduction
  • Fatemeh Hashemabadi, Ata Shakeri*, Meisam Rastegari Mehr Pages 28-46

    Concerns about dust contamination with potentially toxic elements are especially important in environments such as schools (particularly elementary schools) because children are more vulnerable to contaminants than adults. Therefore, due to the diversity of air pollution sources in Tehran, the present study was conducted to determine the severity of pollution, origin and health risk assessment of some potentially toxic elements in the dust of elementary schools in three districts of Tehran. For this purpose, 27 dust samples were collected from the indoor and outdoor areas of schools, and the concentration of elements was measured by induced coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS). Calculation of different geochemical indices showed that the four elements Cu, Zn, Sb and Pb have the highest enrichment and pollution compared to other elements. The results of calculating the health risk index revealed that As, Cu, Ni, Pb and Zn have similar hazard quotient (HQ) values in children and adults. Also, the health risk of exposure to Cr and Mn through dermal contact is higher in adults than in children, and the total hazard index (HI) of all elements in children is higher than in adults. Among the studied elements, two elements, lead and chromium, threaten the health of children more than others. Based on principal component analysis and positive matrix factorization (PMF) model, three geogenic, traffic and mix sources were identified for different elements. Pb, Zn, Cu and Cd were considered as indicators of traffic origin. The results of this study reveal the need for special attention to students' health.

    Keywords: Potentially toxic elements, Indoor dust, Elementary schools, PMF model
  • Mirmohammad Miri* Pages 47-74

    In this paper, metamorphic conditions (T, P and fluid composition) in greenschist to amphibolite facies transition zone are investigated using textural evidence, composition of the minerals and phase diagrams. Metabasites from the south of Kordestan Province were metamorphosed from sub-greenschist to upper amphibolite facies. Field observations and petrography studies show that there are some rocks containing mineral assemblage hornblende + plagioclase + epidote + quartz formed in conditions intermediate between greenschist and amphibolite facies. Electron microprobe analysis and scanning electron microscopy images reveal that the amphiboles have chemical zoning with actinolite cores and hornblende rims and these chemical changes are discontinous. The plagioclases are commonly oligoclase but there is some remnant albite. The epidotes are enriched in Fe with low clinozoisite contents. Geothermobarometry calculations using the amphibole compositions represent 423 °C and 2 kbar for the cores and 543 oC and 4 kbar for the rims. The calculated phase diagram based on whole-rock composition of a sample indicates that it was formed in 450 to 550 °C and 2.1 to 6.8 kbar that fall in the field of epidote-amphibolite facies condition. The O2 and CO2 vs. T variation phase diagrams show that O2 had a significant role formation of the mineral assemblage but the fluid contained very low CO2. Chemical discontinuities in the amphiboles and the plagioclases with different compositions demonstrate that the studied rocks formed in disequilibrium conditions.

    Keywords: Metabasit, Greenschist, Amphibolite, Phase diagram, Kordestan
  • Reza Alipoor*, Mahsa Mehrali Mansouri, Zahra Ghasemi Pages 75-96

    The Naft anticline is located in the NW-SE of the N Lurestan sub-zone and the Zagros fold and thrust belt. In this sub-zone, the structural geometry of the folded sequence is significantly influenced by the basemen thrust and strike-slip faults and detachment levels. In this research, for the geometrical analysis of the Naft anticline, we utilized the structural profile perpendicular to the anticline in the central region, information from drilling wells in the study area and neighboring anticlines, and the deformation pattern and structural geometry of the Naft anticline. The anticline has two upper (Amiran Formation) and Middle (Garau Formation) detachment levels. The basement thrust faults and detachment levels in the southwestern limb had a significant impact on the folding geometry and led to the formation of disharmonic folding. An N-S basement strike-slip fault in the middle part of the anticline has shifted the anticline axis from N70W in the northwest to N50W in the southeast. In addition, the minor and shallow thrust faults propagationg from the upper detachment levels or the independent thrusts in the Gurpi Formation resulted in the development ofan axis of two kink and curved hinges in the middle part of the Naft anticline in folded structures. The analysis of the geometrical parameters of the Naft anticline shows that it is an asymmetrical and noncylindrical fold, categorized as an open half-angle fold in terms of tightness.

    Keywords: Zagros, Cross-section, Thrust, Folding, Basement fault
  • Hossein Jahan Mohammadi, Hossein Mosadegh*, Mehran Azizzadeh, Hamid Sarkheil, Mohammad Mohammadnia Pages 97-117

    The continuous development of the oil industry has led to a significant increase in the number of wells that are simultaneously analyzed. For this purpose, it is important to develop methods that improve the integration of all well information at different scales, while reducing the time required for studies. This article examines the integration of image log (FMI) with other conventional logs (gamma, density, neutron and sonic) to determine electrofacies in the Gadwan Formation in one of the oilfields in Abadan plain, SW Iran. Due to the high resolution, the image logs can provide important information regarding sedimentology, texture, and porosity distribution. This information is very valuable in situations where it is not possible to core from the Formation. To accurately estimate, the necessary environmental corrections were applied to conventional logs. In the next step, electro-facies were created by integrating conventional logs and image log using the graphical clustering method (MRGC) in Geolog software and with the FACIMAGE™ module and finally, the model with 8 facies was selected as the optimal model. Among the determined facies, the electrofacies number 8 was recognized as the best reservoir facies (due to high effective porosity and low shale volume). Comparing the results of lithology, shale volume, porosity and water saturation with the facies determined by the cluster analysis method showed that the use of image logs has greatly improved the separation of electrofacies.

    Keywords: Electrofacies, Graphical clustering (MRGC), Abadan plain, Gadwan formation, Image log
  • Mahsa Saadat Gohari, Afshin Qishlaqi* Pages 118-143

    The aim of this study is to determine the ambient concentration, content of heavy metals and morphology and mineralogy of PM2.5 samples collected from air pollution monitoring station in Haft-Tir square (central Tehran). For this purpose, PM2.5 samples were collected by means of low-volume sampling device during five months (April-August 2019). Based on the obtained results, there is more loading of PM2.5 on June higher that 10 μgm−3 and showed high to very high pollution level. Variations in metal concentration in the sampling months were relatively similar, showing order of Zn>Ni>Pb>Cr>Cu>Cd. Comparing the mean concentration of metals with international permissible limits the concentration of Pb and Cr in PM2.5 samples was lower than that of recommended by the WHO while the average concentration of Cd and Ni was higher than those of USEPA recommended limit. Calculations of enrichment factor and results of principal component analysis revealed that Cr is of geogenic origin, Cd and Zn are derived from anthropic sources and Pb, Cu and Ni are probably of mixed sources. Based on scanning electron microscopy images, PM2.5 are observed as a shapeless or irregular, rod-shaped, irregular spherical, completely spherical, sheeted, as well as long chain aggregates or single crystals. According to the results of X-ray diffraction analysis, clay minerals, quartz and calcite were found as major minerals, gypsum and dolomite minerals were identified as minor minerals and wüstite and halite minerals were identified as rare mineral phases.

    Keywords: PM2.5, heavy metals, mineralogy, particle morphology, Hafte-Tire, Tehran