کاربرد توموگرافی ژئوالکتریک در شناسایی تاثیر گسلها بر هیدروژئولوژی آبخوان آبرفتی بادرود، جنوب شرق کاشان
محورهای موضوعی : آب شناسیحميدرضا ناصري 1 , فرشاد علیجانی 2 , مرتضی درویشی سدهی 3 , فائزه فلسفی 4
1 - دانشگاه شهید بهشتی
2 - دانشگاه شهید بهشتی
3 - دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
4 - دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
کلید واژه: آبخوان, بادرود, توموگرافی, گسل, ناهنجاری هیدروژئولوژی, هیدروشیمیایی,
چکیده مقاله :
چکیده این مطالعه به بررسی ناهنجاریهای هیدروژئولوژیک و هیدروشیمیایی آبخوان دشت بادرود، واقع در جنوب شرق کاشان، پرداخته است. با توجه به تفاوتهای قابلتوجه در مقادیر املاح و پارامترهای هیدروشیمیایی در بخشهای مختلف دشت، احتمال وجود ساختارهای مدفون مانند گسلها به عنوان عامل ناهنجاری هیدروژئولوژیک وجود دارد؛ از این رو تلاش شده است تا تأثیر ساختارهای تکتونیکی بر منابع آب زیرزمینی و بهبود مدیریت این منابع در دشت بادرود بررسی شود. روش پژوهش شامل جمعآوری دادههای هدایت الکتریکی، pH و دما (از 40 نمونه آب زیرزمینی در دو دوره اردیبهشت و تیر 1397) و استفاده از روشهای ژئوالکتریک با آرایه شلومبرژه در سه پروفیل و 61 نقطه سونداژ است. تفسیر دادهها با استفاده از نرمافزارهای IPI2win و RES2DINV برای مدلسازی یکبعدی و دوبعدی مقاومت ویژه الکتریکی انجام شده است. نتایج نشان میدهد که آبخوان دشت بادرود از نظر پارامترهای هیدروشیمیایی دارای ناهنجاریهای قابلتوجهی است که با الگوی جریان آب زیرزمینی همخوانی ندارد. نقشههای مقاومت ویژه ظاهری در عمقهای مختلف و مقاطع توموگرافی الکتریکی نشاندهنده وجود حداقل یک مسیر احتمالی گسل در منطقه است که میتواند بهعنوان عامل اصلی ناهنجاریهای هیدروشیمیایی عمل کند. در آبخوان بادرود، این ناهنجاری ساختاری با تغییرات هیدروشیمی منطبق است و به لحاظ هیدروژئولوژی با تفاوت فاحش آبدهی چاههای آب در اطراف مشخص میشود. این یافتهها بر لزوم توجه به عوامل تکتونیکی در برنامهریزی و مدیریت منابع آب زیرزمینی تأکید میکند. همچنین با ادغام روشهای ژئوالکتریک و تحلیلهای هیدروشیمیایی، رویکردی نوین برای شناسایی ساختارهای زمینشناسی مدفون و بررسی اثرات آنها بر کیفیت و کمیت آبهای زیرزمینی ارائه میدهد.
Abstract This study investigates hydrogeological and hydrochemical anomalies in the Badrood plain aquifer, located in the southeast of Kashan. Given the significant differences in salt concentrations and hydrochemical parameters across various parts of the plain, the potential presence of buried structures such as faults as a cause of hydrogeological anomalies exists. Therefore, an effort has been made to examine the impact of tectonic structures on groundwater resources and to improve the management of these resources in the Badrood plain. The research methodology includes collecting data on electrical conductivity, pH, and temperature (from 40 groundwater samples in two periods: May and June 2018) and employing geoelectric methods using the Schlumberger array in three profiles and 61 sounding points. Data interpretation was performed using IPI2win and RES2DINV software for one-dimensional and two-dimensional modeling of electrical resistivity. The results indicate that the Badrood plain aquifer exhibits significant anomalies in terms of hydrochemical parameters, which do not align with the groundwater flow pattern. Apparent resistivity maps at various depths and electrical tomography sections indicate the presence of at least one possible fault line in the region, which could act as the main cause of hydrochemical anomalies. In the Badrood aquifer, this structural anomaly coincides with hydrochemical variations and, from a hydrogeological perspective, is characterized by a significant difference in the discharge of water wells in the surrounding area. These findings emphasize the need to consider tectonic factors in the planning and management of groundwater resources. Furthermore, by integrating geoelectric methods and hydrochemical analyses, a novel approach is presented for identifying buried geological structures and investigating their effects on the quality and quantity of groundwater.
آقانباتی، ع.، 1383. زمینشناسی ایران. سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور.
درویشزاده، ع.، 1383. زمینشناسی ایران (چینهشناسی، تکتونیک، دگرگونی و ماگماتیسم)، چاپ اول، انتشارات امیرکبیر، 433 ص.
رهگشای، م.، 1376. مطالعه آبشناسی مناطق با آبوهوای خشک تحت شرایط ناپایدار، مدل مطالعاتی: منطقه حاشیه کویر بادرود، طرح مستقل پژوهشی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلیتکنیک تهران).
سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی، نقشههای 1:100000 کوه لطیف و نطنز و نقشه 1:250000 کاشان.
شرکت آب منطقهای استان اصفهان، 1396. بانک اطلاعات کمی و کیفی منابع آب.
شیرخانی، ف.، ناصری، ح.، علیجانی، ف. و نجات جهرمی، ز.، 1403. مدلسازی اثرات کفشکنی چاههای بهرهبرداری بر آبخوان باد-خالدآباد، جنوب کاشان. فصلنامه زمینشناسی ایران، 18(70): 51-65. https://dorl.net/dor/20.1001.1.17357128.1403.18.70.4.3
سازمان هواشناسی اصفهان، 1395. بانک اطلاعات کمی و کیفی.
علیجانی، ف.، ناصری، ح.، امیرافضلی، م. و شماسی، ع.، 1397. تأثیر گسل دورود بر هیدروژئولوژی آبخوان آبرفتی دشت دورود–بروجرد، لرستان. تحقیقات منابع آب ایران، 14(2): 167-181.
Ahmed, A., Salem, H. and El-Kaliouby, B., 2020. Application of Electrical Resistivity Tomography for Detecting Buried Faults in the Nile Delta Aquifer, Egypt. Journal of Applied Geophysics, 175, 103914. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2020.103914.
Alp, H., Tezel, O., Avcı, K., Vardar, D. and Alp, Y., 2024. Detecting Active Faults Using Electrical Resistivity Tomography: A Case Study in Istanbul, Türkiye. Doklady Earth Sciences, 519: 2257-2270. https://doi.org/10.1134/S1028334X24603018
Bense, V.F., Van den Berg, E.H. and Van Balen, R.T., 2003. Deformation Mechanisms and Hydraulic Properties of Fault Zones in Unconsolidated Sediments: The Roer Valley Rift System, The Netherlands. Hydrogeology Journal, 11(3): 319-332.
Chandra, C.P., 2016. Groundwater Geophysics in Hard Rock. First Edition, CRC Press/Balkema, 370 p.
Hosseini, M., Javadi, S. and Kholghi, M., 2020. Hydrogeological and Geophysical Investigation of Groundwater Quality in Isfahan Plain, Iran. Environmental Earth Sciences, 79(10): 234. https://doi.org/10.1007/s12665-020-08967-8
Kumar, R., Singh, V. and Kumar, P., 2020. Impact of Tectonic Structures on Groundwater Flow and Quality in the Indo-Gangetic Plains. Hydrogeology Journal, 28(4): 1455-1468. https://doi.org/10.1007/s10040-020-02145-9
Li, Y., Zhang, X. and Wang, L., 2022. Hydrochemical Anomalies Caused by Buried Faults in Yunnan Province, China: A Geophysical Perspective. Science of the Total Environment, 806: 150604. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150604
Mohammadzadeh, H., Jafari, F. and Moghaddam, A., 2019. Hydrogeological Impacts of Active and Inactive Faults in Yazd-Ardakan Plain, Iran. Journal of African Earth Sciences, 158: 103538. https://doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2019.103538
Rahimi, A., Asghari-Moghaddam, A. and Zare, M., 2021. Geophysical Investigation of Buried Faults and Their Impact on Groundwater Quality in Kermanshah Plain, Iran. Near Surface Geophysics, 19(2): 123-135. https://doi.org/10.1002/nsg.12145
Rajabpour, H., Vaezihir, A. and Sedghi, M.H., 2016. The North Tabriz Fault, a Barrier to Groundwater Flow in an Alluvial Aquifer Northwest of Tabriz, Iran. Environmental Earth Sciences, 75(10): 1-13.
Wang, T., Li, H. and Liu, J., 2021. Electrical Resistivity Tomography for Detecting Buried Faults in Alluvial Aquifers: A Case Study from Japan. Engineering Geology, 282: 105994. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2021.105994
Yan, Y., Shi, Z., Zhou, X., Wang, G., Zhang, Z., Bai, Y., Zeng, Z., Yao, B., Wang, Y., He, M., Tian, J., Li, R. and Yan, H., 2026. Unraveling Stress-Mediated Fluid-Fault Interactions in 2021-2022 Seismic Sequence: Insights from Unsupervised Machine Learning and Multiparametric Hydrochemical Anomalies in Xianshuihe Fault Zone. Applied Geochemistry, 196: 106635. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2025.106635
Zhang, J., Chen, Y. and Wu, Q., 2021. Geophysical Identification of Buried Faults and Their Hydrochemical Impacts in Northern China. Journal of Hydrology, 594: 125876. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125876
