گنبد های نمکی ...

[Sharim]

[Sharim]

(1)كلياتي در مورد گنبد هاي نمكي :

بطور کلي برجستگيهايي که توسط نمک به علت حرکات و بالا آمدن آن ايجاد مي‌گردد، گنبد نمکي (Saltdom )ناميده مي‌شود. بديهي است اشکال خارجي تمامي گنبدهاي نمکي يکسان و يک شکل نبوده و بستگي به سنگهاي پوششي آن و ميزان فشار دروني آن دارد. به عبارت ديگر گنبد نمکي عبارت است از ساختمان زمين ‌شناسي گنبدي شکلي که هسته آن از نمک تشکيل شده است. از نظر مکانيسم تغيير شکل ، تغيير شکل از نوع پلاستيکي است. حرکت اينگونه مواد پلاستيکي سبب ايجاد چين‌هاي دياپيري مي‌شود و به همين جهت از نظر زمين شناسي ساختماني نيز قابل مطالعه و بررسي است.(1)


الف‌) مقطع گنبد نمكي با هسته نمكي مشخص
ب) برش افقي از يك گنبد نمكي كه هسته و سنگ پوشش آن مشخص است .

ساخت‌هاي گنبدي در نتيجه نيروهاي قائم كه از پايين به بالا اثر مي كنند، تشكيل مي شوند. از مهمترين اين ساختار ها مي توان به گنبدهاي نمكي اشاره كرد

[Sharim]

اين گنبدها بر اثر ناپايداري ثقلي لايه هاي با چگالي كمتر(نمك يا ساير مواد تبخيري) كه توسط سنگهاي چگالتر پوشيده شده است، به وجود مي‌آيد. به دليل وجود مخازن نفتي، منابع سولفيدي پتاس، آهن و نمك داراي ارزش اقتصادي هستند(17)

شكل 2: تشكيل گنبد نمكي با اعمال فشار از قسمت زيرين لايه نمك

[Sharim]

اجزاي گنبدهاي نمکي

هر گنبد نمکي شامل يک هسته مرکزي است که از نمک تشکيل شده و بخشي که اطراف هسته مرکزي را احاطه مي‌کند و از سنگهاي رسوبي محلي تشکيل مي گردد كه معمولا از رسوبات نمکي هسته مرکزي جوانتر است .
در بيشتر گنبدهاي نمکي ، سطح فوقاني بوسيله طبقات رسوبي پوشيده شده و تشکيل پوششي را مي‌دهد که به آن پوش سنگ مي‌گويند. در بعضي از گنبدهاي نمکي ، ضخامت پوش سنگ به چند صد متر مي‌رسد و بعضي از گنبدهاي نمکي نيز فاقد پوش سنگ است. مثلا گنبد نمکي قم که در شمال ارتفاعات زنگار منطقه قم قرار دارد، فاقد پوش‌سنگ است. پوش سنگها معمولا از سنگهاي آهکي ، ژيپس و انيدريت تشکيل مي‌شود. در بعضي موارد پوش سنگ حاوي ذخايري از مواد گوگردي است.(1)

[Sharim]

شکل گنبد نمکي :

از نظر جکسون و تالبوت (1986) ، ساختمانهاي نمکي ممکن است به صورت تاقديس نمکي (Salt anticlines) بالشهاي نمکي (Salt pillows) ، برجستگيهاي تيغه مانند نمکي (Saltridges) امواج نمکي (Salt Waves) ، استوکهاي نمکي (Salt stocks) و غيره باشد. شکل گنبد نمکي متغير است. ديواره بسياري از گنبدهاي نمکي داراي شيب زياد در حدود 80 تا 90 درجه به طرف خارج است. گنبدهاي نمکي متقارن ، کمياب و اغلب گنبدها نامتقارن و شيب ديواره‌ها در جهت مختلف متفاوت است. مقطع بيشتر گنبدهاي نمکي نزديک به دايره و در بعضي از گنبدها بيضي شکل است. گسترش افقي گنبدها بسيار متغير و اغلب چندين کيلومتر است. (1)
در زير اشكال متنوعي از گنبد نمكي تصوير شده است :

[Sharim]

انواع گنبدهاي نمکي از نظر عمق سطح فوقاني

• گنبدهاي نمکي کم عمق :

معمولا سطح فوقاني اين گنبدها از سطح زمين کمتر از يک کيلومتر است. مانند گنبدهاي نمکي ايران.
• گنبدهاي نمکي داراي عمق متوسط :
سطح فوقاني آنها بين يک يا 1.5 کيلومتري سطح زمين قرار دارد.
• گنبدهاي نمکي عميق :
فاصله آنها از سطح زمين از 1.5 کيلومتر متجاوز است. اطلاعات حاصل از حفاريها نشان مي‌دهد که بعضي از گنبدهاي نمکي در اعماق بيش از 3000 متر از سطح دريا توسعه دارد. (1)
مکانيسم تشکيل گنبدهاي نمکي
حرکت نمک با توجه به خاصيت شکل پذيري آن به سمت بالا به علت ضخامت قابل توجه طبقات روي آن است و اين ضخامت بايد به اندازه‌اي باشد که نيروي محرکه‌اي جهت جابجايي آن بوجود آيد. بنابراين سرعت حرکت نمک نمي‌تواند در همه جا يکسان باشد. در اين صورت با حرکت نمک به سمت بالا قدرت و نيروي محرکه فوق کاهش پيدا کرده و با افزايش بار ، رسوبات نمک حرکت قايم خود را ادامه مي‌دهد. اين حرکت مي‌تواند در هر سال از 0.1 تا يک ميليمتر باشد. (1)

شكل6: مدل حركت نمك به سمت لايه هاي بالايي رفتار دياپيري گنبدها تنها به گنبدي شدن ختم نميگردد يعني دياپيريسم صرفاً بمعني گنبدي شدن رسوبات تبخيري نيست بلكه دياپيريسم در واقع يك مكانيسم حركتي چرخشي خلاف نيروي ثقل است. بعبارت ديگر حالات مختلف شكل‌پذيري بسترهاي نمكي ميتواند زاييده عملكرد دياپيريسم باشد در صورتيكه جريانهاي تكتونيكي اعمال شده را يكسو نماييم يعني فرض كنيم بر حوزه تبخيري فقط در يك جهت نيرو وارد ميشود در آنصورت بهنگام عمل دياپيريسم حوزه ميل دارد در جهت ديگر فرار نمايد، لذا در آخر بصورت صفحات كشيده شده و يا بصورت تزريقهاي نمكي، آپوفيزهاي نمكي، سوزنهاي نمكي و غيره در سطح زمين تظاهر كند.(اسپهند1369)

[Sharim]

شرايط فيزيكوشيميايي در تشكيل دياپيرهاي نمكي:

عواملي كه در انعقاد هسته دياپيريسم دخالت دارند متعددند و اصولاً شرايط فيزيكي و ترموديناميكي حاكم بر حوزه‌هاي نمكي شامل نقطه ذوب، انجماد، چگالي، تغييرات فشار، حرارت در شكل گيري و حركت دياپيريسم موثر هستند.
چگالي نمك: تغييرات چگالي از يك نمك به نمك ديگر مثلاً از قطب كلروره بطرف قطب سولفاته و يا كربناته و غيره كاملاً در پديده‌ها لوكنيزه موثر ميباشند.
حرارت در اثر فرونشستن و انباشتگي (Loading) رسوبات رويي در عمق افزايش يافته و نمك بعلت بالا بودن ظرفيت حرارتي ويژه و ضريب انتقال حرارتي پايين ميتواند در كنسرو كردن حرارت نقش بسزايي داشته باشد بنحوي كه مواد چسبنده رسي بصورت قطعات پخته آجر مانند ديواره‌هاي حفاظتي براي گنبدهاي نمكي خواهند بود. حرارت بطور كلي در جريان پروسه دياپيريسم در استوكهاي نمكي متمركز ميگردد.

حوزه‌هاي تبخيري با داشتن مقاديري آب بصورت يك الكتروليت فعال عمل منيمايند كه در شرايط داغ باعث تفكيك يونهاي –Cl و –F و Br گرديده و در اثر وجود كاتيونهاي آهن و سيليس تمايل زيادي به جذب عناصر شديداً الكترونگاتيف از خود نشان مي‌دهند و اين جذب بطرف قطبهاي بشدت الكتروپوزيتيف بسيار سريع صورت مي‌گيرد. در شرايط دياژنز آب بسيار زيادي در حوزه‌هاي تبخيري نمكي وجود دارد و نمك اساساً تمايلي به انعقاد و تشكيل هسته را ندارد و زمانيكه ميزان آب حوضه رسوبي در نتيجه بالارفتن دما و فشردگي رسوبات و عمل اينفيلتراسيون كاهش مي‌يابد جريانهاي الكتروليتي ، قطبي ميگردند. يعني محيطهاي الكتروليتي بسمت قطبهاي ولكانيكي جذب ميگردند و يك مكانيسم چرخشي در محلولهاي نمكي و داغ بوجود مي‌آيد.
اعمال درجه حرارت بر حوزه‌هاي تبخيري بر دو گونه است يكي حرارت حاصل از انباشتگي رسوب، ديگري حرارت حاصل از عمل نيروهاي فشاري ـ مماسي كه در هسته مركزي دياپير نمكي كنسرو ميشود. و چرخشي شبيه جريانهاي جابجايي را بوجود مي‌آورد و برخلاف تصور اساساً نمك در جهت خلاف نيروي ثقل حركت نميكند ولي در شرايط مايع (Liquid stae) ميتواند با استفاده از كاپيلاريته رسها در جهت خلاف نيروي ثقل بطرف بالا صعود نمايد.

خاصيت روانگري (Viscosity) . در اكثريت قريب باتفاق گنبدهاي نمكي انواع رسها و مواد آرژيلي در ساختار گنبد دخالت دارند كه باعث بالا رفتن ميزان چسبندگي تا ميزان 35 الي 42 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع بوده و از طرفي مواد كربناته و نمكها فاقد روانگري هستند و بوسيله سيماني از مواد رسي محصور ميگردند.

فشار و حرارت

در اثر افزايش وزن رسوبات فوقاني گاهي بضخامت بيش از 10 هزار متر و فشردگي آنها باعث تغييرات درجه حرارت و در نتيجه اعمال نيروهاي زمين ساختي و تنشهاي فشاري ـ مماسي و تغييرات حرارتي مي شود كه موجب ذوب مجدد و تبلور دوباره و3 تغيير آرايش كانيهاي سنگ و دگرگوني رسوبات قديمي و جوان ميگردد . ايجاد حرارت و تمركز آن در هسته مركزي دياپير باعث تغيير فازهاي سه گانه در عبور جسم از حالت جامد به حالت مايع و بخار مي گردد . با تغييرات ديفرانسيلي فشار نيز بعلت خميري بودن مواد همراه نمك در اثر اعمال فشارهاي نامتعادل رسوبات رويي، تغيير شكلهاي گوناگون بوجود مي‌آيد.

[Sharim]

منشا گنبدهاي نمکي

در نقاطي که گنبدهاي نمکي يافت مي‌شود، اغلب در زيرزمين لايه‌هاي ضخيمي از نمک موجود مي باشد که به لايه‌هاي تغذيه کننده گنبد نمک موسوم است. ضخامت اين لايه‌هاي نمک متفاوت و در موارد استثنايي از هزار متر بيشتر است. به نظر نتلتن (Nettelton) اگر در بالاي يک طبقه نمک اصلي ، تاقديسي با شيب بسيار ملايم وجود داشته باشد حرکت نمک به طرف بالا شروع مي‌شود و نمک از لايه‌هاي تغذيه کننده بيرون کشيده مي‌شود. عاقبت نمک، در طبقات نمکدار مجاور ممکن است به اندازه‌اي نازک و فشرده شود که افزايش بيشتر نمک غيرممکن گردد. نازک شدن طبقات نمکدار موجب فرو نشستن طبقات رويي آنها و ايجاد شيب به طرف خارج از گنبد مي‌شود.
ضخامت لايه‌هاي تغذيه کننده نمک متفاوت است و يکي از راههايي که براي تعيين ضخامت اين لايه‌ها بکار مي‌رود، تعيين گودي ناوديس‌هاي کناري گنبدهاي نمک است.
مراحل تشکيل گنبد نمکي
• تشکيل طبقات با شيب ملايم.
• تشکيل تاقديس ساده گنبدي شکل.
• تشکيل گنبد نمکي حقيقي. (1)

تشكيل گنبدهاي نمكي را مي توان به صورت ديگري نيز توضيح داد :

مراحل تشكيل ساختمان گنبد نمكي:

1) پوشيده شدن لايه هاي نسبتا ضخيم نمك به وسيله يك يا چند لايه رسوبي
2) تشكيل طبقات با يك شيب ملايم
3) ايجاد تاقديس ساده گنبدي شكل همراه با شكستگي ها و گسلها
4) نفوذ نمك به داخل شكستگيها و تشكيل گنبد.

منشا تشكيل گنبدهاي نمكي:

در اين مورد نظرات متفاوتي وجود دارد كه ار آن جمله:
الف - عده‌اي عقيده دارند كه نيروهاي تكتونيكي عامل اصلي حركت گنبدهاي نمكي است و دليل آنرا وجود رابطه تقارني بين محور چين خوردگي‌ها و گنبدهاي نمكي مي دانند.
ب- برخي معتقدند گنبدهاي نمكي مستقل از نيروهاي تكتونيكي شكل گرفته و علت آنرا اختلاف چگالي بين نمك و رسوبات اطراف آن مي‌دانند.

ج- عده‌اي علت اصلي نمك را حركت رو به پايين رسوبات پيرامون توده سنگ مي دانند. يعني به نظر آنها اصولا نمك هيچ حركتي ندارد.(17)



شكل 7 : تشكيل گنبد نمكي به دليل اختلاف چگالي

[Sharim]

اشکال مختلف گنبدهاي نمکي (Salt dom) يا (Diapiricfolds)

• گنبدهاي نمکي متقارن :

کمياب تر بوده و شيب آنها در طرفين تقريبا مساوي است.
• گنبدهاي نمکي نامتقارن :
اين گنبدها فراوان تر بوده و شيب دامنه اطراف آن نامساوي است. شکل کلي مقطع عرضي گنبدهاي نمکي بيشتر دايره و در برخي از آنها بيضي شکل است و گسترش آن در روي زمين از 500 متر تا 8 کيلومتر (در آمريکا) و در شمال شرقي درياي خزر بين 5 تا 12 کيلومتر گزارش شده است. (1)
پديده‌هاي مؤيد جريان و شکل پذيري نمک در گنبدهاي نمکي
• حرکت نمک به صورت يخچال در اطراف گنبد.
• انحنا و گنبدي شکل شدن طبقات روي نمک در گنبدهايي که نمک آنها هنوز به سطح زمين نرسيده اند.
• وجود کلاهک (Cap rock) در روي گنبدهاي نمکي.(1)
(2) تاثير گنبدهاي نمكي از نظر زيست محيطي

يكي از مهمترين محدوديت‏هاي منابع آبهاي سطحي در ايران مشكل شور شدن بر اثر عوامل مختلف طبيعي است . از جمله عوامل طبيعي كه باعث پايين آمدن كيفيت آبهاي سطحي مي‏شود سازندهاي زمين شناسي شوره ، مخصوصاً گنبدهاي نمكي ، است .(2) لذا در استان هايي از كشور كه رخنموني از گنبد هاي نمكي وجود دارد و آبهاي سطحي نيز از مجاورت اين سازندها عبور مي كند با تغيير در كيفيت آب رودخانه مواجه هستيم .از جمله مهمترين استان هايي كه گنبد هاي نمكي به تعداد فراوان در آنها يافت شده استان هاي فارس ، هرمزگان ، خوزستان و سمنان است كه بيشترين گنبدهاي نمكي ايران را در خود جاي داده اند . رودخانه شور دهرم از جملة مهمترين منابع آبهاي سطحي در استان فارس است كه از زير حوضه‏هاي رودخانه" مند" مي باشد كه جزيي از حوضة آبريز خليج فارس و درياي عمان محسوب مي‏شود . با توجه به همبستگي بين طول آبراهه‏هاي با رتبه‏هاي مختلف از تشكيلات تبخيري شور گچساران با ميزان شوري رودخانه(در حدود 3 تا 9 درصد )شوري زير حوضه‏هاي پايين دست رودخانه شور دهرم مربوط به اين تشكيلات است . شعبه اصلي رودخانه با رتبه 6 از ميان گنبد نمكي دهرود عبور مي‏نمايد پس از آن رودخانه فصلي" كنار سياه" با عبور از گنبد نمكي كنار سياه به آن مي‏پيوندد و در نهايت شاخة خوراب كه گنبد نمكي خوراب در انتهاي آن واقع شده ، با عبور از اين گنبد نمكي به شعبه اصلي رودخانه مي‏پيوندد . در مجموع در حدود 95 درصد از شوري رودخانه از گنبدهاي نمكي سه گانه ذكر شده تأمين مي‏شود و به همراه سازندهاي تبخيري شور و چشمه‏هاي شوري كه خود از گنبدهاي نمكي سرچشمه مي‏گيرند بطور متوسط سالانه در حدود 170000 تن املاح كه بيش از 70 درصد آن را نمك تشكيل مي‏دهد وارد رودخانه ميشود و باعث غير قابل مصرف شدن آب آن چه از جهت شرب و چه از جهت كشاورزي مي‏شود . در صورت تغيير مسير بخشي از رودخانه كه از گنبد نمكي دهرود عبور مي‏نمايد و جلوگيري از ورود چشمه‏هاي شور به آن ، تا حدود زيادي از شدت شوري رودخانه كاسته مي‏شود . به نحوي كه بتوان در فصل زمستان از آب آن جهت مصرف كشاورزي بطور محدود استفاده گردد(2).

[Sharim]

در جنوب ايران در قسمتي از كوههاي زاگرس و خليج فارس در حدود دويست بيرون زدگي نمكي وجود دارد. 23 درصد جنوب مركزي ايران تشكيلات كارستي رخنمون دارند و در استان فارس اين تشكيلات، لايه هاي آبدار كارستي با كيفيت خوبي را تشكيل ميدهند و عموماً هدايت الكتريكي چاهها و چشمه هايي كه از اين تشكيلات تخليه مي گردند كمتر از 500 ميكروموس بر سانتيمتر ميباشد. در بعضي از مناطق فارس رخنمون گنبد نمكي در مجاورت تشكيلات كارستي، باعث كاهش كيفيت آب هاي كارستي شده است .

گنبد نمكي داراب باعث كاهش كيفيت در بعضي چشمه هاي كارستي شده و كيفيت قسمت سطحي آبهاي زيرزميني دشت مجاور را كاهش داده بطوريكه دشت، شوره زار شده است ولي اثر آن بر روي كاهش كيفيت چشمه، زياد نيست بطوريكه چشمه ميتواند مورد استفاده كشاورزي قرار گيرد . (23)

در يك مطالعه محلي در مورد گنبد نمکي سروستان جهت کاهش اثرات مخرب گنبد نمکي بر آبهاي زيرزميني دشت راه‌حلهايي پيشنهاد گرديده است . که از آن جمله مي‌توان پمپاژ آبهاي کارستي منطقه قبل از آلوده شدن، ايجاد قنات در مجاورت گنبد نمکي و زهکشي کردن آبهاي شور و آلوده و جلوگيري از ورود آنها به دشت منطقه مورد نظر ، ايجاد حوضچه‌هاي تبخير در اطراف گنبد و هدايت آبهاي شور به درون آنها را نام برد.(3) كه البته برخي از اين راه حل ها را مي توان جهت كاهش تاثير گنبد هاي نمكي مناطق ديگر بر روي آب هاي سطحي آن مناطق در نظر گرفت .

از جمله موارد ديگر مي توان به رودخانه دالكي در استان بوشهر اشاره كرد . منشاء آلودگي رودخانه دالكي ميتواند عوامل متعددي از جملهتشكيلات زمينشناسي شور، تزريق آبهاي شور زيرزميني (مثل آبهاي فسيلي)، تزريق نمك به صورت دياپيريسم و.... باشد. حوضه رودخانه دالكي كه يكي از زير حوضههاي رودخانه حله در جنوب غربي ايران محسوبميشود كه از نظر محدوده سياسي، دو استان فارس و بوشهر را در بردارد.(21)
يكي از موارد تشكيل رودخانه هاي شور كه ارتباط مستقيم با شكل گيري گنبد نمكي دارد ،جريان هاي آبي است كه از تجمع آب در گود شدگي بوجود آمده در حاشيه گنبد ايجاد مي گردد . از جمله گود شدگي هاي حاشيه گنبد كه در اثر بالا آمدن نمك ايجاد مي گردد مي توان به رودخانه ايجاد شده در سازند گچساران در اثر رخنمون قسمتي از گنبد هاي نمكي هرمز اشاره كرد كه در شكل زير به طور واضح قابل مشاهده است .