بررسی خواص مهندسی و زیست محیطی رسوبات منطقه شمالشرق اردکان

بررسی خواص مهندسی و زیست محیطی رسوبات منطقه شمالشرق اردکان

امیرفضل طوسی ، خلیل رضایی

چکیده:

امروزه؛ مطالعات زمین شناسی در گرایش های مهندسی و محیط زیست، اهمیت ویژه ای در فعالیتهای صنعتی بویژه کارخانجات کانه آرائی تولید مواد رادیواکتیویته (نظیر اورانیوم) دارد که بطور روزافزون در حال گسترش می باشد. این تحقیق در منطقه شمالشرق اردکان در اطراف کارخانه تولید اکسید اورانیم که در حال ساخت می باشد، انجام شده است. مطالعاتی در زمین شناسی مهندسی و زیست محیطی، که به بررسی شناسائی انواع رسوبات، سنگهای رسوبی دارای رخنمون در ارتفاعات و خصوصیات مهندسی خاکها پرداخته شده است. این مطالعات می تواند معیار سنجشی برای شرایط بعد از آلودگی های احتمالی منطقه در زمان بهره برداری از کارخانه باشد.

واژه های کلیدی: زمین شناسی مهندسی، زمین شناسی محیط زیست، کارخانه کانه آرائی، شمالشرق اردکان، رسوبات و سنگهای رسوبی

---

مقدمه

در اواخر دهه 70 میلادی که حساسیتهای جامعه جهانی نسبت به آلودگی محیط زیست بر انگیخته شد، دولتها و شرکت ها مجبور شدند معیارهای سختگیرانه تری برای مواد آلوده کننده تصویب کنند. از اواخر دهه هفتاد میلادی بررسی آلودگیهای ناشی از تشعشعات رادیواکتیو در مخازن باطله اورانیم به طور جدی دنبال گردید. تا قبل از این تاریخ طراحی و ساخت و نگهداری سدهای باطله اورانیم، کمابیش همانند سایر مخازن باطله انجام می شد، ولی از آن زمان به بعد جنبه های بسیار سمی و خطرناک و پایدار مواد دورریز اورانیم با دیدگاه جدی تری نگریسته شد(معماریان، 1375 ). در کشور ما نیز توجه به مسائل در منطقه شمالشرق این (YCP) زیست محیطی در کلیه امور معدنی و صنعتی به طور روزافزون در حال پیگیری است. کارخانه تولید اکسید اورانیم اردکان شهر، جهت فرآوری و کانه آرائی از سنگ های معدنی اورانیم در حال احداث می باشد. محصول نهائی این کارخانه تولید کیک زرد است که در صنعت هسته ای بعنوان اولین ماده چرخه سوخت کاربرد دارد. با توجه به شرایط اقلیمی و زیست محیطی محل و پتانسیل های موجود در منطقه احداث این کارخانه مزیدهای خاصی را در توانمندی و اهداف دراز مدت سیاست های کشور دنبال می کند. این تحقیق بررسی و پژوهشی در جهت ارزیابی پتانسیل های موجود در منطقه از دیدگاه زمین شناسی مهندسی و زیست محیطی رسوبات و سنگ های رسوبی می باشد که از پارامترهای اصلی در ساخت و ساز این پروژه ملی است.

برای دیدن سایر مقالات زیست محیطی اینجا کلیک کنید .

برای دیدن متن کامل این مقاله به ادامه مطلب بروید .

برای دانلود فایل PDF این مقاله به ادامه مطلب بروید .

پسورد فایل فشرده : www.mohitesabs.blogsky.com

توضیح : فایل متنی این مقاله که در این وبلاگ آورده شده است تغییرات اندکی با فایل PDF و اصل مقاله دارد . لطفا برای مشاهده متن اصلی مقاله فایل PDF را دانلود کنید .

بررسی خواص مهندسی و زیست محیطی رسوبات منطقه شمالشرق اردکان

امیرفضل طوسی ، خلیل رضایی

چکیده:

امروزه؛ مطالعات زمین شناسی در گرایش های مهندسی و محیط زیست، اهمیت ویژه ای در فعالیتهای صنعتی بویژه کارخانجات کانه آرائی تولید مواد رادیواکتیویته (نظیر اورانیوم) دارد که بطور روزافزون در حال گسترش می باشد. این تحقیق در منطقه شمالشرق اردکان در اطراف کارخانه تولید اکسید اورانیم که در حال ساخت می باشد، انجام شده است. مطالعاتی در زمین شناسی مهندسی و زیست محیطی، که به بررسی شناسائی انواع رسوبات، سنگهای رسوبی دارای رخنمون در ارتفاعات و خصوصیات مهندسی خاکها پرداخته شده است. این مطالعات می تواند معیار سنجشی برای شرایط بعد از آلودگی های احتمالی منطقه در زمان بهره برداری از کارخانه باشد.

واژه های کلیدی: زمین شناسی مهندسی، زمین شناسی محیط زیست، کارخانه کانه آرائی، شمالشرق اردکان، رسوبات و سنگهای رسوبی

---

مقدمه

در اواخر دهه 70 میلادی که حساسیتهای جامعه جهانی نسبت به آلودگی محیط زیست بر انگیخته شد، دولتها و شرکت ها مجبور شدند معیارهای سختگیرانه تری برای مواد آلوده کننده تصویب کنند. از اواخر دهه هفتاد میلادی بررسی آلودگیهای ناشی از تشعشعات رادیواکتیو در مخازن باطله اورانیم به طور جدی دنبال گردید. تا قبل از این تاریخ طراحی و ساخت و نگهداری سدهای باطله اورانیم، کمابیش همانند سایر مخازن باطله انجام می شد، ولی از آن زمان به بعد جنبه های بسیار سمی و خطرناک و پایدار مواد دورریز اورانیم با دیدگاه جدی تری نگریسته شد(معماریان، 1375 ). در کشور ما نیز توجه به مسائل در منطقه شمالشرق این (YCP) زیست محیطی در کلیه امور معدنی و صنعتی به طور روزافزون در حال پیگیری است. کارخانه تولید اکسید اورانیم اردکان شهر، جهت فرآوری و کانه آرائی از سنگ های معدنی اورانیم در حال احداث می باشد. محصول نهائی این کارخانه تولید کیک زرد است که در صنعت هسته ای بعنوان اولین ماده چرخه سوخت کاربرد دارد. با توجه به شرایط اقلیمی و زیست محیطی محل و پتانسیل های موجود در منطقه احداث این کارخانه مزیدهای خاصی را در توانمندی و اهداف دراز مدت سیاست های کشور دنبال می کند. این تحقیق بررسی و پژوهشی در جهت ارزیابی پتانسیل های موجود در منطقه از دیدگاه زمین شناسی مهندسی و زیست محیطی رسوبات و سنگ های رسوبی می باشد که از پارامترهای اصلی در ساخت و ساز این پروژه ملی است.

موقعیت جغرافیایی منطقه

منطقه مورد مطالعه در استان یزد، در 34 کیلومتری شمال شرقی شهرستان اردکان قرار دارد. از طرف شمال به کویر سیاه کوه و از طرف جنوب و جنوب شرقی و غربی به ارتفاعات مشهور به کوه پیر زن محدود می شود. ارتفاعات متوسط محل از سطح دریای آزاد در حدود 1025 متر می باشد. منطقه از نظر اقلیمی جزء مناطق خشک و بیابانی ایران مرکزی با تابستانهای بسیار گرم و خشک و زمستان های نسبتا" سرد می باشد. متوسط بارندگی در منطقه با درنظر گرفتن ارتفاعات، در حدود 61 میلیمتر در سال برآورد می شود. در ماههای تابستان به ندرت منطقه شاهد نزولات جوی می باشد. دمای ماکزیمم و مینیمم محدوده مورد مطالعه براساس گزارشات در حدود 46 + درجه و 14 - درجه سانتیگراد می باشد. جهت باد در منطقه بادهای غرب بوده که اکثرا" جزو بادهای آرام می باشند.سرعت 90 درصد جریان های جوی بین 0.36 تا2.16 کیلومتر در ساعت اندازه گیری شده است.

زمین شناسی منطقه

از نظر زمین شناسی عمومی و مهندسی منطقه مورد مطالعه در ایران مرکزی قرار گرفته است که قدیمی ترین سنگ های دگرگون شده (پر کامبرین) تا آتشفشانهای فعال و نیم فعال امروزی را در خود جای داده است. سنگهای رخنمون یافته در منطقه مورد مطالعه عبارتند از: یک سری سنگ های کم و بیش متامورف شده (دگرگونه شده)از نوع شیست های کلریت دار همراه با ماسه سنگ های کوارتزیتی با مقاومت فوق العاده زیاد در مقابل عوامل هوازدگی و سنگ های آذرین از نوع اسیدی مانند گرانیت-ریولیت همراه با توف و توفیتها که در غرب و شرق منطقه رخمون دارند. این سنگها توسط رسوبات دونین که شامل طبقات دلومیتهای ضخیم لایه و آهکهای همراه با تعدادی بین لایه ای ماسه سنگی می باشد پوشیده شده است. جوانترین و گسترده ترین رسوبات موجود در منطقه رسوبات سخت نشده و نیمه متراکم دوران چهارم زمین شناسی می باشد که تمام دشت ها و دره ها و کوهپایه ها را به صورت آبرفتهای درشت دانه و ریزدانه مخلوط افکنه ها با ضخامت های از چند متر تا چند صد متر زمینهای اطراف را می پوشاند.

با در نظر گرفتن متوسط بارندگی سالانه ( 61 میلیمتر) و مقدار تبخیر سالانه 3400 میلیمتر و توپوگرافی منطقه و همچنین فراوانی رسوبات دوران چهارم و آبگذاری لایه ها، شیب هیدرولیکی در محل کارخانه جنوب به شمال می باشد. گمانه های ماشینی زده شده در محل سد باطله تا عمق حداکثر 60 متر، نشان دهنده نبود آبهای زیر زمینی است. اما در شمال محوطه کارخانه یعنی در کویر سیاه کوه، سطح آب زیر زمینی از چندین متر شروع و به طرف مرکز به سطح  که از جنبش گسل دهشیر / زمین نزدیک می شود. مطالعات برآورد خطر زمینلرزه در ساختگاه کارخانه بر اساس روش قطعی، بیشینه شتاب افقی معادل 0.13 که از جنبش گسل دهشیر که از فاصله 180 کیلومتری ساختگاه می گذرد مورد انتظار است. بر اساس روش احتمالاتی، بیشینه شتاب افقی معادل 0.12 و 0.15 شتاب ثقل زمین برآورد گردیده است.

روشها، بحث و بررسی

لیتولوژی (جنس، وسعت، سن ...) خاکشناسی (دانه بندی، ضخامت)،ژئومورفولوژی (توپوگرافی، شیب)، پهنه بندی پوشش های گیاهی، هیدرولوژی و و خورندگی)، مطالعات قبلی زمین شناسی، گمانه های pH، ژئوهیدرولوژی (رودخانه های دائم و موقت، چشمه، قناتها، چاهها، سطح ایستابی، شوری ژئوتکنیکی، برداشتهای ژئوفیزیکی و ژئوالکتریکی در منطقه، عکسبرداری، برداشت نمونه های خاک و رسوب برای آزمایشات دانه بندی و تعیین برای رسها)، برداشت نمونه های سنگی جهت توصیف، نامگذاری و تهیه مقطع، تهیه XRD جورشدگی، رطوبت، کلسیمتری، کانی شناسی (میکروسکوپی و اجرای آزمون های صحرایی و لرزه نگاری درون ،GIS نقشه های زمین شناسی، توپوگرافی، کاربری اراضی، راهها، پهنه بندی خاکها و رسوبات در سیستم چاهی در گمانه های حفر شده و تحلیل و استنتاج نتایج حاصل از آزمایشات در منطقه شمالشرق اردکان حوالی ساختگاه کارخانه تولید اکسید اورانیم از جمله کارهایی بوده است که در این مطالعات انجام شده است.

حال به اجمال به بررسی و تشریج برخی از کارهای صورت گرفته در این مطالعات می پردازیم.

مطالعات مقاطع میکروسکوپی

 مطابق برداشتهای انجام شده در منطقه، وجود سنگهای آهکی بایومیکروسپارایت یا پکستون دولومیتی شده،میکرایت تا میکرواسپارایت،اینترابایوسپارایت یا گرینستون، بایواینترامیکروسپارایت یا پکستون، آهک کریستالین، سنگهای آواری کنگلومرا از نوع اورتو، پلی میکتیک و اکسترافورمیشنال، ماسه سنگهای چرت آرنایت، ساب آرکوز، لیتارنایت تا فلدسپاتیک لیتارنایت، کوارتز آرنایت، در رخنمونهای سنگ های آهکی وآواری شناسائی شده اند که تنوع بالایی در منطقه دارند.

آزمون های صحرایی و لرزه نگاری درون چاهی

ساختگاه کارخانه کانه آرائی اکسید اورانیم اردکان، از تنوع مخروط افکنه های سیلابی، با سن کواترنر می باشد که از قطعات سنگی با قطر بیش از 20 سانتیمتر تا سیلت ریزدانه و درصد بسیار کمی رس در حضور سیمان ژیپسی در اعماق 3 تا 5 متر تشکیل یافته است. این امر سبب سختی و تراکم بسیار بالای خاک شده است بطوری که از عمق بیش از 5 متر پیکور برای حفاری استفاده می شود. این مسئله سبب بغرنج شدن تحلیل و مسائل مکانیک خاک می گردد.
بدین جهت برای تعیین ویژگیهای دینامیکی خاک، تحلیل گزارشات لرزه ای و تعیین ظرفیت باربربی دینامیکی زمین مورد نیاز می باشد. بهترین روش آزمایش اجرای آزمون های لرزه نگاری درون چاهی در گمانه های حفر شده توسط ماشینهای حفاری می باشد که این آزمون ها تا عمق پی سنگ لرزه ای منطقه انجام گردیده است.

رسم لاگ سرعت امواج تراکمی و برشی یکی از گمانه ها واقع در محل کارخانه سه لایه متفاوت از لحاظ دینامیکی را نشان می دهد. لایه اول از سطح زمین تا عمق در حدود 12 متری زیر زمین ادامه داشته و دارای سرعت موج تراکمی معادل 697 متر بر ثانیه و سرعت موج برشی با معادل 395 متر بر ثانیه می باشد.

لایه دوم از عمق 12 متری زیر سطح زمین تا عمق 56 متری ادامه دارد و سرعت موج تراکمی در این لایه برابر 907 متر بر ثانیه و سرعت موج برشی معادل 545 متر بر ثانیه بدست آمده است. برای لایه سوم سرعت موج برشی معادل 1178 متر بر ثانیه بدست آمده است این لایه بعنوان پی سنگ لرزه ای منطقه انتخاب شده است سرعت موج تراکمی در این لایه 1875 متر بر ثانیه تعیین شده است.

ویژگی های دینامیکی خاک و سنگ بستر

ویژگی های دینامیکی خاک برای لایه های خاک فوق و پی سنگ لرزه ای منطقه به شرح زیر محاسبه گشته است: لایه اول دارای مدول تغییر شکل دینامیکی معادل 773 مگا پاسکال می باشد که مقدار این پارامتر در لایه دوم 1483 مگا پاسکال می رسد. مقدار مدول تغییر شکل دینامیکی برای پی سنگ مطابق آزمایشات درون چاهی صورت گرفته است.

مبدا حرکات وارده به لایه خاک را که جهت تحلیل واکنش در برابر زلزله انتخاب می شود سنگ بستر لرزه ای می نامند. مهمترین ویژگی لایه سنگ بستر لرزه ای، سرعت موج برشی آن می باشد که عموما" بخشهایی از زمین را که دارای سرعت موج برشی بالاتر از 600 تا 1000 متر بر ثانیه می باشند انتخاب می گردد. در محل مطالعه شده با توجه به سازه های بلندی که وجود دارد می بایست سرعت موج برشی بالاتر این مقدار باشد که بر اساس نتایج حاصله این مقدار حدود
3000 متر بر ثانیه بدست آمده است.

مطالعه مهندسی رسوبات

رسوبات آبرفتی گستره مورد مطالعه به دو دسته درشت دانه و ریز دانه تقسیم می گردد:

رسوبات درشت دانه

این رسوبات غیر چسبنده تا نیمه چسبنده می باشند که خصوصیات شیمیائی – فیزیکی و ضخامت این رسوبات آبرفتی دوران چهارم به شرح زیر بیان می گردد. نتایج آنالیز شیمیائی نشان داده که مقدار سولفات در این نوع رسوبات بین 2 % تا 2.5 % و و مقدار کلر حداقل 0.9 درصد و حداکثر 3.2 درصد می باشد . PH خاک در حدود 7.3 تا 7.9 اندازه گیری شده است . جهت کاوشهای زیر سطحی در محدوده انتخابی تعداد 7 حلقه گمانه اکتشافی با روش مغزه گیری حفر و مغزه های بازیافتی مورد بررسیهای ژئوتکتونیکی قرار گرفته است که در گزارشات ژئوتکنیک به تفضیل اشاره می شود ولی در این تحقیق به اجمال برخی از نتایج آن اعلام می گردد.

هر کجا در پرفیلهای هفت گانه گمانه های فوق صحبت از شن و یا ماسه شده بیشتر منظور سنگ دانه هایی است که کمی گرد گوشه شده اند و شباهت آنها بیشتر به شن و ماسه های بیابانی است. از آنجا که زاویه اصطکاک داخلی این سنگ ریزه های بیابانی توام با ماسه بادی، در حدود 35 درجه بوده در قسمت های زیر 8- تا 10 - متر قطعات بزگ سنگ با سیمان سیلتی رسی و کمی گچ و بعضا" با آهک توام شده که به صورت برش های نسبتا" مقاوم در آمده و از نظر ایستائی در هنگام خاکبرداری نسبتا" پایدار می باشند. خاکبرداری در این قسمتها (تا عمق 40 - متر) با بلدوزر و بدون انفجار مقدور می باشد. ضریب آبگذاری در این رسوبات بطور متوسط در حدود^4-10*5.2 برآورد می شود .

رسوبات ریز دانه

در منطقه ای کویری واقع در کویر اردکان (سیاه کوه)، رسوبات ریزدانه با خصوصیات ویژه ای وجود دارند که طبق نمونه برداری های حاصل شده بشرح ذیل گزارش می گردند: دو نمونه خاک ریزدانه با نام های نمونه (An₁o5) و نمونه (Bn₉₇) که از نظر ظاهری این دو نمونه به یکدیگر بسیار شبیه بوده و هر دو از جنس (ایلیت با مقدار کمی کائولینتگ) می باشند هر چند این نوع خاک دارای نفوذ پذیری بیشتری نسبت به نوع (اسکتیمنت و ایلیت اسکمتیت) است، لیکن دارای تورم پذیری بسیار کمتر و در نتیجه در مقابل ترک خوردگی بسیار مقاوم تر می باشد. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهند که نمونه 1 دارای بیش از 90 % خاک ریز دانه (مخلوط سیلت و رس) و کمتر از 10 % ماسه ریز می باشد حال آنکه نمونه 3 دارای بیش از 70 % خاک ریز دانه (مخلوط سیلت و رس) و کمتر از 30 % ماسه می باشد. از طرفی آزمایشات مربوط به حد روانی و خمیری انجام شده بر روی این دو نمونه حدود آتربرگ بشرح ذیل حاصل شده است .

نتیجه گیری

براساس بررسی های میدانی بعمل آمده، تا شعاع بیش از 30 کیلومتر از محل مورد نظر، هیچ گونه کاربری اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی قابل توجهی در منطقه شمالشرق اردکان وجود ندارد. جاده آسفالته اردکان - چوپانان و چندین ساختمان کوچک مرغداری تنها کاربری های مهم اطراف کارخانه مورد نظر محسوب می گردد. با وجود فاصله کافی از نزدیک ترین اماکن مسکونی تا شهر اردکان و همچنین به دلیل فقدان منابع آب سطحی، احداث و فعالیت کارخانه تولید اکسید اورانیم با توجه به پایایی و شرایط اقلیمی خاص منطقه نمی تواند تاثیرات سوء مستقیمی بر جوامع زیستی داشته باشد. از نقطه نظر منابع آب زیرزمینی، به دلیل نامطلوب بودن کیفیت و فقدان هرگونه مصرف مفید کشاورزی و صنعتی و شرب، سبب شده است تا مصارف معمول آن فقط برای
آبیاری چندین مزرعه نامرغوب درجه 2 اختصاص یابد. اغلب آثار و پیامدهای مثبت و منفی پروژه از دیدگاه مهندسی و زیست محیطی شناسائی شده که در مجموع به نظر می رسد پیامدهای مثبت آن بر آثار منفی حاصله چیره گشته و بدلیل قرار گرفتن محل در یک منطقه پایدار زمین شناسی، احداث و فعالیت کارخانه تولید اکسید اورانیم و سد باطله آن از ارزیابی مناسبی نسبت به دیگر کاربریهای دیگر برخوردار بوده است. لذا نتایج حاصل شده از دیدگاه زمین شناسی مهندسی و زیست محیطی بعنوان معیار هایی برای شرایط منطقه بعد از بهره برداری و راه اندازی کارخانه می تواند مفید باشد.

منابع

1. معماریان، حسین، 1375 ، اصول زمین شناسی مهندسی و ژئوتکنیک، انتشارات دانشگاه تهران. 1000 ص.

2. نقشه زمین شناسی اردکان، 1:100000 ،سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

3. مشاوران صنعتی و معدنی کانه آوران، ( 1380 ). شناخت منابع فیزیکی و زیستی منطقه اردکان

4. جرجانی، ا، ( 1378 ). اصول طراحی کارخانه کانه آرائی. انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی

5. گزارش بررسی و طراحی مخازن باطله کارخانه تغلیظ مواد معدنی، ( 1384 ). دانشگاه صنعتی اصفهان

6. براجا. ام. داس.اصول مهندسی ژئوتکنیک و مهندسی خاک، ترجمه طاحونی، ش. ( 1383).

7. خسروتهرانی، خ. ( 1383 ). زمین شناسی ایران. انتشارات پیام نور

8. جعفری،م.ک.،صنیعی،ه.،حیدری،م.، 1379 ،طبقه بندی ساختاری خاکهای رسی و کاربرد آن برای طبقه بندی خاکهای رسی-سیلتی تهران 36- فصلنامه علوم زمین،شماره 35

9. درویش زاده،ع. 1370 ،زمین شناسی ایران،انتشارات امیر کبیر، 900 ص

-10. رضایی،خ. و جلیلیان،ع. 1384 ، رسوب شناسی کاربردی،ترجمه ای از سوختانکار 2004 ، انتشارات آراد

11. پدرامی،ج.، 1366 ، چینه شناسی کواترنر ایران و روشهای مطالعه آن، انتشارات سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور

---

---

برای دیدن سایر مقالات زیست محیطی اینجا کلیک کنید .

دانلود مقاله از لینک زیر

پسورد فایل فشرده : www.mohitesabs.blogsky.com

حجم :      377.07
   نوع فایل :         PDF        

دانلود مقاله بررسی خواص مهندسی و زیست محیطی رسوبات منطقه شمالشرق اردکان