ارزیابی هوادیدگی شیمیایی در رسوبات رودخانه‌های غرب دریاچه ارومیه

سابقه و هدف: رودخانه‌ها به‌عنوان راهروهای انتقال، مواد محلول و جامد فرسایش یافته از اراضی بالادست را به طرف دریاچه‌ها و تالاب‌ها منتقل می‌کنند. از این رو بررسی وضعیت رسوبات رودخانه‌ای از منظر شدت هوادیدگی، می‌تواند افق‌های نوینی در ارزیابی صحیح وضعیت اراضی بالادست، چرخه هوادیدگی و تاثیر فعالیت‌های انسانی بر محیط زیست داشته باشد. شاخص‌های هوادیدگی نظیر wip و cia به طور گسترده در مطالعات هوادیدگی خاک‌ها کاربرد دارند. با این حال دانسته‌ها در زمینه‌ی شدت فرآیند هوادیدگی رسوبات رودخانه‌ا‌ی در کشور محدوده بوده و پژوهش حاضر با هدف ارزیابی این دو شاخص در رسوبات رودخانه‌های مهم غرب حوضه‌ی دریاچه ارومیه و بررسی روابط احتمالی بین این شاخص‌ها و ویژگی‌های دانه‌بندی رسوبات صورت پذیرفته است. مواد و روش‌ها: در این پژوهش 34 نمونه مرکب رسوب از هفت رودخانه مهم غرب دریاچه ارومیه شامل نازلوچای، شهرچای، باراندوزچای، گدارچای، مهابادچای، سیمینه‌رود و زولاچای برداشته شد. ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی نمونه‌ها به‌روش‌های معمول آزمایشگاهی اندازه گیری شده و جهت تعیین ترکیب عنصری اکسیدهای اصلی نمونه‌های رسوب از آنالیز اسپکتروسکوپی فلورسانس اشعه x استفاده شد. کمی‌سازی مقادیر اکسیدها با کاربرد نرم‌افزار superq و واستجی از طریق نمونه‌های استاندارد بین‌الملی صورت گرفت. سپس شاخص‌های cia و wip محاسبه شد. آنالیز داده‌های بااستفاده از روش همبستگی و همچنین روش‌های تجزیه به مولفه‌هاب اصلی و خوشه‌بندی سلسله مراتبی صورت گرفت. یافته‌ها: اکسیدهای سلیسیم، آلومینیوم و کلسیم سه ترکیب غالب در اغلب نمونه‌های رسوب بودند. نسبت مقدار sio2 در نمونه‌ها به مقدار استاندارد آن در پوسته سطح زمین (ucc) برای تمامی نمونه‌ها کمتر از 1 و بین 0.57 و 0.84 بود که نشان دهنده عدم وقوع اثر رقت در فرآیند انتقال کانی‌ها است. بر اساس ترکیب اکسیدهای اصلی، نمونه‌های تمامی رودخانه‌ها دارای مشابهتی بیش از 65 درصد بوده و تنها رودخانه‌های گدار و باراندوز به دلیل اینکه مقادیر بیشتری mgo نسبت به سایر رودخانه‌ها داشتند تشابه کمتری با سایر رودخانه‌ها نشان دادند. مقدار cao با sio2، al2o3 و fe2o3 همبستگی معکوس و معنی‌داری نشان داد. (ضریب همبستگی بین 0.62 تا 0.67، 0.001>p). دامنه شاخص‌های cia و wip در رسوبات به ترتیب بین 50.1 – 82.6 و 69.2 – 42.4 بود. هر دو شاخص دارای توزیع نرمال بوده ولی از بین این شاخص، شاخص wip با معیارهای توزیع اندازه ذرات، بویژه قطر میانه همبستگی قویتری (0.84 = r و 001>p) از خود نشان داد. همبستگی شاخص cia و معیارهای توزیع اندازه ذارت به رغم معنی‌دار بودن با رس و قطر میانه در مقاسیه با شاخص wip ضعیف‌تر بود. نتیجه‌گیری: مقادیر بالای sio2 و al2o3 در نمونه‌های رسوب نشان می‌دهد که رسوبات منطقه هوادیدگی شدید سیلیکاته قرار نگرفته‌اند. وزن بالای cao در تجزیه به مولفه‌های اصلی به احتمال قوی نشان‌دهنده ترکیبات کلسیت در مواد مادری منطقه است. بر مبنای مقایسه شاخص‌های هوادیدگی، نمونه‌های بالادست و پائین دست رودخانه‌ها تفاوت آشکاری از نظر شدت هوادیدگی داشتند. با این حال فعالیت‌های انسانی از جمله احداث سد برای نمونه در رودخانه‌ی مهاباد سبب شده تا الگوی هوادیدگی در بالادست و پائین‌دست رودخانه تا حدودی دست خوش تغییر شود. منحنی acnk برای نمونه‌های رسوب بیانگر روند موازی نمونه‌ها با محور acn بوده و حاکی از حذف کانی‌های سیلیکاته کلسیم و سدیم از مواد مادری است. هبستگی قوی و معنی‌دار قطر میانه رسوبات با شاخص‌های هوادیدگی به ویژه شاخص wip نشان می‌دهد که شاخص قطر میانه در مقایسه با فراوانی ذرات اولیه، معیار مناسبتری برای ارزیابی شدت هوادیدگی رسوبات است.

Evaluation of Weathering Indices in Western River Sediments of Urmia Lake Basin

Background and Objectives: Rivers are delivery vehicles of soluble compounds and sediments eroded from upper reach to wetlands and lakes. Therefore, evaluation of weathering intensity opens new insight into upland erosion, anthropogenic and geochemical process. Weathering indices CIA and WIP have been extensively used for the study of soil genesis. Nonetheless, little information available on the weathering indices in Iran ’s soil and sediments. Therefore, this study was conducted on sediments of seven main rivers of Urmia Lake basin with objective of evaluation of two weathering indices and influence of particle size distribution on the weathering process. Material and Methods: In this study 34 composite sediment samples have been taken from seven main western rivers of Urmia Lake basin including: Nazloo Chai, Shahar Chai, Barandooz Chai, Ghadar Chai, Mahabad Chai, Simineh Chai and Zola Chai. The physical and chemical properties of sediment were determined with routine soil testing methods. Elemental analyses of sediment samples were determined using an Xray fluorescence (XRF) spectrometry. Major element oxides were measured by using a builtin program SUPERQ. Then the CIA and WIP indices were calculated. The analysis of data was carried out using correlation, principal component analysis (PCA) and cluster analysis. Results: The major oxides in the studied sediments were silica, aluminum and calcium. The ratio of silica oxide (SiO2) to upper continental crust (UCC) for all the samples were less than 1 and varied between 0.57 and 0.84 indicating no dilution effect in the mineral transportation. Based on the major oxides component, the similarity among the different rivers was more than 65 and only in the Ghadar and Barandooz rivers the similarity is low because of the presence of MaO. The content of CaO had inverse significant correlation with SiO2, Al2O3, and Fe2O3 (with correlation coefficient between 0.62 to 0.67, P<0.001). The CIA and WIP values were varied between 50.1 to 82.6 and 42.4 to 66.2, respectively. Both indices had normal distribution, but WIP index had higher correlation coefficient with particle size distribution particularly D50 (r=0.84, P<0.001). The CIA index showed lower significant correlation with D50 in comparison with WIP. Conclusion: High concentration CaO and MgO in the river sediments may be due to the presence of calcareous rocks such as limestone, dolomite, and calcareous shales in the watersheds. High SiO2 and Al2O3 concentration in river sediments may draw a conclusion that lower silica weathering and enrichment of potassium feldspar in river sediments. High loading value of in the river sediments may be due to the presence of calcareous rocks such as limestone, dolomite, and calcareous shales in the watersheds. Overall, the CIA and WIP weathering intensity values in upper and lower reach sediments revealed high difference. However, in some rivers such as Mahabad Chai because of construction of dam for more than half century the pattern of weathering intensity was different. Based on the ACNK curve. The studied river sediment indicate weathering trend in parallel with the ACN line, indicating the elimination of silicate minerals of Ca and Na from parent material. Weathering indices in particular WIP had higher correlation coefficient with particle size distribution and D50 and we can conclude a proper index for evaluation of weathering intensity in the sediments.