طبقه‌بندی مارن‌های استان زنجان براساس خصوصیات فیزیکوشیمیایی و تحلیل خوشه‌ای

واحدهای مارنی در حدود 4438 کیلومترمربع از سطح استان زنجان معادل 20 درصد را تشکیل می‌دهند. در این مقاله طبقه بندی مارن های استان زنجان براساس خصوصیات فیزیکوشیمیایی و تحلیل خوشه‌ای مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور با توجه به خصوصیات فیزیکوشیمیایی واحدهای مارنی، 18 واحدهای کاری مشخص شده و در عملیات صحرایی اقدام به نمونه برداری از مواد مارنی به تعداد 120 نمونه از دو عمق 100 و 300 سانتیمتری گردید. داده های حاصله با استفاده از برنامه آماری spss مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. براساس نتایج تحقیق، واحدهای مارنی استان زنجان با توجه به خصوصیات فیزیکوشیمیایی آنها به دو گروه تبخیری یا غیر دریایی شامل واحدهای مارنی پلیوسن، قرمز بالایی، قرمز پائینی و مارن ائوسن و مارن غیر تبخیری یا دریایی شامل واحدهای مارنی قم و مارن کرتاسه می‌باشد. واحدهای مارنی در لایه های سطحی جزء سازندهای عادی هستند و در لایه‌های عمقی وضعیت متفاوت است و بر مقدار شوری و قلیائیت برخی از این واحدها افزوده می‌شود. بررسی تفاوت‌ها و تغییرات خصوصیات فیزیکوشیمیایی واحدهای کاری مارنی به روش آزمون t نشان داد که واحدهای کاری مارنی در دو عمق فوق در اکثر متغیرهای دارای ضریب همبستگی بالا و اختلاف معنی دار می‌باشند که می‌توانند براساس این خصوصیات طبقه‌بندی شوند. همچنین بررسی متغیرهای فیزیکوشیمیایی واحدهای مارنی به روش آزمون f و مقایسه میانگین‌ها، نشان داد که واحدهای مارنی قابل تفکیک و گروه‌بندی می‌باشند. براساس تجزیه و تحلیل خوشه‌ای 6 متغیر فیزیکوشیمیایی در ارائه یک طبقه‌بندی از واحدهای مارنی استان زنجان موثر و مفید باشند.

Marl units classified of Zanjan province based on physiochemical characteristics and Cluster analysis

IntroductionMarly units cover about 4438 square kilometers (20% of the total area) of Zanjan Province territory. The research shows that various scholars, although sporadically, have considered a relationship between physicochemical factors and the classification of Marl. In this paper, the classification of Marls in Zanjan Province has been investigated based on physicochemical properties and cluster analysis.MethodologyTo conduct this research, 18 studied units have been defined by grouping and combining the slope, climate and Marl units of geological formations in ArcGIS9.3 software environment. In addition, 120 samples were taken from two depths of 010 and 030 cm. The data obtained from physicochemical analyzes were analyzed using SPSS statistical program.ResultsAccording to the results, Marl units of Zanjan province, are divided into two groups based on their physicochemical characteristics: evaporative or nonmarine such as Pliocene, upper red, lower red, and Eocene Marl, and nonevaporative or marine such as Qom and Cretaceous Marl.These marl units are part of normal formations in the surface layers while in the deep layers the situation is different, the salinity and alkalinity of some of these units such as Pliocene and Qom marl units increases. But other units, despite the increase in depth according to the chemical analysis performed at a depth of 030 cm, are still in normal category in terms of salinity and alkalinity. According to cluster analysis, 6 variables including clay, sand, PI, cation exchange capacity (CEC), the amount of dissolved sodium (Nasol) and sulfate (So4) were situated in the center of the classification. This shows their importance in the separation and grouping of marl units. Therefore, it can be concluded that these 6 variables can be effective and useful in classification of marl units in Zanjan province.Discussion ConclusionsInvestigation of differences and changes in physicochemical properties of marl units at depths of 010 and 030 cm by ttest show that the units at the two mentioned depths have a high correlation coefficient in most physical, mechanical and chemical variables. Also, they show significant differences in some variables as silt, cation exchange capacity (CEC), percentage of organic carbon, the total neutralizing value (TNV) of the limestone, the amount of dissolved sodium (NaSol), sodium absorption ratio (SAR), Chloride (Cl), sulfate (SO4) and the liquid limit (LL). Therefore, according to these physicochemical properties, it is possible to classify and group Marls in Zanjan Province.Investigation of the effect of physicochemical variables on the separation of marl units using Ftest and comparison of means for different units by Duncan test confirmed the feasibility of separation and grouping of marl units based on physicochemical variables. They can be classified at least in one group based on the electrical conductivity or at most in three groups according to effective variables such as silt, sand, lime percentage, sodium absorption ratio and liquid limit and plasticity index.Based on the cluster analysis, 6 variables of the amount of clay, sand, and the plasticity index (PI), cation exchange capacity (CEC), dissolved sodium (NaSol) and sulfate (So4) are vital in the classification and indicate importance in separation and grouping of Marl units. Therefore, it can be said that these 6 variables can be effective and useful in providing a classification of marl units in Zanjan Province.