بسم الله الرحمن الرحیم مقدمه ((ربنا ما خلقت هذا باطلا سبحانک)) پروردگارا تو این دستگاه با عظمت را بیهوده نیافریده ای و پاک و منزهی (سوره آل عمران آیه 191) خداوند بزرگ آنگاه که انسان را آفرید از روح خود در او دمید و از این روانسان در زمین خلیفه الله گردید.
خداوند عالم تمام امکانات را در اختیار بشر قرار داد و با پیامبرانی از جنس خودشان آنان را راهنمایی فرمود آنان که از چراغ همیشه فروزان نبوت در گذرگاه زندگی بهره گرفتند همواره بهترین طریق را یافتند و خداوند رحمان نیز در تمام دوران رحمت و برکت خود را به آنان ارزانی داشته و میدارد.
بی گمان حی قادر با نظم بخشیدن به هفت آسمان و مزین کردن آسمانها به کواکب اقتدار لایتناهی خود را به بندگانش نشان داده است زمین نیز مانند سایر مخلوقات خداوند همیشه فرمانبرداری خالق خویش را بی چون و چرا اجرا نموده است و خداوند حکیم در کتاب آسمانی خویش میفرماید: به زمین خطاب شد که فورا آب را فرو بر به آسمان امر شد که بارن را قطع کن به یک لحظه خشک شد و حکم(قهر الهی) انجام یافت و کشتی بر کوه جودی قرار گرفت و فرمان هلاک ستمکاران در رسید (سوره هود آیه 44).
در مقابل این همه عظمت و بزرگی خداوند قادر و حکیم تنها به این جمله اکتفا میکنیم که سبحان الله.
و من الله التوفیق میزان بارندگی و تبخیر منابع آب درون زمین « و از ابر آبی به اندازه فرو می فرستیم و آنرا در زمین جا می دهیم و ما در بردن آن (یعنی بردن آن اندازه ای که بارانده ایم) توانائیم و با آن باغهای خرما و انگور برای شما تولید می کنیم، که هم فراورده های زیادی در آن برای شما هست و هم از آن می خورید (مؤمنون 1819)».
« آیا نمی بینی خدا آبی را از ابر پائین می آورد و آنرا در آب راهها در درون زمین راه می برد، سپس با آن رویشها با رنگهای گوناگون درمی آورد، سپس پژمرده می شود، پس از آن آنرا زرد شده می بینی، سپس آنرا خرد خرد می گرداند.
در این روند براستی برای ناب اندیشمندان یادآوری افزون نهفته است (زمر 21)».
1- آب های زیرزمینی چگونه ایجاد میشوند ؟
اغلب آبهای زیر زمینی از بارش و بارندگی ای که وارد زمین شده سرچشمه میگیرند.
نقشه فوق نشان دهنده خاکهای اشباع شده از آب میباشد (آبخوانی که بیش از حد دارای آب میباشد) که بر روی سنگ بستر آبخوان قرار گرفته است.
در آبخوانی که بیش از حد دارای آب است، آب فضای خالی بین دانهها را پر میکند.
در سنگ بستر آبخوان ها، آب از شکستگیها و دیگر فضاهای خالی سنگ بستر وارد آن میگردد.
همچنین برخی از انواع سنگ بستر مانند سنگ بستر ماسه سنگی ممکن است دارای فضاهای خالی اضافی (فضاهای اینترگرانولار) باشد که توسط آبهای زیر زمینی پر میگردند.
آبهای زیرزمینی از ارتفاعات زیاد(یا مناطقی با فشار زیاد) به سمت ارتفاعات کم (یا مناطقی با فشار کم) جریان مییابند این مسئله برای آبهای سطحی نیز صادق است.
جریان آب های زیر زمینی همانگونه که در تصویر نشان داده شده است به سمت منطقه ای که خالی از آب (آب زیر زمینی) میباشد در حرکت است.
فشار آب زیرزمینی نسبت به ارتفاع نقش مهمتری را در کنترل میزان آب و مسیر جریان آب در بستر محدود شده آبخوان (یا آرتزین) ایفا میکند.
آنها آبخوانهایی در مقابل نفوذ عایق و بصورت غیرقابل نفوذ یا بصورت چینه هایی با نفوذ پذیری کم میباشند.
2- اکتشافات زیرسطحی: نواحی آبدار پنهانی در هرجایی در زیر زمین قرار دارد و اغلب ما بی توجه به وجود آن هستیم.
یکی از روشها جهت شناسایی منابع زیرزمینی، اکتشافات زیرسطحی میباشد.
تصویر زیر نشان دهنده آزمایش حفاری که یکی از انواع اکتشافات زیرسطحی است، میباشد.
در طی حفاری نمونه هایی از داخل زمین برای مشاهده به سطح زمین آورده میشود.
پس از مدت زمانی که از آزمایش حفاری سپری شد و این آزمایش کامل گردید ساختمان زیرسطحی منطقه شناسایی میگردد.
سپس گمانههای ایجاد شده تبدیل به چاه میگردند.
آب در این چاهها توسط لوله هایی که تعبیه شده، انتقال مییابد.
از طریق این گمانهها میتوان به عمق آب پی برد درضمن توسط این گمانهها نمونه هایی از آب زیرزمینی بمنظور تعیین جهت جریان آب زیرزمینی و تعیین اجزاء آب و همچنین تعیین آلودگیهای احتمالی، برداشت میگردد.
از روشهای دیگر نیز بمنظور استخراج منابع پنهانی استفاده میگردد.
این روشها شامل حفاری، معدن کاری، احداث راهروهای زیرزمینی جهت شناسایی و همچنین روشهای غیرمستقیم مانند روشهای ژئوفیزیکی میباشند.
3- دیده بانی یا آزمایشات پیوسته آبهای زیرزمینی: دیده بانی آبهای زیرزمینی در محلها و موقعیت هایی با اهداف متفاوت انجام شده است.
این روش بمنظور سنجش خواص فیزیکی یا شیمیایی آبهای زیرزمینی در مدت زمان مشخصی مورد استفاده قرار میگیرد.
میزان تمرکز آلوده کنندهها بطور متناوب مورد بازرسی و دیده بانی قرار میگیرند تا مشخص کند که آیا این میزان افزایش یا کاهش داشته است و یا میزان این آلوده کنندهها به همان مقدار ثابت باقی مانده اند.
دیده بانی آبهای زیرزمینی همچنین در مجاورت منابع آب و بمنظور تعیین کیفیت و تعیین شاخصهای کیفیت آب مورد استفاده قرار میگیرد.
برنامههای دیده بانی آبهای زیرزمینی بطور کلی شامل دیده بانی یا مشاهده چاهها و یا ریز چاهها میباشد.
شکل زیر نشان دهنده آبخوانی کم ژرفا و دارای مقدار زیادی آب است که در حال دیده بانی شدن میباشد در ضمن قسمتهای مختلف دستگاه دیده بانی در شکل نشان داده شده است.
چنین چاهی این امکان را به ما میدهد تا تغییرات بالا آمدگی و اجزاء تشکیل دهنده آب زیرزمینی درآن بررسی گردد.
4- کیفیت آبهای زیرزمینی موادمحلول و یا معلق در آب تعیین کننده کیفیت آبهای زیرزمینی هستند.
در اکثر جریانهای زیرسطحی مواد نامحلول و معلق در آب تا فاصله زیادی جابجا نشده و این خود باعث تصفیه طبیعی آب میشود.
معمولا آبهاب زیرزمینی به آهستگی حرکت نموده و این حرکت وابسته به خصوصیات زیرسطحی مانند شیب هیدرولیکی (شیب سطح ایستابی و یا افت فشار در شرایط آرتزین) است.
معمولا میزان جریان آبهای زیرزمینی برحسب فوت یا متر در روز و یا فوت یا متر در سال اندازه گیری میشود و در صورتی که جریان آبهای زیرزمینی بسیار آرام باشد میزان این جریان بر حسب اینچ یا سانتیمتر در سال اندازه گیری میشود.
آبهای زیرزمینی نسبت به آبهای سطحی معمولا دارای غلظت بالایی از مواد طبیعی محلول میباشند.
معمولا مواد محلول در آب منعکس کننده ترکیب و قدرت حلالیت موادی از قبیل سنگ و خاک و...
هستند که آب با آنها در تماس بوده است در ضمن در این بین مدت زمانی را که آب زیرزیرزمینی با این مواد در تماس بوده ات را نباید از خاطر بود.
در این میان فعالیتهای بشر کیفیت آبهای زیرزمینی را مورد تهدید قرار داده است.
تصویر زیر مثالی است ازاینکه چگونه یک منبع آلوده کننده میتواند میلیونها گالن از آب زیرزمینی را در یک آبخوان آلوده کند.
در این تصویر ناحیه صنعتی به عنوان منشا آلودگی معرفی شده است.
در تصویر زیر آلوده کنندههای آب زیرزمینی مواد شیمیایی آلی و فرار (مانند تری کلروسن یا TCE) میباشند که به عنوان حلال در فرآیندهای مختلف صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند.
درجه آلودگی نشان دهنده میزان کلی مواد آلی فرار میباشد که توسط خطوط میزان مشخص شده است.
همچنین درجه آلودگی توسط رنگهای مختلف در آبخوان مشخص شده است.
مناطق رنگی که به ناحیه صنعتی نزدیکتر میباشند تمرکز آلودگی در آنها بیشتر و مناطقی که ازناحیه صنعتی دورتر هستند دارای غلظت کمتری از آلوده کنندهها میباشند.
چاهها و منابع آبی که دارای شیب کمی میباشند بیشتر تحت تاثیر آلوده کنندههای ناحیه صنعتی بوده تا جایی که ممکن است این منابع و چاهها تا پاک سازی کامل تعطیل شوند.
زمین آرام شده « آیا آنکه زمین را آرام نمود و درون آن رودها قرار داد و برای آن کوهها قرار داد و میان دو دریا دیوار قرار داد، آیا خدائی پابپای وی وجود دارد؟
اینها در واقع از طبیعت چیزی نمی دانند».
آرام کرده شدن زمین به این معنی است که زمین در ابتدا آرام نبوده است.
اغلب زمین لرزهها در طول مناطقی که پوسته زمین دستخوش تغییر شکل میشوند، روی میدهند.این تغییر شکل نتیجه نیروهای پلیت تکتونیک و نیروهای جاذبه میباشد.
تغییر شکلی که در حالت کلی در نتیجه یک زلزله رخ میدهد در مناطقی که شکستگی سنگها باعث ایجاد گسل میشود ایجاد میگردد.
قبل از اینکه بتوانیم مفهوم زلزله را متوجه شویم، باید در ابتدا مفاهیمی در مورد تغییر شکل سنگها و گسلها بیان کنیم.
سنگهای کره زمین بطور مداوم تحت تاثیر خمیدگی، پیچش و گسیختگی قرار دارند.
زمانی که سنگها تحت تاثیر خمیدگی، پیچش و گسیختگی قرار میگیرند این حالات را تغییر شکل یا استرین (تغییرات شکل یا اندازه) میگویند.
نیروهایی که سبب تغییر شکل میگردند به استرسها (تنش ها) نسبت داده میشوند.
بمنظور فهم بهتری در مورد تغییر شکل سنگها ابتدا باید استرس و استرین را شرح دهیم.
(( استرس و استرین (تنش و واتنش))) استرس نیرویی است که بر روی یک منطقه اعمال میشود.
یکی از انواع استرس که همیشه مورد استفاده قرار میگیرد، فشار نامیده میشود.
استرس را وقتی یکنواخت گوییم که نیروها از تمام جهات بصورت مساوی عمل میکنند.
در روی زمین فشار بخاطر وزن سنگهایی که در بالا قرار گرفته اند یک استرس یکنواخت میباشد که از آن بعنوان استرس محدود شده یاد میشود.
اگر استرس در تمام جهات یکسان نباشد در این صورت به آن استرس محدود شده (Confining stress ) می گویند.
استرس محدود شده به سه صورت زیر وجود دارد.
1- استرس کششی: که سبب کشیدگی سنگ میشود.
2- استرس فشارشی: که سبب فشرده شدن سنگ میشود.
3- استرس برشی: که سبب لغزش و جابجایی میشود.
هنگامی که یک سنگ تحت تاثیر افزایش استرس قرار میگیرد شکل، اندازه و حجم آن تغییر مییابد.
چنین تغییراتی که شامل تغییر شکل، اندازه و حجم میباشد را استرین یا واتنش مینامند.
هنگامی که استرسی به سنگ وارد میشود سنگ سه مرحله متوالی از تغییر شکل را پشت سرمی گذارد.
1-تغییر شکل الاستیک: در این حالت استرین برگشت پذیر است.
2-تغییر شکل پلاستیک: در این حالت استرین برگشت ناپذیر است.
3 -گسیختگی: در این محدوده استرین برگشت ناپذیر است و جسم در این محدوده میشکند.
اجسام را میتوان بسته به اینکه چه رفتاری تحت تاثیر استرس دارند، به دو دسته تقسیم کرد: 1- اجسام الاستیک (شکننده): محدوده کوچک تا بزرگی را در رفتار الاستیکی به خود اختصاص داده اند.اما دارای محدوده کوچکی قبل از محدوده گسیختگی (در رفتار پلاستیکی) میباشند.
2- اجسام پلاستیک (انعطاف پذیر): محدوده کوچکی از رفتار الاستیکی را بخود اختصاص داده اند ولی قبل از گسیختگی دارای محدوده پلاستیکی بزرگی میباشند.
((گسیختگی سنگهای شکننده)) گسل ها: گسل زمانی رخ میدهد که سنگهای شکننده، گیسختگی پیدا کنند و در امتداد گسیختگی نیز جابجایی داشته باشیم.
هنگامیکه جابجایی کم باشد این تغییر مکان به سادگی قابل اندازه گیری میباشد ولی گاهی اوقات این جابجایی بسیار زیاد بوده و به سختی قابل اندازه گیری میباشد.
((انواع گسل)): گسلها را میتوان بر اساس جهت جابجایی به چندین نوع تقسیم کرد.
در گسلهای سطحی مفهوم امتداد و شیب را میتوان بیان کرد و همچنین امتداد وشیب را اندازه گیری نمود.
یک تقسیم بندی گسل، گسلها را به دو دسته شیب لغز و امتداد لغز تقسیم میکند: در گسلهای شیب لغز میزان جابجایی در طول شیب گسل اندازه گیری میشود اما در گسلهای امتداد لغز جابجایی افقی و به موازات امتداد گسل است.
● گسلهای شیب لغز: گسلهای شیب لغز گسلهایی هستند که جابجایی یا لغزش در آنها در جهت شیب رخ میدهد.
توجه داشته باشید که در نگاهی به جابجایی یک گسل نمی توان متوجه شد که در حقیقت کدام سمت گسل یا اینکه هر دو سمت گسل حرکت کرده است و تنها چیزی که میتوان تشخیص داد جهت حرکت است.
برای سطوح گسل شیب دار، بلوک بالایی گسل را فرادیواره و بلوک پایینی گسل را فرودیواره تعریف میکنیم.
(مترجم: انواع گسلهای شیب لغز بصورت زیر بیان میشوند:) ● گسلهای نرمال: این نوع گسلها در نتیجه استرس کششی افقی در سنگهای شکننده ایجاد میگردند و در این نوع گسلها بلوک فرا دیواره نسبت به بلوک فرودیواره به سمت پایین حرکت کرده است.
در تصویر زیر گسل امتداد لغز را مشاهده مینمائید: ○ گسلهای معکوس: گسل هایی میباشند که در نتیجه استرسهای فشارشی افقی در سنگهای شکننده فرادیواره نسبت به فرودیواره بسمت بالا حرکت کرده است.