نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• سمیرا زندی فر ¹
• عادله جمالیان ²
• فرهاد خاکساریان ³
• حمیدرضا عباسی ⁴
• محمدرضا فرودی جهرمی5 ⁵

¹ استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات بیابان، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

² استادیار، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

³ کارشناس پژوهشی، بخش تحقیقات بیابان، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

⁴ استادیار پژوهشی ، بخش تحقیقات بیابان، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

⁵ استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد دشتستان، دانشگاه آزاد اسلامی، دشتستان، ایران

چکیده

سابقه و هدف
آنالیزهای ژئوشیمیایی می‌توانند اطلاعات مفیدی را در مورد منشأ رسوبات، نحوه انتقال آنها، هوازدگی، محیط رسوبی و شرایط تکتونیکی نشان دهند. شناسایی منشأ نهشته‌های بادی و رسوبات دریاچه‌ای یکی از عوامل مهم برای بازسازی آشفتگی‌های محیطی و شناخت فراوانی طوفان‌های گردوغبار است و برای درک تکامل بعدی آن از اهمیت بالایی برخوردار است. هدف از اجرای این پژوهش، درک وضعیت ژئوشیمی، دینامیک و سازوکارهای حرکت رسوبات و تعیین منشأ نهشته‌های بادی تالاب هامون سیستان در جنوب‌شرق ایران براساس تجزیه‌وتحلیل ژئوشیمیایی است.
مواد و روش‌ها
در مجموع 20 نمونه رسوبات سطحی (تا عمق 30 سانتی متری) براساس واحدهای ژئومورفولوژیکی و نقشه‌های توپوگرافی برای شناسایی منشأ و ترکیب تالاب هامون جمع‌آوری شدند. نمونه‌های انتخاب شده برای آنالیز ژئوشیمیایی تا 64 میکرومتر پودر گردیدند. درصد عمده اکسیدها و غلظت عناصر به ترتیب توسط دستگاه XRF مدل PhilipsPW2400 مجهز به Rh-tube با دقت 01/0 درصد وزنی و ICP-MS در آزمایشگاه مواد معدنی کانساران بینالود مستقر در پارک علم و فناوری پردیس دانشگاه تهران اندازه‌گیری شد. برای مقایسه بهتر نتایج آنالیز نمونه‌های رسوبی با یک استاندارد جهانی، مقادیر اندازه‌گیری شده برای اکسیدهای اصلی عناصر کمیاب در هر نمونه، به مقادیر متوسط همین عناصر در پوسته قاره بالایی نرمال گردید. نمونه‌های S1 تا S7 از جنوب حوضه و S8 تا S20 از شمال منطقه مورد مطالعه انتخاب شدند. برای طبقه‌بندی نقاط از نمودار توزیع تجمعی نسبت Ni/Sr استفاده شد. برای خوشه‌بندی نمونه‌ها، از نتایج آنالیز ژئوشیمیایی استفاده شده است. به‌طورکلی، برای پیش‌پردازش مجموعه داده‌های چند متغیره با توزیع فضایی ناشناخته، یک روش بدون نظارت تقسیم‌بندی داده‌ها ترجیح داده می‌شود. خوشه‌بندی مبتنی بر گراف با وضوح چندگانه (MRGC) یکی از روش‌های پذیرفته شده برای این پژوهش است.
نتایج
نتایج نشان می‌دهد که رسوبات در بخش جنوبی حوضه حاوی غلظت بالاتری از ذرات رسوبی آواری مانند کوارتز و میکای ریزدانه و کربنات است. وجود ترکیب آلومینوسیلیکات در نمونه‌ها با توجه به ضریب تعیین 77/0 بین SiO2 و Al2O3 تأیید می‌شود. غلظت بالای MgO،CaO و Na2O در نمونه‌های شمالی نشان‌دهنده حضور کانی‌های مافیک و فرامافیک در سنگ‌های منشأ است. همچنین، غلظت بالای Fe2O3 در این نمونه‌ها، حکایت از حضور کانی‌های آهن‌دار مانند بیوتیت و آمفیبول دارد. نمونه‌های شمالی، با توجه به حضور دانه‌های کوارتز، فلدسپات و میکا و قرارگیری در محدوده سنگ‌های آذرین با ترکیب متوسط، منشأ آذرین دارند. این نشان می‌دهد که بخش قابل توجهی از رسوبات شمالی از تخریب سنگ‌های آذرین مشتق شده‌اند. در مقابل، نمونه‌های جنوبی عمدتاً از کوارتز و فلدسپات تشکیل شده‌اند که نشان‌دهنده منشأ رسوبی آنهاست. این نمونه‌ها به عنوان سنگ آرنایت طبقه‌بندی می‌شوند که نشان از بلوغ رسوبی بالاتر نسبت به نمونه‌های شمالی دارد.
آواری‌های قسمت جنوبی به عنوان سنگ آرنایت طبقه‌بندی می‌شوند، در حالی که نمونه‌های قسمت‌های شمالی گری‌وک هستند. نمونه‌های شمالی در محدوده سنگ‌های آذرین با ترکیب متوسط قرار گرفته‌اند. بنابراین برخاستگاه رسوبات با توجه به حضور دانه‌های کوارتز و فلدسپات و میکا منسوب به سنگ‌های آذرین است. در حالی که منشأ نمونه‌های جنوبی مربوط به سنگهای آذرین فلسیک می‌باشد. غنی‌سازی Rb، Ba و Sr در نمونه‌های قسمت شمالی در مقایسه با نمونه‌های قسمت جنوبی بیشتر است. در مقابل، عناصر با قدرت میدان بالا (HFSE) Th، U، Hf، و Zr غیرمتحرک هستند. کاهش مقادیر نیکل، کروم و وانادیم در نمونه‌های بخش جنوبی نشان‌دهنده اثر کم از منشأ مافیک است. همچنین، نسبت بالاتر LREE/HREE سنگ‌های منبع غنی از فلسیک را برای نمونه‌های جنوبی نشان می‌دهد. نمونه‌های شمالی در حاشیه فعال قاره و نمونه‌های قسمت جنوبی بین محیط حاشیه فعال و غیرفعال طبقه‌بندی می‌شوند.
نتیجه‌گیری
تجزیه‌وتحلیل شیمیایی ۲۰ نمونه جمع‌آوری شده از تالاب نشان داد که نمونه‌های بخش شمالی و جنوبی تالاب از نظر ترکیبات شیمیایی تفاوت‌های قابل توجهی با هم دارند. با بررسی دقیق‌تر این داده‌ها و مطالعه میکروسکوپی نمونه‌ها (پتروگرافی)، مشخص شد که رسوبات این دو بخش منشأهای متفاوتی دارند. رسوبات بخش شمالی تالاب عمدتاً از فرسایش سنگ‌های مناطق شرقی‌تر مانند حوضه هامون در افغانستان و حاشیه فعال قاره به وجود آمده‌اند. در مقابل، رسوبات بخش جنوبی منشأ غربی‌تر دارند و از فرسایش سنگ‌هایی در حاشیه غیرفعال قاره تشکیل شده‌اند. این یافته‌ها نشان می‌دهد که مواد رسوبی در تالاب از مناطق مختلفی با ویژگی‌های زمین‌شناسی متفاوت منشأ گرفته‌اند. این اطلاعات می‌تواند در مطالعات آینده برای پیش‌بینی فرسایش خاک و مدیریت مشکلات ناشی از گردوغبار مفید باشد.
 

کلیدواژه‌ها

• گردوغبار
• سیستان
• رسوب
• تکتونیک
• ژئوشیمی

عنوان مقاله [English]

Investigating the geochemical characteristics of Hamoun Wetland sediments

نویسندگان [English]

• samira Zandifar ¹
• Adeleh Jamalian ²
• Farhad Khaksarian ³
• Hamidreza Abbasi ⁴
• Mohammadreza Forudi Jahromi ⁵

¹ Assistant professor, Desert Research Division, Research Institute of Forests and Rangeland, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

² Assistant professor, Department of Geology, Faculty of earth Siences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

³ Researcher, Desert Research Division, Research Institute of Forests and Rangeland, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

⁴ Assistant professor, Desert Research Division, Research Institute of Forests and Rangeland, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.

⁵ Assistant professor, Department of Civil Engineering, Dashtestan Branch, Islamic Azad University, Dashtestan, Iran

چکیده [English]

Background and Objectives
Geochemical analyses provide valuable insights into sediment origin, transport mechanisms, weathering processes, sedimentary environments, and tectonic conditions. Identifying the sources of wind deposits and lake sediments is crucial for reconstructing environmental disturbances, assessing dust storm frequency, and understanding long-term landscape evolution. This study investigates the geochemical composition, sediment dynamics, and provenance of wind deposits in the Hamoun Sistan wetland, southeastern Iran, through geochemical analysis.
Methodology
A total of 20 surface sediment samples (0–30 cm depth) were collected based on geomorphological units and topographic maps. Samples were pulverized to 64 µm for analysis. Major oxide percentages and trace element concentrations were determined using a Philips PW2400 XRF (Rh-tube, accuracy: 0.01 wt%) and ICP-MS at the Binaloud Mines Laboratory (Tehran University Science and Technology Park). Data were normalized against the upper continental crust for comparison. Samples S1–S7 were collected from the southern basin, while S8–S20 were from the northern basin. The Ni/Sr ratio cumulative distribution diagram was used for classification, and multivariate clustering was performed using multi-resolution graph-based clustering (MRGC), an unsupervised method suitable for spatially undefined datasets.
Results
Sediments in the southern basin exhibit higher concentrations of detrital particles (quartz, fine-grained mica, and carbonates), supported by a strong correlation (R² = 0.77) between SiO₂ and Al₂O₃, indicating aluminosilicate dominance. In contrast, northern samples show elevated MgO, CaO, and Na₂O levels, suggesting mafic/ultramafic source rocks, along with high Fe₂O₃ concentrations indicative of iron-bearing minerals (e.g., biotite, amphibole).
Northern sediments, rich in quartz, feldspar, and mica, align with intermediate igneous rock compositions, implying an igneous origin. Southern samples, dominated by quartz and feldspar, reflect sedimentary recycling and higher maturity (classified as arenites), whereas northern sediments are greywackes.
Trace element analysis reveals greater enrichment of Rb, Ba, and Sr in northern samples, while high-field-strength elements (Th, U, Hf, Zr) remain immobile. Lower Ni, Cr, and V concentrations in southern samples indicate minimal mafic influence, supported by higher LREE/HREE ratios, consistent with felsic-rich sources.
Tectonic discrimination places northern sediments in an active continental margin setting, while southern samples exhibit transitional active-passive margin characteristics.
Conclusion
Geochemical and petrographic analyses reveal distinct sediment provenances for the northern and southern Hamoun wetlands. Northern sediments derive from erosion of eastern Afghan Hamoun Basin rocks (active margin), whereas southern sediments originate from western passive margin sources. These findings highlight the wetland’s complex sedimentological history and provide a basis for future soil erosion and dust storm management.