تفسیر رخساره‌های رسوبی بر اساس آنالیز اندازه ذرات رودخانه (مطالعه موردی: رودخانه حاجی‌عرب ، استان قزوین)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم زمین، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

2 دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 گروه باستان شناسی، دانشگاه تهران، ایران

چکیده
رودخانه حاجی­عرب  یک رودخانه فصلی در جنوب استان قزوین است. این مطالعه جهت بررسی رسوبات این رودخانه و تعیین رخساره­های رسوبی آن صورت گرفته است. از چهار گمانه و با بیشینه عمق ۸.۳ متری تعداد 57 نمونه از اطراف تپه باستانی قره­تپه برداشت شده است. دانه بندی رسوبات به روشهای الک خشک، الک تر و الک شیکر لیزری انجام شده است. بررسی رسوبات این رودخانه به شناسایی سه دسته رخساره رسوبی  منجر شد که عبارتند از: رخساره­های گلی (Fl ,Fm ,Fr) ، ماسه­ای (Sm ,Sp ,Sl ,Sh) و گراولی (Gh ,Gcm ,Gms ,Gci ,Gmg  ,Gmm)، که در قسمت­های مختلف محیط رودخانه­ای ته­نشست کرده­اند. براساس رخساره­های شناسایی شده، عناصر ساختاری خارج کانال (FF)، ماسه با اشکال لایه­ای (SB)، بار گراولی و اشکال لایه­ ای (GB)، جریان گراویته­ای (SG) و کانال (CH) در این حوضه رسوبی شکل گرفته­اند. مدل­های رسوبی این رودخانه شامل رودخانه­های مآندری با بار ریزدانه، مآندری با بار ماسه­ای، بریده­بریده با بسترگراولی و بریده­بریده گراولی کم­عمق می­باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Interpretation of sedimentary facies based on river particle size analysis (Case study: Haji-Arab River _ Qazvin Province)

نویسندگان English

Masoumeh Khakestari 1
Sadat Faiz Nia 2
Seyyed Mohsen Al Ali 1
Mostafa Dah Pahlevan 3
1 Department of Earth Sciences, Islamic Azad University, Science and Research Unit, Tehran, Iran
2 Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
3 Department of Archaeology, University of Tehran, Iran
چکیده English

Introduction:
Haji-Arab River is a seasonal river in the south of Qazvin province. Quaternary alluvial deposits in Qazvin province spread on wide range. Since many coherent studies in terms of geology, sedimentary environment, mineralogy and climatic conditions have not been done in the mentioned sediments, so this study has been done to study the sediments of this river and determine its sedimentary facies. Therefore, the results of this study can provide a more precise understanding of the sedimentology status and sedimentary environment of this area.
Materials and methods:
This study was conducted to investigate the sediments of this river and to determine its sedimentary facies. Sampling was done from 4 boreholes and trenches around the ancient Qara Tappeh hill. Sediment granulation has been done by dry sieving, wet sieving and laser shaker sieving. Sedimentological studies show that the occurrence of frequent floods in the region has changed the texture of channel sediments and changed various parameters of particle size. Haji-Arab River, flows from south to north direction. This river originates from the central mountains and extends to Sagz-Abad. Sampling has been done around the ancient hill of Sagz-Abad (Qara-Tappeh) with an altitude of 1274.9m above sea level. This hill is located 52 km south of Qazvin (7 km north of Sagz-abad of environs Buin-Zahra city) and 132 km west of Tehran. Sampling were done in September 2016. The boreholes and trenches were excavated by Department of Archaeology, University of Tehran. From 4 boreholes with a maximum depth of 8.3 meters, 57 samples have been taken from around the ancient hill of Qara-Tappeh. Collected samples were dried due to humidity outdoors. 15% of the samples were granulated in two forms: dry and wet. Since the result difference was more than 10% due to grains adhesion, other samples were sieved by wet method. Particles smaller than 4µm were granulated by laser shaker sieving. Statistical parameters such as kurtosis, sorting, skewness and mean were calculated using Gradistat software. Also In this study, sedimentary facies were studied using field and laboratory methods. Sediment type was named based on Folk (1974) classification and facies classification based on Miall classification (1996, 2006). Finally, by combining all the data, a sedimentary model for Haji-Arab River was offered.
Results:
The study of sediments in this river led to the identification of three categories of sedimentary facies, which are: mud facies (Fl, Fm, Fr), sandy facies (Sm, Sp, Sl, Sh) and gravel (Gh, Gcm, Gms, Gci, Gmg, Gmm), which have settled in different parts of the river environment. Based on the identified facies, structural elements Floodplain Fines (FF), Sandy Bedforms (SB), gravelly Bars and Bedforms (GB), Sediment Gravity flow deposits (SG) and channels (CH) have been formed in this sedimentary basin. Sedimentary models of this river include Fine-Grained Meandering River, Sand-Bed Meandering River, Gravel-Bed Braided River and Shallow-Gravel-Bed Braided River.
Conclusion:
Generally, coarse-grained, sandy and fine-grained sediments, poorly to very poorly sorting, absence of fossils, light color of sediments, the presence of plant traces indicate that the Quaternary sediments of the study area form in river system which include sub-environments such as, Channel, off-channel and floodplain deposits. Examination of sediment sequence in the study area shows the transition from a humid and low-energy environment to a dry and high-energy environment during the Quaternary. According to field studies and studies of sedimentary facies of Haji-Arab River, silt sediments are the most widespread in Haji-Arab catchment. Gravel with lower percentage are observed in limited parts of the basin and in the upper parts of the studied sequences. Therefore, based on the above evidence and the characteristics of facies in the Miall (1996) classification, fine-grained sediments have been deposited in the meandering River and coarse-grained sediments of this region have been deposited in a braided river. According to the studies, the architectural elements of FF, CH and SB and to a lesser extent GB and SG can be considered for this basin. Based on this, Can be considered 4 river models including fine-grained meandering rivers, Sandy meandering river, gravel wandering river and shallow gravel bed braided can be used for Haji-Arab River in the study area.

کلیدواژه‌ها English

Qazvin plain
Haji-Arab River
Qara Tappeh Sagz-Abad
sedimentary environment
sedimentary model
اسدی، ف.­ز، فضلی­اولی، ر. عمادی، ع.، (1396). بررسی تغییرات بستر رودخانه با استفاده از مدل RAS4-HEC (مطالعه موردی: رودخانه تالار)، پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، سال هشتم، شماره 15، صص. ۳۵-۲۵.
آقانباتی، س.ع.، (1386). زمین­شناسی و توان معدنی استان قزوین، مجله رشد آموزش زمین­شناسی، دوره دوازدهم، شماره4.
بهبهانی، ر.، خدابخش، س.، (1397). تحلیل رسوب شناختی سیستم­های رودخانه­ای، یافته­های نوین زمین شناسی کاربردی، دوره دوازدهم، شماره 24، صص. 124-102.
پاکزاد، ح.ر.، امینی، ع.، (۱۳۸۸). رخساره­ها و فرایند­های رسوبگذاری نهشته­های مخروط­افکنه­ای بخش پایینی حوضه رودخانه زاینده­رود، جنوب شرق اصفهان، پژوهشهای چینه­نگاری و رسوب­شناسی دانشگاه اصفهان، سال بیست و پنجم، شماره 36، صص. 132-113.
پاکزاد، ح.ر.، مروت، م.ح.، (1390). رخساره­ها وعناصر ساختاری رودخانه زاینده­رود در منطقه ورزنه (قورتان- ورزنه)، پژوهشهای چینه­نگاری و رسوب­شناسی دانشگاه اصفهان، سال بیست و هفتم، شماره 42، صص. 154-137.
پورسلطانی، م. ­ر.، معینی صالح، م.، (۱۳۹۱). مطالعات رسوب شناسی رودخانه­های مطرآباد و صلح­آباد، حوضه آبریز نوبهار، ایران مرکزی، نشریه علمی ­ـ­ پژوهشی رخساره­های رسوبی، سال پنجم، شماره ۲، صص. 184-169.
ترشیزیان، ح. ، (1390). رسوب شناسی و زمین ریخت­شناسی پلایای ساغند، ایران مرکزی، استان یزد، پژوهشهای چینه نگاری و رسوب شناسی، سال بیست و هفتم، شماره ه  2، صص. ۱۶۲-۱۳۷.
حسین­ زاده، س.ر.، خانه­باد، م.، خسروی، ع.، (۱۳۹۳). مطالعه سیلاب­های بزرگ رودخانه کلات با استفاده از شواهد دیرینه تراز، مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، سال پنجم، شماره ۱۷، صص. ۱۶-۱.
خدابخش، س.، حسام­زاده، م.، (1392). شناخت الگوی کانال رودخانه خررود (جنوب استان قزوین) بر اساس شاخص­های ریخت شناسی و رسوب شناسی، رخساره­های رسوبی، سال ششم، شماره 2، صص. 201-186.
خدامی، م.، محبوبی، ا.، موسوی حرمی، ر.، فیض­نیا، س.، (1386). تجزیه رخساره­های سنگی و مدل رسوبی رودخانه لاتشور، جنوب خاور تهران، مجله علوم زمین، سال شانزدهم، شماره 63، صص. 123-110.
رجب زاده، ع.، کوهستانی، ح.، مختاری، م.­عل.، زهدی، ا.، (1398). چینه نگاری، رخساره­های رسوبی و جایگاه تکتونیکی ماسه سنگهای بخش میانی سازند قرمز بالایی در بُرش کانسار چهرآباد، شمال باختر زنجان، نشریه علمی رخساره­های رسوبی، سال دوازدهم، شماره 1، صص. 90-75.
رحیمی، ت.، یارم طاقلو سهرابی، م.، یامینی، ع.­ر.، (1394). مطالعات رسوب شناسی در حوضه فریزی و ارائه مدل رسوبی حوضه، دومین کنفرانس بین المللی پژوهش در علوم و تکنولوژی، ترکیه­ـ­استانبول، 24 اسفند 1394.
زندمقدم، ح.، موسوی­حرمی، ر.، محبوبی، ا.، (1388). آنالیز رسوبات جزر و مدی کوارتزیت راسی در شرق زرند کرمان، سال بیست و پنجم، شماره 37، صص. 18-1.
فرخ نژاد، ر.، اسفندیاری، ب.، معتمد، ا.، (1395). تحلیل لیتوفاسیس­ها و شرایط رسوبگذاری توالی آواری پالئوسن در البرز خاوری، ایران، مجله علوم زمین، سال بیست و ششم، شماره 101، صص. 218-211.
فیاضی بروجنی، م.، مرتضوی مهریزی، م.، خانه باد، م.، (1396). بررسی رخساره­های رسوبی و الگوی برانبارش رسوبات در رودخانه مولید )جنوب شرق قاین(، پژوهشهای چینه­نگاری و رسوب شناسی، سال سی و سوم، شماره 66، صص. 128-101.
کاویان، ح.، خانه باد، م.، محبوبی، ا.، موسوی حرمی، ر.، (1395). بررسی تغییرات اندازه ذرات و ترکیب رسوبات به طرف پایین دست رودخانه بقیع (شمال غرب نیشابور)، پژوهش­های چینه نگاری و رسوب­شناسی، سال سی و دوم، شماره 62، صص. 56-39.
معاذالهی، م.، خانه باد، م.، موسوی حرمی، ر.، محبوبی، ا.، (1396). تأثیر روند ریزشوندگی به سوی پایین دست رسوبات رودخانه­ای )مطالعه موردی::   رودخانه راین در جنوب شرقی کرمان(، فصلنامه کواترنری ایران، دوره سوم، شماره 3، صص. 263-247.
مقصودی، م.، ابراهیم خانی، ن.، یمانی، م.، (1391) الف. تاثیر نئوتکتونیک بر مخروطه­‌افکنه رود حاجی­عرب  (دشت قزوین) با بررسی داده‌ های مورفومتری و رسوب ‌شناسی، فصلنامه جغرافیا، سال دهم، شماره 33، صص. 106-87.
مقصودی، م.، فاضلی­نشلی، ح.، عزیزی، ق.، گیلمور، گ، اشمیت، آ.، (۱۳۹۱) ب. نقش مخروط­افکنه­ها در توزیع سکونت­گاه­های پیش از تاریخ از دیدگاه زمین باستان­شناسی (مطالعه­ی موردی: مخروط­افکنه­ی جاجرود و حاجی­عرب، پژوهش­های جغرافیای طبیعی، سال چهل و چهارم، شماره 4، صص. ۲۲-۱.
مقیمی، ا.، (1388). اکوژئومورفولوژی و حقوق رودخانه، انتشارات دانشگاه تهران، 314 صفحه.
موسوی حرمی، ر، (1383). رسوب شناسی، انتشارات به نشر، آستان قدس رضوی، چاپ نهم، 474 صفحه.
 
Allen P.J., Fielding C.R., 2007, Sedimentology and stratigraphic architecture of the Late Permian Betts Greek Beds, Queensland, Australia, Sedimentary Geology, NO. 202, PP. 5-34.
Ashley G.M., 1990, Classification of large scale subaqueous bedforms: a new look at an old problem, Sedimentary Petrology, NO. 60, PP. 160-172.
Bertoldi W., Zanoni L., Tubino M., 2010, Assessment of morphological changes induced by flow and flood pulses in a gravel bed braided river: The Tagliamento River (Italy), Geomorphology, NO. 114, PP. 348-360.
Blair T.C., McPherson J.G., 1995, Quaternary alluvial fans in southwestern Crete: sedimentation processes and geomorphic evolution, Sedimentology, NO. 42, PP. 531-549.
Blair T.C., McPherson J.G., 1999, Grain size textural classification of coarse sedimentary particles, Journal of Sedimentary Research, NO. 69, PP. 6-19.
Bridge J.S., 1984, Large-scale facies sequences in alluvial overbank environments, Sedimentary Petrology, NO. 54, PP. 583-588.
Caltorti M., Pieruccini P., Rustioni M., 2008, The Barga Basin (Tuscany): A record of Plio-Pleitocene mountain building of the North Apenines, Italy, Quaternary International, NO. 189, PP. 56-70.
Cant D.J., 198l, Fluvial Facies Models and Their Application In: Scholle P.A. Spearing D. (ed.), sandstone depositional Environment, AAPG, memoir 31.
Catuneanu O., 2006, Principles of sequence stratigraphy. Amsterdam, First Edition. Elsevier, 375 p.
Collinson J.D., 1996, alluvial sediments In: Reading H.G. (ed.), Sedimentary Environments: Processes, Facies and Stratigraphy, third ed. Black well Science, Oxford, PP. 154 -231.
Deck T., Hein F.J., Trotter R., 1996, Granite wash alluvial fans, fan deltas and tidal environments, northwestern Alberta: implication for controls on distribution of Devonian clastic wedges associated with the Peace River Arch. Bulletin of Canadian Petroleum Geology, NO. 44, PP. 541-565.
Deynouxa M., Inerb C.A., Mondoc O., Karab A., VyVkoglud M., Manatschala G., 2005, Sevim Tuzeu Facies architecture and depositional evolution of alluvial fan to fan- delta complexes in the tectonically active Miocene, Köprüçay basin, Isparta angle, Turkey, Sedimentary Geology, NOo. 12, PP. 315-343.
Fisher R.V., 1971, Features of coarse-grained, high-concentration fluids and their deposits, Sedimentary Petrology, NO. 41, PP. 916– 927.
Folk R.L., 1974, Petrology of Sedimentary Rocks. Hemphill Publishing Company, Austin, Texas, 182 p.
Ford G.L., Pyles D.R., 2014, A hierarchical approach for evaluating fluvial systems: Architectural analysis and sequential evolution of the high net-sand content, middle Wasatch Formation, Uinta Basin, Utah, AAPG Bull, NO. 98, PP. 1273- 1304.
Friend P.F., 1983, towards the field classification of alluvial architecture or sequence. In: Collinson J.D., Lewin J., (eds.), modern and ancient fluvial systems. Int. Assoc. Sediment. Spec. Publ. NO. 6, PP. 345-354.
Gao C., Boreham S., Preece R.C., Gibbard P.L., Briant R.M., 2007, Fluvial response to rapid climate change during the Devensian (Weichselian) Lateglacial in the River Great Ouse, southern England, UK, Sedimentary Geology, NO. 202, PP. 193-210.
Ghosh P., Sarkar S., Maulik P., 2006, Sedimentology of a muddy alluvial deposit, Triassic Denwa Formation, India, Sedimentary Geology, NO. 191, PP. 3–36.
Harms J.C., Southard J.B., Spearing D.R., Walker R.G., 1975, Depositional environments as interpreted from primary sedimentary structures and stratification sequences, SEPM (Society of Economic Paleontologists and Mineralogists), Short Course 2, Dallas Texas, 161p.
Harms J.C., Southard J.B., Walker R.G., 1982, Structures and Sequence in Clastic Rock, SEPM (Socity of Economic Paleontologists and Mineralogists), Short Course, Chapter 1, 55p.
Ito M., Matsukawa M., Saito T., Nichols D.J., 2006, Facies architecture and paleohydrology of a synrift Succession in the Early Cretaceous Choyr Basin, southern Mogolia, Cretaceous Research, NO. 27, PP. 226-240.
Khakestari M., Feiznia S., Aleali M., Dehpahlavan M., 2021, Geochemistry of Quaternary Sediments of Haji-Arab River Catchment, Qazvin Plain Northwestern Iran: Provenance and Source Rock Weathering, International Journal of Environmental Science and Technology, https://doi.org/10.1007/s13762-021-03342-x.
Khalifa M., Catuneanu Q., 2008, Sedimentary of the Bahariya Formation (Early Cenomanian), Bahariya Oasis, Western Desert, Egypt, Journal of African Earth Sciences, NO. 7, PP. 89-103.
Kim S.B., Kim Y.G., Jo H.R., Jeang K.S., Cjough S.K., 2009, Depositional facies, architecture and environments of the Sihwa Formation (Lower Cretaceous), Mid-west Korea with special reference to dinosaur eggs, Cretaceous Research, NO. 5, PP. 100-126.
Kostic, B., Becht, A., Aigner, T., 2005, 3D Sedimentary architecture of a Quaternary gravel delta (SWGermany): Implications for hydrostratigraphy. Sedimentary Geology, NO. 181, PP. 143-171.
Kosun, E., Poisson, A., Ciner, A., Wernli R., Monod, O., 2009. Syn-tectonic sedimentary evolution of the Miocene atallar Basin, southwestern Turkey. Journal of Asian Earth Sciences, NO. 34, PP. 466-479.
Kumar R., Suresh N., Sangode S.J., Kumaravel V., 2007. Evolution of the Quaternary alluvial fan system in the Himalayan foreland basin: Implications for tectonic and climatic decoupling, Quaternary International, NO. 159, PP. 6-20.
Lee H.S., Chough S.K., 2006, Lithostratigraphy and depositional environments of the Pyeongan Super group (Carboniferous-Permian) in the Taebaek area mid-east Korea: Journal of Asian Earth Sciences, NO.26, PP.339-352.
Lewin J., Ashworth P.J., 2014, defining large river channel patterns: alluvial exchange and plurality, Geomorphology, NO. 215, PP. 83–98.
 Lewis, D.W., and D. Mcconchie, 1994, Analytical Sedimentology: Chapman and Hall, London, 197p.
López-Gómez J., Arche A., Vargas H., Marzo M., 2010, Fluvial architecture as a response to two-layer lithospheric subsidence during the Permian and Triassic in the Iberian Basin, eastern Spain, Sedimentary Geology, NO. 223(3), PP. 320-333.
Lowey G.W., 2007, Lithofacies analysis of the Dezadeash Formation (Jura–Cretaceous), Yukon, Canada: The depositional architecture of a mud/sand-rich turbidite system, NO. 198, PP. 273-291.
Miall A.D., 1978, Lithofacies types and vertical profile models in braided river deposits: a summary. In: Miall A.D., (ed.), fluvial sedimentology. Can. Soc. Petrol. Geol. Mem, NO. 5, PP. 597-604.
Miall A.D., 1985, Architectural-Element Analysis: A New Method of Facies Analysis Applied to Fluvial Deposits. Earth-Science Reviews, NO. 22, PP. 261-308, http://dx.doi.org/10.1016/0012-8252 (85)90001-7.
Miall A.D., 1996, The Geology of fluvial deposits: Sedimentary Facies, Basin Analysis and Petroleum Geology, Springer-Verlag, 582p
Miall A.D., 2000, Principles of Sedimentary Basin Analysis. 3rd and Enlarged Edition, Springer-Verlag, Berlin, 616p. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-662-03999-1.
 Miall A.D., 2006, The Geology of fluvial Deposists: Sedimentary Facies, Basin Analysis and Petroleum Geology, Spring-Verlag, New York, 582p.
Miall A.D., 2013, Fluvial depositional systems. Spriger, Switzerland, 316p.
Nicols G., 2009, Sedimentology and stratigraphy, 2nd Edition: Wilely-Blackwell, 419p.
Oplustil S., Martínek K., Tasáryová, Z., 2005. Facies and architectural analysis of fluvial deposits of the Nýřany Member and the Týnec Formation (Westphalian D-Barruelian) in the Kladno-Rakovník and Pilsen basins, Bulletin of Geosciences, NO. 80, PP. 45-66.
Raj R., 2007, Late Pleistocene fluvial sedimentary facies, the Dhadhar River basin, Western India, Quaternary International, NO. 159, PP. 93-101.
Reineck H.E., Singh I.B., 1980, Depositional Sedimentary Environments: Springer-Verlag, Berlin, 551p.
Roberts E.M., 2007, Facies architecture and depositional environments of the Upper Cretaceous Kaiparowits Formation, Southern Utah, Sedimentary Geology, Vol. 197, PP. 207-233.
Ryang W.H., Chough S.K., 1997, Sequential development of alluvial/lacustrine system: southern Eumusung Basin (Cretaceous), Korea, Journal of Sedimentary Research, NO. 67, PP. 274-285.
Scherer C., Goldberg K., Bardola T., 2015, Facies architecture and sequence stratigraphy of an early post-rift fluvial succession, Aptian Barbalha Formation, Araripe Basin, Northeathtern Brazil, Sedimentary Geology, No. 322, PP. 43-62.
Sharafi M., Longhitano S.G., Mahboubi A., Moussavi-Harami R., Mosaddegh H., 2016,. Sedimentology of a transgressive mixed energy (wave/ride-dominated) estuary, Upper Devonian Geirud Formation (Alborz Basin, northern Iran), International Association of Sedimentologists, Wiley Blackwell, PP. 261-292.
Siddiqui A., Robert A., 2010, Thresholds of erosion and sediment movement in bedrock channels, Geomorphology. NO. 118(14), PP. 301-313.
Sohbati R., Fattahi M., Fazeli Hassan., Quigley M., Schmidt A., Azizi Gh., Maghsoudi M., 2011, Cheskin, Blind Thrust and Its Probable Effect on the Missing Millennium (Qazvin Plain), Journal of Physic and Space, NO. 37(2), PP. 17-31.
Sun J., Bin-Liang L., Hong-Wei K., 2015, Numerical modeling of channel migration with application to Laboratory Rivers, International Journal of Sediment Research, NO. 30, PP. 13-27.
Tewari P., Rajkonwar C., Lalchawimawii L.P., Malsawma J., Ralte V.Z., Patel S.J., 2011, Trace fossils from Bhuban Formation, Surma Group (Lower to Middle Miocene) of Mizoram India and their palaeoenvironmental significance, Journal of Earth System Science, NO. 120, PP. 1127-–1143.
Tucker M.E., 2001, Sedimentary Petrology, Third Edition, Blackwell, Oxford, 260p.
Went D.J., 2005, Pre-vegetation alluvial fan facies and processes an example from the Cambo-Ordovician Rozel Conglomerate Formation, Jersey, Channel Islands, Sedimentology, y, NONO. 52(4), PP. 693-713.