در صفحه ۹۶ زمینشناسی یازدهم از فصل ششم «زمینشناسی و سازههای مهندسی»، با روشهای غیرمستقیم بررسی زیرسطح زمین یعنی مطالعات ژئوفیزیکی آشنا میشویم. همچنین در فعالیت تکمیلی این صفحه، تأثیر نوع سیمان بر مقاومت سنگهای آواری مانند ماسهسنگ و کنگلومرا را بررسی میکنیم.
زمینه لازم از متن کتاب:
زمینشناسان برای شناخت زیرسطح زمین از دو روش مستقیم و غیرمستقیم استفاده میکنند.
در روش مستقیم، با حفر گمانه و چاهک اکتشافی، نمونههای خاک و سنگ از اعماق مختلف برداشت و بررسی میشوند.
در روش غیرمستقیم، بدون نمونهبرداری مستقیم از درون زمین، با استفاده از تجهیزات و ابزارهای ژئوفیزیکی اطلاعاتی درباره ویژگیها و ساختارهای زیرسطحی به دست میآید.
جواب جمعآوری اطلاعات صفحه ۹۶ زمینشناسی یازدهم
انواع روشهای مطالعات ژئوفیزیکی را مشخص کنید و سپس کاربرد آنها در پروژههای مختلف را توضیح دهید.
نمونه پاسخ:
در مطالعات ژئوفیزیکی، زمینشناسان بدون حفاری گسترده و براساس تفاوت ویژگیهای فیزیکی سنگها و خاکها، اطلاعاتی درباره زیرسطح زمین به دست میآورند. مهمترین روشها عبارتاند از:
| روش ژئوفیزیکی |
کاربردهای مهم |
| روش لرزهای |
بررسی نحوه انتشار امواج در زمین؛ شناسایی لایهها، گسلها و عمق سنگبستر؛ کاربرد در مطالعات سد، تونل، راه و اکتشاف نفت و گاز. |
| روش مقاومت ویژه الکتریکی |
اندازهگیری مقاومت الکتریکی خاک و سنگ؛ شناسایی آبهای زیرزمینی، لایههای اشباع، حفرهها، مناطق خردشده و بررسی ساختگاه سازهها. |
| روش الکترومغناطیسی |
بررسی ویژگیهای الکتریکی زیرزمین؛ کمک به شناسایی مواد معدنی رسانا، آب زیرزمینی، آلودگیهای زیرسطحی و برخی ساختارهای پنهان. |
| روش مغناطیسی |
اندازهگیری تغییرات میدان مغناطیسی زمین؛ شناسایی تودههای دارای کانیهای مغناطیسی، برخی کانسارهای آهن و ساختارهای زمینشناسی مدفون. |
| روش گرانشی |
اندازهگیری تغییرات بسیار کوچک نیروی گرانش ناشی از تفاوت چگالی سنگها؛ بررسی حوضههای رسوبی، گسلها، تودههای زیرزمینی و برخی ذخایر معدنی. |
| روش رادیومتری |
اندازهگیری تابش طبیعی برخی عناصر پرتوزا؛ کاربرد در شناسایی مناطقی با تمرکز عناصر پرتوزا و بعضی بررسیهای اکتشافی و زمینشناسی. |
| رادار نفوذی به زمین (GPR) |
بررسی بخشهای کمعمق زیرزمین؛ شناسایی حفرهها، لولهها و تأسیسات مدفون، لایهبندی کمعمق و بعضی ناپیوستگیهای زیرسطحی. |
پاسخ کوتاه: روشهای لرزهای، الکتریکی، الکترومغناطیسی، مغناطیسی، گرانشی و رادیومتری از مهمترین روشهای ژئوفیزیکی هستند. از آنها برای شناسایی لایههای زیرسطحی، گسلها، سنگبستر، آب زیرزمینی، کانسارها و بررسی محل احداث سازههایی مانند سد، تونل و راه استفاده میشود.
جواب فعالیت تکمیلی صفحه ۹۶ زمینشناسی یازدهم
نوع سیمان اتصالدهندهٔ ذرات در سنگهای آواری نظیر ماسهسنگها و کنگلومراها چگونه میتواند در مقاومت این سنگها تأثیرگذار باشد؟
پاسخ: نوع و مقدار سیمانی که دانههای سنگ آواری را به یکدیگر متصل میکند، تأثیر زیادی بر
استحکام و مقاومت سنگ دارد.
سیمان سیلیسی: معمولاً اتصال بسیار محکمی میان دانهها ایجاد میکند و در برابر هوازدگی و انحلال نیز مقاوم است؛ بنابراین سنگهای دارای سیمان سیلیسی اغلب سخت و مقاوم هستند.
سیمان کلسیتی یا آهکی: میتواند دانهها را به خوبی به هم متصل کند، اما کلسیت در آبهای اسیدی و دارای دیاکسیدکربن قابلیت انحلال دارد؛ بنابراین با انحلال سیمان، مقاومت سنگ ممکن است کاهش پیدا کند.
سیمان اکسیدهای آهن: میتواند دانهها را نسبتاً محکم به یکدیگر متصل کند و معمولاً رنگهای قرمز یا قهوهای نیز به سنگ میدهد. مقاومت نهایی آن به مقدار و نحوه پراکندگی سیمان در سنگ بستگی دارد.
سیمان رسی: معمولاً اتصال ضعیفتری ایجاد میکند و برخی کانیهای رسی در تماس با آب نیز رفتار نامناسبی دارند؛ بنابراین سنگهای دارای سیمان رسی معمولاً کممقاومتتر و سستتر هستند.
پس به طور کلی، هرچه سیمان مقاومتر باشد و فضاهای میان دانهها را بهتر به هم متصل کند، مقاومت ماسهسنگ یا کنگلومرا بیشتر خواهد بود.
نتیجه: سیمان سیلیسی معمولاً مقاومت بیشتری ایجاد میکند، در حالی که سیمانهای رسی معمولاً موجب مقاومت کمتر سنگ میشوند. سیمان آهکی نیز میتواند مقاوم باشد، اما در صورت انحلال کلسیت، استحکام سنگ کاهش مییابد.
جمعبندی صفحه ۹۶ زمینشناسی یازدهم: مطالعات ژئوفیزیکی روشی غیرمستقیم برای شناخت ویژگیهای زیرسطح زمین هستند و در پروژههای عمرانی، اکتشاف منابع و شناسایی ساختارهای زمینشناسی کاربرد دارند. همچنین در سنگهای آواری، نوع سیمان میان دانهها یکی از عوامل مهم تعیینکننده مقاومت سنگ است؛ سیمانهای مقاوم و پایدار، دانهها را محکمتر به یکدیگر متصل میکنند و در نتیجه استحکام سنگ افزایش مییابد.
