ردیابی آثار یخچال‌های طبیعی (مطالعه موردی: یخچال طبیعی حوضه تیگرانی ماهان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد ژئومورفولوژی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

2 استادیار زمین شناسی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 دانشیار اقلیم شناسی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

4 دانشجوی کارشناسی ارشد ژئومورفولوژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

  ماهیت اکثر اشکال و فرایندهای بیرونی زمین، اساساً تابع شرایط اقلیمی حاکم بر یک منطقـه در طـی زمان می بـاشد. لـذا آثـار و شـواهـد تغییرات اقلیمی دوران چهارم که مهمترین آنها وجود آثار یخچالی باقی مانده از این دوره است توانسته پدیده های متنوع ژئومورفولوژی را در سطح خارجی پوسته زمین بر جای بگذارد و با توجه به این آثار و شواهد می توان شرایط اقلیمی گذشته را بازسازی نمود. در همین راستا، در این پژوهش اقدام به بررسی آثار یخچالی در منطقه ماهان کرمان پرداخته شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که خط مرز برف دایمی در منطقه مورد مطالعه در ارتفاع 2900 متری و خط تعادل آب و یخ در ارتفاع 1900 متری بوده است. نقشه های رسم شده نشان می دهد که اختلاف دمای حال و دمای گذشته 5/8 درجه سانتی گراد و اختلاف بارش فعلی و گذشته درحدود 300میلیمتراست. همچنین، بر اساس رابطه مانینگ حجم یخ عبوری از دره یخچالی در منطقه مورد مطالعه با سرعتی معادل 3 متر در سال برابر 1305 متر مکعب برابر4/2 لیتردر ثانیه محاسبه شد. نتایج حاصل از بررسی های مورفوسکوپی که بر روی دانه های بسیار ریز انجام می گیرد نیز می تواند بیانگر منشا رسوبات یک منطقه باشد که بر این اساس 6/66 درصد از رسوبات منطقه مطالعاتی را رسوبات زاویه دار تشکیل می دهد که رسوبات یخچالی بوده است و رسوبات آبی 4/33 درصد را در بر می گیرد.   

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of Natural Glacial Evidences in Mahan (Case Study: Glacier of Tigrany Mahan Basin)

نویسندگان [English]

  • M. H. Ramesht 1
  • M. Lajevardi 2
  • H. Lashkari 3
  • T. Mahmoudi Mohammad Abadi 4
1 Professor of Geomorphology, University of Isfahan, Isfahan, Iran.
2 Assistant Professor of Geology, shahid beheshti University, Tehran, Iran.
3 Associate professor of climatology, shahid beheshti University, Tehran, Iran.
4 M. A. Student of Geomorphology, shahid beheshti University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Extended abstract
1- Introduction
Most forms of external nature and earth processes are primarily a function of climatic conditions prevailing during the time zone. Climatic evidences are important reasons glacial of fourth time in the region. This evidence can be helpful to reconstruct to prove past landscape of the region. Therefore, evidences of climatic changes of fourth period that one of the most important of them is remained the glacier could keep geomorphology phenomena in the Earth's crust. According to these evidences, past climatic conditions can be reconstructed. In this study have been investigated effects of glacier area in Mahan basin. Study area called the Tigrani river basin in Mahan. 
 
Latitude is 57º 10' to 57 ° 20’ and 29° 50' to 30° 05' east. Area of Tigrani basin is about 59 km with. Is Maximum height 3920 meters in the south of area and minimum height 1900 meters in the north of study area?
 
2- Methodology
The research based on field activities and has been used geomorphologic and climatic evidences. Laboratory studies and Wright's method have been applied.For this purpose, in first glacier cirques were determined on the contour map 1:50000 scale, and field observations. Then correlation between average height and average annual temperature and precipitation of selected stations the temperature and is rain fall were prepared. Then, was calculated the border line of permanent snow and adiabatic temperature drop rate. Using the height of the snow line and adiabatic loss was drawn fast temperature isotherm map.Then, were calculated correlation between present temperature and present precipitation with overlapping present isothermal and precipitation maps and obtained formula from the precipitation map in the past were drawn. Finally, were taken samples of sediments in the field operations, and then were studied in the geomorphology laboratory and result of granolometry and morphoscopy operations on the samples of sediments was determined.
 
3- Discussion
The result shows that eight cells surround the studied basins. The most powerful cells are long-range heights of west Abarq station in the southern part of study area with temperatures about -7°C.  Also encompasses a cold cell in the southern basin, which has been determined the mountain Joupar whit temperature min 5 degrees below zero. Temperature increases to the northern region so that near the city of Mahan is reaches to 6 degrees. The past rainfall map shows that highest level of rainfall was happened in most ambient temperature in the past and moisture conditions similar humidity today were determined. in eight cells. The highest rainfall was available in the southern region around the cell moisture Dodaran Station (West Station Abarq) with 1400 mm rainfall. Whatever forward to the north area reduced rainfall and its amount reaches to 500 mm. While, in the present time the highest rainfall in the same Dodaran moisture cell amount 1100 mm and the northern Mahan city reaches to 170 mm.Past Precipitation map shows that rainfall in its catchment area reach of ​​1300 mm in height to 475 mm in the Mahan city.
 
4- Conclusion
The results show that snow line in the study area was in 2900 meters and water and ice equilibrium line has height of 1900 meters. The coldest period of the region have snow in all year permanently and average temperature on the height is 0°c. Then, according to field observations, and final level of glacier blind valleys and also settlements distribution in the study area 1900m height for low of the glacier. was determined Plotted maps showed that difference between the present and the past temperature was 8.5 ° C and difference between the current and past rainfall was about 300mm. Also based on the Manning formula volume passing through the valley glacier ice in the study area was calculated with a speed equal 3 m in 1305m³ equal the 2.4L/s. The results of morphoscopy studies show that fine grains can also indicate the source of sediments. Based on the studies 66.6 percent of the study area covers angular deposits form of glacier sediment, and water deposits were 33.4 percent regarding snow line and adiabatic loss track with amount of 0.67°c per 100m and temperature maps of present and past, results showed difference between current temperature and past is 8.5°C. The result showed that previous studies considered the equilibrium line of water and ice at 5°C, while during the field observations were found in the study area the equilibrium line of water and ice 1900m height, with figure 6.5 ° C.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tigrani
  • cirquse
  • Granolometry
  • Mahan
  • snowline
  • Moran
  • Glacier

مقدمه

در مطالعات ژئومورفولوژی شکلهای سطح زمین منعکس کننده فرآیندها و ساختار سیستم هایی است که در حال فعالیت هستند. بررسی ساختار و عملکرد این سیستم ها، امکان دستیابی به گذشته آنها و ترسیم روند تحول آینده آنها را هموار می سازد. بر همین اساس است که شکل زایی در مناطق مختلف حاصل فعالیت مستمر فرآیندهای حاکم در آن مناطق است و شکل تکامل یافته، شکلی است که بر اثر پاسخ گویی مستمر به فرآیند حاصل می شود. به طور کلی، فرآیندهای بیرونی زمین و اشکال ناشی از آنها اصولا تابع شرایط اقلیمی حاکم بر هر منطقه در بستر زمان است. آثار و شواهد تغییرات اقلیمی دوره کواترنر، که مهمترین آنها آثار یخچالی است، پدیده های گوناگون ژئومورفولوژیک را در سطح خارجی پوسته زمین بر جای گذاشته اند که با توجه به آنها می توان شرایط اقلیمی گذشته را بازسازی کرد (رامشت و کاظمی،1386: 1). بررسی آثار یخچالی و حدود گسترش آنها در نواحی کوهستانی ایران، بهترین کلید برای مرزبندی های مورفوکلیماتیک و مورفودینامیک به شمار می رود (رامشت،1381: 7). هر چند موقعیت کنونی سرزمین ایران و تسلط شرایط خشک و نیمه خشک وجود حاکمیت یخچالها را در این سرزمین با شک و تردید همراه ساخته است، اما وجود شواهد و آثار ژئومورفولوژیکی یخچالها در مناطق مختلف ایران، حاکی از عملکرد یخچالها در این مناطق است از طرفی دیگر، دماوند، علم کوه، سبلان، اشتران کوه و زرد کوه از مرتفع ترین قلل کوهستانی ایران به شمار می روند که در حال حاضر، دارای یخچال فعال میباشند (وزیری، 1382: 38 ). مطالعات انجام گرفته درباره یخچالهای کواترنری در ایران زیاد نیست اندک مطالعات صورت گرفته نیز مربوط به یک سده اخیر است (راب[1]،1981، 52). آنچه مسلم است، یخ و یخچال در ایران با آنچه در اروپا وآمریکا اتفاق افتاده است، از نظر وسعت و ابعاد قابل مقایسه نیست و همین امر سبب شده است که محققان کمتر به این موضوع بپردازند و یا در جستجوهای خود با ذهنیتی که از عملکرد یخ در اروپا و یا دیگر مناطق سرد دنیا داشته اند، به چهره زمین در این مناطق بنگرند. همین پیش زمینه ذهنی سبب شده است که راز آثار یخ و یخچال از دید آنها پنهان ماند و یا نتوانند با اطمینان نسبت به آن مکتوبه یا سخنی به زبان آورند (رامشت،1381: 5). از جمله موارد اساسی در مطالعات یخچالی شناخت خط مرز برف دایمی و خط تعادل آب و یخ می باشد. خط تعادل آب و یخ خطی است بین حد نهایی گسترش زبانه یخچالی و سطح روانابی ناشی از ذوب یخ ( محمودی، 1368)، اما مرز برف دایمی عبارت است از مرزی در سطح افقی که بالاتر از آن پوشش برف در تمام طول سال پابرجا می ماند ( بلر و پومروی، 1369). به طور کلی، شواهد ژئومورفولوژیکی و لند فرم های موجود مانند سیرک های یخچالی، دره های یخچالی، سنگهای سرگردان، مورن ها و تیلها در مناطق مختلف ایران و در منطقه مورد مطالعه حاکی از عملکرد فرایند های یخچالی و حاکمیت سیستم های یخچالی است که شناسایی این ژئوفورمها علاوه بر اثبات تغییرات اقلیمی در گذشته می تواند در برای کشف روند حاکم بر لند فورمها و همچنین شناخت محدودیت ها و پتانسیل های محیطی در برنامه ریزی و مدیریت محیط موثر واقع شود. به طور کلی، مدل سازی به عنوان ابزاری برای درک ارتباطات ژئومورفولوژیکی پیچیده که در سیر تکامل ناهمواری حاکم است، می تواند در مدیریت تغییرات محیطی یا انسانی در سیستم های مناطق خشک و نیمه خشک مؤثر واقع شود.برخی از این کاربردها می تواند در ارزیابی آثار تغییرات اقلیمی (آنتونسن و همکاران[2]1996؛ هگن هولتز و ولف[3]2005؛مارین و همکاران[4]2005؛توماس و همکاران،[5]2005) و احیای شرایط ایجاد برای تشکیل و پایداری سیستم های متاثر از آن باشد(فرمن و همکاران،[6]2001،فرمن و پیرسون،[7]2003)؛ هرچند بازسازی شرایط اقلیمی از روی اشکال ژئومورفیک و شناخت سیستم های ژئومورفیک حاکم بر مناطق مختلف در گذشته از طریق بررسی لندفرم های موجود کمتر صورت گرفته است. این پژوهش می‌کوشد با استفاده از ژئوفرم های موجود در منطقه مورد مطالعه شرایط اقلیمی گذشته حاکم بر منطقه را بازسازی کند تا بتواند روند حاکم بر لند فرم های امروزی را برای برنامه ریزی هرچه بهتر و اصولی برای مدیریت کارآمد بر منابع ارائه نماید.

 

پیشینۀ تحقیق

مـطالعات یخچال شناسی و بررسی یخبندان‌های دوران چهارم در ایران از اواخر قـرن نوزدهم آغاز شـد و اولین کسی که در مورد این پدیده در ایران به مطالعه پرداخت، ژاک دومرگان فرانسوی در سال 1890 بـود. وی سیـرک های یخچـالی قدیمی را در اشتـران کوه( در ارتفاعی معادل 3800 متر)‌و در قلیان کوه( در ارتفاعی معادل 2440 متری)‌ مطالعه کرد و ضمن کشف پاره ای ادوات سنگی در رسوبات پلیوستوسن در حوضه خزر، اظهار می دارد که ایران دراین دوره به وسیله یخچالهای کوهستانی ودریاچه ها پوشش داده می شده است،امـا آنچـه با نـام مطالعـات تـدوین شـده و دقیـق در ایــران در مــورد آثـار مرفیک یخبنـدان های دوران چهـارم در دست است، مـدیون تلاش ها و مطالعـات جـدی هانـس بوبک در رشته کوه های البرز و در ارتفاعـات کـردستان(1933) و دزیـو(1934) در زردکوه بختیــاری است(جداری عیوضی، 1378: 34).

 مطالعـات دیگری را فیــشر(1968) در کوه های الـبرز و قلـه علم کوه انجـام داد. وی سیـرک‌هـای یخچـالی،‌ طـول و عرض و ارتفاع این سیرک‌ها، همچنین مسیر حرکت زبانه های یخی آن ها را مطالعه نمود. ژان درش نیز مطالعاتی را در روی یخچال علم کوه وتخت سلیمان انجام داده است. بوبک با بررسی مورن های وورم در رشته کوه البرز و زاگرس آن را شاهدی مشخص بر یخبندان قبل از وورم یاد می‌کند و افت آهنـگ درجـه حرارت 4 تا 5 درجه کمتر از زمان حاضر را بیان نموده است( رامشت، 1380: 4 ). پس از بوبک و دزیو در مورد ارتفاعات یخچالی، همچنین مشخص کردن مرز برف دایمی در ایران، دانشمندان زیادی نظریاتی ارائه دادند، از جمله رایت که در کوه های کردستان پاییـن آمدن خط برف را در دوره های سرد تا ارتفاع1800 متر از سطح دریا بر آورد کرده است. وی در جنوب غرب ازنا در اشتران کوه، سیرک یخچالی جبهه شمالی را در 3000 متر و یخرفت ها را در دره های کوچک تا ارتفاع 2600 متر مشاهده کرده است. وی گرادیان دمای 68/0 سانتیگراد را به ازای هر 100 متر ارتفاع برای این منطقه پیشنهاد کرده است. بر این اساس، اگر کاهش ارتفاع مرز برف دایمی به علت کاهش دما بوده است، می توان نتیجه گرفت که متوسط دمای سالانه این منطقه در وورم نـسبت به زمان حال 12 درجـه سانتی گراد کمتر بوده است( رامشت، 1380: 12 ). از مطالعـات دقیقـی که در مـورد ارتفاعات سبلان انجام گرفته است، تحقیقات شوایتزر (1970 ) است که به 7 یخچال و چندین قطعه برف دایمی در آن اشاره کرده است. وی در شمال شرقی قله سلطان و شمال قله حرم مرز پایینی یخچال ها را به ترتیب در 3980 و 3960 متر ارائه داده است. کریستف پروی(1980) حد پایین ترین زبانه یخچالی را در زردکوه در حداکثر گسترش خودشان در ارتفاع 3200 متر برآورد کرده است(زمردیان، 1381: 36). به نوشته پدرامی، بهترین منطقه برای مشاهده یخرفت های دوره وورم اطراف بانه است. وی همچنین به پایین آمدن یخرفت های دره ماسوله در جنوب غرب رشت، که از آن وورم اخیر بوده وتا ارتفاع 400 متری دریا پایین آمده، اشاره دارد. رامشـت (1381) نیـز یافتـه های دانشمندانی چـون هاگه درن، کوهلـه را تأیید کرده و بـا تکیـه بـر شواهـد ژئومـورفیک و آثار فرسایشی، یخچـال ها را تا ارتفـاع 1600 متـری در چنـدین نقطه از ایران مرکزی، از جملـه زفره ـ شیرکوه و … مطالعـه نمـوده و به پاییـن آمدن زبانه های یخی تا زمین های دشتی تأکید کـرده است. یمانی(1385: 8) به بررسی اشکال ژئومورفیک یخچالها و حدود گسترش انها در منطقه زرد کوه پرداخته است وی بیان کرد در دامنه های شمال غربی این رشته کوه و پیرامون قلل اصلی آن که بالای 4000 متر ارتفاع دارند، بیش از 15 سیرک و زبانه یخچالی وجود دارد. به اعتقاد وی، حداکثر گسترش زبانه های یخچالی تا ارتفاع 2500 متر و محدود به بستر رودخانه کوهرنگ است و مرز تشکیل سیرکهای یخچالی حداقل تا ارتفاع 3400 متر بوده است.

 

موقعیت منطقه مورد مطالعه

منطقه مورد مطالعه موسوم به حوضه رودخانه تیگرانی در غرب شهر ماهان و در فاصله حدود 35 کیلومتری شهر کرمان واقع شده است. این حوضه از نظر موقعیت جغرافیایی در محدوده 57 درجه و 10دقیقه تا 57 درجه و 20 دقیقه طول شرقی و 29 درجه و50 دقیقه تا 30 درجه و 5 دقیقه عرض شمالی قرار دارد. مساحت این حوضه 63/59 کیلومتر مربع است. حداکثر ارتفاع منطقه 3920 متر است که در جنوب منطقه مورد مطالعه قرار دارد و کمترین ارتفاع 1900متر مربوط به شمال منطقه مورد مطالعه است.در غرب منطقه کوه جوپار قرار دارد که نقش اساسی در تعدیل آب و هوای منطقه و ژئومورفولوژی آن دارد.

 

 

 

شکل 1- موقعیت منطقه مورد مطالعه


روش تحقیق و مراحل آن

این تحقیق بیشتر متکی بر فعالیتهای میدانی بوده که سعی شده است با استفاده از شواهد و قراین ژئومورفولوژیک و مواریث اقلیمی گذشته و بررسی های آزمایشگاهی و با اتکا به روش رایت به اثبات موضوع پرداخته شود. بدین منظور، ابتـدا از روی نـقشه های توپوگرافی 50000/1 و عکسهای هوایی محـدودة مورد مطالعه مشخص شد و سپس از روی فرم منحنی های میزان در نقشه 50000/1 و مشاهدات میدانی سیرکهای یخچالی مشخص گردید. برای ترسیم نقشه همدمای حال، ابتدا همبستگی بین ارتفاع و متوسط دمای سالیانه ایستگاههای ابارق،کرمان، سیرجان، بافت، زرند، زیارتگاه، سکنج، عرب آباد، دودران و بردسیر برقرار شد و رابطه خطیT=26.9-0.0067h به دست آمد. برای تهیه نقشه همبارش زمان حال، ابتدا رابطه خطی P=31.2*2.78 از همبستگی بین ارتفاع و متوسط بارش سالیانه ایستگاه ها به دست آمد. سپس با استفاده از ارتفاع به دست آمده از Dem منطقه مورد مطالعه و روابط مذکور در نرم افزار Surfer نقشه همبارش و همدمای زمان حال منطقه ترسیم گردید؛ در مرحله بعد برای ترسیم نقشه های همدما و همبارش زمان گذشته، ابتدا خط مرز برف دایمی به روش رایت محاسبه گردید. بدین صورت که اختلاف ارتفاع سیرکها محاسبه و با ضرب آن در 60 درصد سیرکها و کم کردن حاصل از بالاترین ارتفاع مرز برف تعیین گردید. سپس از همبستگی بین ارتفاع و دما رابطه T=26.9-0.0067h به دست آمد که در این رابطه یک بار به جای h ارتفاع 1000 متر و یک بار ارتفاع 2000 متر را قرار داده، سپس با کم کردن این دو عدد افت آدیاباتیک دما محاسبه شد. با استفاده از ارتفاع خط مرز برف دایمی و میزان افت آدیاباتیک دما نقشه همدمای زمان گذشته ترسیم گردید. در مرحله بعد با همپوشانی نقشه های همدما و همبارش زمان حال همبستگی نقطه‌ای بین دما و بارش زمان حال محاسبه و از طریق فرمول به دست آمده در نقشه همبارش زمان گذشته نیز ترسیم گردید. در مرحله بعد از چندین مکان در عملیات صحرایی، نمونه هایی از رسوبات برداشت شد و نمونه های برداشت شده از منطقه در آزمایشگاه ژئومورفولوژی بررسی و تجزیه و تحلیل شد و عملیات دانه سنجی و مورفوسکوپی و … در روی نمونه ها انجام و نتایج استنتاج شد. در پایان، نقشـه های کامـل منطقه( از نظر اهداف کلی تحقیق ) ترسیم گردید و به تحلیل داده های جمع آوری شده و در پایان به تلفیق اطلاعات به دست آمده پرداخته شد.

 

نتایج و یافته های تحقیق

با توجه به نقشه های توپوگرافی 50000 / 1 و مشاهدات میدانی بالغ بر 14 سیرک بزرگ وکوچک در منطقه مطالعاتی شناسایی شد که بین ارتفاع 2540 تا 3480 متری توزیع شده اند. چنانکه در جدول (1) بیان شده، تراکم سیرک ها در ارتفاع 2600 تا 2700 متر بیشتر از بقیــه ارتفـاعات است ؛ به طوری که بیش از 21 درصد آنها در این ارتفاع تمرکز یافته‌اند (شکل 2).

 

 

جدول 1- چگونگی توزیع سیرک های یخچالی در منطقه

درصد سیرک ها

تعداد سیرک ها

ارتفاع

11/7

1

2600-2500

41/21

3

2700-2600

11/7

1

2800-2700

22/14

2

2900-2800

0

0

3000-2900

11/7

1

3100-3000

0

0

3200-3100

22/14

2

3300-3200

22/14

2

3400-3300

22/14

2

3400-3500

 

 

شکل 2- موقعیت سیرک های یخچالی و روستاها در منطقه مطالعاتی

 

 

با توجه به اختلاف ارتفاع بین سیرک‌ها و به روش رایت، خط مرز برف دایمی در منطقه مورد مطالعه در ارتفاع 2900 متری مشخص گردید (شکل 3)؛ بدین معنی که در سردترین دوره حاکم منطقه از این ارتفاع به بالا برف به صورت دایمی در تمام طول سال وجود داشته است؛ یا به عبارتی دیگر، متوسط دما بر روی این ارتفاع معادل صفر درجه سانتی گراد بوده است. سپس طبق مشاهدات میدانی، با توجه به حد نهایی دره های کور یخچالی و پراکنش سکونتگاه‌ها در منطقه مطالعاتی ارتفاع 1900 متری برای پایین آمدن زبانه‌های یخچالی مشخص گردید.

 

 

 

شکل 3- خط برف دایمی منطقه در دوره حاکمیت یخچال ها

 

شواهد اقلیمی، از جمله دلایل مهم برای اثبات یخسارهای دوران چهارم در منطقه است این شواهد تکیه گاه مطمئنی برای بازسازی چشم انداز گذشته منطقه است. برای به دست آوردن دمای محیط در گذشته، معادله T=26.9-0.0067h از همبستگی بین دما و ارتفاع هفت ایستگاه کرمان، سیرجان، بافت، زیارتگاه، ابارق،زرند، بردسیر به دست آمد و به این طریق افت آدیاباتیک دما به میزان 67/0 درجه سانتی گراد به ازای هر 100 متر ترفیع مکانی محاسبه شد. سپس با استفاده از معادله مذکور و ارتفاع مرز برف دایمی میزان دمای گذشته در منطقه محاسبه و سپس نقشه آن ترسیم گردید (شکل 4).نقشه مذکور نشان می‌دهد که هشت سلول برودتی در اطراف حوضه مورد مطالعه وجود دارد که قویترین سلول آن ارتفاعات بلند محدوده غرب ایستگاه ابارق با دمای 7 درجه زیر صفر در قسمت جنوب منطقه مورد مطالعه است. همچنین، یک سلول برودتی نیز جنوب حوضه را در بر می گیرد که در ارتفاعات کوههای جوپار با حداقل دمای 5 درجه زیر صفر مشخص گردیده است.به طرف شمال منطقه دما افزایش یافته؛ به طوری که در حوالی شهر ماهان به 6 درجه بالای صفر می‌رسد. شکل 5 دمای گذشه را در حوضه رودخانه تیگرانی نشان می دهد.

 

 

 

شکل 4- دمای متوسط سالانه منطقه ماهان و ایستگاه‌های اطراف در دوره حاکمیت یخ

 

 

شکل 5- دمای متوسط سالانه حوضه تیگرانی در زمان حاکمیت یخچال‌ها

 

 

از جمله فاکتورهای مهم اقلیمی دیگر که در بازسازی شرایط آب و هوایی گذشته همچنین فرایندهای مهم فرم زایی نقش مؤثری ایفا می‌کند، میزان رطوبت و تغییرات آن است که پارامترهای مهمی، مثل رواناب منطقه، پوشش گیاهی، تغذیه یخ یخچال‌ها و میزان آب دریاچه‌های داخلی را تحت کنترل دارد که اشکال مختلف آن شکل‌های متفاوتی را با فرایندهای متفاوت ایجاد می کند. هرچند عامل دما نیز تاثیر بسزایی در نوع فرم‌ها دارد اما رطوبت می‌تواند عامل اصلی در شکل زایی قلمداد گردد. برای بازسازی شرایط رطوبتی گذشته، با توجه به این که از بیلان آبی گذشته اطلاعاتی در دست نبود، از نقشه‌های همدما و همبارش فعلی منطقه برای بازسازی شرایط رطوبتی در دوران گذشته استفاده شد و با کمک این نقشه‌ها پس از محاسبه میزان رطوبت در زمان گذشته نقشۀ بارش گذشته منطقه مورد مطالعه ترسیم گردید. برای ترسیم نقشه همدمای حال، ابتدا معادله T=26.9-0.0067h از همبستگی بین ارتفاع و متوسط دمای سالیانه ایستگاهها به دست آمد. سپس با استفاده از نقاط ارتفاعی به دست آمده از Dem منطقه و رابطۀ به دست آمده در نرم افزار surfer نقشه همدمای حال منطقه ترسیم گردید (شکل6).

 

 

 

شکل 6- همدمای حوضه تیگرانی در زمان فعلی

 

 

برای تهیه نقشه همبارش زمان حال، منطقه ابتدا رابطه خطی P=31.2*2.78 از همبستگی بین ارتفاع و متوسط بارش سالیانه 9 ایستگاه کرمان، سیرجان، ابارق، زیارتگاه، زرند، بافت، دودران، سکنج، عرب آباد به دست آمد سپس با استفاده از ارتفاع به دست آمده از Dem منطقه مورد مطالعه و رابطه مذکور در نرم افزار Surfer نقشه همبارش زمان حال منطقه ترسیم گردید (شکل 7).

 

 

شکل 7- بارندگی حوضه تیگرانی در زمان فعلی

 

 

در نهایت، برای رسم نقشه همبارش گذشته، دو نقشه همدما و همبارش زمان حال در نرم افزار Surfer با یکدیگر تطبیق داده شد. از آنجا که رابطۀ بین دما و بارش در دوره های مختلف دارای نسبتی مشخص و ثابت است(رامشت،57:1381) لذا با داشتن دما و بارش زمان حال و با به دست آوردن رابطه همبستگی بین آنها می توان میزان بارش گذشته را محاسبه کرد. نقشه همبارش زمان گذشته نشان می‌دهد که بیشترین میزان بارش در پایین ترین حد دمای محیطی در گذشته اتفاق افتاده است و شرایط رطوبتی در زمان گذشته همانند امروز در 8 سلول رطوبتی مشخص می گردد و بالاترین بارش در سلول رطوبتی جنوب منطقه در حوالی ایستگاه دودران (غرب ایستگاه ابارق) با بارش 1400 میلیمتر موجود بوده است و هر چه به طرف شمال منطقه؛ یعنی شهرستان ماهان پیش می‌رویم، از میزان بارش کاسته شده، به مقدار 500 میلی متر می‌رسد شکل(8). این در حالی است که همان طور که نقشه همبارش زمان حال نشان می‌دهد، در زمان فعلی بیشترین بارش در همان سلول رطوبتی دودران،1100 میلی متر است و به طرف شمال شهرستان ماهان به 170 میلی متر می‌رسد. همچنین با blank کردن منطقه نقشه بارش زمان گذشته برای منطقه مورد مطالعه نیز رسم گردید (شکل 9). این نقشه نشان می دهد که در خود حوضه بارش در گذشته از 1300 میلی متر در ارتفاعات به 475 میلی متر در خود شهر ماهان می‌رسد.

 

 

شکل 8- نقشه رطوبت محیطی منطقه در زمان حاکمیت یخچال‌ها

 

 

شکل 9- نقشه رطوبت محیطی حوضه تیگرانی در زمان حاکمیت یخچال‌ها

 

 

از مقایسه نقشه‌های دمایی (5) و (6) می توان میزان اختلاف دمای متوسط سالانه منطقه را دریافت. شکل 10 تفاوت دمـای نقطـه ای مناطـق را نسبـت به زمان حال نـشان می‌دهد. میزان تفاوت معادل 5/8 درجه سانتی گراد در خروجی حوضه و حدود 4/9 درجه سانتی گراد در ارتفاعات است بر این اساس، کمترین تفاوت مربوط به حوالی شهر ماهان و بیشترین تفاوت مربوط به ارتفاعات 3800 متری است.

 

 

 

شکل 10- نقشه تفاوت‌های نقطه‌ای دما در دوره حاکمیت یخچال‌ها و حال حاضر

 

 

با مقایسه نقشه همبارش گذشته و نقشه همبارش فعلی مشاهده می‌شود که میزان رطوبت محیطی در دوره‌ای که دمای محیط به میزان 5/8 درجه سانتی‌گراد کمتر بوده است. با مقدار بارش‌های فعلی تفاوت چشمگیری داشته است که این میزان تفاوت با نسبت گرفتن میزان بارش در دوره حاکمیت یخچال‌ها و بارش امروز و اعمال آن در دو فایل گرید نشان داده شده است. به عبارتی، رطوبت محیطی نزدیک به 5/2 برابر شرایط فعلی بوده است و این میزان در دشت 7/2 برابر امروزه و در ارتفاعات تقریبا 4/1 برابر بیشتر بوده واختلاف بارش فعلی و گذشته درحدود 300 میلیمتر می باشد شکل (11) و این مقدار تغییر در رطوبت و دمای محیطی تغییر اساسی در سیستم‌های شکل زای منطقه به وجود آورده است.

 

 

شکل 11- نسبت بارش در دوره حاکمیت یخچال ها وزمان حال

 

 

پس از تجزیه و تحلیل و بررسی شرایط موقعیتی و تعددی سیرک‌های منطقه و تعیین مرز برف دایمی در گذشته برای اثبات بهتر وجود یخپوشه‌های فرض شده، به علمیات صحرایی مبادرت نمودیم. در این عملیات صحرایی اولین مورد قابل توجه، وجود بی تعادلی ظاهری در منطقه بود و آن دره U شکل عظیمی بود که بر اساس مطالعات گذشته، نشانه عملکرد یخ بوده، فرض بر آن شد که یخپـوشه عظیـمی ایـن دره را به وجـود آورده است. این دره U  شکل در شمال منطقه ماهان نرسیده به سه راهی سیرچ،ماهان، کرمان کشیده شده است و امتدادی در حدود 12 کیلومتر دارا بوده و دره ای V شکلی در داخل آن وجود داشته است که پس از بررسی‌های انجام شده مشخص شـد که حاصل عمـلکرد آب در دوره‌ای نزدیـکتـر از آنچـه درهU شکـل به وجود آمده، پس از سیطره زبانه های یخی بوده است. بر این اساس، حجم یخ عبوری از دره بر اساس رابطه مانینگ به صورت زیر محاسبه شد:

 

Q = دبی جریان بر حسب لیتر در ثانیه(L/S)

Q = S × V

S = سطح مقطع جریان (متر مربع m²)

m²435S =

V = سرعت متوسط آب به متر در سال (m³/annual)

m³/annual 3 V =

L/S 4/2 Q═

m³/annual1305 ═3×435 ═ Q

 

 

 

80 متر

 

                                       6 متر

 

 

شکل 12- تصویر دره یخچالی در منطقه مورد مطالعه

 

 

دهانه معبر عبوری 80 متر و کف دره 60 متر بوده، بر این اساس، مساحت مقطع عبور یخ 435 مترمربع را شامل می شد و بر این اساس، حجم یخ عبور کننده با سرعتی معادل 3 متر در سال برابر 1305 متر مکعب برابر4/2 لیتر در ثانیه خواهد بود که حجم چشمگیری را شامل می‌شود. اگر سرعت یخ 5 متر در سال تخمین زده شود مقدار آب عبوری حدود6 /2 لیتر در ثانیه وحجمی در حدود 2175 مترمکعب برآورد می گردد. شرایط اقلیمی امروزی و وسعت کوه های تغذیه کننده منطقه هرگز قادر به ایجاد سیستم شکل زای فـرم مزبـور نبـوده و از طرفـی در دوره های یخچـالی با تـوجـه به ارتفاع خط برف دایمی و میـزان بـارش که عموماً به صـورت جامد بوده است، امکـان به وجود آمـدن رواناب های شدید و مستمر فراهـم نبـوده است و لـذا شـرایط برای ایجاد چنین دره ای با آب‌های روان بطلانـی بیش نخـواهد بود و فقـط یـخ پوشـه ای عظیـم قـدرت حفر چنین دره‌ای را داشته است.

 

عملیات آزمایشگاهی

در اثبـات وجود آثـار یخچالی، تمسک به روش‌های آزمایشگاهی، به ویژه در مطالعه رسوبات، متد مرسومی است. در این تحقیق برای آزمون صحت یافته‌های تحلیلی و فرمیک و برای دستیابی به دلایل متقن و تأیید وجـود آثار یخسـاری در منطقـه آزمایش‌های گرانولومتری (جدول 3 و 4) و مورفوسکوپی (جدول 5) بر روی نمونـه ها صورت گرفت. با انجام این دو آزمایش بر روی رسوبات نمونه برداری شده و تجزیه و تحلیل بر روی داده‌ها عملکرد یخسار‌ها در منطقه به اثبات رسید.

 

 

جدول 2- موقعیت رسوب نمونه برداری شده

موقعیت نمونه برداشت شده در منطقه

ارتفاع (M )

موقعیت جغرافیایی

تپه بعد از محیی آباد به سمت جوپار

( m)1920

N َ05 ۫30 E َ12۫57

 

جدول 3- نمونه برداشت شده از تپه بعد از محیی آباد به سمت جوپار

درصد تجمعی معکوس

درصد تجمعی

وزن به درصد

وزن به گرم

شماره تامی

100

16/30

16/30

5/90

≥2000

84/69

82/39

66/9

29

1800

18/60

65/42

83/2

5/8

850

35/57

48/50

83/7

5/23

600

86/32

31/59

83/8

5/26

425

69/40

14/67

83/7

5/23

300

86/32

3/68

16/1

5/3

250

7/31

3/76

8

24

150

7/23

3/79

3

9

125

7/20

91/82

61/3

83/10

90

09/17

07/86

6/3

5/9

65

93/13

100

93/13

5/1

≤65

 

جدول 4- نتایج حاصل از عملیات گرانولومتری

اندیس تراکس3

اندیس کودفی2

اندیس هازن1

   

مدیان M

   

نمونه

24/1

5/837

49/13

1800

85

425

125

63

تپه بعد از محیی آباد به سمت جوپار

 محور (y) درصد تجمعی محور(x) قطر ذرات به میکرون

 

شکل 13- نمودارگرانولومتری نمونه برداشت شده

 

 

با توجه به شکل (13) و نتایج حاصل از بررسی نمونه در جدول (3) نمونه گویای یخچالی بودن منطقه بوده، مدیان نمونه گویای درشت بودن رسوب است.

نتایج حاصل از بررسی های مورفوسکوپی که بر روی دانه های بسیار ریز انجام می گیرد، نیز می تواند بیانگر منشأرسوبات یک منطقه باشد، به عبارت دیگر حاکمیت عملکرد آب , باد , یخچال و.. را بر ما معلوم می‌دارد (رامشت،70،1381). بدین منظور، از بین رسوبات الک شده، رسوبات850 میکرون را انتخاب و برای عملیات مورفوسکوپی آماده نمودیم. در این بررسی 6/66 درصد را رسوبات زاویه دار تشکیل می دهند که این دسته از رسوبات یخچالی و 4/33 درصد از رسوبات آبی بوده اند. بـدین تـرتیب، بـا بررسی نمونه های برداشت شده در منطقه، تعداد هر یک از دانه ها در تیپ هـای فرسایش آبی، بادی و یخچالی تعیین شد و با رسم جدول (6) پورسانتاژ هر یک محاسبه گردید.

 

 

جدول 5- نتایج عملیات مرفوسکوپی رسوبات

نمونه

اندازه دانه ها به میکرون

تعداد دانه های مورد آزمایش

پورسانتاژ

یخچالی NU
آبی EL
بادی EN

تپه بعد از محیی آباد به سمت جوپار

850

150

6/66

4/33

-------

 

 

بدیـن ترتیب، بـررسـی نمـونه برداشت شده که مورد آزمایش قرار گرفته، نشان می‌دهد که نمونه دارای درصد بالایی از ذراتی است که بر اثر عملکرد یخ شکل گرفته‌اند (شکل 15).

 

 

شکل 14- نمودار درصد ذرات یخچالی در نمونه برداشت شده از منطقه

 


بحث و نتیجه‌گیری

گرم شدن آب و هوای کره زمین در سالهای اخیر، موجب اهمیت پیدا کردن این گونه مطالعات شده است، زیرا دست یابی به نتایج تغیرات اقلیمی مستلزم مطالعات دیرینه شناسی است. بدیهی است شواهد ژئومورفولوژیک یکی از شاخصترین ابزارهای دست یابی به این اهداف است(یمانی، 1385: 2). به همین علت، اغلب محققان برای مدلل ساختن اقلیم کواترنر در ایران به شواهد یخچالی، مانند مرز برف و خط تعادل آب و یخ تمسک جسته اند(پدرامی،1982: 17). اما باید توجه داشت که در ژئومورفولوژی زمانی تغییر اقلیم محسوب می‌شود که تغییر در سیستم‌های شکل زا به وجود آید. نتایج تحقیق نشان می‌دهد، که با توجه به تحلیل های آماری و تعیین خط دمای صفر درجه که خط برف دایمی را نشان می‌دهد خط مرز برف دایمی در ارتفع بالاتری نسبت به خط تعادل آب و یخ قرار دارد. بررسی ها نشان داد که خط مرز برف دایمی در ارتفاع 2916 متر واقع شده است. با توجه به این خط و افت آهنگ دما که مقدار آن 67/0 درجه سانتی گراد به ازای هر 100 متر ترفیع مکانی بر آورد گردید و نیز تهیه نقشه‌های دمای حال و گذشته، میزان تفاوت دمای فعلی با گذشته در این منطقه معادل 5/8 درجه سانتی گراد محاسبه گردید. نتایج مطالعات قبلی نشان می داد که خط تعادل آب و یخ معادل 5 درجه سانتی گراد تلقی می‌گردد؛ حال آنکه طی مشاهدات میدانی معلوم گردید که در حوضه رودخانه تیگرانی خط تعادل آب و یخ در ارتفاع 1900 متری که رقوم 5/6 درجه سانتی گراد را در بر می گیرد، واقع شده است. بررسی آثار یخچالی در منطقه نشان می‌دهد که تعدادی سیرک یخچالی در ارتفاعات حوصه مورد مطالعه وجود دارد که آثار این سیرک‌ها، به خصوص در فصل زمستان به خوبی نمایان می‌شود. با توجه به مطالعات انجام گرفته بر روی نقشه‌های توپوگرافی حوضه رودخانه تیگرانی، 14 سیرک بزرگ و کوچک شناسایی شد که این سیرک‌ها در دوران سرد یخچالی به عنوان برفخانه‌هایی که منبع تغذیه کننده بسیار غنی برای پوشش یخی در منطقه بوده اند، به شمار می‌رفته‌اند.

همچنین مطالعات آزمایشگاهی بر رود رسوبات موجود در منطقه نشان داد که با توجه به آزمایش‌های گرانولومتری و مورفوسکوپی عملکرد یخچال‌ها در منطقه به اثبات رسید، به طوری که با توجه به نتایج آزمایش ها اکثر رسوب دارای درصد بالایی از ذراتی بود که بر اثر عملکرد یخچال به وجود آمده‌اند

 


1. Rob

1. Anthonsen et al

2. Hugenholtz and Wolfe

3. Marín et al

4. Thomas et al

5. Forman et al

6. Forman and Pierson

 

بلر، بی، پرمروی، ش، (1369)، مبانی زمین شناسی، ترجمه فرامرز پور معتمد، علی رویش‌زاده و احمد معتمد، انتشارات دانشگاه تهران، تهران.

پدرامی، منوچهر، (1376)، سن مطلق کواترنر، مجله دانشکده علوم، جلد 17 شماره 3و4.

جداری عیوضی، جمشید، (1378)، ژئومورفولوژی ایران، انتشارات دانشگاه پیام نور.

رامشت، محمد حسین، (1382)، نمادها و مجازها، نشر سمت، تهران.

رامشت، محمد حسین، (1380)، دریاچه های دوران چهارم بستر تبلور و گسترش مدنیت در ایران، فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، سال شانزدهم، شماره60.

رامشت، محمدحسین، کاظمی، محمد مهدی، (1386)، آثار یخچالی در حوضه اقلید فارس، مجله رشد آموزش جغرافیا، دوره بیست و یکم، شماره 4، صفحه 9.

رامشت، محمدحسین، (1381)، آثار یخچالی زفره، طرح پژوهشی دانشگاه اصفهان، 87صفحه.

زمردیان، محمد جعفر، (1381)، ژئومورفولوژی ایران (فرایندهای اقلیمی و دینامیک بیرونی)، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، جلد دوم.

سازمان نقشه برداری کشور، نقشه های توپوگرافی 50000/1 ماهان، جوپار،

سازمان هواشناسی کشور، اطلاعات و آمار ایستگاه‌ها.

محمودی، فرج الله، (1369)، ژئومورفولوژی ساختمانی و دینامیک بیرونی، انتشارات دانشگاه تهران. 

محمودی، فرج الله، (1368)، تحول ناهمواری‌های ایران در کواترن، مجله پژوهش‌های جغرافیایی، دانشگاه تهران، شماره23.

مقیمی، ابراهیم، (1387)، ژئومورفولوژی اقلیمی(قلمرو سرد و یخچالی)، انتشارات دانشگاه تهران، تهران.

وزیری، فریبرز، (1382)، هیدرولوژی کاربردی در ایران، انتشارات سازمان مدیریت برنامه ریزی کشور.

یمانی، مجتبی، (1385)، ژئومورفولوژی یخچالهای زردکوه (بررسی اشکال ژئومورفیک و حدود گسترش آنها) پژوهش‌های جغرافیایی، شماره 59.

 

Pedrami, M. (1982), Pleistocene Glaciation's and Paleoclimate in Iran, 1982, Geol. Surv, Iran, Tehran.

Rob. h. & Dott, Ir, Pleistocene Glaciations and the Rise of Man. (1981), Third Edition. Evolution OF the Earth.

Anthonsen KL, Clemmensen LB, Jensen JH. (1996), Evolution of a dune from      crescentic to parabolic form in response to short-term climati nges: Råbjerg Mile, Skagen Odde, Denmark. Geomorphology 17: 63–77.  

Hugenholtz CH, Wolfe SA. (2005), a. Biogeomorphic model of dunefield activation and stabilization on the northern Great Plains. Geomorphology70: 53–70.

Marín L, Forman SL, Valdez A, Bunch F. (2005), Twentieth century dune migration at the Great Sand Dunes National Park and Preserve, Colorado, relation to drought variability. Geomorphology 70: 163–183.

Thomas DSG, Knight M, Wiggs GFS. (2005), Remobilization of southern African desert dune systems by twenty-first century globalwarming. Nature 435: 1218–1221.

Forman SL, Oglesby R, Webb RS. (2001), Temporal and spatial patterns of             Holocene dune activity on the Great Plains of North America: megadroughts    and climate links. Global Planetary Change 29(1–2): 1–29

Forman SL, Pierson J. (2003), Formation of linear and parabolic dunes on the eastern Snake River Plain, Idaho in the nineteenth century.

Geomorphology 56: 189–200.