Investigation of hydrogeochemical properties of spring water associated with travertines in Maku Area and determination of the source of water springs based on geochemistry and mineralogy of sediments and their surrounding deposits

Document Type : Research paper

Authors

1 Assistant professor, Department of Civil Engineering, Urmia Branch, Islamic Azad University, Urmia, Iran

2 M.Sc. in Geology, Department of Geology, Urmia Branch, Islamic Azad University, Urmia, Iran

Abstract

In the aquifers of hard rock, spring water is a good indicator for evaluating the interaction of rock water and water level changes. Maku area is located in West Azarbaijan province in northwestern Iran. Supplying part of the water needed for agriculture in the region through travertine-maker springs, the role of these springs in the travertine deposition process and the effect of the chemical composition of the waters on the travertine discoloration has made the study of hydrogeochemical properties of springs in the study area important. Thus, in this research, the assessment of hydrogeochemical characteristics, chemical composition and the water origin of springs were evaluated by water sampling, sediment deposits and rock units around the springs. The results of hydrogeochemical diagrams, ionic ratios and saturation index showed that the reservoir of the aquifer is impure limestone and the water of springs is saturated to supersaturated with respect to carbonate minerals and undersaturated for sulfate minerals and chemical type mainly is Ca- HCO3. The high pressure of carbon dioxide and its removal from the water composition of the springs has caused the limestone springs of the region to have a high deposition ability and formation of Fissure-ridge and vein-type travertine with relatively high height and expansion. The results of geochemical analysis of the elements in the composition of sediments around the springs show that the correlation between CaO and Al2O3, SiO2, TiO2, Fe2O3 is negative, also the correlation between CaO and Ba and Sr is positive and also the correlation between SiO2 and Fe2O3 and Al2O3, is positive, therefore, the water source of the spring can be considered mostly thermogenic.

Keywords

References

آقازاده، ن.، اصغری مقدم، ا.، 1387. ارزیابی هیدروژئوشیمیایی آبهای زیرزمینی منطقه سلماس و تعیین کیفیت آنها برای مصارف مختلف. مجله علوم پایه دانشگاه اصفهان، جلد 34، شماره 5، 98-79.
امینی آذر، ر. و عباسی، س.، 1382. نقشه مقیاس 100000/1 زمین شناسی ماکو.  سازمان زمین شناسی کشور.
باباخانی، ع. و امینی، م.، 1370. چشمه های تراورتن ساز تکاب. مجله علوم زمین، دوره 1، شماره 2، 50-59.
بیرالوند،م.، محجل،  م.، قاسمی، م.، 1398. نقش زمین­ساخت و ماگماتیسم در تکامل تراورتن­های تخت سلیمان، شمال باختر ایران. فصلنامه علوم زمین، سازمان زمین­شناسی کشور، دوره 28، شماره 112، 80-71.
پور قاضی، ج.، گنجعلی، س.، موذن، م.، ستوهیان، ف.، 1393. بررسی توانمندی­های محیطی شهرستان آذرشهر به­عنوان دومین ژئوپارک ایران، فصلنامه انسان و محیط­زیست، دوره 12، شماره 4(پیاپی 31)، 1-11.
تقی­پور، ک.، خطیب، م.م.، هیهات، م.ر.، ئاعظی هیر، ع.، شبانیان، ا.، 1398. نقش کنترل کننده­های ساختاری در هیدروژئوشیمی چشمه­های تراورتن­ساز منطقه آذرشهر، شمال­غرب ایران. فصلنامه زمین­شناسی ایران، شماره 52، 105-121.
جمعدار, م.، سرائی تبریزی، م.، یوسفی، ح.، 1399. پتانسیل‌یابی میزان کارستی شدن چشمه‌ها از منظر هیدروژئوشیمیایی در محدوده مطالعاتی هشتگرد. هیدروژئولوژی، دوره 5، شماره 2، 113-126.
علیمرادی، ص.، ناصری، ح.، علیجانی،  ف.، کریمی، ح .، 1399.  تعیین منشأ و سازوکارهای تشکیل چشمه‌های گوگردی و آبگرم تاقدیس سیاهکوه، جنوب غرب ایران، با استفاده از خصوصیات هیدروژئوشیمی و ایزوتوپ. هیدروژئولوژی، دوره 5، شماره 2، 16-31.
موثق، ل.، زرینی، غ.، قیامی راد، م.، 1397. بررسی کیفیت فیزیکی، شیمیایی و میکروبی حوضچه­های شنای چشمه­های آبگرم مشکین شهر. هیدروژئولوژی، دوره 3، شماره 1، 60-68.
نصر اصفهانی، ع. و رئیسی، م.، 1387. پترولوژی تراورتن­های جنوب میلاجرد شمال­غرب اصفهان. مجله علوم پایه دانشگاه اصفهان، جلد 34، شماره 5، 161-176.
 Algarraa, A.M., Martın, M., Andreoc, B., Julia, R., Gomezb, C., 2003. Sedimentary patterns in perched spring travertines near Granada (Spain) as indicators of the paleohydrological and paleoclimatological evolution of a karst massif. Sedimentary Geology, 161, 217–228.
Asta, M.P., Auque, L.F., Sanz, F.J., Gimeno, M.J., Acero, P., Blasco, M., Alix, A.G., Gomez, J., Huertas, A.D., Mandado, J., 2017. Travertines associated with the Alhama-Jaraba thermal waters (NE, Spain): Genesis and geochemistry. Sedimentary Geology, 347, 100- 116.
Capezzuoli, E., Gandin, A., Pedley, M., 2014. Decoding tufa and travertine (fresh water carbonates) in the sedimentary record: The state of the art. Sedimentology, 61, 1–21.
Claes, H., Soete, J., Van Noten, K., El Desouky, H., Marques Erthal, M., Vanhaecke, F., Özkul, M., Swennen, R., 2015. Sedimentology, three‐dimensional geobody reconstruction and carbon dioxide origin of Pleistocene travertine deposits in the Ballık area (south‐west Turkey). Sedimentology, 62, 1408-1445.
Claes H., Marques Erthal M., Soete J., Özkul M., Swennen R., 2017. Shrub and pore type classification: Petrography of travertine shrubs from the Ballık-Belevi area (Denizli, SW Turkey). Quat Int, 437, 147-163.
Dilsiz, C., Marques, J.M., Carreira, P.M., 2004. The impact of hydrological changes on travertine deposits related to thermal springs in the Pamukkale area (SW Turkey). Environmental Geology, 45, 808–817.
Hem, J.D., 1970. Study and interpretation of the chemical characteristics of natural water. US Geo. Survey, Water-Supply, 1473, 363p.
Kanellopoulos, Ch., Lamprinou, V., Mitropoulos, P., Voudouris, P., 2016. Thermogenic travertine deposits in thermopylae hot springs (Greece) in association with cyanobacteria microflora. Carbonates and Evaporates, 31(3), 239-248.
Langmuir, D., 1997. Aqueous environmental geochemistry. Prentice Hall, Inc., 601 p.
Lebatard A.E, Alçiçek M.C, Rochette P., et al. 2014. Dating the Homo erectus bearing travertine from Kocabaş (Denizli, Turkey) at least 1.1 Ma. Earth Planet Sci Lett, 390, 8-18.
Li X., Huang X., Liao X., Zhang Y., 2020. Hydrogeochemical characteristics and conceptual model of the geothermal waters in the xianshuihe fault zone, Southwestern China. Int J Environ Res Public Health, 17(2), 500-5014.
Liu, H. Zhou, X., Zhang, Y., Wang, M., Tan, M., Hai, K., Yu, M., Huo, D., 2020. Hydrochemical characteristics of travertine-depositing hot springs in western of Yunnan, China.Quaternary International, 547, 63-74.
Mansouri Daneshvar, M.R., Pourali, M., 2015.  Hydrogeochemical and geomorphological investigation of travertine deposition in the Garab Spring region, NE Iran. Sustain. Water Resource Management. 1, 253–262.
Parkhurst, D.L., Appelo, C.A.J., 1999. User’s guide to PHREEQC (ver.2)-A computer program for speciation, batch-reaction, one-dimensional transport, and inverse geochemical calculations. US Geol. Surv. Water-Resources Investigation Report 99-4259, Washinton DC.
Piper, A.M., 1944. A graphic procedure in the geochemical interpretation of water-analyses. Trans., Am. Geophysic.Union, 25, 914-923.
Roshanak, R., Moore, F., Zarasvandi, A., Keshavarzi, B., & Gratzer, R., 2018. Stable isotope geochemistry and petrography of the Qorveh–Takab travertines in northwest Iran, Austrian Journal of Earth Sciences, 111(1): 64-78.
Sharifi R., Moore F., Mohammadi Z., Keshavarzi B., 2016. Estimation of deepwater temperature and hydrogeochemistry of springs in the Takab geothermal field, West Azerbaijan, Iran. Environ Monit Assess, 188(1): 1-20.
Vylita, T., Zak, K., 2008. Travertine deposits of the Karlovy Vary thermal water system. Environ Geol., 58(8): 1639-1644.
Hydrogeology
Volume 6, Issue 1
Publisher
September 2021
Pages 54-67

Files

Share

How to cite

Statistics