Comparison of hydrogeochemistry and hydrogeology of Asmari and Sarvak Formations as a reservoir of large karst springs of Zagros in the northeast of Khuzestan

Document Type : Research paper

Authors

1 PhD Candidate of Hydrogeology, Department of Minerals and Groundwater Resources, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.

2 Assistant Professor, Department of Minerals and Groundwater Resources, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.

3 Professor, Department of Minerals and Groundwater Resources, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.

4 PhD of Hydrogeology, Khuzestan Power and Water Authority (KWPA), Ahvaz, Iran.

10.22034/hydro.2023.14136

Abstract

Zagros Mountain, southwest Iran, includes karst springs with high discharge, so that the large springs in Iran are discharged from the limestone (Sarvak and Asmari formations) of this mountain. The hydrochemistry and hydrogeology of eight large springs located in the northeast of Khuzestan province, with an average discharge more than 1.5 m3/s  have been investigated from April 2018 to November 2019. Initially, the location of large karst springs in Iran has been determined based on the available data. The location of these springs in relation to distribution of karstic formations and digital elevation model (DEM) as well as the relationship between the average discharge, altitude and electrical conductivity have been investigated. Piper diagram has been used to determine the type of the spring water. The ion ratios and saturation indices were used to identify the dissolution intensity of carbonate rocks as well as water residence time in the karst system. The results show the relationship between the springs altitude and the electrical conductivity with the discharge is inverse. The predominant type of the spring’s water is HCO3-Ca and in some springs discharge frome Asmari  limestone is Ca-SO4 and Na-Cl due to recharge via Gachsaran Formation.The lack of significant change in the Mg2+/Ca2+ concentration in Sarvak springs indicates a long residence time in the karst system. The large springs of Sarvak and Asmari with high discharge (including Brahim Mardun, Chalshah Sarbazar, Sabzab, and Bibi Tarkhun) have large catchment area, the base flow is more than quick flow in most of the springs. The Keynow anticline is the richest aquifer with high dynamic reservoir in Zagros Mountain.

Keywords

References

باقری، ر.، کرمی، غ.، رحیمی، ف.، 1397. هیدروژئولوژی چشمه­های کارستی تاقدیس سالدوران، استان چهارمحال و بختیاری. هیدروژئولوژی، 3(1)، 69-80.
حمیدی­زاده، ف.، کلانتری، ن.، کشاورزی، م.ح.، چرچی، ع.، 1391. بررسی هیدروژئولوژیکی و زمین ساختاری چشمه دره اناری در منطقه کارستی شیرین بهار خوزستان. تحقیقات منابع آب ایران، 1، 30-42.
رحمتی، م.، مرادی، ح.ر.، کریمی، ح.، جلیلی، خ.، 1394. بررسی اثر توسعه­یافتگی کارست بر رفتار هیدروژئولوژیکی چشمه­های کارستی استان کرمانشاه. اکوهیدرولوژی، 2(2): 163-173.
روحی، ح.، کلانتری، ن.، 1398. استفاده از هیدروگراف چندساله به‌منظور مقایسه رژیم هیدروژئولوژیکی چشمه­های کارستی تاقدیس کوه سفید، استان خوزستان. هیدروژئولوژی، 4(1)، 14-25.
زارعی، ح.، کلانتری، ن، محمدی بهزاد، ح.ر.، ندری، آرش، 1396. اثر نوسانات اقلیمی بر شرایط کمی و کیفی چشمه کارستی بی‌بی تلخون، شهرستان لالی خوزستان. هیدروژئولوژی، 2(2)، 1-16.
فرهادی، ص.، علی­جانی، ف.، ناصری، ح.ر.، 1399. مقایسه مشخصات ایزوتوپ­های پایدار بارش سیل­آسا فروردین 1398 در جنوب غرب کشور با خط آب جوی دیگر مناطق ایران و کشورهای مجاور. نشریه هواشناسی کشاورزی )وابسته به انجمن مهندسی آبیاری و آب ایران)، 8(2): 44-59.
کریمی وردنجانی، ح.، چیت­سازان، م.، کریمی، ح.، محرابی­نژاد، ع.، زارعپور، م.، 1392. خصوصیات هیدروژلوژی و هیدروشیمی بزرگ­ترین چشمه ایران: سوسن. هفدهمین همایش انجمن زمین­شناسی ایران.
کلانتری، ن.، محمدی بهزاد، ح.ر.، چرچی، ع.، کشاورزی، م.ر.، 1390. چشمه­های کارستی به‌عنوان ساده­ترین ابزار برای تعیین خصوصیات هیدروژئولوژیکی آبخوان­های کارستی، مطالعه موردی چشمه بی‌بی تلخون، استان خوزستان. مجله زمین‌شناسی کاربردی پیشرفته، 2(1):90-100.
مالی، س.، محمدی، ض.، 1393. ارزیابی روش­های برآورد جریان پایه در چشمه‌های کارستی، مطالعه‌ موردی چشمه­های پیرغار و دیمه. مجله زمین­شناسی کاربردی پیشرفته، 14، 22-37.
محمدی بهزاد، ح.ر.، چرچی، ع.، کلانتری، ن.، 1394. بررسی رفتار هیدروژئولوژیکی چشمه کارستی سبزآب، شمال شرق استان خوزستان. مجله زمین­شناسی کاربردی پیشرفته، 15، 10-19.
ناصری، ح.­ر.، 1370. مطالعه هیدروژئولوژیکی چشمه­های کارستی حوضه آبریز سد درودزن. پایان­نامه کارشناسی ارشد رشته آب­شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شیراز.
Bakalowicz M, El Hakim M, El-Hajj A (2008) Karst groundwater resources in the countries of eastern Mediterranean. Environmental Geology, 54:597–604.
Bakalowicz, M., 2005. Karst groundwater: a challenge for new resources. Hydrogeology, 13: 148–160.
Bakalowicz, M., El Hakim, M., El-Hajj., 2008. A., Karst groundwater resources in the countries of eastern Mediterranean: the example of Lebanon. Environmental Geology, 54:597–604.
Chen, H. S., Hu, K., Nie, Y. P., Wang, K. L., 2017. Analysis of soil water movement inside a footslope and a depression in a karst catchment, Southwest China. Scientific Reports, 7(1): 2544.
Christophe, J.G.D., 2008. Karst Aquifer Hydrogeology and Exploitation, Overexploitation and Contamination of Shared Groundwater Resource. NATO Science for Peace and Security Series.
El-Fiky, A., 2010. Hydrogeochemical characteristics and evolution of groundwater at the Ras Sudr-Abu Zenima area, Southwest Sinai, Egypt. Journal of King Abdulaziz University Earth Science, 21:79-109.
Ford, D., Williams, P.W., 2007. Karst Hydrogeology and Geomorphology, revised ed. Wiley, Chichester, UK, 578 p.
Gams, I., 1966. Factor and dynamics of corrosion of the carbonate rocks in the Dinaric and Alpine karst of Slovenia (Yugoslavia). Geografski Vestnik, 38: 11-68.
Gillison, D., 2004. Caves, processes, development and management. Edvard Arnold, London.
Jacobson, R. L., Longmuir, D., 1974. Controls on the quality variation of some carbonate spring waters. Journal of Hydrology, 23: 247-265.
Kalantari, N., Rouhi, H., 2018. Discharge hydraulic behavior comparison of two karstic springs in Kuhe‑Safid anticline, Khuzestan, Iran. Carbonates and Evaporites, 34, 1343–1351.
Karimi, H., Raeisi E., Rezaei, A., 2018. Determination of karst aquifer characteristics using physicochemical parameters (A case study from west of Iran). Geopersia, 8 (2): 293-305.
Kresic, N., Bonacci, O., 2010. Spring discharge hydrograph. In: Kresic, N., Stevanovic, Z., Groundwater Hydrogeology of Springs: Engineering, Theory, Management and Sustainability. Elsevier., USA, 129–163.
Kova'cs, A., Perrochet, P., Király, L., 2005. A quantitative method for the characterization of karst aquifers based on spring hydrograph analysis. Journal of Hydrology, 303: 152-164.
Maillet, 1905. Essais d’hydraulique souterraine & fluviale, A. Hermann, Google, 268 p.
Manga, M., 2001. Using springs to study groundwater flow and active geologic processes. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 29: 201-228
Milanovic, P., Aghili, B., 1990. Hydrogeological characteristics and groundwater mismanagement of Kazerun karstic aquifer, Zagros, Iran. Hydrogeological Processes in Karst Terranes, 10: 163–171.
Parkhust, D.L., Appelo, CAJ., 1999. User’s guide to Phreeqc (version 2) – a computer program for speciation, batch-reaction, one-dimensional transport, and inverse geochemical calculations. US Geological Survey, Reston, VA.
Rajmohan, N., Elango, L. 2004. Identification and Evolution of Hydrogeochemical Processes in the Groundwater Environment in an Area of the Palar and Cheyyar River Basins, Southern India. Environmental Geology, 46: 47-61.
Toran, L., Reisch, C.E., 2013. Using stormwater hysteresis to characterize karst spring discharge. Groundwater, 51: 575–587.
White, W.B., 1998. Groundwater Flow in Karstic Aquifers. In Delleur, J. W. (Ed.), The Handbook of Groundwater Engineering. CRC Press, Boca Raton, FL, 21: 1-47.
Wu, X., Zheng, Y., Zhang, J., Wu, B., Wang, S., 2017. Tian, Y.; Li, J.G.; Meng, X. Investigating Hydrochemical Groundwater Processes in an Inland Agricultural Area with Limited Data: A Clustering Approach. Water, 9, 723.
Zölt, J., 1960. Die Hydrographic des nordost Alpinen Karsts. Steirsche Beitrage Hydrogeology, 2: 53-183.
Hydrogeology
Volume 7, Issue 2
Publisher
February 2023
Pages 143-159

Files

Share

How to cite

Statistics