مطالعه رابطه هوازدگی، کانی‌شناسی و بافت سنگ‌های پریدوتیتی با خصوصیات زمین‌شناسی مهندسی (مطالعه موردی: پریدوتیت‌های هرسین کرمانشاه)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان

10.22084/nfag.2019.19208.1375

چکیده

هوازدگی از عوامل مهم و کنترل‌کننده ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی سنگ‌های پریدوتیتی است. ویژگی‌های مهندسی سنگ‌ها در اثر فرایند هوازدگی دچار تغییرات مهمی می‌شود. در این تحقیق تأثیر هوازدگی، ویژگی‌های کانی‌شناسی و بافت بر روی خصوصیات زمین‌شناسی مهندسی پریدوتیت‌های هرسین، استان کرمانشاه مورد مطالعه قرارگرفته است. مطالعات انجام‌شده شامل بررسی‌های صحرایی و آزمایشگاهی است. در مطالعات صحرایی به جمع­آوری بلوک سنگی و بررسی وضعیت زمین­شناسی منطقه پرداخته شد. در مطالعات آزمایشگاهی ابتدا بررسی مقاطع نازک پریدوتیت‌ها با وضعیت هوازدگی متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. سپس با انجام آزمایش‌های فیزیکی و مکانیکی به ترتیب وزن مخصوص قسمت جامد، وزن واحد حجم، تخلخل، مقاومت فشاری تک‌محوری، مدول­یانگ، شاخص بار نقطه‌ای و سختی نمونه‌ها تعیین شد. در این پژوهش با توجه به ویژگی‌های کانی‌شناسی و درجه هوازدگی پریدوتیت‌ها، بر اساس میزان سرپانتینی شدن سنگ اثر هوازدگی، تأثیر این عوامل بر روی خواص مهندسی سنگ ارزیابی شده است. با استفاده از روابط رگـرسیونی نرم­افزار Excel 2013، ارتباط بین هوازدگی، ویژگی‌های کانی‌شناسی و بافت با خصوصیات زمین‌شناسی مهندسی پریدوتیت‌ها تعیین گردیده است. این روابط به صورت توابع خطی هستند. هم­چنین آزمون‌های F, t در سطح اطمینان 95 درصد اعتبار روابط تجربی پیشنهادی را تایید نمودند. بر اساس نتایج به دست آمده بیش‌ترین انطباق بین آزمایش شاخص بار نقطه‌ای با شاخص ریزترک‌ها (MI) می‌باشد که دارای ضریب تعیین (r2) برابر 95/0 است. از روابط به دست آمده در این پژوهش مشخص شد که در تعیین خصوصیات زمین‌شناسی مهندسی سنگ، اهمیت ویژگی‌های بافتی بیش‌تر از خصوصیات کانی‌شناسی می‌باشد، بدین معنا که خصوصیات دانه‌ها مانند شکل و اندازه، نوع تماس، درجه هوازدگی و شاخص ریزترک‌ها تأثیر مهمی بر روی خصوصیات زمین‌شناسی مهندسی سنگ‌های پریدوتیتی دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The study of relationship weathering, mineralogical and texture of peridotite rocks with engineering geological peroperties (Case study: peridotite Harsin city, Kermanshah province)

نویسندگان [English]

  • M. H. Ghobadi
  • M. Amiri
  • F. Aliani
چکیده [English]

Weathering is the important and controller factors of the physical and mechanical properties of peridotite rocks. The engineering properties of rocks undergo significant change due to the weathering process. Weathering depends on the mineralogical composition and peridotite texture properties. In this research, the effects of mineralogical characteristics of Harsin peridotite rocks in Kermanshah province were studied. The studies contains field investigations and laboratory tests.  In field investigations, rock blocks collected and studied geological condition of the area. In laboratory studies, the thin sections of peridotites were first considered with different weathering conditions. Then, by performing physical and mechanical tests, specific gravity, unit weight, porosity, uniaxial compressive strength, Young's modulus, point-load index and hardness of samples were determined, respectively. In this study, due to the mineralogical characteristics and the degree of weathering of the peridotites, based on the degree serpentinization of rock in each stage of weathering, the effect of these factors on the engineering properties of the rock was evaluated. By using Excel software regression correlation the relationship between weathering, mineralogy and texture properties was determined by engineering geology characteristics of peridotites. These relationships have been linear functions. Also, F, t tests confirmed the 95% confidence level of proposed experimental relationships. Based on the results, the highest correlation 0.95, is founded between the point-load indexes with the index of micro-cracks. The results obtained in this study, show that the importance of texture properties is more important than mineralogical properties in determining the engineering geology properties of rocks. This means that the characteristics of grain such as shape and size, type of contact, degree of weathering, and the index of micro-crack show an important effect on the engineering geology characteristics of peridotite rocks.

کلیدواژه‌ها [English]

  • physical properties
  • mechanical properties
  • Weathering
  • Peridotite
  • Harsin
آقانباتی، ع (1383) زمین­شناسی ایران، انتشارات سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 587 ص.
دارایی­زاده، ز (1390) مطالعه کمپلکس افیولیتی شمال­شرق کرمانشاه با تکیه ویژه بر ژئوشیمی و پترولوژی دایک‌های منطقه صحنه- هرسین، پایان‌نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه بوعلی­سینا، همدان.
سازمان زمین‌شناسی و اکتشاف معدنی کشور، نقشه زمین‌شناسی چهارگوش هرسین، مقیاس ۱:۵۰۰۰۰، تهران.
 فهیمی‌فر، ا.، و سروش، ح (1380) آزمایش‏های مکانیک سنگ، مبانی نظری و استانداردها، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، چاپ اول.
قبادی، م. ح.، امیری، م.، آلیانی، ف (1397) تعیین‌ شکنند‌‌گی پریدوتیت‌ها با ‌استفاده از خصوصیات فیزیکی و مکانیکی (مطالعه موردی: هرسین، استان کرمانشاه)، نشریه یافته­های نـوین زمـین­شـناسـی کاربردی، دوره 12، شـمـاره 24، ص 26 -38.
قبادی، م. ح.، بهزادتبار، پ (1398) مطالعه پدیده هوازدگی در اسلیت‌های آهکی پیریت‌دار مزوزوئیک و مروری بر مشکلات ناشی از هوازدگی پیریت (مطالعه موردی، شهرستان اراک)، نشریه یافته­های نوین زمین­شناسی کاربردی، دوره 13، شماره 26، ص 1 -16.
موسوی، ا (1390) پتروگرافی و ژئوشیمی بازالت‌ها و پیلولاواهای وابسته به سکانس افیولیتی کرمانشاه (صحنه-هرسین)، پایان‌نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه بوعلی­سینا، همدان.
مولایی، ا ( 1392) مطالعه پتروگرافی و ژئوشیمی سنگ‌های لوکوکرات مجموعه افیولیتی کرمانشاه (صحنه-هرسین)، پایان‌نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه بوعلی­سینا، همدان.
ASTM (2001) Standard method for determination of the point load strength index of rock, ASTM Standards on Disc 04.08; Designation D5731.
ASTM (2001) Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Intact Rock Core Specimens, D3967.
 ASTM (1980) Annual Book of ASTM Standard – Natual Building Stone: Soil and Rock, part 19.
 Anon (1995) The description and classification of weathering rocks for engineering purposes, Q J Eng. Geol 28, 207-242.
Deere, D. U (1968) Geological Considerations, In Rock Mechanics in Engineering.
Deere, D. U. and Miller, R. P (1966) Engineering classification and index properties for intact  Rock, Technical report AFWLTR- 65116, A. F. Weapons Laboratory, Kirtland AFB, NM.
Ghobadi M. H (2000) Petrology, weathering and long-term stability slope, 8th International IAEG congress.
Irfan, T. Y (1996) Mineralogy, fabric properties and classification of weathering granites in Hong Kong ., Q. J. Eng Geol 29, pp 5-35.
ISRM (1981(b)) Suggested Methods. Rock characterization testing and monitoring, In: Brown ET, (Eds.) Oxford: Pergamon Press.
 ISRM (1981) Basic geotechnical description of rock masses, International Society of rock mechanics Commission on the classification of rock and masses. Int Rock Mech Min Sci Geomech, 18: 85-110.
Luis M.O. Sousa (2007) Granite fracture index to chek suitability of granit outcrops for quarryin Engineering Geology, 92: 146-159.
Mendes F.M., Ares Barros, L., Rodrigues, F.P (1966) the use of model analysis in the mechanical chararterization of rock masses. Cong, Rock Mech., Lisbon, 1: 217-223.
Tugrul. A (2016) Characteristics of weathering zone of granitic rocks in Malaysia for geotechnical engineering design, Engineering Geology, 200: 94-103.
Tugrul. A (2012) The influence of weathering on the engineering propertises of dunites, Rock Mech Rock Eng, 45: 225-239.
 Tugrul. A., Zarif, I. H (1999) Correlation of mineralogical and textural characteristics with engineering properties of selected granitic rocks from Turkey, Engineering Geology, 51: 303-317.