Investigation of lithological units susceptibility of erosion using mineralogical characteristics

Subject Areas : Farm water management with the aim of improving irrigation management indicators

Seid Saeid Ghiasi ¹ , Sadat Feiznia ² , Alireza Moghadam nia ³ , Somayye Najirad ⁴

1 - فارغ التحصیل دانشگاه تهران
2 - استاد دانشگاه تهران
3 - دانشیار دانشگاه تهران
4 - باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد اردبیل، دانشگاه آزاد اسلامی، اردبیل، ایران

Received: 2016-05-25 Accepted : 2016-08-14 Published : 2017-02-19

Keywords: erosion index, potential sediment yield, erodibility, Kiov-chai watershed, fingerprinting,

Abstract :

Soil resource conservation requires management approaches and provides appropriate solutions that can be achieved by knowing nature of rock units and relative importance of main sediment sources. The aim of this study is to determine hole of each lithological unit in sediment generation and to recognize their erosion conditions. For this purpose after sampling the sediment source and sediments of waterways of Kiov-chai Watershed, grading was performed for all samples by dry sieving. Then, 600 micron and 4 mm sieves were selected as indicators and by choosing 100 grains of sediment from each sample, mineralogical analysis was performed using a pair of binocular and considering mineral and rock fragments the results were compared with and adapted to the lithological units and the share percentage of each stone, was determined by counting the number of minerals and rock fragments. The results showed, Qvl lithological unit has the highest share in sediment yield with a 45.51 percent and has the very severe erosion status with total erosion index score with a 1053.14 which can be justified completely due to extensive degradation and its spread on both sides of the main river. After Qvl lithological unit, Qds2 and Qvb lithological units have the highest share in sediment yield with a 30.87 and 10.54 percent, respectively and Qtasllithological unit has the lowest share in sediment yield with a 45.51 percent.

References:

پادیاب، م. و فیض‌نیا، س. 1391. تعیین نقش سازندهای مختلف زمین‌شناسی حوزه آبخیز بالادست عرصه پخش سیلاب گچساران در تولید رسوب. نشریه مرتع و آبخیزداری، 65 (4): 473-482

  تیموریان، ت.، فیض‌نیا، س.، سید علی خانی، س. د. و صمدی ارقینی، ح. 1394. ارزیابی حساسیت به فرسایش حوزه آبخیز فشند با استفاده از روش‌های کانی‌شناسی و ژئوشیمیایی. مجله پژوهش‌های محیطی، ۵ (۳): ۴۷-۶۰.

حکیم‌خانی، ش.، احمدی، ح.، غیومیان، س.، فیض‌نیا، س. و بی همتا، م. ر. 1386. تعیین ترکیب مناسبی از عناصر ژئوشیمیایی برای جداسازی واحدهای سنگ‌شناسی حوضه پخش سیلاب پلدشت. مجله منابع طبیعی ایران، ٦٠ (٣): ۶۹۳-711.

خدابخشی، ز.، ارزانی، ن.، عبداللهی، خ. و داودیان، ع. 1389. مطالعه فرسایش‌پذیری واحدهای سنگی و تولید رسوب با استفاده از مدل EPM به کمک GIS در بخشی از حوزه آبخیز زاینده‌رود - حوضه حیدری شمال شهرکرد. پژوهش‌های چینه‌نگاری و رسوب‌شناسی. 26 (2): 33 - 48.

خیرفام، ح. و صادقی، س. ح. ر. 1393. تاثیر برداشت شن و ماسه بر میزان بار رسوبی و دانه‌بندی بار بستر در رودخانه کجور. مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، 8 (26): 27-34.

صادقی، س. ح. ر.، نور، ح.، فضلی، س. و رییسی، م.ب. 1390. تخمین رسوب رگبار بر اساس متغیرهای بارش و رواناب در حوزه آبخیز آموزشی و پژوهشی دانشگاه تربیت مدرس. مجله دانش آب و خاک، 21 (2): 149- 158.

صمدی ارقینی، ح.، فیض‌نیا، س. و نظری، ع. الف. 1393. بررسی سهم واحدهای سنگی در تولید رسوب با استفاده از ویژگی‌های کانی‌شناسی و سنگ‌شناسی، مطالعه موردی: حوزه آبخیز حسن ابدال زنجان. نشریه مهندسی و مدیریت آبخیز،
 6 (3): 742-752.

فیض‌نیا،  س. 1387. رسوب شناسی کاربردی با تاکید بر فرسایش خاک و تولید رسوب، انتشارات دانشکده علوم کشاورزی و منبع طبیعی گرگان، 356 صفحه.

نجفی، س. و صادقی، س. ح. ر. 1392. تعیین سهم منابع تولید رسوب از طریق مقایسه نتایج روش‌های تهیه نقشه سیمای فرسایش، انگشت‌نگاری و اندازه‌گیری میدانی، نشریه مهندسی و مدیریت آبخیز، 5 (3): 166-179.

نجفی نژاد، ع.، فیض نیا، س.، بنی حبیب، م. الف.، احمدی، ح. و زکی خانی، س. 1386. ویژگی‌های رسوب‌شناسی سیلاب واریزه ای و مقایسه آن با منطقه منشأ در حوزه آبخیز زیارت گرگان، مجله منابع طبیعی ایران، 60 (1): 45-52.

American Society of Civil Engineers. 2006. Sedimentation Engineering: Theory, Measurements, Modeling and Practice. 1801 Alexander Bell Drive, Reston, VA, USA, 424 pp.

Bayramin, I., Dengiz, O., BAŞKAN, O. and Parlak, M. 2003. Soil erosion risk assessment with ICONA model; case study: Beypazarı area. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 27(2): 105-116.

Brown, L.L. and McEnroe, S.A., 2012. Paleomagnetism and magnetic mineralogy of Grenville metamorphic and igneous rocks, Adirondack Highlands, USA. Precambrian Research, 212: 57-74.

Collins, A.L. and Walling, D.E. 2002. Selecting fingerprinting properties for discriminating potential suspended sediment sources in river basins. Journal of Hydrology, 261: 218-244.

Collins, A.L. and Walling, D.E. 2004. Documenting catchment suspended sediment sources: problems, approaches and prospects. Progress in Physical Geography, 28: 159-196.

Loughran, R.J., Campbell, B.L., Shelly, D.J. and Elliott, G.L. 1992. Developing a sediment budget for a small drainage basin in Australia. Hydrological processes, 6(2): 145-158.

Ownegh, M. and Nohtani, M. 2003. Relationship between geomorphologic units and erosion and sediment yield in kashidar watershed , Golestan province, Iran. 13th International soil Conservation Organization Conference – Brisbane July 2004.

Peart, M.R. and Walling, D.E. 1988. Techniques for establishing suspended sediment sources in two drainage basins in Devon, UK: a comparative assessment. IN, Sediment Budgets, IAHS Publication, 174 pp.

Pulley, S. and Rowntree, K. 2016. The use of an ordinary colour scanner to fingerprint sediment sources in the South African Karoo. Journal of environmental management, 165: 253-262.

Sadeghi, S.H.R., Najafi, S., Riyahi Bakhtiari, A. and Abdi, P. 2014. Ascribing soil erosion types for sediment yield using composite fingerprinting technique. Hydrological Sciences Journal, 59(9): 1753-1762.

Shaw, J.N., Truman, C.C. and Reeves, D.W. 2002. Mineralogy of eroded sediments derived from highly weathered Ultisols of central Alabama. Soil and Tillage Research, 68(1): 59-69.

Vale, S.S., Fuller, I.C., Procter, J.N., Basher, L.R. and Smith, I.E. 2016. Characterization and quantification of suspended sediment sources to the Manawatu River, New Zealand. Science of the Total Environment, 543: 171-186.

Walling, D. E. and Woodward, J. C. 1995. Tracing sources of suspended sediment in river basins: a case study of the River Culm, Devon, UK. Marine and Freshwater Research, 46: 327-336.

Walling, D.E. 2005. Tracing suspended sediment sources in catchments and river systems. Science of the Total Environment, 344: 159-184.

Williams, G.P. 1983. Paleohydrological methods and some examples from Swedish fluvial environments I. Cobble and boulder deposits. Geografiska Annaler, Series A, 65(3-4): 227-243.

Wood, P.A. 1978. Fine-sediment mineralogy of source rocks and suspended sediment, Rother Catchment, West Sussex. Earth Surface Processes, 3: 255-263.