پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی

پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی

تحلیل ارتباط بین ویژگی سطوح مختلف مخروط افکنه‌های مروست با مورفومتری حوضه‌های آبریز بوانات- مدوار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
محسن کارگریان مروستی 1
ندا محسنی 2
1 دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی، گروه جغرافیا، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.
2 دانشیار ژئومورفولوژی، گروه جغرافیا، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.
10.22034/gmpj.2025.490263.1537
چکیده
در استان یزد نسل های متعددی از مخروط افکنه‌ها در قسمت‌های غربی و شرقی مروست متعلق به حوضه‌های آبریز بوانات و مدوار تشکیل شده است. هدف از مطالعه حاضر بررسی نقش مورفومتری حوضه آبریز در تحول سطوح مخروط افکنه‌های فعال و غیرفعال می‌باشد. با استفاده از شاخص‌های ژئومورفولوژیک سطوح مختلف تفکیک شد. ویژگی‌های مورفومتری مخروط افکنه‌ها و حوضه‌های آبریز محاسبه شدند. همبستگی منفی بین مساحت حوضه آبریز و شیب مخروط افکنه‌های فعال بیانگر شکل گیری سطوح جدیدتر با شیب زیاد در حوضه‌های کوچک‌تر می‌باشد. همبستگی مثبت مساحت حوضه با شیب مخروط افکنه‌های غیر فعال بیانگر این است که با افزیش مساحت حوضه، شیب مخروط های قدیمی‌تر بیشتر می‌شود. همبستگی منفی شیب حوضه با مساحت و حجم مخروط-افکنه‌های غیر فعال نشان می‌دهد سطوح قدیمی‌تر، با گذشت زمان پایداری بیشتری یافته و شرایط تثبیت رسوب‌گذاری و افزایش رسوبات ریزدانه‌تر ناشی از هوادیدگی موجب کاهش رواناب و تراکم زهکشی شده است. همبستگی مثبت شیب حوضه با مساحت و حجم مخروط‌افکنه‌های فعال بیانگر افزایش انتقال رسوب در طی فرایندهای سیلابی، همراه با نرخ پائین نفوذپذیری در رسوبات واریزه‌ای و غیرهوادیده در سطوح جدیدتر زمینه رشد و گسترش سطوح فعال را فراهم می‌آورد. مطالعه‌ی تفکیک سطوح مخروط افکنه‌ها و ارتباط ویژگی‌های آنها با مورفومتری حوضه آبریز می‌تواند اولین اقدام موثر در مدیریت چشم‌اندازها و منابع طبیعی و شناسایی مناطق مستعد سیلاب باشد. همچنین در زمینه برنامه ریزی کاربری اراضی، مخروط‌افکنه‌ها به‌دلیل مواد رسوبی غنی و دسترسی به منابع آبهای زیرزمینی و بنابراین توسعه کاربری‌های کشاورزی، بشدت مستعد وقوع انواع مخاطرات مانند فرسایش، زمین لغزش، جریانات واریزه‌ای و سیلاب می‌باشند. بطوریکه شناسایی این لندفرم‌ها و عوامل موثر بر ناپایداری سطوح قدیمی و جدید می‌تواند زمینه ساز تصمیمات بهینه در زمینه بهره برداری از این چشم‌انداز ها بوده، ضمن اینکه مخروط‌افکنه‌‌های قدیمی آرشیوهای ارزشمندی برای بازسازی‌های محیطی گذشته مرتبط با تغییرات اقلیمی و زمین‌شناختی دوران‌ کواترنری می‌باشند.
کلیدواژه‌ها
سطوح فعال
سطوح غیرفعال
شبکه زهکشی
فرایندهای فرسایشی
مورفومتری

عنوان مقاله English

Analysis of the relationship between the characteristics of different surfaces of the Marvast alluvial fans and the morphometry of the Bavanat-Madvar catchments

نویسندگان English

Mohsen Kargarian 1
Neda Mohseni 2
1 PhD Candidate of Geomorphology, Department of Geography, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Department of Geography, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده English

Introduction

Alluvial fans are considered to be among the most prominent geomorphic landforms of arid and semi-arid regions. Due to the dominance of arid and semi-arid climatic conditions, numerous alluvial fans are observed in the western and eastern parts of the Sefidkooh and Siahkouh slopes in Yazd province. This study aims to identify active and inactive alluvial fans in the study area and analyze the morphometric relationship between different surfaces of alluvial fans and catchment characteristics. Initially, by using geomorphological indicators including sediment color, drainage pattern, and surface morphology, the active and inactive surfaces of alluvial fans were distinguished. Then, the catchment area and related alluvial fans were determined using satellite images. In the study of the morphology of the catchment, the factors of area, perimeter, average elevation, elevation difference, basin slope, basin length, total length of watercourses, main watercourse length, basin shape factor, main watercourse slope, and drainage density were extracted. For the analysis of the morphometric characteristics of the alluvial fan surfaces, area, volume, cone apex height, cone length, cone slope, and base length were extracted. Finally, by using linear regression, the relationship between the morphometric characteristics of alluvial fans with active and inactive surfaces and the characteristics of the catchments was analyzed.

Methodology

The study area is located in the center of Iran, 180 km from Yazd province. The area of the region covers 34,000 hectares. Marvast County is located in south of Yazd province, between Mehriz and Khatam. The average elevation of the region is 1,520 masl. the average annual precipitation is 75 mm, and the average annual temperature is 17.5 degrees Celsius. Field observations and Google Earth images were used to identify alluvial fan surfaces in terms of relative age. In total, active and inactive surfaces were distinguished using indicators such as drainage patterns, weathering indices, morphology or surface topography, and sediment brightness. The morphometric factors of the basin, including the area and perimeter of the basin, elevation difference, average elevation, basin slope, maximum basin length, main waterway length, and total waterway length, were calculated. Morphometric factors of alluvial fans including area, cone apex height, cone length, cone slope, and base length were further calculated.

Results and discussion

In general, the drainage pattern in active alluvial fans has a branched distribution, while in inactive surfaces, channels are formed in a convergent or dendritic network. Active surfaces of alluvial fans are lighter in color than inactive or older surfaces due to less weathering. On the older surfaces, channels and gullies lead to the development of surface topography and valleys and ridges. In young and active surfaces, the morphology is smoother and channels and ridges are less visible. Statistical analysis of the morphometric characteristics of the study area indicates a relatively high correlation between the area of the basin and the area of the alluvial fans so that with the increase in the area of each basin, the area of the alluvial fan associated with it increases.

Conclusion

Alluvial fans are considered to be among the most prominent geomorphic landforms of arid and semi-arid regions. Due to the dominance of arid and semi-arid climatic conditions, numerous alluvial fans are observed in the western and eastern parts of the Sefidkooh and Siahkouh slopes in Yazd province. To analyze and investigate the effect of the morphometric characteristics of watersheds on the morphometric characteristics of active and inactive alluvial fans, an attempt was made to present the morphometric factors affecting the development and evolution of alluvial fans surfaces. For this purpose, the variables of area, perimeter, elevation difference, average elevation, basin slope, basin length, the total length of the watercourse, length of the main watercourse, basin shape coefficient, and main watercourse slope were calculated and measured separately, and the relationship between the morphometric characteristics of active and inactive alluvial fans with the morphometric characteristics of the basins was investigated. The largest volume of alluvial fans is formed by the Bavanat watershed in the western part of the region. The volume of active alluvial fans increases from the south of the region to the north. The results of the relationship between each factor and the dimensions of active alluvial fans show that the factors of area, environment, and drainage density of watersheds have a higher correlation and have the greater impact on the development of the morphometric characteristics of active alluvial fans. Further, in the case of inactive or older alluvial fans, the results were similar to active surfaces, so it can be said that the shape of the alluvial fans in the region has been strongly influenced by the morphometric characteristics of the watershed.

کلیدواژه‌ها English

Active surfaces
Inactive surfaces
Drainage network
Erosional processes
Morphometry
امیر احمدی، ا. ابراهیمی، م.1394، تأثیر تکتونیک فعال بر مورفولوژی مخروط ‌افکنه‌ها با استفاده از شاخص‌های ژئومورفولوژی در مرز ساختاری البرز جنوبی، فضای جغرافیایی، ۱۵ (۴۹)، صص 288-259.
ایمنی، س. صدوق، ح. بهرامی، ش. محرابیان، ا. نصرتی، ک. 1399، بررسی رابطه پراکنش جوامع گیاهی با ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک در لندفرم های سطح مخروط افکنه ها (مطالعه موردی: مخروط افکنه های جنوب غرب میامی)، پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمّی، سال نهم، شماره 2، صص 11-03
بهرامی، ش. بهرامی، ک. (1390)، ارزیابی نقش زمین‌ساخت در ریخت‌شناسی مخروط افکنه های واقع در حاشیه طاقدیس دنه خشک، فصلنامه زمین‌شناسی ایران،5(19)، صص 29-15.
بهرامی، ش.1393، برآورد حجم مخروط افکنه های واقع در حاشیه طاقدیس دنه خشک و ارتباط آن با تکتونیک، فصل‌نامه تحقیقات جغرافیایی، ۲۹ (۱)، صص 79-52.
بهرامی، ش. براتعلی، ف. فیله کش، ا. قهرمان، ک. 1397، بررسی تأثیر ژئومورفولوژی در نوع و تراکم پوشش گیاهی مخروط افکنه های فشتنق-سبزوار، فصل‌نامه جغرافیا و توسعه، دوره 16، صص 210-193.
تقیان، ع. 1395، بررسی نقش تکتونیک در مورفولوژی ، تقطیع و تکامل مخروط افکنه موغار (شمال اردستان)، تحقیقات جغرافیایی، ش 30 ، صص 119-134.
جوکار سرهنگی، ع. فخرالدین، س.1394، بررسی تأثیر ویژگی‌های هندسی حوضه‌ها در تشکیل مخروط افکنه های دامنه جنوبی البرز در استان سمنان با استفاده از روش‌های همبستگی و تحلیل سلسله مراتبی، مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، ش 20، صص 70-60.
خاکپور مروستی، ص. 1390، بررسی مورفوتکتونیک و پهنه‌بندی خطر زمین‌لرزه منطقه مروست، پایان‌نامه کارشناسی ارشد دانشکده علوم انسانی و اجتماعی تبریز، (11)40،35-21.
درویش زاده، ع.1385، زمین‌شناسی ایران، انتشارات دانشگاه تهران.
روستایی، ش.زمردیان، م. رجبی، م. مقامی مقیم، غ.1388، نقش فعالیت‌های تکتونیکی در شکل‌گیری و گسترش مخروط افکنه های دامنه‌های جنوبی آلا داغ، جغرافیا و توسعه، ش 13، صص 156-137.
شایان، س.شریفی کیا، م. زارع، غ.1392، بررسی نقش نوزمین ساخت، عوامل مورفوکلیماتیک وآنتروپوژنیک در پیدایش و تحول مخروط افکنه ها (مخروط افکنه گرمسار)، جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، ش 2، ص 88-75
صالحی پور میلانی، ع.بشکنی، ز.1399، تحلیل روابط کمی بین ویژگی‌های مورفومتری مخروط افکنه های ساحلی با حوضه‌های آبخیز (مطالعه موردی، واحد ژئومورفولوژیکی تالش)، پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، سال هشتم، شماره 4، صص 130-112.
فتاحی، م. مهرشانی، د. (1397)، بررسی ویژگی‌های جغرافیای طبیعی، رسوب‌شناسی و تعیین سن کوه ریگ فرا شاه (تفت) جهت تشخیص شرایط محیطی کواترنر پایانی دامنه شمالی شیرکوه. کاوش‌های جغرافیا مناطق بیابانی، (1)9،117-91.
علائی طالقانی، محمود. 1383، مورفومتری مخروط افکنه های حوضه میقان (اراک)، جغرافیایی سرزمین، شماره 2، صص 78-68.
گیوئی اشرف، زهرا. (1390)، پایش شوری آب با استفاده از داده‌های سنجش‌ازدور جهت مدیریت ویژه اراضی کشاورزی در دشت مروست، استان یزد. پایان‌نامه کارشناسی ارشد دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی دانشگاه یزد، (1)3،55-30.
گورابی، ا.یمانی، م.1391، ارتباط کمّی ویژگی‎های مورفولوژیک حوضه‌های زهکشی و مخروط‌افکنه‌های آن‌ها در ایران مرکزی، پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، شماره 2، صص 16-1.
گورابی، ا. کریمی، مصطفی. 1391، تأثیر تکتونیک فعال و تغییرات اقلیمی در تحول مخروط افکنه مروست، ایران مرکزی، ﻧﺸﺮﻳﻪ تحقیقات ﻛﺎرﺑﺮدی علوم جغرافیایی، سال دوازدهم، ﺷﻤﺎره 27، صص 30-7
نصرتی، ک. احتشامی معین‌آبادی، م. شامخی، ا. نظری سامانی. 1396. تأثیر تکتونیک در شکل‌گیری مخروط‌افکنه‌ها و تحلیل پدوژئومورفیک آن‌ها (مطالعه موردی: هشتگرد - کردان، استان البرز)، پژوهش‌های دانش زمین، دوره 9، صص 82-66.
مختاری کشکی، داوود.1386، تحلیل روابط ویژگی‌های مورفومتری مخروط افکنه ها با حوضه‌های آبریز مطالعه موردی: حوضه‌ها و مخروطه افکنه های دامنه شمالی میشوداغ (آذربایجان، شمال غرب ایران) فمدرس، صص 36-46
مقصودی، م.،1387، بررسی عوامل مؤثر در تحول ژئومورفولوژی مخروط افکنه ها، مطالعه موردی: مخروط افکنه
جاجرود، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، سال 40، شماره 65، صص 92-73.
محسنی،1. محسنی، ن.کریمی، ع.1401، اثرات تحول سنی لندفرم ها بر دینامیک کربن پدوسفرمطالعه موردی: دامنه‌های آلاداغ-شمال شرقی ایران، جغرافیا و مخاطرات محیطی، سال یازدهم، شماره 43، صص 100-85.
نجفی، ا.فرجی منفرد، ا.احمدی، م.1404، بررسی جایگاه مخروط افکنه ها در ارزیابی فعالیت‌های تکتونیکی مطالعه موردی: دامنه‌های جنوبی رشته‌کوه خرقان در شمال شرقی استان همدان، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی،25(76)،109-92.
Ayaz, S. Biswas, M. & Dhali, M. K. (2018). Morphotectonic analysis of alluvial fan dynamics: comparative study in spatio-temporal scale of Himalayan foothill, India. Arabian Journal of Geosciences, 11, 1-16.
Berberian, M. (1981). Active faulting and tectonics of Iran. Zagros Hindu Kush Himalaya Geodynamic Evolution, 3, 33-69.
Bahrami, S. & Ghahraman, K. (2019). Geomorphological controls on soil fertility of semi-arid alluvial fans: A case study of the Joghatay Mountains, Northeast Iran. Catena, 176, 145-158.
Bahrami, S. Aghda, S. M. F. Bahrami, K. Rad, M. M. & Poorhashemi, S. (2015). Effects of weathering and lithology on the quality of aggregates in the alluvial fans of Northeast Rivand, Sabzevar, Iran. Geomorphology, 241, 19-30.
Bahrami, S. (2013). Tectonic controls on the morphometry of alluvial fans around Danehkhoshk anticline, Zagros, Iran. Geomorphology, 180, 217-230.
Bull,W.B. (1962). Relations of alluvial fan size and slope to drainagebasin size and lithology in western Fresno Country. CA. US Geo logical Survey Professional Paper, 450-B, 51-53.
Church, M. & Mark, D. M. (1980). On size and scale in geomorphology. Progress in Physical Geography, 4(3), 342-390.
Cohen, I., Huang, Y., Chen, J., Benesty, J., Benesty, J., Chen, J., ... & Cohen, I. (2009). Pearson correlation coefficient. Noise reduction in speech processing, 1-4.
Dickerson, R. P. Bierman, P. R. & Cocks, G. (2015). Alluvial fan surfaces and an age-related stability for cultural resource preservation: Nevada Test and Training Range, Nellis Air Force Base, Nevada, USA. Journal of Archaeological Science: Reports, 2, 551-568.
D'Arcy, M. Roda Boluda, D. C. Whittaker, A. C. & Carpineti, A. (2015). Dating alluvial fan surfaces in Owens Valley, California, using weathering fractures in boulders. Earth Surface Processes and Landforms, 40(4), 487-501.
Dade, W. B., & Verdeyen, M. E. (2007). Tectonic and climatic controls of alluvial-fan size and source-catchment relief. Journal of the Geological Society, 164(2), 353-358.
Fattahi, M. Walker, R. Hollingsworth, J. Bahroudi, A. Nazari, H. Talebian, M. ... & Stokes, S. (2006). Holocene slip-rate on the Sabzevar thrust fault, NE Iran, determined using optically stimulated luminescence (OSL). Earth and Planetary Science Letters, 245(3-4), 673-684.
Giles, P, Nichols, G and Wilford, D(2010). Alluvial Fans: Fram Reconstructing Past Environments to Identifying Cometemporary Hazards. Geomorphology, Vol.118, No. 1-2, P224.
Ghahraman, K. & Nagy, B. (2024). Tectonic controls on the morphometry of alluvial fans in an arid region, northeast Iran. Physical Geography, 45(5), 581-604.
García-Delgado, H. & Velandia, F. (2020). Tectonic geomorphology of the Serranía de San Lucas (Central Cordillera): regional implications for active tectonics and drainage rearrangement in the Northern Andes. Geomorphology, 349, 106914
Gao, L. Wang, X. Yi, S. Vandenberghe, J. Gibling, M. R. & Lu, H. (2018). Episodic sedimentary evolution of an alluvial fan (Huangshui Catchment, NE Tibetan Plateau). Quaternary, 1(2), 16.
Giles, P. T. (2010). Investigating the use of alluvial fan volume to represent fan size in morphometric studies. Geomorphology, 121(3-4), 317-328.
Gould, S. J. (1966). Allometry and size in ontogeny and phylogeny. Biological reviews, 41(4), 587-638.
He, X. Zhang, X. He, Z. Jia, L. Ye, P. & Zhao, J. (2017). Late Quaternary alluvial fan terraces: Langshan, Inner Mongolia, China. Geomorphology, 286, 34-44. doi:https://doi.org/10.1177/030913339501900406
Horton, R. E. (1945). Erosional development of streams and their drainage basins; hydrophysical approach to quantitative morphology. Geological society of America bulletin, 56(3), 275-370.
Kain, C. L. Rigby, E. H. & Mazengarb, C. (2018). A combined morphometric, sedimentary, GIS and modelling analysis of flooding and debris flow hazard on a composite alluvial fan, Caveside, Tasmania. Sedimentary Geology, 364, 286-301.
Lucà, F. & Robustelli, G. (2020). Comparison of logistic regression and neural network models in assessing geomorphic control on alluvial fan depositional processes (Calabria, southern Italy). Environmental Earth Sciences, 79, 1-18.
Lin, Z., & Oguchi, T. (2004). Drainage density, slope angle, and relative basin position in Japanese bare lands from high-resolution DEMs. Geomorphology, 63(3-4), 159-173.
Liepa, A., Thiel, M., Taubenböck, H., Steffan-Dewenter, I., Abu, I. O., Dhillon, M. S., ... & Ullmann, T. (2024). Harmonized NDVI time-series from Landsat and Sentinel-2 reveal phenological patterns of diverse, small-scale cropping systems in East Africa. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 35, 101230.
Mokarram, M. Pourghasemi, H. R. & Tiefenbacher, J. P. (2022). Identification of morphometric features of alluvial fan and basins in predicting the erosion levels using ANN. Environmental Earth Sciences, 81(3), 95.
Mather, A. E., Stokes, M., & Whitfield, E. (2017). River terraces and alluvial fans: The case for an integrated Quaternary fluvial archive. Quaternary Science Reviews, 166, 74-90.
Mokarram, M. Seif, A. & Sathyamoorthy, D. (2014). Use of morphometric analysis and self-organizing maps for alluvial fan classification: case study on Ostorankooh altitudes, Iran. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 20, No. 1, p. 012003). IOP Publishing.
Melton, M. A. (1965). The geomorphic and paleoclimatic significance of alluvial deposits in southern Arizona. The Journal of geology, 73(1), 1-38.
Ngapna, M. N. Owona, S. Owono, F. M. Ateba, C. B. Tsimi, V. M. Ondoa, J. M. & Ekodeck, G. E. (2020). Assessment of relative active tectonics in Edea–Eseka region (SW Cameroon, Central Africa). Journal of African Earth Sciences, 164, 103798.
Ponti, D. J. (1985). The quaternary alluvial sequence of the Antelope Valley, California. 203,79–96.
Regmi, N. R. & Rasmussen, C. (2018). Predictive mapping of soil-landscape relationships in the arid Southwest United States. Catena, 165, 473-486.
Stokes, M., & Mather, A. E. (2015). Controls on modern tributary-junction alluvial fan occurrence and morphology: High Atlas Mountains, Morocco. Geomorphology, 248, 344-362.
Shoshta, A. & Kumar, S. (2023). Soil development on alluvial fans in the mountainous arid regions: a case study of Spiti valley in North-western Himalaya, India. In Understanding Soils of Mountainous Landscapes (pp. 245-266). Elsevier.
Schumm, S. A. (1956). Evolution of drainage systems and slopes in badlands at Perth Amboy, New Jersey. Geological society of America bulletin, 67(5), 597-646 doi:https://doi.org/10.1130/0016-7606(1956)67597.
Terrizzano, C. M. Morabito, E. G. Christl, M. Likerman, J. Tobal, J. Yamin, M. & Zech, R. (2017). Climatic and Tectonic forcing on alluvial fans in the Southern Central Andes. Quaternary science reviews, 172, 131-141.
Tomczyk, A. M. (2021). Morphometry and morphology of fan-shaped landforms in the high-Arctic settings of central Spitsbergen, Svalbard. Geomorphology, 392, 107899.
Ventra, D. & Clarke, L. E. (2018). Geology and geomorphology of alluvial and fluvial fans: current progress and research perspectives. Geological Society, London, Special Publications, 440(1), 1-21.
Vincent, L. T., Eaton, B. C., Leenman, A. S., & Jakob, M. (2022). Secondary geomorphic processes and their influence on alluvial fan morphology, channel behavior and flood hazards. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 127(2), e2021JF006371.
Walk, J. Bartz, M. Stauch, G. Binnie, A. Brückner, H. & Lehmkuhl, F. (2022). Weathering under coastal hyperaridity–Late Quaternary development of spectral, textural, and gravelometric alluvial fan surface characteristics. Quaternary Science Reviews, 277, 107339.
Yu, S. Y. Du, J. Hou, Z. Shen, J. & Colman, S. M. (2019). Late-Quaternary dynamics and palaeoclimatic implications of an alluvial fan-lake system on the southern Alxa Plateau, NW China. Geomorphology, 327, 1-13.
 
پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی
دوره 13، شماره 4
بهار 1404
صفحه 159-180