Development of a Conceptual Model and Identification of a Karst Spring Source Using Integrated Geophysical and Hydrogeological Data: A Case Study of the Ravansar Karst Spring

Authors

Faculty of Mining, Petroleum and Geophysics Engineering, Shahrood University of Technology

Abstract

آبخوان‌های کارستی از مهم‌ترین منابع آب زیرزمینی هستند و نقش کلیدی در تعیین کمیت و کیفیت آب دارند. چشمه کارستی روانسر در استان کرمانشاه یکی از این منابع ارزشمند است که از سنگ‌های کربناته کرتاسه منشأ گرفته و تحت تأثیر فعالیت‌های تکتونیکی و گسل‌ها قرار دارد. گسل‌های اصلی منطقه دارای روند N60W و N30E با شیب بیش از ۴۵ درجه به سمت شمال‌شرق هستند که شرایط مناسبی برای توسعه کارست و جریان آب زیرزمینی فراهم می‌کنند.

این تحقیق با استفاده از روش‌های ژئوفیزیکی و هیدروژئولوژیکی، دامنه و ویژگی‌های توسعه کارست را در منطقه روانسر بررسی کرده است. داده‌های گرانی و مقاومت ویژه الکتریکی برای شناسایی ویژگی‌های زیرسطحی جمع‌آوری شدند. تمامی آنومالی‌های مثبت و منفی گرانی مورد بررسی میدانی قرار گرفتند و دو پروفیل مقاومت ویژه با آرایش‌های قطبی–دوقطبی و دوقطبی–دوقطبی اندازه‌گیری شدند. داده‌ها با الگوریتم دوبعدی مبتنی بر روش کمترین مربعات مدل‌سازی شدند.

نتایج نشان‌دهنده وجود حفره‌های بزرگ و ساختارهای کارستی در سنگ‌های کربناته است که به‌عنوان مجاری اصلی جریان آب به چشمه روانسر عمل می‌کنند. مدل مفهومی توسعه یافته، ارتباط بین حفره‌ها، کارست‌ها و گسل‌ها را نشان می‌دهد و می‌تواند در مدیریت پایدار منابع آب و حفاظت از کیفیت آب‌های زیرزمینی مؤثر باشد.

Keywords

References

احمدی ح، (1391) ،" کتاب ژئومرفولوژی کاربردی "، جلد 1، انتشارات دانشگاه تهران.
میرزایی ل. حفیظی م ک و ریاحی م ع،(1399) ،" اکتشاف آب‌زیرزمینی کارستی با استفاده از توموگرافی مقاومت‌ویژه الکتریکی و سنجش از دور، شمال شرق خوزستان"،مجله فیزیک زمین و فضا،دوره 46، شماره2،ص 264.
Abd El Aal, A. (2017). Identification and characterization of near surface cavities in Tuwaiq Mountain Limestone, Riyadh, KSA,“detection and treatment”. Egyptian Journal of Petroleum, 26(1), 215-223. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2016.04.004
Abu-Shariah, M. I. (2009). Determination of cave geometry by using a geoelectrical resistivity inverse model. Engineering Geology, 105(3-4), 239-244. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2009.02.006
Allis, R. G., & Hunt, T. M. (1986). Analysis of exploitation-induced gravity changes at Wairakei geothermal field. Geophysics, 51(8), 1647-1660.
Audra, P., Bini, A., Gabrovsek, F., Häuselmann, P., Hobléa, F., Jeannin, P.-Y., Kunaver, J., Monbaron, M., Sustersic, F., & Tognini, P. (2006). Cave genesis in the Alps between the Miocene and today: a review. Zeitschrift fur Geomorphologie NF, 50(2), 153-176. https://doi.org/10.1127/zfg/50/2006/153
Boulanger, O., & Chouteau, M. (2001). Constraints in 3D gravity inversion. Geophysical prospecting, 49(2), 265-280. https://doi.org/10.1046/j.1365-2478.2001.00254.x
Butler, D. K. (1984). Microgravimetric and gravity gradient techniques for detection of subsurface cavities. Geophysics, 49(7), 1084-1096. https://doi.org/10.1190/1.1441723
Cardarelli, E., Cercato, M., Cerreto, A., & Di Filippo, G. (2010). Electrical resistivity and seismic refraction tomography to detect buried cavities. Geophysical prospecting, 58(4), 685-695. https://doi.org/10.1111/j.1365-2478.2009.00854.x
Cardarelli, E., Di Filippo, G., & Tuccinardi, E. (2006). Electrical resistivity tomography to detect buried cavities in Rome: a case study. Near Surface Geophysics, 4(6), 387-392. https://doi.org/10.3997/1873-0604.2006012
Chasseriau, P., & Chouteau, M. (2003). 3D gravity inversion using a model of parameter covariance. Journal of Applied Geophysics, 52(1), 59-74. https://doi.org/10.1016/S0926-9851(02)00240-9
Chico, R. J. (1964). Detection of caves by gravimetry. International Journal of Speleology, 1(1), 11. https://doi.org/10.5038/1827-806X.1.1.11
De Giorgi, L., & Leucci, G. (2014). Detection of hazardous cavities below a road using combined geophysical methods. Surveys in Geophysics, 35, 1003-1021. https://doi.org/10.1007/s10712-013-9277-4
De Waele, J., Gutiérrez, F., Parise, M., & Plan, L. (2011). Geomorphology and natural hazards in karst areas: a review. Geomorphology, 134(1-2), 1-8. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2011.08.001
El-Qady, G., Hafez, M., Abdalla, M. A., & Ushijima, K. (2005). Imaging subsurface cavities using geoelectric tomography and ground-penetrating radar. Journal of cave and karst studies, 67(3), 174-181.
Ford, D., & Williams, P. D. (2007). Karst hydrogeology and geomorphology. John Wiley & Sons.
Fullagar, P., Pears, G., & Milkereit, B. (2007). Towards geologically realistic inversion. Proceedings of exploration,
Gambetta, M., Armadillo, E., Carmisciano, C., Stefanelli, P., Cocchi, L., & Tontini, F. C. (2011). Determining geophysical properties of a near-surface cave through integrated microgravity vertical gradient and electrical resistivity tomography measurements. Journal of cave and karst studies, 73(1), 11-15. https://doi.org/10.4311/jcks2009ex0091
Geravand, F., Hosseini, S. M., Maghsoudi, M., & Yamani, M. (2022). Quantitative and Qualitative Methods for the Characterization of Karst Springs (case study: Lorestan province, Zagros Mountain, Iran). https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-1101538/v
Grant, F. S., & West, G. F. (1965). Interpretation theory in applied geophysics. McGraw-Hill Companies.
Guillen, A., Courrioux, G., Calcagno, P., Lane, R., Lees, T., & McInerney, P. (2004). Constrained gravity 3D litho-inversion applied to Broken Hill. ASEG Extended Abstracts, 2004(1), 1-6. https://doi.org/10.1071/ASEG2004ab057
Guo, L., Meng, X., Chen, Z., Li, S., & Zheng, Y. (2013). Preferential filtering for gravity anomaly separation. Computers & Geosciences, 51, 247-254. https://doi.org/10.1016/j.cageo.2012.09.012
Hinze, W. J., Von Frese, R. R., Von Frese, R., & Saad, A. H. (2013). Gravity and magnetic exploration: Principles, practices, and applications. Cambridge University Press.
Jabrane, O., Martínez-Pagán, P., Martínez-Segura, M. A., Alcalá, F. J., El Azzab, D., Vásconez-Maza, M. D., & Charroud, M. (2023). Integration of electrical resistivity tomography and seismic refraction tomography to investigate subsiding sinkholes in Karst areas. Water, 15(12), 2192. https://doi.org/10.3390/w15122192
Li, Y., & Oldenburg, D. W. (1996). 3-D inversion of magnetic data. Geophysics, 61(2), 394-408. https://doi.org/10.1190/1.1443968
Martínez-Moreno, F., Galindo-Zaldívar, J., Pedrera, A., Teixido, T., Ruano, P., Peña, J., González-Castillo, L., Ruiz-Constán, A., López-Chicano, M., & Martín-Rosales, W. (2014). Integrated geophysical methods for studying the karst system of Gruta de las Maravillas (Aracena, Southwest Spain). Journal of Applied Geophysics, 107, 149-162. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2014.05.021
Metwaly, M., & AlFouzan, F. (2013). Application of 2-D geoelectrical resistivity tomography for subsurface cavity detection in the eastern part of Saudi Arabia. Geoscience Frontiers, 4(4), 469-476. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2012.12.005
Putiška, R., Nikolaj, M., Dostál, I., & Kušnirák, D. (2012). Determination of cavities using electrical resistivity tomography. Contributions to Geophysics and Geodesy, 42(2), 201-211. https://doi.org/10.2478/v10126-012-0018-3
Raghunath, H. M. (2006). Hydrology: principles, analysis and design. New Age International.
Taslim, I. (2018). Identification of Groundwater Karst Reservoir With 3D Cave Mapping And 2D Inversi Resistivity. EAGE-HAGI 1st Asia Pacific Meeting on Near Surface Geoscience and Engineering,
Van Zon, T., & Roy-Chowdhury, K. (2006). Structural inversion of gravity data using linear programming. Geophysics, 71(3), J41-J50. https://doi.org/10.1190/1.2197491
Yang, D., Yang, Y., & Xia, J. (2021). Hydrological cycle and water resources in a changing world: A review. Geography and Sustainability, 2(2), 115-122. https://doi.org/10.1016/j.geosus.2021.05.003
Yene Atangana, J. Q., Menanga Tokouet, R., Mbida Yem, L., Onana Enama, L., Ntyame Ella, M. O., & Ndjigui, P.-D. (2023). Electrical resistivity imaging and 3D geological modelling of the sedimentary architecture of the Sanaga floodplain (Cameroon, Central Africa). Acta Geophysica, 71(2), 735-755. https://doi.org/10.1007/s11600-022-00945-x
Zhdanov, M. S. (2002). Geophysical inverse theory and regularization problems (Vol. 36). Elsevier.
Volume 12, Issue 2
September 2026
Pages 113-125

Files

Share

How to cite

Statistics