رسوب شناسی نهشته های هولوسن در سواحل جنوب شرق خزر: دلتای گرگانرود- تالاب گمیشان

دریای خزر بزرگترین توده ی آبی محصور در خشکی است که به دلیل وسعتش آن را دریا می نامند. این دریا از حدود سه میلیون سال پیش، از دریاهای جهان منفصل شد و از همان زمان، نوسانات تراز آن به عنوان بخشی از ماهیت دریاچه ای آن در رسوبات خزر ثبت شد. در این مطالعه، بخش جنوب شرق خزر برای بررسی این نوسانات در طی هولوسن و پاسخ ساحل به آنها انتخاب شد. منطقه ی مورد مطالعه در جنوب شرق دریای خزر از دلتای گرگان رود در جنوب تا منطقه ی مرزی ایران و ترکمنستان در شمال (خلیج حسن قلی)، در امتداد ساحل دریای خزر انتخاب شد. این منطقه با توپوگرافی هموار و آب و هوای گرم و خشک از سایر سواحل خزر جنوبی متمایز است. این ناحیه، یکی از مهمترین مناطق مرزی سرزمین ایران در گذشته و از مناطق جمعیتی و تمدنی در تاریخ ایران به شمار می آمده است. با توجه به هموار بودن زمین های این ناحیه و نبود رخنمون مناسب، برای بررسی های رسوب شناسی هولوسن، از نیمرخ های رادار فروزمین (gpr) و مغزه گیری به روش ارتعاشی استفاده شد. در عین حال برای بررسی وضع موجود، از فنون پردازش تصاویر ماهواره و نمونه برداری از رسوبات سطحی تالاب و سد ماسه ای گمیشان استفاده شد. در مجموع تعداد 9 نیمرخ ژئوفیزیکی به طول بیش از بیست کیلومتر و تعداد 12 مغزه ی رسوبی به طول متوسط 5 متر و در مجموع بیش از 60 متر، در امتداد نیمرخ های ژئوفیزیکی برداشت گردید. موقعیت مغزه ها به کمک gps و ارتفاع مطلق محل نمونه برداری به کمک داده های ماهواره ای و نقشه های توپوگرافی منطقه ، با خطای کمتر از 80 سانتیمتر، مشخص شد. تعداد 22 نمونه ی سطحی نیز از محیط سیستم سدی-مردابی گمیشان برداشت شد تا وضعیت امروز پراکندگی رسوبات در ساحل مورد بررسی قرار گیرد. نمونه های مغزه پس از انتقال به آزمایشگاه موسسه ملی اقیانوس شناسی، به کمک دستگاه سنجش ضریب مغناطیس پذیری، با فواصل 2 سانتیمتری، اندازه گیری شدند. آنالیز پایه ی رسوب شناسی نیز در همان آزمایشگاه، شامل تعیین میزان کربنات کلسیم، ماده ی آلی و دانه بندی به روش لیزری بر روی تعداد 926 نمونه ی رسوب سطحی و زیر سطحی به انجام رسید. مجموعه ی فسیل های موجود در نمونه ها برای تشخیص محیط رسوبی مورد شناسایی قرار گرفت. تعداد 22 نمونه فسیل کامل دوکفه ای از افق های گوناگون، برای سن یابی مناسب تشخیص داده شد که از این میان تعداد 7 نمونه برای تعیین سن به روش رادیوکربن به آزمایشگاه رادیوکربن پوزنان لهستان ارسال شد. تعداد 44 نمونه ی رسوب نیز بر اساس رفتار مغناطیسی مغزه ها، از چهار مغزه که معرف تمامی ناحیه ی مورد مطالعه باشد، انتخاب و برای آنالیز xrf مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. با توجه به پیشینه ی تاریخی منطقه، مدارک تاریخی این ناحیه و سایر سواحل دریای خزر برای هزاره ی اخیر به دقت بررسی و شواهد نوسانات تراز آب دریا از آن ها استخراج گردید. نتایج نشان داد که ناحیه ی مورد مطالعه به لحاظ بافتی در سه رخساره ی سیلت، سیلت ماسه ای و ماسه ی سیلتی قرار می گیرد که بیشترین فراوانی مربوط به رخساره ی سیلت ماسه ای است. به طور متوسط رسوبات منطقه حاوی 19.32 درصد ماسه، 77.63 درصد سیلت و 3.2 درصد رس می باشند. مقادیر کربنات کلسیم رسوبات بین 3.47 درصد تا 65.96 درصد متفاوت است و مقدار متوسط آن برابر با 14.03 درصد است. ماده ی آلی نیز بین 2.5 تا 21 درصد متغیر است که مقدار متوسط آن حدود 7.33 درصد است. از میان فسیل های مطالعه شده تعداد 10 گونه ی شکم پا، سه گونه ی دوکفه ای و دو گونه ی فرامینیفرا شناسایی شد و به همراه آثار لانه ی لارو حشرات و اوستراکود برای تفسیر محیط رسوبی مورد استفاده قرار گرفت. ضریب مغناطیس پذیری مغزه ها نشان داد که این مقادیر از -1.29x10-5 تا مقادیر بیش از 1.21x10-3 متغیر است و مقدار متوسط آن برای مغزه های اندازه گیری شده برابر با 2.7x10-4. است. بر اساس ویژگی های گوناگون، شش رخساره ی اصلی در منطقه ی مورد مطالعه تشخیص داده شد که شامل رخساره ی آبرفتی-دلتایی، رخساره ی لاگون، جبهه ی ساحلی، تبخیری، رخساره ی دریایی و رخساره ی خاک سطحی است. رخساره ی آبرفتی دلتایی عمدتاً از سیلت ماسه ای تشکیل یافته، میزان کربنات کلسیم و ماده ی آلی آن متغیر و فاقد فسیل است و بیشترین مقادیر ضریب مغناطیس پذیری در این رخساره مشاهده شد. بیشترین مقادیر ماده ی آلی در رخساره ی لاگونی مشاهده شد و بیشترین تنوع فسیلی نیز به همین رخساره مربوط می باشد. بیشترین مقادیر کربنات کلسیم و درشت ترین دانه ها مربوط به رخساره ی جبهه ی ساحلی است. رخساره ی تبخیری کمترین میزان ضریب مغناطیس پذیری و ریز دانه ترین رخساره ی مشاهده شده است. رخساره ی دریایی واقعی فقط در یک افق مشاهده شد که با مقادیر کربنات کلسیم بالا و ماده ی آلی کم ولی مقادیر بالای ضریب مغناطیس پذیری مشخص شد. بررسی ضریب همبستگی آماری نتایج xrf نشان داد که عناصر اندازه گیری شده در نمونه های مورد مطالعه به چهار گروه قابل تقسیم هستند. گروه عناصر معرف کانی های آلومینوسیلیکات شامل عناصر si, al, ti و na به همراه عناصر فلزی cu, zn, ni و cr که منشأ قاره ای دارند، در رخساره هایِ معرفِ رسوبات آواری دارای ضریب همبستگی بالاتر و مقادیر مطلق بیشتری هستند. عناصر ca,sr با یکدیگر همبستگی نشان داده و در رخساره های مرتبط با فعالیت زیستی (رخساره های لاگونی و جبهه ی ساحل) مقادیر افزون تر و همبستگی بیشتری نشان می دهند و در همین حال عناصر s و sr نیز در رخساره ی تبخیری دارای همبستگی و مقادیر مطلق بیشتری هستند. مطالعات نشان داد که رسوبات منطقه ی مورد مطالعه به لحاظ شیمیایی، هوازدگی زیادی را تحمل نکرده اند. بررسی نیمرخ های ژئوفیزیکی نشان داد که به لحاظ ریخت شناسی تحت الارضی شش رخساره ی راداری در منطقه قابل شناسایی است که بر اساس انطباق آنها با داده های رسوب شناسی مغزه، شامل رخساره ی آبرفتی-دلتایی، رخساره ی دریایی، رخساره ی لاگونی، کانال پرشده، رخساره ی سالینا (تبخیری) و رخساره ی پشته ی ساحلی هستند. بر همین اساس منطقه ی مورد مطالعه به دو بخش شمالی و جنوبی تقسیم شد که در بخش شمالی رخساره ی سالینا و در بخش جنوبی فراوانی رخساره ی جبهه ی ساحلی و کانال پرشده از ویژگی های منحصر به فرد آن هاست. بر اساس مطالعات کتاب شناسی و تاریخی تعداد یازده نقطه در سواحل جنوب خزر در برهه های مختلف هزاره ی اخیر شناسایی شد که از اطلاعات آن ها برای رقومی نمودن تراز آب دریا در هر برهه استفاده شد. نتایج حاصل به همراه داده های سن سنجی و ارتفاعی برای بازسازی نوسان تراز دریا در هزاره ی گذشته مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که داده های تاریخی دارای ارزش بسیاری برای بازسازی گذشته ی منطقه هستند. با تلفیق تمامی نتایج، نوسان تراز آب دریای خزر در طی 2500 سال گذشته بازسازی شد. بر این اساس هشت دوره ی بالاایستایی اصلی در خزر در طی 2500 سال اخیر شناسایی شد. نتایج نشان می دهد که این بالاایستایی ها با میزان فعالیت خورشیدی (و در نتیجه تابش خورشیدی) ارتباط کاملاً معکوس دارند؛ به این معنی که با افزایش فعالیت خورشیدی تراز آب خزر کاهش یافته و با کاهش فعالیت خورشیدی تراز آب خزر افزایش می یابد. ریخت شناسی سطحی و زیرسطحی منطقه نشان داد که منطقه ی مورد مطالعه به دو بخش قابل تقسیم است: بخش جنوبی تحت سیطره ی رودها و نوسانات خزر و بخش شمالی با تأثیرپذیری از نوسان تراز آب دریا و تشکیل حوضه ی تبخیری تحول یافته اند. نکته ی مهم در نحوه ی تحول منطقه ی جنوب شرق خزر توپوگرافی ملایم منطقه و کم انرژی بودن این ناحیه است که موجب تشکیل سیستم سدی-مردابی در این ناحیه شده و با نوسانات تراز خزر به شکل پلکانی موجب توسعه ی دشت ساحلی در این ناحیه شده است.