Kharazmi Journal of Earth Sciences

en ارزیابی یکپارچه منشأ آب زیرزمینی و مسیرهای جریان آن به درون معدن روباز سرب–روی مهدی‌آباد با استفاده از پهنه‌بندی پتانسیل آب زیرزمینی، هیدروشیمی و ایزوتوپ‌های پایدار Integrated Assessment of Groundwater Origin and Flow Paths into the Mehdiabad Pb–Zn Open Pit Mine Using Groundwater Potential Mapping, Hydrochemistry, and Stable Isotopes آب‌های زیرزمینی Hydrogeology مقاله پژوهشی Original Research <div style="text-align: justify;">ورود آب زیرزمینی به معادن روباز می‌تواند چالش‌های قابل‌توجهی، به‌ویژه در مناطقی که پیش از توسعه معدن، مطالعات جامع هیدروژئولوژیکی انجام نشده، ایجاد کند. معدن سرب_روی مهدی‌آباد، به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین ذخایر فلزی ایران، اخیراً با پدیده ورود آب زیرزمینی از کف پیت مواجه شده، در حالی که پیش‌تر مطالعات دقیق آب زیرزمینی در این منطقه صورت نگرفته است. هدف این پژوهش، تعیین منشأ، مسیرهای جریان و ارتباط هیدرولیکی آب زیرزمینی ورودی به معدن روباز با بهره‌گیری از یک رویکرد یکپارچه شامل پهنه‌بندی پتانسیل آب زیرزمینی، تحلیل‌های هیدروشیمیایی و بررسی ایزوتوپ‌های پایدار است. پهنه‌بندی پتانسیل آب زیرزمینی در سازندهای کربناته کارستی‌شده با ادغام هفت عامل کنترل‌کننده (سنگ‌شناسی، بارش، فاصله از گسل‌ها، تراکم خطواره‌ها، پوشش گیاهی، ارتفاع و شیب) در محیط GIS و با استفاده از روش تحلیل سلسله‌مراتبی (AHP) انجام شد. نتایج نشان می‌دهد که سازندهای کربناته‌ای که توسط ساختارهای اصلی زمین‌ساختی قطع شده‌اند، بیشترین پتانسیل آب زیرزمینی را دارند و از نظر مکانی با محل معدن روباز همپوشانی دارند. تحلیل‌های هیدروشیمیایی بیانگر غالب بودن تیپ آب Ca-Mg-HCO3 است که نشان می‌دهد انحلال کربنات‌ها، فرآیند اصلی کنترل‌کننده شیمی آب زیرزمینی است. شاخص‌های اشباع محاسبه‌شده با استفاده از نرم‌افزار PHREEQC نشان می‌دهد که آب‌ها نسبت به کلسیت و دولومیت در حالت تعادل تا فوق‌اشباع قرار دارند. ترکیب ایزوتوپی پایدار (δ18O و δ2H) منشأ متئوریک جدید آب‌ها را تأیید کرده و وجود ارتباط هیدرولیکی قوی بین آب موجود در پیت و سیستم آب زیرزمینی اطراف را نشان می‌دهد. ادغام شواهد مکانی، هیدروشیمیایی و ایزوتوپی منجر به ارائه یک مدل مفهومی هیدروژئولوژیکی می‌شود که در آن، یک سیستم کارستی کنترل‌شده توسط گسل‌ها، جریان آب زیرزمینی را به سمت معدن روباز هدایت می‌کند. یافته‌های این پژوهش، مبنای علمی مستحکمی برای مدیریت آب زیرزمینی و طراحی راهکارهای کنترل ورود آب در معدن مهدی‌آباد و سایر معادن روباز بزرگ واقع در محیط‌های کارستی فراهم می‌سازد.  </div> <div style="text-align: justify;">Sudden groundwater inflow into open‑pit mines can create significant technical, safety, and economic challenges, especially in mining areas where comprehensive hydrogeological investigations have not been conducted prior to development. The Mehdiabad Pb–Zn mine, one of the largest metallic deposits in Iran, has recently experienced groundwater inflow through the pit floor, despite the absence of detailed prior groundwater studies in the region. This study aims to determine the origin, flow pathways, and hydraulic connectivity of groundwater entering the open-pit by using an integrated approach that combines groundwater‑potential mapping, hydrochemical analyses, and stable‑isotope investigations. Groundwater potential zoning in karstified carbonate formations was performed by integrating seven controlling factors—lithology, annual precipitation, distance to faults, lineament density, vegetation cover, elevation, and slope—within a GIS environment using the Analytical Hierarchy Process (AHP). The results indicate that carbonate formations intersected by major structural features exhibit the highest groundwater potential and spatially coincide with the location of the open pit. Hydrochemical analyses reveal a dominant Ca–Mg–HCO₃ water type, indicating that carbonate dissolution is the primary process governing groundwater chemistry. Saturation indices calculated using PHREEQC show that the waters are at equilibrium to supersaturated with respect to calcite and dolomite. Stable‑isotope compositions (δ¹⁸O and δ²H) suggest a modern meteoric origin and demonstrate strong hydraulic connectivity between the pit water and the surrounding groundwater system. Integrating spatial, hydrochemical, and isotopic evidence supports the development of a conceptual hydrogeological model in which a fault‑controlled karst system directs groundwater flow toward the open pit. The findings provide a solid scientific basis for groundwater management and inflow‑control strategies in the Mehdiabad mine and other large open‑pit mines situated in karst environments.  </div> جریان آب زیرزمینی, هیدروژئولوژی کارست, تحلیل‌های هیدروشیمیایی, ایزوتوپ‌های پایدار, معدنکاری روباز Groundwater inflow, Karst hydrogeology, Hydrochemical analysis, Stable isotopes, Open‑pit mining 0 0 http://gnf.khu.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-713-2&slc_lang=en&sid=1 Amir Saberinasr امیر صابری‌نصر a.saberinasr@scu.ac.ir 10031947532846006421 10031947532846006421 Yes Shahid Chamran University of Ahvaz دانشگاه شهید چمران اهواز Majid Dashti Barmaki مجید دشتی برمکی majiddashti24@gmail.com 10031947532846006422 10031947532846006422 No Water Resources Specialist; Tehran Regional Water Authority آب منطقه ای تهران Ebtesam Moveylhavi ابتسام مویلحاوی ebtesamhashemi112@gmail.com 10031947532846006423 10031947532846006423 No Department of Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz دانشگاه شهید چمران اهواز