منطقه مورد مطالعه با وسعتی در حدود 100کیلومتر مربع، در جنوب غرب عباس آباد (شرق شهرستان شاهرود) و در لبه شمالی زون ساختاری ایران مرکزی واقع شده است. در این منطقه سنگهای آتشفشانی با ترکیب بازیک (تراکی بازالت) تا حدواسط (تراکی آندزیت بازالتی و تراکی آندزیت) و سنگهای رسوبی (سیلتستون، ماسه سنگ، شیل، مارن و آهک فسیل دار) متعلق به محیط های کم عمق تا نیمه عمیق و به صورت متناوب دیده می شود. طیف ترکیبی سنگهای آتشفشانی منطقه، حاصل عملکرد فرآیند تبلور تفریقی بوده و کلینوپیروکسن، پلاژیوکلاز و گاهی الیوین، کانی های اصلی این سنگها را تشکیل می دهند. بافتهای پورفیری تا مگاپورفیری با خمیره میکرولیتی و شیشه ای و همچنین بافت گلومروپورفیری و غربالی در این سنگها مشاهده می شود. فرآیند دگرسانی در این سنگها منجر به تشکیل کانی های ثانویه ای همچون کلریت، زئولیت، آنالسیم، کلسیت و اپیدوت شده است. کانه زایی مس (مالاکیت و آزوریت) از پتانسیل معدنی و مهم مرتبط با سنگهای تراکی آندزیتی مورد مطالعه می باشد. نمودارهای مختلف ترسیم شده بر اساس نسبت های عناصر اصلی و کمیاب، نشاندهنده ارتباط ماگمایی و ژنتیکی سنگهای منطقه با یکدیگر و منشأ گرفتن آنها از یک ماگمای واحد است. به طور کلی، مطالعات صحرایی، پتروگرافی و ژئوشیمیایی حاکی از ماهیت آلکالن این سنگها بوده که در طی ائوسن و در یک محیط درون صفحه قاره ای تشکیل شده اند. بر اساس نمودارهای مختلف ژئوشیمیایی می توان گفت که این سنگها از ذوب بخشی کم یک منشأ غنی شده گارنت لرزولیتی در اعماق 80 تا 100 کیلومتری لیتوسفر زیر قاره ای منشأ گرفته اند. ماهیت ماگمایی و جایگاه تکتونیکی این سنگها با سیستم های کششی سازگار است. بر اساس یافته های صحرایی و ژئوشیمیایی، ولکانیسم منطقه عباس آباد، با سیستم کششی انطباق دارد و تنها محیط کششی که امکان ایجاد چنین الگویی را برای سنگهای منطقه فراهم می آورد، توسعه حوضه پولاپارت (حوضه کششی) می باشد.

این پژوهش به منظور بررسی پایداری تونل انحراف سد مخزنی کمال صالح در حین رویداد زمین لرزه صورت پذیرفته است. بدین منظور عملیات درزه نگاری با در نظر گرفتن ایستگاه های متعدد در سرتاسر تونل صورت پذیرفته و مشخصات درزه ها تونل از جمله آزیموت، شیب، پرشدگی، بازشدگی و ... در فرم های مخصوص ثبت گردید. در مطالعات دفتری درزه های برداشت شده به کمک نرم افزار dips مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و بر اساس سیستم درزه های مختلف، تونل انحراف به بخش های مجزا تفکیک گردید. پس از آن پارامترهای لرزه خیزی منطقه به کمک نرم افزار kijko مورد ارزیابی قرار گرفت و در ادامه پس از مشخص شدن چشمه های لرزه زا، پارامتر جنبش نیرومند زمین در ساختگاه سد و تونل انحراف به کمک نرم افزار seisriskiii برآورد و محاسبه گردید. علاوه بر آن به جهت کاستن از مطالعات لرزه خیزی، به جای برآورد شتاب طیفی از شتاب نگاشت زمین لرزه درود که نزدیکترین زمین لرزه دستگاهی در نزدیکی سازه مورد بررسی می باشد، بهره گیری شد.پارامتر های مکانیکی سنگ که حاصل آزمایشات آزمایشگاهی و صحرایی صورت گرفته بر روی نمونه های برداشت شده طی حفاری های ژئوتکنیکی متعدد در محدوده سد و تاسیسات انحراف آب، مورد استفاده قرار گرفت.در نهایت با داشتن کلیه پارامتر های مورد نیاز جهت تحلیل پایداری از جمله مشخصات درزه ها، شتاب نیرومند زمین، طیف شتاب، پارامتر های مکانیک سنگ و ... محدوده تاسیسات انحراف سد کمال صالح در نرم افزار flac مدل گردید. این مدل شامل دو بخش مجزا برای تحلیل مسیر تونل و پرتال های ورودی و خروجی می باشد.

معدنکاری ذغالسنگ از جمله مواردی است که با آزادسازی موادی از قبیل فلزات سنگین، عناصر نادر خاکی، عناصر غیرفلزی و انواع آنیون ها و کاتیون ها، آلودگی های آب و خاک را در بسیاری از نقاط جهان به دنبال داشته است. فعالیت های طولانی مدت معدنکاری ذغالسنگ در مجموعة معدنی طزره که در 70 کیلومتری شمال غرب شهرستان شاهرود واقع شده و دارای حجم گستردة استخراج (روزانه تا 2000 تن) و سابقة طولانی معدنکاری (30 سال) می باشد، باعث شده تا آلودگی آب و خاک مناطق پایین دست این مجموعه (بویژه به فلزات سنگین) محتمل به نظر برسد. در این تحقیق در ابتدا با انجام مطالعات زمین شناسی، تهیه نقشه، مشاهدات صحرایی، تهیه مقاطع نازک و انجام آنالیز xrd به شناسایی شرایط و خصوصیات زمین شناسی منطقه پرداخته شد. جهت بررسی نحوة تأثیرگذاری منابع آلاینده از ذغالسنگ، باطله های ذغال و سینه کار (سطحی و عمقی)، زهاب خروجی تونل، فاضلاب انسانی و همچنین به منظور ارزیابی نحوة توزیع عناصر سنگین و آلودگی در آب زیرزمینی و خاک منطقه از آب و خاک بالادست، مجاور و پایین دست بخش تونل مادر از معدن ذغالسنگ طزره نمونه برداری صورت پذیرفت. پارامتر های فیزیکوشیمیایی نظیر ph، ec، مادة آلی، غلظت آنیون ها و کاتیون ها در نمونه ها اندازه گیری گردید. غلظت فلزات سنگین و عناصر مختلف شامل cu، pb، zn، fe، as، cd، sb، hg، sr، se، ba، s، na، k، ca و mg با استفاده از روش icp-ms مشخص گردید. انجام مطالعات کانی شناسی با استفاده از مطالعات میکروسکوپی مقاطع نازک سنگی، آنالیزxrd و مشاهدات صحرایی صورت پذیرفت. غلظت عناصر و پارامترهای مورد بررسی در نمونه های گرفته شده با استفاده از نرم افزار excel و توزیع آنها توسط نرم افزار surfer نمایش داده شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که ذغالسنگ بیشترین فاکتورهای غنی شدگی شامل 468، 77، 62، 5/22 و 2/18 را برای عناصر se، pb، hg، ca و sr دارا می باشد. گوگرد و آرسنیک با میانگین فاکتور غنی شدگی 41 و 34 در باطله ها، فاکتورهای غنی شدگی بیشتری نسبت به ذغالسنگ را نشان داده اند. به دلیل فراوانی مواد کربناته و آلکالین، زهاب های خروجی از تونل استخراجی به صورت namd (زهاب های قلیایی) با 6/7= ph مشخص گردید. قلیایی بودن محیط مانع حلالیت برخی عناصر سنگین در آب منطقه شده و گسترش آنها را بسیار کم و ناچیز نموده است. گوگرد، کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم و استرانسیوم که حلالیت بیشتری در آب دارند به ترتیب 3/9، 69/7، 44/4، 78/1، 6/2 و 2/4 برابر افزایش را در آب زیرزمینی پایین دست و 5/10، 84/2، 56/1، 43/1، 12/1 و 35/4 برابر افزایش را در خاک های پایین دست منطقة معدنکاری نسبت به بالادست منطقة معدنکاری نشان دادند. معدنکاری بیش از همه باعث افزایش غلظت یون های سولفات و ca (به ترتیب: ppm 4/44 و ppm 2/4) در آب های پایین دست گردیده است. مشاهدات صحرایی و حضور کا نی های کلسیت و ژیپس مقدار بالای کربنات و سولفات خنثی شده توسط عناصری مانند ca را در محیط مشخص می سازند. نتایج xrd و مطالعة مقاطع نازک حضور کانی های کلسیت، کانی های رسی و کوارتز را در محیط معلوم می سازند. آنالیز نمونه های باطله ذغال و سینه کار برداشت شده مشخص کرد که باطله های ذغال مقادیری بیشتر از مس، آنتیموان و باریم با میانگین غلظت (برحسب ppm) 35/49، 46/0 و 1/98 را نسبت به باطله های سینه کار در خود جای داده اند. از آنجایی که گوگرد، آرسنیک و آهن ارتباط بسیار زیادی با هم نشان می دهند، فراوانی آنها به محتوای پیریتی نمونه ها نسبت داده شد. به دلیل بالا بودن ph باطله ها (به طور میانگین 77/7) بسیاری از فلزات سنگین تغییرات اندکی را نشان می دهند، در صورتی که عناصر متحرک تر مانند گوگرد که در باطلة جدید سینه کار به میزان ppm 2000 وجود دارد در افق cm 0-20 و cm 20-60 روی دامنة باطله های سینه کار قدیمی (25 ساله) به ترتیب غلظت ppm 4400 و ppm 7600 را یافته است. به طور کلی با توجه به ادامة فعالیت معدنکاری، آلودگی شدید آب و خاک منطقه در آینده پیش بینی می شود.

نوار آتشفشانی کالکوآلکالن- آلکالن سنوزوئیک جنوب قوچان در شمال نوار افیولیتی سبزوار در لبه جنوبی زون بینالود قرار دارد. این نوار از سنگهای بازیک- حدواسط ائوسن، سنگهای بازیک میوسن زیرین و سنگهای حدواسط- اسید پلیو-پلئیستوسن تشکیل شده است. در این نوار آتشفشانی، فعالیتهای ماگمایی از ائوسن (حدود 40 میلیون سال قبل) شروع شده و تا پلیو- پلئیستوسن (حدود 2 میلیون سال قبل) ادامه داشته است. سن سنگهای آتشفشانی این نوار از جنوب (در مجاورت نوار افیولیتی) به سمت شمال (در جنوب قوچان) از ائوسن به پلیو- پلئیستوسن تغییر می¬کند. بخش شمالی کمان به سن نئوژن، اساساً از واحدهای آذرآواری و گنبدهای تراکی¬آندزیتی، آندزیتی، تراکیتی، تراکی¬داسیتی، داسیتی و ریوداسیتی به سن پلیو- پلئیستوسن (2 تا 11 میلیون سال قبل) تشکیل شده است. وجود آنکلاوهایی از سنگهای آتشفشانی ائوسن و همچنین آنکلاوهای گنایسی، مارنی، سیلتستونی و پلیتی، ظهور و عدم حضور برخی از فازهای کانیها، خوردگی و عدم تعادل شیمیایی فنوکریستها و بافت غربالی از نشانه های وقوع آلایش ماگمایی در این سنگها هستند. سنگهای سازنده گنبدهای نئوژن از عناصر نادرخاکی سبک و عناصر لیتوفیل بزرگ یون، غنی-شدگی و از عناصر خاکی نادر سنگین تهی¬شدگی نشان می¬دهند. آنومالی منفی از عناصر با شدت میدان بالا (hfse) نظیر nb, p و ti که از ویژگیهای شاخص محیطهای قوسی است، نیز در نمونه¬های این گنبدها دیده می¬شود. شواهد ژئوشیمیایی موجود در سنگهای این گنبدها حاکی از ماهیت کالکوآلکالن، نقش تبلور تفریقی و فرایندهای هضم و آلایش ماگمایی در تکوین و تحول ماگمای آنها، ماهیت فرورانشی قوس قاره¬ای منطقه، وجود یک سنگ منبع اکلوژیتی یا گارنت آمفیبولیتی حاصل از دگرگونی ورقه اقیانوسی فرورانده شده سبزوار است. بررسی ویژگیهای ژئوشیمیایی خاص سنگهای منطقه مشخص نمود که خصوصیات آنها بسیار شبیه آداکیتها بوده و در گروه آداکیتهای غنی از سیلیس قرار می¬گیرند. این ماگمای آداکیتی، آخرین مذابهای حاصل از ذوب بخشی ورقه اقیانوسی فرورانده شده جوان و داغ نئوتتیس سبزوار و گوه گوشته¬ای روی آن در یک زون فرورانش قوسی جوان با شیب به سمت شمال است که به زیر لبه جنوبی زون بینالود فرورانده شده است.