سابقه مطالعات زمینشناسی تالاب گاوخونی به مطالعات آقای سودر برمیگردد كه در سال 1954 اولین نقشه زمینشناسی اصفهان تا گاوخونی را منتشر كرد. از آنجا كه مطالعه زمینشناسی تالاب گاوخونی جدای از مطالعات تكوینی، چینهشناسی، سنگشناسی جغرافیای گذشته و عوامل چهرهساز آن و محیطهای رسوبگذاری حوضه زایندهرود (به عنوان بخشی از حوضه آبخیز اصفهان، سیرجان) نیست. در اغلب مطالعات و بررسیهای انجام شده تالاب گاوخونی به عنوانی سطح اساس این حوضچه در كنار بخشهای دیگر آن مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
دره زایندهرود از شمالیترین بخش حوضهی آبریز اصفهان- سیرجان سرچشمه گرفته و با مسیری در جهت شمال غرب- جنوب شرق و با مسافتی در حدود 300 كیلومتر تمام حوضه مزبور را قطع و بالاخره در فرو رفتگی موجود در بخش شرقی حوضه (گاوخونی) پایان میپذیرد این حوزه در حقیقت زهكشگیری از آبراهههایی است كه بزرگترین آن زاینده رود است. اگرچه سطح اساس آن را گاوخونی قلمداد می كنیم، ولی امتداد حوضه تا حوالی سیرجان ادامه مییابد و از نظر ارتفاعی از همه حوزههای آبخیز از جهت اصلی زاگرس پیروی كرده و در حقیقت بین دو پدیده تكتونیكی بسیار مهم یعنی گسل زاگرس در غرب و گسل قم- زفره در شرق لحاظ شده است .
جعفریان (1978- 1973) با مطالعه زمینشناسی دره زایندهرود و گاوخونی مشخص میكند كه نهشتههای متنوع رسوبی- آذرین و دگرگونی دره زایندهرود از آبخیز تا آبریز با ضخامتی در حدود 5 تا 7 هزار متر و در زمانی معادل 750 میلیون سال، 4 فاز كوهزایی اصلی بایكالی- كالدونی- هرسینین- آلپی، مشتمل بر 12 مرحله كوهزاییی و خشكیزایی كاملاً قابل تفكیك و چندین مرحله فعالیت ماگمایی را پشت سر گذاشته تا این كه در 18 میلیون سال قبل بر اثر فعالیت تكوینی یكی از چهرهسازترین این فازها، بستر اصلی خود را پیریزی كرده و با بالا آمدن قسمت آبخیز در بخش شمال غرب و نشست تدریجی خاستگاه در بخش شرقی (گاوخونی) و برجا گذاشتن آبرفتهای قدیم و جدیدی به وضع كنونی خود رسیده است. بر اساس این مطالعات مسیر شرقی- غربی بخش مركزی زایندهرود از اصفهان تا گاوخونی كه خود دنباله گودال سرتاسری ارومیه- دختر میباشد، در واحد زمینشناسی سنندج- سیرجان (اسفندقه- مریوان) قرار میگیرد. همچنین دیوار شرقی گودال گاوخونی كه تماماً از مواد آتشفشانی تشكیل شده و خود دنباله آتشفشان محوری ایران میباشد و حوضه آبگیر اصفهان- سیرجان را از اردستان- یزد جدا میكند، جزیی از تشكیلات زمینشناسی ایران مركزی است.
بدین ترتیب باتلاق گاوخونی یك منطقه فرورفته كویری است و از جمله گودالهای جداكننده زون زمین ساختی سنندج- سیرجان از ایران مركزی است . به علاوه باتلاق گاوخونی به صورت دریاچه كوچك دایمی است كه از اطراف نیزارها و بسترهای شور و نمكی آن را در بر گرفته است. این دریاچه به علت كاهش تدریجی تغذیه و تبخیر بسیار بالا در جهت خشكی پیش میرود. خشكی و پیشروی كفه نمكی به مدخل باتلاق نه تنها از مست قلعه خرگوشی (شرق)، بلكه از طریق شهر ورزنه كه جهت اصلی باتلاق است، به طور گستردهای ادامه دارد. وسعت كلی حوضه 98 هزار كیلومتر مربع است كه بیش از 50 هزار كیلومتر مربع آن را دشتهای كویری تشكیل میدهند. این دشتها متشكل از دشت سیرجان و باتلاق نمك سیرجان، دشت شهر بابك و خاتوان آباد، دشت هرات و مروست و كفه شور آن، دشت ابرقو با باتلاق نمك نسبتاً وسیع آن و بالاخره باتلاق گاوخونی با كفههای شور اطراف تا دشت وسیع اصفهان میباشد .
مطالعات انجام شده نشان میدهد كه قدیمترین سری رسوبی منطقه شامل آهك و مرمر دگرگون شده و مرمر، كوارتزیت، شست سبز و كنایس میباشد كه این سری سنگها تماماً متعلق به پركامبرین (700 میلیون سال قبل) بوده و آن را پی سنگ منطقه میدانند كه در اثر قدیمترین فاز كوهزایی شناخته شده در ایران به نام بایكالی(كاتانگایی) دگرگونی حاصل كرده و كم و بیش با فعالیت ماگمایی (گرانیت) همراه بوده است. بر اساس این مطالعات این فاز در خلال 700 تا 750 میلیون سال قبل رخ داده و ضمن دگرگونی پیسنگ منطقه و ایجاد دگرشیبی آشكار منجر به بالاآمدگی شمال غرب و غرب منطقه شده كه خود در تعیین خط تقسیم آبهای منطقه و شیب اساسی قدیمی آنها موثر بوده است. ادامه این فاز كوهزایی و تحول آن به فاز كوهزایی كالدونی در 350 میلیون سال قبل و هرسینی در 230 میلیون سال قبل منجر به خشكیزایی و نبودهای چینهشناسی شده كه اصولاً نقش مهمی نداشته و باعث فرسایش رسوبات دریایی گذشته شده است. در 135 میلیون سال قبل (تریاس بالایی) یكی از كارسازترین جنبشهای زمینساختی در منطقه به وقوع پیوسته كه همزمان با آغاز اولین جنبشهای آلپی بوده و به نام كیمرین پسین نامیده شده كه با دگر شیبی وسیع توام بوده و در تقسیمبندی مناطق مختلف حوزه (زایندهرود) دخالت اساسی داشته است.
از فازهای موثر دیگر منطقه، فاز موثر لارامید در 70 میلیون سال قبل است كه در انجام چینخوردگی رسوبات قبلی در بخش میانی و انتهایی حوضه نقش موثر داشته و با دگرشیبی مشخص در پایان فعالیت خود كه به نام پیرنئن نامگذاری شده (42 میلیون سال قبل) رشته آتشفشانی كهرود در شمال شرقی گاوخونی را به وجود آورده است.
همچنین در پایان فعالیتهای كوهزایی آلپ و در 18 میلیون سال قبل یك فاز كوهزایی بسیار وسیع، موثر و چهرهساز به نام آتیكان باعث راندگی تراست زاگرس در امتداد سد كوهرنگ و چندین ساخت تكتونیكی در بخش مركزی بستر رودخانه شده كه با ایجاد چند گسل شمالی، جنوبی و شمال غربی- جنوب شرقی مسیر اصلی زایندهرود را تا گاوخونی پیریزی كرده و بالاخره با ایجاد فرورفتگی گاوخونی و احتمالاً شكستگی آن، خاستگاه نهایی زاینده رود را در كنار دیواره بلند شرقی جدا كننده وضه اصفهان- سیرجان از حوضه اردستان- یزد شكل داده و تقریباً به وضع امروز درآورده است .
از تشكیلات زمینشناسی قابل توجه در منطقه، مجموعه آتشفشانی نئوژن شمال تالاب گاوخونی است كه جزو زون زمینساختی ایران مركزی است و توسط خدامی (1377) مورد مطالعه قرار گرفته است. بر اساس بررسی و مطالعه مذكور این سنگها، آندزی بازالت، آندزیت، داسیت و ریوداسیت نئوژن هستند كه به صورت جریان گدازه گنبد در میان سنگهای آتشفشانی ائوسن، سازند قرمز فوقانی، آبرفتهای زایندهرود و زمینهای باتلاقی- نمكی برونزد دارند و نتایج حاصل از آنالیز عناصر جزیی در نمودارهای مختلف منشا دوگانه این سنگها را تایید میكند. به این صورت كه سنگهای اسیدی از ذوب بخش پیوسته و سنگهای آندزی بازالتی از ذوب بخش گوشته متاسوماتیسم شده یا مذاب گشتهای آلایشیافته با پوسته حاصل شدهاند. دگرسانی پروپلیتیك و آرژیلیك ذخایر معدنی مناسبی را در قسمتی از منطقه به وجود آورده است. آندزی بازالتها به صورت جریانی از گدازه با ساخت تودهای، حفرهدار و بادامكی در كوه سیاهباتلاق گاوخونی و سیاه كوه علیآباد بهترین رخنمون را دارند و از لحاظ سختی و رنگ كاملاً از سنگهای اطراف خود مشخص هستند. وجود ساخت حفرهدار نشان میدهد كه ماگما دارای میزان قابل توجهی گاز بوده است. عوامل تكتونیكی و فرسایش باعث ایجاد گدازههای برشی، فرسایش پوست پیازی و واریزه شدهاند. لازم به ذكر است كه آندزی بازالتهای كوه سیاه برای مصارف ساختمانی و صنعتی و املاح تبخیری گاوخونی برای استخراج پتاس از اهمیت اقتصادی برخوردار میباشند .
رسوبات موجود در ناحیه گاوخونی عموماً به دلیل واقع شدن در انتهاییترین نقطه حوزه آبخیز زاینهرود متاثر از رسوبات آورده شده از كل حوزه است . این رسوبات كه معمولاً از سنگهای سیلیسی، ماسه، رس، شیست، مارن، ژیپس و نمك تشكیل شده، از سایر نقاط توسط فرسایش آبی و فرسایش بادی به محوطه باتلاق آورده شده است.
مواد رسوبی باتلاق شامل ماسه و گلهایی است كه به طرف تالاب از سطح خشكیهای اطراف كنده شده و توسط جریان منظم زایندهرود و یا نامنظم دیگر حمل شده است. بر اثر حل شدن نمكها و گازها در آب، محیط باتلاق شرایط غیرهوازی پیدا میكند و در نتیجه پیچیدگیها و روابط باتلاق گاوخونی خیلی زیاد میشود.
دیدگاههای مختلفی پیرامون نحوه تشكیل و تكوین تالاب گاوخونی به عنوان خواستگاه نهایی زایندهرود وجود دارد. لطفعلیان و مهریار (1364) سه فرضیه را در این ارتباط پیشنهاد میكنند :
تالاب گاوخونی ممكن است بر اثر گسل و حركات آن به وجود آمده باشد. بر این اساس نیروهای بالابرنده و پایین آورنده كه در بخشهای درونی زمین قرار دارند موجب تغییراتی در پوسته جامد زمین شده و در نتیجه این فشارها ممكن است شكستگیهایی به نام گسل پدید آید. گسلها ممكن است با توقف ناگهانی در جریان طبیعی آب زیرزمینی موجب تغییرات اساسی در ارتفاع سطوح ایستایی دو طرف گسل شده، به نحوی كه زمینهای بالادست را به صورت نقاطی مردابی و ماندابی در آورد، در حالی كه نقاط پایین دست گسل دارای سفرههای آب زیرزمینی عمیقی بوده و خشك هستند و ممكن است به صورت زمینهای كویری فاقد هر گونه پوشش گیاهی درآیند.
این تالاب شاید بر اثر عوامل توپوگرافی و لغزشی به وجود آمده باشد، زردكوه بختیاری به عنوان بلندترین نقطه توپوگرافیك حوزه دارای 4221 متر و تالاب گاوخونی به عنوان پستترین نقطه دارای 1474 متر ارتفاع از سطح دریا میباشند. از طرف دیگر جنس خاك در نقاط بالادست حوزه سخت، در حالی كه در اطراف باتلاق به صورت شنی و سبك است، به خوبی زهكشی شده و توسط زایندهرود به تالاب هدایت میشود. به نظر میرسد رودخانه زایندهرود در این قسمت از حركت بازمانده و با انتقال آب زهكشهای طبیعی حوزههای دامنههای شرقی و كوههای مركزی ایران تالاب گاوخونی را ایجاد كرده است. بدیهی است در دورانهای گذشته زمینشناسی این تالاب بسیار گستردهتر بوده و احتمالاً تا ابرقو در استان فارس ادامه داشته است كه با تغییرات آب و هوایی، پیشروی كویر و . . . آب رودخانه نیز كم شده و دامنه باتلاق به تدریج كاسته شده است.
ممكن است تالاب گاوخونی یك چاله زمینشناسی باشد، در روزگاران قدیم چالهها و فرورفتگیهای زیادی در فلات مركزی ایران وجود داشته است. در آن زمان فلات داخلی ایران توسط دریا پوشیده شده و با اقیانوس هند و دریای عمان پیوستگی داشته كه با عقبنشینی تدریجی دریا، فلات داخلی ایران از آب خارج شده، اما چالههای مذكور كه نقاط پر عمق آن دریای بزرگ بودهاند، به صورت دریاچهها و یا باتلاقهایی كه بیشتر دارای آب شور و به صورت نمكزار هستند، باقی ماندهاند. البته بسیاری از این چالهها بر اثر خشكسالی و تغییرات آّب و هوایی خشك شدهاند، اما تالاب گاوخونی به علت تغذیه منظم و دایمی توسط زایندهرود هنوز باقی مانده است.
