SARMa NATIONAL WORKSHOPBucharest 2010

APLICAŢII ALE METODELOR ELECTROMETRICEÎN CERCETAREA ZĂCĂMINTELOR DE AGREGATE

MINERALE ÎN ROMÂNIA(ROMANIAN APLLIED GEOELECTRICAL METHODS

IN AGGREGATES RESOURCES MANAGEMENT)

Mihai Mafteiu1, Mihai Marinescu2, Sanda Bugiu3, Andreea Hulpoi4,Alexandru Ştefan5, Bogdan Nichifor6, Florin Marinescu7,Christian Stanciu8

1,2,3,4,5,6,7Universitatea din Bucureşti, Facultatea de Geologie şi Geofizică, Str.Traian Vuia, nr.6, Bucureşti mihai_mafteiu@yahoo.com, mmar54@yahoo.com, bugiu_sanda@yahoo.com

8INCD GeoEcoMar, Str. Dimitrie Onciul, nr. 23-25, Bucureşti, christian_stanciu@yahoo.com

UNIVERSITATEA DIN BUCUREŞTICENTRUL DE CERCETARE – MRMMI -

Managementul resurselor minerale si mediului inconjurator

REZUMATObiectivele lucrării de faţă sunt reprezentate de elucidarea unor

structuri geologice-tehnice complexe, utilizând ÎN PRINCIPAL metoda sondajului electric vertical:1. Depuneri deluviale de pantă şi grosimea rocii alterate pe un masiv de rocă fracturat în vederea evaluării rezervelor de rocă pentru AGREGATE DIN ROCI CONSOLIDATE, a stabilirii unor direcţii de exploatare a materialului în carieră, precum şi determinarea spaţială a unor blocuri cu grade diferite de alterare; 2. Depuneri de AGREGATE ALUVIONARE în lunca râurilor, stabilirea grosimii copertei zăcămintelor, separarea după cea mai bună calitate (granulometrie, separarea lentilelor argiloase)

Cercetarea prin metode geoelectrice nedistructive, puţin costisitoare şi expeditive s-a impus pentru obţinerea unei imagini rapide asupra structurii, precum şi pentru orientarea unui program de foraj pentru faza de explorare. Reţeaua de sondaje geoelectrice a dus la obţinerea unor imagini de detaliu a fenomenului tectonic şi depoziţional, a grosimii copertei şi a zonării calitative a masei de rocă ce va fi excavată. Interpretarea informaţiilor geofizice beneficiază de o reţea de cartare geologică pe o ridicare topografică de detaliu, care a crescut puterea de rezoluţie la interpretare geotehnică a informaţiilor geoelectrice de cercetare.

Cuvinte cheie: sondaj electric vertical, rezistivitate, agregate, conturare zăcăminte, grosime copertă

Figura 1. Model geologicedepoziţional cercetate geoelectric

1. Date Geomorfologice şi Hidrogeologice privind Modelele Cercetate

• Prospectarea geofizică a masivelor muntoase în vederea exploatării agregatelor în carieră presupune o reţea de măsurători pe profile riguros cartate geologic pentru aflarea grosimii copertei, a tectonicii masivului şi a conturării spaţiale a rocii utile;

• Explorarea regională şi de detaliu a depozitelor aluvionare de agregate se efectuează într-o reţea optimă în vederea stabilirii grosimii copertei şi a fracţiei grosiere, a nivelului apei subterane.

• Studiul haldelor privind reutilizarea materialului grosier ce poate fi transformat în agregate secundare.

Cea mai intensă activitate de prospectare geoelectrică a resurselor de agregate s-a petrecut pe lunca şi terasele inferioare ale Argeşului mijlociu de la Găeşti la Novaci.

Figura 2. HARTA GEOLOGICĂ AARGEŞULUI INFERIOR

Figura 3. IMAGINE SATELITARĂ A ZONELOR ARGEŞULUI INFERIOR CERCETATE PENTRU AGREGATE

Figura 4. Parametrii geoelectrici ai rocilor şi apelor subterane

0,01 0,1 1 10 100 1.000 10.000 100.000

lignit-cărbune dolomit-calcare

Apă-acvifere

Roci sedimentare

Sedimente

Roci cu apă

Roci fără apăFundament

gheatăapă dulce

gresie conglomeratemarne

apă marină

grafitroci vulcanice

roci metamorfice

roci vulcanice simetamorfice

argila nisip si pietris

loess

REZISTIVITATEA (Ohmm)

0,010,11101001.00010.000100.000CONDUCTIVITATEA

2. ECHIPAMENTE, PARAMETRI MĂSURAŢI, TEHNICI DE LUCRU

2.1. Rezistivitatea aparentăPentru determinarea rezistivităţii aparente ρa s-a utilizează un

dispozitiv cvadripolar AMNB care constă dintr-o linie de măsură AB prin intermediul căreia se injectează în subsol un curent (continuu sau pulsat) de intensitate I şi o linie de măsură MN cu ajutorul căreia se determină diferenţa de potenţial ΔV produsă ca urmare a injectării curentului I (Applied Geophysics in Hydrogeological and Engineering Practice, W.E. Kelly and Mares S., 1993).

În cazul special al dispozitivului coliniar simetric s-a elaborat o formulă de calcul a rezistivităţii aparente care devine :

ρa = AM . AN/MN . ΔV/I unde K reprezintă un coeficient ce depinde de geometria dispozitivului de măsură desfăşurat la un moment dat AMNB. Rezistivitatea aparentă reprezintă o medie complexă a rezistivităţilor din imediata vecinătate a dispozitivului de lucru şi poate fi considerată egală cu rezistivitatea longitudinală a unui pachet de strate a cărui grosime este considerată AB/3. Sunt redate sintetic în figura 1 valorile ρa pe diferite medii geologice cu marjele de variaţie ale acestui parametru.

Figura 5. Dispozitivul de lucru în teren

AB - linia de emisie măsoară curentul I(mA)MN - linia de recepţie măsoară potenţialul ∆V (mV)

Câmpul electric artificial creat

aparatura

2.2. Sondajul electric vertical (SEV)Sondajul electric vertical (SEV) constă în efectuarea, într-un anumit punct de observaţie, a mai multor măsurători de rezistivitate aparentă cu lungimi continuu crescătoare ale liniei de emisie AB. În acest fel se obţine o curbă de variaţie a rezistivităţii aparente în funcţie de semidistanţa AB, considerată a reprezenta adâncimea medie de investigaţie a dispozitivului. Această curbă (curba SEV) ilustrează modul de variaţie a rezistivităţii reale pe verticala punctului de observaţie. Pentru obţinerea unei imagini tridimensionale a subsolului investigat este necesară realizarea unui număr relativ mare de SEV-uri, cât mai uniform distribuite pe suprafaţa cercetată. Întotdeauna acest stil de interpretări trebuie “etalonate” pe baza unor informaţii directe obţinute din foraje sau din descoperte naturale sau antropice ale terenului cercetat (Geotechnical and Environmental Geophysics, 1990, S.H. Ward, SEG Edition Tulsa, Oklahoma).Aparatura utilizată este de producţie ABEM –Suedia, un rezistivimetru de mare rezoluţie tip Terrameter SAS 300 C.

Metoda este atestată prin STAS 1242/8-75 şi STAS 11 156-78/CNST-IRS.

Figura 5a. Schema tehnică a cercetării geoelectrice-reţea de profilepe zone aluvionare în lunile şi pe terasele râurilor mari

Figura 5b. Schema tehnică a cercetării geoelectrice-reţea de profile pe masive muntoase

2.3. Metodica de cercetare prin reţele de sondaje geoelelectriceMetodica de cercetare prin măsurători geoelectrice se stabileşte în

funcţie de gradul de cunoaştere al zonei care face obiectul cercetării şi de particularităţile terenului. Informaţiile geologice fiind suficiente, se trece la faza măsurătorilor de detaliu, alegându-se pas cu pas reţeaua optimă de cercetare. După prelucrarea şi interpretarea integrată a datelor se construiesc secţiunile geoelectrice interpretative care dau imaginea spaţială a suprafeţei de alunecare pe roca de bază, din care se pot extrage informaţii cu caracter geologotehnic.

Aceste reprezentări pot fi luate în considerare la evaluarea volumului masei copertei, precum şi a grosimii zonei de alterare a rocii, nivelul apei subterane şi la conturarea unui program mai economic de cercetare-explorare prin foraje (cercetări pe ).

3. 3. REZULTATELE INTERPRETĂRII INTEGRATE A DATELOR GEOELECTRICEREZULTATELE INTERPRETĂRII INTEGRATE A DATELOR GEOELECTRICE

Materialul primar rezultat din prelucrarea datelor geoelectrice, corelate cu informaţii de teren (foraj, cartare geologică, alte metode de cercetare) este format din secţiuni şi hărţi geologice pe profile specifice pentru conturarea evoluţiei spaţiale a parametrilor geofizici, traduşi în termeni petrofizici.În cazul agregatelor de carieră se conturează:1. grosimea copertei deluvial coluviale;2. grosimea rocii alterate a masivului;3. tectonica masivului;4. calitatea materialului (conţinut în silice sau gradul de fisurare).În cazul agregatelor de balastieră se evidenţiază:1. grosimea copertei eluviale;2. grosimea depozitelor grosiere;3. existenţa variaţiilor laterale de facies;4. calitatea materialului (raportul coeziv-necoeziv);5. nivelul apei subterane

Capitolul 1. Cercetarea pentru agregate în masive muntoase

SECTIUNE GEOELECTRICÃ INTERPRETATIVÃ S1-1 LONGITUDINALÃZONA CARIEREI VALEA LAZULUI - PIETROASA, BIHOR

SCARA 1:5000/2000

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900360

380

400

420

440

460

480

500

520

540

Cot

a te

renu

lui(m

)

50

150

200

250

300

350

400

450

500

600

700

1000

2000

3000

8000

rezistivitateaparentã(Ohmm)

p25

p16 p30

p19

p6

p7p10 p9

LEGENDAp1-p37 statii sondaj geoelectric

sectiuni geoelectriceS1-1--S6-6

izolinii de rezistivitate (Ohmm)

limita copertã/roca de bazã

500 elemente structuralededuse geoelectric

ordin II

NV SE

GRANODIORIT

GRANODIORIT

Capitolul 2.1.Zăcăminte de gregate aluvionare cu grosimi mari şi foarte mari

Capitolul 2.2. Zăcăminte de agregate aluvionare cu grosimi mici

CONCLUZII

• Măsurătorile geoelectrice au avut posibilitatea de a evidenţia: dezvoltarea grosimii copertei pe întreg perimetrul studiat; separarea geoelectrică a zonelor de rocă, cu grad diferit de alterare; poziţionarea spaţială a unor elemente structurale; calitatea şi grosimea agregatelor din aluviuni; nivelul apei subterane.• Zonele de fractură trasate pe secţiuni şi hărţi, din informaţii conexe (geofizice

şi de foraj corelate geologic) au o poziţie informativă, datorită distanţei între sondajele electrice. Din interpretarea informaţiilor reies pe hărţi imagini coerente ale unor zone de consistenţă variabilă a durităţii rocilor. Maximele de rezistivitate (pozitive de altfel pentru procesul de exploatare) sunt datorate atât gradului de compactitate a rocii de bază, cât şi a creşterii locale a procentului de silice sau la balastiere (raport coeziv-necoeziv).

• Teoretic, în lipsa unor analize de parametri fizici pe eşantioane (rezistivitate, silice, etc) valorile mai mari de 500 Ohmm (aici 500-8400 Ohmm) ar putea reprezenta roca compactă acceptabilă ca rezervă exploatabilă.

• Valorile de grosime ale copertei, determinate geoelectric, pot fi luate cu titlu cantitativ pe locaţiile de sondaje geoelectrice măsurate (conform tabelului 1), iar pe întreaga arie cercetată, de pe hărţi, grosimile pot fi acceptate informativ, cu o eroare de 10%; ele vor servi atât la calculul rezervelor de rocă sau aluviuni, precum şi al coeficientului de descopertă.

• Cercetarea hidrogeofizică a depozitelor de agregate sau a rocilor transformabile în agregate a presupus o documentare specifică, complexă extinsă asupra zăcămintelor , rezultatul acestui demers reprezentând un instrument absolut necesar în conturarea zonelor prioritare de perspectivă în procesul de eficientizare a explorării resurselor minerale, optimizând totodată programul viitoarei exploatări.

• Preţul redus şi rapiditatea obţinerii rezultatelor constituie un alt avantaj al aplicării preliminare a cercetării geofizice în domeniul managementului durabil al resurselor minerale.

Valorile de grosime a copertei estimate in fiecare locatie SEV

• Geotechnical and Environmental Geophysics, 1990, S.H. Ward, SEG Edition Tulsa, Oklahoma.

• Applied Geophysics in Hydrogeological and Engineering Practice, W.E. Kelly and Mares S., 1993, Elsevier Publishing Co.

• Metodologie privind utilizarea mãsurãtorilor electrometrice în zone de extindere urbanã pe terenuri în pantã, în vederea evaluãrii şi prevenirii riscului de alunecãri de teren, Reglementări MLPTL 2003

• Studiu geoelectric privind cartarea carierei Remus Oprean, Lafarge-Romcim, Medgidia 2000.

• Studiu geoelectric privind grosimea depozitelor grosiere acvifere pe Sinclinalul Ocniţa, Valea Prahovei, Apele Române, Ploieşti, 2000.

• Stabilirea grosimii copertei deluvial-coluviale şi a calităţii agregatelor aluvionare din lunca râului Argeş, 2002-2010, MRMMI şi BEC- Unibuc.ro

• Studiu geoelectric privind grosimea copertei şi calitatea masivului granodioritic din valea lazului, Pietroasa, Bihor, 2006

• Studiu privind determinarea grosimii copertei zăcământului de bazalt din zona dealul Gurgudia, sat Hisiaş, comuna Ghizela, jud.Timiş, 2008

BIBLIOGRAFIE

Cercetări complexe privind impactul asupra mediuluiStudiu de caz-cariera Băiţa, Deva

Statia seismică de înregistrare - INCERC

Rezultatul măsurătorilor seismice

Efectul activităţii umane asupra mediului speologic

• 10.Concluzii• Rezultatele măsurărilor de vibraţii şi evaluarea efectelor acestora se referă la

exploziile ale căror caracteristici sunt menţionate în prezentul raport;• Au fost evaluate pe baza criteriilor menţionate în raport, efectele directe asupra

zonelor investigate. Valorile înregistrate la nivelul terenului se corelează cu caracteristicile exploziilor exprimate în distanţe scalate.

• Vitezele maxime instantanee globale la nivelul terenului şi pe structura datorate exploziilor sunt:

• Anexe3,4,5,6• Vitezele înregistrate au valori admisibile in conditii de exploatare de cariera deschisa.•• 11.Recomandari•• O imbunatatire a valorilor se poate realiza printr-o modificare a procedurilor de

puscare in sensul renuntarii la declansarea de perechi de gauri pentru cantitati mari de echivalent TNT.

• distanţele scalate sunt valori ce conţin influenţa distanţei faţă de explozie si încărctura exploziei. (R/W1/2)

• inregistrate în conditiile specificate în anexe;• norma germana DIN 4150-3/99