Earth Sciences Research Journal

Stratigraphic distribution of marine vertebrates from the Arcillolitas abigarradas Member (Paja Formation) of the Villa de Leiva – Sáchica - Sutamarchán region, Boyacá, Colombia

ABSTRACT The Villa de Leiva -- Sáchica - Sutamarchán region is the most prolific locality for Early Cretaceous marine vertebrates in Colombia and one of the richest in these vertebrates in the world. All of these vertebrates come from beds of the Barremian-Aptian Arcillolitas abigarradas Member of the Paja Formation. Although many of the specimens have already been taxonomically studied, no publications have discussed their stratigraphic position and distribution within the Barremian-Aptian interval. Herein, we provide, for the first time, detailed stratigraphic information for the majority of the Barremian-Aptian marine vertebrates of the Villa de Leiva -- Sáchica - Sutamarchán region reported so far. Based on 10 stratigraphic sections described in the several specimens finding sites, together with biostratigraphic information associated with specimens of imprecise geographical origin, we determined the stratigraphic provenance of 26 marine vertebrate specimens. We also refined the stratigraphic provenance of some specimens including the holotypes of Muiscasaurus catheti, "Kyhytysuka" sachicarum, and Protolamna ricaurtei whose stratigraphic origin was not previously specified beyond the Arcillolitas abigarradas Member. The data obtained allowed us to identify four vertebrate assemblages representing coeval faunas within the Barremian-Aptian interval, two from the Barremian and two from the upper Aptian.

RESUMEN La región de Villa de Leiva - Sáchica - Sutamarchán es la localidad más prolífica en vertebrados marinos del Cretácico Temprano en Colombia y una de las más ricas en estos vertebrados en el mundo. Todos estos vertebrados provienen de las capas del Miembro Arcillolitas abigarradas del Barremiano-Aptiano de la Formación Paja. Aunque muchos de los especímenes ya han sido estudiados taxonómicamente, ninguna publicación ha discutido su posición y distribución estratigráfica dentro del intervalo Barremiano-Aptiano. En este trabajo proporcionamos, por primera vez, información detallada sobre la procedencia estratigráfica de la mayoría de los vertebrados marinos del Barremiano-Aptiano de la región de Villa de Leiva - Sáchica - Sutamarchán reportados hasta ahora. Con base en 10 secciones estratigráficas descritas en los sitios de hallazgo de diversos especímenes, junto con la información bioestratigráfica asociada a los especímenes con origen geográfico impreciso, nosotros determinamos la procedencia estratigráfica de 26 especímenes de vertebrados marinos. También afinamos la procedencia estratigráfica de algunos ejemplares, entre ellos los holotipos de Muiscasaurus catheti, "Kyhytysuka" sachicarum y Protolamna ricaurtei cuya procedencia estratigráfica no estaba previamente precisada más allá del Miembro Arcillolitas abigarradas. La información obtenida permitió identificar cuatro conjuntos de vertebrados que representan faunas coetáneas dentro del intervalo Barremiano-Aptiano, dos del Barremiano y dos del Aptiano superior.

Crustal and tectonic structure of Northern Mozambique inferred by 2D gravity modeling

ABSTRACT The northern region of Mozambique has a complex geological history, with an evolution that spans from the Precambrian Era to the Phanerozoic Era. In this work, we have integrated gravity and geothermal data to delineate the geotectonic evolution of the region, by estimating the thickness of the crust and the lithosphere through which was essential to generate a representative crustal model. It was necessary to complement the knowledge of structural geometry and tectonic evolution of the region. The data used in this study are the Bouguer and geoid anomalies, topography data, and radiogenic heat. These data were pre-processed, topography and geoid anomaly data were filtered by low-pass filter in the frequency and harmonic domains to remove undesirable effects associated with the sources. The data were used to estimate the thickness of the crust and lithosphere, as well as to determine the mean density distribution within the mantle. This was achieved by using a one-dimensional approach, considering the principle of local isostatic compensation, associated with equations governing the distribution of temperature in the crust. The Bouguer anomaly was used to generate a representative crustal 2D model of this region. The results showed that the crust is thinner in Nampula and Cabo Delgado provinces, with thickness ranging from 27 to 31 km, whereas in Niassa varies between 33 and 39 km. The analysis of lithospheric thickness indicates that the provinces of Nampula and Cabo Delgado present a thinning of the lithosphere, with values ranging from 150 to 165 km. Rather than Niassa province which exhibits a thicker lithosphere, ranging from 165 to 195 km. The obtained results underwent a comparative analysis with prior investigations, unveiling a noteworthy concurrence among these findings.

RESUMEN La región norte de Mozambique tiene una historia geológica compleja, con una evolución que se extiende desde la Era Precámbrica hasta la Era Fanerozoica. En este trabajo hemos integrado datos de gravedad y geotermia para delinear la evolución geotectónica de la región, estimando el grosor de la corteza y la litosfera a través de la cual era esencial generar un modelo crustal representativo. Era necesario complementar el conocimiento de la geometría estructural y la evolución tectónica de la región. Los datos utilizados en este estudio son las anomalías de Bouguer y geoides, datos topográficos y calor radiogénico. Estos datos fueron pre-procesados, los datos de topografía y anomalía geoide fueron filtrados por filtro de paso bajo en la frecuencia y los dominios armónicos para eliminar efectos indeseables asociados con las fuentes. Los datos se utilizaron para estimar el espesor de la corteza y la litosfera, así como para determinar la distribución de densidad media dentro del manto. Esto se logró utilizando un enfoque unidimensional, considerando el principio de compensación isostática local, asociado con ecuaciones que rigen la distribución de la temperatura en la corteza. La anomalía de Bouguer se utilizó para generar un modelo 2D crustal representativo de esta región. Los resultados mostraron que la corteza es más delgada en las provincias de Nampula y Cabo Delgado, con un espesor que oscila entre 27 y 31 km, Considerando que en Niassa varía entre 33 y 39 km. El análisis del espesor litosférico indica que las provincias de Nampula y Cabo Delgado presentan un adelgazamiento de la litosfera, con valores que van desde 150 a 165 km. En lugar de la provincia de Niassa, que exhibe una litosfera más gruesa, que van desde 165 a 195 km. Los resultados obtenidos se sometieron a un análisis comparativo con investigaciones anteriores, revelando una notable concurrencia entre estos hallazgos.

Structural mapping of the Goulfey-Tourba (West and Central African Rift) sedimentary basin using high-resolution gravity data

ABSTRACT The Goulfey-Tourba sedimentary basin (GTSB) is a portion of the West and Central African Rift System whose studies on its structural geology remain very limited. Belonging to the vast semi-arid Sahelian region, this sedimentary basin covers several localities in Cameroon and Chad, whose economic and social activities are highly impacted by the shortage of drinking water. In this work, a new look is taken at the geological features of this local sedimentary region. To perform this, a preliminary synthetic study is carried out to assess the performance of some classic and recent edge detection methods. The effectiveness of the recent Improved Logistic (IL) method is approved, given its ability to highlight low amplitude and deep features with a refined resolution. A regional/residual separation was applied to Bouguer gravity disturbances to avoid blurring some upper crustal structures by high-frequency anomalies. The effectiveness of this regional/residual separation has been validated by checking the absence of ringing artifacts (Gibbs phenomenon). The application of the IL method on residual gravimetric disturbances of the study area revealed a series of lineaments not yet identified by previous scientific studies. The results show a slight fracturing of the basement, with geological features mainly trending in an NW-SE direction. A newly identified geological discontinuity continuously crosses the study area from 12°45'N latitude to the southeast. Utilizing a modified and recent form of the Euler deconvolution theory (Improved Tilt-Euler method) has enabled the detection of several density sources in the GTSB, most of which correlate well with the lineaments outlined by the IL method. The improved Tilt-Euler method results show anomalous sources at more than 6 km depth beneath the Bodélé sedimentary series of the Upper Tertiary. The Euler's linear solutions attributed to basement fractures show an average depth of 1 km. These results are undoubtedly a major contribution to refining the research of hydrogeological resources in this Sahelian area.

RESUMEN La cuenca sedimentaria de Goulfey-Tourba se encuentra en el sistema de rift de África Central y Occidental, pero sus estudios de geología estructural son muy limitados a la fecha. Perteneciente a la vasta región semiárida del Sahel, esta cuenca sedimentaria cubre varias localidades en Camerún y Chad, cuyas actividades económicas y sociales se ven fuertemente impactadas por la escasez de agua potable. En este trabajo se ofrece una nueva mirada a las características geológicas de esta región sedimentaria. Para el cumplimiento de este objetivo se realizó un estudio sintético preliminar con el fin de medir el desempeño de algunos métodos clásicos y recientes de detección de bordes. Se aprobó la efectividad del reciente método de Logística Mejorada debido a su capacidad para resaltar las amplitudes bajas y las características profundas con una solución fina. Luego se aplicó una separación regional/residual a las anomalías gravitatorias de Bouguer para evitar el desenfoque de algunas estructuras de la corteza superior por las anomalías de alta frecuencia. La efectividad de esta separación regional/residual se ha validado al verificar la ausencia de discontinuidades (fenómeno de Gibbs). La aplicación del método de Logística Mejorada en las anomalías gravimétricas residuales en el área de estudio reveló una serie de lineamientos que no habían sido identificados. Los resultados muestran un fracturamiento ligero en los cimientos, con características geológicas con una tendencia mayoritaria en la dirección NW-SE. Una recién descubierta discontinuidad geológica cruza regularmente el área de estudio desde la latitud 12°45'N hacia el sudeste. Al utilizar una forma recientemente modificada de la teoría de deconvolución de Euler (Método Tilt-Euler mejorado) fue posible detectar varias fuentes de densidad en la cuenca sedimentaria de Goulfey-Tourba, muchas de las cuales están bien correlacionadas con los lineamientos referenciados con el método de Logística Mejorada. Los resultados del método Tilt-Euler mejorado muestran fuentes anómalas a una profundidad de 6 kilómetros debajo de la serie sedimentaria de Bodélé, del Terciario Superior. Las soluciones lineales de Eulers asignadas a las fracturas de los cimientos muestran una profundidad promedio de 1 km. Estos resultados son, sin duda, una contribución mayor en el mejoramiento de la búsqueda de recursos hidrogeológicos en el área del Sahel.

An integrated approach of advanced methods for mapping geologic structures and sedimentary thickness in Ukelle and adjoining region (Southeast Nigeria)

ABSTRACT High-resolution aeromagnetic data were enhanced using recent and advanced filters to map the geologic structures of the Ukelle and adjoin region (Southeast Nigeria). Aeromagnetic data were reduced to the equator (RTE) and upward continued to 100 m. Subsequently, enhancement operations like the tilt angle of the horizontal gradient (TAHG), logistic function of the horizontal gradient (LTHG), and fast sigmoid function (FSED) operations were carried out. The results from these filters indicated that the ENE-WSW, NE-SW, NNE-SSW, and NNW-SSE orientations dominate the structural pattern of the Ukelle region. In addition, the edge filters delineated NE-SW trending synclinal structures that match the location of thick (500-1400 m) sedimentation obtained by the tilt-depth (TD) method. Furthermore, the structural map obtained from remote sensing data validated the lineament orientations and position of the NE-SW trending synclinal structure. The results also showed that the study location's southeastern and northwestern flanking portions, controlled by extensive Santonian igneous intrusions and metamorphisms, are characterized by high lineaments and thin (0-500 m) sedimentation. The observed thin sedimentation is believed to be caused by widespread Santonian tectonic events in the area. At the same time, related geologic structures served as migration pathways and accumulation zones for rift mineralization.

RESUMEN En este trabajo se usaron filtros recientes y avanzados para mejorar la información aeromágnetica de alta resolución que permitiera mapear las estructuras geológicas de Ukelle y las regiones con las cuales limita (en el sudeste de Nigeria). A la información aeromagnética se le aplicó la Reducción al Ecuador y continuó hasta los 100 metros. Luego se realizaron operaciones de mejoría como el ángulo de inclinación del gradiente horizontal, función logística del gradiente horizontal, y la función rápida sigmoide. Los resultados obtenidos con estos filtros indicaron que las orientaciones ENE-OSO, NE-SO, NNE-SSO y NNO-SSE dominan el patrón estructural de la región Ukelle. Adicionalmente, los filtros de borde delinearon que la tendencia NE-SO de las estructuras sinclinales coinciden con la ubicación de la densa masa sedimentaria (entre 500 y 1400 metros) obtenida con el método de inclinación y profundidad. Además, el mapa structural obtenido con la información de teledetección validó las orientaciones de lineamiento y la tendencia en la posición de NE-SO de la estructura sinclinal. Los resultados también muestran que las áreas del sureste y del noroeste que flanquean la zona de estudio están controladas por grandes intrusiones y metamorfismo ígneo del Santoniano y se caracterizan por grandes lineamientos y sedimentación delgada (0-500 metros). Se estima que la sedimentación delgada que se observó fue causada por los extendidos eventos tectónicos durante el Santoniano en el área. Simultáneamente, las estructuras geológicas relacionadas sirvieron como caminos de migración y zonas de acumulación para la mineralización en zanjas de hundimiento.

Mineral chemistry in pegmatites from eastern Colombia: Genesis and Evolution

ABSTRACT Pegmatites and granitic intrusives from eastern Colombia, belonging to the Guainía department, were studied to determine the generating magma type, as well as to assess the degree of magmatic fractionation and its relationship with the presence of Nb-Ta-bearing minerals (strategic minerals). To that end, 31 rock samples were studied; EPMA electronic microprobe analyses were conducted on apatite, biotite, garnet, microcline, muscovite, and tourmaline. The results from biotite, garnet, and tourmaline suggest that these rocks originated from a Fe-rich peraluminous melt. Moreover, content variation of Ba in microcline, Na in muscovite, Fe-Mg in biotite, and Mn-Sr in apatite, allowed the proposal of a magmatic evolutionary line for these rocks. Nb-Ta-bearing samples were present in the most fractionated rocks where tourmaline and garnet occurred, and thus, were proposed as possible indicators of strategic minerals.

RESUMEN Se estudiaron pegmatitas e intrusivos graníticos del este de Colombia pertenecientes al departamento del Guainía para determinar el tipo de magma generador, su grado de fraccionamiento magmático y su relación con la presencia de minerales portadores de Nb-Ta (minerales estratégicos). Con este propósito, se estudiaron 31 muestras de rocas y se realizaron análisis con microsonda electrónica EPMA en apatito, biotita, granate, microclina, muscovita y turmalina. Los resultados obtenidos a partir de biotita, granate y turmalina sugieren que dichas rocas se generaron a partir de un magma peraluminoso rico en Fe. Además, la variación del contenido de Ba en la microclina, Na en la muscovita, Fe-Mg en la biotita, y Mn-Sr en el apatito permitió proponer una línea evolutiva magmática para estas rocas. Las muestras portadoras de Nb-Ta estaban presentes en las rocas más fraccionadas, donde se encontraron turmalina y granate, por lo que se propusieron como posibles indicadores de minerales estratégicos.

Multivariable Regression 3D Failure Criteria for In-Situ Rock

ABSTRACT Wellbore stability problems increase with the exploration and development of oil and gas reservoirs. A new 3D non- linear failure criterion is proposed as a trigonometric function considering the intermediate principal stress (σ2) on the triaxial compression test data. Mohr- Coulomb and Hoek- Brown are well- known failure criteria, but they do not consider the influence of (σ2) on rock strength. This new criterion produces a concave surface on the principal stress space (σ1,σ2,σ3) with the influence of intermediate principal stress. In this study, sensitivity analysis for the variable is also done to understand the significant influence of parameters on the accuracy of the proposed criterion. Further validation of this non- linear criterion on three principal stresses (σ1,σ2,σ3) was done compared with linear regression and second- degree polynomial regression results. It has been observed that the new non- linear 3D criterion with five material parameters reveals a good fit compared to linear regression and second- degree polynomial regression, which have four and six material parameters, respectively. The new non- linear criterion was further validated by comparison with existing criteria like the Priest, Drucker- Prager, and Mogi- Coulomb. It has been observed that the new 3D non- linear criterion shows a more accurate result than these existing criteria as certain rock types exhibit coefficient of determination (DC) values near one, precisely 0.95 for inada granite, 0.94 for orikabe monzonite, and 0.91 for KTB amphibolite. In contrast, other rock types have DC values ranging from 0.7 to 0.9. The new 3D non- linear criterion also yields lower root means square error (RMSE) values than the Mogi- Coulomb criterion for seven rock types. Specifically, the RMSE values by the new criterion are as follows: KTB amphibolite - 40.03 MPa, Dunham dolomite - 15.16 MPa, Shirahama sandstone - 9.08 MPa, Manazuru andesite - 22.14 MPa, Inada granite - 35.47 MPa, and Coconino sandstone - 19.047 MPa. This new 3D criterion gave precise predictions of the failure of the formation under in- situ stresses and was further helpful for the simulation of the wellbore in the petroleum industry. The variable in the new 3D criterion should be calculated from triaxial compression test data for each formation rock before applying this criterion to the wellbore stability problem and the sand production problem.

RESUMEN Los problemas de estabilidad de un pozo se incrementan con la exploración y el desarrollo de los reservorios de petróleo y gas. En este trabajo se propone un nuevo criterio de falla tridimensional y no lineal como una función trigonometrica que considera la tensión principal intermedia (σ2) en la información para la evaluación de compresión triaxial. Los criterios de falla de Mohr-Coulomb y Hoek-Brown son bien conocidos, pero estos no consideran la influencia de la tensión principal intermedia en la dureza de la roca. Este nuevo criterio produce una superficie cóncava en el espacio de las tensiones principales máxima, intermedia y mínima (σ1,σ2,σ3) con la influencia de la tensión principal intermedia. Para este trabajo también se hizo el análisis de sensibilidad con el fin de entender la influencia de los parámetros en la exactitud del criterio propuesto. Se realizó una validación adicional de este criterio en las tres tensiones principales (máxima, intermedia y mínima) y se comparó con los resultados de la regresión lineal y la regresión polinómica de segundo grado. En este proceso se observó que el criterio tridimensional no lineal con cinco parámetros materiales revela un buen ajuste en comparación con las regresiones lineal y polinómica de segundo grado, que se trabajaron con cuatro y seis parámetros materiales, cada una. El nuevo criterio no lineal se validó adicionalmente con criterios existentes como el de Priest, Drucker-Prager y Mogi-Coulomb. Los autores observaron que el nuevo criterio tridimensional no lineal muestra un resultado más exacto que aquellos de los criterios existentes ya que ciertos tipos de roca exhiben valores en los coeficientes de determinación cerca de uno. Precisamente, 0.95 para granito inada, 0.94 para monzonita orikabe, y 0.91 para anfibolitas KTB. En contraste, otros tipos de rocas tienen valores en los coeficientes de determinación que van de 0.7 a 0.9. El nuevo criterio tridimensional no lineal también produce valores de error cuadrático medio (RMSE) más bajos que el criterio Mogi-Coulomb en siete tipos de rocas. Específicamente, los valores RMSE para el nuevo criterio son los siguientes: anfibolitas KTB = 40.03 MPa; dolomitas Dunham = 15.16 MPa; arenisca Shirahama = 9.08 MPa; andesita Manazuru = 22.14 MPa; granito inada = 35.47 MPa, y arenisca Coconino = 19.047 MPa. Este nuevo criterio tridimensional ofreció predicciones precisas de falla de la formación bajo tensiones in-situ y luego fue útil en la simulación de pozos en la industria petrolera. La variable en el nuevo criterio tridimensional debe de ser calculada con información de la evaluación de compresión triaxial en cada formación rocosa antes de aplicar este criterio en los problemas de estabilidad de pozos y en los problemas de producción de arena.

Analysis of Green Infrastructure Network Pattern Change in Zhengzhou Central City Based on Morphological Spatial Pattern Analysis

ABSTRACT Green infrastructure is generally regarded as an effective way to maintain regional ecological security, and its construction method plays an essential role in its function realization. In this study, the central urban area of Zhengzhou was taken as the research area. The land use type maps of the study area were obtained through the supervised classification of TM/ETM Remote sensing image data in 2007, 2011, 2015, and 2019. The Green Infrastructure (GI) in the study area was obtained by Morphological Spatial Pattern Analysis (MSPA) based on the landscape connectivity index and landscape map theory. The landscape connectivity of the core area was classified and quantitatively evaluated. Then, the potential ecological corridors were extracted and analyzed. The GI pattern change research based on MSPA, landscape connectivity, and map theory provided a new framework for analyzing GI pattern change. Finally, the spatial structure of green infrastructure planning in Zhengzhou central city is obtained, and the optimization strategy of network structure is proposed. The research results can provide references for the planning and optimization of GI networks in the study area and have particular reference significance for the planning and construction of GI networks in other areas.

RESUMEN La infraestructura verde es comúnmente considerada una vía efectiva para mantener la seguridad ecológica regional y su método de construcción juega un papel esencial en su funcionalidad. En este estudio se definió el área central de Zhengzhou como la zona de investigación. Los mapas de uso del suelo en el área de estudio se obtuvieron a través de la clasificación supervisada de la información de imágenes Landsat (TM/ETM) en 2007, 2011, 2015 y 2019. La infraestructura verde en el área de estudio se obtuvo con el Análisis Morfológico de los Patrones Espaciales (del inglés Morphological Spatial Pattern Analysis, MSPA) con base en el índice de conectividad del paisaje y la teoría del mapa del paisaje. La conectividad del paisaje en la zona central del área de estudio se clasificó y se evaluó cuantitativamente. Luego se extrajeron y se analizaron los corredores ecológicos potenciales. La investigación sobre el cambio en el patrón de la infraestructura verde con base en el método MSPA, en la conectividad del paisaje y en la teoría de mapas significó un nuevo marco teórico para analizar el cambio de patrón de este tipo de infraestructura. Finalmente se obtuvo la estructura espacial de la infraestructura verde planeada por la administración de la ciudad de Zhengzhou y se propuso una estrategia de optimización de esta red estructural. Los resultados de la investigación pueden ofrecer referencias para la planeación y optimización de redes de infraestructura verde en el área de estudio y tiene una referenciación particular en estos procesos de planeación y construcción en otras áreas geográficas.

Application of remote sensing methods for statistical estimation of organic matter in soils

ABSTRACT Maintaining soil fertility and optimizing land management strategies on a global scale necessitates a comprehensive understanding of soil's physicochemical properties. This study proposes the deployment of remote sensing techniques as a more efficient, accurate, and cost-effective alternative for exploring the properties of chernozem soils and for predicting soil organic matter (SOM) in specific regions of Kyiv, Ukraine. The spectral properties of the chernozem soils were examined by Landsat 5 TM and 8 OLI satellite imagery. A mosaic of the mean spectral reflectance values for the study period (1986-2015) was created on the Google Earth Engine. The construction of the predictive model employed reflectance values across six bands, a range of vegetation indices (RNDSI, NDWI, NDBI, BAEI, MSAVI, and NDVI), topographic data (slope), and climatic parameters (temperature, precipitation, soil moisture) as regressors. The optimal model was subsequently determined using the Forward stepwise method, which is predicated on F-test and Akaike criteria. This model yielded notable metrics of Multiple R = 0.651, R² = 0.424, and Adjusted R² = 0.397. The most significant predictors within the model were determined to be RED, NIR, slope, and soil moisture. Upon validation, the model displayed no evidence of heteroscedasticity, multicollinearity, or potential outliers, thereby underscoring its reliability and robustness. The proposed model serves as a valuable tool, offering both reliability and precision in predicting SOM in specific regions of Ukraine.

RESUMEN Mantener la fertilidad del suelo y optimizar estrategias de manejo de tierras a una escala global demanda un conocimiento amplio de las propiedades fisicoquímicas del suelo. Este estudio propone la implementación de técnicas de teledetección, por su eficiencia, precisión y economía, para la exploración de las propiedades de los suelos chernozem (tierra negra) y para la predicción de Material orgánico del suelo (MOS) en algunas regiones específicas de Ucrania. Las propiedades espectrales de los suelos chernozem se examinaron con imágenes de los satélites Landsat 5TM y 8 OLI. Luego se creó un mosaico de los valores de reflectividad espectral media para el período de estudio (1986-2015) con la herramienta Google Earth Engine. Para la construcción del modelo predictivo se tomaron valores de reflectividad de seis bandas, un amplio rango de índices de vegetación (RNDSI, NDWI, NDBI, BAEI, MSAVI y NDVI), de información topográfica (pendiente), y parámetros climáticos (temperatura, precipitación, humedad del suelo) como regresores. Luego se determinó el modelo óptimo a través del método de selección por pasos hacia adelante, el cual se basó en los criterios de información F-Test y Akaike. Este modelo presentó métricas notables en los valores Multiple R = 0.651, R² = 0.424, y Adjusted R² = 0.397. Los predictores más significativos del modelo fueron RED, NIR, pendiente y humedad del suelo. Tras la validación, el modelo no presentó evidencias de heterocedasticidad, multicolinealidad, u otros posibles valores atípicos, lo que garantiza su fiabilidad y robustez. Este modelo propuesto sirve como una herramienta útil que ofrece fiabilidad y precisión en la predicción de composición del material orgánico del suelo en regiones específicas de Ucrania.

Influence of remediation by electrokinetic on the chemical and geotechnical properties of clayey soil contaminated by copper sulfate

ABSTRACT The enhanced electrokinetic (EK) technique is an innovative approach and increasingly used in remediation of the fine-grained texture soils contaminated with different types of contaminant. In this study, the EK is enhanced by adding an intermediate compartment and using purging solutions at the electrode's compartments. The natural clayey soil samples were obtained from Al-Ahadab oil field and artificially contaminated with two ratios of copper sulfate (66666.67 and 26666.67 mg/kg). The feasibility of using EK technique was evaluated by the efficiency of extracting copper from soil and the magnitude of recovery in the geotechnical properties of soil. The duration of remediation was continued for about 240-250 hours depending either on the continuity of electroosmosis flow or reach a constant rate of electrical current. The removal efficiency of copper from contaminated soil samples was ranged from 98.4% to 99.6%. The EK remediation technique proved a marginal impact on the specific gravity and Atterberg's limits, but it has a significant effect on the shear strength parameters and compressibility of soil. Furthermore, the EK technique can be considered an efficient method for removing the low and high concentrations of copper sulfate from clayey soil of low permeability.

RESUMEN La técnica de Electrocinética Mejorada (EK) es una acercamiento innovador que ha incrementado su uso en la remediación de suelos de textura de grano no contaminados con diferentes fuentes. En este estudio, la técnica EK se mejoró al adicionar una sección intermedia y usar soluciones de purificación en las secciones de electrodos. Las muestras naturales de suelos arcillosos se obtuvieron del campo petrolífero Al-Ahadab y se contaminaron artificialmente con dos adiciones de sulfato de cobre (66666.67 y 26666.67 mg/kg). La viabilidad de usar la técnica de Electrocinética Mejorada se evaluó por la eficiencia al extraer el cobre de la muestra y la magnitud de la recuperación de las propiedades geotécnicas del suelo. La duración de la remediación fue continuada entre 240 y 250 horas dependiendo en la continuidad del flujo de electroósmosis o en alcanzar una corriente eléctrica estable. La eficiencia en la remoción de cobre en muestras de suelo contaminado osciló entre 98.4 % y 99.6 %. La técnica de remediación por electrocinética mejorada presentó un impacto marginal en la gravedad específica y en los límites de Atterberg pero tuvo un efecto significativo en los parámetros de resistencia a la cizalladura y compresibilidad del suelo. Además, la técnica EK puede considerarse un método eficiente para la remoción de pequeñas y altas concentraciones de sulfato de cobre en suelos arcillosos de baja permeabilidad.

Influence of Adding Jordanian Scoria on the Properties of Clay-based Geopolymer

ABSTRACT This work aims to investigate the influence of adding Jordanian scoria on the characteristics of clay-based geopolymer. The clay deposit and scoria were gotten from north-east Jordan. The chemical, mineralogical, and microstructural properties of the used materials were examined. Scoria was added to clay-based geopolymer mixtures in different ratios: 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, and 50%. Comprehensive experimental tests were conducted to assess the effect of adding scoria on the properties of the produced geopolymer. The results revealed decreased compressive strength and dry density, whereas porosity, water absorption, cation exchange capacity, and specific surface area increased as the ratio of scoria increased. The mineralogical and microstructural analysis of the geopolymers after adding scoria indicates the formation of mineral phases, namely hydroxy-sodalite and hydroxy-cancrinite in addition to the gel phase.

RESUMEN Este trabajo se enfoca en investigar los efectos en las características de geopolímeros a base de arcilla tras añadir escoria volcánica de Jordania. La arcilla y la escoria volcánica fueron tomadas de depósitos en el noreste de Jordania. Luego se examinaron las propiedades químicas, mineralógicas y microestructurales de los materiales usados. La escoria volcánica fue añadida en diferentes proporciones en mezclas de geopolímeros con base en arcilla: 0 %, 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, y 50 %. Posteriormente se realizaron pruebas experimentales para evaluar los efectos en las propiedades de los geopolímeros producidos tras haber añadido escoria volcánica. Los resultados revelan un decrecimiento en la fuerza compresiva y en la densidad seca, mientras que la porosidad, la absorción de agua, la capacidad de intercambio catiónico, y el área de superficie específica se incrementaron cuando la proporción de escoria volcánica también se incrementó. El análisis mineralógico y microestructural de los geopolímeros después de la adición de escoria volcánica indica la formación de fases minerales como la hidroxisodalita e hidroxicancrinita además de la fase de gel.