Earth Sciences Research Journal

Interpreting gravity anomalies in south Cameroon, central Africa

The area involved in this study is the northern part of the Congo craton, located in south Cameroon, (2.5°N - 4.5°N, 11°E - 13°E). The study involved analysing gravity data to delineate major structures and faults in south Cameroon. The region's Bouguer gravity is characterised by elongated SW-NE negative gravity anomaly corresponding to a collapsed structure associated with a granitic intrusion beneath the region, limited by fault systems; this was clearly evident on an isostatic residual gravity map. High gravity anomaly within the northern part of the area was interpreted as a result of dense bodies put in place at the root of the crust. Positive anomalies in the northern part of the area were separated from southern negative anomalies by a prominent E-W lineament; this was interpreted on the gravity maps as a suture zone between the south Congo craton and the Pan-African formations. Gravity anomalies' total horizontal derivatives generally reflect faults or compositional changes which can describe structural trends. The local maxima of the Bouguer gravity data's horizontal gradient grid and its upward continuation at various altitudes were used to highlight the deepest lineament faults and their dip and direction. These features led to producing a structural map of the study area.

El área involucrada en este estudio es parte del norte del cratón del Congo, localizada en el sur de Camerún, (2.5°N - 4.5°N, 11°E - 13°E). Se realizo un análisis de los datos de gravedad para delinear las principales estructuras y fallas en el sur de Camerún. La gravedad de Bouguer de la región se caracteriza por una alargada anomalía de gravedad negativa, con tendencia SW-NE, que corresponde a una estructura colapsada asociada con una intrusión granítica debajo de la región, limitada por un sistema de fallas; esto fue claramente evidenciado sobre un mapa de gravedad residual isostático. Las altas anomalías de gravedad dentro de la parte norte de la zona fueron interpretadas como resultado de cuerpos densos colocadas en la raíz de la corteza. Las anomalías positivas en la parte norte de la zona fueron separadas de las anomalías negativas del sur por un lineamiento prominente con tendencia E-W; esto fue interpretado en los mapas de gravedad como una zona de sutura entre el sur del cratón del Congo y las formaciones Pan-Africano. Las anomalías de gravedad de los derivados horizontales totales generalmente reflejan fallas o cambios en la composición, las cuales pueden describir las tendencias estructurales. La máxima local derivada de los datos de la malla de gradiente horizontal de la gravedad de Bouguer y su continuidad hacia arriba en diferentes altitudes fueron usadas para resaltar los lineamientos más profundos de las fallas y su inclinación y dirección. Estas características permitieron producir un mapa estructural del área de estudio.

Geophysical exploration of disseminated and stockwork deposits associated with plutonic intrusive rock: a case study on the eastern flank of Colombia's western cordillera

Disseminated deposits are low-grade, large tonnage deposits which are mainly mined for gold, copper, molybdenum and tin. These deposits are normally associated with intermediate to acid plutonic intrusive rocks and all are characterized by intense, extensive hydrothermal alteration of host rocks Disseminated deposit exploration in the tropics suffers from difficult geological mapping due to dense vegetation, lack of rock outcrops and extensive but variable saprolytic weathering Geophysical exploration of these deposits normally includes magnetic, induced polarization and gamma ray spectrometry surveys . The largest RTP total magnetic field anomaly highs are usually associated with diorite porphyry intrusive bodies . Diorites are usually less magnetic than basaltic rocks; thus when magnetic anomaly highs are related to intrusions they can be explained by basic metals' intensive mineralization (including magnetite) associated with porphyry intrusions Magnetic anomaly gradients regularly help delineate local discontinuities which can be interpreted as local faults and joints that can be mineralized. Gamma ray spectrometry is useful for determining anomalous potassium, uranium and thorium concentration as it can map alteration halos and linear discontinuities Statistical analysis of the data also can determine the intermediate intrusive / extrusive nature of porphyry intrusions Gamma ray spectrometry can help to determine elemental potassium concentration, regardless of the associated potassium mineral species, thereby enabling alteration mapping in a geological setting related to volcanic-associated massive sulphide base metal and gold deposits An induced polarization survey is useful in outlining disseminated sulphide distribution in porphyry deposits related to chargeability anomaly highs. The results of the Quinchia project's geophysical exploration program are discussed.

Los depósitos de sulfuros diseminados son depósitos de bajo tenor y alto tonelaje, los cuales son importantes fuentes en la explotación de oro, cobre, molibdeno y zinc. Estos depósitos están asociados a rocas plutónicas intermedias a acidas y se caracterizan por una intensa y extensa alteración de la roca huésped o encajante. La exploración de estos depósitos en las zonas tropicales presenta una gran dificultad debido a la densa vegetación, escasez de afloramientos y alteración saprolitica variable. La exploración geofísica de los depósitos de sulfuros diseminados, por lo general incluye la aplicación de los métodos de magnetometria, polarización inducida y espectrografia de rayos gamma Las anomalias positivas magnéticas, reducidas al polo, más intensas usualmente están asociadas a la presencia de cuerpos intrusivos porfiriticos de dioritas. Estos cuerpos dioriticos son por lo general menos magnéticos que las rocas basálticas que intruyen, por lo tanto, cuando las anomalias magnéticas positivas están asociadas a las intrusiones se debe a la intensa mineralización de metales básicos (incluyendo magnetita) asociada con las intrusiones Los gradientes de las anomalias magnéticas permiten delinear discontinuidades locales las cuales son interpretadas como fallas locales y diaclasas que pueden estar mineralizadas La espectrografia de rayos gamma es útil para determinar anomalias en la concentración de potasio, uranio y torio permitiendo la delimitación y mapeo de halos de alteración y detección de discontinuidades lineales El análisis estadistico de los datos de rayos gamma también permite determinar la naturaleza intrusiva o extrusiva de las intrusiones La espectrografia de rayos gamma permite determinar la concentración de potasio sin implicar la presencia de minerales de potasio, permitiendo el mapeo de las zonas de alteración en un ambiente geológico relacionado con sulfuros de metales bases y depósitos de oro asociados a sulfuros masivos volcánicos . El estudio de polarización inducida es útil para delimitar la distribución de sulfuros diseminados en los depósitos porfiriticos asociados a valores anómalos positivos de cargabilidad Los resultados del programa de exploración geofisica integrada del proyecto Quinchia son discutidos

Analysis of aeromagnetic data over Wamba and its adjoining areas in north-central Nigeria

An aeromagnetic intensity contour map of Wamba was acquired, digitised and analysed. The study was aimed at mapping metalliferous mineral deposits in basement rocks, delineating structural lineaments and their trends as well as estimating the depth to magnetic source bodies. Regional- residual separation was applied to a total aeromagnetic intensity contour map to produce a residual aeromagnetic intensity contour map. The rose diagram of the orientations or azimuth direction of the structural lineaments delineated on the maps depicted major trends being NE-SW, NW-SE and NNESSW (Pan-African trends) with minor NNW-SSE and E-W trends (pre-Pan-African trends). Depths to the magnetic source bodies were estimated using Peter's (half-slope) method, indicating two depth source models. The deeper sources ranged from 0.88km to 3.15km and had -32nT to -225nT magnetic intensity, whereas the shallower sources ranged from 0.23km to 0.76km and had -10nT to 20nT magnetic intensity. The deeper sources were most likely due to intra-basement basic intrusive bodies underlying the sediment-covered marginal areas of the Benue Trough. The sedimentary cover in the area was generally low and therefore not likely to favour hydrocarbon generation.

Un mapa del contorno de la intensidad aeromagnética de Wamba fue adquirido, digitalizado y analizado. El estudio tuvo como objetivo mapear los depósitos minerales metalíferos en rocas basamentales, delinear las configuraciones estructurales y sus tendencias, así como estimar la profundidad a los cuerpos de la fuente magnética. La separación residual regional fue aplicada a un mapa del contorno de intensidad aeromagnética total para producir un mapa del contorno intensidad aeromagnética residual. El diagrama rosa de las orientaciones o la dirección del azimut de los lineamientos estructurales delineados sobre los mapas represento las principales tendencias come NE-SW, NW-SE y NNE-SSW (tendencias panafricanas), con menor tendencias NNW-SSE y EW (tendencias pre-panafricanas). Las profundidades a los cuerpos de la fuente magnética se calcularon a partir del método de Peter (método half-slope), lo que indica dos modelos sobre la profundidad de la fuente. Las fuentes más profundas oscilaron de 0,88 km hasta 3.15 km y tuvieron una intensidad magnética de 32nT hasta 225nT, mientras que las fuentes menos profundos oscilaron de 0,23 km hasta 0.76 km y tuvieron una intensidad magnética de -10nT hasta 20NT. Muy probablemente las fuentes más profundas fueron debido a los cuerpos intrusivos básicos intra-basamentales que subyacen a las zonas marginales cubiertos de sedimentos de la depresión de Benue. En general, la cubierta sedimentaria en la zona fue baja y, por lo tanto, no es probable que favorecen la generación de los hidrocarburos.

Migration of local earthquakes in the Gulf of Aqaba, North Red Sea

The Gulf of Aqabah has been considered one of the most seismically-active regions in the Middle East during the last 15 years; a catalogue of 1,415 earthquakes (duration magnitude Md > 2. 8) during 19851995, compiled by Al-Arifi (1996) and Al-Shaabi (1998), mainly based on data from King Saud University. Seismic Studies Center (SSC), Saudi Arabia, for 28°- 30°N and 30°-36°E, has been used for studying local aftershock migration. Aftershocks migrated northwards about 60 km for the 1993 sequence and about 70 km for the 1995 sequence and also to shallow focal depths (15 km focal depth for 1993 main-shock). Depths reduced as time elapsed until reaching 2 km for the last strong aftershock (Md=5. 2) which occurred during the late stage of the sequence . The 1993 main-shock caused a redistribution of stresses to the parallel faults' segment where the largest 1993 aftershock occurred triggering these faults' segment to become an area of stress nucleation and generated the 1995 main-shock

El Golfo de Aqabah ha sido considerada una de las regiones con más actividad sísmica del Medio Oriente durante los últimos 15 años. Un catalogo de 1415 terremotos (magnitud de duración Md>2. 8) entre 1985-1995, compilado por Al-Arifi (1996) y Al-Shaabi (1998), basado principalmente en datos de la Universidad King Saud, Centro de Estudios Sísmicos (SSC), Arabia Saudita, para la zona ubicada entre 28°- 30°N y 30°-36°E, ha sido usado para estudiar la migración de replicas locales Las replicas migraron unos 60 km al norte para la secuencia correspondiente al año 1993 y unos 70 km para la secuencia por el año 1995 y también hacia bajas profundidades focales (15km de profundidad focal para el evento principal en el año 1993). Las profundidades se redujeron con el tiempo hasta alcanzar 2 km para la ultima replica fuerte (Md=5 2) que ocurrió durante la última etapa de la secuencia El principal evento del año 1993 causo una redistribución de los esfuerzos hacia el segmento de las fallas paralelas donde la mayor replica en el año 1993 ocurrió, desencadenando el movimiento de estas fallas para llegar a ser un área de nucleación y generando el principal evento en el año 1995

Natural zeolites filling amygdales and veins in basalts from the British Tertiary Igneous Province on the Isle of Skye, Scotland

Natural zeolites filling amygdales and veins in tertiary basaltic host rocks on the Isle of Skye (NW Scotland) have been studied in some detail by transmitted light microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction techniques. The zeolites and associated minerals so identified in order of their relative time of formation from early to late were nontronite, amorphous silica phases, carbonate phases, chabazite, phillipsite, wairakite, thomsonite, analcime, natrolite and stilbite-type minerals. Zeolite formation in the Skye basalts began with low Si/Al ratio Na zeolites and a gradual increase in Ca content and Si/Al ratio, ending up as Ca zeolites. They were probably formed as a consequence of late-stage hydrothermal activity, although, locally, contact metamorphism may control the process of zeolite formation

Las zeolitas naturales como relleno en amígdalas y venas que ocurren en rocas basálticas Terciarias de la Isla de Skye (NW Escocia) han sido estudiadas en detalle por técnicas de microscopía de luz transmitida, microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X. Las zeolitas y los minerales asociados identificados, en orden de su tiempo relativo de formación, son nontronita, fases de sílice amorfa, carbonatos, chabazita, filipsita, wairakita, thomsonita, analcima, natrolita y minerales tipo estilbita. La formación de zeolitas en los basaltos de Skye comenzó con una zeolita rica en Na de baja relación Si/Al y con el aumento gradual en el contenido de Ca y Si/Al, terminó con una zeolita rica en Ca Estas probablemente se formaron como consecuencia de una actividad hidrotermal tardía, aunque localmente un metamorfismo de contacto pudo controlar el proceso de formación de las zeolitas

Experimental assessment of the liquefaction resistance of calcareous biogenous sands

Liquefaction is a phenomenon in which soils, typically sands, suddenly loose a substantial amount of their shear strength and stiffness, this often triggered by large-magnitude earthquakes. Most liquefaction research has focused on silicate-based sands and not on other sand types, such as calcareous biogenous sands Calcareous sands are usually composed of skeletal or non-skeletal remains of marine organisms, with unique characteristics in terms of their mineralogy surface roughness, particle shape, crushability, and intraparticle porosity. The unique characteristics of calcareous sands suggest that their geotechnical engineering behaviour can be substantially different compared to that of terrigenous sands, including their behaviour under seismic loading, which have not been very well studied This paper presents the results of an experimental programme aimed at studying the cyclic liquefaction resistance of uncemented calcareous biogenous sands retrieved from south-western Puerto Rico Evaluation of liquefaction potential involved a comprehensive set of isotropically consolidated undrained cyclic triaxial tests on reconstituted samples of this calcareous sand. The programme also included tests on Ottawa terrigenous silica sand samples prepared and tested in similar conditions for comparison purposes. In general, the experimental results showed that Cabo Rojo calcareous sands had higher liquefaction resistance compared to Ottawa silica sands tested under similar conditions. Important differences between calcareous and silica sands regarding pore pressure generation characteristics and axial strain accumulation were also observed

La licuación es un fenómeno en el cual los suelos, típicamente arenas, pierden una cantidad importante de su rigidez y resistencia al esfuerzo cortante, generalmente por causa de sismos de gran magnitud . La mayoría de investigaciones sobre licuación se han enfocado en arenas terrígenas con base de sílice o cuarzo, y no sobre otro tipo de arenas, como las arenas calcáreas biogénicas . Las arenas calcáreas están usualmente compuestas por residuos de organismos marinos esqueléticos y no esqueléticos, con características específicas en términos de su mineralogía, rugosidad superficial, forma de partículas, susceptibilidad al rompimiento y porosidad interna de los granos Las características particulares de las arenas calcáreas, hacen suponer que su comportamiento ingenieril geotécnico puede ser considerablemente diferente comparado con el de arenas terrígenas, incluyendo su comportamiento bajo carga sísmica, el cual no ha sido estudiado en detalle Este artículo presenta los resultados de un programa experimental desarrollado con el fin de estudiar la resistencia a licuación cíclica de una arena calcárea biogénica no cementada, extraída del suroeste de Puerto Rico La evaluación del potencial de licuación incluyó una extensa cantidad de ensayos triaxiales cíclicos no drenados consolidados isotrópicamente, sobre muestras no cementadas de esta arena calcárea Para fines de comparación, el programa también incluyó ensayos sobre la arena terrígena de Ottawa bajo condiciones de prueba similares En general, los resultados experimentales mostraron que las arenas calcáreas de Cabo Rojo tuvieron mayor resistencia a licuación, comparada con las arenas de Ottawa para condiciones de prueba similares También se observaron diferencias importantes en cuanto a las características de generación de presiones de poros y acumulación de deformaciones axiales

Multicriteria decision-making analysis based methodology for predicting carbonate rocks' uniaxial compressive strength

Uniaxial compressive strength (UCS) deals with materials' to ability to withstand axially-directed pushing forces and especially considered to be rock materials' most important mechanical properties. However, the UCS test is an expensive, very time-consuming test to perform in the laboratory and requires high-quality core samples having regular geometry. Empirical equations were thus proposed for predicting UCS as a function of rocks' index properties. Analytical hierarchy process and multiple regression analysis based methodology were used (as opposed to traditional linear regression methods) on data-sets obtained from carbonate rocks in NE Turkey. Limestone samples ranging from Devonian to late Cretaceous ages were chosen; travertine-onyx samples were selected from morphological environments considering their surface environmental conditions Test results from experiments carried out on about 250 carbonate rock samples were used in deriving the model. While the hierarchy model focused on determining the most important index properties affecting on UCS, regression analysis established meaningful relationships between UCS and index properties; 0. 85 and 0. 83 positive coefficient correlations between the variables were determined by regression analysis. The methodology provided an appropriate alternative to quantitative estimation of UCS and avoided the need for tedious and time consuming laboratory testing

La resistencia a la compresión uniaxial (RCU) trata con la capacidad de los materiales para soportar fuerzas empujantes dirigidas axialmente y, especialmente, es considerada ser uno de las más importantes propiedades mecánicas de los materiales rocosos. Sin embargo, una prueba de RCU es costosa, lleva mucho tiempo para hacerlo en el laboratorio y requiere muestras de núcleos de alta calidad que tienen una geometría regular. Por lo tanto, ecuaciones empíricas fueron propuestas para la predicción de RCU como una función de las propiedades índice de las rocas. Las metodologías de proceso analítico jerárquico (PAJ) y análisis de regresión múltiple fueron utilizados (en vez de los métodos tradicionales de regresión lineal) en conjuntos de datos obtenidos de las rocas carbonatadas en el noreste de Turquía Muestras de rocas calizas que van desde el Devónico hasta finales del Cretácico fueron escogidas; muestras de travertino y ónix fueron seleccionadas de ambientes morfológicos teniendo en cuenta sus condiciones ambientales de superficie. Los resultados de los experimentos llevados a cabo en alrededor de 250 muestras de rocas carbonatadas fueron utilizados para derivar un modelo Mientras que el modelo de jerarquía se centró en determinar las propiedades índice más importantes afectados por la RCU, el análisis de regresión establece relaciones significativas entre la RCU y las propiedades del índice; coeficientes de correlación positivas de 0,85 y 0,83 fueron determinadas por análisis de regresión entre las variables La metodología proporciona una alternativa adecuada para la estimación cuantitativa de la RCU y evita la necesidad de realizar pruebas del laboratorio las cuales son tediosas y dispendiosas

Subsurface cavity detection in a karst environment using electrical resistivity (er): a case study from yongweol-ri, South Korea

Karst voids were encountered during road construction in Yongweol-ri, South Korea. Attempts to determine the extent of the karst voids through drilling was expensive, time-consuming and too dangerous. An electrical resistivity survey was thus carried out to investigate current subsurface geology beneath the proposed road network. This investigation was aimed at imaging karstic voids and detecting areas prone to ground subsidence through the collapse of cavities beneath a road segment overlying such features. A numerical modelling study preceded the field survey to determine whether the electrical resistivity method could identify such features. The field data set consisted of eleven electric profiles acquired using dipoledipole array; electrical resistivity profiles (100 m and 300 m length) were measured using a dipole-dipole electrode configuration and electrode spacing was kept at 5 m to ensure good coverage of the study area. The resistivity data was inverted using 2D and 3D algorithms based on the least squares smoothness constraint technique. The inverted resistivity images provide a clear view of weathered soils, the distribution of weak areas or karst voids and bed rock. Several low resistivity areas were identified and the subsequent drilling of such anomalous areas led to the discovery of several weak zones or clayfilled underground cavities; the drilling results had excellent correlation with the resistivity images. The electrical resistivity imaging result proved precise and extremely efficient in delineating the karstic void investigation and should be taken into account when choosing an investigation technique to be used at complex geological sites. A remedial action plan involving consolidation grouting work has been suggested prior to road construction.

Cuevas kársticas fueron encontrados durante la construcción de unas carreteras en Yongweol-Ri, Corea del Sur. Los intentos para determinar el grado/extensión de las cuevas kársticas a través de perforaciones eran costosos, lentos y muy peligrosos. Así, un estudio de resistividad eléctrica (RE) se llevó a cabo para investigar la geología actual del subsuelo por debajo de la red de carreteras propuesta. La presente investigación fue dirigida a obtener imagen de las cuevas kársticas y la detección de zonas propensas al hundimiento del terreno a través del colapso de las cavidades debajo de un segmento de una carretera encima de las mismas. Un estudio de modelación numérica precedió a la investigación de campo para determinar si el método RE podría identificar tales características. El conjunto de datos de campo constaban de once perfiles eléctricos adquiridos con arreglo dipolo-dipolo; perfiles RE (100 m y 300 m de longitud) fueron medidos usando una configuración de electrodos dipolo-dipolo y la separación entre electrodos se mantuvo a 5 m para garantizar una buena cobertura del área de estudio. Los datos de resistividad fueron invertidos utilizando algoritmos 2D y 3D basados en la técnica mínimos cuadrados amortiguados. Las imágenes de resistividad invertidas proporcionan una vista clara de los suelos erosionados, la distribución de las áreas débiles o de cuevas kársticas y de lecho de roca. Varias zonas de baja resistividad fueron identificadas y la perforación posterior de dichas áreas anómalas llevó al descubrimiento de varias zonas débiles o de cavidades subterráneas llenas de arcilla; los resultados de las perforaciones tuvieron una excelente correlación con las imágenes de resistividad. El resultado del mapa de RE demostró ser precisa y extremadamente eficiente en la delimitación de la investigación de cuevas kársticas y debería tomarse en cuenta cuando se escoja una técnica de investigación para ser usada en sitios geológicos complejos. Ha sido sugerido un plan de acción de medidas correctivas que implica el trabajo de consolidación de anclajes antes de la construcción de carreteras.