Earth Sciences Research Journal

Conversion of 3D seismic attributes to reservoir hydraulic flow units using a neural network approach: An example from the Kangan and Dalan carbonate reservoirs, the world's largest non-associated gas reservoirs, near the Persian Gulf

This study presents an intelligent model based on probabilistic neural networks (PNN) to produce a quantitative formulation between seismic attributes and hydraulic flow units (HFUs). Neural networks have been used for the last several years to estimate reservoir properties. However, their application for hydraulic flow unit estimation on a cube of seismic data is an interesting topic for research. The methodology for this application is illustrated using 3D seismic attributes and petrophysical and core data from 6 wells from the Kangan and Dalan gas reservoirs in the Persian Gulf basin. The methodology introduced in this study estimates HFUs from a large volume of 3D seismic data. This may increase exploration success rates and reduce costs through the application of more reliable output results in hydrocarbon exploration programs. 4 seismic attributes, including acoustic impedance, dominant frequency, amplitude weighted phase and instantaneous phase, are considered as the optimal inputs for predicting HFUs from seismic data. The proposed technique is successfully tested in a carbonate sequence of Permian-Triassic rocks from the studied area. The results of this study demonstrate that there is a good agreement between the core and PNN-derived flow units. The PNN used in this study is successful in modeling flow units from 3D seismic data for which no core data or well log data are available.

Este estudio presenta un modelo inteligente basado en redes neuronales probabilísticas (PNN) para producir una formulación cuantitativa entre atributos sísmicos y unidades de flujo hidráulico (HFU). Las redes neuronales han sido utilizadas durante los últimos años para estimar las propiedades de reserva. Sin embargo, su aplicación para estimación de unidades de flujo hidráulico en un cubo de datos sísmicos es un tema importante de investigación. La metodología para esta aplicación está ilustrada a partir de datos tridimensionales y datos petrofísicos y de núcleo tomados en 6 pozos de las reservas de Kangan y Dalan, de la cuenca del Golfo Pérsico. La metodología introducida en este estudio estima las HFU de un gran volúmen de datos sísmicos tridimensionales. Esto podría incrementar los índices positivos de exploración y reducir los costos a través de una aplicación más confiable en resultados de producción para los programas de exploración en hidrocarbonos. Cuatro atributos sísmicos, obstrucción acústica, frecuencia dominante, fase de amplitud media y fase instantánea, son considerados en este trabajo como aportes claves para predecir los datos sísmicos de las HFU. La técnica propuesta ha sido evaluada exitosamente en una secuencia carbonada de rocas del Pérmicotriásico tomadas del área de estudio. Los resultados de este trabajo demuestran que hay concordancia entre la base de las PNN y las unidades derivadas de flujo. Las PNN utilizadas en este estudio son capaces de modelar unidades de flujo de datos sísmicos tridimensionales para los cuales no hay un centro de datos o una secuencia de datos disponible.

Groundwater potential zonation by Remote Sensing and GIS techniques and its relation to the Groundwater level in the Coastal part of the Arani and Koratalai River Basin, Southern India

Groundwater is being pumped extensively from the coastal part of the Arani and Koratalai River Basin, Tamil Nadu, India for irrigation and water supply to the city of Chennai. The objective of this study is to delineate the groundwater potential zones of this area using Remote Sensing (RS) and Geographic Information System (GIS) techniques. Weighted overlay analysis was used to demarcate the ground- water potential zones. Various thematic layers such as geology, geomorphology, soil, lineament density, drainage density, rainfall and landuse maps were prepared. The geological map was prepared using a Geological Survey of India (GSI) district resource map. Indian Remote Sensing System Linear Imaging Self-scanning Sensor III (IRS-1D LISS III) satellite imagery was used to prepare the geomorphology, soil, lineament density, drainage density, and landuse maps. The final groundwater potential map was prepared by assigning appropriate weightage to different thematic maps and adding them to the final groundwater potential map. The derived groundwater potential map was overlaid with the groundwater level and location of well fields for validation. The map prepared will help in systematic and proper development of groundwater resources in this area to meet the growing water requirements of the city of Chennai.

Aguas subterráneas se bombean en gran cantidad desde la parte costera en las cuencas de los ríos Arani, en Tamil Nadu, India, para el riego y el aprovisionamiento de agua a la ciudad de Chennai. El objetivo de este estudio es delinear las zonas potenciales de aguas subterráneas en esta área a través de sistemas de Teledeteción (RS) y de Información Geográfica (GIS). Se hizo un análisis sobrepuesto compensado para demarcar las zonas con posibilidad de tener aguas subterráneas. Se prepararon mapas de uso de la tierra con varios elementos temáticos como geología, geomorfología, terreno, densidad de lineamiento, densi- dad de drenaje y precipitación. El mapa geológico fue preparado a partir del Mapa Distrital de Recursos, del Servicio Geológico de la India (GSI). Fueron utilizadas imágenes satelitales Sensing System Linear Imaging Self-scanning Sensor III (IRS-1D LISS III) para definir la geomorfología, terreno, densidad de lineamientos, densidad de drenaje y mapas de uso del terreno. El mapa final de zonas potenciales de aguas subterráneas se preparó con la superposición apropiada de diferentes mapas temáticos sobre los mapas de aguas subterráneas potenciales. Para la validación apropiada, el mapa derivado se solapó con los de niveles de aguas subterráneas y de zonas de pozos. El mapa preparado ayudará en el desarrollo sistemático y apropiado de las fuentes hídricas subterráneas en esta área que permita abastecer la creciente demanda de agua de la ciudad de Chennai.

A multivariate statistical approaches on physicochemical characteristics of ground water in and around Nagapattinam district, Cauvery deltaic region of Tamil Nadu, India

Ground water samples collected at different locations in and around the Nagapattinam district were analyzed for their physicochemical characteristics. The ground water samples were collected from fifty two dug and deep wells during the monsoon and summer seasons in June and December, 2011. The present investigation is focused on the determination of physico-chemical parameters such as pH, EC, TDS, Ca, Mg, Na, K, HCO3, SO4 and Cl. Ground water suitability for drinking, domestic and agricultural purposes was examined by using WHO standards. Correlation, factor and cluster analyses were applied to classify the ground water qualities and to categorize the geochemical processes controlling ground water geochemistry. Factor analysis indicates that seawater intrusion and agriculture runoff are dominant factors controlling the hydrogeochemistry of ground water in the study area. Cluster analysis was helpful for the classification on the basis of contamination characteristics of ground water quality. This study also elucidates that multivariate statistical analyses can be used to improve the understanding of ground water status and assessment of ground water quality.

En este estudio se analizan las características fisicoquímicas de muestras de aguas subterráneas tomadas en diferentes locaciones en y alrededor del distrito de Nagapattinam. Las muestras se recolectaron en 52 pozos cavados y perforaciones profundas durante las subestaciones del monzón y el verano, en los meses de junio y diciembre (2011). La presente investigación está enfocada en la determinación de parametros fisicoquímicos como pH, EC, TDS, Ca, Mg, Na, K, HCO3, SO4 y Cl. Se examinó la pertinencia de estas aguas para consumo y para irrigación a la luz de los estándares de la Organización Mundial de la Salud. Se aplicaron análisis de correlación, factores y cúmulos para clasificar las muestras y categorizar los procesos geoquímicos que controlan las aguas subterráneas. El análisis de factores indica que la intrusión del agua marina y los vertidos de la agricultura son los principales agentes que intervienen la hidroquímica de las aguas subterráneas en el área de estudio. El análisis de cúmulos ayudó a la clasificación de las bases de contaminación características de las aguas subterráneas. Este estudio, además, dilucida que los estudios estadísticos multivariantes pueden ser utilizados para mejorar el conocimiento y la evaluación de la calidad de las aguas subterráneas.

Spatio-temporal variability of groundwater depth in the Eghlid aquifer in southern Iran

Groundwater is the main water source for domestic and agricultural use in Eghlid, a city located in Fars province in southern Iran. Here, spatial and temporal changes in groundwater depth were monitored by using geostatistical methods at 41 observation wells in Eghlid during the wet and dry seasons of 1997, 2003 and 2010. Experimental semivariograms were calculated and modeled with the GS+ (Gamma Design Software, Plainwell, Michigan USA),and groundwater depth was interpolated by using the ordinary kriging (OK), simple kriging (SK) and inverse distance weighting (IDW) methods within the GIS environment. Moreover, groundwater depth fluctuations over 13 years (from 1997 to 2010) were calculated and mapped for wet and dry periods. The groundwater depth in the Eghlid aquifer exhibited a strong spatial correlation that followed a spherical model for three years. However, the spatial correlation distance was larger for both seasons in 1997 (greater than 27 km) than in 2003 (22 to 27 km) and 2010 (23 to 25 km). The cross-validation results indicated that OK resulted in the lowest root mean square error (RMSE) and mean error (ME) and was the most appropriate method for interpolating groundwater depth. Therefore, OK was used to map the spatial distribution of the groundwater depth over the study area. The resulting maps indicated that the spatial variability of groundwater depth was greater during the wet season than during the dry season over three years. In addition, changes in the depth to groundwater occurred more slowly during the wet seasons than during the dry seasons. Furthermore, the ground water depth decreased slightly from 1997 to 2003 and decreased considerably (2-13 m) from 2003 to 2010. Moreover, the decrease in the groundwater depth was more notable in the central to west and southern regions of the aquifer. Thus, these regions are critical and should be managed carefully to optimize groundwater resource exploitation.

Las aguas subterráneas son la principal fuente hídrica para el uso doméstico y agrícola en Eghlid, una ciudad ubicada en la provincia de Fars, al sur de Irán. Aquí, los cambios temporales y espaciales en la profundidad de las aguas subterráneas se sondean a través de métodos geoestadísticos en 41 pozos de observación en Eghlid durante las estaciones de verano e invierno de 1997, 2003 y 2010. Se calcularon semivariogramas experimentales y se modelaron con el programa informático GS+, y la profundidad de las aguas subterráneas se interpolaron por el uso de krigging ordinario (OK), krigging simple (SK) y métodos de ponderación de distancia inversa (IDW) dentro del ambiente GIS. Sin embargo, la fluctuación de profundidad de las aguas subterráneas en cerca de 13 años (de 1997 a 2010) se calculó y se mapeó para las temporadas húmeda y seca. La profundidad de las aguas subterráneas en el acuífero de Eghlid muestra una fuerte correlación que sigue un modelo esférico de tres años. Sin embargo, la distancia de correlación espacial fue mayor para ambas temporadas en 1997 (mayor que 27 km.) y en 2003 (22 a 27 km.) y 2010 (23 a 25 km.). Los resultados de validación cruzada indicaron que el producto OK en la raíz cuadrada media de desviación más baja (RMSE) y Error Medio (EM) fueron los métodos más apropiados de interpolación de la profundidad de aguas subterráneas. Por lo tanto, el OK fue usado para mapear la distribución espacial de la profundidad de las aguas profundas en el área de estudio. El resultado de los mapas indican que la variabilidad espacial de la profundidad de aguas subterráneas fue mayor durante la temporada húmeda que durante la temporada seca en tres años. Adicionalmente, la profundidad de las aguas subterráneas fue menor durante la temporada húmeda que durante la temporada seca. Además, el nivel de las aguas profundas cedió ligeramente desde 1997 a 2003 y cayó considerablemente (de 2 a 13 metros). Además, el decrecimiento en el nivel de las aguas profundas fue más notable en las regiones de oeste, centro y sur del acuífero. Por ende, estas regiones son críticas y se deben manejar cuidadosamente para optimizar el recurso de explotación de las aguas subterráneas.

An approximate method for estimating nutrient loads in drainage water from a coastal irrigated area

In this work, an estimation of nutrient loads, expressed as Dissolved Inorganic Nitrogen (DIN) and Inorganic Phosphorous (IP), in drainage water from a coastal irrigated area was undertaken. The procedure is based on the calculation of drainage discharge with the use of data from the drainage pumping station and the assessment of the concentrations of nutrients in drainage water. The case study examined is the cultivated land of Agoulinitsa (Peloponnese - Greece). The results of this study could be useful for taking the necessary measures for environmental protection.

En este trabajo, se emprendió una estimación de las cargas de nutrientes (expresados como Nitrógeno Inorgánico Disuelto y Fósforo Inorganico) en las aguas bombeadas desde una área de irrigación costera. El procedimiento está basado en el cálculo de descarga de la cuenca con el uso de datos desde la estación de bombeo y con la medida de concentración de nutrientes en el agua bombeada. El caso de estudio propuesto es la región cultivada de Agoulinitsa (Peloponeso - Grecia). Los resultados de este estudio podrán ser útiles para tomar las medidas necesarias para la protección del medio ambiente.

Nonlinear forecasting of stream flows using a chaotic approach and artificial neural networks

This paper evaluates the forecasting performance of two nonlinear models, k-nearest neighbor (kNN) and feed-forward neural networks (FFNN), using stream flow data of the Kızılırmak River, the longest river in Turkey. For the kNN model, the required parameters are delay time, number of nearest neighbors and embedding dimension. The optimal delay time was obtained with the mutual information function; the number of nearest neighbors was obtained with the optimization process that minimizes RMSE as a function of the neighbor number and the embedding dimension was obtained with the correlation dimension method. The correlation dimension of the Kızılırmak River was d = 2.702, which was used in forming the input structure of the FFNN. The nearest integer above the correlation dimension (i.e., 3) provided the minimal number of required variables to characterize the system, and the maximum number of required variables was obtained with the nearest integer above the value 2d + 1 (Takens, 1981) (i.e., 7). Two FFNN models were developed that incorporate 3 and 7 lagged discharge values and the predicted performance compared to that of the kNN model. The results showed that the kNN model was superior to the FFNN model in stream flow forecasting. However, as a result from the kNN model structure, the model failed in the prediction of peak values. Additionally, it was found that the correlation dimension (if it existed) could successfully be used in time series where the determination of the input structure is difficult because of high inter-dependency, as in stream flow time series.

Este trabajo evalúa el desempeño de pronóstico de dos modelos no lineares, de método de clasificación no paramétrico kNN y de redes neuronales con alimentación avanzada (FNNN), usando datos de flujo del río Kizilirmak, el mayor de Turquía. Para el modelo kNN, los parámetros requeridos son tiempo de retraso, número de vecindarios cercanos y dimensión de encrustamiento. El tiempo óptimo de retraso fue obtenido con la función de información mutua; el número de vecindarios cercanos fue obtenido con la optimización de procesos que minimizan el RMSE como una función del número de vecindarios y la dimensión de incrustación fue obtenida con el método de dimensión correlativa. La dimensión de correlación del río Kizilirmak fue utilizado en la formación de la estructura de ingreso de las redes FFNN. La integración cercana sobre la dimensión de correlación proveyó el número mínimo de variables requeridas para caracterizar el sistema y el número máximo de variables requeridas fue obtenido con el número entero por encima del valor (Takens, 1981). Se desarrollaron dos modelos de redes FNNN que incorporan 3 y 7 valores de descargas retrasadas y el desempeño de predicción comparado con el modelo kNN. Los resultados muestran que el modelo kNN fue superior al modelo de redes FFNN en el flujo de pronósticos. Sin embargo, como un resultado del modelo de estructura kNN, el modelo falla en los valores pico. Adicionalmente, se encontró que la dimensión de correlación (de existir) podría ser usada eficientemente en series temporales donde la determinación de estructura de ingreso es difícil por la gran interdependencia, como en las series temporales de flujo.

A methodology for the analysis of the Rayleigh-wave ellipticity

In this paper, a comprehensive explanation of the analysis (filtering and inversion) of the Rayleigh-wave ellipticity is performed, and the use of this analysis to determine the local crustal structure beneath the recording station is described. This inversion problem and the necessary assumptions to solve are described in this paper, along with the methodology used to invert the Rayleigh-wave ellipticity. The results presented in this paper demostrate that the analysis (filtering and inversion) of the Rayleigh-wave ellipticity is a powerful tool, for studying the local structure of the crust beneath the recording station. Therefore, this type of analysis is very useful for studies of seismic risk and/or seismic design, because it provides local earth models in the range of crustal depths.

En este artículo, será realizada una explicación fácil de comprender del análisis (filtrado e inversión) de la elipticidad de la onda Rayleigh, así como, de su aplicación para determinar la estructura local bajo la estación de registro. Este problema de inversión y los necesarios supuestos para resolverlo, serán descritos en el artículo, juntamente con la metodología utilizada para invertir la elipticidad de la onda Rayleigh. Los resultados presentados en este artículo mostrarán que el análisis (filtrado e inversión) de la elipticidad de la onda Rayleigh es una poderosa herramienta, para estudiar la estructura local de la corteza terrestre bajo la estación de registro, siendo este tipo de análisis muy útil para estudios de riesgo y/o diseño sísmico, porque proporciona modelos de Tierra locales en el rango de profundidades corticales.

**Detecting Ionospheric Precursors of a Deep Earthquake (378.8 km) on 7 July 2013, M_w=7.2, in Papua New Guinea under a Geomagnetic Storm: Two-Dimensional Principal Component Analysis**

Two-dimensional ionospheric total electron content (TEC) data were collected during the time period from 00:00 on 2 July to 12:00 UT on 08 July 2013. This period spanned 5 days before to 1 day after a deep earthquake (378.8 km) in Papua New Guinea at 18:35:30 on 7 July 2013 UT (Mw=7.2). Data were examined by two-dimensional principal component analysis (2DPCA) to detect TEC precursors related to the earthquake because TEC precursors have usually appeared in earlier time periods (Liu et al. 2006). A TEC precursor was highly localized around the epicenter on 6 July for 5 minutes, from 06:00 to 06:05. Ionizing radiation from radon gas release could possibly have caused the anomalous TEC fluctuation through, for example, a density variance. The plasma might have experienced large damping to cause short-term TEC fluctuations, and the gas released in a small amount in a short time period. 2DPCA can also identify short-term TEC fluctuations, but this fluctuation lasted for a considerable length of time. Other background TEC anomalies caused by the geomagnetic storm, small earthquakes and non-earthquake activities, e.g., equatorial ionization anomaly (EIA), resulted in small principal eigenvalues. Therefore, the detection of TEC precursors through large eigenvalues was not due to these background TEC anomalies.

Datos del contenido total de electrones ionosféricos en dos dimensiones (TEC) fueron medidos durante el período del 2 de julio de 2013, a las 0:00:00 horas GMT., hasta las 12:00 GMT. del 8 de julio. En este lapso se abarcan cinco días antes y un día después de un terremoto profundo (378,8 kilómetros) en Papúa Nueva Guinea, que se presentó a las 18:35:30 del 7 de julio (Mw=7.2). Los datos fueron examinados a través de los componentes principales en dos dimensiones (2DPCA) para detectar los precursores TEC relacionados al terremoto (Liu et al. 2006). Un precursor de los TEC fue localizado alrededor del epicentro el 6 de julio durante 5 minutos, desde las 06:00 a las 06:05. La radiación ionizada por la liberación de radón podría haber causado la fluctuación anómala de los TEC a través de, por ejemplo, una variación de densidad. El plasma podría haber experimentado una fuerte humectación lo que causaría fluctuaciones cortas de los TEC y la liberación de gas en pequeñas cantidades en poco tiempo. A través de los 2DPCA también se pueden identificar fluctuaciones cortas de los TEC, pero estas últimas duraron por un tiempo considerable. Otras anomalías en el entorno de los TEC causadas por tormentas geomagnéticas, pequeños terremotos y actividades no sísmicas, por ejemplo la anomalía ecuatorial de ionización (EIA, en inglés), resultaron en pequeños autovalores principales. Por lo tanto, la detección de precursores TEC a través de grandes valores propios no se debe al entorno de estas anomalías en los TEC.

Pressure-Temperature path of Arquía Group rocks (NW Colombia): a petrographic analysis from mineral assemblages

Based on the type locality mineral associations of the Arquía Group metamorphic rocks in Colombia, the pressure-temperature conditions of metamorphism were obtained and the associated P-T path was built. The analysis of the mineral assemblages indicates a prograde regional metamorphism, which varies from low to medium grade and is represented by greenschist, epidote-amphibolite and amphibolite facies. The results that are based on the prograde mineralogy [actinolite + chlorite + albite + quartz + muscovite + epidote minerals for greenschist facies and hornblende + epidote minerals + garnet + albite ± quartz for epidote-amphibolite and amphibolite facies] indicate a constant increase of metamorphic conditions from 433°C/11.8 kbar to 696°C/14.4 kbar in the metamorphic peak. Retrograde mineral assemblages [muscovite + chlorite + epidote minerals + albite + actinolite] indicate new metamorphic conditions between 417-357°C and 8.1-6.5 kbar. In addition, four deformation events and evidence of shear zone and intracrystalline deformation were found in these rocks.

Con base en las asociaciones minerales existentes en las rocas metamórficas del Grupo Arquía en su sección tipo en Colombia, se determinaron las condiciones de presión-temperatura del metamorfismo y se construyó la trayectoria P-T que siguieron estas rocas. El análisis de las asociaciones minerales es consistente con un metamorfismo regional progrado de bajo a medio grado, representado por facies de esquistos verdes, facies epidota-anfibolita y facies anfibolita. Las asociaciones minerales progradas [actinolita + clorita + albita + cuarzo + moscovita + epidota en facies de esquistos verdes y hornblenda + epidota + granate + albita ± cuarzo en facies epidota-anfibolita and anfibolita] indican un aumento constante en las condiciones del metamorfismo, desde 433°C/11.8 kbar hasta 696°C/14.4 kbar en el pico metamórfico. Las asociaciones minerales retrogradas [moscovita + clorita + epidota + albita + actinolita] señalan nuevas condiciones metamórficas entre 417-357°C y 8.1-6.5 kbar. Adicionalmente, estas rocas evidencian cuatro eventos de deformación, presencia de zonas de cizalla y deformación cristalina.

Titaniferous magnetite and barite from the San Gregorio de Polanco dike swarm, Paraná Magmatic Province, Uruguay

The San Gregorio de Polanco Dike Swarm (Tacuarembó Department, Uruguay) is the southernmost set of dikes in the Paraná Magmatic Province of Uruguay. Five major dikes have been identified with two main structural trends: N140º-N170º and N50º-N80º. The dikes have tholeiitic affinities and are composed of plagioclase (An55), augite and augite-pigeonite, relicts of olivine and opaque minerals. These rocks have high contents of Fe-Ti oxides (titanomagnetites), the mineralogical and textural characteristics of which have been studied using scanning electron microscopy and energy dispersive spectrometry techniques (SEM - EDS). These features, along with other mineralogical and textural relationships, have been used to propose the following crystallization sequence for the dikes: (i) crystallization of olivine, plagioclase and Ca-rich pyroxene phenocrysts; (ii) precipitation of the first population of Ti-magnetite; (iii) crystallization of plagioclase and pyroxene in the groundmass; (iv) partial dissolution of Ti-magnetite by reaction with magmatic fluids; (v) crystallization of the second population of Ti-magnetite and finally, (vi) crystallization of interstitial barite.

El Haz de Diques de San Gregorio de Polanco (Departamento de Tacuarembó, Uruguay) es la ocurrencia más meridional de diques pertenecientes a la Provincia Magmática Paraná en Uruguay. Fueron identificados cinco 5 diques principales con dos direcciones estructurales principales: N140º - N170º y N50º - N80º, respectivamente. Son diques de afinidad tholeítica compuestos por plagioclasa (An55), augita y augita-pigeonita, relictos de olivina y minerales opacos. Estos diques se caracterizan por el alto contenido de óxidos de Fe y Ti (titanomagnetitas), cuyas características mineralógicas y texturales fueron estudiadas con microscopio electrónico de barrido y espectrometría de energía dispersiva (SEM-EDS), incluyendo mapeos composicionales. Estas características junto con otras relaciones mineralógico-texturales presentes en estas rocas permitieron proponer la siguiente secuencia de cristalización: (i) cristalización de fenocristales de olivina, plagioclasa y piroxenos cálcicos; (ii) precipitación de una primera población de titanomagnetita, (iii) cristalización de plagioclasa y piroxenos conformando la matriz; (iv) disolución parcial de la primera población de titanomagnetitas por reacción con fluidos magmáticos; (v) cristalización de la segunda población de titanomagnetitas y finalmente, (vi) cristalización de barita intersticial.

Debris flow susceptibility mapping in a portion of the Andes and Preandes of San Juan, Argentina using frequency ratio and logistic regression models

In this study, the frequency ratio and logistic regression models are applied and verified for the analysis of debris flow susceptibility in a portion of the Dry Frontal Andes and Occidental Preandes of San Juan at approximately 30°S latitude, through aninvestigation based on a Geographic Information System (GIS). The site under study covers an area of 2175.9 km² with a debris flow area of 42.45 km². For this purpose, thematic layers including debris flow inventory, lithology, elevation, slope, aspect, and solar radiation were used. The debris flow inventory map was prepared by interpreting aerial photographs and satellite images and was supported by field surveys. Lithology was extracted from an existing geological map. Slope, aspect and solar radiation were calculated from a Digital Elevation Model created from SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission) and topographical maps. The relationship between the variables and the debris flow inventory was calculated using the frequency ratio and logistic regression models. Both models helped to produce debris flow susceptibility maps that classified susceptibility into five categories: very low, low, moderate, high and very high. Subsequently, each debris flow susceptibility map was compared with known debris flow locations and tested. The frequency ratio model (accuracy is 82.71%) was more accurate than the logistic regression model (accuracy is 75.64%) for predictons of the high and very high categories.

En este trabajo se aplican, mediante el uso de Sistemas de Información Geográfica, dos modelos estadísticos en la evaluación de la susceptibilidad del terreno a la ocurrencia de flujos de detritos, la relación de frecuencias (Fr) y la regresión logística. El área de estudio comprende un sector de Cordillera Frontal y de Precordillera Occidental a los 30°S de latitud media. Se crearon mapas de elevación, pendiente, insolación, orientaciones, estratigrafía y un inventario de flujos de detritos. Este último, a partir de la interpretación y análisis digital de fotografías aéreas e imágenes satelitales. La estratigrafía fue obtenida a partir de cartas geologicas preexistentes. Las pendientes, orientaciones e insolación fueron calculadas, a partir de un modelo digital de elevaciones. Los mapas de susceptibilidad generados han sido reclasificados en cinco categorías: muy baja, baja, moderada, alta y muy alta. Finalmente, estos mapas, fueron validados espacialmente y como resultado se observa que el modelo Fr predice mejor (82,71%) que la regresión logística (75,64%) para las clases alta y muy alta.

The assessment of slope stability and rock excavatability in a limestone quarry

The aim of this study is to evaluate the stability and excavatability of newly stripped rock slopes (slope 1 (SN-1), slope 2 (SN-2), and slope 3 (SN-3)) in a limestone quarry. These are new production sites with comparable geological formations along the southern part of the quarry where three planar failures were previously observed. For this reason, detailed fieldwork was performed to determine the properties (spacing, roughness, etc.) of the discontinuities of the rock slopes in the study area. The shear strength parameters of the discontinuities and the point load strength index (Is(5o)) and the uniaxial compressive strength (UCS) of rock samples obtained from the study area were tested in the laboratory. The stability of the slopes was assessed using kinematic analysis and an orientation-dependent and orientation-independent slope stability probability classification (SSPC) system. The results of the SSPC system analyses were compared with those of the slope mass rating (SMR). The kinematic analysis shows that planar, wedge and toppling failures are unlikely in the slopes of the study area. The orientation-dependent SSPC analysis revealed that SN-2 would experience sliding failure if its dip angle is greater than 66°. The slopes were shown to have a stability probability of ≥80%, provided that a pneumatic hammer or blasting methods are used for the excavation. However, the maximum slope height (Hmax) in blasting operations is required to be lower for durable slope faces. Furthermore, the SMR analysis has indicated that SN-1 and SN-2 will most likely lose their stability when blasting is used as an excavation method. The rock slopes could be excavated by pneumatic hammer because the category of excavatability of the rock was determined to be 'easy ripping.' Based on the kinematic, SSPC and SMR analyses, the angles for a safe slope are proposed to be 70°, 66° and 75° for SN-1, SN-2 and SN-3, respectively, with a slope height of 8 m.

El objeto de este estudio es evaluar la estabilidad y la medida de excavación de nuevas pendientes rocosas descubiertas (slope 1 (SN-1), slope 2 (SN-2), y slope 3 (SN-3)) en una cantera de caliza. Estos son nuevos sitios de producción con formaciones geológicas similares en la parte sur de la mina. Por esta razón se llevó a cabo un trabajo de campo detallado para determinar las propiedades (espaciado, irregularidades, etc.) de las discontinuidades en las pendientes rocosas del área de estudio. En un laboratorio se evaluaron los parámetros de fuerza de las discontinuidades, el índice de punto de carga (Is(5o)) y la fuerza de comprensión monoaxial (UCS) de las muestras de rocas tomadas en el área de estudio. La estabilidad de las pendientes fueron medidas a través de un análisis kinemático y de un sistema de clasificación de estabilidad probable (SSPC) en orientación-dependiente y orientación-independiente. Los resultados del análisis al sistema SSPC fueron cotejados con las clasificaciones de masa de las pendientes (SMR). El análisis kinemático muestra que las fallas planas, de bloque y de tope son improbables en las pendientes del área de estudio. Los análisis SSPC de orientación-dependiente muestran que la SN-2 podría presentar fallas de deslizamiento ya que el ángulo de la cuesta es mayor a 66°. Las pendientes evidencian una probabilidad estable de ≥80% si se utiliza un martillo neumático o métodos de explosión para la excavación. Sin embargo, la pendiente de máxima altura (Hmax) en operaciones de explosión debe ser menor para garantizar la duración de las fachadas de las pendientes. Además, los análisis SMR indicaron que la SN-1 y la SN-2 son más propensas a perder su estabilidad si se utilizan métodos de excavación con explosivos. Las pendientes rocosas podrán ser excavadas con martillo neumático ya que la medida de excavación de la roca fue determinada como de "fácil explotación". Basado en los análisis kinemático, SSPC y SMR, los ángulos propuestos para una pendiente segura son de 70°, 66° y 75° para las pendientes SN-1, SN-2 y SN-3, respectivamente, con una pendiente de altura de 8 m.