Earth Sciences Research Journal

Seismotectonic-Geologic Hazards Zoning of Iran

Seismotectonic-geologic hazards zoning map of Iran is drawn based on deterministic seismic hazards evaluation using the seismicity records, structural trends, tectonic settings, fault ruptures and neotectonics activities in Iran. This map has been prepared to indicate the seismotectonic-geologic hazards of Iran. It contains the earthquake hazards parameters such as b value and Mmax for the nineteen seismotectonic provinces. Furthermore, Moho discontinuity depth, seismogenic layer depths and seismic rates for all provinces are investigated. The majority of deformation in Iran has been concentrated in the continental crust of the country. Zagros and Alborz experience deep earthquakes that are an indication of existence of the thick-skinned tectonics. Finally, some provinces such as Piranshahr- Borojen, East Iran, Naien- Rafsanjan and East Alborz, which include main suture zones of Iran, have faced high seismic hazards.

Este estudio se realizó con el fin de preparar un mapa zonal de amenazas seismotectónicas y geológicas de Irán con base en la evaluación de amenazas sismícas deterministas a través de los registros sísmicos, las tendencias estructurales, las configuraciones tectónicas, las rupturas de fallas y la actividad neotectónica en Irán. Este mapa contiene los parámetros de amenaza sismológica como los valores b y Mmax para las 19 provincias sismotectónicas del país. Además, se investigó la profundidad de la Discontinuidad de Mohorovičić, las capas sismogénicas profundas y las clasificaciomes sísmicas para todas las provincias. La mayoría de la deformación de Irán está concentrada en la corteza continental del país. Las provincias de Zagros y Alborz experimentan terremotos profundos que indican la existencia de una configuración tectónica de capa gruesa. Finalmente, algunas provincias como Piranshahr-Borojen, Este de Irán, Naien-Rafsanjan y Este de Alborz, que incluyen las principales zonas de sutura de Irán, han enfrentado grandes riesgos sísmicos.

Ti-clinohumite in the Ciénaga skarn-type mineralogy, Sierra Nevada de Santa Marta Massif (Colombia): Occurrence and petrologic significance

This study reports the occurrence and petrologic significance of Ti-clinohumite for the first time in the Ciénaga skarn, Sierra Nevada de Santa Marta Massif. Ti-Clinohumite occurs as thin bands hosted in the Ciénaga Marbles of lower Cretaceous age, which consist of quartz-wollastonite-diopside-garnet-clinohumite marbles. We focus the attention on the occurrence of Ti-clinohumite-bearing domains, highlighting some interesting textures as well as the mineralogy and chemistry of the Ti-clinohumite. On the basis of its geologic situation, petrography, mineral composition and metamorphic history, we discuss the origin of Ti-clinohumite.

El estudio reporta la presencia y el significado petrológico de Ti-clinohumita por primera vez en mármoles del depósito de skarn de Ciénaga, Macizo Sierra Nevada de Santa Marta, de edad Cretácico inferior. La Ti-clinohumita ocurre como bandas delgadas en mármoles de cuarzo-wollastonita-diópsido-granate-clinohumita. Centramos la atención en la ocurrencia de los dominios con Ti-clinohumita, destacando algunas de sus texturas interesantes, así como la mineralogía y la química de la Ti-clinohumita. Con base al contexto geológico, a las características petrográficas, a la composición mineral y a la historia metamórfica, se discute el origen de la Ti-clinohumita.

Petrology and mineralogy of the Fenghuanshan granodiorite, Anhui Province, China: implications for petrogenesis and metallogenesis implication

The Fenghuangshan copper deposit, in the Tongling area of Anhui Province, China, is genetically associated with the Fenghuangshan granodiorite, which contains amphiboles that can be used to determine the pressure and temperature history of the magmas that formed this intrusion. Here, we investigate the petrography and mineralogy of the Fenghuangshan granodiorite, focusing on variations in amphibole composition and determining the conditions of amphibole crystallization. The data are used to determine the petrogenetic history and metallogenic significance of the hosting granodiorite. The amphiboles within the intrusion can be divided by texture into phenocryst, matrix, and poikilocrystal amphiboles. Electro model, combined with the barometry and thermometry and the stratigraphy of the study area, indicates that the Fenghuangshan copper deposit has not undergone any significant changes since its formation, thereby indicating that both the granodiorite and the associated mineralization are well preserved. This also suggests that the final depth of emplacement of the magma (3-6 km) represents the depth of formation of the associated copper deposit. This inference, combined with the fact that the current depth of exploration and mining in the study area is <1 km, indicates the great potential for discovering significant copper mineralization by deep exploration in this area.

El depósito cuprífero de Fenghuangshan, en el área de Tongling, provincia de Anhui, China, está genéticamente asociado con la granodiorita de Fenghuangshan, que contiene anfíboles que pueden ser usados para determinar la presión y la temperatura histórica de los magmas que formaron esta intrusión. En este trabajo se investigo la petrografía y la mineralogía de la granodiorita de Fenghuangshan enfocados en las variaciones de composición de anfíboles y en determinar las condiciones de cristalización de estos. Los datos se utilizaron para determinar la historia petrogenética y la significación metalogénica de la granodiorita anfitriona. Los anfíboles al interior de la intrusión pueden dividirse por texturas en fenocristales, cristales en matriz y cristales moteados. Los análisis de microsonda electrónica indican que los anfíboles son de características magnesiohornblenda y tschermakita. Las plagioclasas en la granodiorita son andesinas y oligoclasas. La barometría del aluminio en los anfíboles y la termometría de los anfíboles plagioclásticos indican que los anfíboles moteados cristalizados se fundieron a presiones entre 4,46 y 4,74 kbar y temperaturas de 1066 °C y 1071 °C, y los anfíboles en la matriz se formaron bajo condiciones de 1,00-1,91 kbar y 784-823 °C. Los datos indican que el magma que formó la granodiorita fue generado dentro del manto superior y migró a través de fracturas antes de ubicarse en la corteza media-baja a una profundidad de ∼15 km, lo que formó una profunda cámara magmática donde el magma sufrió una cristalización y asimilación fraccionada. El magma migró luego a través de estructuras geológicas (como fallas y fracturas) antes de ubicarse en la corteza a poca profundidad, entre 3 y 6 km, y formando eventualmente la granodiorita Fenghuangshan. Este modelo combinado con la barimetría, la termometría y con la estratigrafía del área de estudio indica que el depósito cuprífero de Fenghuangshan no ha experimentado cambios sustanciales desde su formación, lo que indica que tanto la granodiorita como la mineralización asociada están bien preservadas. Esta condición también nos sugiere que la profundidad final de la ubicación del magma (3-6 km) representa la profundidad de formación del depósito cuprífero asociado. Esta inferencia, combinada con el hecho de que la actual exploración y explotación en el área de estudio es de <1 km, señala que el gran potencial para descubrir mineralización cuprífera con una exploración profunda en el área.

Using GIS And Geophysics In Selecting Suitable Basins With Freshwater Aquifers For An Efficient Exploration Strategy - A Case Study From Petra-Region, Jordan

In this study, an effective and time-saving strategy for groundwater exploration in alluvium basins in arid-semiarid lands was applied by integrating GIS and geophysics. Three steps were followed to locate productive local groundwater aquifers prone to annual recharge in the Region of Petra, which covers an area of 800 km². In the first step, geological, structural and geomorphological knowledge was applied to determine the parts of the sedimentary basin having potentials of being local groundwater aquifers. Some locality of the selected area with suitable hydrological conditions for recharge was chosen for an optimization process using GIS. In the second step, the selected locality of the basin was given emphasize on its detailed geology and hydrology to choose suitable locality for applying gravity visualization. Evaluation of this data leads to step number three. Now at localities with promising conditions vertical electrical soundings was applied to enable the authors to determine productive and renewable groundwater aquifers. As it is known that geophysical methods are considered as expensive and time-consuming work, therefore, in this strategy of groundwater surveying a special attention is given to budgets of time, efforts and funds constraints.

En este estudio se aplicó una estrategia efectiva y eficaz para la exploración de aguas subterráneas en cuencas con depósitos aluviales para terrenos áridos y semiáridos a través de la integración del Sistema de Información Geográfica (GIS, inglés) y herramientas geofísicas. Se siguieron tres pasos para localizar acuíferos locales de aguas subterráneas propensos a las recargas anuales en la región de Petra, que cubre un área de 800 km2. En el primer paso se aplicó el conocimiento teórico para determinar las partes de la cuenca sedimentaria con el potencial de ser un acuífero local de aguas subterráneas. Se escogió una de las localidades del área seleccionada con condiciones hidrológicas apropiadas de recarga para un proceso de optimización con el GIS. En el segundo paso se hizo énfasis en la geología e hidrología detallada de la localidad seleccionada de la cuenca para así escoger un lugar apropiado para la aplicación del método de visualización gravitacional. La evaluación de los datos condujo el estudio al tercer paso. Se realizaron sondeos eléctricos en los lugares con evidencias para permitirle a los autores determinar los depósitos de aguas subterráneas productivos y renovables. Si bien los métodos geofísicos son considerados costosos y demandantes de tiempo, con esta estrategia de exploración de aguas subterráneas se hizo un énfasis especial a los presupuestos de tiempo, esfuerzo y limitaciones de fondos.

Altimetric and hypsometric analysis for soil and water conservation: A case study of Anjani and Jhiri river basin, Northern Maharashtra, India

The present paper contains longitudinal profile, hypsometric analysis of river basin and geomorphological studies for future planning of soil and water conservation in Anjani and Jhiri river basin, Jalgaon district, Maharashtra, India (20°45' to 21°08'N Latitude and 75°09' to 75°27'E Longitude). The main aim of the present study is to recommend a suitable site for soil and water conservation in Anjani and Jhiri river basin, Northern Maharashtra, India. The study area is geologically covered by Deccan trap basalts of the Cretaceous to the lower Eocene age, and some part is covered by thick alluvium of the Quaternary age. Drainage map of the study area reveals two drainage patterns including dendritic and sub dendritic patterns, indicating that the uniform lithology of the basaltic landforms has uniform resistance to erosion. This condition has caused the Anjani and Jhiri River get little recharge from the rainwater and the surface drainage flows during only monsoon season and latter becomes dry. Therefore, water conservation is a prime need for minimize water scarcity problems in the study area. In the present study, landscape information, such as longitudinal profile and hypsometric integral, has been analysed. The longitudinal profile reveals the presence of nick points at three locations in Anjani river and two locations in Jhiri river. The nick points indicate that the rapids are formed due to different erosion, relief and presence of lineament (Joint). The hypsometric integral values for the Anjani and Jhiri river are 0.52 and 0.51, respectively. The present research illustrates that both basins fall under equilibrium stage and are in a mature phase of development.

El presente artículo contiene el perfil longitudinal, el análisis altimétrico de las cuencas ribereñas y los estudios geomorfológicos para la planeación a futuro de la conservación de suelos y aguas de los ríos Anjani y Jhiri, en el distrito Jalgaon, Maharashtra, India (20° 45' a 21° 08' N de latitud y 75° 09' a 75° 27' E de longitud). El objetivo principal de este estudio es la identificación de un lugar apropiado para la conservación de agua y de suelos en las cuencas de los Anjani y Jhiri, al norte de Maharashtra. El área de estudio está geológicamente cubierta por basalto de las Traps del Decán, en la era del Cretáceo al bajo Eoceno, y por aluvión espeso de la era Cuaternaria. El mapa hidrográfico de la zona de estudio muestra dos modelos de drenaje, el dendrítico y el subdendítrico, lo que indica que la litología uniforme de los accidentes geográficos basálticos tiene una resistencia uniforme a la erosión. Esta condición ha causado que los ríos Anjani y Jhiri tengan una pequeña recarga proveniente de las aguas lluvias y de los drenajes superficiales durante la única estación monsónica del año y que luego se secan. Es por esto que la conservación del agua es una necesidad primaria para minimizar los problemas de escasez en el área de estudio. En el presente trabajo se analizó la información del paisaje, como el perfil longitudinal y la altimetría integral. El perfil longitudinal revela la presencia de cambios de gradiente en tres puntos del río Anjani y en dos puntos del Jhiri. Los cambios de gradiente indican que los rápidos se formaron debido a la erosión diferente, al relieve y presencia de lineamiento (convergencias). Los valores de altimetría integral para los ríos Anjani y Jhiri son de 0.52 y 0.51, respectivamente. La presente investigación muestra que ambas cuencas se encuentran en un escenario de equilibrio y en una fase madura de desarrollo.

Gis Based SCS - CN Method For Estimating Runoff In Kundahpalam Watershed, Nilgries District, Tamilnadu

Divination and determination of catchment surface runoff are the most important contestable process of hydrology. Soil Conservation Service - Curve Number (SCS - CN) method is employed to estimate the runoff. It is one of the physical based and spatially distributed hydrological models. In this model, the curve number is a primary factor used for runoff calculation. The selection of curve number is based on the land use pattern and HSG (Hydrological Soil Group) present in the study area. Since the spatial distribution of CN estimation by the conventional way is very difficult and time consuming, the GIS (Geographic Information System) based CN method is generated for Kundapallam watershed. With the combination of land use and HSG the estimated composite CN for AMC (Antecedent Moisture Condition) I, AMC II and AMC III for the entire watershed was about 48, 68 and 83 respectively. The average annual runoff depth estimated by SCS-CN method for the average annual rainfall of 173.5 mm was found to be 72.5 mm. The obtained results were comparable to measured runoff in the watershed.

La predicción y la determinación del caudal de escorrentía de una cuenca son procesos de amplio debate en la hidrología. El método coeficiente de escurrimiento, del Servicio de Conservación de Suelos (SCS-CN, inglés) fue utilizado en este trabajo para estimar la escorrentía. Este es uno de los modelos hidrológicos basados en conceptos físicos y distribución espacial. En este modelo el coeficiente de escurrimiento es un factor de relevancia para el cálculo de la escorrentía. La selección del coeficiente de escurrimiento está basada en los patrones del uso de la tierra y del Grupo de Suelos Hidrológicos (HSG, inglés) relativos a esta área de estudio. Debido a que la estimación del coeficiente de escurrimiento en la distribución espacial es compleja, para la cuenca Kundapallam se implementó un método a partir de un Sistema de Información Geográfica (GIS, inglés), y basado en el coeficiente de escurrimiento. Con la combinación del uso de suelos y el HSG, la estimación compuesta del coeficiente de escurrimiento para el Antecedente de Condición de Humedad AMCI, AMCII y AMCIII para toda la cuenca fue de 48, 68 y 83. El promedio anual de escorrentía profunda estimada por el método SCS-CN con una media anual de lluvia de 173,5 mm fue de 72,5 mm. Los resultados fueron comparados con la escorrentía medida en la cuenca.

Assessing the correlation between climate signals and monthly mean and extreme precipitation and discharge of Golestan Dam Watershed

Climate teleconnection signals are one of the main factors influencing the earth's climate oscillations in global and regional scales. In the present research, the effect of these signals on precipitation and discharge of Madarsoo Watershed at the upstream of Golestan Dam was investigated. For this purpose, three raingauges and hydrometric stations with respectively 40 and 38 years of daily rainfall and discharge data were selected. Pearson-correlation coefficient was used to consider the correlation between climate signals and monthly mean and extreme precipitation and discharge. The results showed strong correlation between monthly total precipitation of Tangrah and Tamer with Sea Level Pressure (SLP) of Caspian Sea with 7 and 9 months of lag, respectively, and Galikesh with Sea Surface Temperature (SST) of Caspian Sea with 9 months of lag. For monthly mean discharge of Tangrah and Galikesh, the maximum correlation was calculated for SLP of Caspian Sea with a lag of 9 months and Tamer with SST of Greenland with a lag of 7 months. For the extreme monthly data, very strong correlation was detected between the precipitations of all raingauges in June with Greenland SST with 8 months of lag. In contrast, for maximum monthly discharge of Tangrah and Galikesh hydrometric stations, the maximum correlation coefficients were calculated for SST of Black Sea with 4 months of lag in August and for Tamer with SLP of Caspian Sea with 4 months of lag in August. With regard to the results, the utilization of these signals, especially SLP and SST, is strongly suggested to predict the maximum and mean monthly precipitation and discharge over this region.

Las señales de teleconexión atmosférica son uno de los factores principales que influencian las oscilaciones climáticas de la tierra a escala global y regional. En el presente estudio se investigan los efectos de estas señales en la precipitación y caudal de la cuenca hidrográfica Madarsoo, río arriba de la presa Golestan. Con este propósito se seleccionaron tres estaciones pluviométricas e hidrométricas con registros diarios de lluvia y caudal durante unas cuatro décadas. Se utilizó el coeficiente Pearson para considerar la correlación entre las señales climáticas y los índices medio y extremo mensual de precipitación y caudal. Los resultados muestran una fuerte correlación entre la precipitación total mensual de las estaciones Tangrah y Tamer con la Presión Barométrica a Nivel del Mar (SLP, inglés) en el mar Caspio, en un período de siete y nueve meses, respectivamente, y de la estación Galikesh con la Temperatura a Nivel del Mar (SST, inglés) en el Caspio durante nueve meses. Para la media mensual del caudal en Tangrah y Galikesh, la correlación máxima se calculó a través de la SLP del mar Caspio con un período de nueve meses, y la de Tamer con la SST del mar de Groenlandia en un lapso de siete meses. Para el índice extremo mensual se detectó una fuerte correlación entre las precipitaciones medidas en todos los pluviómetros en junio con la SST de Groenlandia en un período de ocho meses. En contraste, para el índice máximo mensual de caudal en las estaciones hidrométricas Tangrah y Galikesh se calcularon los coeficientes de correlación máxima para la SST del mar Negro en un lapso de cuatro meses en agosto y para la estación Tamer con la SLP del mar Caspio durante cuatro meses, también en Agosto. Con respecto a los resultados, se recomienda la utilización de estas señales, especialmente la SLP y la SST, para predecir los índices de precipitación y caudal medio y máximo en esta región.

A Review Of Road-Related Soil Erosion: An Assessment Of Causes, Evaluation Techniques And Available Control Measures

Road construction has increased significantly worldwide in the last decades to meet the demands of the increasing human population and this has led to serious soil erosion problems, the bulk of which is unaccounted for, especially in the developing world. For comprehensive land management decisions and monitoring strategies, a review of work that has been done to assess soil erosion due to roads is critical. This article, therefore, reviews the causes of road-related soil erosion, assessment methods and available control measures. Specifically, this work provides an overview of (i) the linkages between roads and soil erosion; (ii) measurement and prediction of road-related erosion; and (iii) erosion control and rehabilitation techniques. Literature shows that road construction results in hill-slope profile modification; removal of vegetation cover; as well as the formation of steep slopes that are prone to severe erosion. Furthermore, there is a variety of erosion control measures for controlling road-related erosion although no study has demonstrated the method that is cost efficient and operational across different landscapes. We are of the view that this study provides guidance in future research on road-related soil erosion across the developing world where sophisticated monitoring techniques are limited due to resource scarcity for assessing large areas.

La construcción de carreteras se ha incrementado ampliamente en todo el mundo durante las últimas décadas para cumplir con las demandas de la creciente población humana, lo que ha llevado a serios problemas de erosión de suelos, muchos de los cuales no se previeron, especialmente, en los países en desarrollo. Sobre las decisiones y supervisión de estrategias de un manejo completo del terreno se realizó una revisión al crítico trabajo que se ha hecho para medir la erosión en suelos causados por las carreteras. Por esta razón, este artículo revisa las causas de la erosión relacionada con la construcción de rutas y evalúa los métodos y medidas de control disponibles. Específicamente, este trabajo ofrece una revisión de (a) las relaciones entre las carreteras y la erosión de los suelos; (b) la medida y la predicción de la erosión vinculada a las carreteras, y (c) las técnicas de control de erosión y rehabilitación. La literatura muestra que la construcción de carreteras produce modificaciones en el perfil inclinación, remueve la vegetación superficial y aumenta la inclinación en pendientes propensas a erosión severa. Además, existen varias medidas para controlar la erosión causada por la construcción de carreteras, a pesar de que ningún estudio ha demostrado el método que sea más eficiente y operacional para diferentes paisajes. Este estudio guía futuras investigaciones en la erosión causada por la construcción de caminos en los países en desarrollo donde las técnicas de supervisión sofísticas para la evaluación de grandes áreas son limitadas debido a la escasez de recursos.

Determining Optimal Polypropylene Fiber Dosages In Sprayed Concrete For Mining And Civil Engineering Applications

In this study, experimental investigations were carried out on polypropylene fiber (PF), steel mesh (SM) and PF+SM reinforced shotcrete (RS) panels to evaluate performance characteristics of energy absorption and load capacity. In addition to this, material cost evaluation of shotcrete mixtures for unit energy absorption and load capacity has been given. The panel tests, along with the European specification for sprayed concrete (EFNARC), were done on 18 prismatic specimens having the same mix designs and were cured for 28 days but reinforced at varying fiber dosages. Test results indicate that in terms of unit cost performance for PF, the best dosages were 2 kg/m³ and 5 kg/m³ respectively. When compared with SM, it was determined that PF is more expensive within the range of 37 - 53%.

En este estudio se realizaron investigaciones experimentales en fibras de polipropileno, en mallas de acero y en paneles de hormigón proyectado reforzados con fibra de polipropileno y con mallas de acero para evaluar las características de desempeño en absorción de energía y en capacidad de carga. Adicionalmente, se provee una evaluación del costo de materiales en mezlas de hormigón proyectado por unidad de absorción de energía y por capacidad de carga. Los exámenes en paneles, con las especificaciones europeas para hormigón proyectado (EFNARC, inglés), se realizaron en 18 muestras prismáticas con los mismos diseños de mezcla y se curaron por 28 días con refuerzos de diferentes dosis de fibras. Los resultados de la evaluación indican que, en términos de desempeño por unidad de costo para fibras de polipropileno, las mejores dosis fueron 2 kg/m3 y 5 kg/m3, respectivamente. Cuando se comparó con las mallas de acero, se determinó que las fibras de polipropileno son entre el 37 % y el 53 % más caras.

Application of Artificial Neural Network for Predicting Shaft and Tip Resistances of Concrete Piles

Axial bearing capacity (ABC) of piles is usually determined by static load test (SLT). However, conducting SLT is costly and time-consuming. High strain dynamic pile testing (HSDPT) which is provided by pile driving analyzer (PDA) is a more recent approach for predicting the ABC of piles. In comparison to SLT, PDA test is quick and economical. Implementing feed forward back-propagation artificial neural network (ANN) for solving geotechnical problems has recently gained attention mainly due to its ability in finding complex nonlinear relationships among different parameters. In this study, an ANN-based predictive model for estimating ABC of piles and its distribution is proposed. For network construction purpose, 36 PDA tests were performed on various concrete piles in different project sites. The PDA results, pile geometrical characteristics as well as soil investigation data were used for training the ANN models. Findings indicate the feasibility of ANN in predicting ultimate, shaft and tip bearing resistances of piles. The coefficients of determination, R², equal to 0.941, 0.936, and 0.951 for testing data reveal that the shaft, tip and ultimate bearing capacities of piles predicted by ANN-based model are in close agreement with those of HSDPT. By using sensitivity analysis, it was found that the length and area of the piles are dominant factors in the proposed predictive model.

La Capacidad Axial de Soporte (ABC, en inglés) de un pilote de construcción se determina usualmente a través de una Prueba de Carga Estática (SLT, inglés). Sin embargo, estas pruebas son costosas y demandan tiempo. La evaluación de las Dinámicas de Alto Esfuerzo de Pilotes (HSDPT, inglés), que la provee el programa de Análisis de Excavación (PDA, inglés), es una forma de aproximación más reciente para preveer la Capacidad Axial de Soporte. En comparación con la Prueba de Cargas Estática, la evaluación PDA es rápida y económica. La implementación de Redes Neuronales Arficiales (ANN, en inglés) que permita resolver problemas geotécnicos ha ganado atención recientemente debido a su posibilidad de hallar relaciones no lineales entre los diferentes parámetros. En este estudio se propone un modelo predictivo ANN para estimar la Capacidad Axial de Soporte de pilotes y su distribución. Para fines de una red de construcción se realizaron 36 pruebas PDA en pilotes de diferentes proyectos. Los resultados de los Análisis de Excavación, las características geométricas de los pilotes, al igual que los datos de investigación del suelo se utilizaron para probar los modelos ANN. Los resultados indican la viabilidad del modelo ANN en predecir la resistencia de los pilotes. Los coeficientes de correlación, R², que alcanzaron 0.941, 09.36 y 0.951 para la evaluación de los datos, revelan que la capacidad del pilotaje en el último rodamiento, en el cojinete del eje y en la punta que se predijeron con el modelo ANN concuerda con las establecidas a través del HSDPT. A través del análisis de respuesta se determinó que la longitud y el área de los pilotes son factores dominantes en el modelo predictivo propuesto.