Earth Sciences Research Journal

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Presencia de berilios relacionados con Cromo en corrientes sedimentarias de Eskişehir, noroeste de Turquía

ABSTRACT Beryl crystals are found within stream sediments transecting schists in the northeast of Eskişehir, western Anatolia. This paper studied the Eskişehir beryl crystals with optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM-EDX), infrared spectroscopy (IR) and geochemical analyses. Beryl is accompanied by garnet, glaucophane, quartz, epidote, muscovite and chlorite in the stream sediments. The crystals are euhedral emerald (green gem beryl) and light bluish-green aquamarine, with ideal sharp IR bands. Wet chemical analysis of Eskişehir beryl yielded 61.28% SiO2, 15.13% AlO3, 12.34% BeO, 0.18% &2O3, 1.49% MgO, 1.69% Na2O, 0.98% Fe2O3, and 0.008% V2O3, resulting in the formula (Al1.75Cr0.01Mg0.22Fe0.08)(Be2.90Si6.00)(Na0.32)O18. Large Ion Lithophile Elements (LILE) (barium, strontium), some transition metals (cobalt, except nickel) and High Field Strength Elements (HFSE) (niobium, zirconium, and yttrium) in stream sediments that are associated with beryl exhibited low content about metamorphic rocks. Beryl formation appears to be controlled by upthrust faults and fractures that juxtaposed them with Cr-bearing ophiolitic units and a regime of metasomatic reactions. Such beryl crystals have also been found in detrital sediments that are derived from the schists.

RESUMEN Cristales de berilio fueron encontrados en sedimentos de corrientes que atraviesan en esquistos en el noreste de Eskişehir, al oeste de Anatolia. En este artículo se presentan resultados sobre el estudio de los cristales de berilio de Eskişehir con microscopio electrónico de barrido (SEM-EDX, del inglés Scanning Electron Microscopy), espectroscopia infrarroja y análisis geoquímicos. El berilio estaba acompañado de granate, glaucofana, cuarzo, epidota, moscovita, y clorito en las corrientes sedmientarias. Los cristales son esmeraldas de formas definidas (gema verde de berilio) y aguamarinas color verde celeste, con bandas de espectroscopia infrarroja de buena nitidez. El análisis químico húmedo del berilio de Eskişehir mostró 61.28 % de SiO2, 15.13 % de AlO3, 12.34 % de BeO, 0.18 % de Cr2O3, 1.49 % de MgO, 1.69 % de Na2O, 0.98 % de Fe2O3, y 0.008% de V2O3, lo que resulta en la formula (Al1.75Cr0.01Mg0.22Fe0.08)(Be2.90Si6.00)(Na032)O18. Los elementos litófilos de ion grande (bario, estroncio), algunos metales de transición (cobalto, excepto níquel) y los elementos de gran campo de fuerza (niobio, circonio e itrio) en las corrientes de sedimentos que están con berilio mostraron un bajo contenido sobre las rocas metamórficas. Las formaciones de berilio aparecen controladas por fallas de cabalgamiento y fracturas que se yuxtaponen con las unidades ofiolíticas relacionadas con cromo y un régimen de reacciones metasomáticas. Estos cristales de berilio se han encontrado también en sedimentos detríticos que se derivan de los esquistos.

Determinacion de la ciclicidad de las facies en la formacion Guaduas (Colombia) usando las cadenas de Markov

ABSTRACT Statistical embedded Markov Chain processes were used to analyze facies transitions and to determine the stacking pattern of the lithofacies of the Guaduas formation. Twelve Lithofacies were found and characterized based on lithology and sedimentary structures in four stratigraphic sections. The findings were compared with a previous assemblage of lithofacies, interpretations of sedimentary environments, and depositional systems. As a result, four depositional Systems were established. Through the statistical analyses of facies transitions it was found that tidal facies are prevalent in the Socota section, more specifically in the upper part. Whereas in the Sogamoso, Umbita and Peñas de Sutatausa sections, fluvial facies are prevalent in the upper part of the sections, and follow a regressivesequence with more continental deposits around the upper part of the sections. For each of these sections the Markov Chain transition matrices illustrate a strong interaction between tidal facies and fluvial facies, especially in the Peñas de Sutatausa matrix, where facies 6, made up of tidal deposits, appears several times. From the facies model and Markov Chain analyses, it is evident that the Guaduas formation is a cyclic sequence in which the Markov facies repetitions are consistent with the lithofacies analyses conducted in previous stratigraphic studies. The results reveal that the Markov Chain statistical process can be used to predict stratigraphy in order to correlate contiguous geologically unexplored areas in the Guaduas formation, where much work relating the correlation and the continuity of coal beds has yet to be done.

RESUMEN Se utilizaron los procesos estadísticos de las cadenas de Markov para analizar las transiciones de facies y para determinar el patrón de apilamiento de las litofacies de la formación Guaduas. Se encontraron y caracterizaron doce litofacies en cuatro secciones estratigráficas según litología y estructuras sedimentarias. Los resultados fueron comparados con un ensamblaje anterior de litofacies, interpretación de ambientes sedimentarios y sistemas deposicionales. Como resultado, se establecieron cuatro sistemas deposicionales. A través de los análisis estadísticos de las transiciones de la facies se encontró que la facies de marea son frecuentes en la sección de Socotá, más concretamente en la parte superior. Mientras que en las secciones de Sogamoso, Umbita y Peñas de Sutatausa, las facies fluviales son frecuentes en la parte superior de las secciones y siguen una secuencia regresiva con depósitos continentales hacia la parte superior de las secciones. Para cada una de estas secciones, las matrices de las cadenas de Markov presentan una fuerte interacción entre facies mareales y facies fluviales, especialmente en la matriz de Penas de Sutatausa, donde la facie 6, compuesta de depósitos mareales, aparece varias veces. A partir de los análisis de facies y de las cadenas de Markov, es evidente que la formación Guaduas es una secuencia cíclica en la que las repeticiones de facies de Markov son consistentes con el análisis de litofacies en estudios estratigráficos anteriores. Los resultados revelan que el proceso estadístico de las cadenas de Markov se puede utilizarse para predecir la estratigrafía y para correlacionar áreas contiguas y geológicamente inexploradas en la formación Guaduas, donde aún hay mucho trabajo que hacer en la correlación y la continuidad de los yacimientos de carbón.

Evaluación de modelos geopotenciales globales recientes para un proyecto de área lineal en Turquía

ABSTRACT The aim of this study is to present the evaluations based on comparisons of geoid heights that are computed from several global geopotential models (GGMs) and the GNSS/levelling data. In this application framework, differences between geoid heights obtained by GGMs and GNSS/levelling were computed. Then, the availability of geoid heights calculated by GGMs for engineering applications were investigated. The Konya-Polatli (Ankara) Express Train Project as a strip area project was chosen as the study area. The length of the project is approximately 210 km and consists of 110 benchmarks that belong to the Turkish National Triangulation Network. In this study a total of 69 GGMs were compared. In order to examine more detail, these models were classified as three groups based on CHAMP, GRACE and GOCE. Each group was evaluated separately and the results were obtained. According to results, the best five models were detected for geoid height differences (NGNSS/lev-Nggm) in terms of standard deviation. These are EIGEN-6c4, EIGEN-GRACE01s, EGM2008, EIGEN-6c3stat and EIGEN-6c2, respectively. Also, geoid heights were obtained using different parametric models. These parametric models were used in order to minimize the impact of the terms of bias, tilt etc. Generally, three, four, five and seven parametric models are used for the least-squares adjustment of the geoid height differences in the literature. Therefore, in this study the geoid heights were calculated for such different parametric models. After the geoid height values were computed from the parametric models, the best global geopotential models in terms of standard deviation were obtained as EIGEN-6c2, EIGEN-6c3stat, EGM2008, EIGEN-6c4 and EIGEN-GRACE01s, respectively. Also, geoid heights were obtained using different parametric models. These parametric models were used in order to minimize the impact of the terms of bias, tilt etc. Generally, three, four, five and seven parametric models are used for the least-squares adjustment of the geoid height differences in the literature. Therefore, in this study the geoid heights were calculated for such different parametric models. After the geoid height values were computed from the parametric models, the best global geopotential models in terms of standard deviation were obtained as EIGEN-6c2, EIGEN-6c3stat, EGM2008, EIGEN-6c4 and EIGEN-GRACE01s, respectively.

RESUMEN El propósito de este estudio es presentar las evaluaciones comparativas de alturas geoidales que fueron computadas a partir de varios Modelos Geopotenciales Globales (GGM, del inglés Global Geopotential Models) y la nivelación de información del Sistema Global de Navegación por Satélite. Luego se investigó la disposición para aplicaciones de ingeniería de las alturas geoidales calculadas por los modelos GGM. Se seleccionó el proyecto del Tren Expreso Konya-Polatli (Ankara) como el área de estudio por ser un terreno lineal. La longitud del proyecto es de 210 kilómetros y consiste de 110 puntos de referencia que pertenecen a la Red de Triangulación Nacional de Turquía. En este estudio se compararon 69 modelos GGM. Para un mejor examen, estos modelos se clasificaron en tres grupos basados en CHAMP (CHAllenging Minisatellite Payload), GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) y GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer). Cada grupo se evaluó por separado. De acuerdo con los resultados, se detectaron los cinco modelos mejores para las diferencias de alturas geoidales (NGNSS/LEV-NGGM) en términos de desviación estándar. Estos son EIGEN-6c4, EIGEN-GRACE01s, EGM2008, EIGEN-6c3stat, y EIGEN-6c2. También se obtuvieron las alturas geoide a través de diferentes modelos paramétricos. Este mecanismo se utilizo para minimizar el impacto en términos de inclinación y declive. Generalmente, se utilizan tres, cuatro, cinco, y siete modelos paramétricos para el ajuste por mínimos cuadrados de las diferencias de alturas geoide, según la literatura. Por lo tanto, en este estudio se calcularon las alturas geoide con estos modelos paramétricos. Después de que se computaron los valores de altura geoide desde los modelos paramétricos, se obtuvieron los mejores modelos geopotenciales globales en términos de desviación estándar, estos son el EIGEN-6c2, EIGEN-6c3stat, EGM2008, EIGEN-6c4 y EIGEN-GRACE01s, respectivamente.

Influencia de la presión, la estructura del carbón y su permeabilidad sobre la productividad de gas metano de carbón en profundidades de enterramiento del bloque Yanchuan Sur, China

ABSTRACT With a burial depth of 1000 m as the demarcation, the coal reservoir in South Yanchuan Block, China is divided into deep reservoir and shallow reservoir regions. A combination of coalbed methane well production data, well logging interpretation, coalbed methane numerical simulations and reservoir properties were used to research various production characteristics at different depths. The results indicate that coal thickness and gas content are not key factors that influence methane production. The shallow reservoir is located in a tension zone, while the deep reservoir is located in both a transformation zone and a compression zone. Although the reservoir and closure pressures increase with the burial depth, the pressures fluctuate in the deep reservoir, especially in the transformation zone. This fluctuation influences the opened degree of the fractures in the reservoir. The effective stress is lower in the deep reservoir than in the shallow reservoir, leading to higher permeability in the deep reservoir. This difference in effective stress is the key factor that influences the methane production. The combination of coal thickness and gas content also significantly influenced the methane production. Influenced by the reservoir and closure pressures, the Type III coal in the shallow reservoir is more developed, while the deep reservoir contained more developed Type I and Type II coal. The permeability increases exponentially with increasing thickness of Type I and Type II coal, which determines the high reservoir permeability in the deep reservoir. The development of Type III coal leads to the poor reservoir hydraulic fracturing effect. However, a reservoir with thick Type I and Type II coal can have a positive effect.

RESUMEN Con una profundidad de enterramiento de 1000 metros, el yacimiento de carbón del bloque Yanchuan Sur, en China, se divide en dos: el depósito profundo y el depósito superficial. Este trabajo combina los datos de la información de producción de gas metano asociado carbón, la interpretación de registros de pozo, las simulaciones numéricas de metano asociado a carbón y las propiedades del reservorio para encontrar las características de producción a diferentes profundidades. Los resultados indican que el espesor del carbón y el contenido de gas no son factores que alcancen a influir en la producción de metano. El depósito superficial se encuentra en una zona de tensión, mientras el depósito profundo está ubicado en una región tanto de transformación como de compresión. Aunque el reservorio y la presión de cierre se incrementan con la profundidad de enterramiento, las presiones fluctúan en el depósito profundo, especialmente en la zona de transformación. Esta fluctuación influye en el grado de apertura de las fracturas en el depósito. La tensión efectiva es más baja en el depósito profundo, lo que significa una mayor permeabilidad. La diferencia en la tensión efectiva es el factor clave que incide en la producción de metano. Afectado por las presiones de cierre y del yacimiento, el carbón tipo III en el depósito superficial está más desarrollado, mientras que el depósito profundo contiene carbón tipo I y tipo II más desarrollado. La permeabilidad se incrementa exponencialmente con el incremento del espesor en el carbón tipo I y tipo II, lo que determina la alta porosidad en el depósito profundo. El desarrollo de carbón tipo III lleva a un pobre efecto de la fractura hidráulica en el depósito. Sin embargo, un depósito con carbón tipo I y tipo II espeso podría tener un efecto positivo.

Influencia del agua ecológica en la escorrentía de la cuenca alta del río Minjiang medida a través de teledetección cuantitativa

ABSTRACT Remote sensing quantitative retrieval of ecological water (eco-water) has been foundational in systemic and quantitative research for water resources. Eco-water resource levels indicate conservation ability for the eco-water layer and influence of this on precipitation transformation and runoff regulation. The remote sensing quantitative inversion retrieved the MEC (Modulus of eco-water Conservation) of the Upper Minjiang River Basin study area in 1994 and 2001, and combined with climate data between 1990 and 2005, the influence of conservation water on the eco-water layer on runoff was then analyzed. Results revealed significant efficacy for flood control and water supply during the drought from the hydrologic cycle of eco-water. Thus protection and restoration of the eco-water layer for flood and drought prevention are crucial.

RESUMEN El sondeo remoto del agua ecológica (del inglés Eco-water, agua conservada en la superficie terrestre) es indispensable en la investigación sistemática y cuantitativa de las fuentes de agua. Los niveles de suministros de agua ecológica indican la capacidad de conservación de la capa de agua ecológica y la influencia de esta en la transformación de precipitación y la regulación de escorrentía. La inversión cuantitativa por sondeo remoto estableció el Módulo de Conservación de Agua Ecológica (MEC, del inglés Modulus of Eco-Water Conservation) para el área de estudio en la cuenca alta del río Minjiang entre 1994 y 2001, y combinada con la información climática de entre 1990 y 2005, se analizó la influencia de conservacion de agua en la capa ecoacuática. Los resultados mostraron una gran eficacia en el control de inundaciones y en el suministro de agua durante la sequía a lo largo del ciclo hidrológico. Por esta razón, la protección y restauración de la capa de agua ecológica para la prevención de inundaciones y sequía es necesaria.

Evaluación de la meteorización de rocas graníticas en edificios históricos urbanos por medio de indices geoquímicos

ABSTRACT Weathering involves important processes that alter the original structure, texture and chemical components of rocks and minerals. Bulk changes produced by weathering in granitic rocks have been studied by several methods, including chemical weathering indices. They are based on the assumption that some ions are more easily leached from minerals in relation to others. Such methods have also been briefly tested on building stone but not in urban environments, where fast stone weathering rates are typically observed, mainly due to interaction of minerals with several pollutants and where other specific processes, such as salt weathering, can occur. The aim of this work is to discuss the use of weathering indices in the study of weathering rates on granitic stones applied in four historical buildings of an urban area. Results suggest that some factors can cause scatter of results in the relation indices vs. exposition age in the built environment, namely previous weathering degree in rock massifs and the quarry, different orientation of façades and different exposure to urban pollutants. Indices that consider some highly mobile cations that are present in other building materials (namely Ca that is related to leaching from mortar joints) should be avoided due to the uptake of such elements by the stone pores or used to assess this some types of weathering. Moreover, the use of some indices shows more reliable results.

RESUMEN La meteorización implica importantes procesos que alteran la estructura, textura y componentes quimicos originales de las rocas y minerales. Los cambios producidos por la meteorización en rocas graniticas han sido estudiados por varios métodos, incluyendo los índices de meteorización química. Éstos se basan en la suposición de que algunos iones son lavados de los minerales más fácilmente que otros. Tales métodos también se han probado, aunque en pocos casos, en rocas de edificios, pero no de ambientes urbanos, en donde se han observado tipicamente elevadas tasas de meteorización, principalmente por la interacción de los minerales con varios compuestos contaminantes y en dónde otros procesos específicos, tales como la erosión por sales, pueden producirse. El objetivo de este trabajo es discutir el uso de indices de meteorización en el estudio de las tasas de meteorización de rocas usadas en cuatro edificios históricos de un área urbana. Los resultados sugieren que algunos factores pueden causar la dispersión de los resultados obtenidos a través de los indices en relación al tiempo de exposición en el ambiente construido, principalmente por el grado de meteorización previo de la roca en los macizos rocosos y en la cantera, la orientación de las fachadas y la diferente exposición a compuestos contaminantes. Los índices que consideran algunos cationes altamente móviles que están presentes en otros materiales de construcción (principalmente el Ca que se relaciona con la meteorización de morteros en las juntas) deben ser evitados debido a que penetran en los poros de las rocas de edificios o deben ser usados para evaluar algunos tipos de meteorización. Por otra parte, el uso de algunos índices muestra resultados más fiables.

Características químicas y distribución espacial de las aguas freáticas en el área urbana de Zhumadian (China)

ABSTRACT It is vital for analyzing groundwater chemical characteristics to develop, manage and protect groundwater resources. Hydrogeochemistry simulation, graphic method, and other methods are applied to analyze 22 pieces of groundwater chemical data in the urban area of Zhumadian City. The results show that shallow groundwater is mainly of HCO3-Ca type. Besides, from northeast to southwest, salinity and hardness increase gradually, the hydrodynamic condition becomes worse, and groundwater is significantly affected by human activities. This study is of important significance to scientifically using and managing groundwater resources in the urban area of Zhumadian City.

RESUMEN El análisis de las características químicas de las aguas freáticas o subterráneas es determinante para desarrollar, administrar y proteger los recursos hídricos. Este trabajo se basó en la simulación hidrogeoquímica, el método gráfico y otros procedimientos para analizar la información química de 22 muestras de aguas freáticas en el área urbana de Zhumadian, en el este de China. Los resultados muestran que las aguas freáticas poco profundas son principalmente del tipo HCO3-Ca. Además, del noreste al suroeste, la salinidad y la rigidez aumentan gradualmente, las condiciones hidrodinámicas empeoran y las aguas freáticas son afectadas por las actividades humanas. Este estudio es de una importancia significativa para el manejo científico y la administración de los recursos de aguas subterráneas en el área urbana de Zhumadian.

Investigación de los efectos de la variación en la velocidad del agua marina sobre las imágenes de migración en la geología de aguas profundas

ABSTRACT This paper aims at the problem that the migration quality is poor in deep water. It analyzed the influence that velocity model accuracy had on migration and studied the impact that variable seawater velocity makes on movement effect. At first, variable seawater velocity affected by temperature, pressure, and salinity is defined to replace the actual seawater velocity. Then variable seawater velocity's influence on interface migration location, layer sickness and movement energy focusing degree are analyzed in theory. Moreover, finally, a deep water layered medium model containing variable seawater velocity, a syncline wedge shape model, and a complex seafloor velocity model are constructed. By changing the seawater velocity of each model and comparing migration results of constant seawater velocity model and variable seawater-velocity model, it was found the conclusion. Under the condition of deep water, variable seawater velocity's impact on the quality of seismic migration is significant, which not only can change the location of geologic body migration result but also can influence the resolution of the geologic interface in the movement section and maybe can cause migration illusion.

RESUMEN Este artículo se enfoca en el problema de la baja calidad de la migración en aguas profundas. Se analiza la influencia que tiene el modelo de precisión de velocidad en la migración y se estudia el impacto que la variación de velocidad del agua marina tiene en el efecto de movimiento. En primera instancia, se define la variación de la velocidad del agua marina afectada por la temperatura, la presión y la salinidad para reemplazar la velocidad del agua marina actual. Luego se analiza la teoría de la influencia de la velocidad del agua marina sobre la interfaz de la ubicación de migración, el grosor de la capa y la energía de movimiento de acuerdo con la inclinación. Además, finalmente, se construyó un modelo medio por capas de aguas profundas que contiene las variaciones de velocidad del agua marina, un modelo de forma de cuña sinclinal, y un modelo de complejo de velocidades del lecho marino. Al cambiar la velocidad del agua marina en cada modelo y comparar los resultados de migración del modelo de velocidad de agua marina constante con los del modelo modelo de velocidad variable se encontró la conclusión. Bajo las condiciones de agua profunda, el impacto de la variación de la velocidad del agua es significativo en la migración sísmica, lo que no solo puede cambiar el resultado de migración en la ubicación del cuerpo geológico sino que además puede influir en la resolución de la interconexión geológica en la sección de movimiento y podría causar la ilusión de migración.