Earth Sciences Research Journal

Determination of Hydrothermal Prospects in the Geothermal Region of Paipa (Boyacá, Colombia), Using Remote Sensing and Field Data

ABSTRACT Geothermal resources have been found with the help of conventional geological, geochemical, and geophysical techniques. However, in some cases, difficult access to research areas hinders its application, which in turn increases operating costs and restricts areas of exploration. Remote sensors with thermal infrared are an important tool in the exploration of geothermal resources due to the low cost and high efficiency in the study of large geographic areas. In this research, thermal images of remote satellite sensors are used and integrated with existing geological-geophysical information for the determination of exploratory prospects of hydrothermal vents in the geothermal region of Paipa, Boyacá. The satellite thermal images used are Landsat 7 ETM+ and Landsat 8 OLI/TIRS. Radiometric calibration, atmospheric correction, surface thermal emissivity calculation, a single-channel, and Split window algorithm were applied to retrieve the land surface temperature. Soil temperature, surface temperature, air temperature, relative humidity, atmospheric pressure, and thermal imagery of the geothermal manifestations were also used. The field data contributed to the correction of the thermal bands, and the soil temperature data helped to create a subsurface temperature map at one-meter depth. Once the primary and secondary data was available, in a GIS, an unweighted spatial model was implemented, which used four input indicators (satellite temperature index, soil temperature index, structural lineaments index, and iso-resistivity index), to determine the areas most likely to find geothermal fluids. Six areas of exploratory interest for the extraction of hydrothermal fluids were determined, of which two are already known, and the remaining four are proposed as prospects. The results allowed us to conclude that thermal remote sensors are a useful tool for the mapping of geothermal anomalies in the Paipa region, and by combining these anomalies with geological-geophysical information, it is possible to determine specific areas of exploration.

RESUMEN Los recursos geotérmicos han sido encontrados con ayuda de técnicas de campo, geológicas, geoquímicas y geofísicas, las cuales, en algunas ocasiones, el difícil acceso al área de investigación, dificulta su aplicación, aumentando los costos de operación y restringiendo espacialmente las áreas de exploración. Los sensores remotos con infrarrojo termal, son una herramienta importante en la exploración de recursos geotérmicos, debido al bajo costo y alta eficiencia en el estudio de grandes áreas geográficas. En esta investigación se utilizaron e integraron imágenes termales de sensores remotos satelitales, con información geológica-geofísica existente, para la determinación de prospectos exploratorios de fuentes hidrotermales en la región geotérmica de Paipa, Boyacá. Las imágenes térmicas satelitales utilizadas son Landsat 7 ETM+ y Landsat 8 OLI/TIRS. También, se utilizaron datos de campo, de temperatura de suelo, temperatura de superficie, temperatura de aire, humedad relativa, presión atmosférica e imágenes térmicas de las manifestaciones geotérmicas. Las bandas termales Landsat fueron calibradas radiométricamente, posteriormente corregidas por efectos atmosféricos y emisividad de la superficie, aplicando algoritmos de un solo canal y Split Window, para Landsat 7 ETM+ y Landsat 8 TIRS, respectivamente. Los datos de campo contribuyeron a la corrección de las bandas termales, y los datos de temperatura de suelo, ayudaron a la creación de un mapa de temperatura subsuperficial a un metro de profundidad. Una vez se contaba con los insumos primarios y secundarios, en un SIG, se implementó un modelo espacial no ponderado, el cual utilizó cuatro variables de entrada (índice temperatura satelital, índice temperatura de suelo, índice lineamientos estructurales e índice iso-resistividad), para determinar las zonas de mayor probabilidad de encontrar fluidos geotérmicos. Se determinaron seis áreas de interés exploratorio para la extracción de fluidos hidrotermales, de las cuales, dos son ya conocidas y las cuatro restantes se proponen como prospectos. Los resultados permitieron concluir que los sensores remotos termales son una herramienta útil para el mapeo de anomalías geotérmicas en la región de Paipa, y combinando estas anomalías con información geológica-geofísica, es posible determinar áreas puntuales de exploración.

Basic Characteristics and Evolution of Geological Structures in the Eastern Margin of the Qinghai-Tibet Plateau

ABSTRACT Based on field geological survey and stratigraphic profile survey in the eastern margin of the Qinghai-Tibet Plateau, the basic characteristics and evolution of geological structure in the eastern margin of the Qinghai-Tibet Plateau are studied. The Dongyuan area of the Qinghai-Tibet Plateau is divided into the late Cenozoic period and the current period. During the Late Cenozoic, the Pliocene Xigeda lacustrine deposits develops from 4.2 MaBP to 2.6 MaBP, with 9 cold-warm climate change stages. There are 4.3 MaBP old glacial period in this area, and 5 extreme paleoclimate events in Quaternary. At present, the horizontal movement intensity and mode of different tectonic zones are determined by the northward extrusion, eastward extrusion and rotation around the eastern tectonic junction in the study area, and the stages of the movement state changing with time are related to the gestation and occurrence of extra-large earthquakes. At present, the three-dimensional crustal movement shows that the tectonic activity differentiation of mountain and basin, which is related to tectonic dynamic environment and deep material activity, is related to the compression, shortening and uplift of plateau mountain and the extension and subsidence of basin, reflecting the inheritance of neotectonic activity. Through practical analysis, it is found that the eastern margin of the Qinghai-Tibet Plateau is composed of Minshan fault block and Longmenshan structural belt. The left-lateral dislocation of Minjiang fault is roughly the same as the vertical dislocation. In Longmenshan tectonic belt, the right-lateral dislocation of Maowen-Wenchuan fault, Beichuan-Yingxiu fault and other main faults is the same as the vertical dislocation.

RESUMEN En este trabajo se estudian las características básicas y la evolución de la estructura geológica en el margen oriental de la meseta Qinghai-Tíbet con base en el análisis geológico de campo y el estudio del perfil estratigráfico de la zona de estudio. El área de Dongyuan de la meseta Qinghai-Tíbet se divide en el período Cenozoico tardío y el período actual. Durante el Cenozoico Tardío, los depósitos lacustres del Plioceno Xigeda se desarrollaron de 4.2 MaBP a 2.6 MaBP, con 9 etapas de cambio climático frío-cálido. Hay 4.3 MaBP viejos períodos glaciales en esta área, y cinco eventos paleoclimáticos extremos en el Cuaternario. En la actualidad, la intensidad del movimiento horizontal y el modo de las diferentes zonas tectónicas están determinados por la extrusión hacia el norte, la extrusión hacia el este y la rotación alrededor de la unión tectónica oriental en el área de estudio, y las etapas del cambio del estado del movimiento con el tiempo están relacionadas con la gestación y ocurrencia de terremotos extragrandes. En la actualidad, el movimiento cortical tridimensional muestra que la diferenciación de la actividad tectónica de la montaña y la cuenca, que está relacionada con el entorno dinámico tectónico y la actividad del material profundo, está relacionada con la compresión, el acortamiento y la elevación de la meseta de montaña y la extensión y hundimiento de cuenca, que refleja la herencia de la actividad neotectónica. A través del análisis práctico, se descubre que el margen oriental de la meseta Qinghai-Tíbet está compuesto por el bloque de falla Minshan y el cinturón estructural Longmenshan. La dislocación lateral izquierda de la falla de Minjiang es aproximadamente la misma que la dislocación vertical. En el cinturón tectónico de Longmenshan, la dislocación lateral derecha de la falla de Maowen-Wenchuan, la falla de Beichuan-Yingxiu y otras fallas principales es la misma que la dislocación vertical.

Soil erosion risk zoning in the Ecuadorian coastal region using geo-technological tools

ABSTRACT The activation of erosive processes on the slopes of the drainage catchments in the Ecuadorian coastal region represents a serious environmental problem that results in a loss of soil resource with the consequent reduction in agricultural productivity, increasing lack of areas with vegetation, and decreased water quality. These issues increase, among other things, the probability of flooding. The purpose of this research is to zone soil erosion risk in the Manabí province, which is located on the Ecuadorian coast. The methodology is supported by the employment of Geographic Information Technologies (GIT) in order to access and process information of interest, such as: precipitation data with which to calculate the R Factor of the Universal Soil Loss Equation (USLE); topography, which was employed to create a slope map from the Digital Elevation Model (DEM) ASTER; vegetation cover, by applying the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI); land use, through the interpretation of orthophotos and a field survey; and infiltration capacity, obtained by considering the texture of the soil. The factors were combined by means a weighted relationship (map algebra) and exploiting the potential of software for the design of Geographic Information Systems (GIS). The results indicate the presence of soils with little or limited vegetal protection, in areas with steep slopes, moderate rainfall and extensive farming activities. These characteristics determine conditions of high soil erodibility, and propitiate the triggering of erosive processes. Indeed about 19% of the surface of the Manabí province classifies with soil erosion risk between high and very high. These areas should be prioritized by regional government agencies to implement soil restoration and protection policies. Surfaces with medium soil erosion risk represent 67% of the territory, which are also areas that require certain levels of attention. The surfaces with low soil erosion risk represent only 14% of the province, corresponding to areas of low slope.

RESUMEN La activación de fuertes procesos erosivos en las vertientes de las cuencas hidrográficas de la provincia de Manabí, representa una seria problemática ambiental que se traduce en la pérdida del valiosísimo recurso suelo, con la consecuente disminución en el rendimiento de la productividad agrícola, el incremento de áreas desprovistas de vegetación, la disminución de la calidad del agua, la intensificación de las inundaciones, entre otras cosas. El objetivo de ésta investigación consiste en zonificar el riesgo erosivo en la provincia de Manabí; para ello se hace uso de las Tecnologías de la Información Geográfica en el acceso y procesamiento de información de interés como es el caso de las precipitaciones con el cálculo del Factor R de la USLE, topografía, elaborando un mapa de pendientes a partir del MDE ASTER, cobertura vegetal, usando el Índice Normalizado de Diferencia de Vegetación (INDV), uso del suelo, a través de interpretación de ortofotos y levantamiento de campo, y capacidad de infiltración, considerando la textura del suelo. La combinación de los factores se realizó a través de una relación ponderada, aprovechando las potencialidades de softwares para trabajo en ambiente GIS, específicamente las relacionadas con el álgebra de mapas. Los resultados indican la presencia de suelos con escasa o nula protección vegetal, en áreas de pendientes elevadas, pluviosidad considerable y actividades agropecuarias extensivas, lo cual condiciona la fuerte acción de los procesos erosivos, con las consecuencias de bajo rendimiento en la producción agropecuaria, azolve y contaminación de los cuerpos de agua con la consecuente disminución de la calidad de vida en la población, evidenciando la necesidad de implementar políticas, estrategias y acciones, por parte de los Gobiernos Autónomos Descentralizados, orientadas a impulsar el fortalecimiento de capacidades institucionales y comunitarias que promuevan la sostenibilidad ambiental.

The Comprehensive Treatment of the Ancient Landslide Deformable Body in the Giant Deep Rock Bedding based on the FLAC Analysis Model

ABSTRACT In previous studies, most of the studies are based on the failure mechanism of the landslide deformable body on tunnel and the safety monitoring and early warning after the completion of the tunnel, while there is less research on tunnel construction. In order to study the comprehensive treatment of the deformable body of the ancient landslide in the giant deep rock bedding better, the treatment of JM tunnel landslide deformable body was selected to carry on the empirical study. After a detailed analysis of the geological characteristics of JM tunnel engineering landslide, the stability analysis of the landslide and the deformation body and the calculation of the thrust value based on the FLAC model were carried out on the basis of the monitoring data. After the construction of the model, the intensity parameters of the slip mass deformation and the sliding zone were obtained from the back analysis. On the basis of the above, the comprehensive treatment scheme for the rear side of the old landslide deformation body was determined, including earthwork cleanup, grading supporting, and the back pressure by abandoning the cleaned earthwork at the leading edge. The study is of great significance to the design of the construction of undercrossing tunnel of landslide under the complicated geological conditions.

RESUMEN Estudios anteriores suelen basarse en el mecanismo de falla de un cuerpo deformable por deslizamiento de tierra en un túnel y en el monitoreo de seguridad y alerta temprana después de la finalización del túnel, mientras que hay menos investigación sobre la construcción del túnel. Para estudiar mejor el tratamiento integral del cuerpo deformable de un antiguo deslizamiento de tierra en un lecho de roca profunda gigante, se seleccionó el tratamiento del cuerpo deformable de deslizamiento de túnel del túnel JM para llevar a cabo el estudio empírico. Después de un análisis detallado de las consideraciones de deslizamiento por las características geológicas del túnel JM, se realizaron el análisis de estabilidad del deslizamiento de tierra y el cuerpo de deformación y el cálculo del valor de empuje basado en el modelo FLAC y en el monitoreo de información. Después de la construcción del modelo, los parámetros de intensidad de la deformación de la masa de deslizamiento y la zona de deslizamiento se obtuvieron del análisis posterior. Después de esto, se determinó el esquema de tratamiento integral para la parte posterior del antiguo cuerpo de deformación por deslizamiento de tierra, incluida la limpieza del movimiento de tierras, el soporte de nivelación y la contrapresión al abandonar el movimiento de tierra limpio en el borde delantero. El estudio es de gran importancia para el diseño de la construcción del túnel de deslizamiento de tierra bajo condiciones geológicas complicadas.

Earthquake predictions and scientific forecast: dangers and opportunities for a technical and anthropological perspective

ABSTRACT Supporting earthquake risk management with clear seismic communication may necessitate encounters with various popular misapprehensions regarding earthquake prediction. Drawing on technical data as well as insights from anthropology and economics, this paper addresses common and scientifically-unsupported ideas about earthquake prediction, as well as the state of science-based studies regarding statistical forecasting and physical precursors. The authors reflect on documented social and economic effects of unsubstantiated earthquake predictions, and argue that these may be dangerous but may also present certain opportunities for outreach and education in formal and informal settings. This paper is written in light of the importance that the United Nations Office for Disaster Risk Reduction has placed on coordination and communication within and among diverse organizations and agencies as well as by the recent popularity of so-called earthquake prediction in Mexico.

RESUMEN El apoyo de la gestión del riesgo de terremotos con una comunicación sísmica clara requiere incluir la atención de interpretaciones populares erróneas sobre la predicción de sismos. Con base en datos técnicos, así como en percepciones de la antropología y la economía, este artículo discute ideas populares y sin sustento científico sobre la predicción de terremotos, así como el estado del arte de estudios científicos con bases estadísticas y con precursores físicos. Se discuten los efectos sociales y económicos documentados de las predicciones de sismos sin sustento científico para argumentar su peligrosidad; pero también se hacen notar las oportunidades que representan su divulgación y educación en entornos formales e informales. El artículo discute a la luz de la importancia que la Oficina de la Organización de Nacionales Unidas para la Reducción del Riesgo de Desastres ha otorgado a la coordinación y comunicación dentro y entre las diversas organizaciones y agencias, así como a la reciente popularidad de la llamada predicción de terremotos en México.

A spectral multidomain penalty method solver for the numerical simulation of granular avalanches

ABSTRACT This work presents a high-order element-based numerical simulation of an experimental granular avalanche, in order to assess the potential of these spectral techniques to handle geophysical conservation laws. The spatial discretization of these equations was developed via the spectral multidomain penalty method (SMPM). The temporal terms were discretized using a strong-stability preserving Runge-Kutta method. Stability of the numerical scheme is ensured with the use of a spectral filter and a constant or regularized lateral earth pressure coefficient. The test case is a granular avalanche that is generated in a small-scale rectangular flume with a topographical gradient. A grid independence test was performed to clarify the order of the error in the mass conservation produced by the treatments here implemented. The numerical predictions of the granular avalanches are compared with experimental measurements performed by Denlinger and Iverson (2001). Furthermore, the boundary conditions and parameters such as lateral earth pressure coefficients and the momentum correction factor were analyzed in order to observe the incidence of these features when solving the granular flow equations. This work identifies the benefits and weaknesses of the SMPM to solve this set of equations, and thus, it is possible to conclude that the SMPM provides an appropriate solution to the granular flow equations proposed by Iverson and Denlinger (2001) and comparable predictions for the experimental data.

RESUMEN Este trabajo presenta la simulación numérica de una avalancha granular a escala experimental basada en elementos de alto orden, con el fin de evaluar el potencial de estas técnicas espectrales para resolver las leyes de conservación en geofísica. La discretización espacial de estas ecuaciones se desarrolló a través del métodos penalizado de multidominios espectrales (SMPM). Los términos temporales se discretizaron utilizando un método Runge-Kutta de preservación de estabilidad fuerte. La estabilidad del esquema numérico se garantiza con el uso de un filtro espectral y un coeficiente de presión lateral de tierras constante o regularizado. El caso de prueba es una avalancha granular que se genera en un canal rectangular de pequeña escala con gradiente topográfico. Se realizó una prueba de independencia de malla para aclarar el orden del error en la conservación de la masa producida por los tratamientos previamente mencionados. Las predicciones numéricas se comparan con las mediciones experimentales realizadas por Denlinger & Iverson (2001). Además, se analizaron las condiciones de contorno, y los parámetros como el coeficiente de presión lateral de tierras y el factor de corrección de momentum para observar su incidencia al resolver las ecuaciones del flujo granular. Este trabajo identifica las bondades y debilidades del SMPM para resolver este conjunto de ecuaciones y es posible concluir que el SMPM proporciona una solución adecuada de las ecuaciones propuestas por Iverson & Denlinger (2001). Además, las predicciones son comparables a los datos experimentales y resultados numéricos dados por otros esquemas.

Inversion Technique of Physical Parameters Based on Regularization Extension Depth Constraint

ABSTRACT Through the regularization downward continuation of gravity and magnetic anomalies, the depth of the field source can be solved. However, due to the Gibbs effect, the horizontal resolving power of the field source is poor. In view of this, based on the depth of field source established by regularization downward continuation, this paper proposes a physical property parameter inversion method based on iterative continuation and anomaly separation, which can effectively improve the inversion accuracy of superimposed anomaly physical parameters, and provide a new idea for solving the physical parameters of superposition gravity and magnetic anomalies.

RESUMEN A través de la regularización de la gravedad y las anomalías magnéticas, se puede resolver la profundidad de la fuente del campo. Sin embargo, debido al efecto Gibbs, el poder de resolución horizontal de la fuente de campo es poco. En vista de esto, basado en la profundidad de la fuente de campo establecida por la continuación de la regularización hacia abajo, este artículo propone un método de inversión de parámetros de propiedades físicas basado en la continuación iterativa y la separación de anomalías, que puede mejorar efectivamente la precisión de inversión de los parámetros físicos de anomalías superpuestas, y proporcionar una nueva idea para resolver los parámetros físicos de la superposición de gravedad y anomalías magnéticas.

Fusion Methods Evaluation and Classification Suitability Study of Wetland Satellite Imagery

ABSTRACT Based on HJ-1A HSI data and Landsat-8 OLI data, RS image fusion experiments were carried out using three fusion methods: principal component (PC) transform, Gram Schimdt (GS) transform and nearest neighbor diffusion (NND) algorithm. Four evaluation indexes, namely mean, standard deviation, information entropy and average gradient, were selected to evaluate the fusion results from the aspects of image brightness, clarity and information content. Wetland vegetation was classified by spectral angle mapping (SAM) to find a suitable fusion method for wetland vegetation information extraction. The results show that PC fusion image contains the largest amount of information, GS fusion image has certain advantages in brightness and clarity maintenance, and NND fusion method can retain the spectral characteristics of the image to the maximum extent; among the three fusion methods, PC transform is the most suitable for wetland information extraction. It can retain more spectral information while improving spatial resolution, with classification accuracy of 89.24% and Kappa coefficient of 0.86.

RESUMEN Con base en los datos HJ-1A HSI y Landsat-8 OLI, los experimentos de fusión de imágenes RS se llevaron a cabo utilizando tres métodos de fusión: transformación de componente principal (PC), transformación de Gram Schimdt (GS) y algoritmo de difusión vecina más cercana (NND). Se seleccionaron cuatro índices de evaluación, desviación estándar, entropía de información y gradiente promedio, para evaluar los resultados de fusión de los aspectos de brillo de imagen, claridad y contenido de información. La vegetación de humedales se clasificó por mapeo de ángulo espectral (SAM) para encontrar un método de fusión adecuado para la extracción de información de vegetación de humedales. Los resultados muestran que la imagen de fusión de PC contiene la mayor cantidad de información, la imagen de fusión GS tiene ciertas ventajas en el mantenimiento del brillo y la claridad, y el método de fusión NND puede retener las características espectrales de la imagen al máximo. Entre los tres métodos de fusión, la transformación de PC es la más adecuada para la extracción de información de humedales. Puede retener más información espectral al tiempo que mejora la resolución espacial, con una precisión de clasificación del 89,24% y un coeficiente Kappa de 0,86.

Paleo-tectonic Stress Field and Tectonic Evolution since the Mesozoic in the Eastern Mining Area of Pingdingshan

ABSTRACT By observing a large number of conjugate shear joint data in the field and underground of the study area, the conjugate shear joint data is analyzed by the stereographic projection method, and the paleo-tectonic stress field experienced in the mining area since the Mesozoic is inferred. Based on the above research, the tectonic evolution process of the eastern mining area of Pingdingshan is discussed from the aspect of dynamic mechanism. The results show that: (1) The eastern mining area of Pingdingshan experienced the Indosinian, Yanshan early-middle, Yanshanian, and Xishanian tectonic stress fields, with the directions of NS, NW, NE, and NNE, respectively. (2) The tectonic evolution of the mining area can be divided into four stages: (a) The Indosinian tectonic stress field has the weakest effect on the study area, the coal-bearing strata are gradually uplifted by the stress field in this period, and some small structures are formed in the coal-bearing strata; (b) The early-middle Yanshanian tectonic stress field has a certain transformation effect on the coal-bearing strata in the eastern part of Pingdingshan. It mainly forms the secondary structure of the mining area such as Huoyan normal fault and small fault-fracture structure; (c) The late Yanshanian tectonic stress field has the strongest effect, and the control complex fold structure with the axis near NW direction is formed under the tectonic stress field of this period, such as Likou syncline, Baishishan anticline, Lingwushan syncline, Guozhuang anticline, Niuzhuang syncline, etc. The near-NW direction of the control fault structure is also formed under the action of the late Yanshanian tectonic stress field, such as the Niuzhuang reverse fault, the original No.11 mine reverse fault, etc.; (d) The Himalayan tectonic stress field mainly forms some secondary and small structures in the mining area and has a certain transformation effect on the structure formed by the early tectonic stress field. The tectonic pattern of the eastern mining area of Pingdingshan is the result of the above-mentioned tectonic stress field acting in sequence with the coal-bearing strata, causing structural deformation of the coal seam.

RESUMEN Tras recopilar una gran cantidad de datos de cizallamiento en campo y bajo tierra del área de estudio, se analizó esta información con el método de proyección estereográfica, y el campo de esfuerzo paleo-tectónico experimentado en el área minera desde que se infiere el Mesozoico. Luego de este análisis de información se discutió el proceso de evolución tectónica de la zona minera oriental de Pingdingshan con enfoque en el mecanismo dinámico. Los resultados muestran que: (1) El área minera oriental de Pingdingshan experimentó los campos de estrés tectónico Indosiniano, Yanshan temprano-medio, Yanshaniano y Xishaniano, con las direcciones de NS, NW, NE y NNE, respectivamente. (2) La evolución tectónica del área minera se puede dividir en cuatro etapas: (a) El campo de tensión tectónica Indosiniana tiene el efecto más débil en el área de estudio, los estratos portadores de carbón se elevan gradualmente por el campo de tensión en este período, y se forman algunas estructuras pequeñas en los estratos portadores de carbón; (b) El campo de tensión tectónica Yanshaniana de principios y medios tiene un cierto efecto de transformación en los estratos portadores de carbón en la parte oriental de Pingdingshan. Esto forma principalmente la estructura secundaria del área minera, como la falla normal de Huoyan y la estructura de fractura de fallas pequeñas; (c) El campo de estrés tectónico de Yanshanian tardío tiene el efecto más fuerte, y la compleja estructura de control de plegado con el eje cerca de la dirección NW se forma bajo el campo de estrés tectónico de este período, como la sinclinal de Likou, la anticlinal de Baishishan, la sinclinal de Lingwushan, la anticlinal de Guozhuang, la línea de sincronización de Niuzhuang, etc. La dirección cerca-NW de la estructura de falla de control también se forma bajo la acción del campo de tensión tectónica de Yanshanian tardío, como la falla inversa de Niuzhuang, la falla inversa original de mina No.11, etc.; (d) El campo de tensión tectónica del Himalaya forma principalmente algunas estructuras secundarias y pequeñas en el área minera, y tiene un cierto efecto de transformación en la estructura formada por el campo de tensión tectónica temprana. El patrón tectónico del área minera oriental de Pingdingshan es el resultado del campo de tensión tectónica mencionado anteriormente que actúa en secuencia con los estratos portadores de carbón, causando deformación estructural de la capa de carbón.

Coal Seam Roof: Lithology and Influence on the Enrichment of Coalbed Methane

ABSTRACT To identify the lithology of coal seam roof and explore the influence of these roofs on the enrichment of coalbed methane, low-frequency rock petrophysics experiments, seismic analyses and gas-bearing trend analyses were performed. The results show that the sound wave propagation speed in rock at seismic frequencies was lower than that at ultrasound frequencies. Additionally, the P-wave velocities of gritstone, fine sandstone, argillaceous siltstone and mudstone were 1,651 m/s, 2,840 m/s, 3,191 m/s and 4,214 m/s, respectively. The surface properties of the coal seam roofs were extracted through 3D seismic wave impedance inversion. The theoretical P-wave impedance was calculated after the tested P-wave velocity was determined. By matching the theoretical P-wave impedance of the four types of rocks with that of the coal seam roofs, we identified the lithology of the roofs. By analyzing known borehole data, we found that the identified lithology was consistent with that revealed by the data. By comparing and analyzing the coal seam roof lithology and the gas-bearing trends in the study area, we discovered that the coal seam roof lithology was related to the enrichment of coalbed methane. In the study area, areas with high gas contents mainly coincided with roof zones composed of mudstone and argillaceous siltstone, and those with low gas contents were mainly associated with fine sandstone roof areas. Thus, highly compact areas of coal seam roof are favorable for the formation and preservation of coalbed methane.

RESUMEN Para identificar la litología de una cima con gas de filones de carbón y explorar la influencia de estas cimas en el enriquecimiento de metano en capas de carbón, se realizaron experimentos de petrofísica en rocas de baja frecuencia, análisis sísmicos y análisis de tendencias con gas. Los resultados muestran que la velocidad de propagación de la onda de sonido en roca a frecuencias sísmicas fue menor que la de las frecuencias de ultrasonido. Además, las velocidades de la onda P de arenisca, arenisca fina, limolita arcillosa y lutita fueron 1.651 m/s, 2.840 m/s, 3.191 m/s y 4.214 m/s, respectivamente. Las propiedades de la superficie de los techos con gas de filones de carbón se extrajeron mediante inversión de impedancia de onda sísmica 3D. La impedancia teórica de la onda P se calculó después de determinar la velocidad de la onda P probada. Al hacer coincidir la impedancia teórica de la onda P de los cuatro tipos de rocas con la de las cimas con gas de filones de carbón, se identificó la litología de las cimas. Al analizar los datos conocidos del pozo, se encontró que la litología identificada era consistente con la revelada por los datos. Al comparar y analizar la litología de la cima con gas de filones de carbón y las tendencias con gas en el área de estudio, descubrimos que la litología de esta cima estaba relacionada con el enriquecimiento del metano de las capas de carbón. En el área de estudio, las áreas con alto contenido de gas coincidieron principalmente con zonas de techo compuestas de lutita y limolita arcillosa, y aquellas con bajo contenido de gas se asociaron principalmente con áreas de techo de arenisca fina. Por lo tanto, las áreas altamente compactas del techo con vetas de carbón son favorables para la formación y preservación del metano de las capas de carbón.

Multifractal Behaviors of Daily Temperature Time Series Observed over Benin Synoptic Stations (West Africa)

ABSTRACT In this study, Multifractal Detrended Fluctuation Analysis (MFDFA) is applied to daily temperature time series in Benin synoptic stations from 1967 to 2012. The purpose is to examine the degree of multifractality and compare multifractal characteristics of temperature in various climatic areas (subequatorial and Sudanian). The analysis reveals that the daily temperature time series shows a multifractal behavior that is sensitive to the station’s geographic position and presents a positive long-term correlation. Weather conditions and the geographic position of the synoptic stations affect the shape and the characteristics of temperature spectrum. The multifractality is stronger in subequatorial region than the Sudanian. The major source of multifractality in temperature series is found to be the fat-tailed probability density function. However, long-range correlations also partly contribute to the multifractal features. Except Kandi’s synoptic station, the spectrum is left-skewed. The findings indicate the usefulness of the non-linear analysis in climate research due to the complex interactions among the natural processes. It can help understand the mechanisms governing the dynamics of temperature time series in Benin.

RESUMEN En este estudio, el análisis de la fluctuación multifractal descendente es aplicado a diversos tiempos de temperatura cotidiana en estaciones sinópticas en Benin de 1967 a 2012. El objetivo es examinar el nivel de multifractalidad y comparar las características multifractales de temperatura en varias zonas climáticas (subecuatorial y sudanés). El análisis muestra que los diversos tiempos de temperatura diaria presentan un comportamiento multifractal, que son sensitivos a la posición geográfica de la estación y que hay una correlación positiva a largo plazo. Las condiciones climáticas y la posición geográfica de la estación sinóptica afectan la forma y la característica del espectro de la temperatura. La multifractalidad es más fuerte en la región subecuatorial que en la sudanesa. Se encontró que la mayor fuente de multifractalidad en las diversas temperaturas consiste en una función probabilistica de colas pesadas. Sin embargo, correlaciones de gran autonomia también se corresponden con las características multifractales. Excepto la estación sinóptica de Kandi, el espectro inclina a la izquierda la asimetría estadística. Los hallazgos señalan la utilidad del análisis no lineal en la investigación climática debido a las interacciones complejas entre los procesos naturales. Este estudio permite comprender los mecanismos que manejan la dinámica de las series temporales de la temperatura en Benin.

Impact of different standard lighting sources on red jadeite and color quality grading

ABSTRACT The purpose of this paper is to investigate the standard light source for grading and displaying the color of red jadeite and to classify the color. With Raman spectrometer, ultraviolet-visible spectrophotometer and X-ray fluorescence spectrometer, the results show that, the Fe 3+ is the main chromogenic mineral of red jadeite, which negatively correlates with the tonal angle, while the color of red jadeite has a positive correlation with the hematite content. The color of 120 red jadeite samples was examined by collecting the reflective signaled from the sample surface using an integrating sphere with the portable X-Rite SP62 spectrophotometer based on CIE 1976 L*a*b* uniform color space. The color parameters of jadeite samples under D65, A and CWF standard light sources were analyzed. The light spectrum of D65 light source is continuous, relatively smoothed with high color temperature, which makes the sample color close to that under the natural light and can be used as the best evaluation light source. A light source contributes to improve the red tone of jadeite, which is the best light source for commercial display of red jadeite. CWF light source can be used as the auxiliary lighting for color evaluation. The color of red jadeite is divided into five levels from best to worst using K-Means cluster analysis and Fisher discriminant analysis under D65 light source: Fancy Vivid, Fancy Deep, Fancy Intense, Fancy dark and Fancy.

RESUMEN El propósito de este trabajo es investigar la fuente de luz estándar para calificar y mostrar el color de jadeíta roja y clasificarlo. Con el espectrómetro Raman, el espectrofotómetro ultravioleta-visible y el espectrómetro de fluorescencia de rayos X, los resultados muestran que el Fe 3+ es el principal mineral cromogénico de la jadeíta roja, que se correlaciona negativamente con el ángulo tonal, mientras que el color de la jadeíta roja tiene una correlación positiva con el contenido de hematita. El color de 120 muestras de jadeíta roja se examinó recogiendo el reflectante señalado desde la superficie de la muestra utilizando una esfera de integración con el espectrofotómetro portátil X-Rite SP62 basado en espacio de color uniforme CIE 1976 L*a*b*. Se analizaron los parámetros de color de las muestras de jadeíta bajo las fuentes de luz estándar D65, A y CWF. El espectro de luz de la fuente de luz D65 es continuo, relativamente suavizado con alta temperatura de color, lo que hace que el color de la muestra sea similar al de la luz natural y puede usarse como la mejor fuente de luz de evaluación. Una fuente de luz contribuye a mejorar el tono rojo de jadeíta, que es la mejor fuente de luz para la exhibición comercial de jadeíta roja. La fuente de luz CWF se puede utilizar como iluminación auxiliar para la evaluación del color. El color de la jadeíta roja se divide en cinco niveles, de mejor a peor, utilizando el análisis de conglomerados K-Means y el análisis discriminante de Fisher bajo la fuente de luz D65: Fancy Vivid, Fancy Deep, Fancy Intense, Fancy dark y Fancy.

Advance of research on the numerical simulation of sediment transport in the Yellow River estuary

ABSTRACT The numerical simulation of sediment transport in the Yellow River estuary is an important method to quantitative analyze the problems by water and sediment movement, including sediment deposition and river bed evolution, beach deposition and development, the formation and development of the delta, and so on. Making an intensive study of the problems is useful to study the principles of sediment movement and the evolution law of the estuary bed, and it is also important significance to scientific demonstrate of the estuary sediment deposition, sea water intrusion prevention treatment scheme and solve the problems of engineering. Based on the mathematical modeling of sediment transport and our research work, this paper analyzes the research statement, the unsolved issues and the developed trend of this kind problem, to provide the theoretical reference on more accurate numerical simulation of sediment transport in the Yellow River estuary and the scientific reference on the demonstration and decision of estuarine regulation scheme.

RESUMEN La simulación numérica del transporte de sedimentos en el estuario del río Amarillo es un método importante para analizar cuantitativamente los problemas por el movimiento del agua y los sedimentos, incluida la deposición de sedimentos y la evolución del lecho del río, la deposición y el desarrollo de las playas, la formación y el desarrollo del delta, y demás. Hacer un estudio intensivo de los problemas es útil para estudiar los principios del movimiento de sedimentos y la ley de evolución del lecho del estuario, y también es importante demostrar científicamente la deposición de sedimentos del estuario, el esquema de tratamiento de prevención de intrusiones de agua de mar y resolver los problemas de ingeniería. Basado en el modelo matemático del transporte de sedimentos y en nuestro trabajo de investigación, este estudio analiza la declaración de la investigación, los problemas no resueltos y la tendencia desarrollada de este tipo de problemas, para proporcionar la referencia teórica sobre una simulación numérica más precisa del transporte de sedimentos en el estuario del río Amarillo y la referencia científica sobre la demostración y decisión del esquema de regulación estuarina.

Adsorption of lead (Pb) in weathered tropical soil (Ribeira Valley region - Brazil)

ABSTRACT Lateritic soils have been widely used in the construction of landfill base liners for solid waste disposal. On the other hand, there is little practice in the use of cambisols (less clayey) for this finality. The use of local soil for the construction of liners in order to waterproof and retain contaminants represents an alternative to control this type of contamination. Thus, the objective of this study was to determine the physical and chemical properties of a cambisol collected in the city of Eldorado (Ribeira Valley) and to evaluate the ability of this soil to adsorb lead (Pb). The contamination of soil and water by Pb is a worldwide problem, and in the Ribeira Valley the contamination by Pb is common in specific areas mainly due to inadequate mining waste disposal. The efficiency of Pb adsorption by the cambisol was indirectly proportional to the concentrations of Pb in solution. When the initial concentration of 20 mg/L was used, the adsorption percentage of Pb was 92.5% and when the initial concentration was 100 mg/L, the adsorption rate was 81.7%. In addition to the retention of Pb, this soil presented the following characteristics which are favorable for using soils in the construction of liners: a silt loam (a high plasticity clay, CH), with liquid limit (LL) of 57%, plasticity index (PI) of 33%, oxidizing medium and the predominance of negative charges on the surface of the colloidal particles. Thus, it is concluded that this tropical soil (cambisol) exhibits characteristics that allow it to be used as a liner in the disposal of residues containing Pb.

RESUMEN Los suelos lateríticos se han utilizado ampliamente en la construcción de revestimientos de basureros para residuos sólidos. Por otro lado, hay poca práctica en el uso de cambisols (menos arcillosos) para esta finalidad. El uso de suelo local para la construcción de revestimientos para impermeabilizar y retener contaminantes representa una alternativa para controlar este tipo de contaminación. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue determinar las propiedades físicas y químicas de un suelo tropical fuertemente degradado recolectado en la ciudad de Eldorado (Valle de Ribeira), y evaluar la capacidad de este suelo para adsorber plomo (Pb). La contaminación del suelo y el agua por Pb es un problema mundial, y, en el Valle de Ribeira, la contaminación por Pb es común en áreas específicas, debido principalmente a la eliminación inadecuada de los desechos mineros. La eficiencia de la adsorción de Pb por el cambisol fue indirectamente proporcional a las concentraciones de Pb en la solución. Cuando la concentración inicial de 20 mg/L, el porcentaje de adsorción de Pb fue del 92,5% y cuando la concentración inicial fue de 100 mg/L, la tasa de adsorción fue del 81,7%. Además de la retención de Pb, este suelo presentó las siguientes características que son favorables para el uso de suelos en la construcción de revestimientos: es un suelo franco limoso (arcilla de alta plasticidad, CH), con límite de líquido (LL) del 57%, índice de plasticidad (PI) del 33%, medio oxidante y El predominio de las cargas negativas en la superficie de las partículas coloidales. Por lo tanto, se concluye que el suelo residual tropical (cambisol) presenta características que le permiten ser utilizado como revestimiento en la eliminación de residuos que contienen Pb.