Investigatii Asupra Metodei Potentialului Spontan In Muntii Semenic Si Platoul Iabalcea

CUPRINS

CUVÂNT ÎNAINTE

STRUCTURA LUCRĂRII

CAPITOLUL I: INTRODUCERE

1.1. Obiectivele studiului

1.2. Istoricul cercetărilor

CAPITOLUL II: REPERE ALE CADRULUI NATURAL

2.1. Localizarea ariilor de studiu

2.2. Munții Semenic – prezentarea ariei de studiu

2.2.1. Repere geologice

2.2.2. Repere geomorfologice

2.2.3. Aspecte pedologice

2.2.4. Aspecte hidrologice

2.2.5. Repere climatice

2.2.6. Aspecte de vegetație

2.3. Platoul Iabalcea – prezentarea ariei de studiu

2.3.1. Repere geologice

2.3.2. Repere geomorfologice

2.3.3. Aspecte pedologice

2.3.4. Aspecte hidrologice

2.3.5. Repere climatice

2.3.6. Aspecte de vegetație

CAPITOLUL III: METODOLOGIA DE STUDIU

3.1. Principiile metodei Potențialului Spontan

3.1.1. Stratul dublu electric

3.1.2. Procesul cuplajului electric

3.1.3. Modelul Helmholtz – Smoluchowski

3.2. Instrumente de achiziție a datelor

3.3. Prezentarea ariilor de investigații

3.3.1. Platoul Semenic

3.3.2. Platoul Iabalcea

3.4. Realizarea reprezentărilor obținute din datele de pe teren

3.4.1.Metode de interpolare

CAPITOLUL IV: NOȚIUNI. CLASIFICĂRI

4.1. Munții Semenic

4.2. Platoul Iabalcea

4.3. Clasificări în carst

4.4. Noțiuni asociate Potențialului Spontan

CAPITOLUL V: METODA POTENȚIALULUI SPONTAN. APLICAȚIE PRACTICĂ

5.1. Platoul Semenic

5.2. Platoul Iabalcea

CAPITOLUL VI: PROPUNERI DE OPTIMIZARE A METODOLOGIEI DE ANALIZĂ

CONCLUZII ȘI PERSPECTIVE

BIBLIOGRAFIE

ANEXE

Cuvânt înainte

Abordarea unui asemenea subiect ca și lucrare de licență a presupus o redescoperire continuă a ceea ce puteam realiza și a lucrurilor de care eram capabil. În acest caz, citatul lui Winston Churchill: „Pesimistul vede dificultatea în fiecare oportunitate. Optimistul vede oportunitatea în fiecare dificultate” s-a potrivit cu situațiile cu care m-am confruntat în sensul că, de multe ori trebuia să realizez ceva mai puțin agreabil și atunci trebuia să găsesc soluții pentru a depăși situația respectivă. Însă mereu este nevoie de perseverență și de cineva care să te motiveze.

La finalizarea acestei lucrări de licență, vreau să-i mulțumesc în special coordonatorului meu de licență, domnului profesor Urdea Petru pentru faptul că mi-a sugerat alegerea acestei teme și pentru susținerea și încurajarea realizării unui material de pionierat în geografia românească. De astfel, încrederea acordată pe parcursul realizării acestei lucrării de licență, cu tot ce a implicat aceasta, mi-a permis formarea unui bagaj de cunoștințe important, precum și o stare de împlinire în momentul depășirii anumitor obstacole apărute.

În al doilea rând, vreau să le mulțumesc colegilor mei, Popa Vlad și Roman Ivas pentru ajutorul oferit în realizarea măsurătorilor, pentru faptul că și-au sacrificat din timpul prețios și, desigur, pentru momentele plăcute petrecute împreună.

Mai vreau să le mulțumesc domnului Ardelean Mircea pentru sfaturile și aparatul GPS pus la dispoziție, precum și domnișoarei Soroceac Mihaela pentru datele climatice oferite.

Mulțumesc tuturor celor care m-au susținut și încurajat pe perioada realizării acestei lucrări de licență și care au avut un aport indirect la finalizarea acesteia.

Nu în ultimul rând, vreau să le mulțumesc părinților pentru tot ce au făcut pentru mine de-a lungul perioadei cât am fost elev și student.

Structura lucrării

În cadrul capitolul 1 se detaliază mai întâi importanța științifică a metodei Potențialului Spontan, precum și obiectivele pe care le are în vedere acest studiu, oprindu-se desigur și asupra unui istoric al cercetărilor efectuate în domeniu.

Capitolul 2 se axează pe stabilirea reperelor cadrului natural pentru fiecare locație în parte, între acestea existând numeroase diferențe, unul dintre scopurile studiului comparativ fiind acela de a se observa răspunsul între electrozi a semnalului electric generat de diverși factori, aplicat în medii diferite, în anumite intervale de timp. Fiecare element analizat are legătură cu un altul, acestea influențându-se într-o măsură mai mică sau mai mare.

Importantă este și metodologia de obținere și realizare a reprezentărilor obținute în urma cuantificării datelor obținute din teren. În capitolul 3 este pusă la punct teoria legată de modul în care se deplasează semnalul electric în mediul analizat, precum și răspunsul la medii cu compoziție și litologie diferite. Un alt aspect ce a necesitat detaliere a fost cel al instrumentelor de achiziție a datelor, acestea având un rol esențial în preluarea optimă a valorilor de Potențial Spontan. Alte elemente luate în considerare în acest capitol se vor referi la prezentarea profilelor studiate și la modul de realizare al reprezentărilor grafice.

Capitolul 4 este destinat prezentării unor noțiuni ce necesită o definire clară pentru a se putea înțelege optim modul de interconectare a elementelor și factorilor implicați, cu inserția unor clarificări terminologice.

Ținând cont de faptul că această lucrare de licență are în vedere prezentarea metodei Potențialului Spontan prin raportarea la un studiu comparativ între două zone, în capitolul 5 se prezintă efectiv datele obținute, reprezentările grafice realizate legate de această metodă, precum și explicațiile aferente.

Deoarece pe parcursul pregătirii instrumentelor, realizării măsurătorilor și a valorificării datelor obținute pot apărea anomalii ce pot fi corectate, în capitolul 6 se tratează modalitățile de ameliorare a datelor obținute pentru a fi conforme într-o măsură cât mai mare cu situația din teren.

Capitolul I: INTRODUCERE

1.1. Obiectivele studiului

Studiul acesta are în vedere abordarea teoretică și implementarea optimă a metodei Potențialului Spontan, în aspectele sale esențiale. Un studiu comparativ între o zonă cu caracter carstic, platoul Iabalcea, și una în care predomină relieful dezvoltat pe șisturi cristaline – platoul Semenic, are rolul de a evidenția circulația curentului în sol în două medii diferite și implicațiile pe care le presupune conductivitatea în fiecare caz.

De la stabilirea metodologiei de efectuare a studiului și prin aplicarea în teren a diferitelor metode, se pot realiza studii de ameliorare a zonei din punct de vedere hidrofizic în zona carstică sau abordări de natură tehnică în zona reliefului petrografic.

Deși are mai mult caracter științific, această metodă de studiu poate fi utilizată în validarea unor rezultate, metoda fiind ușor de implementat cu costuri relativ reduse. Trebuie ținut cont însă și de factorii perturbatori ce pot interveni în alterarea informațiilor receptate de aparatura de măsurare.

1.2. Istoricul cercetărilor

În domeniul potențialului de electroinfiltrare sau Potențialului Spontan există puține cercetări, mai ales în cazul unui studiu comparativ între două zone cu geologie și morfologie diferită. În România, cercetări de acest gen nu au avut loc, existând doar studii de prospecțiune a resurselor din sol prin intermediul curentului, în acest sens remarcându-se studiile lui Sabba S. Ștefănescu care a colaborat cu frații Schlumberger, aceștia din urmă punând bazele prospecțiunii electrice a solului (http://ro.wikipedia.org/ wiki/Conrad _și_ Marcel_Schlumberger, accesat la 22.02.2012).

Dacă pe plan național nu există numeroase studii de acest tip, pe plan mondial lucrurile sunt diferite. Metoda Potențialului Spontan a fost folosită în domenii precum hidrologia, vulcanologia, studierea câmpului geotermic, fenomenelor asociate seismelor și a corpurilor conductoare (Maineult, 2004) sau a fenomenelor asociate problemelor de mediu precum problema calității apei în zonele calcaroase (Jardani, 2007) și modificarea structurii digurilor realizate din elemente naturale (Boleve, 2009).

Pe lângă aceștia mai există cercetători în domeniu precum Zohdy A.R, Anderson L.A, Muffler L.P. cu lucrarea „Resistivity, self – potential, and induced polarization surveys of a

vapor – dominated geothermal system”, Sill W.R cu „Self – potential modeling from primary flows”, Mangin A.: „Contribution a l’étude hydrodynamique des aquiferes karstiques”, citați de Jardani (2007), fiecare dintre aceștia aducându-și contribuția în completarea și dezvoltarea metodei cu pricina.

Dacă referitor la relieful carstic există numeroase studii în care este confirmată utilitatea metodei Potențialului Spontan, în cazul reliefului petrografic cu elemente de morfogeneză periglaciară cercetările sunt aproape inexistente.

Referitor la arealul cercetat, de studiul caracteristicilor Munților Semenic și Aninei, cu particularitate platoul Iabalcea, s-au ocupat mai ales cei care au întocmit ghiduri turistice ale acestor zone în primul rând, dar și cei care s-au ocupat de studiul geologiei și geomorfologiei Munților Banatului.

Aceia care s-au ocupat de partea de geologie și geomorfologie au fost Bucur Ioan (1997), acesta ocupându-se de studiul formațiunilor mezozoice din zona Reșița – Moldova Nouă și Grigore Mihai (1981) cu lucrarea ,,Munții Semenicului – Potențialul reliefului”.

De aceste zone s-au mai ocupat și Roșu Alexandru (1973) cu lucrarea „Geografia fizică a României”, colectivul Posea Gr., Popescu N., și Ielenicz M. (1974) cu „Relieful României” sau Ielenicz M. și Pătru Ileana (2005) cu lucrarea „Geografia fizică a României”.

Dintre cei care s-au ocupat de partea de turism putem aminti pe Grigore Mihai (1981) cu ghidul ,,Munții Semenic” și Sencu Vasile (1978) cu ,,Munții Aninei” sau Oarcea Zeno (1970) cu ,,Munții Semenicului și Aninei”.

Zona munților Aninei a fost studiată mai în detaliu datorită resurselor de subsol existente, în acest sens individualizându-se lucrările lui Kudernatsch (1855, 1857), Teleged Roth sau Schafazik, acesta realizând prima hartă de ansamblu a zonei Reșița – Moldova Nouă (Bucur, 1997).

Capitolul II: REPERE ALE CADRULUI NATURAL

2.1. Localizarea arealelor de studiu

Munții Semenic (Fig. 2.1) sunt grupa montană situată în sud – vestul României, fiind cea mai importantă subunitate a Munților Banatului, având ca și limite în partea de nord Depresiunea Ezeriș – Brebu, Dealurile Sacoșului și Depresiunea Caransebeș, culoarele Timiș și Cerna – Mehadica la est, Depresiunea Bozovici și văile râurilor Poneasca și Miniș la sud și Munții Aninei la vest separați fiind de aceștia prin văile râurilor Poneasca și Bârzava (Institutul de Geografie, 1987). Arealul de studiu este situat în partea central – vestică a acestei grupe montane, respectiv în cadrul platoului Semenic, acesta din urmă reprezentând o arie bine definită în cadrul muntelui Semenic. Investigațiile au fost realizate în două arii distincte, unul în proximitatea izvorului numit Baia Vulturilor, într-o nișă de nivație, iar cel de-al doilea în zona vârfului Gozna, paralel cu releul, în primă fază, iar mai apoi pe versantul sudic al vârfului Semenic.

Fig. 2.1. Localizarea ariilor de studiu. Munții Semenic și platoul Iabalcea

Platoul Iabalcea (Fig. 2.1) face parte din munții Aninei fiind situat în nordul acestora având ca limite în vest și nord – vest Munții Semenic, platoul fiind separat de această grupă montană prin culoarele văilor Caraș, Poneasca, Miniș și Bârzava. Este mărginit în partea de sud de râul Caraș, în partea de vest de Munții Dognecei și în nord – vest de Depresiunea Lupacului (Institutul de Geografie, 1987). Zona de studiu este situată la aproximativ 10 km de orașul Reșița. În acest caz, investigațiile asupra metodei Potențialului Spontan au fost realizate în ariile cu succesiuni d970) cu ,,Munții Semenicului și Aninei”.

Zona munților Aninei a fost studiată mai în detaliu datorită resurselor de subsol existente, în acest sens individualizându-se lucrările lui Kudernatsch (1855, 1857), Teleged Roth sau Schafazik, acesta realizând prima hartă de ansamblu a zonei Reșița – Moldova Nouă (Bucur, 1997).

Capitolul II: REPERE ALE CADRULUI NATURAL

2.1. Localizarea arealelor de studiu

Munții Semenic (Fig. 2.1) sunt grupa montană situată în sud – vestul României, fiind cea mai importantă subunitate a Munților Banatului, având ca și limite în partea de nord Depresiunea Ezeriș – Brebu, Dealurile Sacoșului și Depresiunea Caransebeș, culoarele Timiș și Cerna – Mehadica la est, Depresiunea Bozovici și văile râurilor Poneasca și Miniș la sud și Munții Aninei la vest separați fiind de aceștia prin văile râurilor Poneasca și Bârzava (Institutul de Geografie, 1987). Arealul de studiu este situat în partea central – vestică a acestei grupe montane, respectiv în cadrul platoului Semenic, acesta din urmă reprezentând o arie bine definită în cadrul muntelui Semenic. Investigațiile au fost realizate în două arii distincte, unul în proximitatea izvorului numit Baia Vulturilor, într-o nișă de nivație, iar cel de-al doilea în zona vârfului Gozna, paralel cu releul, în primă fază, iar mai apoi pe versantul sudic al vârfului Semenic.

Fig. 2.1. Localizarea ariilor de studiu. Munții Semenic și platoul Iabalcea

Platoul Iabalcea (Fig. 2.1) face parte din munții Aninei fiind situat în nordul acestora având ca limite în vest și nord – vest Munții Semenic, platoul fiind separat de această grupă montană prin culoarele văilor Caraș, Poneasca, Miniș și Bârzava. Este mărginit în partea de sud de râul Caraș, în partea de vest de Munții Dognecei și în nord – vest de Depresiunea Lupacului (Institutul de Geografie, 1987). Zona de studiu este situată la aproximativ 10 km de orașul Reșița. În acest caz, investigațiile asupra metodei Potențialului Spontan au fost realizate în ariile cu succesiuni de doline din proximitatea drumurilor locale ale platoului.

2.2. Munții Semenic – prezentarea ariei de studiu

2.2.1. Repere geologice

Această grupă montană este constituită din roci cristaline, având aspect de bloc. Este încadrată de depresiuni tectonice, aparținând Pânzei Getice (Ielenicz, Pătru Ileana, 2005). Munții Semenic se caracterizează prin structuri plicative și disjunctive majore formate datorită unor secvențe de cicluri tectonice, iar ca trăsătură reprezentantă, șariajele sunt semnificative (Grigore, 1981).

„Semenicul este format din șisturi cristaline intens metamorfozate, predominând cele mezometamorfice, iar cele epimetamorfice existând cu totul limitat în partea centrală a regiunii”, (Grigore, 1981, p.15). În zona vârfurilor Semenic, Piatra Goznei și Piatra Nedeii pot fi observate granitoide sinorogene (Grigore, 1981). De asemenea sunt întâlnite gnaise nodulare, paragnaise cu muscovit și biotit, micașisturi în diverse combinații, acestea intercalându-se cu roci migmatice precum migmatitele lenticulare (Fig. 2.2). În privința vârfurilor de pe platou, litologia diferă, astfel că vârful Semenic este format din paragnaise cu muscovit și biotit, în timp ce vârful Piatra Goznei are în compoziția sa migmatite lenticulare (cf. harta geologică 1:50000, 1976, foaia Văliug).

Fig. 2.2. Platoul Semenic – Harta geologică ( după Harta geologică, foaia Văliug, Inst. de Geol. și Geofiz.)

2.2.2. Repere geomorfologice

Munții Semenic se prezintă sub forma unui bloc masiv de tip horst alungit (Posea, 2005), culmile montane desprinzându-se din nodul reprezentat de platoul Semenic, acesta din urmă fiind modelat de procese crionivale. Această grupă montană este încadrată de trei sectoare depresionare, precum și de culoare tectonice adânci ca urmare a „mișcărilor alpine ce au determinat linii de dislocație, fracturi de ansamblu și de profunzime, astfel că însușirile de horst ale munților și de grabene au început să se contureze” (Institutul de Geografie, 1987, p. 378).

Emmanuelle de Martonne a denumit această treaptă de relief, platforma Semenic, aceasta fiind „cea mai veche și mai tipică suprafață de nivelare” (Grigore, 1981, p.46). Energia reliefului în acest areal este redusă, doar spre văile ce se desprind din acest platou declivitatea este mai mare (Fig. 2.3.). Datorită acestui fapt, în zona centrală a platoului și nu numai, s-au format turbării, regimul de scurgere hidrică fiind redus. Sunt întâlnite forme de relief de tipul glacisurilor și a nișelor de nivație.

Fig. 2.3. Harta declivității suprafeței platoul Semenic

Interfluviile au aspect plat (Fig. 2.4) ca urmare a acțiunii proceselor erozionale instalate în perioada de nivelare (paleogen – începutul pliocenului) a platoului Semenic. În partea superioară a platoului, la altitudini de peste 1400 m se remarcă prezența martorilor de eroziune reziduali, mai importante fiind vârfurile Semenic (1446 m), Piatra Goznei (1447 m) și Piatra Nedeii (1437 m ), (Grigore, 1981).

Fig. 2.4. Reprezentare 3D a platoului Semenic

2.2.3. Aspecte pedologice

În zona platoului Semenic se întâlnesc mai multe tipuri de soluri grupate în anumite categorii astfel că în partea superioară apar prepodzoluri ce sunt dispuse divergent în jurul zonelor mai înalte. Suprafețele plane au în componența lor histosoluri districe datorită acumulării precipitațiilor lichide și solide și a scurgerii nesemnificative. Pe lângă aceste tipuri de soluri predominante mai sunt asociațiile de districambosoluri, podzoluri și litosoluri, acestea având o textură lutonisipoasă (cf. harta solurilor României 1:200.000, 1989). Fiecare tip de sol prezintă caracteristici ce influențează valorile PS obținute, un exemplu în acest caz fiind pedologia nișelor de nivație.

2.2.4. Aspecte hidrologice

Platoul Semenic este drenat de o serie de pâraie, în unele zone formându-se în perioadele cu precipitații semnificative lacuri periglaciare. În zona centrală a platoului s-au format turbării datorită condițiilor meteorologice și morfologice locale.

Din Munții Semenic izvorăsc o serie de râuri precum Timișul, Bârzava, Nera sau Mehadica, aceștia fiind sunt considerați „principalul centru orohidrografic al Banatului” (Grigore, 1981, p.12).

2.2.5. Repere climatice

Fiind situată în partea de sud – vest a României, grupa Semenic este influențată de vânturile de Vest, iar precipitațiile sunt cuprinse între 850 mm în zonele joase și peste 1200 mm la peste 1400 m (Fig. 2.8). Temperaturile medii anuale variază la nivelul platoului Semenic între 1,5 și 4 ̊C (date preluate din Raportul anual privind starea factorilor de mediu din Regiunea 5 Vest în 2010).

Cantitatea de precipitații are un rol semnificativ deoarece studierea potențialului de electroinfiltrare are în vedere și deplasarea particulelor antrenate de apă în sol, însă trebuie luați în considerare mai mulți parametri.

2.2.6. Aspecte de vegetație

Vegetația de tip subalpin este regăsită la altitudini de peste 1350 m, condițiile locale (precipitații, temperatura, circulația maselor de aer) contribuind la existența pajiștilor montane, iar izolat, a pâlcurilor de molidișuri și făgete (Grigore, 1990). Se întâlnesc specii de plante precum rogozul alpin (Carex curvula), graminee: firuța (Poa media), păiușul roșu (Festuca rubra), păiușul vulgar (Festuca versicolor), ovăsciorul (Avenastrum versicolor). Pe lângă acestea mai pot fi întâlnite specii de plante cu flori precum clopoțelul de stâncă (Campanula alpina), degetăruțul (Soldonella pusilla), arbuști: afinul (Vaccinum myrtillus) și merișorul (Vaccinum vitis – idaea), iar în zonele cu umiditate ridicată a solului – mușchi de turbă (Sphagnum). Printre crăpăturile rocilor mai este întâlnit cimbrișorul (Thymus vulgaris), (Grigore, 1990).

2.3. Platoul Iabalcea – prezentarea sitului de studiu

2.3.1. Repere geologice

Acest areal face parte din sinclinoriul Reșița – Moldova Nouă dezvoltându-se pe fundamentul cristalin al domeniului getic (Bucur, 1997). Este alcătuit din formațiuni mezozoice (Iurkiewicz et al., 2005) în care se individualizează anumite depresiuni neogene (în apropiere de Carașova), (Bucur, 1997). În cadrul acestui platou se impune subfaciesul de Doman, iar între Reșița și Carașova s-a constatat existența mai multor falii longitudinale (Bucur, 1997). Astfel de falii există între arealele cu roci ce aparțin Apțianului Inferior și Oxfordianului Inferior (Fig. 2.5.), iar în partea de vest a zonei studiate se află o falie inversă. O astfel de falie este regăsită și în proximitatea satului Iabalcea (cf. harta geologică 1:50000, 1976, foaia Reșița).

Arealul studiat se caracterizează printr-o mare varietate a elementelor geologice, acestea aparținând mai multor perioade geologice precum:

1. Apțian Inferior – Barremian cu calcare urgoniene;

2. Berriasian – Tithonic Superior cu calcare micritice, local dolomitizate, cu amoniți și calpionellide;

3. Tithonic Inferior – Kimmeridgian Superior cu calcare nodulare micritice cu amoniți;

4. Kimmeridgian Inferior – Oxfordian Superior cu calcare micritice și biomicritice cu benzi de silicolite; (România, harta geologică 1:50000, foaia Reșița, 1976)

Fig. 2.5. Platoul Iabalcea – Harta geologică ( după Harta geologică, foaia Reșița, Inst. de Geol. și Geofiz.)

2.3.2. Repere geomorfologice

Relieful pe care s-a efectuat studiul este unul carstic, mai exact un platou carstic complex (Fig. 2.6) făcând parte din categoria platourilor calcaroase joase (600 – 700 m), (Posea, 2005). Acesta este un platou carstic suspendat și în același timp fragmentat de râul Caraș (Goran, 1983). În cadrul acestuia predomină câmpurile de lapiezuri, doline, chei, cheile Carașului fiind un bun exemplu în acest caz, dar și formele endocarstice, pe versanții cheilor existând numeroase peșteri. Înspre partea estică, altitudinea crește constant, iar o dată cu aceasta și densitatea fragmentării reliefului.

La sud de Reșița, în lungul șoselei spre Carașova se pot observa câmpuri de lapiezuri fosilizate ca urmare a umplerii acestora cu sedimente (Coteț, 1971).

Caracterul plan al zonei se poate observa și din analiza hărții declivității, pantele având în general valori reduse, doar în zona cheii Carașului valorile sunt mari (Fig.2.7).

Fig. 2.6. Reprezentare 3D a platoului Iabalcea

Fig. 2.7. Harta declivității platoului Iabalcea

În cadrul platoului se pot observa înlănțuiri de doline, acestea regăsindu-se într-un număr mare în zona centrală a platoului, ceea ce favorizează drenarea rapidă a apei în subteran, explicându-se astfel lipsa apelor curgătoare din cadrul platoului.

Acest platou este acoperit de o scoarță de alterare foarte dezvoltată, pe alocuri, ceea ce permite susținerea unei cantități însemnate de vegetație în condițiile unei insolații puternice în comparație cu cantitatea de precipitații mai scăzută.

2.3.3. Aspecte pedologice

În zona platoului Iabalcea se întâlnesc mai multe tipuri și asociații de soluri cu texturi diverse. Astfel în partea de sud a platoului, în zona cheilor Carașului sunt predominante stâncăriile în timp ce în partea vestică a arealului, majoritare sunt districambosolurile cu textură lutoasă. Zona mediană a platoului se remarcă prin prezența asociațiilor de eutricambosoluri și a rendzinelor cu textură lutoasă, această zonă fiind mărginită în partea de est de zone întinse formate din rendzine litice cu textură argiloasă și roci compacte la zi (cf. harta solurilor României 1:200.000, 1989).

2.3.4. Aspecte hidrologice

Platoul Iabalcea este parcurs în partea de sud de râul Caraș, acesta parcurgând cheile omonime, fiind în același timp cea mai importantă apă curgătoare. Partea de NV a platoului este traversată de pârâul Suvac, acesta având caracter sezonier. Datorită existenței rocilor calcaroase și a pantelor în general mici, apa se infiltrează prin diaclaze în subteran, astfel că la nivelul platoului există puține izvoare și cursuri de apă (Coteț, 1971).

2.3.5. Repere climatice

Datorită situării în partea de SV a României, în zona Munților Aninei se resimt influențe mediteraneene ca urmare a altitudinilor mici ale acestei grupe montane (Oarcea, 1970). În zona platoului Iabalcea, precipitațiile medii multianuale variază între 850 mm în partea de vest și 950 mm în proximitatea Semenicului (Fig. 2.8). Temperatura medie anuală se situează în jurul valorii de 9 ̊C (date preluate din Raportul anual privind starea factorilor de mediu din Regiunea 5 Vest în 2010) ca urmare a altitudinii reduse și a faptului că platoul beneficiază de o anumită stabilitate climatică datorită înconjurării acestuia de către culmi mai înalte.

Fig. 2.8. Temperatura medie multianuală Precipitații medii multianuale

2.3.6. Aspecte de vegetație

Pajiștile ocupă suprafețe mari în cadrul platoului Iabalcea (Sencu, 1978). Datorită substratului geologic cu predominarea calcarelor și a influențelor climatului mediteranean, în cadrul platoului Iabalcea sunt întâlnite specii de orhidee precum Anacamptis pyramidalis, Dactylorhiza sambucina, Dactyloriza incarnata, Dactyloriza maculata, Orchis tridentate, Orchis morio L. ssp. picta., Orchis coriophora, Platanthera bifolia. Pe lângă acestea se mai întâlnesc specii de Padus mahaeb, Melica ciliata, Linum flavum, Iris variegata, Inula ensifolia ce intră în componența pajiștilor xerofile, prezența acestora fiind condiționată și de stâncăriile prezente. În partea de est a platoului, creșterea altitudinii este marcată și de prezența arborilor din speciile gârniță (Quercus frainetto), cer (Quercus cerris), mojdrean (Fraxinus ornus), Cotoneaster integerrimus, cărpiniță (Carpinus orientalis), (http://www.pnscc.ro/flora.htm, accesat la 06.03.2012).

Capitolul III: METODOLOGIA DE STUDIU

3.1. Principiile metodei Potențialului Spontan

Generalități

Metoda Potențialului Spontan (PS) se numără printre cele mai vechi metode de prospecțiune geofizică a solului (Fox, 1830, citat de Jardani, 2007).

„Potențialul Spontan reprezintă măsurarea pasivă în suprafață sau în foraj a distribuției potențialului electric natural creat prin mecanisme de polarizare a încărcăturilor electrice în medii poroase”, (Jardani, 2007, p.46).

3.1.1. Stratul dublu electric

Pentru înțelegerea Potențialului Spontan al curentului, Jardani (2007) a considerat că responsabil de producerea curentului în sol este excesul de sarcini ionice din volumul poral transportat prin flux hidric. Pentru a explica prezența acestui exces de ioni s-a apelat la analiza fenomenelor electrochimice la scară microscopică. La această scară, suprafața mineralelor este încărcată negativ, în general. Acest exces de sarcini negative se datorează fenomenelor electrochimice legate de interacțiunea chimică între mineralele unui electrolit.

Suprafața sarcinii mineralului este la originea unui câmp electrostatic ce perturbă distribuția ionilor și moleculelor polarizate ale electrolitului. Pentru conservarea neutralității ansamblului, în proximitatea acestei suprafețe încărcate există un exces de contraioni, la care se adaugă un strat de ioni adsorbiți.

În 1853, Helmholtz propune un model de distribuție a sarcinilor electrice în mediul poros. El definește un strat de ioni adsorbiți ce va fi delimitat prin două planuri, unul ce trece prin sarcinile negative situate la suprafața mineralului și altul ce trece prin centrul cationilor atrași prin suprafața respectivă. Acest model nu ține cont însă de distribuția ionilor din apa porală în câmpul electric local asociat sarcinii de suprafață. Această difuzie va fi luată în considerare de Gouy (1910) și Chapman (1913) care înlocuiesc acest plan de cationi printr-un strat considerat „difuz”. În interiorul acestui strat, densitatea de sarcină scade ca distanță de la suprafața mineralului. În 1924, Stern reia aceste lucrări și prezintă teoria stratului dublu electric cu un ansamblu format dintr-un strat compact plasat la suprafața mineralului, numit stratul Stern și un al doilea strat, cel difuz. Delimitarea între stratul Stern și stratul difuz se materializează prin ceea ce se numește plan de forfecare ce corespunde mișcării fluidelor în spațiul poral în cazul în care limita de viteza relativă a lichidului cu privire la nuclee este zero.

Boleve descrie stratul dublu electric (Fig. 3.1) astfel:

1. un strat compact numit strat Stern, ce constituie primul înveliș în jurul nucleului și care se caracterizează prin prezența cationilor adsorbiți la suprafața mineralului și sunt imobili din punct de vedere hidraulic;

2. un strat difuz, teoretizat de Gouy și Chapman. Cationii adsorbiți la nivel de strat Stern nu satisfac electroneutralitatea sistemului. Acest strat difuz este caracterizat printr-un exces de cationi în detrimentul anionilor. Diferența fundamentală ce există între stratul Stern și stratul difuz rezultă din faptul că, în ultimul, cationii sunt mobili hidraulic.

Dincolo de acest strat difuz, se vorbește de electrolitul liber. Nu mai există influența câmpului electrostatic și se află într-o stare de electroneutralitate locală.

Fig. 3.1. Schema distribuției ionice a stratului dublu electric în cazul unei suprafețe cu siliciu (după Darnet, 2003)

Stratul difuz poate fi definit de o lungime care se numește lungimea lui Debye (m) ce corespunde distanței de influență electrică a suprafeței mineralului (sarcină negativă) în spațiul poral. „Această lungime, de ordinul a 10 până la 300 Å este definită prin relația:

λD=

ɛ0: permitivitatea electrică a vidului (ɛ0=8.84×10-12), ɛr: constanta dielectrică relativă, e: sarcina electrică a electronului (-1,602x 10-19 C), T: temperatura (în Kelvin), kb: constanta lui Boltzmann (kb = 1,3806 x 10-23) , N: numărul lui Avogadro (6023 x 1023 mol L-1), și I: forța ionică a apei în sol (mol/m-3)”, (Revil și Glover, 1997, citați de Boleve, 2009, p.18).

3.1.2. Procesul cuplajului electric

Experimentele lui Helmholtz au permis înțelegerea fenomenului de electroinfiltrare. În cazul scurgerii într-un eșantion poros, excesul de sarcini prezent în stratul difuz migrează în sensul scurgerii spre extremitatea eșantionului. Această deplasare de sarcini se numește curent electric sursă sau curent de convecție (datorită unui gradient de presiune) și, prin consecință, contribuie la apariția unui câmp electric ce poate fi măsurat la extremitățile aceleiași probe. Pe de altă parte, apare un curent considerat de conducție (datorită gradientului de sarcini induse prin electroinfiltrare) de sens opus curentului sursei de convecție (Fig. 3.2). Intensitatea acestui curent de conducție va depinde de conductivitatea electrică în mediu. Un mediu poros va favoriza de astfel mai mult un curent de conducție cu cât conductivitatea electrică este mai mare.

Fig. 3.2. Principiul de funcționare al curenților de conducție și convecție (după Sheffer, 2008, din Boleve, 2009)

„Diferența de potențial electric la extremitățile probei se numește potențial electric de electroinfiltrare. Relația care leagă potențialul de electroinfiltrare de gradientul de presiune enunțat de Smoluchowski (1903) se exprimă prin relația Helmholtz – Smoluchowski:

= = CHS

unde și reprezintă diferența de potențial electric și diferența de presiune la marginile probei, este vâscozitatea fluidului (Pa/s) și este conductivitatea electrică a fluidului (S/ m-1). Termenul CHS (HS =Helmholtz – Smoluchowski) este coeficientul de cuplaj electrocinetic (V/Pa-1)”, (Boleve, 2009, p.20).

3.1.3. Modelul Helmholtz – Smoluchowski

După Dukhin și Derjaguin (1974), citați de Guichet (2002), modelul Helmholtz – Smoluchowski poate reda detaliat modul în care se pot obține valorile PS. Se consideră că atunci când o presiune diferită este impusă extremităților eșantionului, ea antrenează o scurgere laminară a fluidelor ce saturează porii. Această scurgere erodează cu ionii proprii stratul difuz, ca un curent electric de convecție, permițând ionilor stratului difuzat să apară în lungul suprafeței porilor. Cum acest curent electric de convecție apare sub efectul scurgerii fluidelor, se numește curent de electroinfiltrare. Transportul ionilor prin acest curent de convecție se adaugă acumulării de încărcături electrice de semn opus extremității eșantionului și prin consecință apariția diferenței de potențial. Câmpul electric generat prin acumularea încărcăturilor extremităților antrenează apariția unui curent de conducție a ionilor dirijați în sens opus curenților de convecție. Prin creșterea acestui curent de conducție în urma încărcăturilor acumulate la extremități, după aplicarea diferenței de presiune, curentul electric însoțește migrarea ionilor în câmpul electric de convecție, atingând o valoare egală cu a curentului electric de convecție. Creșterea numărului de încărcături la extremități încetează. O stare staționară este stabilită și valoarea diferenței de potențial între extremitățile eșantionului se numește potențial de electroinfiltrare.

Pentru obținerea formulei potențialului de electroinfiltrare trebuie cunoscută formula curentului de conducție și formula curentului de convecție și scrierea egalității între acești doi curenți. Dukhin și Derjaguin (1974) au făcut calculul în cazul unui por cilindric de rază a. Formula coeficientului de cuplaj (CHS) obținut cu modelul Helmholtz – Smoluchowski este:

CHS =

unde ɛ: permitivitatea electrolitului; ϛ: potențial zeta; η: vâscozitatea electrolitului; : conductivitatea electrică a electrolitului;

Există mai multe mecanisme ce pot genera electricitate la nivelul solului, dintre care amintim atât pe cele artificiale, precum cele de natură industrială (Darnet., 2003), însă cele mai relevante sunt cele naturale. Astfel de fenomene naturale ce produc deplasări ale electroliților în sol sunt reprezentate de oxidoreducere, oraje, electrocinetism, potențial electromagnetic, electrochimic, bioelectricitate, seismoelectricitate și piezoelectricitate (Darnet, 2003).

Pentru apariția potențialului de electroinfiltrare (PS) trebuie respectate două condiții: fluidul ce saturează porii trebuie să circule în rețeaua poroasă și în al doilea rând trebuie să existe un potențial electric la suprafața mineralelor. Apariția diferenței de potențial este legată de saturarea porilor cu electroliții (Guichet, 2002).

Pe lângă aceștia, alți parametri naturali ce influențează valorile de Potențial Spontan sunt reprezentați de valoarea pH-ului solului, efectul conductivității electrice a fluidelor, influența mineralogiei rocilor, permeabilitatea, saturația solului sau temperatură (Guichet, 2002).

3.2. Instrumente de achiziție a datelor

Pentru înregistrarea valorilor PS obținute pe teren, am utilizat un voltmetru Volcraft VC 850, acesta putând înregistra valori ale potențialului electric cu oscilații de 0,1 mV, cu o impedanță cuprinsă între 0 și 60 Ω.

Ca și senzori s-au utilizat electrozi Petiau astfel: un electrod fix (de referință), iar un al doilea mobil, ce a fost deplasat în fiecare punct al profilului. Electrozii Petiau (Fig. 3.4.) sunt impolarizabili, adică sunt folosiți la măsurarea diferenței de potențial între două puncte conductoare ionizate (Petiau, 2000). Cu ajutorul voltmetrului mai-sus menționat s-au înregistrat valorile potențialului electric obținute între cei doi electrozi (Fig. 3.3), în diferite puncte.

Fig. 3.3. Schema măsurării Potențialului Spontan pe teren

Acești electrozi (Fig. 3.4) conțin o tijă metalică ce intră în contact cu o soluție bazică, de regulă un amestec de clorură de plumb (PbCl2), silvină (KCl) și sare gemă (NaCl) (Petiau, 2000). Înainte de inserarea electrodului de referință în sol se introduce bentonită în gaura respectivă pentru a se asigura o umiditate constantă, o bună receptare a sarcinilor electrice și pentru a se reduce din interferențele generate de mediul de desfășurare a investigațiilor.

Fig. 3.4. Structura unui electrod Petiau (după Petiau, 2000)

3.3. Prezentarea ariilor de investigații

3.3.1. Platoul Semenic

Primul set de măsurători a fost realizat în data de 10.11.2011, realizându-se investigații la această dată în două arii de tip caroiaj. Caroiajul 1 a fost realizat în nișa de nivație de lângă izvorul Baia Vulturilor (Foto. 3.1). Acesta a avut laturile de 30 m, iar punctele din care s-au obținut datele au avut o frecvență de 5 m. Electrodul fix a fost amplasat la aproximativ 2,5 m de latura superioară a profilului, la mijlocul acestuia. Caroiajul al 2-lea a fost realizat pe panta sud – estică a vârfului Piatra Goznei, în proximitatea releului, la aproximativ 130 m de acesta. La fel ca în cadrul primului amplasament, laturile profilului au fost de 30 m, cu o frecvență a punctelor de plasare a electrozilor de 5 m.

Foto. 3.1. Nișa de nivație – Baia Vulturilor

Datorită unor condiționări antropice pe care le vom prezenta ulterior, în cadrul celei de-a doua etape de măsurători (19.05.2012), nu am mai realizat un caroiaj în zona releului, acestea având loc doar în nișa de nivație de la Baia Vulturilor și în proximitatea vârfului Semenic, în aria criopedimentului ce-l înconjoară (Foto 3.2.). În cadrul acestui sit s-a mers pe un caroiaj cu laturile de 30 m în lățime, respectiv 45 m în lungime.

Foto. 3.2. Criopediment – vârful Semenic

3.3.2. Platoul Iabalcea

În cadrul primului amplasament (Foto. 3.3.) din cadrul primului set de măsurători au fost efectuate atât un profil liniar cu orientarea vest – est, cu lungimea de 200 m, cât și unul transversal pe direcția nord – sud, cu lungimea 60 m.

Foto. 3.3. Profil liniar într-o succesiune de doline. Platoul Iabalcea

Al doilea amplasament (Foto. 3.4) a vizat efectuarea măsurătorilor într-o dolină, în acest caz realizându-se un caroiaj pe o suprafață de 360 m2, punctele de efectuare a măsurătorilor fiind stabilite din 10 în 10 m. Electrodul de referință a fost situat în nord – vestul caroiajului la o distanță de 3 m de primul aliniament al zonei avute în vedere.

Foto. 3.4.Caroiaj. Dolină – Platoul Iabalcea

Măsurătorile au fost efectuate în două perioade distincte, primul set de măsurători a fost efectuat după topirea zăpezii (18.03.2012), iar al doilea set la aproximativ o lună (27.04.2912) în condițiile în care precipitațiile au fost mai reduse ca și cantitate. Diferențele dintre perioada cu umiditate mai ridicată și cea cu umiditate redusă sunt destul de vizibile după compararea valorilor obținute.

3.4. Realizarea reprezentărilor obținute din datele de pe teren

După obținerea valorilor legate de potențialul de electroinfiltrare, a urmat prelucrarea acestora în format digital.

Pentru a putea utiliza valorile respective, am construit un model teoretic format din puncte corespunzătoare fiecărui punct din teren. Pe lângă această metodă simplă, dar care necesită timp, construirea sistemului de puncte se mai poate realiza și prin luarea punctelor din teren prin intermediul GPS-ului sau a stației totale și transpunerea acestora în format digital. Acestor puncte le-au fost atribuite valorile în milivolți obținute în urma măsurătorilor. Următorul pas a constat în interpolarea acestor valori ale punctelor pentru construirea reprezentărilor grafice de tipul hărților.

În acest caz s-a utilizat softul ArcMap din programul ArcGis al firmei Esri. Pentru a obține reprezentări în format raster viabile s-a folosit funcția de interpolare ce se găsește în modulul Arc Toolboks – Spatial Analyst Tools unde găsim o serie de metode de interpolare utilizate frecvent.

După numeroase încercări am stabilit interpolările ce pot fi utilizate în mod adecvat pentru a se putea face o comparație cu situația din teren în conformitate cu realitatea.

În cele ce urmează vom enumera caracteristicile interpolărilor regăsite în cadrul softului, iar mai apoi, vom face referire la reprezentările rezultate din datele obținute de pe teren.

Interpolările incluse în programul ArcMap ce pot fi folosite pentru prelucrarea respectivelor date sunt următoarele: Kriging, Trend, Natural Neighbor, IDW (Inverse Distance Weighting) și Spline.

3.4.1. Metode de interpolare

Kriging

Este o metodă de interpolare statistică utilizată în diverse aplicații și presupune că distanța sau direcția dintre punctele de eșantionare reflectă o corelație spațială ce poate fi folosită pentru a explica variația în suprafață.

Se bazează pe tehnica mediei ponderate utilizând o rază de căutare care poate fi fixă sau variabilă. Valorile generate de celule pot depăși valoarea gamei de probe, iar suprafața nu trece prin probe (http://www.esri.com/news /arcuser/0704/summer2004.html, accesat la 22.02.2012).

Trend

Trend este o metodă statistică care constată că suprafața se potrivește pe punctele de prelevare folosind o potrivire a unor pătrate de regresie, folosind o ecuație polinomială pentru întreaga suprafață. Aceasta duce la o suprafață care minimizează suprafața în raport cu valorile de intrare. Suprafața este construită astfel încât, pentru fiecare punct de intrare, totalul diferențelor dintre valorile reale și valorile estimate (de exemplu, varianța) va fi cât mai mică posibil. Este un interpolator inexact, iar suprafața rezultată rareori trece prin punctele de intrare. Totuși, această metodă detectează tendințele din date eșantion și este similară cu fenomene naturale, care de obicei variază ușor ( http :// www. esri.com/ news/arcuser/0704/ summer 2004. html, accesat la 22.02.2012).

Natural Neighbor

Acest tip de interpolare poate fi utilizată atât pentru interpolare cât și pentru extrapolare și funcționează bine cu puncte distanțate. Se pot utiliza eficient pentru seturi de date de mari dimensiuni de intrare a punctelor. Când se utilizează metoda Natural Neighbor (Fig. 3.5), se iau în considerare orice punct ce deține celule de ieșire ( http ://www .esri. com/ news/ arcuser/ 0704 /summer2004.html, accesat la 22.02.2012).

Fig. 3.5. Interpolare Natural Neighbor

IDW

Funcția IDW (Fig. 3.6.) se poate utiliza optim când setul de puncte este reprezentativ astfel încât să se poată surprinde gradul de variație pe suprafețele supuse analizei. „IDW determină valorile folosind un set de celule liniar – ponderat printr-o combinație de puncte de eșantionare. Greutatea atribuită este o funcție de distanță de la un punct de intrare la locația celulei de ieșire.”,( http://www.esri.com /news/arcuser/ 0704/summer2004.html, accesat la 22.02.2012). În funcție de gradul de putere setat, clasele obținute se pot evidenția mai eficient, optimul de putere fiind valoarea de 3, concentrând clasele în jurul valorilor.

Fig. 3.6. Interpolare IDW

Spline

Estimează valorile utilizând o funcție matematică care minimizează curbura de suprafață totală, în acest caz suprafața pliindu-se pe toate punctele de intrare. Există două variante Spline Regularized și Spline Tension. Spline Regularized încorporează trei derivate: panta, rata de schimbare în pantă și rata de schimbare în derivat/ secundă în calculele sale de reducere a inexactităților. Varianta Spline Tension folosește doar panta și rata de schimbare în pantă, existând nevoia existenței mai multor puncte în calcule ( http:// www.esri.com/ news/arcuser/ 0704/summer2004.html, accesat la 22.02.2012). Spline Regularized amplifică puterea de extindere a claselor de valori. Metoda Spline (Fig. 3.7.) reflectă în mare măsură situația din teren.

Fig. 3.7. Interpolare Spline

Celelalte metode deformează în mare măsură reprezentările grafice în sensul că accentuează anumite condiții cum este cazul interpolării Trend (Fig. 3.8.), aceasta amplificând valorile în comparație cu celelalte interpolări utilizate. În plus, netezește zonele din jurul valorilor conferind reprezentării un caracter circular.

Fig. 3.8. Interpolare Trend

IDW și Spline sunt două metode deterministe, care creează suprafețe de probe, bazate pe gradul de similitudine sau gradul de netezire. Cu toate acestea, în timp ce o suprafață Spline trece exact prin fiecare punct de probă, o suprafață IDW nu va trece prin nici unul dintre puncte. Kriging este o metodă geostatistică care folosește o tehnică pentru estimarea valorilor derivate din măsura de relației cu probele ( http://www. esri.com/ news/arcuser/0704/summer2004.html, accesat la 22.02.2012).

Ținând cont că fiecare dintre aceste metode de interpolare are avantaje și dezavantaje, după observarea modului de corelare cu situația din teren am decis că cele mai avantajoase metode pentru reprezentarea metodei de PS sunt: interpolarea Spline (cu subtipurile aferente), IDW (în acest caz nivelul de greutate al unui punct trebuie ales în mod optim) și Natural Neighbor, aceasta fiind metoda de interpolare pe care am considerat-o adecvată pentru efectuarea reprezentărilor Potențialului Spontan.

Obținerea datelor de pe teren presupune stabilirea optimă a profilului de studiu în sensul că acesta trebuie să îndeplinească anumite criterii pentru reducerea interferențelor. După Jardani (2007) există trei mari categorii de factori ce pot influența receptarea optimă a valorilor de PS.

Acești factori sunt:

1.inducția magnetotelurică, reprezentată de variațiile temporale ale câmpului magnetic terestru influențat de curenții electrici telurici (pot influența semnalul PS când se efectuează măsurători ce depășesc intervalul de 24 de ore).

2. potențialul bioelectric se referă la schimbul de elemente chimice între diferite corpuri biologice, acest schimb generând un curent electric (este cazul rădăcinilor copacilor sau a arealelor acoperite cu o cantitate însemnată de vegetație).

3. sursele antropice, în acest caz instalațiile industriale ce pot conduce curent în sol perturbă preluarea datelor reale de PS, valorile receptate de electrozi fiind foarte mari.

Un astfel de caz de „poluare” a valorilor de PS (Fig. 3.9) a condus la înregistrarea unor valori foarte mari în apropierea releului de lângă vârful Piatra Goznei, deși latura cea mai apropiată de releu era situată la o distanță de aproximativ 90 m.

Rețeaua electrică existentă în acea zonă, între releu, antenele de telecomunicații și stâlpii de înaltă tensiune, infiltrează în sol importante cantități de energie electrică, acest aspect putând fi dezbătut ca un subiect de sine stătător, mai ales prin prisma eficientizării consumului energiei electrice.

Pentru optimizarea semnalului obținut în urma efectuării măsurătorilor de PS, Maineult (2004) consideră că erorile se pot corecta într-o anumită măsură de către operator. Semnalele înregistrate prezintă adesea valori neconforme, de origine variată, precum erori de calcul sau erori de manipulare.

Fig. 3.9. Influența factorilor antropici asupra valorilor de PS. Zona releului – platoul Semenic

Ținând cont de compensațiile cuplului de electrozi, semnalele obținute nu reflectă valori absolute ale diferenței de potențial. Pentru eliminarea compensațiilor, semnalele sunt reduse la valoarea de scurgere nulă (se presupune că potențialul electric în mediu este egal cu zero), sau la valoarea de scurgere inițială. În acest ultim caz, semnalele nu mai corespund diferenței de potențial, dar variațiile diferenței de potențial se pot ajusta în raport cu starea inițială de referință. Ele sunt numite diferențe de potențial reduse.

Capitolul IV: NOȚIUNI. CLASIFICĂRI

Realizarea acestei lucrări de licență, cu accentul pe metoda Potențialului Spontan, a presupus și utilizarea unui vocabular specific mai multor domenii științifice, astfel că s-a impus întocmirea unui capitol distinct în care să fie tratate aceste aspecte. În funcție de zona analizată, Munții Semenic sau platoul Iabalcea, în primă fază, sau de reperele de natură tehnico – științifică, definirea diferiților termeni are rolul înțelegerii în mod optim a diverselor notații.

4.1. Munții Semenic

Nișele de nivație: reprezintă forma de relief ce a rezultat din intensificarea acțiunii îngheț – dezghețului asupra unei suprafețe, a deplasării fragmentelor dezagregate în funcție de pantă și acumularea debrisului în apropierea depozitelor de zăpadă, modelate de vânt, în zonele montane unde precipitațiile solide acumulate într-o astfel de microformă negativă se topesc în perioadele cu temperaturi ridicate (Pitty, 1985).

Sunt suprafețe relativ semicirculare ce pot fi regăsite în zona de contact „a unui versant cu suprafața rotunjită sau netedă a unui interfluviu” (Urdea, 2000, p.178). Nivația influențează doar partea inferioară a acestei forme, în timp ce pereții sunt modificați prin procese criergice și secundar prin acțiunea avalanșelor.

Nișele de nivație pot fi de două tipuri în funcție de perioada în care stratul de zăpadă se păstrează în respectivul areal: perene și sezoniere. Acest fapt influențează și distribuția vegetației limitrofe.

Nișele de nivație sunt influențate de persistența anotimpului hibernal, direcția vântului și cantitatea de precipitații solide căzute în arealul respectiv (Christiansen, 1998). Au un rol activ în hidrografia locală datorită faptului că, prin cantitatea de zăpadă concentrată și înmagazinată în respectivul spațiu, aceasta se va topi mai lent asigurând o curgere treptată a apei. În acest mod se asigură umiditatea necesară vegetației din apropierea nișei de nivație și în perioadele cu precipitații reduse.

Criopedimentație: procesul de criopedimentație este definit ca fiind eroziunea apărută datorită condițiilor de periglaciar pe o suprafață cu solifluxiune și pantă de scurgere, transportându-se fragmentele înghețate rezultate în afara zonei respective (Iannicelli, 2010). Criopedimentația conduce progresiv la terasarea, iar mai apoi aplatizarea terenului (Fig. 4.1). În timp, criopedimentația lărgește unele forme de relief transformându-le în suprafețe plane. Criopedimentația produce modificări de mare amploare și necesită 100.000 de ani în zonele joase și aproximativ 10.000 de ani în zonele înalte pentru individualizarea formelor caracteristice (Iannicelli, 2010). Criopedimentația este generată de blocarea infiltrării precipitațiilor de către stratul de permafrost ca și nivel inferior. Una dintre condițiile manifestării crioplanației este reprezentat de structura litologică, rocile dure, prin fragmentarea lor specifică pot facilita existența crioplanației.

Fig. 4.1. Evoluția reliefului afectat de criopedimentație (după Iannicelli, 2010, cu modificări)

Jungerius (1966) citat de Iannicelli (2010) după un studiu efectuat în regiunea Alberta, Canada, a afirmat că este posibilă formarea de criopedimente chiar și în arealele cu o suprafață mai redusă, în acest caz formele generate fiind de dimensiuni mai mici, acesta fiind un punct comun cu arealul de studiu cercetat.

Condițiile mediului înconjurător influențează semnificativ mecanismul formării criopedimentelor, acesta fiind influențat de structura litologică, declivitate, gradul de acoperire cu vegetație, prezența permafrostului, natura și cantitatea de precipitații (Czudek, Demek, 1971; Vandenberghe, Czudek, 2008). Aceiași autori au concluzionat că, în general, criopedimentația se desfășoară pe un singur nivel. Diversitatea morfologiei criopedimentelor este reflectată de diferența dintre energia reliefului și gradul de transport al fragmentelor rezultate în urma dezintegrării rocii compacte. În special, criopedimentele se formează în condiții de periglaciar, în urma acoperirii iarna cu un strat de zăpadă și topirea acestuia la scurt timp după îngheț (Vandenberghe, Czudek, 2008).

În cadrul platoului Semenic, este posibil ca zona limitrofă vârfurilor Piatra Goznei, Semenic și Piatra Nedeii să fie rezultată în urma proceselor de criopedimentație, acest proces putându-se instala în decursul perioadelor glaciare, perioade în care s-a remodelat și complexul structural Borăscu în zona superioară a Munților Semenic. În acest sens există anumite similitudini între zone precum Cehia, Olanda sau nordul Yukonului în care s-a instalat criopedimentația și platoul Semenic, mai exact proximitatea celor trei vârfuri.

Observabil este faptul că partea de NV a vârfului Semenic (Fig. 4.2) este mai uniformă ca și gradient al pantei, aici putându-se observa fragmente de rocă la zi distribuite uniform dinspre vârf spre zonele inferioare, în timp ce pe versantul sud – vestic aceste fragmente sunt mai mult acoperite de sol și au tendință de deplasare datorită pantei și a neconsolidării acestora.

Fig. 4.2. Vârful Semenic. Profil geomorfolologic.

Glacisurile: se formează în urma proceselor de denudare și acumulare în condițiile prezenței climatelui temperat și periglaciar. „Sunt rezultatul retragerii lente a abrupturilor și constituie suprafețe de racord, acoperite cu depozite deluviale, ajunse la o pantă generală de echilibru dinamic” (Irimuș, 2003, p.88). Existența lor este condiționată de dezagregarea, descompunerea și eroziunea areolară (laterală) într-o perioadă de timp redusă (Irimuș, 2003).

Structuri plicative: sunt acele structuri formate în urma mișcărilor orizontale datorate presiunii laterale sau tangențiale (Coteț, 1971).

4.2. Platoul Iabalcea

Roci carbonatate. Principalele elemente componente ale rocilor carbonatate sunt CaCO3 (calcit și aragonit) și CaMg(CO3)2 (dolomitul). Aceste roci pot avea origini diferite în funcție de origine care poate fi organică, chimică și biochimică (Pomerol et al., 2000).

Relief carstic: „carstul este un complex natural etajat (de suprafață și de adâncime) generat de acțiunea predominantă a apei în cuprinsul rocilor solubile (calcare, dolomite, gips ,sare)”, (Coteț, 1971, p.267).

Platourile calcaroase: „sunt suprafețe continue de calcar ce acoperă teritorii relativ mari în care apar, în limitele unei energii de relief scăzute, văi de doline, pante cu doline, văi oarbe, câmpuri de lapiezuri”, (Bleahu, 1982, p. 236).

Mediile poroase: sunt definite ca fiind materiale ce prezintă goluri interioare ce pot comunica între ele. Rocile compactate (calcarul și dolomitele) au un grad mare de porozitate putând înmagazina o cantitate mare de apă (www.hydrop.pub.ro /POLUARE 2.pdf, accesat la 27.02.2012).

Doline: sunt forme exocarstice elementare și reprezintă depresiuni de formă circulară sculptate în calcare, de dimensiuni diverse de la câțiva metri la peste 1 km (Bleahu, 1982).

Văi carstice transversale: „încep în zone necarstice și taie masivul de calcar, apa fiind alohtonă în raport cu el” (Bleahu, 1982, p.224). Se caracterizează prin prezența cheilor, acestea fiind înguste cu versanți abrupți (Bleahu, 1982).

Infiltrarea apei în subteran: apa are o capacitate limitată de dizolvare a calcarului în funcție de conținutul în gaz carbonic, însă trebuie ținut cont de faptul că pe suprafețele calcaroase scurgerea are valori reduse (Bleahu, 1974).

În funcție de modul de infiltrare a apei în subteran (Valdes, 2005, citat de Jardani, 2007) s-a stabilit existența a două tipuri de infiltrare a apei (Fig. 4.3): infiltrare difuză (în cazul în care arealul carstic are aspect omogen) și infiltrare concentrată (dacă morfologia superioară are caracter fragmentat).

Fig. 4.3. Tipuri de carst în funcție de modul de infiltrare al apei (Jardani,2007)

Astfel distribuția infiltrării precipitațiilor în subteran variază în funcție de condițiile locale, dar și de substratul geologic.

Modalitatea de infiltrare a apei spre subteran este strâns legată de rețeaua de fisuri, pori, fisuri tectonice, aceasta dizolvând cu timpul roca și astfel contribuind la mărirea rețelei. Condițiile constituirii carstului au în vedere infiltrarea apei în masivul de calcar, circulația apei prin subteran și într-un final revenirea la suprafață prin intermediul izbucurilor sau peșterilor (Bleahu, 1974).

4.3. Clasificări în carst

Tipuri de carst:

Există mai multe tipuri de carst în funcție de anumite criterii (Bleahu, 1982):

– după gradul de acoperire cu vegetație: carsturi nude;

carsturi înierbate;

carsturi forestiere;

– după altitudine: carsturi montane;

carsturi de platou;

carsturi litorale;

carsturi submarine;

– după gradul de acoperire: carsturi acoperite;

carsturi la zi;

– după criteriul morfologic: carst de platou;

carst de creste;

carst de masive izolate;

Tipuri de doline:

Dolinele pot fi grupate în trei categorii genetice:

– doline de dizolvare;

– doline de prăbușire;

– doline de tasare – acest ultim tip de doline nu se regăsește în cadrul platoului Iabalcea și deci nu va fi supus analizei.

Dolinele de dizolvare se formează în arealele cu declivitate scăzută în care procesul de dizolvare al rocii calcaroase este semnificativ (Onac, 2000). Acest proces se desfășoară în zona „intersecțiilor dintre fisuri, diaclaze sau la nivelul suprafețelor de stratificație”, (Onac, 2000, p.73). Onac (2000) consideră caracteristic dolinelor următoarele elemente:

o pătură de sol formată din sedimente ce acoperă roca solubilă;

un sistem eficient de drenaj al apelor de percolație;

un element structural (fisură, diaclază) modificat și transformat prin coraziune ce permite infiltrarea în subteran a apei și sedimentelor.

Dolinele de sufoziune reprezintă un subtip al dolinelor de dizolvare, acestea formându-se prin scurgerea lentă a sedimentelor prin fisurile existente în calcar (Onac, 2000).

Dolinele de prăbușire se formează, după cum sugerează și numele, ca urmare a prăbușirii unor goluri carstice. Deși factorul principal îl reprezintă gravitația, la baza formării acestui tip de doline, disoluția are un rol semnificativ (Onac, 2000).

4.4. Noțiuni asociate Potențialului Spontan

Interpolare: „determinarea punctelor pe unde va trece o curbă de nivel (pe plan sau hartă) pe baza unor puncte de altitudine sau a unor curbe de nivel cunoscute” (Albotă et al., 2009, p.182).

Reprezentare raster: „suprafața terenului este reprezentată prin intermediul unei rețele de celule rectangulare”, (Torok – Oance, 2001, p.24). „În cadrul modelelor raster valoarea pantei se calculează de obicei cu ajutorul derivatelor parțiale ținând cont de atributele pixelilor din jur, din acest punct de vedere calculul declivității încadrându-se în categoria operatorilor de context”, (Torok – Oance, 2001, p.26).

Electrolit: „un electrolit este compus din una sau mai multe substanțe dizolvate, care sunt scufundate într-un solvent” ( Guichet, 2002, p. 9). Solventul cel mai adesea întâlnit este apa, iar substanțele dizolvate au concentrații ce variază (Guichet, 2002).

Potențial zeta: „Potențialul zeta se apreciază prin determinarea mobilității electroforetice combinată cu măsurarea vitezei particulelor. Mărimea potențialului zeta oferă o indicație asupra stabilității sistemului coloidal. Valoarea generală care face separarea între sistemul stabil și cel nestabil este plasată la + 30 mV sau – 30 mV. Particulele cu potențiale mai mari decât +30 mV sau mai mici decât – 30 mV sunt considerate normal stabile.

Factorul cel mai important care afectează potențialul zeta este pH – ul”, (www. icmpp. ro/ro/intranet/Prezentari/Prezentare%20ap2.pdf, accesat la 07.03.2012).

Oxidoreducere: „prezența unui corp conductor în partea superioară oxigenată a solului și zonele mai profunde anaerobe produce un fenomen de geobaterie”, (Sato și Mooney, 1960, Bigalke și Grabner, 1997, Timm și Möller, 2001 citați de Darnet, 2003) ce creează un curent între zona oxigenată unde corpul conductor se oxidează și zona anaerobă unde se reduce (Darnet, 2003),

Electrocinetism: „este procesul fizic ce generează un curent electric la borne într-un mediu poros sub acțiunea circulației fluidelor”, (Darnet, 2003, p.9),

Bioelectricitate: „metabolismul ființelor vii se adaugă transferului unui mare număr de substanțe chimice (apă, ioni, molecule organice) la traversarea țesuturilor vegetale sau animale în care deplasarea poate genera anomalii de potențial electric”, (Darnet, 2003, p.16).

Piezoelectricitate: această tehnică se bazează pe înregistrarea precisă a încărcăturii electrice produse în aer prin materie radioactivă, în urma acțiunii exercitate asupra unui mineral cu proprietăți piezoelectrice cum este cuarțul (Molinie, Boudia, 2006).

Bentonită: este o rocă argiloasă formată din alterarea cenușilor vulcanice și se caracterizează printr-un conținut ridicat în minerale din grupa montmorillonitului, alături de care apar: cuarț, mică, illit, feldspați (http://www.bentonita.com.ro/content/bentonite, accesat la 27.02.2012).

Potențial de electroinfiltrare: se referă la potențialul electric natural prezent în sol (Jardani, 2007).

Capitolul V: METODA POTENȚIALULUI SPONTAN. APLICAȚIE PRACTICĂ

În cadrul aplicațiilor de teren, au fost efectuate măsurători în două zone cu geologie diferită: platoul Semenic cu un relief dezvoltat pe roci cristaline și platoul Iabalcea cu un relief carstic. În aceste locații s-au efectuat atât investigații pe arii de tipul caroiajelor (de cele mai multe ori), cât și pe cele de tip profil. Aria suprafețelor pe care s-au realizat măsurători a variat în funcție de ce tip de microformă s-a avut în vedere.

5.1. Platoul Semenic

Măsurătorile realizate în acest areal au fost efectuate în nișa de nivație Baia Vulturilor în primă fază, iar mai apoi în alte zone din cadrul platoului.

Deoarece metoda Potențialului Spontan are în vedere înregistrarea curentului electric generat de mișcarea fluidelor în sol (Boleve, 2009; Darnet, 2003), prin realizarea unor reprezentări grafice se pot observa zonele de scurgere a apei în cadrul stratului de sol precum și influența mediului climatic asupra zonei studiate, în diferite perioade ale anului.

Astfel, a fost analizat potențialul electric spontan al unei arii atât într-o perioadă în care frecvența precipitațiilor era mai redusă, dar și după o perioadă cu însemnate cantități de precipitații atât solide, cât și lichide.

Din reprezentările următoare se poate observa geometria evoluției valorilor de PS (Tabelul 1, Anexa 1) în perioade cu precipitații reduse (Fig. 5.1) și după o perioadă cu intense căderi de precipitații (Fig. 5.2) ținând cont că acest sit este o nișă de nivație.

Fig. 5.1. Baia Vulturilor – harta PS din 10.11.2011. Metoda Natural Neighbor

Fig. 5.2. Baia Vulturilor – harta PS din 19.05.2012. Metoda Natural Neighbor

Zonele cu valori scăzute (zonele cu nuanțe de verde) reprezintă zonele cu o mobilitate hidrică în stratul de sol, în condițiile în care partea de sud a caroiajului se caracterizează printr- o scădere a pantei. Este probabilă și existența unei microforme de relief concave acoperite de un strat semnificativ de sol și material turbos în decursul timpului, dar care canalizează încă fluxul de apă.

Evoluția valorilor curentului (Tabelul 1, Anexa 1) în sol a depins de morfologia locală și de situația climatică la un moment dat. Astfel, se pot observa modificări însemnate între cele două perioade în care au fost efectuate măsurătorile. Valorile PS au fost amplificate în acest caz de creșterea circulației hidrice generate de mărirea cantității de percipitații și de faptul că topografia locală permite drenarea apei spre sud – vestul profilului.

Prin realizarea graficelor valorilor PS atât pentru rânduri, cât și pentru coloane se poate observa evoluția și amplitudinea curentului electric generat în două perioade distincte, fapt ce poate conduce prin evaluare sezonieră la vizualizarea modului de evoluție între anumite puncte.

În cele ce urmează, vom analiza aceste grafice, grupate pe perechi, în vederea determinării și stabilirii unor posibile cauze ce au contribuit la obținerea respectivelor valori în mod comparativ între două perioade distincte.

Evoluția valorilor PS (mV) în cazul nișei de nivație de la Baia Vulturilor diferă ca și amplitudine de la o perioadă climatică la alta, în sensul că, de exemplu, pentru prima coloană a caroiajului (Fig. 5.3), în perioada 10.11.2011 oscilațiile sunt puternic amplificate cu un maxim de 56,7 mV și un minim de -0,5 mV, comparativ cu aceași linie, dar din data de 19.05.2012 cu un maxim de 30,1 mV și un minim de 10,8 mV. Lipsa precipitațiilor contribuie la fluctuațiile semnificative din stratul de sol prin scăderea mobilității elementelor chimice și a forțării acestora să manifeste energie cinetică în cadrul mișcării.

Valorile mari sugerează o imobilitate a coloizilor din sol, în condiții de pantă și mobilitate hidrică redusă.

Fig. 5.3. Graficele valorilor PS pe coloana 1 în 10.11.2011, respectiv 19.05.2012. Baia Vulturilor

În cazul perechilor de valori de pe rândul 1 (Fig.5.4) se poate observa o similaritate între cele perioade în special în cazul ultimelor 4 puncte; bineînțeles existând o amplitudine mai scăzută în setul de valori din 19.05.2012, comparativ cu prima perioadă. Repetarea acestei situații chiar și la o intensitate mai mică a valorilor semnalului electric poate demonstra existența unei linii de scurgere pe acest rând dinspre nord spre sud.

Fig. 5.4. Graficele valorilor PS pe rândul 1 în 10.11.2011, respectiv 19.05.2012. Baia Vulturilor

În general, există o diferențiere între graficele coloanelor și rândurilor din cele două perioade, cel puțin în partea superioară a caroiajului, în sensul că valorile din cadrul coloanelor prezintă oscilații diferite de la o perioadă la alta. Acest fapt poate fi explicat prin raportare la panta pe care a fost stabilită aria de investigații, primul punct de înregistrare (Fig. 5.5) fiind pe latura cu altitudine mai mare decât ultimul punct al coloanei. Mobilitatea hidrică va fi deci mai activă pe coloane decât pe rânduri, valorile PS ale acestora din urmă păstrând o anumită uniformitate.

Fig. 5.5. Graficele valorilor PS pe coloana 2 în 10.11.2011, respectiv 19.05.2012. Baia Vulturilor

Valorile rândului 2 (Fig. 5.6) prezintă o similaritudine în ultima porțiune a graficului, valorile din punctul 5 fiind relativ apropiate (16 mV, respectiv 19,9 mV) tendința din final fiind de scădere a valorilor, în contextul unei mobilități semnificative a fluidelor, sugerând o deplasare susținută în acel loc.

Fig. 5.6. Graficele valorilor PS pe rândul 2 în 10.11.2011, respectiv 19.05.2012. Baia Vulturilor

Ceea ce spuneam anterior legat de oscilațiile semnificative în contextul pantei, se aplică și pentru coloanele 3 și 4 (Fig. 5.7 și Fig. 5.9). La acestea, deși în prima perioadă există o amplitudine mare a valorilor, nu există anumite vârfuri, manifestând o evoluție relativ uniformă. În cea de-a doua perioadă însă, graficele își schimbă în mod vizibil forma. Deși diferența dintre valori este mai mică, oscilațiile sunt mai frecvente, fluxul hidric având la data respectivă un caracter activ.

Fig. 5.7. Graficele valorilor PS pe coloana 3 în 10.11.2011, respectiv 19.05.2012. Baia Vulturilor

În cadrul nișei de nivație de la Baia Vulturilor, începând cu rândul 3 (Fig. 5.8) și coloana 5, graficele realizate din valorile obținute în cele două perioade distincte încep să aibă tendințe relativ asemănătoare. Din acestă evoluție am putea spune ciclică, poate reieși faptul că suprafața non saturată (stratul superior de sol) din partea central – inferioară a caroiajului păstrează caracteristici asemănătoare ale valorilor PS în perioade climatice diferite. Scurgerea naturală în această arie rămâne constantă, influențând în conformitate și o mobilitate a particulelor.

Fig. 5.8. Graficele valorilor PS pe rândul 3 în 10.11.2011, respectiv 19.05.2012. Baia Vulturilor

Fig. 5.9. Graficele valorilor PS pe coloana 4 în 10.11.2011, respectiv 19.05.2012. Baia Vulturilor

Această porțiune a ariei de investigație corespunde în mare măsură cu zona inferioară a nișei de nivație. Cantitatea de apă din sol este constantă, deoarece după depunerea unui strat consistent de zăpadă, topirea acestuia va asigura un flux continuu de apă, iar după o perioadă chiar cu cantități reduse de precipitații lichide, morfologia formei de relief va asigura o distribuție constantă a fluxului hidric.

Valorile prezintă pe lângă o evoluție similară a formei graficului (Fig.5.10) și o asemănare între valorile obținute, amplitudinea acestora variind doar în proporție mică de la un caz la altul cu un maxim de 20,9 mV în 10.11.2011, respectiv 27,1 mV în 19.05.2012 pentru punctul 3 în ambele cazuri și un minim de -15,9 mV în 10.11.2011 pentru punctul 5, respectiv -14,4 mV în 19.05.2012 pentru punctul 6.

Fig. 5.10. Graficele valorilor PS pe rândul 4 în 10.11.2011, respectiv 19.05.2012. Baia Vulturilor

Similar modului de evoluție al graficului rândului 4, și în cazul coloanei a 5-a a caroiajului (Fig. 5.11) se poate vizualiza asemănarea formei graficului și a valorilor pentru ambele perioade de investigații, existând totuși mici diferențe de la un caz la altul.

Fig. 5.11. Graficele valorilor PS pe coloana 5 în 10.11.2011, respectiv 19.05.2012. Baia Vulturilor

Rândurile 5 și 6 (Fig. 5.12 și 5.14) se remarcă printr-o scădere a amplitudinii valorilor PS obținute în cazul celui de-al doilea set de valori, latura nordică a caroiajului caracterizându-se printr-o stabilitate a fluxului hidric, care însă scade treptat spre partea sudică.

Fig. 5.12. Graficele valorilor PS pe rândul 5 în 10.11.2011, respectiv 19.05.2012. Baia Vulturilor

Graficele coloanei 6 (Fig. 5.13) păstrează o tendință asemănătoare de evoluție, deși în cel de-al doilea caz ponderea valorilor negative este mult mai mare, cu 5 puncte de investigație în care s-au obținut valori negative, față de 2 puncte cu valori negative cât au fost în perioada 10.11.2011.

Fig. 5.13. Graficele valorilor PS pe coloana 6 în 10.11.2011, respectiv 19.05.2012. Baia Vulturilor

Fig. 5.14. Graficele valorilor PS pe rândul 6 în 10.11.2011, respectiv 19.05.2012. Baia Vulturilor

Observabil este că în cazul coloanei 7 (Fig. 5.15) valorile sunt destul de mici, atât în prima perioadă, acum existând și două vârfuri pozitive, cât și în cea de-a doua perioadă. Acest ultim set de valori este totalmente negativ marcând existența unui flux hidric constant ce antrenează elemente chimice în sistem continuu. Se impune precizarea existenței unui mic pârâu în proximitate, acesta putând asigura o umectare constantă a solului, sau cel puțin în perioadele mai umede, în restul timpul putând acționa în zona inferioară stratului vegetativ, chiar dacă la un nivel scăzut.

Fig. 5.15. Graficele valorilor PS pe coloana 7 în 10.11.2011, respectiv 19.05.2012. Baia Vulturilor

Valorile din ultimul rând al caroiajului (Fig. 5.16) prezintă o amplitudine relativ asemănătoare pentru cele două perioade, doar în cel de-al doilea grafic remarcându-se o scădere în partea centrală a numerelor, existând o circulație hidrică activă ce contribuie la deplasarea coloizilor în sol.

Fig. 5.16. Graficele valorilor PS pe rândul 7 în 10.11.2011, respectiv 19.05.2012. Baia Vulturilor

Aceste grafice permit observarea schimbărilor ce apar pe o singură coloană sau pe un rând dând posibilitatea evaluării în detaliu a modului de distribuție al curentului în sol generat de infiltrația și evaporarea apei. Este probabilă existența trăsăturilor ce pot contura un anumit mod de evoluție în diferite perioade și modul de desfășurarea al elementelor componente

O altă zonă analizată a fost glacisul din apropierea releului și a vârfului Piatra Goznei, însă datorită interferențelor electrice emise de releu, datele obținute au fost puternic influențate. Astfel, valorile rezultate în urma efectuării măsurătorilor au fost foarte mari (Fig. 5.17) în raport cu cele rezultate în urma măsurătorilor de la Baia Vulturilor din aceeași zi.

Distorsionarea valorilor PS obținute obturează formarea unei imagini asupra acestei arii, însă chiar și așa, tot putem deduce caracterul electric general al zonei în cauză. Valorile mai ridicate sunt situate în zona centrală a caroiajului în timp ce valorile inferioare ca intensitate sunt situate periferic, din această analiză putând rezulta faptul că circulația hidrică se desfășoară radiar din centru spre periferie.

Fig. 5.17. Harta PS. Metoda Natural Neighbor în 10.11.2011

Pentru a demonstra existența influenței curentului electric emis de releu, cu ocazia altor măsurătorii în zonă, am efectuat un profil în același areal în care am realizat măsurătorile precedente. De data aceasta nu am mai avut în vedere înregistrarea tensiunii electrice, ci vizualizarea frecvenței curentului regăsit în sol. Astfel am obținut o valoare de 50 Hz (Foto 5.1), frecvență ce este utilizată în toată Europa (http://www.school-for-champions.com / science/ac_world_volt_freq.htm, accesat la 25.05.2012). Acest fapt demonstrează existența unui curent electric de origine artificială în cadrul acestui sit. Din această cauză am renunțat la al doilea set de măsurători, acestea nefiind concludente.

Foto. 5.1 Frecvența curentului electric în zona releului

Privind evoluția valorilor curentului în sol (Fig. 5.18) din acest sit (Foto. 5.2) se pot observa valorile mult ridicate în comparație cu celelalte obținute dintr-o zonă fără influență antropică la nivel de curent electric.

La nivel de grafice, se poate observa evoluția relativ uniformă în cazul valorilor din punctele de pe rânduri (Fig. 5.18), exceptând rândul 1, în zona punctului 4 apărând o puternică infiltrare în subteran, iar în lipsa influenței curentului electric artificial s-ar fi putut observa o eventuală discontinuitate tectonică, ținând cont de diferența electrică între acest punct și celelalte.

Fig. 5.18. Set de grafice cu valori PS (mv) pe coloane și rânduri în 10.11.2011. Glacis Piatra Goznei

Datele coloanelor sunt mult mai neuniforme, însă în aproape toate cazurile se poate vizualiza o scădere a valorilor în partea de sud – vest a caroiajului și o convexitate a graficelor în partea centrală. Chiar dacă s-ar încerca o corectare a valorilor prin eliminarea matematică a curentului electric, acțiunea acestuia a influențat nu doar receptarea eronată a valorilor, ci a amplificat și puterea acestuia.

Foto. 5.2. Platoul Semenic. Profilul de lângă releu.

Din cauza influenței mediului antropic, pentru a nu mai recepta un set de valori eronate, am decis mutarea sitului de studiu în apropierea vârfului Semenic. Chiar dacă în zonă există centrale eoliene (Foto. 5.3), acestea nu mai sunt utilizabile, iar conform planului de amenajare a teritoriului zonal stabilit de către Consiliul Județean Caraș – Severin (http://www.cjcs.ro/urbanism-documentatii-patz.php – măsuri, accesat la 28.05.2012), acestea vor fi demontate datorită caracterului inestetic.

Foto. 5.3. Platoul Semenic – centrale eoliene

În situația în care influențele electrice antropice sunt reduse sau chiar inexistente, valorile de PS pot fi asociate situației reale din teren. În cazul acestui sit, deși nu există investigații comparative din alte perioade climatice, s-au evidențiat în cadrul acestui set de măsurători doar valori negative (minimul fiind -40,28 mV), care fiind asociate cu declivitatea versantului sudic în special și cu substratul geologic, pot confirma anumite teorii.

Fig. 5.19. Criopediment Vf. Semenic- harta PS din 19.05.2012. Metoda Natural Neighbor

În acest caz se poate observa (Fig. 5.19) faptul că în general valorile cresc dinspre partea superioară a profilului (NE) spre partea inferioară (SV) ceea ce înseamnă că o dată ce panta scade și viteza scurgerii fluidelor în sol va scădea, fapt asociat cu creșterea sau micșorarea valorilor curentului electric din sol.

Însă problema este că lucrurile nu stau chiar atât de simplu; litologia acestui areal a fost afectată, chiar dacă la o scară redusă, de prezența criopedimentației, fapt observabil din caracterul slab înclinat al suprafețelor ce înconjoară vârfurile de pe platoul Semenic, precum și din existența fragmetelor de rocă dispuse radiar în jurul vârfurilor, făcând parte la un moment dat din structura acestora.

Din reprezentarea realizată se poate observa faptul că în spațiile cu nuanțe de galben sau verde s-au înregistrat valori mai scăzute de PS, acestea putând corespunde zonelor cu fragmente de rocă ce sunt antrenate o dată cu stratul de sol spre marginea versantului. Dacă legătura dintre elementele prezentate și cele reale este viabilă, prin intermediul acestei metode de investigații, ar putea fi depistate diferențele de constituție din cadrul criopedimentelor printr-o metodă relativ simplă și ieftină.

Din evoluția valorilor curentului în sol pe coloane (Fig. 5.20) se poate vizualiza creșterea valorilor PS de la punctul 1 al coloanei spre punctul 10, ceea ce sugerează o deplasare mai accentuată a ionilor coroborată cu panta mai ridicată si o scădere a acestui raport spre partea inferioară. În general, valorile rândurilor oscilează în funcție de particularitățile substratului geologic condiționând astfel deplasarea spre bază a fragmentelor. Variațiile acestora prezintă un minim în zona centrală, însă pot avea mai multe vârfuri negative, în zonele respective existând un pronunțat caracter de infiltrare în subteran a fluxului hidric, infiltrare condiționată însă de stratul de rocă. Ținând cont de panta nu foarte accentuată (16 – 20°), în condițiile unei deplasări a stratului de sol spre bază (într-o perioadă de timp mai îndelungată), deplasare influențată și de fragmentele de rocă în loc, acest strat nu poate avea o adâncime semnificativă.

Fig. 5.20. Seturi de valori PS (mv) pe coloane și rânduri în 19.05.2012. Criopediment vârful Semenic

Din examinarea graficelor de mai sus se pot indentifica punctual zonele în care există o infiltrare a apei în subteran, acestea putând fi asociate cu golurile formate în spatele rocilor reptante, goluri în care se cantonează o cantitate importantă de precipitații, ce până la urmă, va pătrunde în subsol.

Deși valorile au fost negative, sugerând astfel o dinamică a fluidelor, trebuie ținut cont că profilul a fost realizat după o perioadă cu precipitații importante, însă în acest mod, prin accentuarea într-o anumită măsură a valorilor, se evidențiază aspecte legate de stratul de sol. Pentru o mai bună apreciere însă, este nevoie de o comparație între două episoade climatice diferite.

5.2. Platoul Iabalcea

Pentru a observa diferențe ale PS între două zone cu geologie diferită, am ales ca un al doilea spațiu de studiu un areal carstic. Diferențele, din punct de vedere al electroinfiltrării, între cele două tipuri de mediu apar la nivelul modului de scurgere în cadrul solului a fluxurilor hidrice, a modului de evaporație și infiltrare a apei sau al profunzimii stratului de sol.

După Jardani (2007) dolinele reprezintă puncte de infiltrare rapidă a apei în subteran, ceea ce influențează și valorile de PS observabile în urma măsurătorilor. Același autor consideră că infiltrarea apei depinde de rețeaua de fracturi existente sau care se vor crea în timp.

Măsurătorile au fost efectuate în arealul platoului Iabalcea în cadrul unor doline diferențiate ca distanță față de principalul râu colector din zonă – Carașul pentru a se putea observa discrepanțele ce apar în acest caz.

Un prim set de date a fost obținut în urma măsurătorilor realizate pe suprafața unei doline situate la aproximativ 2 km în linie dreaptă de râul Caraș. (Foto. 5.4)

Foto. 5.4. Dolină. Platoul Iabalcea 18.03.2012

Valorile obținute (Tabelul 2, Anexa 1) pentru prima reprezentare grafică (Fig. 5.21) au fost obținute după o perioadă cu cantități de precipitații lichide semnificative (18.03.2012), în momentul achiziționării datelor regăsindu-se încă zăpadă în zona central sud-estică a dolinei. Datorită umectării în profunzime a stratului de sol, valorile PS sunt pozitive ceea ce conduce la confirmarea ipotezei că o supraumectare a solului nu permite o infiltrare susținută a apei în cadrul unei doline, fapt posibil doar în condițiile unei fracturi de dimensiuni relativ mari ce poate permite o infiltrare rapidă.

Fig. 5.21. Dolină platoul Iabalcea – harta PS din 18.03.2012. Metoda Natural Neighbor

Pe de altă parte, pe marginile dolinei se observă existența unei deplasări a fluxului hidric spre zona centrală, deși acest fapt este valabil doar pe marginile de NV și SE ca urmare a influenței radiației solare asupra evapotranspirației locale.

Pentru a avea termen de comparație între momente climatice diferite, am efectuat un al doilea profil după o perioadă în care precipitațiile au fost mai puțin semnificative (Foto 5.4), iar în zilele precedente remarcându-se chiar o lipsă a acestora (27.04.2012).

Foto. 5.4. Dolină. Platoul Iabalcea. 2704.2012

În acest caz (Fig. 5.22), se poate remarca o mutare a nucleului cu valori ridicate spre vest față de situația inițială în condiția în care această parte a dolinei beneficează de o cantitate mai redusă de radiații solare, în timp ce în partea nord – estică și sudică a dolinei, evapotranspirația generată este semnificativă generând variații active ale fluxului hidric.

Fig. 5.22. Dolină platoul Iabalcea – harta PS din în 27.04.2012. Metoda Natural Neighbor

În partea de NE se remarcă un rând în care valorile PS sunt scăzute în comparație cu cele din restul profilului, însă trebuie precizat că această dolină făcea parte dintr-un lanț de doline, astfel încât valorile acestea pot fi generate de o însumare a circulației hidrice între cele două doline.

Un alt aspect de care trebuie ținut cont este vegetația. Dacă în prima etapă de investigații (18.03.2012) vegetația era uscată (Foto. 5.3.) și deci nu putea avea o contribuție importantă în cadrul circulației hidrice, situația se schimbă în a doua etapă (27.04.2012), deoarece vegetația a evoluat (Foto. 5.4), evapotranspirația frunzelor antrenând și o mobilitate a substanțelor fluide la nivel de sol. Această mobilitate poate genera la rândul său și un transport al elementelor minerale ce ar contribui la creșterea amplitudinii valorilor PS rezultate, bineînțeles la microscară în acest caz.

Din analiza graficelor rezultate în urma cuantificării valorilor PS se poate observa o uniformitate a acestora în cazul primului set, mai ales în zonele laterale, în timp ce în cadrul celui de-al doilea set se remarcă o amplitudine ridicată a valorilor. În zona în care se presupune că infiltrarea este maximă, adică în zona mediană (Fig. 5.23), valorile PS oscilează în funcție de condițiile climatice în special și vegetație, geologie, structura solurilor în secundar.

Între cele două perioade apar în principal diferențe la nivel de mărime a valorilor PS, în cadrul investigației din 18.03.2012, valorile fiind superioare ca și intensitate celor din data de 27.04.2012. În general, amplitudinile nu sunt mari, existând un anumit echilibru între valori. Dacă în primul set de investigații graficele au un caracter liniar, nu se poate spune același lucru și despre al doilea set. Oscilațiile valorilor sunt mult mai pregnante la nivel general, un factor determinat putând fi o scădere a cantității de precipitații ce poate genera un flux hidric mult mai fluctuant în condițiile unei evapotranspirații persistente la nivelul microformei de relief în cauză.

Fig. 5.23. Graficele valorilor PS pe coloana 1 în 18.03.2012, respectiv 27.04.2012. Dolină Iabalcea

Primul rând (Fig. 5.24) corespunde liniei de legătură între cele două doline (o dolină în care s-au efectuat măsurătorile și o alta învecinată, în partea de nord – est). Punctele marginale sunt situate la o altitudine mai mare decât cele centrale, astfel că aici există o concentrare a fluxurilor hidrice atât dinspre margini, cât și spre subteran, de aici și valorile mai ridicate în lateral și mai scăzute în centru, cu un maxim în punctul 5.

Fig. 5.24. Graficele valorilor PS pe rândul 1 în 18.03.2012, respectiv 27.04.2012. Dolină Iabalcea

Coloana 2 (Fig. 5.25) deja face trecerea spre centrul dolinei (distanța între puncte a fost de 10 m), valorile punctelor 2 și 4 sugerând o anumită mobilitate hidrică. În primul grafic al coloanei 2 (valorile din 18.03.2012) se observă o uniformitate a direcționării fluxului hidric, însă la acest nivel nemaifiind vorba de o infiltrare în subteran, ci doar de o circulație normală la nivelul solului.

Fig. 5.25. Graficele valorilor PS pe coloana 2 în 18.03.2012, respectiv 27.04.2012. Dolină Iabalcea

În cazul rândului al 2-lea (Fig. 5.26) se observă o similitudine cu valorile primului rând. Graficul cu valori din 18.03.2012 iasă în evidență prin contrastul dintre punctul 3 ( 22,1 mV) și punctul 4 (43,6 mV) în condițiile unei uniformități a valorilor celorlalte puncte. În etapa a 2-a de investigații este vizibilă o creștere a valorilor PS pe marginea nord – vestică a dolinei, ținând cont că această parte avea un grad de înclinare a pantei mai accentuat.

Fig. 5.26. Graficele valorilor PS pe rândul 2 în 18.03.2012, respectiv 27.04.2012. Dolină Iabalcea

Punctele centrale ce fac parte din coloanele și rândurile 3, 4 și 5 se identifică cu centrul dolinei. În toate cele trei cazuri se observă, atât pentru perioada de după sezonul cu precipitații solide și lichide, cât și pentru perioada mai secetoasă, un profil convex al graficelor, acest fapt conducând la ideea că nu există o infiltrare totală a apei în subteran, solul rămânând încă umectat. Mai există unele puncte prin intermediul cărora mobilitatea hidrică este mai intensă (Fig. 5.27), însă nu influențează semnificativ situația respectivă.

Fig. 5.27. Graficele valorilor PS pe coloana 3 în 18.03.2012, respectiv 27.04.2012. Dolină Iabalcea

Punctele marginale ale acestor rânduri și coloane au în general valori mai scăzute (Fig. 5.28), acestea desfășurându-se pe marginile dolinei (declivitate mai mare). Există o diferență importantă între latura de nord – vest și cea de sud – est: latura nod-vestică beneficează de o cantitate mai redusă de radiație solară și deci evapotranspirația va fi mai scăzută; pe de altă parte, latura sud – estică primește o cantitate de radiație solară semnificativă, iar lipsa precipiatațiilor și evapotranspirația intensă produc o oscilație importantă a fluxului hidric.

Fig. 5.28. Graficele valorilor PS pe rândul 3 în 18.03.2012, respectiv 27.04.2012. Dolină Iabalcea

Coloana și rândul 4 (Fig. 5.29 și Fig. 5.30) se caracterizează prin asemănarea între forma graficului coloanei și aceea a rândului în cadrul celor două perioade supuse comparației în sensul prezentării aceleiași evoluții a graficului rândului 4 în data de 18.03.2012 ca și graficul coloanei, această situație repetându-se și în cadrul investigațiilor din data de 27.04.2012.

Diferența între cele două etape de investigații este reprezentată de mărimea valorilor din primul set de măsurători (un maxim de 43,6 mV în 18.03.2012 și 14,4 mV în 27.04.2012, respectiv un minim de 22,2 mV în în 18.03.2012 și 0,2 mV în 27.04.2012 pentru coloana 4). Aceste diferențe sunt influențate de condițiile climatice în special, dar și de stratul de sol, acesta din urmă având un aport semnificativ în modul de distribuție a geometriei scurgerilor și infiltrărilor în subteran.

Fig. 5.29. Graficele valorilor PS pe coloana 4 în 18.03.2012, respectiv 27.04.2012. Dolină Iabalcea

Fig. 5.30. Graficele valorilor PS pe rândul 4 în 18.03.2012, respectiv 27.04.2012. Dolină Iabalcea

O dovadă a aceastei oscilații, cum este și în cazul coloanei 5 (Fig. 5.31), în cele două perioade distincte, este generată și de prezența, respectiv absența vegetației. O latură cu umiditate a solului mai semnificativă și o temperatură mai scăzută a unei doline, permite existența unei vegetații de dimensiuni mai mari, în timp ce, în partea cealaltă, nefiind îndeplinite aceste condiții, vegetația va avea dimensiuni mult mai reduse.

Fig. 5.31. Graficele valorilor PS pe coloana 5 în 18.03.2012, respectiv 27.04.2012. Dolină Iabalcea

Aceste diferențe de umiditate a solului, energie calorică receptată și dimensiunea covorului vegetativ influențează valorile PS în modul următor: o umectare a solului poate contribui la o mobilitate a fluxului hidric doar în condiții de pantă semnificativă, cantitate mare de precipitații sau existența unor fisuri în masa rocii; în lipsa acestei umectări consistente, apa porală va circula sub influența radiației solare asupra solului – cu cât cantitatea de insolație este mai mare, cu atât apa din sol se va evapora mai rapid (trebuie să ținem cont și de covorul vegetal existent) și va contribui la deplasarea semnificativă a elementelor chimice.

Astfel se poate explica și evoluția valorilor din cadrul graficelor rândului 5 (Fig. 5.32) în cele două etape de investigații geofizice, zonele mediene ale graficelor corespunzând centrului dolinei, apa porală având fluctuații mai importante în cea de-a doua perioadă.

Fig. 5.32. Graficele valorilor PS pe rândul 5 în 18.03.2012, respectiv 27.04.2012. Dolină Iabalcea

La graficul coloanei 6 (Fig. 5.33) din 27.04.2012, atrage atenția punctul 2 al coloanei prin valoarea foarte mică pentru ca mai apoi să crească treptat până în punctul 5, acesta fiind un punct de legătură cu centrul dolinei. În primul set de date acest punct 5 reprezenta valoarea cea mai scăzută a graficului (deși valorile erau net mai mari față de cele din 27.04.2012), putând reprezenta un punct de control al acestei coloane.

Fig. 5.33. Graficele valorilor PS pe coloana 6 în 18.03.2012, respectiv 27.04.2012. Dolină Iabalcea

Rândul 6 (Fig.5.34) se remarcă prin existența a două vârfuri pozitive în prima perioadă, respectiv a două vârfuri mai scăzute ca intensitate în a doua perioadă. Valoarea mai scăzută de la punctul 5 al celui de-al doilea grafic ar putea fi urmarea existenței în zona aceea a unei vegetații arbustive ce în această perioadă are o activitate vegetativă mai complexă decât în perioada anterioară.

Fig. 5.34. Graficele valorilor PS pe rândul 6 în 18.03.2012, respectiv 27.04.2012. Dolină Iabalcea

Coloana și rândul terminal al caroiajului (Fig. 5.35 și Fig. 5.36) se caracterizează prin scăderea valorilor spre zona terminală ca urmare a creșterii pantei și intensificării mobilității hidrice în comparație latura de pornire, deși există oscilații ale valorilor PS în zona mediană.

Fig. 5.35. Graficele valorilor PS pe coloana 7 în 18.03.2012, respectiv 27.04.2012. Dolină Iabalcea

Fig. 5.36. Graficele valorilor PS pe rândul 7 în 18.03.2012, respectiv 27.04.2012. Dolină Iabalcea

Teoretic, infiltrarea apei în subteran spre un canal colector prin intermediul unei doline are loc în mod diferențiat astfel: apa infiltrată dintr-o dolină mai îndepărtată de râul colector va parcurge o distanță mai mare și deci se va deplasa într-un timp mai îndelungat, iar pe de altă parte, apa infiltrată printr-o dolină apropiată de zona de evacuare va parcurge acest spațiu într-un timp mai scurt.

Această teorie ar putea fi pusă în practică prin vizualizarea valorilor PS obținute dintr-o dolină în sensul observării dacă în urma analizei valorilor rezultate, infiltrarea apei este redusă în condițiile în care dolina este situată la o distanță semnificativă de zona de revenire în circuit și, bineînțeles, viceversa. În acest caz însă nu există un model ideal deoarece există o multitudine de factori care influențează în mod diferit acest proces. Este vorba de rețeaua de fisuri în principal, acestea putând avea dimensiuni diferite, de topografia locală, de cantitatea medie de precipitații în locația respectivă, de temperaturiile medii sau chiar de vegetația existentă.

Dacă în primă fază, am abordat un ansamblu de forme de relief situate la o distanță relativ mare de râul Caraș, ulterior am realizat un profil longitudinal la o distanță de aproximativ un kilometru de râu, în proximitatea satului Iabalcea.

Datorită situației climatice din momentul când am realizat primele măsurători (încă se păstra o porțiune cu zăpadă în zonele estice ale dolinelor (Foto. 5.5.)) a trebuit să realizăm un profil sub forma unei linii (Fig. 5.37) ce a cuprins un ansamblu de trei doline.

Fig. 5.37. Grafic valori PS- profil longitudinal 18.03.2012

Deși nu am realizat o reprezentare de detaliu a acestor doline succesive, din acest profil se poate observa o stare de echilibru în cadrul valorilor de PS, fapt valabil, după cum am explicat și în cazul primei doline, datorită unei supraumectări a zonei superioare sau chiar integrale a solului.

Porțiunea de grafic cuprinsă între numerele 1 și 17 corespunde unei doline de dimensiuni mai extinse ca mărime, cu adâncimea maximă între punctele 7 și 11, putându-se observa o anumită infiltrare în subteran a apei prin prisma valorilor PS. De astfel porțiunile de grafic situate între 19 și 31, respectiv 32 și 38 se suprapun altor două doline. Doar în cazul ultimei se poate observa însă o infiltrare mai semnificativă spre zonele profunde.

Foto. 5.5. Succesiune de doline. Platoul Iabalcea

În urma revenirii ulterioare la acest sit (27.04.2012) după o perioadă cu precipitații mai reduse decât în prima etapă de măsurători (18.03.2012), se observă o schimbare importantă la nivelul valorilor de PS obținute (Tabelul 3, Anexa 1). Evapotranspirația locală a influențat evoluția hidrică și deci și valorile aferente curentului electric obținut.

De data aceasta se remarcă o accentuare a amplitudinii valorilor PS în sensul că în cadrul primei doline se poate vizualiza existența unei infiltrări puternice în subteran a apei (Fig. 5.38) în raport cu primul set de date, valorile PS fiind și negative. Acest fapt poate consolida teoria pronunțată mai sus legată de gradul de infiltrare al apei în subteran în condițiile apropierii sau depărtării de principalul canal colector. Se poate observa o dinamică a fluxului hidric mult mai activă în aceeași perioadă comparativ cu un sit ce se află la o mai mare depărtare. Dar pentru validarea acestui fapt ar trebui utilizate și alte metode de investigare, cele enunțate bazându-se doar pe o singură sursă: valori ale PS

Fig. 5.38. Grafic valori PS- profil longitudinal 27.04.2012

Un fapt vizibil interesant în cadrul acestui grafic este circulația hidrică ce reiese din observarea ultimelor două doline. În cazul primei doline (exceptând-o pe cea inițială) se remarcă existența doar a valorilor PS pozitive cu un vârf în zona centrală, în condițiile în care aceasta a avut o extindere destul de mare în comparație cu celelalte două. O explicație posibilă ar fi tipul de structură geologică existentă, acest profil parcurgând trei benzi paralele de calcare din perioade geologice diferite, banda ce se intersectează cu profilul putând avea un caracter relativ de impermeabilizare. A doua dolină prezintă o scurgere spre subteran a apei în zona centrală, fapt vizibil și în cadrul primului set da date, dar de data aceasta mult accentuată.

Datorită traversării a trei doline în momentul realizării profilului, a trebuit ținut cont și de mișcarea fluidelor în sol la nivel de zonă de îmbinare a dolinelor. În acest mod se poate observa modul de drenare în sol în condiții de pantă diferită. Pentru aceasta am realizat un profil transversal între prima și a doua dolină (Foto. 5.6.), intersectându-se în zona mediană cu profilul longitudinal.

Graficele acestui profil realizat din valorile rezultate în urma aplicației practice diferă ca și amplitudine în sensul că valorile din primul set (Fig. 5.39) sunt pozitive, însă se poate remarca o scurgere superficială în zonele laterale și în cea centrală ca urmare a diferenței de pantă, iar în cadrul celui de-al doilea grafic se poate remarca o intensificare activității fluxului hidric.

Fig. 5.39. Grafic valori PS – profil transversal 18.03.2012

Între cele două seturi de date (Tabelul 4, Anexa 1) există o similitudine în sensul că zona mediană este caracterizată de o scădere a valorilor ca urmare a distribuției fluxului hidric între cele două doline, iar în partea de nord a profilului, în lungul unei distanțe de 5 m, există o amplitudine a valorilor ridicată ca urmare a pantei semnificative în raport cu restul profilului, dar și a drenajului distinct, acest spațiu transpunându-se peste un fost teren agricol. Diferența este reprezentată de vârful apărut în zona punctului 5 (Fig. 5.40) marcând o zonă cu saturare hidrică.

Fig. 5.40. Grafic valori PS- profil transversal 27.04.2012

Foto. 5.6. Profil transversal realizat între două doline. 18.03.2012

Chiar dacă lipsa unui caroiaj în această arie ne limitează modul de vizualizare a geometriei direcției de scurgere spre subteran, profilele realizate de oferă indicii despre viteza cu care se realizează infiltrarea în funcție de perioadele climatice.

În condițiile cunoașterii acestui factor (viteza de infiltrare a apei în subteran) și a structurii geologiei locale se poate observa o anumită ciclicitate în evaluarea valorilor de PS.

Capitolul VI: PROPUNERI DE OPTIMIZARE A METODOLOGIEI DE ANALIZĂ

Întotdeauna vor exista modificări legate de metodologia de achiziție a datelor cu referire la PS, în sensul că pot apărea noi tehnici ce conduc la ameliorări ale modului de prelucrare a acestora, tehnici rezultate fie în urma unei documentări mai detaliate legate de tema respectivă pe parcurs, fie prin apariția și utilizarea unor instrumente superioare ca și calitate.

La acest nivel există diverse aspecte ce pot corectate sau analizate mai în detaliu pentru achiziționarea unor date optime precum și interpretarea eficientă a datelor rezultate.

În privința adâncimii maxime până la care se pot înregistra valori ale PS, putem vedea din figurile următoare, deși sunt doar un model teoretic, că aceasta, adâncimea de la care se pot înregistra date, variază în funcție de gradul de depărtare al electrodului fix în raport cu cel mobil.

Această profunzime a întregului profil diferă și în funcție de geologia și morfologia locală, astfel există o diferență între un profil realizat într-o zonă cu caracter liniar (Fig. 6.1) specifică arealelor peneplenizate sau de platouri structurale și a celor condiționate de dispunerea relativ liniară a stratelor geologice și zonele marcate de existența unor forme de relief negative (Fig. 6.2) precum dolinele, în care semnalul este receptat de la adâncimi diferite.

Fig. 6.1. Evoluția teoretică a distribuției adâncimii atinse de semnalul electric în profil liniar

Modelul ideal presupune că dacă ne îndepărtăm de punctul de origine, arcul creat între cei doi electrozi va avea o extensiune mai mare și deci se vor înregistra valori de la adâncimi mai mari. Dar această evoluție va depinde și de forma sau microforma de relief analizată.

În cazul unei doline, profunzimea arcului va fi influențată de morfologia formei de relief deoarece fluxul hidric va avea o altă evoluție, deși tendința va fi de infiltrare. De data aceasta nu se mai poate vorbi despre o direcționare liniară a curentului electric fiind condiționat de forma geomorfologică respectivă. Stabilirea adâncimii de la care semnalul PS poate fi receptat necesită cunoașterea unor multiple variabile, fiecare factor în parte având un rol determinat în acest proces. Trebuie ținut cont de adâncimea stratului de sol, de tipul de sol (conductivitatea electrică variază în funcție de elementele minerale componente ale solului), de omogenitatea sau eterogenitatea acestuia (în solul respectiv pot fi întâlnite fragmente de rocă), de volumul solului sau gradul de tasare al acestuia.

Fig. 6.2. Evoluția teoretică a adâncimii atinse de semnalul electric în profil concav

Deși au o alură teoretică, evoluțiile diferite ale valorilor PS în profiluri cu formă diferită pot contribui la o abordare diferită a distribuției electrozilor în teren pentru receptarea uniformă a valorilor electrice sau la formarea unei viziuni în ansamblu a formei de relief la care ne raportăm. Astfel interpretarea unei reprezentări grafice realizate din valori ale PS necesită cunoașterea și a acestor tipuri de particularități.

Un alt aspect la fel de important este cel al conductivității electrice și al modului de infiltrare și distribuție a apei în stratul de sol, acesta influențând la rândul său circulația coloizilor în sol.

În sensul optimizării conductivității electrice, Darnet consideră că utilizarea unei soluții saline contribuie la „asigurarea unui cuplaj electric optim între electrod și sol”, (Darnet, 2003, p. 27). În acest mod pot fi înlăturate problemele legate de înregistrarea valorilor PS în mod deficitar, deși se impune în continuare utilizarea bentonitei pentru realizarea unei umidități constante în jurul electrodului (Darnet, 2003, Jardani, 2007), precum și eliminarea golurilor de aer existente între electrod și sol. Se recomandă utilizarea bentonitei în cadrul fiecărei găuri în care a fost inserat un electrod, deși această practică este fezabilă în cazul efectuării unor măsurători în cadrul aceluiași sit într-o perioadă mai lungă de timp (de la câteva ore – la câteva zile în situl respectiv).

De altă parte, trebuie ținut cont și de extensiunea spațială a sitului analizat prin prisma echipamentului utilizat. Dacă este abordat un areal de dimensiuni mari, curentul ce trece prin cabluri între voltmetru și electrodul mobil va scădea o dată cu lungimea tot mai mare a cablurilor utilizate, în condițiile utilizării unei baterii normale. Din acest considerent se recomandă folosirea unei surse adecvate de energie electrică pentru a nu distorsiona valorile înregistrate. Acest fapt se aplică însă în momentul utilizării mai multor electrozi simultan.

Cu privire la infiltrarea și distribuția apei în sol, acestea depind de mai mulți factori ce trebuie luați în considerare. Dintre aceștia putem enumera prezența vegetației, episoadele climatice, morfologia locală sau chiar diversele procese chimice din sol.

Solul are un aport semnificativ în cazul valorilor datelor PS rezultate deoarece în funcție de fiecare tip de sol conductivitatea electrică variază. Compoziția solului este cea care dictează într-o anumită măsură valorile obținute, elementele chimice componente având o mobilitate mai ridicată sau mai scăzută, ceea ce antrenează și sarcinile electrice existente la nivelul coloizilor. În fond, cuplajul electric este generat de curentul generat în urma deplasării sarcinilor electrice din punctul A în punctul B.

Concluzii și perspective

În cadrul acestei lucrări de licență am abordat o temă ce la nivel de studii naționale nu a mai fost tratată, astfel că unele aspecte au fost analizate mai puțin datorită lipsei unor informații inițiale, unele tehnici fiind reconsiderate și îmbunătățite treptat.

Din moment ce a fost o lucrare de pionierat, în primul rând a trebuit să prezint această metodă de investigare geofizică în manieră teoretică, deoarece au trebuit stabilite relațiile între anumite elemente, precum și modul în care influențau această metodă.

După aceasta, prezentarea metodologiei de studiu era necesară. Aceasta a avut trei etape: prezentarea caracteristicilor instrumentelor utilizate în cadrul măsurătorilor, modul de realizare efectivă a măsurătorilor și nu în ultimul rând prezentarea modului de efectuare a reprezentărilor grafice cu tot ce cuprindeau acestea.

Principalul scop al acestui studiu comparativ a fost reprezentat de analiza și interpretarea datelor rezultate în urma măsurătorilor efectuate în două situri distincte. În acest scop s-a pus accentul pe modul de infiltrare al apei, precum și pe geometria circulației hidrice la nivelul unor profile realizate atât în cadrul reliefului dezvoltat pe șisturi cristaline, aici individualizându-se anumite microforme de relief specifice, cât și într-o zonă cu relief carstic.

Punctul comun al celor două areale era reprezentat de caracterul de platou, vizualizându-se amprenta curentului electric în spații cu declivitate relativ asemănătoare, dar cu proprietății și evoluții diferite. Amplitudinea valorilor PS la nivel de caroiaj variază în mod asemănător în cazul celor două tipuri de medii litologice în sensul că în prima etapă de investigații amplitudinea este aproximativ dublă față de cea de-a doua etapă de investigații. Astfel, valoarea amplitudinii pentru nișa de nivație de la Baia Vulturilor scade din 10.11.2011 de la 88,2 mV la 44,5 mV în 19.05.2012, iar pentru dolina de la Iabalcea în care s-a efectuat caroiajul, de la 32,5 mV în 18.03.2012, la 16,8 mV în 27.04.2012. La acest aspect comun trebuie ținut cont și de cantitatea de precipitații infiltrată în sol deoarece investigațiile din cadrul platoului Semenic au fost efectuate în primă fază într-o perioadă fără precipitații pentru ca mai apoi aceste investigații să fie reluate după topirea zăpezii. În cazul platoului Iabalcea investigațiile s-au desfășurat în perioade opuse celor din Semenic.

Dacă în cadrul platoului Semenic s-au realizat caroiaje în nișe de nivație, glacisuri sau suprafețe cu criopedimente, suprafața generală era caracterizată printr-o circulație hidrică susținută care însă avea un caracter de distribuție liniară în teren în timp ce, în zona platoului Iabalcea accentul s-a pus pe studierea modului de infiltrarea a apei în subteran prin intermediul dolinelor. În acest caz, mobilitatea fluxului hidric este mult mai intensă în perioadele lipsite de precipitații decât în acelea în care solul este saturat.

Deși metoda în sine este destul de simplă, ea poate oferi informații valoroase pentru rezolvarea anumitor probleme de mediu și nu numai în condiții de cost redus și eficacitate crescută, fiind o metodă noninvazivă, aspect important din moment ce investigațiile de pe platoul Semenic s-au realizat într-un areal ce face parte dintr-un parc național.

Dar nicio metodă științifică nu este viabilă fără raportare la mediul geografic și fără a i se aduce îmbunătățiri constante care să-i crească eficiența și să conducă la o mai bună receptare și interpretare a datelor. În acest sens, am tratat într-un capitol diverse aspecte de care trebuie ținut cont pentru receptarea optimă a datelor și în aceeași măsură o bună raportare la mediul natural prin realizarea unei interpretări adecvate.

Chiar dacă în cadrul realizării acestei licențe am adoptat treptat unele îmbunătățiri, întotdeauna se pot aduce completări la această metodă de investigare.

În condițiile în care bugetul și tehnica existentă o permite, se pot utiliza mai mulți electrozi simultan în efectuarea măsurătorilor, precum și un voltmetru adecvat pentru înregistrarea în sistem continuu a datelor din cadrul unui sit. În acest mod se pot face studii mai amănunțite asupra unei zonei, în decursul unei perioade de timp mai extinse. Dar pentru confirmarea anumitor aspecte legate de metoda aceasta, este recomandat folosirea și altor instrumente ce pot oferi o „imagine” a ceea ce se află în subsol, instrumente precum georadarul sau gravimetrul.

Această lucrare de licență chiar dacă și-a propus doar punerea bazei teoretice și metodologice în acest domeniu, poate fi continuată prin aplicarea practică a acesteia în domenii legate de geohidrologie, amenajării hidrotehnice, identificarea frecvenței electrice a diferitor elemente minerale, fenomenelor asociate seismelor sau câmpului geotermic.

Posibilitățile de utilizare a metodei Potențialului Spontan sunt diverse, totul depinzând de creativitatea utilizatorului și de modul în care acesta dorește să realizeze o activitate de pionierat.

BIBLIOGRAFIE:

Albotă M., Zegheru N., Atudorei M., Năstase A., Neamțu M., Ulea E., (2009), Dicționar enciclopedic de geodezie, topografie, fotogrammetrie, teledetecție, cartografie și cadastru, Editura Nemira, București;

Bleahu M., (1974), Morfologia carstică, Editura Științifică, București;

Bleahu M., (1982), Relieful carstic, Editura Albatros, București;

Boleve A., (2009), Localisation et quantification des zones de fuites dans les digues et les barrages par la methode du potential spontane, , These de doctorat, Universite de Savoie, Savoie;

Bucur I., (1997), Formațiunile mezozoice din zona Reșița – Moldova-Nouă, Editura Presa Universitară, Cluj;

Christiansen Hanne, (1998), Nivation forms and processes in unconsolidated sediments, NE Greenland, Wiley Online Library, St. Andrews;

Coteț P., (1971), Geomorfologie cu elemente de Geologie, Editura Didactică și Pedagocică, București;

Czudek T., Demek J., (1971), Pleistocen Cryoplanation in the Ceska vysocina highlands, Czechoslovak Academy of Sciences, Brno;

Darnet M., (2003), Caracterisation et suivi de circulation des fluides par la meseure de Potentieles Spontane (PS), These de doctorat, l`Universite Louise Pasteur, Strasbourg I;

Goran C., (1983), Les types de relief karstique de Roumanie, Institutul Spéol. Émile Racovitza, București;

Grigore M., (1981), Munții Semenic – Ghid turistic, Editura Sport – Turism, București;

Grigore M., (1981), Munții Semenic – Potențialul Reliefului, Editura Academiei, București;

Grigore M., (1990), Munții Semenic – Ghid turistic, Editura Sport- Turism, București;

Guichet X., (2002), Etudes experimentale des proprietes electriques des roches potentieles d`electroinfiltration, suivi des mouvements de fluides en zones hydrothermales, These de doctorat, Universite Paris 7, Paris;

Iannicelli M., (2010), Evolution of the Driftless Area and Contiguous Regions of Midwestern USA Through Pleistocene Periglacial Processes, The Open Geology Journal, New York;

Ielenicz M., Pătru Ileana, (2005), Geografia fizică a României, Editura Universitară, București;

Institutul de Geografie, (1987), Carpații românești și Depresiunea Transilvaniei, Editura Academiei Române, București

Irimuș I., (2003), Geografia fizică a României, Casa Cărții de Știință, Cluj – Napoca;

Iurkiewicz A., Horoi V., Popa Roxana-Maria, Dragusin V., Mocuta M., Vlaicu M., (2005), Groundwater vulnerabilty assessment in a karstic area (Banat mountains, Romania)- support for water management in protected areas, București;

Jardani A., (2007), Nouvelles approches géophysiques pour l’identification des dolines et des cavités souterraines dans un contexte karstique, These de doctorat, Universite de Rouen, Rouen;

Maineult A., (2004), Application de la methode du potentiale spontane a l`hydrogeology: experimentation sur modele reduit d`aquifer, These de doctorat, Universite de Savoie, Savoie;

Molinie P., Boudia S., (2006), Une application meconnue et pourtant celebre de l`electrostatique: les traveaux des Marie Curie, de la decouverte de radium a la meteorology de la radioactivite, L`Universite Louis Pasteur, Strasbourg;

Oarcea Z., (1970), Munții Semenicului și Aninei, Editura Stadion, București;

Onac B., (2000), Geologia regiunilor carstice, Editura Didactică și Pedagogică, București;

Petiau G., (2000), Second Generation of Lead-lead Chloride Electrodes for Geophysical Applications, Birkhauser Verlag, Basel;

Pitty A., (1985), Geomorphology: themes and trends, Barnes & Nobles Books, New Jersey;

Pomerol C., Lagabrielle Y., Renard M., (2000), Elements de geologie, Dunod, Paris;

Posea Gr., (2005), Geomorfologia României: reliefuri, tipuri, geneză, evoluție, regionare, Editura Fundației România de Mâine, București;

Posea Gr., Popescu N., Ielenicz M., (1974), Relieful României, Editura Științifică, București;

Roșu Al., (1973), Geografia fizică a României, Editura Didactică și Pedagogică, București;

Sencu V., (1978), Munții Aninei – Ghid turistic, Editura Sport- Turism, București;

Torok – Oance M., (2001-2002), Aplicații ale SIG în geomorfologie (I). Realizarea modelului numeric al terenului și calcularea unor elemente de morfometrie, Analele Universității de Vest din Timișoara, GEOGRAFIE, vol. XI-XII, 2001-2002, pp. 17-30;

Urdea P., (2000), Munții Retezat – Studiu geomorfologic, Editura Academiei Române, București;

Vandenberghe J., Czudek T., (2008), Pleistocene Cryopediments on Variable Terrain, Institute of Earth Sciences, Vrije Universiteit, Amsterdam;

*** România – Harta geologică 1:50.000, (1976), (foile Reșița și Văliug), Institutul de Geologie și Geofizică;

*** Harta solurilor României 1:200.000, (1989), (foile Reșița și Orșova), Institutul de cercetări pentru pedologie și agrochimie;

*** Raportul anual privind starea factorilor de mediu din Regiunea 5 Vest în 2010

Webografie:

http://ro.wikipedia.org/wiki/Conrad_și_Marcel_Schlumberger, accesat la 22.02.2012

http://www.bentonita.com.ro/content/bentonite, accesat la 27.02.2012

http://www.cjcs.ro/urbanism-documentatii-patz.php – măsuri, accesat la 28.05.2012

http://www.esri.com/news/arcuser/0704/summer2004.html, accesat la 22.02.2012

http://www.pnscc.ro/flora.htm, accesat la 06.03.2012

http://www.school-for-champions.com/science/ac_world_volt_freq.htm, accesat la 25.05.2012

www.hydrop.pub.ro/POLUARE2.pdf, accesat la 27.02.2012

www.icmpp.ro/ro/intranet/Prezentari/Prezentare%20ap2.pdf, accesat la 07.03.2012

Anexa 1: valori ale curentului electric (mV) în sol obținute în diferite arii:

BIBLIOGRAFIE:

Albotă M., Zegheru N., Atudorei M., Năstase A., Neamțu M., Ulea E., (2009), Dicționar enciclopedic de geodezie, topografie, fotogrammetrie, teledetecție, cartografie și cadastru, Editura Nemira, București;

Bleahu M., (1974), Morfologia carstică, Editura Științifică, București;

Bleahu M., (1982), Relieful carstic, Editura Albatros, București;

Boleve A., (2009), Localisation et quantification des zones de fuites dans les digues et les barrages par la methode du potential spontane, , These de doctorat, Universite de Savoie, Savoie;

Bucur I., (1997), Formațiunile mezozoice din zona Reșița – Moldova-Nouă, Editura Presa Universitară, Cluj;

Christiansen Hanne, (1998), Nivation forms and processes in unconsolidated sediments, NE Greenland, Wiley Online Library, St. Andrews;

Coteț P., (1971), Geomorfologie cu elemente de Geologie, Editura Didactică și Pedagocică, București;

Czudek T., Demek J., (1971), Pleistocen Cryoplanation in the Ceska vysocina highlands, Czechoslovak Academy of Sciences, Brno;

Darnet M., (2003), Caracterisation et suivi de circulation des fluides par la meseure de Potentieles Spontane (PS), These de doctorat, l`Universite Louise Pasteur, Strasbourg I;

Goran C., (1983), Les types de relief karstique de Roumanie, Institutul Spéol. Émile Racovitza, București;

Grigore M., (1981), Munții Semenic – Ghid turistic, Editura Sport – Turism, București;

Grigore M., (1981), Munții Semenic – Potențialul Reliefului, Editura Academiei, București;

Grigore M., (1990), Munții Semenic – Ghid turistic, Editura Sport- Turism, București;

Guichet X., (2002), Etudes experimentale des proprietes electriques des roches potentieles d`electroinfiltration, suivi des mouvements de fluides en zones hydrothermales, These de doctorat, Universite Paris 7, Paris;

Iannicelli M., (2010), Evolution of the Driftless Area and Contiguous Regions of Midwestern USA Through Pleistocene Periglacial Processes, The Open Geology Journal, New York;

Ielenicz M., Pătru Ileana, (2005), Geografia fizică a României, Editura Universitară, București;

Institutul de Geografie, (1987), Carpații românești și Depresiunea Transilvaniei, Editura Academiei Române, București

Irimuș I., (2003), Geografia fizică a României, Casa Cărții de Știință, Cluj – Napoca;

Iurkiewicz A., Horoi V., Popa Roxana-Maria, Dragusin V., Mocuta M., Vlaicu M., (2005), Groundwater vulnerabilty assessment in a karstic area (Banat mountains, Romania)- support for water management in protected areas, București;

Jardani A., (2007), Nouvelles approches géophysiques pour l’identification des dolines et des cavités souterraines dans un contexte karstique, These de doctorat, Universite de Rouen, Rouen;

Maineult A., (2004), Application de la methode du potentiale spontane a l`hydrogeology: experimentation sur modele reduit d`aquifer, These de doctorat, Universite de Savoie, Savoie;

Molinie P., Boudia S., (2006), Une application meconnue et pourtant celebre de l`electrostatique: les traveaux des Marie Curie, de la decouverte de radium a la meteorology de la radioactivite, L`Universite Louis Pasteur, Strasbourg;

Oarcea Z., (1970), Munții Semenicului și Aninei, Editura Stadion, București;

Onac B., (2000), Geologia regiunilor carstice, Editura Didactică și Pedagogică, București;

Petiau G., (2000), Second Generation of Lead-lead Chloride Electrodes for Geophysical Applications, Birkhauser Verlag, Basel;

Pitty A., (1985), Geomorphology: themes and trends, Barnes & Nobles Books, New Jersey;

Pomerol C., Lagabrielle Y., Renard M., (2000), Elements de geologie, Dunod, Paris;

Posea Gr., (2005), Geomorfologia României: reliefuri, tipuri, geneză, evoluție, regionare, Editura Fundației România de Mâine, București;

Posea Gr., Popescu N., Ielenicz M., (1974), Relieful României, Editura Științifică, București;

Roșu Al., (1973), Geografia fizică a României, Editura Didactică și Pedagogică, București;

Sencu V., (1978), Munții Aninei – Ghid turistic, Editura Sport- Turism, București;

Torok – Oance M., (2001-2002), Aplicații ale SIG în geomorfologie (I). Realizarea modelului numeric al terenului și calcularea unor elemente de morfometrie, Analele Universității de Vest din Timișoara, GEOGRAFIE, vol. XI-XII, 2001-2002, pp. 17-30;

Urdea P., (2000), Munții Retezat – Studiu geomorfologic, Editura Academiei Române, București;

Vandenberghe J., Czudek T., (2008), Pleistocene Cryopediments on Variable Terrain, Institute of Earth Sciences, Vrije Universiteit, Amsterdam;

*** România – Harta geologică 1:50.000, (1976), (foile Reșița și Văliug), Institutul de Geologie și Geofizică;

*** Harta solurilor României 1:200.000, (1989), (foile Reșița și Orșova), Institutul de cercetări pentru pedologie și agrochimie;

*** Raportul anual privind starea factorilor de mediu din Regiunea 5 Vest în 2010

Webografie:

http://ro.wikipedia.org/wiki/Conrad_și_Marcel_Schlumberger, accesat la 22.02.2012

http://www.bentonita.com.ro/content/bentonite, accesat la 27.02.2012

http://www.cjcs.ro/urbanism-documentatii-patz.php – măsuri, accesat la 28.05.2012

http://www.esri.com/news/arcuser/0704/summer2004.html, accesat la 22.02.2012

http://www.pnscc.ro/flora.htm, accesat la 06.03.2012

http://www.school-for-champions.com/science/ac_world_volt_freq.htm, accesat la 25.05.2012

www.hydrop.pub.ro/POLUARE2.pdf, accesat la 27.02.2012

www.icmpp.ro/ro/intranet/Prezentari/Prezentare%20ap2.pdf, accesat la 07.03.2012

Anexa 1: valori ale curentului electric (mV) în sol obținute în diferite arii: