Εξερεύνηση Αδρανών Υλικών Με Γεωμορφολογικές Και Γεωτεχνικές Τεχνικές

Από RemoteSensing Wiki

Συγγραφείς

D. P. Argialas, Remote Sensing Laboratory, Dept. of Surveying Engineering, National Technical University of Athens W. J. Autin, Louisiana Geological Surv. USA Y.B. Acar & R. Greene, Civil Engineering Dept. LSU, USA

Εισαγωγή

Τα αδρανή υλικά είναι θραύσματα πετρωμάτων ή φυσική εναπόθεση άμμου και χαλικιών τα οποία μπορεί να συνδυαστούν για να παράγουν ένα μείγμα το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί στις κατασκευές. Στην παρούσα μελέτη παρουσιάζεται μια ολοκληρωμένη μεθοδολογία εξερεύνησης η οποία περιλαμβάνει την ένταξη της τηλεπισκόπησης και γεωμορφολογικών και γεωτεχνικών μελετών για τον εντοπισμό αδρανών υλικών στην Πολιτεία της Λουϊζιάνας. Η συγκεκριμένη προσέγγιση ακολουθεί μια επαναληπτική διαδικασία όπου η κάθε φάση δημιουργεί ορισμένα κριτήρια για την περιοχή των αδρανών που οδηγεί σε βελτίωση των επιλεγμένων περιοχών της προηγούμενης φάσης. Η μελέτη αυτή περιλαμβάνει τρεις φάσεις εξερεύνησης και καταλήγει σε τέσσερις πιθανές τοποθεσίες εύρεσης αδρανών υλικών στην Λουϊζιάνα.

Μεθοδολογία

Ένας αριθμός ερευνητών έχουν συνάψει ότι η πλέον αποτελεσματική προσέγγιση για την εξερεύνηση αδρανών είναι η χρήση της τηλεπισκόπησης διότι εστιάζει την προσοχή, με συστηματικό τρόπο, σε περιοχές όπου είναι πιο πιθανό να υπάρχουν αποθέματα υλικών. Τα βήματα που ακολουθήθηκαν στη μελέτη αυτή ήταν:

1. Προσδιορισμός των περιοχών που μπορεί να περιέχουν αδρανή υλικά μέσω της ανάλυσης τοπογραφικών και γεωλογικών χαρτών και αεροφωτογραφίες μικρής κλίμακας.

2. Εννοιολογική μοντελοποίηση των γεωλογικών διεργασιών που μπορεί να έχουν συμβάλλει στην εναπόθεση αδρανών υλικών.

3. Προσδιορισμός ορισμένων περιοχών που μπορεί να περιέχουν αδρανή μέσω της ανάλυσης γεωμορφών από αεροφωτογραφίες διαφόρων κλιμάκων και αναλύσεις τοπογραφικών μορφών.

4. Επίγειες έρευνες αξιοποιώντας γεωτρήσεις και επιφανειακές τάφρους για τον προσδιορισμό του μεγέθους και της δυνητικής αξίας των αποθέσεων αδρανών υλικών.

5. Προμήθεια και ανάλυση των στοιχείων για τον προσδιορισμό του βάθους και της κατανομής των πιθανών στρωμάτων αδρανών υλικών.

6. Σύγκλιση αποδεικτικών στοιχείων και τελική αξιολόγηση της οικονομικότητας της εξόρυξης των αδρανών.

Για να πραγματοποιηθούν αυτά τα βήματα κρίθηκε αναγκαία η κατηγοριοποίηση της μελέτης σε τρεις φάσεις.

Φάση 1: Έρευνα και περιφερειακή αξιολόγηση

Η εναπόθεση αδρανών ακολουθεί συγκεκριμένους φυσικούς νόμους και συνεπώς πρέπει να γίνουν σχετικές γεωλογικές διεργασίες οι οποίες να συνδέονται με τα πρότυπα της συνολικής απόθεσης για να υπάρχουν αδρανή. Μετά από διεξοδική μελέτη όλων των απαραίτητων πληροφοριών όπως χάρτες, ιστορικά στοιχεία κ.α. διατυπώθηκε ένα περιφερειακό σχέδιο ως προς τη γενική κατάσταση των εδαφών και των γεωμορφών αλλά και των υποκείμενων στρωμάτων. Ως αποτέλεσμα της πρώτης φάσης μελέτης εικοσιοκτώ περιοχές πληρούσαν τις προϋποθέσεις ύπαρξης αδρανών.

Φάση 2: Ερμηνεία γεωμορφών μέσω ανάλυσης του εδάφους

Η ερμηνεία των γεωμορφών με αεροφωτογραφίες επιτεύχθηκε σε δύο κλίμακες ανάλυσης, τις περιφερειακές (κλίμακας 1:135000) και τις λεπτομερείς (κλίμακας 1:20000 και μεγαλύτερες). Η μεθοδολογία για τον προσδιορισμό των αδρανών υλικών σε αεροφωτογραφίες βασίστηκε στην ερμηνεία και τη χαρτογράφηση των γεωμορφών επειδή αυτές δείχνουν την εξέλιξη των γεωλογικών διεργασιών του εδάφους όπως η διάβρωση, η μεταφορά και η απόθεση. Οι γεωμορφές μελετήθηκαν μέσω της εδαφικής ανάλυσης η οποία είναι η συστηματική μελέτη των οπτικών και φυσικών στοιχείων που αφορούν την καταγωγή, τη μορφολογία, την ιστορία και τη σύνθεση των γεωμορφών. Είναι η προσέγγιση που χρησιμοποιείται από τους φωτοερμηνευτές στην ανάλυση των μοντέλων εδάφους από φωτογραφίες μεγάλης κλίμακας και βασίζεται στην αρχή ότι παρόμοιες περιβαλλοντικές, γεωλογικές, τοπογραφικές και κλιματολογικές συνθήκες δημιουργούν παρόμοια πρότυπα στις φωτογραφίες.

Εκτός όμως από χαρτογράφηση γεωμορφών που μπορεί να περιέχουν αδρανή υλικά είναι δυνατόν να προσδιοριστούν και τα χαρακτηριστικά των γεωμορφών που πιθανόν να περιέχουν αδρανή. Τα χαρακτηριστικά των γεωμορφών με υψηλή πιθανότητα να περιλαμβάνουν αδρανή είναι ενεργά και εγκαταλελειμμένα σημεία εναπόθεσης όπως εναπόθεση ρευμάτων, εγκαταλελειμμένα κανάλια, μαιανδρικές καταθέσεις, συμβολές καναλιών και παραποτάμων κ.α.

Η ερμηνεία των γεωμορφών έγινε με περιγραφή της σύνθεσης του εδάφους μέσω εδαφολογικών μελετών, με περιγραφή της γεωλογίας από γεωλογικούς χάρτες, με μελέτη της προέλευσης των γεωμορφών από ιστορικά άρθρα και δελτία, με στερεοσκοπική ανάλυση των φωτογραφιών χρησιμοποιώντας εδαφική ανάλυση, με χαρτογράφηση των υπαρχόντων γεωμορφών σύμφωνα με τα χρωματικά πρότυπα και με συσχέτιση όλων των παραπάνω.

Η χαρτογράφηση των ορίων των γεωμορφών έγινε με βάση τον εντοπισμό απότομων αλλαγών στο ανάγλυφο, τις οριογραμμές μεταξύ γεωλογικών ενοτήτων, τις οριογραμμές μεταξύ διαφορετικών εδαφικών οντοτήτων και την ύπαρξη ειδικών χαρακτηριστικών γεωμορφών.

Φάση 3: Επιλεκτικός επίγειος έλεγχος στρωματογραφίας

Έγινε στρατηγικός επίγειος έλεγχος στρωματογραφίας για την επιβεβαίωση ή αναθεώρηση των αποτελεσμάτων της ερμηνείας των εικόνων και για την αξιολόγηση των εδαφικών χαρακτηριστικών που χρησιμοποιήθηκαν για τον εντοπισμό των αδρανών υλικών.

Τα δεδομένα που σχετίζονται με την ύπαρξη αδρανών υλικών στις διάφορες τοποθεσίες προέρχονται από μια επαναληπτική διαδικασία όπου ενσωματώνονται οι πληροφορίες από όλες τις φάσεις της μελέτης. Η σύγκλιση των πληροφοριών από τις μικρές ως τις μεγάλες κλίμακες και από τα δεδομένα εικόνας ως τα γεωτεχνικά δεδομένα ενισχύουν την ερμηνεία της κάθε φάσης. Δημιουργήθηκαν τελικοί χάρτες για να δείξουν τα τέσσερα τελικά σημεία όπου είναι πιθανόν να υπάρχουν αδρανή υλικά και δημιουργήθηκαν τελικά πρότυπα τα οποία λειτουργούν σα δείκτες προτύπων υφής για τα αδρανή υλικά και τα υπερκείμενά τους.

Συμπεράσματα

Τα αδρανή υλικά τα οποία μπορούν έπειτα από οικονομική επεξεργασία να γίνουν υλικά κατασκευής είναι σημαντικός πόρος για την πολιτεία της Λουϊζιάνας. Η ανάγκη αυτή σε συνδυασμό με την έλλειψη αδρανών υλικών στις ΗΠΑ απαιτούσε εμπεριστατωμένη μελέτη για την ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για τη χαρτογράφηση των αδρανών υλικών σε διαθεσιμότητα, καθώς και την τοποθεσία τους και την έκταση των υλικών αυτών. Η μελέτη αυτή περιγράφει μια περιεκτική μεθοδολογία εξερεύνησης που αφορά τεχνικές ανάλυσης εδάφους και γεωμορφολογικές και γεωτεχνικές μελέτες για τον εντοπισμό αδρανών το κράτος της Λουϊζιάνας. Επίσης γίνεται ανάλυση γεωμορφών από αεροφωτογραφίες, μαζί με ανάλυση των τοπογραφικών μορφών αλλά και περαιτέρω επίγειες έρευνες. Οι επίγειες μέθοδοι, οι οποίες χρησιμοποιούν τόσο γεωτεχνικές τεχνικές όσο και επίγειες δειγματοληψίες έχουν συμβάλλει στην ενίσχυση της στρωματογραφίας αλλά και στην επαλήθευση των αποτελεσμάτων από την επεξεργασία των εικόνων.