Investigarea Solurilor Prin Metode Geofizice Si Petrofizice(Rezumat)

7/30/2019 Investigarea Solurilor Prin Metode Geofizice Si Petrofizice(Rezumat)

1/25

1


2/25

2

Cercetrile au fost desfurate in cadrul proiectului: Suport financiar pentru studii doctorale

privind complexitatea din natur, mediu i societatea uman - Contract nr.:

POSDRU/6/1.5/S/24


3/25

3

Cuprins

Introducere................5

CAPITOLUL I

FORMAREA SOLURILOR...........9

1.1 Evoluia cercetrilor asupra solurilor .....9

1.1.1 Evoluia domeniului peplan internaional......9

1.1.2 Istoricul cercetrii solului in Romnia......10

1.2 Factori de solificare.........11

1.3 Formarea si alctuirea parii minerale prin procese fizico-chimice..................................................................................................................20

1.4 Principalele componente minerale ale solului care influeneaz parametriigeofizici.....21

1.5 Clasificarea solurilor.......29

1.5.1 Clasificarea solurilor prin metode clasice.....29

1.5.2 Posibilitatea clasificrii solurilor prin metode geofizice...32

CAPITOLUL II

PROPRIETI FIZICO-CHIMICE ALE SOLULUI.................34

2.1 Proprietile fizice ale solului.........34

2.1.1 Textura solului...34

2.1.2 Structura solului.....37

2.1.3 Porozitatea solului.....38

2.1.4 Densitatea solului..39

2.1.5 Aria specific a solului..41

2.1.6 Variaia parametrilor geofizici si petrofizici in funcie de proprietile fizice

ale solului......41


4/25

4

2.2 Proprietile hidrofizice, termice si de aeraie ale solului........52

2.2.1 Coninutul de ap din sol.......52

2.2.2 Proprietile termice si de aeraie ale solului.........55

2.2.3 Soluia solului.......59

2.2.4 Coloizii solului...67

2.2.5 Capacitatea de absorbie cationic.....68

2.2.6 Reacia solului (pH).......69

2.2.7 Coninutul de materie organic din sol (humus)........71

2.2.8 Coninutul de azot n sol....76

CAPITOLUL III

PARAMETRII GEOFIZICI SI PETROFIZICI UTILIZAI IN GEOFIZICASOLURILOR.....79

3.1 Conductivitatea electric a solului....79

3.2 Rezistivitatea electric a solurilor.84

3.3 Permeabilitatea dielectric.....90

3.4 Susceptibilitatea magnetic....91

3.5 Coninutul de radionuclizi din soluri....97

CAPITOLUL IV

UTILIZAREA METODELOR GEOFIZICE LA INVESTIGAREA SIMONITORIZAREA SOLURILOR..........99

4.1 Istoricul cercetrii solului prin metode geofizice..99

4.2 Metode electrometrice folosite la investigarea si monitorizarea proprietilorsolului..100

4.2.1 Tehnici de achiziie a datelor 1D, 2D si 3D.........103

4.2.2 Aplicarea metodelor de rezistivitate la cercetarea solului...107

4.3 Metode electromagnetice utilizate la investigarea si monitorizarea solurilor.111


5/25

5

4.3.1 Tehnici de achiziie a datelor electromagnetice.......112

4.3.2 Caracterizarea variabilitii spaiale a solului prin intermediul conductivitii

aparente a solului .........116

4.4 Aplicabilitatea metodei Georadar la cercetarea solurilor.....128

4.4.1 Metoda Georadar.129

4.4.2 Prelucrarea si interpretarea msurtorilorGPR efectuate pentru soluri..133

4.5 Utilizarea metodei magnetometrice la investigarea solurilor....134

4.6 Utilizarea metodei radiometrice in cercetarea solurilor....137

CAPITOLUL V

INVESTIGAREA SOLURILOR UTILIZND SUSCEPTIBILITATEAMAGNETIC..150

5.1 Variabilitatea spaial a proprietilor magnetice ale solurilor...150

5.2 Susceptibilitatea magnetic si proprietile fizico-chimice ale solului.....170

5.2.1 Susceptibilitatea magnetic pe principalele orizonturi de diagnostic ale

solului......................................................................................................................................171

5.2.2 Corelri intre susceptibilitatea magnetic si proprietile chimice ale

solului......................................................................................................................................175

5.3 Investigarea solurilor cu un coninut ridicat de metale grele.......180

CAPITOLUL VI

CONCLUZII..................186

BIBLIOGRAFIE.......190


6/25

6

INTRODUCERE

Scopul i obiectivele cercetrii

Proprietile solului au mare important in multe activiti ale omului cum ar fi

agricultura, silvicultura, geotehnica,protecia mediului, arheologia. Este esenialcunoaterea

proprietilor fizico-chimice ale solului deoarece acestea ofer informaii asupra calitii

solului si se pot stabilii strategii pentru utilizarea sau exploatarea cat mai eficienta a acestuia.

Cercetarea solului pentru aplicaii practice ofer informaii rapide despre proprieti

importante ale solului: textura, scheletul, volumul edafic, coninutul de humus, salinitatea sau

secvena de orizonturi. Metodele tradiionale de cercetare a solului sunt costisitoare si

consumatoare de timp deoarece necesit prelevare de probe prin deranjarea solului, transport,

depozitare si analize chimice in laborator.

Scopul acestei lucrri const in determinarea gradului de aplicabilitate al metodelor

geofizice si petrofizice asupra solurilor, cu stabilirea gradului de relaionare dintre parametrii

geofizici si petrofizici msurai cu principalele proprieti fizico chimice ale unor tipuri de

sol din Romania, proprieti determinate prin analize chimice in laborator.

Pentru atingerea scopului acestei lucrri, au fost urmrite urmtoarele obiective:

- Efectuarea de msurtori geofizice si petrofizice pe soluri care se dezvolt incondiii pedo-climatice diferite si prezint o varietate spaial in proprieti fizico-

chimice;

- Prelevarea probelor de sol din profilele pedologice efectuate in zonele de studiu sianalizarea proprietilor fizico-chimice si mineralogice ale acestora in laboratoare

specializate;

- Determinarea factorilor care influeneaz msurtorile de tip geofizic si petrofizicefectuate pe soluri;

- Stabilirea unor relaii intre parametrii geofizici si petrofizici si proprietile fizico-chimice ale solului;

- Variaii spaiale a radioclizilor din soluri.

-

Posibiliti de investigare a solurilor folosind susceptibilitatea magnetic sideterminarea factorilor care modific proprietile magnetice ale unor soluri.


7/25

7

Metodele si instrumentele utilizate

Datele geofizice prezentate in aceasta lucrare au fost obinute prin msurtori geoelectrice

de rezistivitate, msurtori electromagnetice de conductivitate, msurtori Georadar,

msurtori magnetometrice de gradient vertical si msurtori spectrometrice gama pe soluridin Romania.

Investigaiile petrofizice au constat in msurarea susceptibilitii magnetice pe soluri

situate in Romania si Grecia cu ajutorul unui susceptibilimetru magnetic portabil.

Determinarea tipurilor de sol a fost realizat prin executarea de ctre autor a unor profile

pedologice, iar ncadrarea in sistemul naional de clasificare a fost realizat prin analizarea

pedologic a profilelor verticale in teren si verificarea probelor prelevate in laboratorul de

soluri din cadrul Institutului de Cercetri si Amenajri Silvice Bucureti.

Pentru a evidenia legturi intre proprietile solului si parametrii geofizici si

petrofizici msurai au fost selectate 62 de zone de studiu de peteritoriul Romniei si o zon

amplasat in N-E Greciei. In majoritatea zonelor au fost efectuate profile de sol pedologice,

de unde au fost prelevate 174 probe de sol corespunztore orizonturilor de diagnostic, pentru a

determina variaia spaial a parametrilor geofizici si petrofizici msurai.

Structura lucrrii

Lucrarea este structurat in cinci capitole, primul capitol trateaz formarea solurilor si

factorii care influeneaz formarea acestora, care au o influent si asupra parametrilor

geofizici si petrofizici.

Capitolul II descrie principalele proprieti fizico-chimice ale solului, fiind prezentate

relaii intre aceste proprieti si parametrii geofizici si petrofizici msurai pe probe de sol de

pe teritoriul Romniei.

In capitolul trei sunt descrii parametrii geofizici si petrofizici utilizai in geofizica

pentru soluri, cat si factorii care modifica distribuia spaial a acestor parametri.

In capitolul patru sunt descrise metodele geofizice aplicate pe soluri din Romania,

gradul de aplicabilitate al acestor metode geofizice la studiul solurilor, factorii care

influeneaz aceste msurtori si relaiile intre parametrii geofizici msurai si proprieti

fizico-chimice ale solului.


8/25

8

Capitolul cinci este dedicat investigrii solurilor utiliznd susceptibilitatea magnetic,

metod recent folosit in astfel de studii asupra solurilor. Sunt prezentate relaii intre acest

parametru petrofizic si proprieti ale solului rezultate din msurtorile desfurate pentru

aceasta lucrare.

Finalul tezei include concluziile referitoare la rezultatele tiinifice obinute precum si

bibliografia utilizat in aceast lucrare.

1 FORMAREA SOLURILOREvoluia cercetrilor asupra solurilor

Cercetarea proprietilor solurilor a nceput din antichitate (2300 I.C) si a cunoscut o

evoluie important odat cu imboldul economic din Imperiul Rus, care cu ajutorul lui

Dokuchaev, cercetarea solului a devenit tiinific. In secolele XX si XXI cercetarea solului a

cunoscut evoluii importante, care s-a concretizat prin hri pedologice de mare detaliu. In

ultimul deceniu metodele clasice de cercetare a solului, prin probare, au fost nsoite si de

msurtori de tip geofizic care ajut la evaluarea unor proprieti ale solului, cat si la

distribuia spaial a acestora. Relaiile intre parametrii geofizici si petrofizici nu sunt foarte

bine nelei datorit factoriilor multiplii care influeneaz msurtorile, cat si naturapolidispers a solului.

Factori de solificare

Formarea solurilor este un element important in investigarea geofizic si petrofizic a

solurilor datorit factorilor de solificare care condiioneaz proprietile fizico-chimice ale

solului. Msurtorilor geofizice si petrofizice efectuate pe soluri, factori de solificare alturi

de procesele pedogenetice au o mare importanta in interpretarea msurtorilor de acest tip.

Principalii factori de solificare sunt:

Roca - Rocile influeneaz formarea solului att prin compoziia lor chimica ct si

prin genez si proprietile lor: duritate, porozitate, solubilitate, stratificaie, istuozitate,

vrsta, densitate, etc.

Sub aciunea factorilor climatici, rocile sufer transformride natur fizic si chimic

care condiioneaz formarea unor soluri cu o anumit compoziie mineralogic, la care se

adaug compui organici. Solul rezultat are o evoluie dinamic si foarte complex, deoarece


9/25

9

factorii de formare a solului au o influen nentrerupt asupra acestuia, cu diferite intensiti

in decursul timpului.

Reliefulca factor pedogenetic este in mare msur dependent de proprietile fizico

chimice ale rocilor, datorit rezistentei difereniate laaciunea factorilor modelatori externi. Pe

formaiunile geologice foarte dure si compacte iau natere forme de relief bine dezvoltate cu

pant mare, iar pe formaiuni moi care au o rezistent redus la aciunea factorilor externi,

cum sunt cele sedimentare (loessuri, argile marne, gresii slab consolidate), iau natere forme

joase de relief, cu o pant mai mic.

Relieful reprezint spaiul in care are loc procesul de pedogenez si influeneaz

formarea solului att direct, prin natura depozitului de suprafacare rezult prin procesele de

dezagregare-alterare si eroziune, ct si indirect, prin efectul pe care l are asupra factoruluiclimatic (regimului termic si cantitile de precipitaii) si asupra dezvoltriivegetaiei

Climatuleste un factor primar in evoluia proceselor pedogenetice bioacumulare si

humificare, eluviere - iluviere, podzolire humico feruvial, gleizare, salinizare, turbificare.

In raport cu parametrii geofizici si petrofizici clima influeneaz prin componentele

sale cantitatea de precipitaii, temperatura, evapotranspiraia etc. Aceasta condiioneaz

proprietile solului prin determinarea intensitii si tipul proceselor de pedogenez care

acioneaz asupraprofilului de sol.

Vegetaia si fauna constituie factori de solificare prin aportul lor de materie

organic care se nglobeaz anual sau periodic in structura solului, precum si prin

transformarea acestuia prin diferite procese de mineralizare sau sintez/resintez de noi

substane in procesul de humificare.

Solul reprezint deci rezultatul aciunii conjugate a tuturor factorilor de solificare

care se gsesc intr-o strnsa interdependent si influenare reciproc.

Ilustrez legturastrns dintre parametrii petrofizici si factorii de solificare prin studiul

distribuiei spaiale a susceptibilitii magnetice aparente realizat n zona Moeciu, jud. Braov.

Reprezentarea grafic a acestei distribuii este prezentat n (Fig. 1).

In studiul efectuat in zona Moeciu susceptibilitatea magnetic variaz in principal in

funcie de elementele geomorfologice care alctuiesc zona, o influenta asupra proprietilor

magnetice avnd si tipul de vegetaie. In ecosistemul forestier, care este alctuit din pdure de

molid (Picea abies), au fost nregistrate cele mai mici valori de susceptibilitate magnetic, in

timp ce in zona pajitilor cu vegetaie erbacee se nregistreaz valori de susceptibilitate mai

mari cu 0,1 x 10-3 SI.


10/25

10

Figura 1 -Relaii intre distribuia susceptibilitii magnetice aparentemsurat la

suprafaa solului si factorii de solificare n zona Moeciu, jud. Braov.

Cele mai mari valori de susceptibilitate magnetic se nregistreaz in zona rului, acest

fapt datorndu-se compoziiei mineralogice a materialului parental care este de tip aluvial si

care are proprieti magnetice mai nsemnate (1.6 x 10-3 SI). Astfel se pot evidenia prin

msurtori petrofizice de tipul susceptibilitii magnetice paleocursurile rurilor, dac exist

un contrast de susceptibilitate magnetic intre aluviunile rului si solurile limitrofe.

Principalii constitueni minerali si organici ai solului care au fost descrii detaliat in

lucrare si care influeneaz parametrii geofizici si petrofizici sunt: srurile, oxizi si hidroxizi,

mineralele argiloase, humusul cat si complexe organo-minerale.

Clasificarea solurilor

Clasificarea solurilor urmrete sa grupeze aceste corpuri naturale in funcie de

proprietile acestora. Spre deosebire de minerale sau roci, solurile fiind sisteme naturale

dinamice se delimiteaz mai greu unele fat de altele. Solurile formeaz un nveli

cvasicontinuu cu trecere treptat intre ele, alctuind astfel pedosfera.


11/25

11

In prezent se ncearc o clasificare unitara a solului, Asociaia Internaionala de tiina

Solului propunnd prin Baza International de Referina (B.I.R.) pentru clasificarea solurilor

urmtoarea terminologie pentru clasificarea solurilor:

a) caracteristic o trstura observabila si msurabil a solului, culoare, pH,textur etc.;

b) ansamblul o combinaie de caracteristici cunoscute ce apar in natur sieste indicator pentru procesul de formare a solului;

c) orizontul un strat caracterizat prin unul sau doua ansambluri;d) solul o combinaie specific de orizonturi ce apare pe o adncime definit

ca rezultat al unor procese pedogenetice prezente sau trecute;

e) secven o varietate lateral a tipurilor de orizonturi si a combinrii lorverticale determinat si corelat de caracteristicile teritoriului.

In determinarea tipului de sol in general pe teren specialitii pedologi clasific solurile

dup culoare, textura si structura.

Clasificarea si determinarea solurilor folosind metodele geofizice si petrofizice este

dificil de realizat din acelai motiv ca si clasificarea din punct de vedere pedologic, deoarece

solul este un sistem mult mai dinamic si activ fata de roci, iar in plus, parametrii geofizici

msurai pot varia intr-un timp foarte scurt de ordinul orelor sau zilelor, in funcie de diferii

factori externi (precipitaii, temperatur, etc.).

Studiile geofizice pot fi folosite in clasificarea solurilor dar mai ales in stabilirea

limitelor intre tipuri de soluri distincte. Avantajul msurtorilor geofizice si petrofizice este

acela ca pot acoperi o suprafa mare de investigare, nu necesit deranjarea solului, si se pot

observa modificri in proprietile solurilor att pe orizontal cat si pe vertical, spre

deosebire de metodele clasice cu prelevare de probe care aduc informaii punctuale asupra

acestor proprieti.


12/25

12

2 PROPRIETATILEFIZICO-CHIMICEALESOLULUIVariaia parametrilor geofizici si petrofizici este condiionat in principal de

proprietile fizico-chimice ale solului, si astfel se pot evalua aceste proprieti prin msurtori

de acest tip.

Parametrii geofizici si petrofizici nu sunt influenaide o singur proprietate a solului,

ci de un ansamblu de proprieti ale solului care au grade diferite de influent, i care

acioneaz simultan asupra acestor parametri. Din acest motiv este recomandat si prelevarea

de probe din zona studiat, pentru stabilirea relaiilor dintre parametrii geofizici msurai si

proprietile solului.

In acest capitol am descris principalele proprieti fizico-chimice ale solului: textura,

structura, porozitatea, densitatea solului si aria specifica cat si relaii intre aceste proprieti si

parametrii geofizici si petrofizici.

Din msurtorile geofizice si petrofizice pe tipuri de sol din Romania a rezultat o

relaionare intre textura solului si susceptibilitatea magnetic a acestora, un exemplu fiind

ilustrat in figura 2.

Figura 2 - Variaia susceptibilitii magnetice in relaie cu textura

pe un profil de Luvosol gleicdin zona Pietroani, jud. Prahova


13/25

13

Din analiza a 55 de probe de sol care au fost prelevate din 21 de profile pedologice de

pe teritoriul Romniei, unde susceptibilitatea magnetic a probelora fost corelat cu textura

acestora. Din corelarea acestor parametrii s-a obinut o corelare slab (r = 0.10043, r2 =

0.010087 la un n = 55). Acest aspect se datoreaz factorilor care condiioneaz

susceptibilitatea magnetic, in principal compoziia mineralogica a materialului parental, dar

si intensitatea si tipul proceselor de pedogenez. Dac la unele profile exist o corelare intre

susceptibilitatea magnetic si textura solului, la majoritatea aceti parametri nu se coreleaz

deoarece asupra profilelor de sol acioneaz procese pedogenetice cu intensiti diferite, care

modific tipul si distribuia pe profil a oxizilor de fier din sol.

Din relaionarea conductivitii electrice msurat in laborator pe probe de sol cu

principalele proprieti fizico-chimice a rezultat ca acest parametru este influenat de gradul

de umiditate al solului, coninutul de sruri din soluia solului si coninutul de materie

organic.

Din relaionarea coninutului de radionuclizi din sol cu textura solului, rezultat din

analiza fcut pe 48 de probe prelevate de pe teritoriul Romniei a rezultat o corelare a 40K cu

textura solului (r = 0.85179, r2 = 0.72554 cu n = 48). Din studiul efectuat rezult ca

investigarea solurilor prin metode radiometrice poate fi utilizat pentru localizarea

schimbrilor texturale ale solurilor, textura fiind una din cele mai importante proprieti fizice

ale solului. Aceasta condiioneaz majoritatea proprietilor fizico-chimice ale solului, in

special capacitatea solului de a retine apa, care este un factor determinant pentru gradul de

fertilitate al acestora. Din corelarea texturii solului cu ali radionuclizi pe probele analizate a

rezultat o corelare a 232Th (r = 0.3656, r2 = 0.13367), 238+234U (r = 0.16861, r2 = 0.02843 cu n =

48 ) si (r = 0.62575, r2= 0.39156 cu n = 48) pentru activitatea total.


14/25

14

3 PARAMETRI GEOFIZICI SI PETROFIZICI UTILIZAI IN GEOFIZICASOLURILOR

In acest capitol au fost descrii parametrii geofizici si petrofizici utilizai in aceast

lucrare, cat si factorii care influeneaz aceti parametrii.

Prin msurtori de conductivitate electrica se poate caracteriza distribuia spaial a

diferitelor proprieti ale solului, cu aplicaii asupra traseului apei in sol, localizarea zonelor

cu un coninut ridicat de sruri, determinarea texturii solurilor, identificarea tipurilor de sol ,

dar si a calitii acestora deoarece msurtorile de teren ale ECacumuleaz produsul factorilor

dinamici si statici: salinitatea solului, coninutul de argila si compoziia mineralogica a

solului, coninutul de apa si temperatura.

Rezistivitatea electrica a solurilor este determinata de capacitatea solului de a conduce

curentul electric, fiind influenatde componentele care l alctuiesc. Datorit dimensiunilor

micronice a particulelor constituente n solurile argiloase, acestea au capacitatea de a reine

apa n spaiile interstiiale care se formeaz, precum i pe suprafaa acestora, contribuind

substanial la trecerea curentului electric prin sol. Starea gazoas din sol este alctuit n mareparte din aer, cu proprieti izolatoare si care nu permite trecerea curentului electric. Ca

urmare, un sol bine aerat cu o densitate sczut va avea o rezistivitate mai mare. Faza lichid

component a solului este un electrolit format prin dizolvarea diferitelor gaze din atmosfera in

apa care intra in componena solului, formndsoluia solului.

Curentul electric este condus in cea mai mare parte electrolitic, trecerea curentului

electric prin sol fiindguvernata substanial de micarea ionilor dizolvai in soluia solului.

Constanta dielectric este un parametru care descrie comportamentul electric al unui

material si poate fi folosita ca parametru in determinarea proprietilor electrice ale solurilor.

Viteza de propagare a undelor electromagnetice este relaionat cu constanta

dielectrica a mediului prin care acestea se propag. Prin investigaiile care au fost fcute pe

soluri a artat ca radiaia electromagnetic a fost atenuata in funcie de frecventa utilizata si de

gradul de umiditate al solului, dar si de alte proprieti fizico-chimice ale solului.

Am descris detaliat si susceptibilitatea magnetica a solurilor cat si factorii care

influeneaz variaia acestui parametru in soluri, astfel studiile de susceptibilitate magnetic


15/25

15

realizate pe formaiuni neconsolidate de mica adncime, nsoite de analiza proprietilor

chimice si magnetice, pot fi folosite la caracterizarea solurilor si a originii acestora.

Proprietile magnetice ale solurilor sunt date in principal de coninutul si tipul

oxizilor si hidroxizilor de fier din soluri. Proprietile magnetice ale solurilor sunt rezultate

dintr-o interaciune complexa a mai muli factori care modifica forma mineralogica a oxizilor

de fier care se gsesc in soluri.Concentraia oxizilor si hidroxizilor de Fe (magnetic) este

determinata att de materialul parental, vrsta solului, procesele de formare a solului,

activitatea biologica si temperatura solului, cat si de poluarea cu diferii compui din surse

antropogenice.

Prin analizarea distribuiei spaiale a concentrailor de radionuclizi din soluri in

principal 40K, 232Th si U, se pot evalua unele proprieti fizico-chimice ale solului. In ultimii

ani spectrometria gama, mai ales in varianta aeropurtata, a devenit o metoda recunoscut

pentru cartarea solurilor si a formaiunilor geologice de mica adncime. Coninutul de

elemente radioactive din soluri depinde de natura materialului parental din care solul se

formeaz (compoziie mineralogic i caracteristici geochimice), acestea fiind ulterior

distribuite spaial att pe vertical cat si pe orizontal de intensitatea si tipul proceselor de

pedogeneza care acioneaz asupra solurilor respective. Caracteristicile spectrometrice gama

ale solurilor variaz cu compoziia mineralogica a materialului parental si cu climatul zonei

supuse investigaiei. Variaia concentraiei in radioelemente naturale se datoreaz si

proceselor de levigare care au loc in timp, in funcie de tipul de clima si de relief, procesele de

pedogeneza si de eluviere avnd importanta deosebita.

4 UTILIZAREA METODELOR GEOFIZICE LA INVESTIGAREA SIMONITORIZAREA

SOLURILOR

In acest capitol a fost descrise metodele geofizice si petrofizice utilizate in aceasta

lucrare in investigarea solurilor.

Cercetrile geofizice actuale pentru investigarea solurilor au ca adncime de

investigare primii 2 m de la suprafaa, undese dezvolt in majoritatea cazurilor orizonturile

principale ale profilului de sol. Aceasta adncime de investigare, extrem de mic in

comparaie cu adncimea necesitata pentru alte aplicaii ale metodelor geofizice, constituie un

avantaj pentru ca poi avea contact cu substratul in mod direct, prin sparea unor profile de


16/25

16

sol. Aceasta situaie determina si dezavantaje, nentlnite in msurtorile geofizice de mare

adncime: variaii in timp real de temperatura si de umiditate, cu influente semnificative

asupra parametrilor fizici msurai. In plus, parametrii fizici msurai in sol prin metode

geofizice prezint o variabilitate mare pe distante mici, att pe orizontal cat si pe vertical.

In aceasta lucrarea au fost folosite metode electrometrice folosite la investigarea si

monitorizarea proprietilor solului. Scopul investigailor electrometrice in tiina solului este

acela in a determina distribuia rezistivitii solului supus cercetrii. Curenii artificiali sunt

aplicai asupra solului, fiind msurat diferena de potenial. Diferenele de potenial

nregistrate aduc informaii asupra heterogenitaii solului, prin intermediul distribuiei

proprietilor electrice (rezistivitate electrica) ale acestuia.

Au fost efectuate msurtori de rezistivitate electric in mai multe zone din tara care

prezint o varietate a proprietilor fizico chimice si a coninutului de ap din sol. Un

exemplu este prezentat in Figura.3 unde este investigat un sol prin metode de rezistivitate si

conductivitate electric care are un coninut diferit de apa.

Figura 3 - Model de rezistivitate 3D corelat cu un profil de conductivitate aparenta

(Zona Buzu, jud. Buzu)


17/25

17

Sectorul studiat este situat intr-o ser irigat, anomaliile de minim de rezistivitate si

maxim de conductivitate fiind asociate in principal cu coninuturi mari de apa provenite din

irigaii. In zona sa centrala, unde se observ o descretere semnificativ a conductivitii si o

cretere de rezistivitate electrica, este localizata calea de acces in sera, neirigat.

Prin msurtorile de rezistivitate si conductivitate se poate evidenia influenta

coninutului de apa din sol si traseul acesteia prin sol, traseu condiionat in mare msur de

textura solului. Solurile mai argiloase au capacitatea de a stoca apa si nregistreaz valori mai

ridicate de conductivitate electrica, in schimb solurile sau orizonturile mai nisipoase nu au

aceasta capacitate si nregistreaz valori de conductivitate electric mai sczut.

Au mai fost efectuate si msurtori de conductivitate electric cu prin metoda induciei

electromagnetice unde s-au evaluat variaii ale coninutului de apa in sol cat si a unor

proprieti fizico-chimice cum ar fi: coninutul de sruri, textura solului si coninutul de

materie organic, spre exemplu prin efectuarea a doua profile de conductivitate in doua zone

cu coninuturi diferite de apa s-a putut evidenia influenta acestui parametru asupra acestor

tipuri de msurtori (Fig 5).

Figura 5 - Variaii deECa pe doua profile paralele cu grade diferite de umiditate


18/25

18

O alta metoda utilizata in studiul solurilor a fost metoda Georadar (GPR). Aceasta

metoda s-a dovedit utila sa studiul solurilor deoarece a putut sa evalueze limita pana la

orizontul C si sa diferenieze zone cu un coninut diferit de apa din sol.

Metoda magnetometrica de gradient vertical s-a dovedit in a fi utilizabila in a evaluavariaia coninutului de humus din sol, zonele bogate in materie organica nregistrnd valori

mai mari de susceptibilitate magnetic.

Prin analiza distribuiei concentrailor de radionuclizi pe 50 de probe de pe teritoriul

Romniei, a rezultat ca metoda spectrometria gama poate fi aplicata cu succes in evaluarea

unor proprieti ale solului cum ar fi de exemplu textura acestuia. Variaia pe vertical a

concentraiei de thoriu din probelor analizate prezint o tendin general a acestui radionuclid

sa fie prezent in concentraii mai mari in orizonturile argiloase ale profilelor de sol studiate.

Corelarea este mai puin evident dect la potasiu, datorita mobilitii mai reduse a thoriului,

concentraiile acestui element depinznd in principal de compoziia mineralogica a

substratului geologic. Influenta proceselor pedogenetice este mai redusa dect in cazul

potasiului datorita solubilitii reduse a compuilor anorganici ce includ Th.

Distribuia concentraiilor de uraniu (238+234U) nu respect o anumit tendin,

concentraii mai ridicate a acestui radionuclid nregistrndu-se in orizonturileA de tip molic.

In variaia concentraiei radionuclidului 235U pe profilele studiate se observ o scdere a

concentraiilor cu adncimea la orizonturile nisipoase (Bv), acest fapt datorindu-se mobiliti

ridicate a U din sol, care este eluviat din aceste tipuri sol de apa de percolaie. Din analiza

variaiei activitii totale gama pe probele de sol studiate, rezult o variabilitate diferit la

fiecare tip de sol in parte. Variaia diferit constatata la aceleai tipuri de sol se datoreaz

compoziiei mineralogice diferite a materialului parental, procesele pedogenetice avnd o

influent mai redus in distribuia spaial a concentraiilor de radionuclizi din sol.

5 INVESTIGAREA SOLURILOR UTILIZND SUSCEPTIBILITATEAMAGNETIC

Distribuia spaiala a susceptibilitii magnetice poate sa aduc informaii asupra

variabilitii proprietilor fizico-chimice ale solurilor, cu aplicaii interesante in pedologie si

agricultura.


19/25

19

Posibilitatea de investigare petrofizic a solurilor este o metoda noua care este aplicata

mai recent asupra cercetrilor solurilor. Acesta metoda consta in msurarea susceptibilitii

magnetice volumetrice a solului cu ajutorul unui susceptibilimetru portabil.

Un factor semnificativ n cercetarea solurilor l repezit variabilitatea proprietilorfizico-chimice ale solului pe o zon studiat. Msurtori rapide de susceptibilitate magnetic

pe soluri pot sa aib loc prin aplicarea unui cmp magnetic extern (H), msurnd rspunsul

magnetic (M), si calculnd raportul dintre M/H. Variaia susceptibilitii magnetice este

condiionat de prezenta oxizilor de fier constitueni in sol si de tipul acestora

Pentru a observa distribuia spaial a susceptibilitii magnetice au fost analizate

soluri din Romania si din Grecia. A fost msurata variaia susceptibilitii magnetice

volumetrice (aparent - Ka) in raport cu adncimea, iar pentru distribuia pe orizontala au fost

efectuate msurtori la suprafaa solului sau la un anumit nivel in adncime, sub form de grid

pe zona studiat (Fig. 4).

Figura 4 - Variaia susceptibilitimagnetice msuratla suprafaa solului intr-o

zon cu influente antropice (tumul antic in zona Trigono - Tracia, Grecia)

Variaia susceptibilitii magnetice pe orizontal in exemplul de mai sus se datoreaz

in mare parte influentei antropice asupra solului respectiv la momentul construirii tumulului.


20/25

20

In zona cu susceptibilitate mai ridicata caracteristica orizontului A (0.3-0.4 x10-3 SI) este

amplasat un tumul acoperit cu sol de tipul orizontuluiB, cu susceptibilitate magnetica sczut

(0.1-0.2 x 10-3 SI). Distribuia spaial a susceptibilitii magnetice depinde si de elementele

de topografie, oxizii de fier fiind eluviai in timp de precipitaii si translocai in zone cu panta

mai mic

In urma msurtorilor de susceptibilitate magnetica efectuate s-a constatat ca

proprietile magnetice ale solului difer in funcie de natura materialului parental, tipul de

vegetaie, de climat si de morfologia terenului cat si a influentei antropice.

Pentru a evidenia legtura intre clim si proprietile magnetice ale solului intr-o

regiune din Romania a fost aleasa o zon uniform din punct de vedere al tipului de sol

(Moeciu de Sus, jud. Braov), materialul parental avnd proprieti magnetice constante. A

fost efectuat un profil petrofizic pe o distant de 3.5 km si o diferen de nivel de 520 m.

Materialul parental este alctuit din isturi sericito-cloritoase care fac parte din seria de Leaota

Figura 5 - Variaia susceptibilitii magnetice in condiii diferite de pedo-climat si de

vegetaie in zona Moeciu de Sus (jud. Braov)

Au fost efectuate msurtori de susceptibilitate magnetic pe mai multe profile

pedologice de sol si s-a observat ca susceptibilitatea magnetic se modifica cu adncimea si

corespunde cu orizonturile de diagnostic constituente ale solului. Astfel modificarea

susceptibilitii magnetice pe vertical este atribuita proceselor de pedogeneza care acioneaz


21/25

21

asupra profilelor de sol. A rezultat ca in general solurile bogate in materie organica, in special

de tip mull, nregistreaz cele mai mari valori de susceptibilitate magnetica in orizonturi le

humifere. Procesul pedogenetic de oxido-reducere sporete susceptibilitatea magnetica in

orizontul oxidat iar in orizontul redus se nregistreaz o scdere in proprieti magnetice,

datorita transformrilor oxizilor de fier din soluri. Pe profilele unde acioneaz profilul

pedogenetic de eluviere si iluviere s-a observat o scdere a susceptibilitii magnetice in acest

orizont datorita splaii oxizilor de fier din orizontul E odat cu restul coloizi lor, cum ar fi

argila si humusul.

Din corelarea susceptibilitii magnetice cu o anumita proprietate fizico-chimica pe

probele analizate de pe teritoriul Romniei, nu s-a obinut o relaie lineara intre acest

parametru si o anumita proprietate a solului.

Din analizarea proprietilor magnetice si a coninutului de metale grele pe 55 de

probe de sol de pe teritoriul Romniei s-a evideniat o legtur intre coninutul de metale grele

din sol si susceptibilitatea magnetica a acestora.

Tabelul 1- Gradul de corelare intre susceptibilitatea magnetica si coninutul de metale

grele

n = 55 Ca Cd Cu Fe K Mg Mn Ni P Pb Zn

r 0.16798 0.1949 0.21633 -0.03981 0.010783 -0.15479 0.27873 -0.05067 0.1483 0.51129 0.4539

r2 0.028219 0.037985 0.0468 0.001585 0.000116 0.023959 0.077693 0.002568 0.021992 0.26142 0.20603

Din analiza statistic realizata rezult ca susceptibilitatea magnetic se coreleaz cel

mai bine cu coninutul de Pb si Zn in solurile analizate (Tab 1), la restul metalelor grele

neexistnd o corelare vizibil. Corelarea bun intre susceptibilitatea magnetic msurat pe

teren si coninutul de Pb din soluri se datoreaz faptului c in soluri Pb este antrenat adsorbtiv,

prin coprecipitare, n oxizii hidratai de Fe i Mn.

6 CONCLUZII:Investigarea solurilor prin metode geofizice si petrofizice poate sa fie o alternativ

viabil la analizele clasice, fr se le nlocuiasc pe acestea in totalitate. Se pot obine

informaii suplimentare referitoare la variabilitatea proprietilor solului pe suprafee extinse,

se reduce numrul de probe necesare metodelor clasice de cercetare a solului si foarte

important, costurile.


22/25

22

Relaiile dintre proprietile fizico-chimice ale solului si parametrii geofizici si

petrofizici sunt extrem de complexe, fiind in general specifice unei anumite zone. Nu au fost

constatate in cazul solurilor analizate din Romania relaii lineare intre o anumit proprietate asolului si un parametru geofizic sau petrofizic.

Variaia parametrilor geofizici si petrofizici este determinat de schimbrile

proprietilor fizico-chimice ale solului, ceea ce face posibil estimarea acestor proprieti,

dac se identifica o corelare direct intre un anumit parametru geofizic sau petrofizic si

caracteristici ale solului. De exemplu, factorii care influeneaz valorile de conductivitate sau

rezistivitate din soluri sunt: coninutul de ap in sol, textura solului, coninutul de sruri din

soluia solului, coninutul de materie organic, densitatea solului.

Fiecare metod geofizica sau petrofizica are contribuii la evaluarea unor proprieti

ale solului, dar cea mai utilizata metod pe plan mondial, care poate estima proprieti ale

solului intr-un timp scurt si fr afectarea mediului, este metoda electromagnetica (EMI).

Principalele proprieti ale solului care pot fi estimate prin msurtori de conductivitate

electrica aparent (ECa) sunt: gradul de umiditate, textura, coninutul in sruri si coninutul de

materie organic, atunci cnd solul nu are o cantitate mare de sruri dizolvate in componenta

sa.

Prin msurtori de conductivitate electric aparent (ECa) realizate in Romania s-au

putut estima variaii ale coninutului de ap in sol precum si distribuia spaial a acesteia

(distribuie influenat de gradul de granulometrie al solului), coninutul de sruri din sol si

coninutul de materie organic, la o salinitate sczut a solului.

Msurtorile de rezistivitate electric, in principal cele de tomografie de rezistivitate

de mica adncime si mare rezoluie, pot aduce informaii asupra variaiei orizonturilor de sol,

a coninutului de ap, textura solului, oferind o imagine spaiala 2D sau 3D a distribuiei

proprietilor solului.

Prin interpretarea profilelor de tomografie de rezistivitate pe tipuri de sol din Romania

s-au putut evidenia variaii de grosime ale orizonturilor constituente si textura solurilor

investigate.


23/25

23

Factori care influeneaz distribuia spaiala a radioelementelor din sol sunt date de

mineralogia materialului parental, tipul si intensitatea proceselor de pedogenez, in special

eluvierea si iluvierea, cat si de elemente geomorfologice.

Din interpretarea msurtorilor radiometrice fcute pe tipuri de sol din Romania, careau un coninut mineralogic si proprieti fizico-chimice distincte, s-a obinut o bun corelare a

radionuclidului 40K cu textura solurilor respective. Au fost remarcate coninuturi anomale de

Cs137 in interiorul orizontuluiAin majoritatea probelor de sol analizate, urmare a contaminrii

radioactive determinata de accidentul de la centrala atomo-electrica Cernobal.

Din analiza variaiei activitii totale gama pe probele de sol studiate (50 de probe,

prelevate de pe teritoriul Romniei) rezult o variabilitate diferit pe adncime la fiecare tip

de sol in parte. Variaia diferit constatata la aceleai tipuri de sol se datoreaz compoziiei

mineralogice diferite a materialului parental, procesele pedogenetice avnd o influent mai

redus in distribuia spaial a concentraiilor de radionuclizi din sol.

Din analiza distribuiei spaiale a principalilor radionuclizi in soluri a rezultat c

acetia au tendina sa se acumuleze in cantiti mai nsemnate in orizonturile argiloase,

rezultnd o mobilitate mai mare a potasiului si uraniului fat de thoriu.

Din studiile efectuate pe diferite tipuri de sol cu proprieti fizico-chimice distincte

rezult ca susceptibilitatea magnetic este influeneaz de un cumul de factori care acioneaz

simultan, dintre care cei mai importani ar fi:

- compoziia mineralogic a materialului parental si proprietile magneticeale acestora;

- procesele de pedogenez care acioneaz asupra profilelor de sol si

intensitatea acestora, care au rolul de a modifica tipul oxizilor de fier din sol, astfel

modificnd si susceptibilitatea magnetic a solurilor;

- factorii de solificare dintre care cei mai importani ar fi: a) tipul de roca pe

care solul se dezvolt; b) clima, mai ales prin regimul de precipitaii; c) relieful; d)vrsta

solurilor. Aceti factori de solificare modific proprietile magnetice ale solurilor prin

evoluia proceselor de pedogenez in timp.

Prin msurtorile de susceptibilitate magnetic efectuat pe teren, pe tipuri de soluri

din Romania, s-a artat ca prin acest tip de msurtori se poate evidenia influenta si


24/25

24

intensitatea proceselor de pedogenez asupra solurilor, care formeaz orizonturi de sol cu

proprieti magnetice distincte. Este de ateptat ca fiecare proces de formare a solului sa

influeneze proprietile magnetice ale solului in mod diferit.

Msurtorile efectuate pe soluri din Romania au aratat o sporire a susceptibilitiimagnetice in orizonturile bogate in materie organic, in special cele cu humus de tip mull.

Acest fapt se datoreaz in principal proprietii materiei organice de a forma complexe cu

oxizii si hidroxizii de fier din sol, si a transformrii acestora in forme mineralogice cu

proprieti magnetice diferite, ce se datoreaz alternantei si intensitii ciclurilor de oxido-

reducere a fierului din sol. Un alt factor care contribuie la sporirea susceptibilitii magnetice

in solurile bogate in humus, de tip mull in special, sunt si magnetotactobacterile, care se

gsesc de preferin in orizonturile humifere, si care sporesc proprietile magnetice ale

solului prin transformri mineralogice ale oxizilor de fier.

Din msurtorile de susceptibilitate magnetic efectuate pe soluri in sisteme de

vegetaie diferit, rezult c si tipul de vegetaie si ecosistem influeneaz susceptibilitatea

magnetic a solurilor in special in orizontul A,prin tipul si aportul de materie organic pe care

l cedeaz solului. Formele de vegetaie pot influenta susceptibilitatea magnetica a solurilor si

indirect, prin modificarea ciclurilor de oxido-reducere (in ecosistemele forestiere alternanta

ciclurilor de oxido-reducere este mai lenta fata de puni, datorit capacitaii acestui ecosistemsa tino umiditate mai ridicata o perioada mai ndelungat de timp).

Legtura intre susceptibilitatea magnetic si proprietile fizico-chimice ale solului

este complex, pentru ca depinde de o multitudine de factori (material parental, procese

pedogenetice, factori de solificare s.a.) care acioneaz simultan asupra solului. In aceasta

lucrare nu s-a identificat o corelare evident intre susceptibilitatea magnetica si principalele

proprieti fizico-chimice (textura, coninut in humus) ale solului pe cele 55 de probe analizate

de pe teritoriul Romniei, datorit varietii mediului din care probele au fost prelevate

(material parental, procese pedogenetice, relief si clima diferit).

Un studiu efectuat intr-o zon avnd aceleai condiii pedo-climatice (Voluntari, jud.

Ilfov) pe un numr de 7 probe de sol s-a identificat o corelare intre susceptibilitatea magnetic

msurat pe teren si coninutul de sruri din sol, rezultnd un traseu spaial asemntor al

oxizilor si hidroxizilor de fier cu srurile constituente din sol.


25/25

Prin efectuarea de msurtori de tipul susceptibilitii magnetice se pot evidenia zone

poluate cu metale grele provenite din activiti industriale, din studiul efectuat pe 55 de probe

prelevate pe teritoriul Romniei gsindu-se o corelare mai buna cu Zn si Pb. In general

susceptibilitatea magnetica este direct proporional cu coninutul de metale grele din sol,

modificri ale distribuiei spaiale in masa solului fiind influenate de procesele de

pedogenez.

Documents

Investigarea Solurilor Prin Metode Geofizice Si Petrofizice(Rezumat)