HÁROMKŐ Földtani és Geofizikai Kutató Betéti Társaság H-3519 Miskolc, Esze Tamás u. 1/A Tel/fax: 46-563 277, -563 278, mobil. 06-30-5426366 E-mail:
[email protected], Honlap: www.haromko.hu
Bucsi Szabó László* - Gyenes Gáborné* - Tóth Gyula**
Miskolc Avas Északi terület Geofizikai mérések – geotechnikai jellegű következtetések A Háromkő BT. felszíni geofizikai méréseket végzett Miskolc város Nagyavas Középső és Felső során Miskolc MJV Önkormányzata (Miskolc, Széchenyi tér 4.) részére, az Avas Projekt „A” fázis során „Térképkészítés és kapcsolódó stabilitási vizsgálatok, geofizikai munkák” keretében. A feladatunk az előre kijelölt kutatási vonalakon az útalap és feltöltés vizsgálata, üregek, pincék helyének kimutatása. A kutatás során VESZ (vertikális elektromos szondázás) méréseket, sokelektródás horizontális ellenállás szelvényezést és geo-radar (GPR) méréseket végeztünk 2012. szeptember hónapban. A munka mennyisége: 66 db VESZ mérés, 1150 m sokelektródás szelvényezés és 860 m földradar mérés. A mérések ugyanazon a szelvényen történtek a rézsű szélén és az Avas hegy alatt. Az Avason megismert alapvető kőzettípusok: tufák, bentonitok, homokkövek, kavicsos homokok eltérő geo-elektromos paraméterei lehetővé tették a mért szelvények mentén a rétegsor és a kőzetminőség meghatározását, a vízszintes irányú kőzetváltozások, kontrasztok helyzetének, jellegének kimutatását, azzal a céllal, hogy lássuk a csúszásra hajlamos helyeket. A GPR mérések különösen hasznosaknak bizonyultak a pinceüregek, útalap-egyenetlenségek feltárásában. A különböző felszíni geofizikai méréseinkből szelvényeket szerkesztettünk, az előadásunkban ezekből fogunk néhány jellegzetes példát bemutatni. A mérési pontjainkat a nyomvonalakkal együtt a helyszínrajzon, egy-egy szelvényen, együttesen ábrázoltuk. A következő ábrán a Nagyavas Felső sorában készült I. szelvény helyszínrajza látható.
1. ábra
A VESZ és sokelektródás mérés eredményei
A Vesz és sokelektródás mérés esetén a fajlagos ellenállások számított értékeiből következtetünk a kőzetek típusára, az ellenállás változások alapján határozzuk meg a földtani felépítést, meghatározzuk a szerkezeti változásokat. Az inverziós kiértékelés után kapott valódi ellenállás és mélység érték-párokat használtuk fel a hagyományos geoelektromos - földtani szelvények szerkesztéséhez. A rétegeket megpróbáltuk földtani formációk szerint csoportosítani (2. ábra). A 2. ábrán jól megfigyelhető milyen változatos rétegsor építi fel az Avasi pincesor ezen szakaszát. Az 1.-7. mérési pontok között a felszín közelben nagyobb fajlagos ellenállással rendelkező törmelékes kőzetek és feltöltés van, a 8.-11. pontok között viszont kis ellenállású réteg van átlag 2-5 m vastag, ami természetes körülmények esetén agyagos, bentonitos kőzetet jelent. Jelen esetben számolnunk kell az esetleges felszíni szennyezésekkel. Ebben az esetben a csurgalék- vízzel átitatott kőzet ellenállása nagyon kicsire csökken. Ez a kis ellenállású agyagosabb réteg a szelvény elején is megtalálható, második rétegként. A vízmű közelében a törmelékes réteg alatt homokos zóna figyelhető meg. A 2.-7. pontok között harmadik rétegként homokkő, homok jelenik meg, aminek az átlag vastagsága 4-5 m. Ez alatt a szelvény nyugati végén a bentonitos, bontott tufás kőzetek dominálnak, nagyobb vastagságban, a 3.-7. pontok között egy andezitogén osztóréteg betelepüléssel. A 7.-10. mérési pontok között 10-20 m mélyen homokosabb zóna figyelhető meg. Legalsó rétegként nagyobb ellenállással rendelkező homokköves, helyenként kavicsos-homokos réteg települ. A 466. számú ház környezetében mélyebben egy vető részt jelöltünk. Ez nem igazi vető, csak egy diszlokációs - csúszási zóna. Az ellenállás értékek nagy kontrasztot mutatnak, egy nagyságrendi váltás következett be. Látható, hogy a szelvény keleti végén levő kis ellenállású réteg (bentonit) a 10. pontnál mélyebbre került, elmozdulás figyelhető meg a rétegsorban. A kis ellenállású réteg alatt kavicsos homokkő van. Ez a vető zóna a külső (város felé eső) szelvényen is követhető.
K.
NAGYAVAS Felsõ sor I.b
NY.
8
X
48 11
X
X
X
14
-25
5
X
98
-30
X
X
66
31
59
J EL M A G YA R ÁZ A T VESZ . mérésipont száma , helye fajlagos ellenállás ( ohmm ) X
homokkõ, andezitogén aprókavicsos
Földtani zavar, rogyás
bentonitos bontott tufa homok , laza h. agyagos
homok , kötött homokkõ jellegû X
XX
homokkõ , homok h.aprókavicsos
-35 -40
145
20
-15 -20
27 101
5
-10
23
7
13
X
41
-5
11
X
150 140
3
X
35
113
5
155
51
X
35
42
X
12
93
81
107
66
X
X
110
X
60
6
160
X
+-0 18
16
46 12
X 12
70
27
6
X
27
11
X
66
10
X
X
X
35
101 X
10
6
m
11
10
X
XX
165
11
9
X
X 15
35
43
XX
25
29
170
X
11
468.sz.
8
29 28
45
470.sz.
7
6
5
4
3 55
XX
2
41
473.sz.
478.sz.
481 .sz.
485.sz.
XX
mBf Vízmû nagykapu 180 1 175
465.sz.
466.sz.
vastagpados tufa h.kõ alján kavicsos
agyag, tufigén agyag, bentonitos, esetleg szennyezés tetején kõszórás
2. ábra
A sokelektródás ellenállásmérés eredményül színezett elektromos ellenállás szelvényt kapunk, amely – a környezet geológiai adottságainak vázlatos ismeretében – jól értelmezhető.
A sokelektródás szelvény színskáláját tekintve a következőket mondhatjuk. A rossz vízvezető, vízzáró agyagos, esetleg bentonitos részeket kék színnel ábrázoltuk. A zöldes színekkel láthatóak a bontott, helyenként agyagos tufás részek. A sárga szín általában a homokos, törmelékes - repedezett tufás, homokköves kőzeteket, részeket jelölik, míg a narancssárga szín a tömörebb, vastagpados tufás esetleg kavicsos kőzeteknek felelnek meg. A sötétebb piros, barna szín jelöli a homokköves, aprókavicsos részeket, ezek általában mélyebben települnek. Ezen kívül bordós-lilás színnel jelenik meg a közbetelepült homokköves - andezitogén, aprókavicsos réteg. A következő 3. ábrán a Felső sorban készült egyik szelvényt tekinthetjük meg. Jól látható, hogy a felszín közelben és alatta kb. 6 méteres mélységig inkább az alacsony ellenállással rendelkező kőzetek a jellemzőek, majd mélyebben a homokos, homokköves részek dominálnak, kivéve a szelvény középső részét, ahol agyagosabb, bontott tufás az öszlet.
3. ábra
A georadar mérés eredményei A kőzetekben a radarjel terjedése a közeg elektromos tulajdonságaitól (dielektromos állandó, vezetőképesség), valamint a kibocsátott jel frekvenciájától függ. A visszavert jel amplitúdója a határfelület két oldalán települő kőzetfajta dielektromos állandójának kontrasztjától függ. Ezeket a kontrasztokat követve fedezhetjük fel a réteghatárokat, illetve a földben, kőzetben található objektumokat, rendellenességeket. A levegő dielektromos állandója 1, a talajoké 5-15, ezért száraz talajban az üregek felismerhetők. A szabályos üregnek hiperbola a jel-alakja. Megpróbáltuk ezeket a hiperbolákat beazonosítani, az ábrákon színessel kijelöltük az anomális részeket, mint például a következő 4. ábrán. A radar szelvény mélység és távolság beosztása is méterben van, tehát az anomális részek mélysége valódi mélységet jelölnek. A felszínhez közeli részeken vastagabb a laza anyagú feltöltés ez okozza átlag 60 cm –es mélységig a hullámzó anomális részt. Jól látható, hogy a felszíntől számított 2-5 méteres mélységben több markáns hiperbola jel van, ami azt jelenti, hogy ezen a mélységszinten, több helyen üregesedés, pince gyanús hely van. Ezen a területrészen érdemes további vizsgálatokat készíteni, mivel a hiperbolajelek sokasága arra utal, hogy több üreg is lehet egymás mellett és alatt, vagy elágazó pince lehet a föld alatt. Piros vonallal jelöltük a radar szelvény végén azt a részt, ahol megváltozik a földtani felépítés, változó hullámú képet kaptunk, nagy kiterjedésben.
4. ábra
A radar mérések alapján detektált hiperbolák helyét tekintve az figyelhető meg, hogy a feltételezett üregek nem csak a nagyobb ellenállással rendelkező homokköves, vagy keményebb tufás kőzetekben vannak, hanem helyenként a kis ellenállású agyagosabb, bontott tufás zónában helyezkednek el. A következő geoelektromos- földtani szelvény, amit bemutatok a Középső soron egy támfal mellett készült.(5. ábra ) A szelvényt, ha ránézünk, három részre lehet osztani a földtani felépítés szempontjából. A szelvény nyugati részén az első szelvényekre jellemző réteges felépítés látható. A majd a 6-10 mérési pontok közötti szakaszon egy földtanilag zavart rész látható, a támfal is erre a részre esik. A 10. mérési ponttól a szelvény keleti végéig ismét a területre jellemző rétegsor figyelhető meg. A geofizikai-földtani szelvényen látható, hogy a 2-9. mérési pontok között legfelül kavicsos feltöltés van. A 10. szondázási pontnál a felszín közelben egy kék színnel jelölt kis ellenállású tufás- agyagos réteg látható, ami a szelvény középső részén is jelen van, második rétegként. A 11.-12. pont környezetében legfelül kavicsos tufa van, majd a szelvény keleti végén a feltöltés és durvább kavics jellemzi a felszín közeli réteget. A 2.-5. mérési pontnál a második réteg kis ellenállással rendelkező 24 m vastag bentonitos - tufás felépítésű. A 3. pontnál egy kisebb homokos beékelődés van. Alatta 3-8 m vastagságú homokköves, andezitogén réteg foglal helyet. Ami alatt nagyobb kiterjedésű bentonitos, bontott tufás réteg települ. A 6. pontnál 10 m mélyen egy vastagabb homokköveskavicsos réteg kezdődik, ami összefogazódik a kis ellenállású tufás réteggel. A méréseink szerint a legalsó réteg homok, homokkő. A szelvény támfal szakaszának felépítése eltér a jellemző rétegsortól, itt egy szerkezeti változás figyelhető meg. Az ábrán egy feltételezett vetőt is bejelöltünk, a rogyás, a rétegek elcsúszása miatt. A feltöltés alatti részen kis ellenállásokat mértünk, amit a támfal tartó- szerkezete is okozhat, mivel több helyen meg van vasalva, de általánosan az agyagosabb, bentonitosabb tufás kőzetek jellemzik a felső 10 m felépítését. Alatta homok, homokkő van, majd látható, hogy a 6. pontnál megjelenő nagy fajlagos ellenállású kavicsos homokköves réteg mélyebbre zökken. Legalul igen kis értékkel megjelenő természetes közegben agyagosnak mondható zóna jelenik meg, amit nem tudtunk pontosan meghatározni, nehezen azonosítható, feltételezésünk szerint az egy mesterséges objektum, akár pince is lehet, ami beomlott és eltömedékelődött.
A 9. és 10. szondázási pontoknál is megfigyelhető a rétegsorban a rétegek csúszása, a homokköves réteg itt is megvan, csak elcsúszott az agyagosabb felépítésű rétegen. A 11.-12. pont környezetében legfelül kavicsos tufa van, majd a szelvény keleti végén a feltöltés és durvább kavics jellemzi a felszín közeli réteget. Alatta második rétegként egy vékony bontott tufa sáv húzódik. Alatta átl. 5 m vastag aprókavicsos homokköves réteg települ, ami alatt bentonitos, tufás réteg foglal helyet. A 12. mérési pontnál kb. 10 m mélyen egy kavicsosabb tömb van, ami alatt és mellett homok, és homokkő települ. Legalsó rétegként nagyobb ellenállással megjelenő kötöttebb homokkő van.
NY.
X
28
X
X
12
11
X
X X
X
442.sz.
9
10 X
X
44
4
X X
9
22
233
20
27
X 8
23
304
200
7
436.sz.
435.sz.
11
12
13
34
62 5
74 15
X
61
5
X
X
113
9
18
51 121
X X
4
43 X
X
15
8
15 X
-15
44
-20
38
32
-25
87
7
X
X
-5 -10
72
16
X
X
m
+-0
57 13
41
15
X
14
X
84
440sz. X
432.sz. Sarka lépcsõeljáró
70
170 165
443.sz.
10 0
7 62
77
X
180
8
20
X
9
444/445.sz.
7
54
54
88
X
X
X
X
79
175
20
37
190
6
63
X
X
X
49 19
XX
X88
X
Bacchus p.
446.sz.
XX
97
20
5
4
3
449.sz.
XX
mBf 2 195
185
K.
T ÁMFAL 450 /d.sz.
451 /a.sz.
451 /c.sz.
105
17
-30 180
27
-35
160
-40
J ELM A G YA R Á Z A T 5 20
XX
X
homokkõ , homok h.aprókavicsos homokkõ, andezitogén aprókavicsos bentonitos bontott tufa
VESZ. mérésipont száma , helye
Földtani zavar, rogyás
fajlagos ellenállás ( ohmm )
homok , laza h. agyagos homok , kötött homokkõ jellegû vastagpados tufa h.kõ alján kavicsos
X
X
agyagos homok tufás agyag,feltöltés felszínközeli ano mália, szennyezés mesterséges objektum ? nehe zen azonosítható agya g , tufás agyag
X
XX
155
feltöltés andezitogén t. kõ zet helyenként agyagos durva kavicsos feltöltés vastagpados tufa h.kõ alján kavicsos
5. ábra
A geofizikai méréseinkhez közel talajmechanikai fúrások is készültek. A talajmechanikai fúrásokat a Geokomplex Kft. készítette, a fúrások értelmezését Tóth Gyula geológus állította össze. A fúrások rétegsora és az általunk számított és készített geoelektromos szelvények földtani rétegsora, valamint a radar szelvények, jól korrelálnak egymással. Erre látható példa a következő 6. ábrán. A geoelektromos mérések által kapott fajlagos ellenállás-mélység párokból számított földtani rétegek és a talajmechanikai fúrás által meghatározott földtani rétegsor a IIIa szelvényen kb.10 cm-es eltért mutat, ami nagyon jó. Tehát a geofizikai mérések és a fúrások jól korrelálnak egymással.
6. ábra
Földtani eredményként elmondhatjuk, hogy a terület felépítése változatos. Az Avason a Felső- és Középső soron a fedő (útalap) általában törmelékes felépítésű, több helyen a kavicsos feltöltés dominál. Alatta összefüggő bontott tufás rétegek települnek, melyek helyenként erősen agyagosak. A bentonitos betelepülések igen kis elektromos ellenállásúak, vízzáróak, csúszólapként viselkednek. Lejjebb homokos, homokköves réteg települ, majd újból a bontott tufa a jellemző. Mérésről mérésre haladva a rétegsorban jól azonosíthatóak az andezitogén, aprókavicsos homokkövek. A rétegek csekély mértékben dőlnek, feltételezett vetődések mentén megszakadnak, s a lejtő csúszásának előhírnökei. A rétegazonosítás szinte „regionálisan”, végig az Avason Ny-K irányban követhető a fúrások geofizikai görbéi segítségével. A földradar (GPR) méréssel számos üreget sikerült kimutatni. Az üregesedés jele – a kőzet és a levegő közötti nagy dielektromos különbség miatt jelentkező hiperbola.
* Miskolc, 2013-05-28 Jó szerencsét! Tisztelettel Gyenes Gáborné
* **
Háromkő BT. Geokomplex Kft.
*
*
