Capitol I Metoda rezistivitii electrice a solului Scopulmetodeiesteaceladearedadistribuiarezistivitiisoluluinprofunzimealui prin efectuarea de msurtori la suprafaa acestuia.Rezistivitateasoluluidepindedeomultitudinedeparametrigeologicicumarfi porozitatea rocilor, coninutul de minerale, concentraia de fluide, gradul de saturaie al apei din roci. J.Wennerpunenanul1915,ntr-oformincipient,pentruprimadatnaplicare aceastmetod.Maitrziu,fraiiSchlumbergern1920perfecioneazaparaturaitehnicade msurare. Iniialaceastmetodafostinventatpentruaputeafiaplicatncadrulexplorrilor geologiceigeofizice,pentrudescoperireazcmintelorminerale,astraturilordepietrisau pungilordeapfreatic.Abiananul1946,R.Atkinsonutilizeazpentruprimaoaraceast metod ntr-un sit arheologic, la Dorchester n Marea Britanie, utiliznd un aparat tester de sol de tipMegger(Fig.6).Aparatuleraconstituitdintr-ungeneratorelectricacionatmanuali electrozi,ifuseseutilizatanteriornstudiiledesoligeologie.n1947,H.Lundbergutiliza metodamsurriirezistivittiielectriceasoluluilaTepexpan(Mexic),pentruidentificarea resturilor umane fosile. Maitrziu,n1956,JohnMartiniAnthonyClarkauperfecionataparatulutilizatn scopulrealizriiprospectrilorelectrice.EirealizauastfelrezistivimetrulMartinClark,ale cruicircuites-audiversificatideveneaudedicate.Acestaparatafostcelcarecelcarea furnizatiprimelerezultaterelevante,fiindutilizatlaprospectareasituluiarheologicdela Wiltshire(UK)ntr-unvechioraroman(Cunetio).n1954,nItalias-anfiinatseciuneade prospeciiarheologiceaFundaieiC.M.Lerici,dedicatdescoperirii,prinmetodarezistivitii electrice,amorminteloretrusceameninatedejefuitoriidemorminte(tombarolli).Cuaceast 5ocazie a fost inventat i metoda de prospecie cunoscut ca cea a periscopului Nistri. n 1958, auaprutprimeleprocesricomputerizatealedatelorfurnizatedeprospeciilederezistivitate electricasoluluirealizatedectrespecialistulgermanIrwinScollar(Bonn).Prototipurile conceputedectreacestavorconsacrametodafolosiriimsurtorilorbazateperezistivitate. Ulterior,metodaacunoscutogeneralizaredeosebit,ndiferiterinenumrateobiective arheologicefiindprospectateprinintermediulicuajutorulunoraparatespeciale,demulteori cu adaptri artizanale, care s optimizeze tipul de rspuns pe care aceasta l oferea. ipeteritoriulRomnieimetodai-agsit,ncdetimpuriu,olargaplicabilitate,n acestcontextfiinddemnedeamintitprospeciilerealizatenanii`80deuncolectiv interdisciplinar de la Muzeul Naional al Transilvaniei din Cluj (D. Alicu, L. Daraban) n siturile delaUlpiaTraianaSarmizegetusa,Iclod,Cluj-Napoca,precumicelerealizatesubegida InstitutuluideArheologieVasilePrvaniaMuzeuluidinZalulaPorolissum(Fl.Scurtu). Recent,metodaafostutilizatncadrulProiectuluiApulum2000,decercetareaTempuluilui LiberPaterdinParto(Apulum)(dectredr.W.McCann).BazadeCercetricuUtilizatori MultiplidincadrulUniversitii1Decembrie1918dinAlbaIulia,posedlaoraactualun rezistivimetru automatizat de nalt performan i de mare putere, cu larg aplicabilitate practic (Scintrex-Saris),cuajutorulcruias-aurealizat,curezultatedeosebite,oseriedeprospeciin diferite situri arheologice (Parto, Sultana, Oraul de Floci, Roia Montan etc.)1. 1Ciuta 2003, pp.48-49 6I.1 Noiunile de baz ale rezistivitii solului LegealuiOhmestelegeafizicfundamentalcestlabazaaplicriimetodei rezistivitii.Curentulelectric(I)estedefinit ca rat a unui flux de electroni liberice trece printr-un mediuconductibilntr-oanumitunitatedetimp.LegealuiOhmpentruoporiunedematerial conductor traversat de curent electric se poate scrie astfel: I = V/Rsau V = I x R unde: I intensitatea curentului electric ce strbate materialul conductor V diferena de potenial de la capetele materialului R rezistena materialului = voltaj/curent (R = V/I).Aceastlegesepoatescrieisubformvectorialpentruaputeafiaplicatncadrul msurtorilor prin metoda rezistivitii. Legea lui Ohm sub form vectorial care la trecerea unui curent electric printr-un mediu este dat de formula: J = E (1.1) Conductivitateaelectric()esteoconstantmaterialcarepoatecaracterizai artefactele/situaiilearheologicedinsol.Acestparametruindic,defapt,ctcurentelectric (msuratnAmperi)poatestreacprintr-ocantitatedematerialdacesteaplicatlaceledou capete un voltaj de 1 V (condictivitatea se msoar n Amperi/m/m2). nrealitate,npracticsemsoardiferenadepotenialacmpuluielectric(V),ntre diferitele puncte din sol.Se cunoate faptul c n cadrul msurtorilor geofizice, rezistivitatea electric a mediului , a crei valoare numeric este inversul conductivitii ( = 1/ ) este mult mai frecvent folosit. RezistivitateasemsoarnOhmi,voltajulnVoli(V)iarintensitateacurentuluin Amperi(A).ncazulmsurriirezistivitiipmntuluiavemrelaia:R=V/L/J(undeJeste densitatea curent a mediului prin care trece curentul electric)2. Relaia matematic dintre potenialul i intensitatea cmpului electric este: 2Ibidem, p.50 7 (1.2)E = VVVCombinnd relaiile (1.1) i (1.2) obinem: J o = V(1.3) nmajoritateamsurtorilorfcute,surseledecurentelectricsuntsubformpunctual, respectiv de electrozi, prin urmare le vom denumi n continuare punct surs. n acest caz, asupra unuielementdevolum0 A cenconjoaropunctsursdecurentdeintensitateI,avnd coordonatele(,,s s sx y z ),relaiadintredensitatea(J)acurentuluielectriciintensitatea(I)a acestuia este de forma: ( ) ( ) ( )s s sIJ x x y y z o o o0| |V = |A\ .z(1.4) undeo reprezintfunciaDirac,binecunoscutnfizic.Ecuaia(1.4)poatefirescrissub forma: ( ) ( ) ( ) ( ) ( , , , , )s sIsx y z V x y z x x y y z z o o o0| |V V = ( | A\ .o (1.5)3 Aceastaesteecuaiadebazcareneddistribuiadepotenialelectric(V)n interiorulsolului,potenialdatoratuneisursedecurentelectric,denumitanteriorpunctsurs, deintensitateI.Pebazapeaceasteiecuaii,aufostdezvoltateomultitudinedetehnicii tehnologii ce au drept scop colectarea i interpretarea datelor obinute. Pe baza tuturor acestor cunotine teoretice putem defini metoda n felul urmtor: Metodamsurriirezistivitiielectriceasoluluiseconstituiecaoaplicaie arheogeofizic,prinintermediulcreia,cuajutorulunuiaparatspecial(rezistivimetru),potfi puseinevidenanomaliialepotenialuluielectricalstructurilorpedologice,semnalndu-se astfelpotenialeintervenii(deranjamente)cepotfidenaturantropici/saudeinteres arheologic4. 3Loke, Dahlin 2002, 149-162 4 Ciut 2003, p.50 8I.2 Proprietile electrice ale solurilor Lapenetrareasoluluidectreuncurentelectriclaadncimimiciimediiapardou fenomene principale: -conducia electronic -conducia electrolitic n cazul conduciei electronice, deplasarea curentului electric prin materiale se face prin intermediulelectronilorliberi,similarcanmetale.Acesttipdeconducieaparencazul prezenei mineralelor, sulfidelor metalice i grafitului n straturile de sol. Conducia electrolitic presupune apariia i deplasarea curentului electric datorit ionilor liberi din substan, deplasarea acestora fcndu-se prin ap n cazul n care materialele studiate auunanumitgraddehidratare,acestafiindcelmaicomunidesntlnitfenomenncadrul msurtorilor.Bazelefizicealeconductivitiielectricensol(nfapt,unprocesdemigraieionic) sunt: -dincomponenamineralelorsauaaltorcomponentedesol,atomiisaugrupuride atomi ncrcai de energie se dizolv n ap; -dac este aplicat un cmp electric ntre doi electrozi artificiali ( E ), ionii componeni vor migra spre electrozi astfel: ionii pozitivi spre electrodul negativ i viceversa; -diferitematerialesausituaiidinsubsolpotfidetectateastfel(anurileumplutecu material secundar prezint un coninut ionic bogat). Maidesdectconductivitateaelectric(),esteutilizatvaloareareciproc,numit rezistivitate electric (), care se msoar n Voli per m/A sau Ohm per m. Rezistivitatea () difer ca valoare n funcie de componena solului respectiv structurile arheologice i contextul lor geologic i este invers proporional cu conductivitatea ( =1/)5. Rezistivitateaelectric()asoluluiestenmaremsurdependentdecantitateai distribuiaumezelii/apeinstructuraacestuia.Structuriledeordinarheologicaflaten componenasoluluiafecteazdistribuiaapeinsol,fcndu-lmaiconductibilsau,dincontr, mairezistentlatrecereacurentuluielectric,realitatecepoatefidetectatdeinstrumentelede msuraleaparatuluipropriu-zis.Piatra,crmida,ceramica,ngeneralrocilefrelemente 5Nyquist et alii 1999, pp. 135-148. 9metalice,secaracterizeazprintr-orezistencrescutlatrecereacurentuluielectric,spre deosebiredeargilsauumpluturileunoranuri(carereinncantitimaimariapa,deregul datorit texturii lor difereniate, afnate, rarefiate), care favorizeaz conductivitatea. Dac argila i solul normal pot avea valori de rezistivitate de 1 10 Ohmmetri iar cea a rocilor poroase se poateridicapnla103-106Ohmmetri,acestedifereneputndfisesizateprinmsurtoriale rezistivitiisolului,permindnfinaldescoperireaipunereanplanasituaieiarheologice ntlnite.Influenaapeiasuprastructuriloraflatensolpoatefiobservatndiagramele urmtoare (Fig. 1.1)6. REZISTIVITATEA la temperatura 20 C CONCENTRAIASOLUIEIFig.1.1 6Ciut 2003, p.50 10Valorile rezistivitii pentru majoritatea substanelor care se gsesc n sol ncepnd de la starea umidificat pn la starea uscat, sunt redate n tabelul de mai jos (Tabelul 1.1)7: Tabel 1.1 REZISTIVITATEA n (ohmi) Granit Diorit Andesit Bazalt Gabro (roca vulcanic) Hornfels isturi Marmur Quarzit Slate(roc metamorfic) Conglomerate Sandstone Shale Calcar Dolomit Marne Lut Aluviuni Bitum Ape subterane Ap de mare Pyrrhotite (Fe(1-x)S) Galena 95% Pirite Hematite Magnetite Ardezie grafitic Antracit Lignit 0,01Sare gem(KCl) Sare(NaCl) Oet(acid acetic) Fier 7Olivar et alii 1990, pp. 1347-1356. 11 I.3 Dispozitive de colectare, vizualizare i interpretare a datelor Avndnvederediversitateaproprietilordielectricealestraturilordinsolsau componentelor izolate ce pot fi ntlnite, problema devine destul de complicat la prima vedere, de aceea vom ncepe prin a analiza cel mai simplu caz de transmitere a curentului electric n sol i anume, considerm un sol omogen i un singur punct surs pe suprafaa solului, respectiv un electrod.Emiterea curentului electric de ctre punctul surs n interiorul solului se face radial, iar poteniavulelectric(V)variazinversproporionalcudistanadelasurs.Seobinastfel suprafee echipoteniale care au form semisferic, cu centrul situat n punctul surs (Fig. 1.2 )8. SUPRAFA ECHIPOTENIAL DIRECIE DE DISPERSIE A CURENTULUI ELECTRIC ELECTROD GENERATOR DE CURENT ELECTRICFig. 1.2 8Summer 1976 12 Potenialul electric V n acest caz este dat de relaia: 2IVrt= (1.6) unde r distana de la electrod la un punct de pe o suprafa echipotenial - rezistivitatea electric a mediului I intensitatea curentului electric generat de punctul surs (electrod) npracticins,sefolosesccelpuindoielectrozi,situaiunullapolulpozitiv(+)al sursei de curent iar cellalt la polul negativ (-) (Fig. 1.3)9. Fig. 1.3 9 Ciut 2003, p.48 13nacestcaz,valorilepotenialuluielectricauodispuneresimetricnjuruluneiaxe imaginare situate la mijlocul distanei dintre cei doi electrozi (Fig. 1.4)10. Fig. 1.4 Figuraanterioarprezintdistribuiapotenialuluielectricncazuladoielectrozisituai la distana de un metru (1m) deprtare unul fa de cellalt, la o intensitate a curentului electric deunamper(I=1A),curentceestedifuzatntr-unspaiuomogenavndrezistivitateadeun ohm-metru ( = 1.m). Valoarea potenialului n acest caz este dat de formula: 1 21 12C CIVr r rt| | =

\ .|(1.7)unde i sunt distanele de la punctul n care se msoar potenialul la primul respectiv al doilea electrod. 1 cr2 crRezistivitateapmntuluinuestealtcevadectorezistenspecificamaterialelor specifice componente, un parametru ce permite standardizarea i compararea rezistenei electrice a diferitelor materiale studiate. Dac este aplicat un curent artificial n sol, prin intermediul a doi 10Summer, 1976 14electrozi,ioniivormigrafiecarectreelectrodulcareiatrage:ceipozitivictreelectrodul negativiceinegativictreelectrodulpozitiv.Structurilearheologice,naceeaimanier,sunt detectabile datorit conductivitii electrice diferite a lor fa de a solului, prin faptul c afecteaz procesul de migraie a ionilor ncrcai electric. n figura de mai jos sunt reprezentate grafic dou modalitidetrecereacurentuluielectricnsolatuncicndntlnetematerialarheologic(Fig. 1.5). Fig. 1.5 Pentruaputeavizualizaefecteletreceriicurentuluielectricnsolestenevoiesse cunoasc diferena de potenial dintre anumite puncte (V). Pentru a se face msurtori ct mai precise este nevoie s se creasc numrul de electrozi implementai n suprafaa solului. Iat un aranjament tipic de patru electrozi (Fig. 1.6 )11 . Figura anterioar reprezint aparatul tester de sol de tip Megger (Fig 1.6), unul dintre primele dispozitive puse la punct de ctre R. Atkinson n anul 1946. Fig. 1.6 11Ibidem 15Formula care ne d diferenele de potenial este:1 1 2 1 1 2 2 21 1 1 12C P C P C P C PIVr r r r rt| | = + |\ . (1.8) nacestcaz,msurarearezistivitii()sefaceprininjectareadecurentelectricnsol prin cei doi electrozi C1 i C2 i msurarea diferenelor de potenial la ceilali doi electrozi P1 i P2,denumiiielectrozidepotenial.Cunoscndvaloareaintensitiicurentuluielectric(I) precum i valorile diferenelor de potenial (V) se poate calcula valoarea aparent a rezistivitii solului conform relaiei: aVkIA= (1.9) unde 1 1 2 1 1 2 2 221 1 1 1C P C P C P C Pkr r r rt=| | + |\ .(1.10)k - factor geometric ce depinde de aranjamentul celor 4 electrozi npracticdeobicei,aparateledemsurcalculeazvalorialerezisteneielectrice(R) caresecunoatesubformaceamaisimplalegiiluiOhmcafiind VRIA= aac,valoarea rezistivitii aparente va fi calculat dup formula: ak R = (1.11) Factorul geometric k depinde de configurarea reelei electrice din care fac parte cei patru electrozi (C1, C2, P1, P2). Exist o multitudine de moduri de configurare, fiecare dintre acestea avnd propriile particulariti12.Vomredancontinuareschemelecircuitelorelectricecelmaidesfolositenmetoda aceasta de investigaie (Fig. 1.7)13. 12Panissod et alii 1998, pp. 1542-1550. 13Dahlin 2000, pp.181-187. 16 Fig. 1.7nfigurademaisusseobservfaptulcfiecareschemelectricnpartearepropriul factorgeometrick,caresecalculeazdupformulebinedeterminate.nfiecareformulde calcul al factorilor geometrici k, intervin parametrii de baz: a distana modular principal dintre dipoli n factorul de separaie dintre dipoli, este de obicei un numr ntreg k - factorul geometric nceeaceprivetedatelenregistrate,acesteadiferdelaomodalitatelaaltade dispunereaelectrozilorncadruldispozitivuluielectricfolosit.Considerndcaavemmaterial arheologiclaoadncimensolaccesibilobineriiunordatedestuldeclareidenumindacest 17material arheologic int, se poate observa c rspunsurile oferite de dispozitive sunt diferite de la un dispozitiv la altul (Fig. 1.8). MOD FORMADE SEMNALULUI TIPDISPOZITIVARANJARE RECEPTAT Fig. 1.8 Deasemeneaavemsemnaleelectricederspunsdiferiteincazulncareorientatea electrozilor n cadrul aceluiai dispozitiv este diferit n raport cu inta (Fig. 1.9)14. 14Ciut 2003, p.51 18 Fig. 1.9 19I.4 Metoda de msurare, vizualizare i interpretare 1-D ncadrulacesteimetode,poziiapunctuluisituatlamijloculdistaneidintreceidoi electroziC1iC2rmnefix,nschimbdistanadintreeiestecrescuttreptatlafiecare msurare,pentruaobinemaimulteinformaii.Valorilerezistivitiiiaparente(a ) astfel obinute,suntinscripionatedectreunplotterpeohrtiespecialdelungdesfurareceare tiprit un grafic ce conine o scal gradat cu domeniul principal de valori al acestei rezistiviti. Dateleobinutesuntcaracteristicigraficecereprezintdeobiceiliniicontinuicareseabatmai mult sau mai puin de la orizontal, n funcie de proprietile dielectrice ale solului studiat (Fig. 1.10). Fig. 1.10 MODEL1-D nacestcazpotfiobservatevariaiile rezistivitiiaparenteasoluluiodatcucreterea adncimiidepenetrareacurentuluielectric. Aceastmetod1-D,denumitconvenional metodaWenner,faceposibilnumaistudiulpe vertical al caracteristicilor dielectrice ale solului.Procesarea datelor n prezent se face pe computer. Exist mai multe softuri de procesare a datelor obinute, dintre care cel mai cunoscut i consacrat este RES1D.EXE, program informatic ceconstnprocesareacaracteristicilororizontadeicarepermitecompilareadatelorprin inversiune, mai precis refacerea n sens invers a drumului parcurs de curentul electric pn la o anumit adncime.Programuldeinedeasemeneaoseriedebazededatecuextensia.DATceconin abloane cu rezistivitile aparente specifice ale majoritii materialelor aflate n sol i care prin comparaiepotoferidupcompilareinformaiiimportantecuprivirelacompoziiasolului.De asemenea,documentelecuextensia.MODreprezintmodelecomparativecarepotfifolosite pentruageneramodelesinteticenecesaresubrutinelordinprogramcesuntresponsabilecu creearea inversiunii datelor (Fig. 1.11). 20 Spaiu dintre electrozi adncime (cm) Fig. 1.11 Figura anterioar reprezint un model 1-D folosit n cadrul unui dispozitiv Wenner pentru interpretarea datelor ce constau n valori ale rezistivitii aparente (a )15. 15Barker1991, pp. 1031-1037 21I.5 Metoda de msurare, vizualizare i interpretare 2-D Metoda1-Dseaplicpesuprafeerestrseincazulcndnuaparvariaiunilaterale semnificative ale rezistivitii solului. Probabilitatea ca toate aceste condiii s fie ndeplinite este din pcate destul de mic, putnd aprea erori, de aceea este de preferat s se aplice metoda 2-D, metodcepermiteovizualizarebunacaracteristicilordielectricealesoluluiipesuprafee orizontale, nu numai pe vertical. Dupcumamspecificatanterior,fraii Schlumberger au perfecionat metoda Wenner, punnd lapunctaparaturanecesarobineriidedatein planuriorizontale,nunumaiverticale,respectiv metoda 2-D (Fig. 11 ). Nu este obligatoriu ca suprafaa cesedoreteafistudiatsfiedeform dreptiunghiular,eapoateaveadiverseformen funcie de interes.Fig. 11 MODEL2-D De preferat este ca aceste suprafee s aib forme poligonale, fiind uor de delimitat dac se cunosc coordonatele colurilor, mai bine zis coordonatele punctelor de intersecie ale laturilorExemplu form triunghiular unde (X1, Z1, X2, Z2, X3, Z3) reprezint coordonatele (Fig. 1.12). Datorit perfecionrii i informatizrii aparatelor de msur, actualmente ambele metode attWennerctiSchlumbergerpotficonfigurateastfelnctssepoataplicametoda2-D. Parametri Suprafa triunghiularParametriSuprafa dreptunghiularFig. 1.12 22Vomredanfigurademaijosvalorileobinutepentrurezistivitateaaparentncazul aplicriimetodei2-D,ntr-unsolneomogenceprezintvariaiilateralealeacestora,prin comparasie cu metoda 1-D (Fig. 1.13)16. adncime (cm) a) b) adncime (cm) Spaiu dintre electrozi Fig. 1. 13 Reprezentrilegraficeanterioareprezintdefaptnumaicaracteristicilevalorilor rezistivitii aparente a solului (a) rezultate n urma msurtorilor fcute i compilrii datelor 16Ibidem 23 obinute. Dupcumsepoateobservaavemdoucazuria)respectivb),nambelefiindredatepe lngmodelulbidimensional2-D,pentrucomparaie,ivalorileunidimensionale1-Dale rezistivitii aparente (a ) reprezentate grafic prin linii drepte continui de culoare roz. Revenind la modelul 2-D, cele dou cazuri din figur reprezint: a)curbavalorilorrezistivitiiaparente(a )pentruopseudoseciunecuneomogenitate lateral obinut cu un dispozitiv Wenner folosind modelul de vizualizare 2-D; b)curbavalorilorrezistivitiiaparente(a )dupmodelul2-Dncazulfolosiriiunui dispozitiv Schlumberger n dou cazuri, primul cnd electrozii sunt situai la distana de un metru (1m) unul fa de cellalt notate cu semnul (+) iar cel de al doilea cnd electrozii sunt situai la distana de trei metri (3m), notate cu semnul (+) ; Dispozitivul de msurare este n realitate mult mai complicat. n general dispozitivele de msurare constau dintr-un numr bine determinat de electrozi situai la distane bine determinate, toi aceti electrozi fiind cuplai prin intermediul unor cabluri de legtur la aparatul principal de msur i control numit rezistivmetru. Acesta, la rndul su este cuplat la un computer care prin intermediul unor programe informatice consacrate, aa cum am specificat anterior, nregistreaz i proceseaz datele astfel obinute (Fig. 1.14). Poziia 32 Numr msurtori Poziia 1 Poziia 18 Numr electrozi Computer - Laptop Rezistivmetru Fig. 1.14 24Pentruobinereaunorpseudoseciuni,totacestdispozitivtrebuiedeplasatdinlocnloc pesuprafaasolului(Fig.15),iardupstabilizareapenoulamplasamentsereiaumsurtorile. Noiledateobinutesecoroboreazcudateleanterioareiastfel,dupprocesarealorsevor obine curbele caracteristice ale valorilor rezistivitii aparente (a )pe pseudoseciuni (Fig. 1.15)17. Poziie nou a cabluluiFig. 1.15 Poziie iniial a cablului Puncte refereniale iniiale +Puncte refereniale finale nurmacompilriidatelorpecomputer,pelngcaracteristicilegraficealevalorilor rezistivitii aparente (a ), se pot obine de asemenea, n funcie de complexitatea softului folosit ct i de puterea de procesare a computerului, imagini spectrale bine definite, n care fiecare nuan reprezint un anumit domeniu de valori al rezistivitii aparente a solului (Fig. 1.16). n figura (1.16)18 observm reprezentarea spectral a valorilor rezistivitii aparente (a ) pe o pseudosuprafa. La partea superioar a figurii avem reprezentarea pe vertical respectiv n funciedeadncimeansol,iarnparteadejosavemreprezentareapeorizontalasuprafeei studiate, unde se poate observa foarte bine delimitat zona de interes din cadrul suprafeei, mai bineziszonacareprezintcaracteristicidielectricemultdiferitefadesuprafanansamblul ei.ImagineaafostobinutcuajutorulsoftuluispecializatRES2DMOD.EXE,program informatic ce are n componena sa ca subrutin de reprezentare grafic spectral tipul de fiier17Bernstone, Dahlin 1999, pp. 113-122. 18Griffiths, Barker 1993, pp.211-226. 25SINGLE_BLOCK.MOD 2-D. Dispozitivul de msur folosit este de tipul Wenner Beta (dipole-dipole, n=1)19. Fig. 1.16 19Loke 1994, p. 45 26I.6 Metoda de msurare, vizualizare i interpretare 3-D Metoda 3-D reprezint cel mai perfecionat nivel de nregistrare, procesare i interpretare adatelorobinutenurmamsurtorilorrezistivitiiaparenteasolului.Aceastmetod presupune nu numai determinarea valorilor rezistivitii aparente (a ) pe vertical n funcie de adncimea n sol i pe orizontal determinnd astfel variaiunile laterale dar i compilarea tuturor datelornaafelnctssepoatobineunmodeltridimensionalalsoluluioferindastfelo imagine mult mai ampl i elevat asupra caracteristicilor dielectrice ale solului. Aceast metod presupune un numr mult mai mare de date prin urmare i un numr mai maredeelectroziprecumiodesfuraremultmaiamplaacestorapesuprafaadestudiat. Electrozii n acest caz vor fi dispui pe dou direcii respectiv Ox i Oy (Fig. 1.17 )20. Dipozitiveledemsursuntaceleaicaincazurile1-Dsau2-D,respectivWenner, SchlumbergersauClark,deasemeneaexistndiomarediversitatedemoduridelegarea Computer - Laptop Rezistivmetru Direcia Ox Direcia Oy Electrod Fig. 1.17 20Loke Barker 1996, pp.499-523 27electrozilor n cadrul aceluiai dispozitiv cum ar fi pol-pol, pol-dipol, dipol-dipol sau combinaii simultane ale acestora, n funcie de particularitile suprafeelor cercetate. Iat dou posibiliti de conectare ale electrozilor n urma unei astfel de desfurri (Fig. 1.18): Fig. 1.18 Configurare - Set complet de msurtoriConfigurare - diagonal + Electrod generator X Electrod de potenial Pentrufiecaresetdemsurtorifiecareelectrodnpartedevinecentrudepotenialiar acesta se conecteaz n diverse moduri cu toi ceilali electrozi rmai n schem. Diferenele de potenial(V)vorfimsuratedelaelectrodulprincipalspecificfiecruisetdemsurtorila fiecare dintre ceilali electrozi cu care este conectat. La punctul a) observm o conectare ct mai completaelectrozilorastfelnctsevaobineunnumrmaximdedate.Dacaparticularitile soluluinusuntfoartevariateiaracestanuprezintmulteneomogenitilateraledestructurse va face o conectare n diagonal ca la punctul b)21. Fiecaremoddearanjamentalelectrozilorprecumimoduldeconectarealacestora specific fiecarui set de msurtori are stabilite pentru compilarea datelor formule de calcul bine definite, de exemplu n cazul modului de conectare pol-pol, numrul maxim de msurtori ce pot fi efectuate nmax este dat de formula: 21Ibidem 28nmax = ne(ne - 1)/2(1.12)unde ne - reprezint numrul total al electrozilor utilizai Astfel, pentru o desfurare pe axa Ox a cte 5 electrozi, i 5 desfurri pe axa Oy vor fi posibile300demsurtori.Dacasemretenumrulelectrozilorialdesfurrilor,pentru10 electrozipedesfurareaOxi7desfurripeOy,vomaveaunnumrdemsurtoricuprins ntre1176i4500,nfunciedemoduldeconectarepefiecaresetdemsurtorinparte. Numrul de electrozi pe desfurare precum i numrul de desfurri este stabilit n funcie de dimensiunile suprafeei ce urmeaz a fi investigate. Nu are sens spre exemplu pentru o suprafa mic s se foloseasc prea muli electrozi i de asemenea pentru o suprafa omogen. n unele cazuridistanadintreelectroziisituainliniepeodesfurarede-alungulaxeiOxeste semnificativ mai mic dect distana dintre desfurri pe axa Oy, de aceea pentru fiecare caz n parte trebuie s se stabileasc i dimensiunule optime ale acestor distane. Indiferent de tipul dispozitivului folosit i de modul de conectare al electrozilor n cadrul dispozitivului,principiuldebazalmetodeirezistivitiielectrice3-Drmneacelai:nurma compilriidatelordectrecomputer,seobinimaginibidimensionale2-Dpentrudiferite adncimidinsol,imaginiceconstaunreprezentrigraficespectralealevalorilorrezistivitii aparentealestraturilordesoliacesteimaginipusecaplacappeverticaldaunfinalo reprezentare tridimensional 3-D a caracteristicilor dielectrice ale solului masurate pe o anumit arie la suprafa (Fig. 1.19)22. n figura urmtoare sunt reprezentate imagini spectrale obinute cu un dispozitiv Wenner dispus la modul pol-pol, avem patru cadre bidimensionale la diferite adncimi. Se observ cum, odat cu creterea n adncime, de la 0,07m pn la 0,75m caracteristicile dielectrice ale solului seomogenizeazurmndcadela0,75mnjossolulsadevincompletomogen,semncs-a ajuns la solul viu sau steril. 22Ibidem 29 adncime = 0,50m adncime = 0,75m Spectru rezistivitate adncime = 0,25madncime = 0,07m Fig. 1.19 Acelai lucru se poate observa i n cazul unui dispozitiv Wenner-Schlumberger dispus la modul pol-dipol (Fig. 1.20)23. Modul diferit de conectare al electrozilor duce la forme diferite de distribuiespectralaculorilorncadrulimaginilor.Importantnuestensformaimaginii obinute,deoareceaceastaestegeneratdemoduldeconectarealelectrozilor,cibuna interpretare a acestor imagini. 23 Ibidem 30 Fig. 1.20 Punereacaplacapaacestorfeliidesolluatepeverticalpresupunedeinereade programe informatice profesionale i perfecioniste. De asemenea conteaz foarte mult i puterea deprocesareacomputeruluifolositnrulareaacestorprograme,deoareceparametriinecesari rulrii acestora sunt mari i deci i efortul computaional aferent este foarte mare. Unuldintrecelemaicunoscuteprogrameinformaticespecializatepentruprocesarea dateloriobinereadeimaginitridimensionalenadncimeasoluluiesteRES3DMOD.EXE, capabil s calculeze valorile rezistivitii aparente (a )i s redea practic o tomografie a solului pentrumsurtoricudesfurrirectangularealeelectrozilor.Acestapoaterulasubsistemede operareWindows98/2000/XP/NT/Vista.Acestprogramconinemodelecomparativededate 31pentruvalorilerezistivitiiaparentenfiierulBLOCK11.MODcuajutorulcroraseatribuie cea mai apropiat valoare spectral corespunztoare valorii rezistivitii intr-un punct din sol. Se genereaz astfel imagini bidimensionale 2-D pentru diferite adncimi (Fig. 1.21). DeasemeneaprogramulRES3DMOD.EXEaresetatoobiunecepresupunesalvarea datelor nregistrate i folosirea lor n cadrul programului de inversiune RES3DINV. ProgramuldeinversiuneRES3DINVpresupunerefacereansensinversadrumului parcurs de curentul electric n sol, pe baza valorilor rezistivitii aparente(a ) i reconstituirea tridimensional a modelului 3-D rezultat n urma msurtorilor efectuate. SecveneladiferiteadncimiModel3DRezistivitate ValorispectraleorientativeFig. 1.21 32nprimafazsereconstituiereeauatridimensionalnfunciedecoordonatelefiecrui punct situat pe grila bidimensional 2-D corespunztoare fiecrei adncimi n parte (Fig. 1.22)24. a) b) c) Ox Ox Ox OyOy Oy Fig. 1.22 n figura anterioar avem 3 cazuri: a)modelul standard unde dimensiunile rectangulare orizontale (Ox, Oy) ale celulelor se stabilesc n funcie de distanele dintre electrozi; b) etapa a doua, mai exact modelul n care celulele sunt divizate pe orizontal; c) ultima etap a procesrii, respectiv modelul n care celulele sunt divizate i pe vertical n vederea obinerii unor imagini ct mai clare. 24McGillivray, Oldenburg 1990, pp.589-624 33Dupcompilareatuturordatelor,datecorespunztoarevalorilorrezistivitiiaparentea solului(a ) nfiecarepunctalreeleivirtualeastfelobinutiatribuireauneivalorispectraledeo anumitintensitatepentrufiecarevaloarediscretarezistivitiiaparentenpunctulrespectiv,seva obine un model tridimensional 3-D complet (Fig. 1.23)25. 34 REZISTIVITATE Fig. 23 25Sasaki 1992, pp.453-464.