Ensayos acústicos preliminares realizados en rocas basálticas

Resumen: T-055
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2005
Ensayos acústicos preliminares realizados en rocas basálticas pertenecientes
al grupo Serra Seral (Cretácico inferior), provincia de Corrientes, Argentina.
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Casali, Ricardo - Torra, Roberto - Caravaca, María A.
1
1) Departamento de Físico-Química,
3)Departamento de Geociencias. Facultad de Ingeniería.
2) Departamento de Física. Facultad de Ciencias Exactas, Naturales y Agrimensura.
Universidad Nacional del Nordeste.
E-mails: [email protected], [email protected], roberto [email protected]
INTRODUCCIÓN
La región NEA posee una gran variedad y calidad de extensos afloramientos de rocas volcánicas del tipo de
derrames (coladas lávicas) de baslatos tholeiíticos de acuerdo con Almeida (1986), Harrington (1969), Teruggi (1955,
1970) entre otros.
Estas rocas hicieron efusión en la superficie terrestre hace aproximadamente 130-140 Ma., durante el período
Cretácico inferior y medio (Harrington 1968; Linares 1979; Stipanicic y Linares 1975; Teruggi 1955, 1970). Los
derrames de estas rocas volcánicas básicas cubrieron amplias áreas del proto-continente de Sudamérica cuando
comenzó la separación del supercontinente de Gondwana (Almeida 1986). Estas coladas basálticas muchas veces se
encuentran intercaladas con aeolianitas ortocuarcíticas supermaduras bien estratificadas, las que corresponden al gran
paleo-desierto continental de Botucatú (Almeida 1986; Bossi y Umpierre Uguhart 1975; Gentili y Rimoldi 1979;
Harrington 1968).
Las capas de coladas de rocas volcánicas basálticas a veces se encuentran intercaladas con capas de areniscas
supermaduras cuarcíticas siempre con geometría concordante (interestratificadas) lo que indica diferentes de estadios de
efusión y desertificación con sedimentación eólica (Almeida 1986; Teruggi, 1970). Las capas de areniscas
infrayacentes por lo general presentan un metamorfismo de contacto térmico lo cual las transformó en ortocuarcíticas
metamórficas de gran resistencia aunque de reducida extensión tanto horizontal como vertical (Almeida 1986;
Cortelezzi y Gómez 1965; Teruggi 1970; Torra 1996).
Los principales yacimientos o afloramientos en explotación de estas capas de rocas basálticas presentan
arquitectura regional tabular horizontal a subhorizontal. En algunos casos puntuales y/o locales, pero no regionales, las
condiciones estructurales pueden variar ligeramente como en la meseta central de Mercedes y Curuzú Cuatiá donde
algunas estructuras de capas de basaltos aparecen inclinadas con una disposición de tipo dómica (Popolizio 1972).
Las capas de basaltos se disponen de manera superpuesta alcanzando en algunos lugares de Brasil más de
1.000 metros de espesor de acuerdo con Almeida (1986). En la República Argentina se han constatado espesores
aproximados del orden de los 300 a 400 metros (Cortelezzi y Gómez 1965).
En el ámbito de los yacimientos alumbrados en la Región NEA pueden citarse, a manera de ejemplos, el
yacimiento de Jofré (Mercedes, Corrientes) y el estudiado en nuestro caso, denominado Cementera El Arco (Ituzaingó),
sito a pocos kilómetros de la represa de Yaciretá y próximo al límite con la Provincia de Misiones (27º 25’ 04’’ - 56º
02’ 09’’).
Los áridos obtenidos a partir de la explotación de estas capasa basálticas fueron empleados en la construcción
de la represa Yaciretá y del puente interprovincial Gral. Manuel Belgrano, ambas obras de ingeniería civil construidas
sobre el valle fluvial del río Paraná. Este último une las ciudades de Corrientes y Resistencia.
La explotación tradicional de estas rocas se lleva a cabo por medio de “rajos” a cielo abierto, previo destape y
limpieza de las capas superficiales de suelos edafizados y rocas regolitizadas, los cuales pueden variar en espesor de
uno a tres metros (Torra, 1997).
La roca basáltica así expuesta luego es perforada con barrenos especiales y volada de manera tal de obtener
desprendimientos de bloques de 0,25 a 1,0 m. en el frente de avance. Los bloques de 1,0 m. o mayores son
generalmente reducidos con “tiros” controlados pequeños y acciones manuales de destrucción. Posteriormente estos
bloques son cargados y transportados a sistemas de triturado y molienda para así generar diferentes tamaños de “áridos”
lo cual constituye su principal aplicación en muchas fundaciones de obras civiles de gran porte (Torra, 1997).
Este trabajo se propone determinar las propiedades estructurales de basaltos como el modulo de Elasticidad
(E) de Corte (G) y coeficiente de Poisson (σ), en muestras caracterizadas petrográfica mente. Esto se completa a partir
de un ensayo no destructivo que emplean la propagación de pulso s ultrasónicos Este ofrece muchas ventajas sobre los
otros porque se adapta a la muestra que se ensaya, puede realizarse in situ (cantera), en el laboratorio y en repetidas
ocasiones, para dar una buena estadística.
En el caso de ser requerido un estudio de calidad, ensayos como el presente son imprescindibles; puesto que con ellos
se caracterizan y ponen en manifiesto también discontinuidades en los materiales, pudiendo determinarse tamaño,
ubicación y naturaleza. Esto de acuerdo con criterios de aceptación establecidos por la ingeniería, determina la bondad
de aquello que esta sometido a ensayo en este caso: el árido.
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MATERIALES Y METODOS
Para la realización del estudio se coleccionaron “2” muestras, una de aspecto megascópico fresco sin necesidad
de realizar particiones y una segunda muestra de otra capa superior con cierto grado de alteración epigenética
m,anchada por óxidos de hierro y arcillas, megascópicamente reconocible en la cantera “Cementera El Arco”.
Las muestras de los bloques basálticos muestreados fueron de distintas capas de basaltos y se los denominó Basalto 1 o
“basalto inalterado” y Basalto o 2 o “basalto alterado”.
Descripción megascópica Basalto 1 (inalterado):
La muestra coleccionada presenta textura superficial plana a
levemente irregular, con fractura de característica prismática, compacta, de
color gris oscuro y textura mineralógica afanítica. La partición de la roca es
columnar pentagonal bien definida. Los planos de fractura están inalterados.
La composición de los minerales petrogenéticos corresponden a la
familia de las plagioclasas (andesina-oligoclasa) y piroxenos (diópsido, augita).
Como minerales accesorios aparecen olivino y magnetita.
No se aprecia alteración secundaria o epigenética (silicificación,
caolinización, propilitización, argilización, carbonatación, oxidación, etc.)
Descripción megascópica Basalto 2 (alterado):
La textura superficial es irregular, de forma sub-angulosa.
Compacta en estado fresco y de color castaño oscuro. En fractura
fresca es de color gris oscuro. La textura mineralógica es afanítica.
La composición mineralógica está constituida por
plagioclasas (andesina-oligoclasa) y piroxenos (diópsido, augita).
Como minerales accesorios aparecen olivino y magnetita. Algunos
productos de alteración reconocibles son arcillas y óxidos de hierro
(limonita) que manchan la superficie de la muestra con tonalidades
castaño medio a castaño oscuro.
Se observa un incipiente a moderado proceso de alteración
propilítica, el cual se manifiesta principalmente por productos de
oxidación y deferrización de los piroxenos con neoformación de
óxidos de hierro hidratados de la familia de las limonitas (goethita,
hidrogoethita, lepidocroita, estilnopsiderita, entre otros).
La presencia de material arcilloso, escaso a moderado (10 %), indica cierto grado de alteración de las
plagioclasas con probable liberación y formación de compuestos cálcicos solubles y arcillas (probablemente
montmorillonitas y caolinitas).
Siguiendo la metodología empleada en la determinación de propiedades estructurales de los hormigones
se hallaron las velocidades longitudinales (vL) y transversales (vT) . Con ellas y con el valor de la densidad conocido
en cada una de las muestras, según Ref [A. Galam] se obtienen los valores de
2
E = vL ⋅ ρ ⋅
(1 + σ ) ⋅ (1 − 2σ )
(1 − σ )
2
G = vT ⋅ ρ
σ=
1 - 2 ⋅ (vT v L )
2
2 − 2 ⋅ (vT v L )
2
RESULTADOS
La determinación de los valores de las velocidades de propagación que se emplean para hallar las propiedades
estructurales, fue obtenido del promedio de las velocidades medidas, en la muestra, sobre un total de 6 caminos
diferentes de propagación de pulsos ultrasónicos.
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Tabla 1: Valores obtenidos de las propiedades estructurales para dos calidades de basaltos y comparados con valores
publicados.
Muestra
VL (m/s)
5880
Basalto 1
( 1)
5920
5400
Basalto 2
VT (m/s)
Densidad
(Kg/m3)
E (GPa)
G( GPa)
3207
2840
68
28
0.29
3140
2720
69
26
0.31
2770
2493
48
18
0.32
σ
(1) A. GALAM (1990)
CONCLUSIONES
Como un estudio preliminar hemos determinado las propiedades estructurales de basaltos provenientes de la
Cementera el Arco de la Compañía Minera S.A.
A nuestro conocimiento por primera vez se inician estudios de las propiedades estructurales de esta formación
rocosa.
Basaltos tipo 1 y alterados tipo 2 muestran diferencias sustanciales en el modulo de Elasticidad y el de Corte .
Sugiriendo, en lo que concierne a las propiedades físicas, que no serian recomendables como áridos mas que en
obras pequeñas.
Si se compara los valores aquí obtenidos en el basalto 1 (inalterado) con valores publicados, podemos decir que en
este yacimiento existe una capa que presenta disyunción columnar que en fractura fresca no muestra signos de
alteración megascópica y que posee propiedades estructurales tan buenas como las publicadas en literatura
especializada.
Respecto al uso de esta técnica para la medición de calidades relativas de las propiedades físicas estructurales entre
distintos tipos de basaltos, este trabajo preliminar muestra su eficiencia.
AGRADECIMIENTOS
A la Cantera el Arco y al Sr. Tabachi por la provisión de los basaltos.
A Nelson Melli por los ensayos petrográficos cedidos.
Al Instituto de Estabilidad FI por la cesión del equipo ultrasónico.
A Julio C. Miño por la determinación de densidades.
A la SECYT UNNE por la ayuda económica para solventar parte de los gastos de estas actividades.
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