DOI: https://doi.org/10.22178/pos.126-16
تاريخ النشر: 2026-01-31
المؤلف: Samson Oyine Ankeli وآخرون
الموضوع الرئيسي: طرق الجيوفيزياء والجيوكهربائية
نظرة عامة
البحث الذي أُجري في مزرعة الأرز فاداما في أوله، ولاية أوندو، استخدم نهجًا جيوفيزيائيًا متكاملًا، يجمع بين قياسات المقاومة الكهربائية والقياسات المغناطيسية الأرضية، لتقييم ملاءمة الموقع الهندسية. كانت منطقة الدراسة، التي تمتد على حوالي 22 هكتارًا، تتميز بـ 48 قياسًا كهربائيًا عموديًا باستخدام تكوين وينر المتخصص، مما كشف عن نموذج أرضي مكون من 3 إلى 6 طبقات مع مقاومات تتراوح من 1.8 أوم-م إلى 24,307 أوم-م. أشارت النتائج إلى أن المنطقة تتكون في الغالب من تشكيلات طينية واسعة. بالإضافة إلى ذلك، حددت المسوحات المغناطيسية الأرضية قسمين داخل المنطقة، يتكونان من مناطق كفؤة وضعيفة، مع حمل زائد كبير يتكون أساسًا من الطين.
في الختام، بينما اقترحت التحليلات المغناطيسية أن المناطق الغربية والشرقية يمكن أن تدعم هياكل هندسية ضخمة، فإن العمق الكبير للطبقات الكفؤة الأساسية يمثل تحديًا. أكدت نتائج المقاومة الكهربائية الطبيعة الطينية الواسعة للموقع، مما يشير إلى أنه بينما قد تكون الهياكل الضخمة ممكنة مع أساسات دعامية في المناطق الغربية والشرقية، فإن الهياكل الخفيفة هي الأكثر نصيحة. تُعتبر المنطقة المركزية الأكثر ملاءمة لتطوير المياه الجوفية والأنشطة الزراعية، مع توصيات لبناء هياكل ضحلة بعمق من 2 إلى 5 أمتار في الأجزاء الشمالية الغربية والغربية من المزرعة.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على القضية الحرجة لاستقرار التربة في البناء، مع التركيز بشكل خاص على التربة الغنية بالطين في مزرعة الأرز فاداما أوله. تظهر هذه التربة الطينية تغييرات كبيرة في الحجم مع اختلافات في محتوى الماء، حيث تتمدد عند التشبع وتنكمش عند الجفاف. يتناقض هذا السلوك بشكل حاد مع التربة الرملية، التي تحافظ على حجم ثابت نسبيًا وبالتالي توفر دعمًا أكثر استقرارًا للهياكل. يمكن أن يؤدي الحركة التفاضلية للتربة الطينية إلى تشققات في الأساسات وأضرار هيكلية، مما يبرز الحاجة إلى فهم شامل للظروف تحت السطح قبل البناء.
لمعالجة هذه التحديات، يهدف البحث إلى دراسة الليثوستراتيغرافي للمنطقة باستخدام طرق المقاومة الكهربائية والمغناطيسية. سيساعد هذا النهج في تحديد الليثولوجيا تحت السطح وآثارها على الهياكل الهندسية، مما يوجه في النهاية تصميم الأساسات التي يمكن أن تخفف من المخاطر المرتبطة بحركة التربة. تؤكد الدراسة على أهمية التقييمات قبل البناء لتعزيز سلامة وطول عمر المشاريع الهندسية، مما يقلل من إمكانية الفشل الكارثي الذي يمكن أن يؤدي إلى فقدان كبير في الأرواح والممتلكات.
طرق
في هذه الدراسة، قام الباحثون بدراسة الجيولوجيا تحت السطح لمزرعة الأرز فاداما من خلال تحليل الشذوذات المغناطيسية المرتبطة بالخصائص المغناطيسية للصخور الأساسية. استخدموا مقياس مغناطيسي للبروتونات الحرة، محققين دقة تتراوح من 0.1 نانو تسلا إلى 1 نانو تسلا، لقياس القابلية المغناطيسية للمنطقة. لتحديد الهيكل الجيولوجي الإقليمي، تم إنشاء ثلاثة ملفات مغناطيسية، كل منها بطول 200 متر، في اتجاه شمال غرب-جنوب شرق. كما تضمنت الدراسة قياسات المقاومة باستخدام تكوين ثنائي القطب-ثنائي القطب وطريقة وينر الهندسية المتخصصة، مع ضبط المسافة AB/2 عند 30 مترًا لقياس الصوت الكهربائي العمودي.
أدى جمع البيانات إلى منحنيات صوتية، تم تحليلها باستخدام طرق ثنائي القطب-ثنائي القطب. استخدم الباحثون برنامج IP2WIN لتقدير المعلمات الجيوكهربائية مثل العمق، والسماكة، والمقاومة من البيانات المجمعة. تم إنشاء مقاطع جيوكهربائية باستخدام برنامج Surfer 13، بينما تمت معالجة بيانات تصوير المقاومة ثنائية الأبعاد باستخدام برنامج ZondRes2D، مع استخدام عامل توسيع قدره 1. كانت النتيجة النهائية تشمل مقاطع زائفة تمثل بفعالية المقاومة الأساسية، مما يسهل فهمًا شاملاً للجيولوجيا تحت السطح.
نتائج
تكشف نتائج الدراسة، استنادًا إلى 48 قياسًا كهربائيًا عموديًا تم إجراؤها مع مسافة AB/2 تبلغ 30 مترًا، عن رؤى مهمة حول الظروف تحت السطح في مزرعة الأرز فاداما أوله. تشير المقاطع الجيوكهربائية إلى وجود طبقة تربة سطحية رقيقة (0.12 متر إلى 0.68 متر) مع قيم مقاومة تتراوح بين 7.4 و77 أوم-م، مما يشير إلى وجود الطين. تحت هذه الطبقة، تم تحديد تشكيل طيني مشبع بالماء بقيم مقاومة أقل من 19 أوم-م، بينما يظهر تشكيل طيني رملي متآكل بشدة عند Ves 41 مقاومة قدرها 259.4 أوم-م، مما يعتبر غير مناسب للتطبيقات الهندسية. تظهر الملفات المغناطيسية تباينات في السعة، مع نطاق ملحوظ من -162.398 نانو تسلا إلى 504.0452 نانو تسلا، مما يشير إلى عدم التجانس في توزيع المغناطيس والاتصالات الجيولوجية المحتملة.
تشير التحليلات الإضافية من خلال تصوير المقاومة ثنائي القطب-ثنائي القطب إلى أن التربة تحت السطح تتكون في الغالب من تشكيلات طينية واسعة، مع قيم مقاومة تتراوح من 1.3 أوم-م إلى 90 أوم-م للعبورين الأولين و2.7 أوم-م إلى 170 أوم-م للعبور الثالث. تشير هذه النتائج إلى أن المنطقة غير مناسبة للهياكل الهندسية الثقيلة، مما يؤدي إلى التوصية بهياكل خفيفة في الأجزاء الشمالية الغربية والشرقية من الموقع. كما تبرز الملفات المغناطيسية وجود أجسام معدنية ونقاط ضعف جيولوجية محتملة، مما يبرز تعقيد البيئة تحت السطح.
مناقشة
تقدم قسم المناقشة من ورقة البحث تحليلًا جيولوجيًا وهيدروجيولوجيًا شاملاً لمنطقة أوله في جنوب غرب نيجيريا، التي تتميز بتعقيد قاعدي ما قبل الكمبري يتكون من وحدات ليثولوجية متنوعة، بما في ذلك تشكيلات جرانيتية وجنيزية. تسلط الدراسة الضوء على وجود خزانات مائية متصدعة تستمد بشكل أساسي من الجنيز والشارنوكيت، والتي تعتبر حيوية لتوفير المياه المحلية. يكشف رسم الشذوذ المغناطيسي عن تباينات كبيرة في شدة المغناطيس عبر المنطقة، مع شذوذات إيجابية عالية تشير إلى مناطق غنية بالمعادن الحساسة مغناطيسيًا، بينما تشير الشذوذات السلبية إلى وجود مناطق صدع رئيسية. تشير النتائج إلى أن المناطق ذات الشدة المغناطيسية الإيجابية مناسبة للتطبيقات الهندسية، بينما تعتبر المناطق ذات الشدة السلبية ضعيفة وغير مناسبة.
تشير التحليلات الإضافية من خلال تقنيات تفكيك أويلر واستمرار للأعلى إلى أن الأعماق إلى المصادر المغناطيسية تتراوح من 22 إلى 44.5 مترًا، مما يتطلب اعتبارًا دقيقًا للمشاريع الهندسية. تختتم الدراسة بالقول إنه بينما تعتبر المناطق الغربية والشرقية من مزرعة الأرز فاداما أوله كفؤة للهياكل الهندسية، قد يمثل العمق الكلي إلى القاعدة تحديات. تؤكد طرق المقاومة الكهربائية هذه النتائج، مشيرة إلى أن المنطقة تتكون في الغالب من الطين، مما قد يدعم الهياكل الضخمة على أساسات دعامية. ومع ذلك، يُوصى بالهياكل الخفيفة للأجزاء الغربية والشرقية، بينما تُعتبر المنطقة المركزية الأكثر ملاءمة لتطوير المياه الجوفية والأنشطة الزراعية.
DOI: https://doi.org/10.22178/pos.126-16
Publication Date: 2026-01-31
Author(s): Samson Oyine Ankeli et al.
Primary Topic: Geophysical and Geoelectrical Methods
Overview
The research conducted at the Fadama Rice Farm in Aule, Ondo State, utilized an integrated geophysical approach, combining electrical resistivity and ground magnetic measurements, to evaluate the site’s engineering suitability. The study area, spanning approximately 22 hectares, was characterized by 48 vertical electrical soundings using a specialized Wenner configuration, revealing a 3-to-6-layer earth model with resistivities ranging from 1.8 ohm-m to 24,307 ohm-m. The findings indicated that the region is predominantly composed of expansive clay formations. Additionally, ground magnetic surveys identified two segments within the area, comprising competent and weak zones, with a significant overburden primarily made up of clay.
In conclusion, while the magnetic analysis suggested that the western and eastern regions could support massive engineering structures, the considerable depth to the underlying competent layers poses a challenge. The electrical resistivity results confirmed the expansive clay nature of the site, indicating that while massive structures may be feasible with pile foundations in the western and eastern areas, light structures are more advisable. The central region is deemed most suitable for groundwater development and agricultural activities, with recommendations for shallow structures of 2 to 5 meters in depth in the northwest and western parts of the farm.
Introduction
The introduction highlights the critical issue of soil stability in construction, particularly focusing on the clay-rich soils at Fadama Rice Farm Aule. These clay soils exhibit significant volume changes with variations in water content, expanding when saturated and contracting upon drying. This behavior contrasts sharply with sandy soils, which maintain a relatively constant volume and thus provide more stable support for structures. The differential movement of clay soils can lead to foundation cracks and structural damage, emphasizing the need for a thorough understanding of subsurface conditions prior to construction.
To address these challenges, the research aims to investigate the lithostratigraphy of the area using electrical resistivity and magnetic methods. This approach will help identify subsurface lithology and its implications for engineering structures, ultimately guiding the design of foundations that can mitigate the risks associated with soil movement. The study underscores the importance of preconstruction assessments to enhance the safety and longevity of engineering projects, thereby reducing the potential for catastrophic failures that can result in significant loss of life and property.
Methods
In this study, the researchers investigated the subsurface geology of the Fadama rice farm by analyzing magnetic anomalies associated with the magnetic properties of the underlying rocks. They employed a proton free-precession magnetometer, achieving an accuracy of 0.1 nT to 1 nT, to measure the magnetic susceptibility of the area. To delineate the regional geological structure, three magnetic profiles, each 200 m long, were established in a northwest-southeast direction. The study also incorporated resistivity measurements using a dipole-dipole configuration and a specialized engineering Wenner method, with a spacing of AB/2 set at 30 m for Vertical Electrical Sounding.
Data acquisition resulted in sounding curves, which were analyzed using dipole-dipole methods. The researchers utilized the IP2WIN program to estimate geoelectric parameters such as depth, thickness, and resistivity from the collected data. Geoelectric sections were generated using Surfer 13 software, while the 2D resistivity imaging data were processed with the ZondRes2D inversion program, employing an expansion factor of 1. The final output included pseudosections that effectively represented the underlying resistivity, facilitating a comprehensive understanding of the subsurface geology.
Results
The results of the study, based on 48 vertical electrical soundings conducted with an AB/2 spacing of 30 m, reveal significant insights into the subsurface conditions at the Fadma rice farm Aule. The geoelectric sections indicate a thin topsoil layer (0.12 m to 0.68 m) with resistivity values between 7.4 and 77 Ωm, suggesting clay presence. Below this layer, a water-saturated clay formation is identified with resistivity values below 19 Ωm, while a highly weathered sandy clay formation at Ves 41 shows a resistivity of 259.4 Ωm, deemed unsuitable for engineering applications. The magnetic profiles exhibit varying amplitudes, with a notable range of -162.398 nT to 504.0452 nT, indicating heterogeneity in magnetic distribution and potential geological contacts.
Further analysis through dipole-dipole resistivity imaging reveals that the subsurface consists predominantly of expansive clay formations, with resistivity values ranging from 1.3 Ωm to 90 Ωm for the first two traverses and 2.7 Ωm to 170 Ωm for the third. These findings suggest that the area is not suitable for heavy engineering structures, leading to the recommendation of light structures in the northwestern and eastern parts of the site. The magnetic profiles also highlight the presence of metallic bodies and potential geological weaknesses, underscoring the complexity of the subsurface environment.
Discussion
The discussion section of the research paper provides a comprehensive geological and hydrogeological analysis of the Aule area in southwest Nigeria, characterized by a Precambrian basement complex comprising various lithological units, including granitic and gneiss formations. The study highlights the presence of fractured aquifers primarily sourced from gneiss and charnokite, which are critical for local water supply. Magnetic anomaly mapping reveals significant variations in magnetic intensity across the region, with high positive anomalies indicating areas rich in magnetically sensitive minerals, while negative anomalies suggest the presence of major fault zones. The findings indicate that zones with positive magnetic intensity are suitable for engineering applications, whereas those with negative intensity are deemed weak and unsuitable.
Further analysis through Euler deconvolution and upward continuation techniques suggests that the depths to magnetic sources range from 22 to 44.5 meters, necessitating careful consideration for engineering projects. The study concludes that while the western and eastern regions of the Fadama Rice Farm Aule are competent for engineering structures, the overall depth to the basement may pose challenges. The electrical resistivity methods corroborate these findings, indicating that the area is predominantly clay, which may support massive structures on pile foundations. However, light structures are recommended for the western and eastern parts, while the central region is identified as most suitable for groundwater development and agricultural activities.