DETERMINAREA FUNDULUI MARII

DETERMINAREA FUNDULUI MARII

Scopul determinarii naturii fundului marii

Determinarea naturii fundului marii, in afara scopului de cercetare, necesar diferitelor domenii de activitate, este deosebit de importanta pentru satisfacerea nevoilor practice ale navigatiei si activitatilor desfasurate de nave.

Odata cu dezvoltarea tehnicii si aparaturii de navigatie a crescut si importanta cunoasterii naturii solului de pe fundul marilor si oceanelor.

Natura solului fundului marii se determina prin luarea de probe cu ajutorul unor instrumente special destinate, in puncte dinainte stabilite. Intre aceste puncte, avand la dispozitie aparatura electronica moderna (oscilografe electronice), atasata la sondele ultrason, se poate obtine o imagine a naturii solului fundului marii in functie de reflectarea undelor ultrasonore. Folosirea acestei metode nu elimina statiile de recoltat probe, ci suplimenteaza datele referitoare la repartitia unor anumite categorii de sol in zonele submarine cercetate.

De regula, determinarea naturii solului fundului marii se face independent de lucrarile de sondaj. Numai existenta instrumentelor de recoltat probe din mars si folosirea oscilografelor electronice permit organizarea in comun a acestor doua genuri de lucrari.

Uneori lucrarile de determinare a naturii solului fundului marii se executa concomitent cu lucrarile hidrologice, executandu-se statii in aceleasi puncte, repartizate pe profiluri dinainte stabilite.

La determinarea si analizarea naturii fundului marii se urmareste elucidarea urmatoarelor probleme importante:

cunoasterea zonelor cu cele mai bune posibilitati de ancoraj (calitatea solului fundului influenteaza asupra mentinerii ancorei pe fund):

determinarea unor elemente hidrologice, care au tangenta sau sunt influentate de natura fundului marii (deplasarea aluviunilor sub influenta curentilor de fund, transportul aluvionar al raurilor si curentilor de litoral etc.);

determinarea zonelor favorabile pentru executarea diferitelor constructii hidrotehnice si obtinerea de informatii orientative pentru lucrarile de determinare a naturii fundului marii in adancimea straturilor.

De multe ori determinarea naturii fundului marii in scopuri hidrografice a constituit baza de plecare pentru activitatile de prospectare in scopuri economice si de cercetare stiintifica a zonelor subacvatice.

Cunoasterea amanuntita a oricarui acvatoriu ce prezinta importanta pentru navigatie nu poate fi considerata completa fara determinarea naturii fundului marii.

Instrumente folosite pentru recoltarea probelor

Spre deosebire de instrumentele folosite la luarea probelor in scopuri pur oceanografice sau pentru executarea diferitelor genuri in prospectiuni, instrumentele folosite in scopuri de navigatie s-ar parea ca trebuie sa fie mai simple si mai putin pretentioase in manipulare.

Dar odata cu cresterea exigentelor fata de navigatie si activitatile executate de navele marinei militare instrumentele de recoltat probe de fund folosite la lucrari hidrografice sunt aceleasi care se folosesc si in scopuri oceanografice. In aceasta consta si cauza ca recoltarea probelor de fund este tratata numai la capitolul ce se refera la lucrari hidrografice la mare.

a)     Sonda de mana

Cel mai simplu instrument de recoltat probe de fund este sonda de mana (prevazuta cu un orificiu la partea inferioara). Aceasta este considerata si cel mai vechi instrument cunoscut in navigatie pentru recoltat probe de fund.

Procedeul de recoltat este foarte simplu. In orificiul sondei se introduce seu cu praf de creta sau sapun tare si se lasa la fund. Prin atingerea fundului, de masa lipicioasa din orificiu se ataseaza fragmente din solul fundului, care se aduc la suprafata odata cu sonda.

Probele astfel obtinute au mai mult o importanta informativa, datorita cantitatii mici care se recolteaza si relativitatii obtinerii probei. Se poate intampla ca sonda sa fie adusa curata la suprafata si atunci exista tendinta de a se trage concluzia ca fundul marii este format din materiale tari de format mare (pietre mari, placi de piatra, etc.). Dar se poate intampla, tot atat de bine, ca sonda sa fi cazut culcata pe fundul marii. De aceea, in astfel de cazuri repetarea operatiei de recoltare este obligatorie pentru a se marii gradul de convingere.

Din practica se cunoaste ca fragmentele de sol obtinute cu sondele de mana nu depasesc dimensiunile de 2,5 - 3,5 cm si bineinteles se recolteaza numai de la suprafata fundului marii.

b)     Greiferul (sapa de recoltat probe)

Greiferul sau sapa de recoltat probe se foloseste ca instrument de sine statator, special destinat pentru recoltat probe de fund.

In prezent se cunosc o serie intreaga de tipuri de greifere, deosebite intre ele constructiv, dar asemanatoare ca principiu de functionare.

Principial, s-ar putea face o impartire a acestor instrumente in doua categorii: cu contragreutate si cu dispozitive de armare.

Greiferele cu contragreutate sunt de constructie mai veche si sunt compuse din doua semisfere metalice cu margini intarite ce oscileaza pe verticala, prinse de o bara pe care gliseaza o contragreutate. Cand se lasa la apa, greutatea este prinsa de un cirlig automat si sta in partea de sus a tijei, iar semisferele sunt deschise. In momentul cand instrumentul a atins fundul, cupele semisferice se infig in sol, saula de sustinere se slabeste, elibereaza cirligul, iar contragreutatea izbeste in cupe facandu-le sa intre mai adanc in sol.

La ridicare, cupele se inchid prin greutatea lor, pastrand proba de fund pe care o aduc la suprafata. Practic, instrumentul actioneaza la adancimi destul de mari, greutatea sa (25-30 kg) permitandu-i sa se infiga bine in sol.

Greiferele cu dispozitive de armare au aparut mai tarziu, cupele semisferice fiind inlocuite cu cupe de forme mai complicate, iar contragreutatea fiind inlocuita cu un sistem perfectionat de armare (deschidere) a cupelor si inchidere la ridicare. Datorita inclinarii negative a partii de jos a cupelor , instrumentul poate aduce probe la suprafata chiar daca acestea nu se inchid complet. Cand se iau probe din zone cu sol de natura tare, pe tija instrumentului in sol sa fie mai mare.

Avand o greutate mai mica (8-10 kg) si calitati imbunatatite greiferul cu dispozitiv de armare este considerat universal in lucrarile de recoltare a probelor de fund.

c)     Tubul de recoltat probe

Tuburile de recoltat probe de fund se folosesc numai in zonele cu natura solului moale (mal, mal nisipos, nisip malos si huma), deoarece celelalte forme de sol fie ca nu sunt recoltate (tubul nu intra in sol), fie ca nu se mentin in tub (de exemplu, nisipul se mentine foarte greu).

In practica hidrografica se cunoaste o varietate foarte mare de tuburi de recoltat probe si ar fi greu sa se faca o clasificare a acestora. Printre primele tuburi care au aparut au fost sondele cu greutate mesager, care cu timpul si-au pierdut utilitatea aparand altele mai perfectionate.

Lungimea tuburilor este diferita, in functie de adancimea de la care se iau probe. Astfel, pana la adancimi de 100 m, se folosesc tuburi de un metru sau un metru si jumatate; pentru adancimi mai mari - tuburi care au lungimea intre doi si sase metri.

In principiu, un tub de recoltat probe este format din urmatoarele parti principale: tubul propriu-zis, capul de infigere, tubul interior (in care se acumuleaza proba), corpul superior cu dispozitivele de legare si eliberare. La tuburile vechi se adauga greutatea-masager.

Tubul propriu-zis este construit din metal (de regula, fier) si are filet la ambele capete.

Capul de infigere este construit din otel, ascutit la partea de jos si unit prin infiletare cu tubul propriu-zis.

Tubul interior este construit din alama (un cilindru sectionat longitudinal) si introdus in tubul propriu-zis prin partea capului de infigere.

Corpul superior are forma cilindrica si este prevazut cu dispozitivele de prindere si etansare, un dop de forma tronconica si un ampenaj cu trei sau patru placi in forma de romb sau solzi. Impreuna cu toate dispozitivele sale se insurubeaza la partea superioara a tubului propriu-zis.

Unele tuburi sunt prevazute cu un dispozitiv de etansare la partea de jos (pentru etansarea capului de infigere dupa ce s-a recoltat proba).

Recoltarea probelor se face prin lansarea tubului la apa cu ajutorul unui vinci (grui), cu nava in stationare (pentru tuburile care se lanseaza vertical si se infig prin greutatea lor) sau cu nava in mars (pentru tuburile ce se infig prin inertie). Patrunderea tubului in sol este in functie de greutatea proprie, de viteza de cadere si de natura solului.

Daca tubul este prevazut cu greutate-mesager, dupa atingerea fundului se slabeste parama si aceasta loveste tubul, infingandu-l mai mult.

La ridicare, dispozitivul de etansare de la corpul superior se inchide pentru ca apa sa nu spele tubul si sa se piarda proba. La tuburile prevazute si cu dispozitiv de etansare, la capul de infigere, odata cu ridicarea spre suprafata, acest dispozitiv aluneca pe corpul tubului si astupa orificiul inferior.

Scos la suprafata, tubul se deschide (prin desurubarea capului de infigere) si se scoate tubul interior ce contine proba de sol. La randul sau acesta se desface in cele doua jumatati si se scoate coloana de proba.

De retinut ca tuburile care iau probe din adancimea straturilor deformeaza straturile superioare ale probei. De aceea se recomanda sa se foloseasca in paralel si un instrument care ia numai probe din straturile superioare.

Asezarea probelor in ladita special construita se face tinand seama de orientarea straturilor (de la suprafata solului fundului spre interior).

Odata cu luarea probelor se masoara si adancimea, fie cu ajutorul paramei de lansare a tubului (citindu-se gradatia de la contorul raiului gruiului), fie cu ajutorul unei sonde ultrason.

d) Draga de fund

Draga de fund este formata dintr-un cadru dreptunghiular cu marginile tesite si un sac din panza rara sau din plasa. Cadrul este construit din metal, iar marginile tesite din otel. Sacul, lung de 1,5 - 2,0 m, are un orificiu la partea din spate, inchis cu un siret pentru a se elibera usor probele recoltate.

Recoltarea probelor se face din mars, la viteza mica. Parama de remorcare trebuie sa fie de 1,5 - 1,6 ori mai mare ca adancimea apei, pana la adancimi de 50 - 60 m si de 2,0 - 2,3 ori pentru adancimi mai mari. Dupa ce draga a fost tarata 20 - 30 m pe fund, se ridica la suprafata si se elibereaza de probele recoltate.

Draga de fund da rezultate bune pentru recoltarea probelor de pe soluri cu pietre, scoici, pietris si nisipuri mari.

Paralel cu perfectionarile ce se aduc instrumentelor de recoltat probe, in prezent se fac cercetari intense pentru folosirea sondelor ultrason cu adaptor (oscilograf) electronic pentru determinarea naturii si dispunerii diferitelor categorii de sol pe fundul marilor si oceanelor. Deja au fost obtinute rezultate promitatoare si in urmatorii ani se prevede aparitia unor aparate perfectionate de determinare automata a naturii fundului submarin.

Aceasta metoda este suficient acceptabila pentru determinarea naturii fundului submarin in scopuri de navigatie. Pentru executarea unor analize de detaliu, luarea de probe separate, din adancimea straturilor, este obligatoriu. In acest sens, dezvoltarea instrumentelor de recoltat probe merge pe linia perfectionarii acelor tipuri care permit sa fie utilizate cu nava in mars (la viteza de 8 - 10 noduri).

Principiul de functionare a oscilografului electronic se bazeaza pe particularitatile de reflectare ale diferitelor categorii de sol a ultrasunetelor emise de sold a ultrasunetelor emise de sondele ultrason (variatiile formei, amplitudinii si duratei impulsurilor).

Impulsurile reflectate sunt comparate cu impulsuri etalon, iar atunci cand apar impulsuri ce nu se gasesc in seria de etalonare se fotografiaza si se iau probe de sol cu instrumente de recoltare.

Reglarea oscilografului se face pe mai multe scale, in functie de adanci e, actionandu-se in special asupra amplificarii. Odata calibrat, aparatul este folosit pana cand se depaseste scala.

Recoltarea probelor

Dispunerea liniilor pe care se recolteaza probele de fund si desimea probelor pe o linie se aleg in asa fel incat sa se obtina o reprezentare judicioasa a repartizarii solului. In zonele in care variatiile naturii fundului marii nu sunt sesizabile, probele se iau mai rar, iar acolo unde variatiile sunt sesizabile, mai des. Astfel, desimea probelor trebuie luata la astfel de intervale, incat la 25 - 100 cm² (in functie de scara) din suprafata plansetei sa existe cel putin o proba de fund.

In acvatoriile radelor de stationare, probele se iau mai des, ajungandu-se la o proba de fiecare 5 - 10 cm² din suprafata plansetei (pentru relief accidentat) si 12 - 15 cm² (pentru relief plat cu variatii mici ale categoriilor de sol). In zonele de larg, cu adancimi mai mici de 1000 m, pentru scopuri de navigatie, probele se iau numai in cazuri exceptionale, specificate in mod expres in proiectele tehnice ale lucrarilor.

O atentie deosebita trebuie acordata desimii punctelor in care se recolteaza probe in raioanele cu relief accidentat: in portiunile cu bancuri de nisip (se iau probe din varfurile acestora si de la limitele inferioare), in dreptul promontoriilor si iesindurilor pronuntate, in vaile submarine si pe versantele acestora etc.

Cand se observa o trecere brusca de la un tip de sol la altul se recomanda sa se recolteze probe intermediare, pentru a se stabili limita de demarcatie a portiunilor cu acelasi tip de sol.

In general, liniile pe care se recolteaza probele de fund se dispun perpendicular pe izobate. In zonele in care variatiile naturii fundului sunt neinsemnate, acestea pot fi dispuse si paralel cu linia coastei.

Pozitia statiilor in care se recolteaza probe de fund se determina prin procedee cunoscute, ca si la lucrarile de sondaj, admitandu-se precizii ceva mai mici si chiar navigatia estimata cu control periodic de pozitie prin procedee mai precise.

Recoltarea probelor este insotita in mod obligatoriu de masurarea adancimii, indiferent daca in prealabil au fost executate sondaje.

Fiecare proba de fund este descrisa imediat ce a fost recoltata, chiar daca ea este pastrata pentru analize de laborator, deoarece majoritatea solurilor isi schimba repede culoarea.

Toate datele referitoare la proba de sol obtinuta se inscriu intr-un jurnal, in ordinea si pe profilurile stabilite.

Natura fundului marii se stabileste in functie de clasificarea adoptata pentru soluri marine, iar culoarea, dupa scara culorilor. In principiu se folosesc noua culori de baza pentru stabilirea nuantei solurilor marine: negru, verde, cenusiu-albastrui, cenusiu, cenusiu-verzui, cenusiu-rosiatic, cenusiu-galbui, cafeniu si cafeniu-inchis. Pentru solurile de culori combinate se inscrie culoarea de baza si se fac specificatii asupra nuantelor ce mai apar in compozitie.

In afara de natura solului propriu-zis si culoare se mai noteaza si consistenta probelor recoltate (continutului in apa si marimea particulelor din care este formata masa probei). In acest sens, se deosebesc 4 categorii de sol: fluid, moale, dens si tare.

Intrucat solurile fluide sunt rare, limita dintre forma fluida si cea moale se determina uneori relativ. Adesea apare notiunea de sol semifluid, ca o forma intermediara.

Pentru determinarea cantitatii particulelor mari din compunerea probelor de sol se folosesc site suprapuse, cu orificii de diametru variabil (2,5; 1,0; 0,5 cm). Proba se aseaza pe sita superioara (cu orificii mari) si dupa cernere se descriu particulele retinute pe fiecare sita.

Plasticitatea si vascozitatea solului se determina, de regula, vizual, in conditiile bordului, categorisindu-l in 3 grupe: vascos (se lipeste puternic de degete), plastic (se lipeste usor de degete si-si pastreaza forma initiala) si faramicios (prin apasare cu degetul se imprastie).

Structura solului (dispunerea si orientarea particulelor) se descrie de doua ori - cand este umed si cand s-a uscat deja.

Cand se folosesc tuburile pentru recoltat probe de fund, la descrierea probelor se trece si lungimea straturilor incluse in acestea.

In mod obligatoriu, fiecare proba este insotita de un numar de ordine si de pozitia punctului in care a fost recoltata.

Pentru probele de fund ale solului marine se folosesc prescurtarile conventionale adoptate la intocmirea hartilor marine de navigatie.

Unele categorii de sol care se intalnesc mai rar se trec pe harti cu denumirea completa sau, de la caz la caz) cand acestea predomina in anumite zone caracteristice), se intocmeste o legenda ori se face o specificatie pe harta.

In cazul cand s-au luat probe si din adancimea solului fundului marii (atunci cand se folosesc tuburi pentru recoltat probe), langa punctul de recoltare probele se scriu etajat, incepand cu stratul superior. Daca sunt numai doua straturi, se scriu etajat, incepand cu stratul superior. Daca sunt numai doua straturi, se scriu intr-un singur rand, prima notatie fiind a stratului de la suprafata solului.

Forma grafica a plansetelor cu natura fundului marii este asemanatoare cu aceea a plansetelor de sondaj.

Rezultatul final al lucrarilor de determinare a naturii fundului marii este concretizat intr-o harta ce se intocmeste pe baza plansetelor dare de seama si a jurnalelor de descriere a probelor. Reprezentarea grafica a elementelor trebuie sa fie sugestiva (elementele reprezentate prin hasuri diferite sau multicolor)

Clasificarea solului fundului marii

In scopuri de navigatie se foloseste o clasificare simplificata a solului fundului marii, extrasa din aceea folosita la lucrarile de cercetare oceanografica. La baza acestei clasificari stau continutul mecanic (granulometric) al solului (marimea partilor componente) si caracterul organismelor animale si vegetale.

Desi, datorita existentei formelor vechi cristalizate si a celor mai noi de natura aluvionara, este greu de facut o determinare stricta a aspectelor solului submarin, in mod conventional au fost stabilite trei categorii principale: fragmente de agregatie, depuneri pulverulente si depuneri vascoase (coerente).

Fragmentele de agregatie sunt formate din portiuni mari de roci cu dimensiuni de 1- 100 cm si mai mari. Dintre acestea fac parte: bolovanii (peste 100 cm) si pietroaiele (10 - 100 cm), pietrisul si piatra sparta (1 - 10 cm), care se recunosc cu usurinta, dar la adancimi mari sunt greu de determinat, deoarece nu pot fi intotdeauna scoase la suprafata.

Depunerile pulverulente sunt formate din particule mai mici, cu dimensiuni de 0,01 - 10 mm. Printre acestea se numara gravia (1-10 mm), nisipul (0,01 - 1 mm) si nisipul malos (cu continut de 5-10% particule mai mici de 0,01 mm).

Atat fragmentele de agregatie , cat si depunerile pulverulente se categorisesc in trei grupe: mari, medii si mici (marunte).

Depunerile vascoase (coerente) sunt formate dintr-o masa de particule cu dimensiuni mai mici de 0,01 mm, legate intre ele, cum sunt malul nisipos (10 - 30% particule sub 0,01 mm), malul (30 - 50% particule sub 0,01 mm) malul argilos (peste 50% particule sub 0,01 mm) argila etc.

In afara de aceste trei mari categorii, mai exista depuneri organogene (nisipuri coraliere, nisipuri cu scoici, cochilii, corali etc.), conglomerate (scoici cu depuneri mineraliere dispuse in straturi concentrice de diferite culori, de la brun la negru), roci cristalizate (placi, lespezi, argile dure, nisipuri coerente cu argila, lava vulcanica, ponce, diatomit, ghips, mirabilit etc.).

Pregatirea probelor de sol pentru analize

Cand se lucreaza cu greifere pentru analize de laborator ale probelor umede, in functie de amanuntimea cu care se executa acestea, se iau esantioane din straturile de la suprafata sau din amestec. Esantioanele se introduc in borcane de diferite capacitati (0.25 - 1.50 litru), urmarind ca acestea sa fie umplute compact si sa se astupe etans. Pe capac se lipeste o eticheta pe care se inscriu: subunitatea hidrografica, marea, raionul, nava, numarul de ordine al statiei, adancimea, natura solului, instrumentul de recoltat si data.

Din tuburile de recoltat probe se iau esantioane din diferite straturi (5-7 cm din fiecare) si se introduc in tubulete de sticla, care se etanseaza cu ceara sau alt material izolant. Pe fiecare tub se trec datele referitoare la proba (de regula, pe o eticheta). Esantioanele se mai pot receptiona in pelicule de material plastic (de exemplu, material de balon de sonda) care se preseaza si se leaga etans cu ata.

Daca conditiile bordului permit se fac analize granulometrice cu ajutorul microscopului si al retelelor oculare.

Probele uscate se iau dupa ce au fost retinute esantioanele pentru analize umede. Din straturile superioare sau din amestec se iau esantioane cu ajutorul unor cupe sau cilindri special construiti. Acestea se introduc in saculeti sau in cutii compartimentate. Din tuburile de recoltat se iau esantioane din toate straturile.

Uscarea dureaza pana la 48 de ore, fara a acoperi esantioanele. Dupa aceea, esantioanele se impacheteaza in hartie si se eticheteaza.