Συνδυαστική εφαρμογή γεωηλεκτρικών και σεισμικών μεθόδων στην μελέτη της γεωλογικής δομής του πολιτιστικού πάρκου στο κάστρο Ιωαννίνων = Combined application of geoelectrical and seismic methods in the study of the geological structure in the area of the Ioannina Cultural Park.

Περίληψη

Δύο γεωφυσικές μέθοδοι εφαρμόστηκαν στον χώρο του πολιτιστικού πάρκου Ιωαννίνων, με σκοπό την γεωτεχνική μελέτη της περιοχής. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν:
1) Η μέθοδος της δισδιάστατης ηλεκτρικής τομογραφίας (ERT) , η οποία ανήκει στις ηλεκτρικές μεθόδους γεωφυσικής διασκόπησης. Συνθετικά μοντέλα χρησιμοποιήθηκαν έτσι ώστε να επιλεχθεί η κατάλληλη διάταξη και το είδος αντιστροφής προς ερμηνεία. Βάσει αυτών εφαρμόστηκαν δύο πρωτόκολλα διατάξεων ηλεκτροδίων (πολλαπλής βαθμίδας και διπόλου-διπόλου ), ενώ αντιστροφή των δεδομένων πραγματοποιήθηκε και στο ενοποιημένο αρχείο δεδομένων
2) H πολλαπλής βαθμίδας ανάλυση των επιφανειακών κυμάτων (MASW), η οποία ανήκει στις σεισμικές μεθόδους .
 Σκοπός των ηλεκτρικών μεθόδων ήταν η μελέτη των υπεδάφιων δομών της περιοχής, με την παρατήρηση της κατανομής των τιμών ηλεκτρικής αντίστασης, όπως προέκυψαν από την επεξεργασία επιφανειακών μετρήσεων.
 Παράλληλα, η MASW στόχευε στην μελέτη της κατανομής των ταχυτήτων των εγκαρσίων (S) κυμάτων με το βάθος, καθώς αυτές συνδέονται άμεσα με μία πληθώρα ελαστικών παραμέτρων του εδάφους, όπως είναι το μέτρο ακαμψίας.
Η περιοχή μελέτης, χωρίστηκε σε δύο υποπεριοχές ενδιαφέροντος, Α και Β. Στην περιοχή Α εκτελέστηκαν 12 γεωηλεκτρικές τομές κατά μήκος δύο κάθετων μεταξύ τους καννάβων, καθώς και δύο μονοδιάστατες τομές MASW. Τα αποτελέσματα των ηλεκτρικών τομών στην περιοχή μελέτης Α βρίσκονται σε συμφωνία με τα αποτελέσματα της MASW και προτείνουν την ύπαρξη 3 στρωμάτων μέχρι το βάθος των 30 μέτρων, ενώ επιβεβαιώνουν και την υδραυλική επικοινωνία της περιοχής μελέτης με την λίμνη των Ιωαννίνων. Και οι δύο μέθοδοι εντοπίζουν το ασβεστολιθικό υπόβαθρο καθώς και την τεκτονική καταπόνηση της περιοχής λόγω της έντονης παρουσίας ρηγμάτων, ενώ η περιοχή μελέτης Α, σύμφωνα με την εκτίμηση της Vs30 κατατάσσεται στην κατηγορία εδαφών C.
 Όσον αφορά την περιοχή μελέτης Β, η τεκτονική καταπόνηση εμφανίζεται ως κυρίαρχο στοιχείο του ασβεστολιθικού σχηματισμού. Συνολικά εκτελέστηκαν επτά γεωηλεκτρικές τομές και μία δισδιάστατη τομή MASW. Οι πολύ υψηλές αντιστάσεις και η επιφανειακή εμφάνιση του υποβάθρου, δηλώνουν μια περιοχή στην οποία κυριαρχεί το ασβεστολιθικό υπόβαθρο, με την εκτίμηση της Vs30 από την τομή MASW να κατατάσσει την περιοχή στην κατηγορία εδαφών B.

Two geophysical methods were applied in the area of the Ioannina Cultural Park, aiming at the geotechnical study of the region. More specifically, we used:
The electrical resistivity tomography (ERT) method, which belongs to the electrical methods. Synthetic models were used to select the appropriate electrode array and inversion type, which would be used for the final interpretation. Finally, two protocols of electrode arrays (multigradient, dipole-dipole) were applied for the acquisition of the field data while for the inversion of the data a mixed data file combining both arrays has been constructed
2) The multichannel analysis of surface waves (MASW), which belongs to the seismic survey methods.
The purpose of electrical methods was to study the subsoil structure of the area, by studying the distribution of electrical resistivities obtained by surface measurements. At the same time, MASW aimed to study the distribution of the transverse S-wave velocities with depth, as they are directly related to elastic parameters of the soil, such as the stiffness.
The study area was divided into two sub areas of interest, A and B. In area A, 12 geoelectrical tomographies were conducted along two perpendicular grids, as well as, two one-dimensional MASW surveys. The results of the electrical methods in study area A are in agreement with the results of MASW, revealing the existence of 3 layers up to the depth of 30 meters, while confirming the hydraulic communication of the study area with the lake of Ioannina. Both methods detect the bedrock consisting of limestone as well as the tectonic features, while study area A, according to the Vs30 estimate, is classified as soil category C.
With regard to study area B, tectonic structures are also present here. Totally, 7 geoelectrical tomographies and one 2-dimensional MASW were conducted. The very high resistivity values and the outcropping limestone, indicate an area dominated by the calcareous bedrock, while the Vs30 estimated by the MASW survey classifies the area in the soil category B.