Preliminary results of REE-Y sorption on carbonate rocks

Οι σπάνιες γαίες και το ύτριο (REE-Y) θεωρούνται καλοί δείκτες για τον προσδιορισμό σεισμικών ζωνών κατά μήκος της επιφάνειας ενός ασβεστολιθικού ρήγματος (καθρέφτης ρήγματος). Η συγκεκριμένη τεχνική θεωρείται αποτελεσματική στην αναγνώριση του αριθμού και του μεγέθους των σεισμών. Πρόσφατες εργασίες έχουν επαληθεύσει την ύπαρξη ενός μηχανισμού εμπλουτισμού των ασβεστόλιθων σε σπάνιες γαίες όταν είναι σε επαφή με το έδαφος. Τα πρώτα αποτελέσματα από την διερεύνηση του μηχανισμού εμπλουτισμού του ασβεστόλιθου σε REE-Y παρουσιάζονται στην υποβαλλόμενη εργασία. Τα πειράματα προσομοίωσης βροχής πέντε ετών (σε γλάστρες) έδειξαν ταχύ εμπλουτισμό της επιφάνειας ασβεστόλιθου σε REE-Y. Τα πειράματα κινητικής έδειξαν επίσης ταχεία ρόφηση REE-Y, ενώ οι δοκιμές ισόθερμης ρόφησης έδειξαν μεγαλύτερη επιλεκτικότητα σε ελαφριές (LREE) σπάνιες γαίες σε σχέση με τις βαριές (HREE). O μηχανισμός ρόφησης των σπανίων γαιών με τη μορφή ανθρακικών συμπλόκων θεωρείται πιθανός μηχανισμός ρόφησης των REEY στην επιφάνεια των ασβεστολίθων.The Rare Earth Elements and Yttrium (REE-Y) have recently been proposed as good proxies for identifying rupture zones on carbonate fault scarps. Indeed, fluctuations in the REE-Y concentrations along a fault plane may be linked to the number and size of earthquakes that ruptured the fault. The enrichment is attributed to the contact of the soil with the carbonate fault scarp. Our study presents preliminary results from a series of experiments that aim to shed light on the mechanism associated with the REE-Y sorption on the limestone-soil interface. Rain simulation pot experiments, kinetic and isotherm batch experiments were employed to describe the mechanism of REE-Y sorption in calcite. Results reveal fast REE-Y sorption on the limestone surface after the simulation of five years of rainfall. The fast REE-Y sorption is also supported by the kinetic experiments. Isotherm tests show the higher affinity of calcite in the Light Rare Earth (LREE) compared to the Heavy Rare Earth Elements (HREE). The sorption of the REE in the form of carbonate complexes is proposed as a plausible mechanism of REE-Y incorporation into the limestone

Paleoearthquake history of the Spili fault

Η παλαιοσεισμική δραστηριότητα στο ρήγμα του Σπηλίου μελετήθηκε χρησιμοποιώντας μία πρωτοποριακή μέθοδο που συνδιάζει μετρήσεις Σπανίων Γαιών (REE) και κοσμογενών ισοτόπων 36Cl πάνω στην σεισμικά αποκαλυμμένη επιφάνεια του ρήγματος. Η ανάλυση των δεδομένων δείχνει ότι το ρήγμα είναι ενεργό και έχει φιλοξενήσει τουλάχιστον 5 μεγάλου-μεγέθους σεισμούς τα τελευταία 16500 χρόνια. Οι δύο πιο πρόσφατοι σεισμοί έλαβαν χώρα κατά την περίοδο 100-900 ετών πρίν από σήμερα και άθροισαν συνολικά 3.5 μέτρα σεισμικής μετατόπισης. Η χρονολογία των παλαιότερων 3 σεισμών προσδιορίσθηκε στα 7300, 16300 και 16500 χρόνια πριν από σήμερα με σεισμικές ολισθήσεις 2.5, 1.2 και 1.8 μέτρα, αντίστοιχα. Από το μέγεθος των σεισμικών ολισθήσεων συμπεραίνουμε ότι το μέγεθος των σεισμών που προκλήθηκαν από το ρήγμα του Σπηλίου κυμάνθηκε από Μ 6.3-7.3 ενώ ο μέσος ρυθμός επανάληψης τους ήταν ~4200 χρόνια. Τα παραπάνω δεδομένα αποκαλύπτουν ότι το ρήγμα του Σπηλίου είναι ένα από τα πιο ενεργά ρήγματα στην Κρήτη και οι σεισμικές παράμετροί που σχετίζονται με την δραστηριότητά του πρέπει να συμπεριληφθούν στο μοντέλο σεισμικής επικινδυνότητας της Ελλάδας.The paleoearthquake activity on the Spili Fault is examined using a novel methodology that combines measurements of Rare Earth Elements (REE) and of in situ cosmogenic 36Cl on the exhumed fault scarp. Data show that the Spili Fault is active and has generated a minimum of five large-magnitude earthquakes over the last ~16500 years. The timing and, to a lesser degree, the slip-size of the identified paleoearthquakes was highly variable. Specifically, the two most recent events occurred between 100 and 900 years BP producing a cumulative displacement of 3.5 meters. The timing of the three older paleoearthquakes is constraint at 7300, 16300 and 16500 years BP with slip sizes of 2.5, 1.2 and 1.8 meters, respectively. The magnitude of the earthquakes that produced the measured co-seismic displacements, ranges from M 6.3-7.3 while the average earthquake recurrence interval on the Spili Fault is about 4200 years. The above data suggest that the Spili is among the most active faults on Crete and its earthquake parameters may be incorporated into the National Seismic Hazard Model

Paleoearthquake history of the Spili fault

Η παλαιοσεισμική δραστηριότητα στο ρήγμα του Σπηλίου μελετήθηκε χρησιμοποιώντας μία πρωτοποριακή μέθοδο που συνδιάζει μετρήσεις Σπανίων Γαιών (REE) και κοσμογενών ισοτόπων 36Cl πάνω στην σεισμικά αποκαλυμμένη επιφάνεια του ρήγματος. Η ανάλυση των δεδομένων δείχνει ότι το ρήγμα είναι ενεργό και έχει φιλοξενήσει τουλάχιστον 5 μεγάλου-μεγέθους σεισμούς τα τελευταία 16500 χρόνια. Οι δύο πιο πρόσφατοι σεισμοί έλαβαν χώρα κατά την περίοδο 100-900 ετών πρίν από σήμερα και άθροισαν συνολικά 3.5 μέτρα σεισμικής μετατόπισης. Η χρονολογία των παλαιότερων 3 σεισμών προσδιορίσθηκε στα 7300, 16300 και 16500 χρόνια πριν από σήμερα με σεισμικές ολισθήσεις 2.5, 1.2 και 1.8 μέτρα, αντίστοιχα. Από το μέγεθος των σεισμικών ολισθήσεων συμπεραίνουμε ότι το μέγεθος των σεισμών που προκλήθηκαν από το ρήγμα του Σπηλίου κυμάνθηκε από Μ 6.3-7.3 ενώ ο μέσος ρυθμός επανάληψης τους ήταν ~4200 χρόνια. Τα παραπάνω δεδομένα αποκαλύπτουν ότι το ρήγμα του Σπηλίου είναι ένα από τα πιο ενεργά ρήγματα στην Κρήτη και οι σεισμικές παράμετροί που σχετίζονται με την δραστηριότητά του πρέπει να συμπεριληφθούν στο μοντέλο σεισμικής επικινδυνότητας της Ελλάδας.The paleoearthquake activity on the Spili Fault is examined using a novel methodology that combines measurements of Rare Earth Elements (REE) and of in situ cosmogenic 36Cl on the exhumed fault scarp. Data show that the Spili Fault is active and has generated a minimum of five large-magnitude earthquakes over the last ~16500 years. The timing and, to a lesser degree, the slip-size of the identified paleoearthquakes was highly variable. Specifically, the two most recent events occurred between 100 and 900 years BP producing a cumulative displacement of 3.5 meters. The timing of the three older paleoearthquakes is constraint at 7300, 16300 and 16500 years BP with slip sizes of 2.5, 1.2 and 1.8 meters, respectively. The magnitude of the earthquakes that produced the measured co-seismic displacements, ranges from M 6.3-7.3 while the average earthquake recurrence interval on the Spili Fault is about 4200 years. The above data suggest that the Spili is among the most active faults on Crete and its earthquake parameters may be incorporated into the National Seismic Hazard Model

Chemical and Physical Characteristics in Uncultivated Soils with Different Lithology in Semiarid Mediterranean Clima

The aim of this study is to identify the chemical and physical characteristics in uncultivated soils derived from different parent materials under semiarid Mediterranean climatic conditions which favoured the formation of fragile soils. The current work is of great interest in the agriculture and environmental stakeholders for providing a “benchmark” of undisturbed soil quality regarding organic content and nutrients availability. Principal Component Analysis (PCA) was used as the primary tool to demonstrate the soil quality stage, regarding nutrient availability. The statistical analysis revealed that one of the major physicochemical characteristics such as cation exchange capacity (CEC) is controlled exclusively from mineralogy and not from organic matter. Mineralogy and bulk chemical analysis is directly related to soil parent material lithology. The availability of inorganic nutrients (macro- and micronutrients) is low and relatively identical to most of the soils. PCA shows the unusual correlation of K+ with not only illite content but also the OM in soils. The development of soils which are already of low quality in respect of organic content and nutrients is evident in Crete in most of the 54 samples investigated

Heavy metal and soluble organic matter removal using natural conglomerate and siltstone soils: Towards soil aquifer treatment for oily wastewater

The present work aims to assess the viability of vadose zone siltstone and conglomerate for oil and gas-produced water (PW) treatment using soil aquifer treatment (SAT). Comprehensive batch adsorption tests were carried out to analyze siltstone and conglomerate removal capacity for dissolved organics (phenol), and heavy metal ions (Ni 2+, and Zn 2+). The results demonstrated that conglomerate displayed a 98% removal capacity for Zn 2+ and 88% for Ni2+ while siltstone showed 82% removal for Zn2+ and 88% removal for Ni 2+. However, both siltstone and conglomerate showed low phenol removal (32% for siltstone, and 9% for conglomerate). The equilibrium adsorption isotherms were fitted by several adsorption models. The Langmuir model exhibited the best fitting for the adsorptions of phenol, Ni 2+ ions, and Zn 2+ ions on the two soils. The kinetics studies have revealed that phenol, Ni 2+ ions, and Zn 2+ ions adsorption on the two soil samples obey a pseudo-second-order kinetic model. Furthermore, Fourier transform infrared spectroscopy studies revealed that the Si-O peak in the soil plays a predominant role in interactions with heavy metal ions and phenol due to its high content in the soils. However, the electrostatic interactions between functional groups (Si-O, CO32-, and C[dbnd]O carbonyl groups) of the soil samples and the Ni2+ ions, Zn2+ ions, and phenol also contributed to the removal capacity. It is revealed that Zn2+ has a greater affinity for carboxyl groups than Ni2+. The obtained data in this study would support the effective design of SAT treatment for PW and help in reducing the risk of contaminating the groundwater aquifer

Soil Water Characteristics of European SoilTrEC Critical Zone Observatories

Most of soil functions depend directly or indirectly on soil water retention and transmission, which explains their importance for many environmental processes within Earth's Critical Zones. Soil hydraulic properties are essential in irrigation and drainage studies for closing water balance equation, for predicting leaching of nutrients, for water supply to plants, and for other agronomical and environmental applications. Soil hydraulic properties reflect the structure of the soil porous system comprising pores of different geometry and sizes. This investigation comprises a detailed analytical study of soil hydraulic properties and climate conditions at 18 methodologically selected sites in Damma Glacier, Slavkov Forest, Marchfeld, and Koiliaris Critical Zone Observatories of SoilTrEC project. The local moisture regimes were assessed on a long-term basis by the Newhall model. The experimental data for soil water content at different potentials were used for assessing water storage capacity, pore size distribution, parameters of fitted retention curve equation, curve slope at the inflection point, and water permeability characteristics of each soil horizon. The differences of soil water retention and transmission characteristics-as fundamental properties describing soil structure-were explained by the different stages of soil profile development, parent materials, organic matter content, and land use histories

Data relevant to the study "Uplift dynamics of the obducted northeastern continental margin of the Arabian Peninsula, Oman"

These data are presented in the study "Uplift dynamics of the obducted northeastern continental margin of the Arabian Peninsula, Oman"The data series here are comprised of a series of thin section photos and handspecimens presented in the manuscript. It also contains handspecimens photos of samples that they are dated by carbon-14 and Optical Stimulated Luminescence. The raw data reports are included. Also a real time kinematic topographic survey data are given along with the base station coordinations. The average elevations used in the study are calculated within the excel file. Finally, Insar-dem data are also provided, and an info text is supplied within the fileTHIS DATASET IS ARCHIVED AT DANS/EASY, BUT NOT ACCESSIBLE HERE. TO VIEW A LIST OF FILES AND ACCESS THE FILES IN THIS DATASET CLICK ON THE DOI-LINK ABOV