STRATIGRAPHY AND SEDIMENTARY FACIES OF THE LLOBREGAT DELTA 

FROM GEOTECHNICAL MEASUREMENTS

S. Colàs

1*

, J.L. Casamor

1

, M. Canals

1

, J.M. Devincenzi

2

1

GRC Geociències Marines, Dept. d’Estratigrafia, P. i Geociències Marines, Universitat de Barcelona, E-08028, Spain

2

IGEOTEST, E-17600, Spain

Abstract

A 3D model ofthe Llobregat Delta has been constructed from CPT and CPTU measurements. This model shows the spatial distribution

of sedimentary facies including beach sands, ?oodplain silts and clays, delta front sands and silts, and prodelta silts and clays. Each facies

is described in terms of mechanical properties namely cone tip resistance (q

c

) and friction ratio (FR%). Groundtruthing of lithologies is

provided by continuous cores in control boreholes. Moreover, key surfaces for sequence stratigraphic interpretation, like transgressive and

maximum ?ooding surfaces, have been identified.

Keywords: Geotechnical measurements, stratigraphy, sediment facies, Llobregat Delta

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

18

The present study is based on Cone Penetration Tests (CPT) and

piezocone tests (CPTU) from a geotechnical study carried out prior 

to the construction of a new sewage treatment plant (EDAR) on 

the delta plain of the Llobregat River. 70 CPT/CPTU tests and 20 

boreholes with continuous core recovery were performed within a 

1.2 x 0.25km

2

area. Despite of its small size, the study area is con-

sidered to be representative of the deltaic system because of its location

near the current river mouth and orientation parallel to the river

lowermost course. Both methods provide a high measurement rate of

the soil resistance (q

c

) and friction (f

s

) recovered every 1 to 2 cm.

CPT/CPTU data combined with continuous cores are widely used for

the geotechnical and sedimentological characterization of soft soils [1].

The data set has been used to construct a 3-D model using the

minimum tension gridding (MTG) method. This technique has the

advantages of its simplicity. In addition, it does not require large

calculation times. The modelling results unveil the internal structure

of the delta by illustrating the spatial distribution of sedimentary units

and q

c

trends. The results obtained through the MTG method are

supported by previous results from the same study area using kriging

algorithms [2].

Within the general architectural frame, our study allows

differentiating ?uvial channel sands, beach ridge sands, crevasse

sands, delta front sands, silts and clays, and prodelta silts and clays.

Each facies is described in terms of its mechanical properties, namely

q

c

and FR%. Groundtruthing of sediment facies is obtained from

continuous cores in control boreholes (Fig. 1). Plotting q

c 

versusFR%

on Robertson’s et al.chart [3] with inclusion of sediment facies allows

establishing q

c

-sediment facies correlation.

Fig. 1. CPT21 results plotted in parallel with the sediment log from a

close borehole SP2. The correlation between soil resistance (q

c

) values

and the borehole lithological description becomes evident. The friction

ration curve is also provided, since it is used jointly with q

c

to develop

the q

c

-sediment facies correlation. The tree main sedimentary units are

correlated: an upper sandy level between 5 and 20 m of depth, an inter-

mediate level made of silts and clays with about 30 m of thikness, and a

lower coarse level. This stratigraphic sequence represents the generally

assumed deltaic coarsening-upwards sequence of prodelta and delta-

front facies overlain by fine sediment attributed to the ?oodplain.

Relative sea-level stillstands have been identified from the location

of landwards stepping beach ridge sands in the 3D model at 7, 13, 18

and 25 m of depth below the current sea-level. Their distribution can

be attributed to retrogradational deltaic sequences formed during

periods of relative stillstand within the transgressive systems tract

related to the last post-glacial sea-level rise and subsequent shoreline

migration. This fact allows to infer four relative sea-level stages

associated to the upper part of the Versilian transgression, likely from

about 11000 to 6000 yBP. Two additional, seaward shifted, uppermost

beach ridge sands have been interpreted as representing two

progradational phases associated to the highstand systems tract. This

corresponds to a sustained delta growth and shoreline advance phase

favored by a estabilization of the sea-level since 6000 yBP onwards.

References

[1]-Amorosi, A. and Marchi, N., 1999. High-reslution sequence

stratigraphy from piezocone test: An example from the late Quaternary

deposits of the southeastern Po plain. Sedimentary Geology, 128: 67-81.

[2]-Devincenci, J.M., Colàs, S., Falivene, O., Canals, M. and Busquets,

P., 2003. Aplicación del piezocono para el estudio sedimentológico de

detalle de los sedimentos cuaternarios del Delta del Llobregat, Barcelona.

Proceedings III Congreso Andaluz de Carreteras, Sevilla, España,

Octubre 2003.

[3]-Robertson, P.K., Campanella, R.G., Gillespie, D. and Greig, J., 1986.

Use of piezometer cone data. Proceedings of the ASCE Special

Conference in situ ’86: Use of in situtests in geotechnical engineering,

Blacksburg, 1263-80, American Society of Engineers (ASCE).