ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΓΙΑ ΤΟΝ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΟΜΩΝ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟ Ο ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΙΑΘΛΑΣΗΣ

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΑΜΘ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ Τ.Ε. ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΓΙΑ ΤΟΝ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΟΜΩΝ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟ Ο ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΙΑΘΛΑΣΗΣ ΚΑΤΙΡΤΖΟΓΛΟΥ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΜΗΤΡΟΥΣΚΑΣ ΘΕΟΧΑΡΗΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Ρ. ΙΩΑΝΝΗΣ ΜΕΡΤΖΑΝΙ ΗΣ ΚΑΒΑΛΑ 2014

2 ΕΓΚΡΙΝΕΤΑΙ Ο ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ Ρ. ΙΩΑΝΝΗΣ ΜΕΡΤΖΑΝΙ ΗΣ

3

4 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΑΜΘ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ Τ.Ε. ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΓΙΑ ΤΟΝ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΟΜΩΝ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟ Ο ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΙΑΘΛΑΣΗΣ ΚΑΤΙΡΤΖΟΓΛΟΥ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΜΗΤΡΟΥΣΚΑΣ ΘΕΟΧΑΡΗΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Ρ. ΙΩΑΝΝΗΣ ΜΕΡΤΖΑΝΙ ΗΣ ΚΑΒΑΛΑ 2014

5 Τ.Ε.Ι. ΑΝ.ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ Τ.Ε. ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε Η παρούσα Πτυχιακή Εργασία και τα συμπεράσματά της σε οποιαδήποτε μορφή αποτελούν συνιδιοκτησία του Τμήματος Μηχανικών Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου Τ.Ε. και Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε. κατεύθυνσης Μηχανικών Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου του ΤΕΙ ΑΜΘ και του φοιτητή. Οι προαναφερόμενοι διατηρούν το δικαίωμα ανεξάρτητης χρήσης και αναπαραγωγής (τμηματικά ή συνολικά) για διδακτικούς και ερευνητικούς σκοπούς. Σε κάθε περίπτωση πρέπει να αναφέρεται ο τίτλος, ο συγγραφέας, ο επιβλέπων και το εν λόγω τμήμα του ΤΕΙ ΑΜΘ. Η έγκριση της παρούσας Πτυχιακής Εργασίας από το Τμήμα Μηχανικών Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου Τ.Ε. και Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε. κατεύθυνσης Μηχανικών Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου δεν υποδηλώνει απαραιτήτως και αποδοχή των απόψεων του συγγραφέα εκ μέρους του Τμήματος Οι υποφαινόμενοι δηλώνουμε υπεύθυνα ότι η παρούσα Πτυχιακή Εργασία είναι εξ ολοκλήρου δικό μας έργο και συγγράφηκε ειδικά για τις απαιτήσεις του προγράμματος σπουδών του Τμήματος Μηχανικών Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου Τ.Ε. και Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε. κατεύθυνσης Μηχανικών Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου. ηλώνουμε υπεύθυνα ότι κατά τη συγγραφή ακολουθήσαμε την πρέπουσα ακαδημαϊκή δεοντολογία αποφυγής λογοκλοπής. Έχουμε επίσης αποφύγει οποιαδήποτε ενέργεια που συνιστά παράπτωμα λογοκλοπής. Γνωρίζουμε ότι η λογοκλοπή μπορεί να επισύρει ποινή ανάκλησης του πτυχίου μας. Υπογραφή Υπογραφή ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΚΑΤΙΡΤΖΟΓΛΟΥ ΘΕΟΧΑΡΗΣ ΜΗΤΡΟΥΣΚΑΣ

6 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Αντικείμενο της παρούσας πτυχιακής εργασίας είναι η εφαρμογή μεθόδων εφαρμοσμένης γεωφυσικής και ειδικότερα της μεθόδου της σεισμικής διάθλασης για τον εντοπισμό υπόγειων δομών. Στα πλαίσια της πτυχιακής εργασίας πραγματοποιήθηκε βιβλιογραφική έρευνα και παρουσιάζονται τα στοιχεία που συλλέχθηκαν (γεωμορφολογικά, γεωλογικά, υδρογεωλογικά, μετεωρολογικά, κλιματικά και σεισμολογικά) για την ευρύτερη περιοχή μελέτης γύρω από τον αποκατεστημένο Χ.Α..Α. της Νέας Περάμου Καβάλας. Επίσης γίνεται αναφορά στο αντικείμενο της εφαρμοσμένης γεωφυσικής και στην κατανόηση της διάδοσης των σεισμικών κυμάτων στο φλοιό της γης και της εφαρμογής της σεισμικής μεθόδου διάθλασης. Παρουσιάζεται ο τρόπος πραγματοποίησης των μετρήσεων που έγιναν στην περιοχή μελέτης (Χ.Α..Α. Νέας Περάμου) και η επεξεργασία των μετρήσεων που έγινε με την χρήση ειδικού λογισμικού στο Τ.Ε.Ι. Α.Μ.Θ. στην Καβάλα. Τέλος παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από την επεξεργασία των μετρήσεων και το τελικό μοντέλο πάχους ταχύτητας στρωμάτων για την περιοχή μελέτης. ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΧΗ: Γεωφυσική έρευνα. ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙ ΙΑ: Μέθοδος σεισμικής διάθλασης, σεισμικά κύματα, υπόγειες δομές, σεισμογράφος, γεώφωνο.

7 ABSTRACT The subject of present thesis is the use of methods of applied geophysics and specifically of seismic refraction method for detection of underground structures in an old landfill in Nea Peramos, Kavala. Literature research was made and the collected geomorphological, geological, hydrogeological, meteorological, climatic and seismological information about the area of interest is presented. The discipline of applied geophysics is presented and the understanding of propagation of seismic waves in earth s crust and application of seismic refraction method is mentioned. Data acquisition with the instrumentation used in field site and data processing by using technical software in the Lab is presented. Finally, the results of processed measurements are given and a model layers thickness waves velocities for the study area is proposed. SUBJECT AREA: Geophysical investigation. KEYWORDS: Seismic refraction method, seismic waves, underground targets, seismograph, geophone.

8

9 Στον έρωτα

10 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θερμές ευχαριστίες οφείλουμε στους καθηγητές μας, τον κ.μερτζανίδη Ιωάννη και τον κ.καριώτη Ευάγγελο για την καλή μας συνεργασία κι επικοινωνία σε όλη τη διάρκεια εκπόνησης της παρούσας πτυχιακής εργασίας. Επίσης, αισθανόμαστε έντονη την ανάγκη να ευχαριστήσουμε τους γονείς μας και τα αδέλφια μας για την πολύτιμη υποστήριξή τους και την υπομονή τους όλα αυτά τα χρόνια.

11 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΥΡΥΤΕΡΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΥΡΥΤΕΡΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ - ΓΕΩΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΟΜΗ ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΑ - Υ ΡΟΓΕΩΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΑ - ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΕΙΣΜΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΕΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΕΛΛΑ ΙΚΟΣ ΧΩΡΟΣ ΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΣ ΑΜΘ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΜΕΘΟ ΟΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΜΕΘΟ ΩΝ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ-ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΜΕΘΟ ΩΝ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΤΗΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΜΕΘΟ ΟΣ ΕΛΑΣΤΙΚΕΣ ΣΤΑΘΕΡΕΣ ΣΕΙΣΜΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ ΤΑΧΥΤΗΤΕΣ ΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ ΑΡΧΕΣ ΝΟΜΟΙ ΑΡΧΗ HUYGENS ΑΡΧΗ FERMAT ΝΟΜΟΣ SNELL ΙΑ ΟΣΗ ΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ ΣΕ ΣΤΡΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΟΜΗ ΑΝΑΚΛΑΣΗ 83

12 2.4.2 ΙΑΘΛΑΣΗ ΟΡΙΑΚΗ ΙΑΘΛΑΣΗ ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ - ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΜΕΘΟ ΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΜΕΘΟ ΟΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΙΑΘΛΑΣΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΙΑΘΛΑΣΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΕΝΟΣ ΟΜΟΓΕΝΟΥΣ ΣΤΡΩΜΑΤΟΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣ ΜΙΑΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΑΣ ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΙΑ ΡΟΜΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΑΧΟΥΣ ΟΡΙΑΚΗ ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΑΣΥΝΕΧΕΙΑ ΥΠΟ ΚΛΙΣΗ ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΚΑΤΑΓΡΑΦΕΣ ΚΑΤΑΓΡΑΦΕΣ Ε ΑΦΙΚΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΡΟΜΟΧΡΟΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ ΠΡΩΤΕΣ ΑΦΙΞΕΙΣ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΣΤΡΩΜΑΤΑ ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΟΜΗΣ ΓΗΣ ΑΠΟ ΧΡΟΝΟΥΣ ΙΑ ΡΟΜΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ ΓΙΑ ΤΟ ΧΡΟΝΟ ΙΑ ΡΟΜΗΣ ΣΤΡΩΜΑ ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΧΩΡΟ ΧΑΜΗΛΗΣ ΠΟΛΛΑΠΛΑ ΣΤΡΩΜΑΤΑ ΙΑ ΟΣΗ ΚΥΜΑΤΩΝ ΣΕ ΠΟΛΛΑΠΛΑ ΣΤΡΩΜΑΤΑ ΡΟΜΟΧΡΟΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ ΑΠΟ ΠΟΛΛΑΠΛΑ ΣΤΡΩΜΑΤΑ ΤΥΦΛΑ ΣΤΡΩΜΑΤΑ ΚΕΚΛΙΜΕΝΑ ΣΤΡΩΜΑΤΑ ΟΡΙΑΚΑ ΙΑΘΛΩΜΕΝΑ ΚΥΜΑΤΑ ΑΠΟ ΚΕΚΛΙΜΕΝΟ ΣΤΡΩΜΑ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΚΕΚΛΙΜΕΝΩΝ ΣΤΡΩΜΑΤΩΝ 147

13 3.5.3 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΛΙΣΗΣ ΚΑΙ ΒΑΘΟΥΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΙΕΞΑΓΩΓΗ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΘΗΚΕ ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ ΣΕΙΣΜΟΓΡΑΦΟΣ ΓΕΩΦΩΝΑ ΠΗΓΗ ΚΡΟΥΣΗΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΥΠΑΙΘΡΟΥ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΙΝΑΚΑΣ ΟΡΟΛΟΓΙΑΣ ΣΥΝΤΜΗΣΕΙΣ ΑΡΚΤΙΚΟΛΕΞΑ ΑΚΡΩΝΥΜΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΑΝΑΦΟΡΕΣ 191

14 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 1.1: Οι κυριότερες πλουτωνικές εμφανίσεις της Ανατολικής Μακεδονίας Θράκης. 35 Σχήμα 1.2: ιακύμανση θερμοκρασίας στη διάρκεια του έτους, Καβάλα- Αλεξανδρούπολη. 51 Σχήμα 1.3: ιακύμανση σχετικής υγρασίας στη διάρκεια του έτους, Καβάλα- Αλεξανδρούπολη. 51 Σχήμα 1.4: Μέση μηνιαία βροχόπτωση Καβάλα-Αλεξανδρούπολη. 52 Σχήμα 1.5: Ένταση και κύρια διεύθυνση ανέμων Καβάλα-Αλεξανδρούπολη. 52 Σχήμα 2.1: Η μονοαξονική συμπίεση που εφαρμόζεται στο σώμα, δημιουργεί μια θετική επιμήκυνση +ε 1 και μια συρρίκνωση ε 3. Ο λόγος των δύο αυτών παραμορφώσεων αναφέρεται ως λόγος Poisson, μ. 71 Σχήμα 2.2: Μια αλλαγή του όγκου (μείωση) που παράγεται από μια αλλαγή της πίεσης (αύξηση). Ο λόγος της αλλαγής της πίεσης προς την αλλαγή του όγκου είναι ένα μέτρο της ασυμπιεστότητας του υλικού και ονομάζεται μέτρο κυβικής ελαστικότητας, k. 72 Σχήμα 2.3: Το μέτρο της διατμητικής αντίστασης του υλικού είναι ο λόγος της διατμητικής τάσης προς την διατμητική παραμόρφωση, το οποίο ονομάζεται μέτρο ακαμψίας, G. Η γωνιακή διάτμηση είναι ψ. 72 Σχήμα 2.4: Προσπίπτον P-κύμα προς την επιφάνεια. Η μοριακή κίνηση είναι παράλληλη προς τη διεύθυνση διάδοσης. Επειδή το επίπεδο του μετωπικού κύματος συναντά υπό κλίση την οριζόντια επιφάνεια, η επιφανειακή εδαφική κίνηση θα έχει μια οριζόντια και μια κατακόρυφη συνιστώσες. 74 Σχήμα 2.5: Προσπίπτον S-κύμα προς την επιφάνεια. Η μοριακή κίνηση είναι κάθετη προς τη διεύθυνση διάδοσης. Επειδή το επίπεδο του μετωπικού κύματος συναντά υπό κλίση την οριζόντια επιφάνεια, η επιφανειακή εδαφική κίνηση θα έχει μια οριζόντια και μια κατακόρυφη συνιστώσα. Κανονικά η κίνηση του S-κύματος αναλύεται σε δύο συνιστώσες, οι οποίες περιλαμβάνονται στο κάθετο επίπεδο της προσπίπτουσας ακτίνας: 1) μια SH συνιστώσα, η οποία είναι παράλληλη προς την επιφάνεια του εδάφους (οριζόντια) και 2) μια SV συνιστώσα στο κατακόρυφο επίπεδο, το οποίο περιλαμβάνει την προσπίπτουσα ακτίνα. 75 Σχήμα 2.6: α) Κύματα Rayleigh. Όλη η μοριακή κίνηση περιλαμβάνεται στο κατακόρυφο επίπεδο και η παραμόρφωση μειώνεται με το βάθος.

15 β) Η επιφανειακή εδαφική κίνηση που συνδέεται με τη διάδοση ενός κύματος Love. Όλη η μοριακή κίνηση είναι στο οριζόντιο επίπεδο και μειώνεται με το βάθος. 76 Σχήμα 2.7: Εφαρμογή της αρχής Huygens για τον προσδιορισμό της θέσης του μετωπικού κύματος τη χρονική στιγμή t 2, μετά τη μεσολάβηση του χρονικού διαστήματος t. Για μια δεδομένη θέση του μετωπικού κύματος κατά τη χρονική στιγμή t 1 και εφαρμόζοντας την αρχή Huygens, μπορεί να προσδιορισθεί η θέση του μετωπικού κύματος κατά τη χρονική στιγμή t Σχήμα 2.8: Τα μετωπικά κύματα είναι επιφάνειες κατά μήκος των οποίων οι μοριακές κινήσεις του διαδιδόμενου κύματος είναι σε φάση (μια πλήρης ταλάντωση είναι φάσης Για παράδειγμα, μια επιφάνεια, όπου οι μοριακές κινήσεις φθάνουν το μέγιστο θετικό πλάτος, είναι φάσης Εκεί όπου οι μοριακές κινήσεις λαμβάνουν μέγιστα αρνητικά πλάτη είναι φάσης Σχήμα 2.9: α) Αρχικά μετωπικά κύματα για επιμήκη (Ρ), εγκάρσια (S) και Rayleigh (R) κύματα. β) Μετωπικά κύματα για διαδιδόμενο P- κύμα.. Μεταβολές στη ταχύτητα προκαλούν τμήματα των μετωπικών κυμάτων να κινηθούν πιο γρήγορα ή πιο αργά, παραμορφώνοντας τα από τέλειες σφαίρες. Έτσι, οι τροχιές των κυμάτων κάμπτονται (διαθλώνται) καθώς η ταχύτητα αλλάζει. 82 Σχήμα 2.10: α) Σεισμικά κύματα που οδεύουν από την πηγή σε ένα δέκτη (γεώφωνο). β) Σεισμικό ίχνος καταγραφής της εδαφικής κίνησης από ένα δέκτη, ως συνάρτηση του χρόνου διαδρομής από την πηγή στο δέκτη. 83 Σχήμα 2.11: Χρησιμοποιώντας την αρχή Huygens προκύπτει ότι η προσπίπτουσα γωνία είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης (θ 1 = θ 2 ). 84 Σχήμα 2.12: Χρησιμοποιώντας την αρχή Fermat προκύπτει ότι η γωνία πρόσπτωσης ισούται με τη γωνία ανάκλασης (θ 1 = θ 2 ). 85 Σχήμα 2.13: Χρησιμοποιώντας την αρχή Huygens προκύπτει η σχέση μεταξύ των γωνιών προσπίπτουσας και διάθλασης. 86 Σχήμα 2.14: Χρησιμοποιώντας την αρχή Fermat προκύπτει η σχέση μεταξύ των γωνιών προσπίπτουσας και διάθλασης. 87 Σχήμα 2.15: Α) Μια γενική ορολογία για τα επόμενα διαγράμματα, θ i, η προσπίπτουσα γωνία, θ rfl, η γωνία ανάκλασης, και θ rfr, η γωνία διάθλασης. Η V 1 είναι η ταχύτητα πάνω από την ασυνέχεια και V 2 είναι η ταχύτητα κάτω από την ασυνέχεια.

16 Β) και ) Ένα προσπίπτον επίμηκες κύμα δημιουργεί ένα ανακλώμενο P-κύμα, ένα ανακλώμενο S-κύμα, ένα διαθλώμενο P-κύμα και ένα διαθλώμενο S-κύμα. Γ) και Ε) Ένα προσπίπτον S-κύμα παράγει επίσης ανακλώμενα και διαθλώμενα P- και S-κύματα. ΣΤ) Ένα συνοπτικό διάγραμμα που δείχνει ότι ένα προσπίπτον P-κύμα ή S-κύμα παράγει και ανακλώμενα και διαθλώμενα κύματα τόσο επιμηκών όσο και εγκαρσίων κυμάτων. 89 Σχήμα 2.16: Ένα κύμα που προσπίπτει με την οριακή γωνία θ ic διαθλάται παράλληλα προς την ασυνέχεια παράγοντας έτσι ένα διαθλώμενο μετωπικό κύμα. 91 Σχήμα 2.17: Α) Προσπίπτουσα, ανακλώμενη και διαθλώμενη ακτίνες. Β) Αύξηση του θ i προκαλεί μια οριακά διαθλώμενη ακτίνα. Γ) Περαιτέρω αύξηση της γωνίας θ i προκαλεί ολική ανάκλαση. 92 Σχήμα 2.18: Επίπεδα μετωπικά κύματα που προσεγγίζουν εμπόδιο με ένα άνοιγμα, το οποίο έχει πλάτος, d, ίσο με το μήκος κύματος, λ, των μετωπικών κυμάτων. Η αρχή Huygens εξηγεί το φαινόμενο της περίθλασης που παρατηρείται. 93 Σχήμα 2.19: Περιθλώμενα κύματα που παράγονται όταν μετωπικά κύματα συναντήσουν μια απότομη αλλαγή στη καμπυλότητα μιας ασυνέχειας. 93 Σχήμα 3.1: ημιουργία και είδη τεχνητά παραγόμενων σεισμικών κυμάτων. 99 Σχήμα 3.2: Ένα γενικό διάγραμμα που δείχνει τις ακτινικές τροχιές σε ένα ομοιογενές υλικό, όπου δεν υπάρχει καμία ασυνέχεια. Στη δρομο-χρονική καμπύλη απεικονίζονται οι χρόνοι διαδρομής των απ ευθείας κυμάτων, που οδεύουν από την πηγή στα γεώφωνα. 100 Σχήμα 3.3: ρομο-χρονική καμπύλη που δείχνει μόνο τους χρόνους διαδρομής των απ ευθείας κυμάτων. Η ταχύτητα είναι 286 m/s, όπως υπολογίσθηκε από το αντίστροφο της κλίσης. 101 Σχήμα 3.4: ιάγραμμα που δείχνει το συμβολισμό που χρησιμοποιήθηκε για την εξαγωγή της εξίσωσης του χρόνου διαδρομής, ενός οριακά διαθλώμενου κύματος. 102 Σχήμα 3.5: Γενικό διάγραμμα που δείχνει τις τροχιές των σεισμικών ακτίνων στην περίπτωση παρουσίας μιας οριζόντιας ασυνέχειας. Η σχέση μεταξύ των απ ευθείας και διαθλώμενων κυμάτων φαίνεται στη δρομο-χρονική καμπύλη. 105

17 Σχήμα 3.6: ιάγραμμα που δείχνει τις παραμέτρους για τον υπολογισμό της οριακής απόστασης. Η οριακή απόσταση είναι η ελάχιστη απόσταση από τη σεισμική πηγή, στην οποία θα ληφθεί η πρώτη οριακά διαθλώμενη ακτίνα. 106 Σχήμα 3.7: ιάγραμμα που δείχνει το συμβολισμό που χρησιμοποιήθηκε για την εξαγωγή της εξίσωσης του χρόνου διαδρομής για μια υπό κλίση ασυνέχεια. 108 Σχήμα 3.8: Α) Οριζόντια ασυνέχεια σε βάθος 20 m με ταχύτητες πάνω και κάτω από την ασυνέχεια 500 m/s & 1500 m/s, αντίστοιχα. Β) Μια υπό κλίση ασυνέχεια με ίδιο βάθος στη θέση της πηγής, όπως και στην (Α) καθώς και ίδιες ταχύτητες όπως και στην (Α). Γ) Οι δρομο-χρονικές καμπύλες για τις περιπτώσεις (Α) και (Β). 112 Σχήμα 3.9: Σύγκριση της δρομο-χρονικής καμπύλης με σεισμικές τροχιές σε γεώφωνα που βρίσκονται σε ίσες αποστάσεις από τη σεισμική πηγή για κανονική και αντίστροφη διάταξη. 113 Σχήμα 3.10: Σύγκριση χρόνων διαδρομής σε γεώφωνα πάνω από μια υπό κλίση ασυνέχεια. Σκοπός του διαγράμματος αυτού είναι να δείξει ότι για γεώφωνα που βρίσκονται σε ίδιες αποστάσεις προκύπτουν διαφορετικές τροχιές και χρόνοι διαδρομής για τη κανονική και αντίστροφη διάταξη. 114 Σχήμα 3.11: ρομο-χρονική καμπύλη μιας υπό κλίση ασυνέχειας. Οι αμοιβαίοι χρόνοι πρέπει να είναι ίσοι. Παρόλα αυτά οι χρόνοι διαδρομής για τη κανονική και αντίστροφη πηγή σε ένα γεώφωνο μιας δεδομένης απόστασης, δεν είναι ίσοι. Αυτό φαίνεται με τα βέλη που φέρουν την ονομασία 100 F & 100R, που σηματοδοτούν χρόνους διαδρομής στα γεώφωνα που τοποθετούνται 100 m από τη κανονική και αντίστροφη πηγή. 115 Σχήμα 3.12: Παράδειγμα γεωφυσικής καταγραφής. 116 Σχήμα 3.13: ύο διακριτές σεισμικές αφίξεις. 117 Σχήμα 3.14: Απλό μοντέλο γεωφυσικής καταγραφής. 119 Σχήμα 3.15: ρομοχρονική καμπύλη χρόνων άφιξης διαφόρων κυμάτων. 120 Σχήμα 3.16: ρομοχρονική καμπύλη απόστασης πηγής-γεώφωνου (με αύξηση του χρόνου προς τα κάτω). 121 Σχήμα 3.17: ρομοχρονική καμπύλη απόστασης πηγής-γεώφωνου (με αύξηση του χρόνου προς τα πάνω). 121

18 Σχήμα 3.18: Επιλογή του χρόνου της πρώτης άφιξης. 122 Σχήμα 3.19: Σχέση μεταξύ δρομοχρονικής καμπύλης και παραμέτρων. 123 Σχήμα 3.20: ιάγραμμα χρόνου-ταχύτητας. 129 Σχήμα 3.21: Χρόνος διαδρομής της πρώτης άφιξης σε συνάρτηση με την απόσταση από την πηγή. 131 Σχήμα 3.22: Μοντέλο που αποτελείται από δύο στρώματα τα οποία υπέρκεινται ενός ημιχώρου. 132 Σχήμα 3.23: ρομοχρονική καμπύλη των πρώτων αφίξεων. 135 Σχήμα 3.24: Στρώματα Χαμηλής Ταχύτητας. 136 Σχήμα 3.25: ρομοχρονική καμπύλη των πρώτων αφίξεων. 137 Σχήμα 3.26: Λεπτά Στρώματα Μεγάλης Αντίθεσης Ταχυτήτων. 138 Σχήμα 3.27: ρομοχρονική καμπύλη των πρώτων αφίξεων. 139 Σχήμα 3.28: Σύγκριση δρομοχρονικών καμπύλων οριακά διαθλώμενων μετωπικών κυμάτων από οριζόντια και κεκλιμένη ασυνέχεια. 143 Σχήμα 3.29: Σύγκριση δρομοχρονικών καμπύλων οριακά διαθλώμενων μετωπικών κυμάτων από οριζόντια και κεκλιμένη ασυνέχεια. 145 Σχήμα 3.30: ρομοχρονικές καμπύλες κανονικής και αντίστροφης έκρηξης στη περίπτωση μιας οριζόντιας ασυνέχειας. 148 Σχήμα 3.31: ρομοχρονικές καμπύλες κανονικής και αντίστροφης έκρηξης στη περίπτωση μιας κεκλιμένης ασυνέχειας. 150 Σχήμα 3.32: ρομοχρονικές καμπύλες πρώτων αφίξεων στη περίπτωση δυο κεκλιμένων ασυνεχειών. 151 Σχήμα 4.1: Καμπύλη χρόνου διαδρομής για την πρώτη γραμμή μέτρησης. 168 Σχήμα 4.2: Καμπύλη χρόνου διαδρομής για την δεύτερη γραμμή μέτρησης. 168 Σχήμα 4.3: Καμπύλη χρόνου διαδρομής για την τρίτη γραμμή μέτρησης. 169

19

20 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1.1. Τοπογραφικός χάρτης της Ελλάδας. 28 Εικόνα 1.2: Γεωφυσικός χάρτης νομού Καβάλας. 31 Εικόνα 1.3: Υψομετρικός χάρτης νομού Καβάλας. 31 Εικόνα 1.4: Γεωτεκτονικές Ζώνες της Ελλάδας. 33 Εικόνα 1.5: Απόσπασμα γεωλογικού χάρτη του ΙΓΜΕ. 36 Εικόνα 1.6: Υπόμνημα γεωλογικού χάρτη του ΙΓΜΕ. 37 Εικόνα 1.7: Γεωλογικός χάρτης του ΙΓΜΕ (ΦΥΛΛΟ: "ΚΑΒΑΛΑ"). 38 Εικόνα 1.8: Υπόμνημα γεωλογικού χάρτη του ΙΓΜΕ (ΦΥΛΛΟ: "ΚΑΒΑΛΑ"). 39 Εικόνα 1.9: Γεωλογική τομή Α-Α 1 από ΙΓΜΕ (ΦΥΛΛΟ: "ΚΑΒΑΛΑ"). 40 Εικόνα 1.10: Πρωτότυπος τεχνικογεωλογικός χάρτης της Ελλάδας. 42 Εικόνα 1.11: Απόσπασµα Υδρολιθολογικού Χάρτη (αρχικής κλίµακας 1: ). 48 Εικόνα 1.12: Υπόμνημα Υδρολιθολογικού Χάρτη. 49 Εικόνα 1.13: Ελληνικό τόξο. 55 Εικόνα 1.14: Σχηματική αποτύπωση των δυνάμεων που ασκούνται στη λιθόσφαιρα του αιγαίου. Οι συμπιεστικές δυνάμεις Σ1,Σ2,Σ3 που ασκούν οι γειτονικές λιθοσφαιρικές πλάκες στη λιθόσφαιρα του αιγαίου απεικονίζονται με τα κόκκινα βέλη. Οι εφελκυστικές δυνάμεις που ασκούνται στην κάτω επιφάνεια της λιθόσφαιρας με τα κίτρινα βέλη. 57 Εικόνα 1.15: Χάρτης ζωνών σεισμικής επικινδυνότητας της Ελλάδας. 58 Εικόνα 1.16: Σεισμική δραστηριότητα στον Ελληνικό χώρο. 59 Εικόνα 1.17: Σταθµοί µέτρησης της σεισµικής δραστηριότητας. 60 Εικόνα 1.18: Απόσπασµα Σεισµοτεκτονικού Χάρτη του Ι.Γ.Μ.Ε. 61 Εικόνα 1.19: Υπόμνημα Σεισµοτεκτονικού Χάρτη του Ι.Γ.Μ.Ε. 62 Εικόνα 1.20: Τρέχουσα σεισμικότητα Καβάλας. 63 Εικόνα 3.1: Σεισμική καταγραφή κοινής πηγής. 118 Εικόνα 3.2: Μοντέλα με πανομοιότυπες ταχύτητες. 125 Εικόνα 3.3: Μοντέλο της γης, το οποίο αποτελείται από ένα στρώμα με χαμηλή ταχύτητα, το οποίο υπέρκειται ενός στρώματος με υψηλότερη ταχύτητα. 127

21 Εικόνα 3.4: Στρώμα υψηλής ταχύτητας πάνω από ημιχώρο χαμηλότερης ταχύτητας. 130 Εικόνα 3.5: Στιγμιότυπο των κυμάτων που παράγονται από μία επιφανειακή πηγή. 130 Εικόνα 3.6: Στιγμιότυπα της κυματομορφής σε διάφορες χρονικές στιγμές μετά την διέγερση της. 133 Εικόνα 3.7:Σεισμικά κύματα σε μοντέλο τριών στρωμάτων. 133 Εικόνα 3.8: Η επιφάνεια ασυνέχειας μεταξύ του στρώματος και του ημιχώρου κλίνει από αριστερά προς τα δεξιά. 140 Εικόνα 3.9: Τοποθέτηση της πηγής προς το μέρος που η ασυνέχεια βαθαίνει. 144 Εικόνα 3.10: Παρατηρήσεις διάθλασης πάνω από μία επίπεδη, οριζόντια επιφάνεια ασυνέχειας. 148 Εικόνα 3.11: Κεκλιμένο στρώμα. 149 Εικόνα 3.12: Πολλαπλά κεκλιμένα στρώματα. 151 Εικόνα 4.1: Αποκατεστημένος ΧΑ Α Νέας Περάμου Καβάλας. 153 Εικόνα 4.2: Σχηματική αναπαράσταση λειτουργίας γεώφωνου. 157 Εικόνα 4.3: Τομή γεώφωνου. 158 Εικόνα 4.4: ιάφοροι τύποι γεωφώνων. 159 Εικόνα 4.5: Καταγραφή από την έκτη θέση της πρώτης γραμμής. 166 Εικόνα 4.6: Καταγραφή από την ένατη θέση της δεύτερης γραμμής. 167 Εικόνα 4.7: Καταγραφή από την πέμπτη θέση της τρίτης γραμμής. 167 Εικόνα 4.8: Μοντέλο πάχους-ταχύτητας για την πρώτη γραμμή μέτρησης. 169 Εικόνα 4.9: Μοντέλο πάχους-ταχύτητας για την δεύτερη γραμμή μέτρησης. 170 Εικόνα 4.10: Μοντέλο πάχους-ταχύτητας για την τρίτη γραμμή μέτρησης. 170

22

23 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 1.1: ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΒΑΛΑ, ΠΕΡΙΟ ΟΣ Πίνακας 1.2: ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΒΑΛΑ, ΠΕΡΙΟ ΟΣ Πίνακας 2.1: ΕΛΑΣΤΙΚΕΣ ΣΤΑΘΕΡΕΣ & ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΤΑΧΥΤΗΤΕΣ ΓΙΑ ΕΠΙΛΕΓΜΕΝΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ. 73 Πίνακας 2.2: ΑΝΤΙΠΡΟΣΩΠΕΥΤΙΚΕΣ ΤΙΜΕΣ ΤΑΧΥΤΗΤΩΝ P-ΚΥΜΑΤΩΝ. 78 Πίνακας 2.3: ΓΩΝΙΕΣ ΑΝΑΚΛΑΣΗΣ & ΙΑΘΛΑΣΗΣ ΓΙΑ P- ΚΑΙ S-ΚΥΜΑΤΑ. 90 Πίνακας 3.1: ΤΙΜΕΣ ΟΡΙΑΚΗΣ ΑΠΟΣΤΑΣΗΣ ΓΙΑ ΙΑΦΟΡΕΤΙΚΑ ΠΑΧΗ. 107

24

25 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΩΝ Φωτογραφία 4.1: Εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε για την πραγματοποίηση των μετρήσεων στην περιοχή έρευνας. 154 Φωτογραφία 4.2: Εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε για την πραγματοποίηση των μετρήσεων στην περιοχή έρευνας. 155 Φωτογραφία 4.3: Ο σεισμογράφος που χρησιμοποιήσαμε στις μετρήσεις (Geode seismic recorder of Geometrics). 156 Φωτογραφία 4.4: Γεώφωνο σε σύνδεση, που χρησιμοποιήθηκε στις μετρήσεις μας, της εταιρίας Geospace. 159 Φωτογραφία 4.5: Σφύρα, μεταλλική πλάκα και διακόπτης trigger στερεωμένος με την άσπρη ταινία που χρησιμοποιήθηκαν στις μετρήσεις. 160 Φωτογραφία 4.6: Σύνδεση γεωφώνων υπό την επίβλεψη του υπεύθυνου καθηγητή. Φωτογραφία 4.7: Γεώφωνα σε σύνδεση. 162 Φωτογραφία 4.8: Γεώφωνα σε σύνδεση. 162 Φωτογραφία 4.9: Πραγματοποίηση μετρήσεων υπαίθρου. 163 Φωτογραφία 4.10: Στην εικόνα εμφανίζεται η περιοχή όπου έγιναν οι μετρήσεις. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται οι σεισμικές γραμμές μέτρησης. 164 Φωτογραφία 4.11: Ο αγωγός ύδρευσης. 164 Φωτογραφία 4.12: Με μαύρη παχιά γραμμή απεικονίζεται ο αγωγός ύδρευσης που διέρχεται μέσα από την περιοχή μετρήσεων. 165 Φωτογραφία 4.13: Πρόκληση σεισμικής διαταραχής. 165

26 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα πτυχιακή εργασία εκπονήθηκε στο τμήμα Μηχανικών Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου Τ.Ε. και Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε. στο Τ.Ε.Ι. Α.Μ.Θ. Οι μετρήσεις υπαίθρου πραγματοποιήθηκαν κατά τον Νοέμβριο και εκέμβριο του 2013 στην περιοχή του αποκατεστημένου Χ.Α..Α. στη Νέα Πέραμο Καβάλας. Η επεξεργασία των δεδομένων ολοκληρώθηκε το Μάιο του Σκοπός της εργασίας ήταν η πρακτική εφαρμογή των μεθόδων εφαρμοσμένης γεωφυσικής και ειδικότερα της μεθόδου της σεισμικής διάθλασης για τον εντοπισμό υπόγειων δομών.

27

28 1. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΥΡΥΤΕΡΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ 1.1 ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΥΡΥΤΕΡΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ Η περιοχή μελέτης ανήκει στην περιφέρεια Ανατολικής Μακεδονίας Θράκης (ΑΜΘ) που βρίσκεται στο βορειοανατολικό τµήµα της χώρας και αποτελεί το σύνορο της Ελλάδας µε την Τουρκία ανατολικά και µε την Βουλγαρία βόρεια. υτικά γειτνιάζει µε την Περιφέρεια Κεντρικής Μακεδονίας. Νοτιοδυτικά βρέχεται από το Αιγαίο και νοτιοανατολικά από το Θρακικό Πέλαγος, ενώ περιλαμβάνει επίσης τις νήσους Θάσο και Σαμοθράκη. Η έκταση της Περιφέρειας ΑΜΘ ανέρχεται σε στρέµµατα, καθιστώντας την 4 η σε έκταση ελληνική περιφέρεια. [16] Κύρια αστικά κέντρα είναι η Κομοτηνή, που αποτελεί και το διοικητικό κέντρο της Περιφέρειας, η Αλεξανδρούπολη και η Καβάλα, οι οποίες είναι παραθαλάσσιες πόλεις που διαθέτουν μεγάλα λιµάνια, και οι τρεις ηπειρωτικές πόλεις ράµας, Ξάνθης και Ορεστιάδας που αποτελούν κέντρα παραγωγικών δραστηριοτήτων. [16] Η μορφολογία της Περιφέρειας διαµορφώνεται από τα ποτάµια που τη διασχίζουν όπως ο Έβρος, Νέστος και Στρυµώνας, τις λίµνες και λιµνοθάλασσες, µε κυριότερη αυτή της Βιστωνίδας, και οι ορεινοί όγκοι µε κυριότερους της οροσειράς της Ροδόπης, τα όρη της Λεκάνης και το Παγγαίο. ιαμορφώνονται, έτσι τρία γεωγραφικά υποσυστήµατα µε: (α) πεδιάδες (παραθαλάσσιες, εσωτερικές)/κοιλάδες ποταµών, (β) λοφώδεις περιοχές και (γ) καθαρά ορεινές περιοχές. [16] Επιπλέον, η Περιφέρεια Ανατολικής Μακεδονίας - Θράκης χαρακτηρίζεται ως ένα από τα πλουσιότερα υδατικά διαµερίσµατα, έχει όµως την ιδιοµορφία να προσλαµβάνει ποσοστό 75-80% του υδατικού της δυναµικού από επιφανειακά ύδατα μεγάλων διακρατικών ποταµών της. [16] ΚΑΤΙΡΤΖΟΓΛΟΥ-ΜΗΤΡΟΥΣΚΑΣ Έτος: 2014

29 Συνοπτικά, χαρακτηριστικά φυσικά στοιχεία του περιβάλλοντος της Περιφέρειας ΑΜΘ αποτελούν: [16] η εξαιρετικά πλούσια χλωρίδα και πανίδα το πλούσιο υδατικό δυναµικό, οι εκτεταμένες δασικές περιοχές, τα παραγωγικά εδάφη και ο ορυκτός πλούτος, οι διεθνούς σηµασίας βιότοποι, η ποικιλία των οικοσυστημάτων, η μοναδικότητα των νησιών και το πλούσιο ιστορικό και πολιτιστικό περιβάλλον. Παρόλ αυτά, σήµερα το περιβάλλον της ΠΑΜΘ δέχεται περιβαλλοντικές πιέσεις, οι σηµαντικότερες κατηγορίες των οποίων προέρχονται από: [16] την υφιστάµενη διαχείριση στερεών αποβλήτων, τη βιοµηχανική, τη γεωργική και την οικιακή ρύπανση, το µαζικό τουρισµό µε ιδιαίτερη δραστηριοποίηση στις ακτές της Καβάλας και της Θάσου, την υπερβόσκηση, τις πυρκαγιές και τη λαθροθηρία που πλήττουν το δασικό οικοσύστηµα. τα διασυνοριακά ρυπαντικά φορτία που επιβαρύνουν τον Νέστο και ακόµη περισσότερο τον Έβρο. O Νομός Καβάλας στον οποίο ανήκει η περιοχή μελέτης είναι ένας από τους 51 νομούς της Ελλάδας. Αποτελεί διοικητική διαίρεση της Μακεδονίας στο Ανατολικό τμήμα της, με πρωτεύουσα την Καβάλα. Συνορεύει με τους νομούς Σερρών υτικά, Νοτιοδυτικά του ράμας, Βόρεια του Ξάνθης και βρέχεται προς Νότια από το Αιγαίο πέλαγος. Έχει επιφάνεια τ.χμ., 20ος της χώρας από τα οποία 18 τ.χμ. εσωτερικά ύδατα, πληθυσμό (απογραφή 2001), 4 επαρχίες και 4 δήμους. Η μεγαλύτερη πόλη του νομού είναι η Καβάλα (70.360) και ακολουθούν η Χρυσούπολη (8.004) και η Ελευθερούπολη (5.500). Είναι ο δεύτερος μεγαλύτερος νομός στη Μακεδονία μετά το Νομό Θεσσαλονίκης. [4] ΚΑΤΙΡΤΖΟΓΛΟΥ-ΜΗΤΡΟΥΣΚΑΣ Έτος: 2014

30 1.2 ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Η μορφολογική εικόνα του ελληνικού χώρου είναι πολύπλοκη και οφείλεται στον οριζόντιο και κατακόρυφο διαμελισμό που έχει υποστεί από τις επάλληλες ορογενετικές κινήσεις, οι οποίες έλαβαν χώρα στη γεωλογική του ιστορία (εικόνα 1.1). Την εικόνα αυτή συνθέτει η ηπειρωτική χώρα και τα πολλά νησιά (μικρής κυρίως έκτασης), που περιβάλλουν τον ηπειρωτικό χώρο ή εκτείνονται αρκετά μακριά από αυτόν. [21] Πρωτεύοντα ρόλο στη διαμόρφωση των ορεινών συγκροτημάτων (ειδικότερα εκείνων με διεύθυνση ΒΒ -ΝΝΑ) έπαιξε η αλπική ορογένεση, ενώ για τους μεγάλους κόλπους, τις ακτές, τα νησιά και τις πεδιάδες πρωταρχικής σημασίας ήταν οι κατακόρυφες μετακινήσεις, που έλαβαν χώρα στη διάρκεια του Νεογενούς (δημιουργία μεγάλων τεκτονικών τάφρων) και τις οποίες ακολούθησαν οι πρόσφατες μετακινήσεις του Τεταρτογενούς. [21] Αναλυτικότερα, ο ελληνικός χώρος παρουσιάζει έντονο ορεινό χαρακτήρα. Οι πεδινές περιοχές με υψόμετρο μικρότερο των 200 m, στις οποίες κύρια βρίσκονται οι καλλιεργήσιμες εκτάσεις και το κατοικημένο τμήμα της χώρας, περιορίζονται στο 34,6% της συνολικής έκτασης (οι πραγματικά πεδινές περιοχές φτάνουν μόνο στο 25%), ενώ το ορεινό μέρος της χώρας καταλαμβάνει το 64,4%. [21] Την ορεινή ζώνη αντιπροσωπεύουν κυρίως οι πτυχωσιγενείς και σχεδόν συνεχείς Ελληνίδες οροσειρές, οι οποίες εκτείνονται σε όλη τη υτική και Κεντρική Ελλάδα με διεύθυνση ΒΒ -ΝΝΑ και διακόπτονται από την Κορινθιακή τάφρο. Στην Πελοπόννησο συνεχίζονται με την ίδια διεύθυνση και εμφανίζονται εκ νέου στην Κρήτη με διεύθυνση -Α, ενώ πέρα από αυτήν συνεχίζονται με διεύθυνση Ν -ΒΑ στα νησιά Κάσος, Κάρπαθος, Ρόδος και ενώνονται με τις Ταυρίδες στο χώρο της Μικράς Ασίας. [3] Στο χώρο της Ανατολικής Ελλάδας οι ορεινοί όγκοι (Όσσα, Πήλιο, Όρθρυς, Οίτη, Γεράνεια, κ.λπ.) διατάσσονται κυρίως παράλληλα προς τις νεότερες ρηξιγενείς γραμμές, που τέμνουν εγκάρσια τους κύριους άξονες των αλπικών πτυχώσεων. Οι κατά διάφορες διευθύνσεις εκτεινόμενες παραπάνω οροσειρές, αλλού μεν διασταυρώνονται και σχηματίζουν μεταξύ τους λεκάνες, ενώ αλλού αποκλίνουν και δημιουργούν μακρές κοιλάδες τριγωνικής κάτοψης ή/και εκτείνονται παράλληλα, διαμορφώνοντας μεταξύ τους ανάλογης διεύθυνσης κοιλάδες. [3] Επίσης, ιδιαίτερα σημαντική είναι και η συμβολή των εξωγενών παραγόντων στη διαμόρφωση του αναγλύφου της χώρας. Σε πολλά από τα ελληνικά βουνά (Πίνδος, Παρνασσός, Όλυμπος, Χελμός, Ταΰγετος, κ.λπ.) έμειναν φανερά τα σημάδια της ΚΑΤΙΡΤΖΟΓΛΟΥ-ΜΗΤΡΟΥΣΚΑΣ Έτος: 2014

31 δράσης των παγετώνων κατά το Πλειστόκαινο, χωρίς όμως να παίζουν ιδιαίτερα μεγάλη σημασία στη γενική μορφολογική εικόνα της χώρας. [3] Η διαβρωτική ενέργεια των επιφανειακών νερών, καθώς και η συνεχής δράση των κυμάτων της θάλασσας προκαλούν σημαντική επίδραση στις τεκτονικές μορφές. Πέραν από την αρχική συμβολή τους στη διαμόρφωση του τοπογραφικού αναγλύφου επιδρούν και στην εξέλιξή του, γιατί διαβρώνεται επιλεκτικά από το νερό που απορρέει. Έτσι, είναι περισσότερο ευαίσθητες στη διάβρωση οι περιοχές των αξόνων των αντικλίνων λόγω των ρωγμών εφελκυσμού με την άσκηση των αντίστοιχων τάσεων, που διαδέχτηκαν το στάδιο συμπίεσης των σχηματισμών. Τα ρήγματα προσφέρονται συχνά ως οδοί του επιφανειακού νερού, με αποτέλεσμα να αναπτύσσονται παράλληλα προς αυτά οι κύριοι άξονες των υδρογραφικών δικτύων ή/και να συμπίπτουν σχεδόν τέλεια, γεγονός που δηλώνει άμεση γενετική συσχέτιση της διάνοιξης των κοιλάδων με τα προϋπάρχοντα ρήγματα. [2] Η μορφογένεση, όμως, επηρεάζεται άμεσα και από την ενεργό τεκτονική δράση, ώστε οι ανοδικές κινήσεις να προκαλούν ανύψωση του βασικού επιπέδου του υδρογραφικού δικτύου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να εντείνεται η δράση των εξωγενών παραγόντων, έτσι οι περιοχές που αναμένονταν ήδη στο στάδιο του γήρατος, παρουσιάζουν γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά (έντονο ανάγλυφο, κορυφές λόφων αποστρογγυλεμένες, κοιλάδες ασύμμετρες με κλιτύες σχετικά απότομες που σκάπτονται από πολλά ρέματα και χειμάρρους), που τις κατατάσσουν σε ένα μεταβατικό στάδιο μεταξύ νεότητας και ωριμότητας του κύκλου απογύμνωσης του μορφολογικού αναγλύφου. Αντίθετα στα ανώτερα τμήματα των υψηλών ορέων επικρατούν αβαθείς και ΚΑΤΙΡΤΖΟΓΛΟΥ-ΜΗΤΡΟΥΣΚΑΣ Έτος: 2014

32 Εικόνα 1.1. Τοπογραφικός χάρτης της Ελλάδας (ψηφιακό μοντέλο εδάφους). [3] ευρείες κοιλάδες, καθώς και ομαλότερες κλιτύες, λόγω του ότι αυτά είναι συνήθως λείψανα παλιάς επιφάνειας, που διαμορφώθηκε σε εποχή, όπου το βασικό επίπεδο διάβρωσης ήταν διαφορετικό του σημερινού. Επίσης, η μακροχρόνια έκθεσή τους στους εξωγενείς παράγοντες οδήγησε στο να αμβλυνθούν ή και να απαλειφθούν οι μεγάλες ανωμαλίες. [3] ΚΑΤΙΡΤΖΟΓΛΟΥ-ΜΗΤΡΟΥΣΚΑΣ Έτος: 2014

33 Σήμερα, οι εξωγενείς παράγοντες που επηρεάζουν κατά κύριο λόγο τη διαμόρφωση του τοπογραφικού αναγλύφου είναι οι επιφανειακές υδάτινες απορροές, οι οποίες παρουσιάζουν έντονο χειμαρρικό χαρακτήρα. Τα χαρακτηριστικά τους γνωρίσματα είναι: [3] Η ανώμαλη κυκλοφορία του νερού που δημιουργείται από ξαφνικές πλημμύρες, καθώς και έντονες παρατεταμένες βροχοπτώσεις. Οι περιορισμένες παροχές κατά την ξηρά περίοδο του έτους ή ακόμα και η παντελής έλλειψη νερού κατά τους θερινούς μήνες. Η απόσπαση από τα ορεινά, η μεταφορά και η απόθεση στα πεδινά φερτών υλικών. Η Περιφέρεια Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης στην οποία ανήκει η περιοχή μελέτης γεωµορφολογικά χαρακτηρίζεται από έναν δυϊσµό ορεινών και παραθαλάσσιων περιοχών ο οποίος διαμορφώνεται από τον ορεινό όγκο της νότιας Ροδόπης, τα όρη της Λεκάνης και το Παγγαίο, σχηματίζει εσωτερικές πεδιάδες και λεκάνες (Τενάγη Φιλίππων και Λεκάνη της ράµας) καθώς και παραθαλάσσιες πεδινές περιοχές. [16] Πιο αναλυτικά, ως προς τη μορφολογία, διακρίνεται στο δυτικό τµήµα του Ν. ράµας η οροσειρά του Ορβήλου - Βροντούς Μενοικίου, στο εσωτερικό και µέχρι τον Νέστο δεσπόζει το όρος Φαλακρό, ενώ πέρα από τον Νέστο βρίσκεται ορεινός όγκος της Ροδόπης. Στο έδαφος του Ν. Καβάλας εκτείνονται οι οροσειρές: Παγγαίο (1.956 m), Σύµβολο (694 m) και τα Όρη Λεκάνης (1.298 m), ενώ στη Θάσο υπάρχει το όρος Υψάριο (1.127 m). Στο Ν. Ξάνθης εκτείνονται οι απολήξεις του ορεινού όγκου της Ροδόπης. Ψηλότερη κορυφή είναι το Γυφτόκαστρο (1.827 m) και ακολουθούν το Χαϊντού (1.525 m), το Αχλάτ-Τσαλ (1.400 m) και η Καµέρτζη (1.070 m). Τα σπουδαιότερα βουνά της Ροδόπης είναι: το Παπίκιο (1.483 m), το Μεγάλο Λιβάδι (1.267 m), τα όρη Σάπκα (1.044 m) και η Καλλιθέα (944 m). Στο Ν. Έβρου καταλήγουν οι υπώρειες του όγκου της Ανατολικής Ροδόπης που µαζί µε τις κορυφές του ανατολικού τµήµατος του Ν. Ροδόπης διαγράφουν ένα τόξο σχεδόν ως την παραλία. Οι σηµαντικότερες κορυφές είναι: Σίλο (1.065 m), Καλλιθέα (961 m), και Κάψαλο (618 m). [16] Την Ανατολική Μακεδονία και Θράκη χαρακτηρίζει αφθονία υδάτων. Τους Νοµούς ράµας, Καβάλας και Ξάνθης διαρρέει ο ποταµός Νέστος, ο οποίος εκβάλλει στο Θρακικό Πέλαγος, απέναντι από τη Θάσο, σχηµατίζοντας έλτα πλάτους δύο περίπου χιλιοµέτρων. Στη ράµα βρίσκεται ο Αγγίτης που πηγάζει από το όρος Φαλακρό, ενώ οι κυριότεροι ποταµοί του Ν. Καβάλας είναι: ο Στρυµόνας, ο Μαρµαράς και το Ποτάµι ΚΑΤΙΡΤΖΟΓΛΟΥ-ΜΗΤΡΟΥΣΚΑΣ Έτος: 2014