ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Transcript

1 ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΤΡΓΡΑΦΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΜΑΡΜΑΡΟΦΟΡΩΝ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΑΠΟ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΤΩΝ ΝΟΜΩΝ ΔΡΑΜΑΣ ΚΑΙ ΣΕΡΡΩΝ Δηλγεράκη Ζωή Επιβλέπων Καθηγητής Κων/νος Χατζηπαναγιώτου ΠΑΤΡΑ

2 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας έγινε δυνατή η πετρογραφική μελέτη των μαρμάρων του νομού Δράμας. Επίσης εξετάστηκαν οι φυσικομηχανικές ιδιότητες ασβεστιτικών δειγμάτων από περιοχές των νομών Δράμας και Σερρών. Τη ανάγκη μελέτης αυτών των πετρωμάτων την κατανοεί κανείς, αν αναλογιστεί τη σημαντικότητά τους στη στήριξη της τοπικής και εθνικής οικονομίας. Καταρχάς, ευχαριστώ ιδιαίτερα τον καθηγητή και επιβλέποντα της πτυχιακής εργασίας Δρ. Κ. Χατζηπαναγιώτου για την ευκαιρία που μου έδωσε να ασχοληθώ με την παρούσα πτυχιακή, για την καθοδήγησή του, αλλά και για τη στήριξη που μου παρείχε καθ όλη τη διάρκεια των προπτυχιακών μου σπουδών Ένα τεράστιο ευχαριστώ στον Δρ. Ι. Χατζηπαναγή για την πολύτιμη βοήθειά του κατά τη διαδικασία της δειγματοληψίας αλλά και τις πληροφορίες που μου παρείχε. Σε αυτό το σημείο θα ήθελα να ευχαριστήσω και τον κ. Α. Χατζόπουλο για την παραχώρηση των δειγμάτων που χρησιμοποιήθηκαν κατά τις εργαστηριακές δοκιμές. Επίσης, ευχαριστώ το εργατικό και επιστημονικό προσωπικό της Περιφέρειας Δυτικής Ελλάδος για την βοήθειά τους κατά την εκτέλεση ορισμένων εργαστηριακών δοκιμών. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά την υποψήφια διδάκτορα Παναγιώτα Γιαννακοπούλου για τις συμβουλές, τη στήριξη και τη βοήθεια που μου παρείχε πάντα πρόθυμα κατά την εκπόνηση της πτυχιακής εργασίας. 1

3 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 1 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ... 2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 O ΣΚΟΠΟΣ... 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η έννοια του μαρμάρου Εξόρυξη κατεργασία μαρμάρου Περιβαλλοντικά προβλήματα Χρήσεις μαρμάρου Λατομεία Ανατολικής Μακεδονίας Τα λατομεία του νομού Δράμας Παράγοντες που χαρακτηρίζουν την εμπορικότητα του όρους Φαλακρού Οι ποιοτικοί και εμπορικοί τύποι μαρμάρου του Φαλακρού όρους Δολομιτικά μάρμαρα Λευκά δολομιτικά μάρμαρα Λευκά δολομιτικά μάρμαρα με σκούρες ταινίες ή πιτσίλες Έγχρωμα ταινιωτά δολομιτικά μάρμαρα Σκουρόχρωμα δολομιτικά μάρμαρα Ασβεστιτικά μάρμαρα Λευκά ημίλευκα ασβεστιτικά μάρμαρα Γκριζόχρωμα ασβεστιτικά μάρμαρα Έχρωμα ασβεστιτικά μάρμαρα Ταινιωτά Σιπολινικά μάρμαρα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΠΕΡΙΟΧΗΣ Γεωγραφική θέση περιοχής Γεωτεκτονική θέση περιοχής Λιθοστρωματογραφία νομού Δράμας ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ Εισαγωγή Πετρογραφική μελέτη Περιοχή Βαθύλακου Περιοχή Δενδρακίων Περιοχή Βώλακα

4 4.2.4 Περιοχή Πύργου Περιοχή Γρανίτη Περιοχή Πηγών Περιοχή Οχυρού Περιοχή Σερρών Χρωματική κλίμακα Περιθλασιμετρία ακτίνων Χ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Εισαγωγή Περιγραφή δοκιμών Αντοχή σε μοναξονική θλίψη Σκληρότητα πετρώματος κατά σφύρα Schmidt Περιεχόμενη υγρασία Φαινόμενη πυκνότητα και υδαταπορροφητικότητα Μπλε μεθυλενίου Ισοδύναμο άμμου Αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών Αντοχή σε μοναξονική θλίψη Σκληρότητα πετρώματος κατά σφύρα Schmidt Περιεχόμενη υγρασία Φαινόμενη πυκνότητα και υδαταπορροφητικότητα Μπλε μεθυλενίου Ισοδύναμο άμμου ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Ο ΣΥΖΗΤΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Εισαγωγή Δείγμα μαρμάρου (ΟΧΥ-2) Δείγμα ασβεστολίθου (SER) ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ I ΠΙΝΑΚΕΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙ ΦΑΣΜΑΤΑ ΑΚΤΙΝΩΝ Χ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙΙ ΕΝΤΥΠΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ

5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 o - ΣΚΟΠΟΣ Η εκπόνηση της παρούσας εργασίας, αποσκοπεί στην πετρογραφική μελέτη των πετρωμάτων του όρους Φαλακρού του νομού Δράμας και κυρίως των κοιτασμάτων μαρμάρου που εξορύσσονται σε διάφορες περιοχές του όρους. Από κάθε περιοχή επιλέχθηκαν οι πιο χαρακτηριστικοί εμπορικοί τύποι. Επίσης, εξετάζονται οι πετρογραφικές και φυσικομηχανικές ιδιότητες ανθρακικών πετρωμάτων που εμφανίζονται σε περιοχές των νομών Δράμας και Σερρών, όπου θα εξελιχθούν σε λατομικούς χώρους. Η μελέτη αυτών των πετρωμάτων είναι σημαντική, καθώς τα λατομεία όπου εξορύσσονται και οι βιομηχανικοί χώροι που δημιουργούνται για την επεξεργασία τους και για την εξαγωγή τους, στηρίζουν την τοπική και εθνική οικονομία. 4

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2.1 Η έννοια του μαρμάρου Τα μάρμαρα είναι γνωστά σε όλον τον κόσμο από την αρχαιότητα, και αποτέλεσαν τις πρώτες ύλες για την δημιουργία μερικών από τα μεγαλύτερα αρχιτεκτονικά αριστουργήματα όλων των εποχών. Στην Ελλάδα, το μάρμαρο χρησιμοποιήθηκε, αρχικά, κατά την Μέση Νεολιθική εποχή (5.000 π.χ. περίπου) για την κατασκευή μαρμάρινων εδωλίων, ενώ η συστηματική εξόρυξη των ελληνικών μαρμάρων εντατικοποιήθηκε το 6 ο και κυρίως τον 5 ο αιώνα π.χ. όπου χρησιμοποιήθηκαν σε πολλά μνημεία. Στη σημερινή εποχή τα μάρμαρα, πέρα από την διακοσμητική και γλυπτική, έχουν απεριόριστες εφαρμογές και χρήσεις. Η ελληνική παραγωγή περιλαμβάνει μεγάλη ποικιλία μαρμάρων σε διάφορους χρωματισμούς και τύπους. Ωστόσο, τα λευκά μάρμαρα της Ανατολικής Μακεδονίας είναι αυτά που αποτελούν το σήμα κατατεθέν της ελληνικής μαρμαροβιομηχανίας και θεωρούνται από τα πιο ποιοτικά στον κόσμο. Στην εικόνα 2.1 παρουσιάζονται οι κυριότερες εμφανίσεις κοιτασμάτων μαρμάρου στην Ελλάδα καθώς και οι τύποι μαρμάρων που εξορύσσονται σε αυτές. Εικόνα Μαρμαροφόρες περιοχές στην Ελλάδα (από oryktosploutos.net) 5

7 Όσον αφορά το μάρμαρο στην γεωλογία και κυρίως την πετρογραφία εννοούνται τα μεταμορφωμένα πετρώματα τα οποία έχουν προκύψει από την ανακρυστάλλωση ασβεστολιθικών και δολομιτικών πετρωμάτων. Ωστόσο, στην βιομηχανία, μάρμαρο καλείται κάθε πέτρωμα το οποίο κόβεται σε πλάκες, λειαίνεται και στιλβώνεται. 2.2 Εξόρυξη - κατεργασία μαρμάρου Η εξόρυξη των μαρμάρων γίνεται με δύο τρόπους, επιφανειακά (Eικ. 2.2) ή υπόγεια (Eικ. 2.3). Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται έχει εξελιχθεί ραγδαία από την δεκαετία του 80, όπου οι μέθοδοι εξόρυξης με εκρηκτικά αντικαταστάθηκαν με σύγχρονα μηχανήματα κοπής. Πιο αναλυτικά, χρησιμοποιούνται αεροσυμπιεστές, αλυσοπρίονα εξόρυξης, βαρούλκα, γρύλλοι εξόρυξης, συρματοκόπτες με σύρμα διαμαντέ (Εικ. 2.4) ή κλασσικοί, φορεία αεροσφυρών και κάθε άλλος διατρητικός εξοπλισμός. Η πληθώρα των μηχανημάτων αυτών είναι ιταλικής προέλευσης. Εικόνα Επιφανειακή εξόρυξη μαρμάρου. Το λατομείο βρίσκεται στην περιοχή των Πηγών στον νομό Δράμας 6

8 Εικόνα Υπόγεια εξόρυξη μαρμάρου (από dionyssomarble.com) Εικόνα Αδαμαντοφόρος συρματοκοπή Έπειτα την εξόρυξη, πραγματοποιείται η κατεργασία του μαρμάρου η οποία περιλαμβάνει την κοπή των όγκων που έχουν εξορυχτεί σε πλάκες καθορισμένων σχημάτων και διαστάσεων, αλλά και την στίλβωση και λείανση των ορατών επιφανειών τους. Για τους σκοπούς αυτούς χρησιμοποιείται πληθώρα 7

9 μηχανημάτων, τα κύρια είναι τα αδαμανοφόρα εργαλεία (διαμαντέ δίσκοι, λάμες), ηλεκτροεργαλεία χειρός, μηχανήματα και εργαλεία καλλιτεχνίας, υλικά λείανσης και στίλβωσης, μηχανήματα κοπής και κατεργασίας (κόφτες, μηχανήματα τυποποίησης κ.α.), ειδικά συστήματα αναρρόφησης της σκόνης, βοηθητικός εξοπλισμός και ανταλλακτικά (ιμάντες, αντλίες, φίλτρα κ.α.). Σημαντικό μέρος αυτού του εξοπλισμού είναι ελληνικής τεχνολογίας, ωστόσο ο βαρύς εξοπλισμός εισάγεται κυρίως από την Ιταλία. 2.3 Περιβαλλοντικά προβλήματα Τα περιβαλλοντικά προβλήματα που σχετίζονται με την εκμετάλλευση μαρμάρου πηγάζουν κυρίως από τα στείρα της εκμετάλλευσης. Οι ποσότητες στείρων υλικών είναι πολύ μεγάλες, υπερβαίνοντας πολλές φορές το 80% του συνολικού εξορυσσόμενου υλικού. Το γεγονός αυτό μεταφράζεται σε μια διαρκή ανάγκη για νέους χώρους απόθεσης των στείρων. Τα υλικά αυτά συνήθως αποτίθενται σε κάποια παραπλήσια στο λατομείο έκταση, δεσμεύοντας έτσι πολύτιμο χώρο και προκαλώντας περαιτέρω αλλαγές στο τοπίο. Περαιτέρω περιβαλλοντικά προβλήματα που σχετίζονται με τη λειτουργία των λατομείων μαρμάρου είναι: 1. Οπτική ρύπανση Κατά τη διάρκεια της εξορυκτικής δραστηριότητας προκαλούνται μεταβολές στο τοπίο με την αλλοίωση των ακανόνιστων μορφών του φυσικού ανάγλυφου και τη δημιουργία κανονικών γεωμετρικών μορφών, την εμφάνιση άκαμπτων ευθύγραμμων τμημάτων σε αντικατάσταση των ομαλών καμπυλών του φυσικού τοπίου, την εμφάνιση ανοικτών και έντονων χρωμάτων των εκσκαφών σε αντιπαράθεση με τα σκούρα χρώματα των φυσικών στοιχείων και την αλλαγή της υφής του φυσικού τοπίου. Οι αντιθέσεις αυτές είναι εντονότερες όταν, από τη θέση παρατήρησης, μπορεί να συγκριθεί ο χώρος εξόρυξης με το αδιατάρακτο φυσικό περιβάλλον. 2. Αέρια ρύπανση Κατά τη διάρκεια της εξόρυξης όπως και της μεταφοράς του υλικού, όταν δεν λαμβάνονται τα κατάλληλα μέτρα, μπορούν να δημιουργηθούν προβλήματα αέριας ρύπανσης. Δονήσεις προκαλούνται κατά την εξόρυξη του υλικού με χρήση εκρηκτικών υλών, αν και τις περισσότερες φορές δεν είναι μεγάλης ισχύος, και μπορεί να αποτελέσουν παράγοντα όχλησης για τους κατοίκους των γύρω περιοχών. Το πρόβλημα αυτό εξαλείφεται στις περιπτώσεις όπου η εξόρυξη πραγματοποιείται με χρήση συρματοκοπής. 8

10 Κατά τη διάρκεια της εξορυκτικής διαδικασίας καθώς και κατά την επεξεργασία των ογκομαρμάρων στα συγκροτήματα επεξεργασίας, προκαλείται θόρυβος. 3. Καταστροφή της χλωρίδας Εξαιτίας του μείγματος της λεπτής αιωρούμενης σκόνης σε συνδυασμό με την υγρασία δημιουργείται εκτεταμένη καταστροφή της χλωρίδας. Λόγω της λεπτομερούς μορφής του υλικού, όταν αυτό ξεραθεί επικάθεται πάνω στα φυτά με αποτέλεσμα την καταστροφή τους. 2.4 Χρήσεις μαρμάρου Τα μάρμαρα χρησιμοποιούνται κυρίως ως αδρανή υλικά, στην τσιμεντοβιομηχανία, σε βελτιωτικά εδαφών, στην βιομηχανία λιπασμάτων, στην βιομηχανία τροφίμων, ως συμπληρωματικό ζωικών τροφών, στην χαρτοβιομηχανία, στην κατασκευή κεραμικών, στην υαλουργία, στην μεταλλουργία αλλά και στον καθαρισμό των υδάτων. 2.5 Λατομεία Ανατολικής Μακεδονίας Όπως προαναφέρθηκε στην Ελλάδα, υπάρχουν πολλά κοιτάσματα μαρμάρου. Τα κυριότερα λατομικά κέντρα όμως, βρίσκονται στην περιοχή της Ανατολικής Μακεδονίας και κυρίως στις περιοχές Δράμας, Καβάλας και Θάσου, όπου τα μάρμαρα είναι κυρίως λευκού και γκριζόλευκου χρώματος. Η παραγωγή αυτών των περιοχών κατά το έτος 1992 έφτασε τα m 3 (Τσιραμπίδης Α.,1996) ενώ τα επόμενα σε παραγωγή λατομικά κέντρα ήταν αυτά της Κοζάνης και της Βέροιας με συνολική παραγωγή m 3 (Τσιραμπίδης Α.,1996). Η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στα λατομεία του νομού Δράμας που βρίσκονται στο όρος Φαλακρό και τα προϊόντα που αυτά εξορύσσουν. Το όρος Φαλακρό αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα λατομικά κέντρα της χώρας τόσο για τη μεγάλη παραγωγή όσο και για την ποικιλότητα των ποιοτικών εμπορικών τύπων μαρμάρων. 9

11 2.6 Τα λατομεία του νομού Δράμας Στον νομό Δράμας υπάρχουν ενεργά λατομεία στις εξής περιοχές (Εικ. 2.5): στις Πηγές (Eικ. 2.6-β), στον Βώλακα (Eικ. 2.6-γ), στον Γρανίτη (Εικ. 2.6-α), στο Οχυρό (Εικ. 2.6-ε), στο Κ. Νευροκόπι και ανατολικά του όρους Φαλακρού (στον περιοχή του Ξηροποτάμου Βαθύλακου (Εικ. 2.6-δ) και στα Δενδράκια. Από τα παραπάνω λατομεία, μόνο σε αυτά στο ανατολικού Φαλακρού εξορύσσεται ασβεστιτικό μάρμαρα, στα υπόλοιπα γίνεται εξόρυξη δολομιτικού μαρμάρου. Στην εικόνα 2.7 δίνονται οι συγκριτικές λιθοστρωματογραφικές των παραπάνω περιοχών. Οι εξορύξεις στα παραπάνω λατομεία πραγματοποιούνται με τη μέθοδο της επιφανειακής εξόρυξης, ωστόσο συζητείται η διάνοιξη ενός υπόγειου λατομείου. Εικόνα Περιοχές με λατομική δραστηριότητα στον νομό Δράμας 10

12 Εικόνα Tα λατομεία του νομού Δράμας ανά περιοχή 2.7 Παράγοντες που χαρακτηρίζουν την εμπορικότητα των μαρμάρων του όρους Φαλακρού Τα φυσικά πετρώματα που χρησιμοποιούνται στη διακοσμητική πρέπει μετά την εξόρυξη, την κοπή, την λείανση, τη στίλβωση και την τυποποίηση να παρουσιάζουν χαρακτηριστικά υψηλής αισθητικής, καθώς επίσης και ικανοποιητικές φυσικομηχανικές ιδιότητες, έτσι ώστε να αποκτήσουν υψηλή εμπορική αξία. Οι βασικοί παράγοντες που δημιουργούν τις προϋποθέσεις ώστε ένα «φυσικό» μάρμαρο να αποκτήσει εμπορικότητα είναι: η χημική - ορυκτολογική σύσταση, η κοκκομετρία του πετρώματος, ο χρωματισμός του, ορισμένες τεκτονικές δομές που 11

13 αποτυπώνονται σε αυτό, υδροθερμικές εξαλλοιώσεις και οι φυσικομηχανικές του ιδιότητες. Σε ορισμένες περιπτώσεις στις πιο πάνω παραμέτρους μπορούν να προστεθούν και κάποιες τεχνικές στη μεταποίηση, οι οποίες μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά τα μέτρια χαρακτηριστικά διαφόρων μαρμάρων (Χατζηπαναγής Ι. και Βουγιούκας Δ., 2005). 1. Η χημική ορυκτολογική σύσταση Η χημική ορυκτολογική σύσταση αποτελεί βασική παράμετρο στον καθορισμό των εμπορικών τύπων των μαρμάρων, καθώς τα μονόμικτα πετρώματα δημιουργούν διαφορετική αισθητική αλλά και διαφορετικές φυσικομηχανικές ιδιότητες έναντι αυτών που περιέχουν περισσότερους ορυκτολογικούς τύπους. Στην Α. Μακεδονία διαμορφώνονται 3 τύποι ανθρακικών πετρωμάτων: δολομιτικά μάρμαρα, ασβεστιτικά μάρμαρα και σιπολινικά μάρμαρα. Συχνά στους πιο πάνω τύπους περιέχονται σημαντικά ποσοστά γραφίτη και μεταλλικών ορυκτών με τη μορφή ταινιών, νησίδων ή διάσπαρτα στο πέτρωμα, διαμορφώνοντας διαφορετικούς εμπορικούς τύπους. 2. Η κοκκομετρία Η κοκκομετρία των μαρμάρων του όρους Φαλακρού ποικίλει από περιοχή σε περιοχή ανάλογα με το βαθμό μεταμόρφωσης και το ρυθμό ανακρυστάλλωσης του πετρώματος. Με βάση το μέγεθος των κόκκων των ανθρακικών ορυκτών, τα μάρμαρα διακρίνονται σε: υπερχονδρόκοκκα, με μέγεθος κόκκων >1,5mm, χομδρόκοκκα με κόκκους μεταξύ 0,8-1,5mm, μεσόκοκκα με μέγεθος κόκκων 0,2-0,8mm, λεπτόκοκκα, με μέγεθος κόκκων μεταξύ 0,08-0,2mm και υπερλεπτόκοκκα, όπου οι κόκκοι δεν ξεπερνούν τα 0,08mm. 3. Ο Χρωματισμός Τα «καθαρά» μάρμαρα είναι συνήθως λευκά. Ανάλογα με το είδος και το ποσοστό των περιεχομένων μη ανθρακικών ορυκτών, τα μάρμαρα εμφανίζουν διάφορους χρωματισμούς. Τα συνήθη χρώματα των μαρμάρων του Φαλακρού όρους είναι: γαλακτόχροα, λευκά, ημίλευκα, γκριζόλευκα ταινιωτά ή ριγωτά, σκουρόχρωμα ταινιωτά, τεφρόχροα, ενώ λιγότερο συχνά εμφανίζονται ποικιλόχρωμα. Γενικά τα λευκά μάρμαρα στην περιοχή έχουν δολομιτική σύσταση, τα ημίλευκα, γκριζόχρωμα και σκουρόχρωμα είναι ασβεστιτικά, ενώ τα σιπολινικά παρουσιάζουν ποικιλίες χρωμάτων. Τα γαλακτόχροα μάρμαρα χαρακτηρίζουν τα δολομιτικά της περιοχής Φαλακρού, όπου αυτά εμφανίζονται «καθαρά». Το χαρακτηριστικό χρώμα τους οφείλεται στην ανάκλαση του φωτός σε επιφάνειες ασυνέχειας, οι οποίες βρίσκονται σε βαθύτερα σημεία στη μάζα του μαρμάρου. 12

14 Τα ασβεστιτικά μάρμαρα εμφανίζονται από λευκά έως σκουρόχρωμα, με όλες τις ενδιάμεσες δυνατές αποχρώσεις ανάλογα με το περιεχόμενο ποσοστό γραφίτη στο πέτρωμα (Χατζηπαναγής, 1991). Οι ερυθρωπές ταινίες που παρουσιάζονται σε ορισμένους εμπορικούς τύπους της περιοχής Γρανίτη Βώλακα, οφείλουν το χρωματισμό τους στην παρουσία οξειδίων και υδροξειδίων του σιδήρου τα οποία εμποτίζουν το υπερλεπτόκοκκο (μυλωνίτης) δολομιτικό υλικό (Χατζηπαναγής & Βουγιούκας, 2004). Τέλος η ποικιλοχρωμία των σιπολινικών μαρμάρων οφείλεται στην παρουσία ορυκτών όπως: μοσχοβίτης, φλογοπίτης, χλωρίτης, τρεμολίτης, γραφίτης, χαλαζίας και μεταλλικά ορυκτά. 4. Η Τεκτονική παραμόρφωση Παρά το γεγονός ότι τα ανθρακικά πετρώματα έχουν υποστεί την ίδια τεκτονική παραμόρφωση με τα υπόλοιπα μεταμορφωμένα πετρώματα της Ροδόπης, η αποτύπωση των τεκτονικών δομών διαφέρει ανάλογα με τον τύπο του μαρμάρου και το είδος της παραμόρφωσης. Έτσι ορισμένες παραμορφωτικές δομές όπως πτυχές, boundinage, s-c τύπου μυλωνίτες, αποτυπώνονται με ευκρίνεια σε μάρμαρα με ταινίες διαφορετικού χρώματος ή με διαφορετική χημική ορυκτολογική σύσταση, ενώ διακρίνονται ελάχιστα ή καθόλου σε μονόμικτα ασβεστιτικά ή δολομιτικά μάρμαρα. Οι δομές αυτές, στις περισσότερες περιπτώσεις δεν επηρεάζουν τη συνοχή του πετρώματος, αλλά αντίθετα δημιουργούν νέους εμπορικούς τύπους. Χαρακτηριστικά παραδείγματα αποτελούν ο τύπος Galaxy ο οποίος διαμορφώνεται από πτυχωμένες ποικιλόχρωμες ταινίες που εναλλάσσονται με λευκό δολομιτικό υλικό, και ο τύπος Αμβροσία ο οποίος είναι ένα τεκτονικό ψευδοκροκαλοπαγές δολομιτικό πέτρωμα. 5. Οι Υδροθερμικές εξαλλοιώσεις Σε αρκετές περιπτώσεις όπου παρατηρούνται φαινόμενα υδροθερμικών εξαλλοιώσεων έχουν διαμορφωθεί εμπορικοί τύποι μαρμάρων. Από τα πιο χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι οι περιπτώσσεις του Green Star, του Pink Lais και του ταινιωτού Βώλακα. 6. Οι Φυσικομηχανικές ιδιότητες Αποτελούν σημαντική παράμετρο κυρίως στη μεταποίηση και τη χρήση των διακοσμητικών πετρωμάτων. Οι φυσικομηχανικές ιδιότητες διαφέρουν από πέτρωμα σε πέτρωμα. Στα μάρμαρα του Φαλακρού οι διαφορές είναι ελάχιστες και μικρές. Ο συντελεστής απορροφητικότητας στα ασβεστιτικά μάρμαρα είναι ~0,08wt%, ενώ στα δολομιτικά μάρμαρα κυμαίνεται μεταξύ 0,14-0,24. Η αντοχή στη θλίψη για μεν τα ασβεστιτικά μάρμαρα είναι 50-90Νmm 2 για δε τα δολομιτικά Νmm 2. Η αντοχή στην κάμψη, η 13

15 αντοχή στη φθορά από τριβή και η αντοχή στην πρόσκρουση είναι σχεδόν ίδιες τόσο για τα δολομιτικά όσο και για τα ασβεστιτικά μάρμαρα (Βουγιούκας κ. α., 2001 β). 7. Τεχνικές κατεργασίες Σε αρκετές περιπτώσεις ειδικές κατεργασίες δίνουν τη δυνατότητα εκμετάλλευσης ορισμένων μαρμάρων, που χωρίς αυτές θα ήταν αδύνατη η αξιοποίηση τους. Πρόκειται κυρίως για χημικές διεργασίες όπως: α) ρητινάρισμα, όπου η πλάκα του μαρμάρου εμποτίζεται με συστήματα ρητινών τα οποία διεισδύουν σε όλες τις ρωγμές, οπές, σκασίματα πληρώνοντας τα κενά και συγκολλώντας τα σαθρά τμήματα, β) ενίσχυση, η οποία συνίσταται στο συνδυασμό ρητίνης με υαλοϋφασμα ή υαλόπλεγμα στην οπίσθια πλευρά της πλάκας ώστε να την καταστήσει πιο ανθεκτική, γ) στοκάρισμα, όπου πληρώνονται μικρές ή μεγάλες οπές που παρουσιάζει το πέτρωμα, με χημικά προϊόντα. 2.8 Οι ποιοτικοί και εμπορικοί τύποι μαρμάρων του Φαλακρού όρους Οι περισσότεροι εμπορικοί τύποι μαρμάρων του Φαλακρού όρους έχουν εμπορικές ονομασίες, τις οποίες δίνουν αυθαίρετα οι διάφορες επιχειρήσεις μαρμάρων που δραστηριοποιούνται στην περιοχή. Παρακάτω παρουσιάζονται οι ποιοτικοί τύποι των μαρμάρων του Φαλακρού όρους με βάση τη χημικήορυκτολογική τους σύσταση και τον χρωματισμό τους, χωρίς να αγνοούνται οι εμπειρικές ονομασίες, οι οποίες και έχουν καθιερωθεί στο εγχώριο και διεθνές εμπόριο. Οι διάφοροι τύποι μαρμάρου του εξορύσσονται στο Φαλακρό όρος δίνονται στον πίνακα 2.1 αλλά και αναλυτικά παρακάτω, όπως παρουσιάζονται από τους Βουγιούκα Δ. και Χατζηπαναγή Ι. (2009). 14

16 Πίνακας Ποιοτικοί-εμπορικοί τύποι μαρμάρων Όρους Φαλακρού (Βουγιούκας Δ. και Χατζηπαναγής Ι., 2009) 15

17 2.8.1 Δολομιτικά Μάρμαρα Λευκά δολομιτικά μάρμαρα Λευκό Γρανίτη (Άριστο) Λευκό έως χιονόλευκο δολομιτικό μάρμαρο (Eικ. 2.7), που αποτελείται κατά 95-98% από δολομίτη, ενώ το υπόλοιπο από ασβεστίτη. Ο δολομίτης σχηματίζει υπιδιόμορφους κρυστάλλους, μεγέθους 0,06mm έως 0,15mm, δίνοντας στο πέτρωμα ισοκοκκώδη γρανοβλαστικό ιστό και συμπαγή υφή. Το πέτρωμα, γενικά, δεν παρουσιάζει ιδιαίτερη τεκτονική καταπόνηση, κυρίως για το γεγονός ότι έχει ομοιογένεια, χωρίς ξένες προσμίξεις. Ο τύπος Άριστο, εξορύσσεται κυρίως σ ένα λατομείο στην περιοχή Γρανίτη, καθώς επίσης και σε ορισμένα λατομεία των περιοχών Βώλακα, Πηγών και Πύργων, όπου εμφανίζονται λεπτοί πάγκοι (1-2m πάχος) λευκού αμιγούς δολομιτικού πετρώματος, όπου με κατάλληλη κοπή μπορούν να αποτελέσουν ποιότητες τύπου Άριστο. Εικόνα Λευκό δολομιτικό μάρμαρο τύπου Άριστο. Περιοχή Γρανίτη. Λευκό Βώλακα Πρόκειται για λευκό δολομιτικό μάρμαρο, μέσα στο οποίο εμφανίζονται λεπτότατες ταινίες ή συσσωματώματα γκριζωπού χρώματος τα οποία αποτελούνται από ασβεστιτικό υλικό (Εικ. 2.8). Η παρουσία του ασβεστιτικού υλικού είναι αυτή που το πέτρωμα διαφοροποιείται από τον εμπορικό τύπο Άριστο. Ο εμπορικός τύπος Βώλακα εμφανίζεται σε πάγκους 2-3m πάχους και εξορύσσεται σε αρκετά λατομεία της περιοχής Βώλακα. 16

18 Εικόνα Λευκό Βώλακα. Περιοχή Βώλακα. Λευκό Πύργων Αποτελεί τον χαρακτηριστικό ποιοτικό και εμπορικό τύπο των δολομιτικών μαρμάρων της περιοχής Πύργων. Πρόκειται για λεπτόκοκκο δολομιτικό μάρμαρο με γκριζωπά συσσωματώματα ασβεστιτικής σύστασης. Οι δολομιτικοί κρύσταλλοι έχουν διαστάσεις από 0,09mm έως 0,12mm, ενώ οι κρύσταλλοι του ασβεστίτη είναι διαστάσεων 1-2mm. Τα γκριζωπά συσσωματώματα του ασβεστίτη έχουν πολύ μικρές διαστάσεις και αρκετά μικρή συχνότητα εμφάνισης διαφοροποιώντας ελάχιστα το πέτρωμα από τον εμπορικό τύπο Άριστο (Εικ. 2.9). Το λευκό Πύργων εξορύσσεται κυρίως στα λατομεία της περιοχής Νυχτενέ Πύργων και σ αυτά της περιοχής Αετοφωλιών, ενώ ανάλογα με τη διακύμανση του ποσοστού των σκουρόχρωμων νησίδων λαμβάνει άλλες εμπορικές ονομασίες, όπως Eiffel, Αρετή, Αναστασία. Εικόνα 2.9 Λευκό Πύργων. Περιοχή Νυχτενέ 17

19 Περιοχή Πηγών Πρόκειται για λευκό δολομιτικό πέτρωμα με παρεμβολές μικρών νησίδων ή αποκομμένων τεμαχίων ασβεστιτικού υλικού, υπόλευκου ή σκούρου χρώματος. Το πέτρωμα παρουσιάζει γρανοβλαστικό ισοκοκκώδη ιστό και συμπαγή υφή. Το μέγεθος των κόκκων του δολομίτη είναι 0,02-0,08mm, ενώ των κόκκων του ασβεστίτη 0,5-1,5mm. Το ποσοστό των ασβεστιτικών συσσωματωμάτων ποικίλει από θέση σε θέση, και είναι πολύ μεγαλύτερο από αυτό που εμφανίζεται στο λευκό Βώλακα και στο λευκό Πύργων, καθώς το δολομιτικό πέτρωμα στην περιοχή Πηγών εμφανίζεται υπό μορφή φακών, εγκλωβισμένων μέσα σε ταινιωτά-σιπολινικά μάρμαρα και κατά συνέπεια το ποσοστό του περιεχόμενου ασβεστιτικού υλικού είναι μεγαλύτερο (Εικ. 2.10). Συνήθως το ποσοστό του δολομίτη είναι 90-92% ενώ του ασβεστίτη 8-10%. Εικόνα Λευκό Πηγών. Περιοχή Πηγών-Κοκκινογείων. Λευκό Οχυρού Εμφανίζεται μόνο σε ένα λατομείο της περιοχής Οχυρού και αποτελεί ένα πάγκο δολομιτικού πετρώματος, λευκού χρώματος και πάχους 3-4m, ο οποίος παρεμβάλλεται ανάμεσα σε ταινιωτά δολομιτικά μάρμαρα. Κατά θέσεις παρατηρούνται μικρές απομίξεις σκουρόχρωμου ασβεστιτικού υλικού (Εικ. 2.11). Στο εμπόριο κυκλοφορεί με την εμπορική ονομασία Δήλος, αλλά τα αποθέματα είναι ελάχιστα. 18

20 Εικόνα Λευκό Οχυρού τύπου Δήλος. Περιοχή Κ. Νευροκοπίου Λευκά δολομιτικά μάρμαρα με σκούρες ταινίες ή πιτσίλες Dolit Η εμπορική ονομασία προέρχεται από τη συγχώνευση των λέξεων δολομιτική + λίθος και είναι αποκλειστικότητα της περιοχής Πηγών. Η βασική διαφορά του από τον εμπορικό τύπο Λευκό Πηγών οφείλεται στη συστηματική διάταξη των σκουρόχρωμων ταινιών, οι οποίες, κατά θέσεις, εξ αιτίας boundinage δημιουργούν μια διαφορετική αισθητική εικόνα (Εικ. 2.12). Το υλικό αποτελεί αποκλειστικότητα δύο μόνο λατομείων στην περιοχή Πηγών. Εικόνα Εμπορικός τύπος δολομιτικού μαρμάρου Dolit. 19

21 Alexander Παρουσιάζεται σαν ένας τύπος μεταξύ του λευκού Πηγών και του εμπορικού τύπου Dolit. Το σκουρόχρωμο ασβεστιτικό υλικό συνήθως σχηματίζει «νησίδες» ή συσσωματώματα, αλλά και λεπτές και μικρές ταινίες άλλοτε με διάταξη και άλλοτε άτακτα κατανεμημένες μέσα στο λευκό δολομιτικό πέτρωμα (Εικ. 2.13). Ο συγκεκριμένος εμπορικός τύπος εμφανίζεται σε αρκετά λατομεία της περιοχής Πηγών, αλλά μόνο σε δύο λατομεία της ίδιας εταιρείας υπήρχε το δικαίωμα χρήσης της εμπορικής ονομασίας. Εικόνα Εμπορικός τύπος Alexander. Περιοχή Πηγών. Eiffel, Αρετή, Αναστασία Αποτελούν διαφορετικές εμπορικές ονομασίες του ίδιου ποιοτικού τύπου. Πρόκειται για λευκό δολομιτικό μάρμαρο το οποίο παρουσιάζει σκουρόχρωμες ταινίες ακανόνιστου σχήματος ή σκουρόχρωμα συσσωματώματα που αποτελούνται από ασβεστίτη (Εικ. 2.14). Οι εμπορικοί αυτοί τύποι αποτελούν, ουσιαστικά, παραλλαγές του λευκού Πύργων, όπου διαφοροποιείται το ποσοστό του περιεχόμενου ασβεστιτικού υλικού. Εξορύσσονται στα λατομεία της περιοχής Νυχτενέ και ανάλογα με την εταιρεία που τα μεταποιεί αλλά και τον τρόπο κοπής προκύπτουν οι πιο πάνω ονομασίες. 20

22 Εικόνα Εμπορικοί τύποι Eiffel, Αρετή, Αναστασία. Κάλλιστο, Κύκνος, Ωμέγα, Ωρίων, Φοίνικας Πρόκειται για πέντε εμπορικούς τύπους δολομιτικών μαρμάρων της περιοχής Γρανίτη, οι οποίοι αποτελούν παραλλαγές του ίδιου ουσιαστικά ποιοτικού τύπου. Πρόκειται για λευκό δολομιτικό πέτρωμα, μέσα στο οποίο παρεμβάλλονται απομονωμένα γκριζόχρωμα ή σκουρόχρωμα «συννεφάκια» που αποτελούνται από ασβεστιτικό υλικό (Εικ. 2.15). Σήμερα εξορύσσονται μόνο οι εμπορικοί τύποι Κύκνος και Φοίνικας, με σημαντική ετήσια παραγωγή. Εικόνα Εμπορικοί τύποι Κάλλιστο, Κύκνος, Ωμέγα, Ωρίων, Φοίνικας. 21

23 Έγχρωμα ταινιωτά δολομιτικά μάρμαρα Venus Πρόκειται για λευκό δολομιτικό πέτρωμα μέσα στο οποίο παρεμβάλλονται λεπτότατες ταινίες κυρίως σκούρου χρώματος (Εικ. 2.16), οι οποίες αποτελούνται από ασβεστιτικό υλικό, δίνοντας στο πέτρωμα ριγωτή όψη. Εξορύσσεται κυρίως στο λατομείο όπου παράγεται ο εμπορικός τύπος Άριστο και εναλλάσσεται τόσο με αυτόν όσο και με τον εμπορικό τύπο Galaxy. Εικόνα Εμπορικός τύπος Venus. Περιοχή Γρανίτη. Galaxy Συχνά, τα δολομιτικά μάρμαρα της περιοχής Γρανίτη εκτός από τις σκουρόχρωμες ασβεστιτικές ταινίες περιέχουν και ερυθρωπές ταινίες που εναλλάσσονται με τις προηγούμενες και είναι συνήθως παραμορφωμένες τόσο από δομές πλαστικής τεκτονικής, όπως πτυχές, boundinage, όσο και από δομές ρηξιγενούς τεκτονικής. Το πέτρωμα παρουσιάζει πολυχρωμία και αποτελεί τον εμπορικό τύπο Galaxy (Εικ. 2.17). 22

24 Εικόνα Εμπορικός τύπος Galaxy. Περιοχή Γρανίτη. Ταινιωτό Βώλακα Αποτελείται από λευκό δολομιτικό μάρμαρο, το οποίο εναλλάσσεται με ερυθρωπές έως σοκολατί ταινίες, οι οποίες παρουσιάζουν ρευστική υφή, με προσανατολισμό των βλαστών, το μέγεθος των οποίων κυμαίνεται μεταξύ 0,01mm και 0,04mm. Το υπερλεπτόκοκκο αυτό υλικό αποτελεί τους δολομιτικούς βλαστομυλωνίτες (Εικ. 2.18). Το ερυθρωπό χρώμα τους οφείλεται σε ορυκτά εξαλλοίωσης πρωτογενών θειούχων ορυκτών του σιδήρου, δηλ. γκαιτίτες, αιματίτες και λειμωνίτες. Εικόνα Εμπορικός τύπος ταινιωτό Βώλακα. Περιοχή Βώλακα. 23

25 Ταινιωτό Οχυρού Πρόκειται για λευκό δολομιτικό μάρμαρο το οποίο περιέχει μεγάλο αριθμό σκουρόχρωμων ταινιών, οι οποίες αποτελούνται από ασβεστιτικό υλικό και αρκετά βιτουμένια, ενώ εναλλάσσονται σποραδικά ταινίες ερυθρωπού ή καφετί χρώματος οι οποίες αποτελούνται από λεπτόκοκκους βλαστομυλωνίτες δολομίτη, που περιέχουν σιδηροξείδια (Εικ. 2.19). Τόσο οι σκουρόχρωμες ασβεστιτικές ταινίες όσο και οι ερυθρωπές δολομιτικές ταινίες είναι έντονα παραμορφωμένες από boundinage. Το μεγαλύτερο μέρος των δολομιτικών μαρμάρων της περιοχής Οχυρού αποτελούνται από αυτόν τον εμπορικό τύπο. Εικόνα Εμπορικός τύπος ταινιωτό Οχυρού. Περιοχή Οχυρού. Λαμπρός Αστέρας Ο εμπορικός τύπος αυτός αποτελείται από ρυθμικά εναλλασσόμενες σκουρόχρωμες ταινίες, λευκές ταινίες και ερυθρωπές ή καφετί ταινίες. Οι σκουρόχρωμες ταινίες αποτελούνται τόσο από ασβεστίτη όσο και από δολομίτη. Το σκούρο χρώμα τους οφείλεται στην παρουσία λεπτοκρυσταλλικού γραφίτη (1,5-2%). Το λευκοκρατικό υλικό αποτελείται από αμιγή λεπτόκοκκο δολομίτη ενώ οι ερυθρωπές ταινίες από υπερλεπτόκοκκο δολομιτικό υλικό. Το πέτρωμα στο σύνολό του είναι έντονα παραμοφωμένο με δομές S-C τύπου μυλωνίτες και σ τύπου πορφυροκλάστες, που έχουν σαν αποτέλεσμα οι λευκοκρατικοί ορίζοντες να απομονώνονται, με ακανόνιστα σχήματα (Εικ. 2.20). Ο εμπορικός αυτός τύπος εξορύσσονταν τις δεκαετίες 80 και 90 στην περιοχή Αγ. Παρασκευής Οχυρού σε δύο λατομεία, τα οποία σήμερα είναι ανενεργά. 24

26 Εικόνα Εμπορικός τύπος Λαμπρός Αστέρας. Περιοχή Αγ. Παρασκευής Οχυρού. Αμβροσία Χαρακτηρίζεται από ζώνες έντονης πλαστικής τεκτονικής παραμόρφωσης, όπου η προχωρημένη πτύχωση και ολίσθηση έχει περιστρέψει και έχει αποκόψει τους λευκοκρατικούς ορίζοντες σε βαθμό που το πέτρωμα μοιάζει με παραμορφωμένο κροκαλοπαγές (Εικ. 2.21). Το πέτρωμα αναπτύσσεται σε ζώνες 5-15m πάχους και εντοπίζεται σε λατομεία της περιοχής Γρανίτη, Βώλακα και Πύργων. Εικόνα Εμπορικός τύπος Αμβροσία. 25

27 Σκουρόχρωμα δολομιτικά μάρμαρα Grey Lais και Silver Αποτελούν δύο εμπορικούς τύπους του ίδιου ποιοτικού τύπου πετρώματος χωρίς καμία ορυκτολογική-χημική και χρωματική διαφοροποίηση. Πρόκειται για υπερλεπτόκοκκο σκουρόχρωμο δολομιτικό μάρμαρο όπου το ποσοστό του δολομίτη είναι 89%, του ασβεστίτη 10,5%, ενώ περιέχει και 0,5% χαλαζία (Παπατρέχας, 2007). Όπως φαίνεται στο μικροσκόπιο, ο χρωματισμός του εμπορικού αυτού τύπου οφείλεται τόσο στην ορυκτολογική του σύσταση, όσο και στην κοκκομετρική διαφοροποίηση που παρατηρείται στις σκουρόχρωμες ταινίες (Εικ. 2.22). Το πέτρωμα εξορύσσεται μόνο σε δύο λατομεία της περιοχής Πηγών. Εικόνα Εμπορικός τύπος Grey Lais και Silver. Περιοχή Πηγών. Pink Lais Το πέτρωμα που παρουσιάζει ροδότεφρη απόχρωση αποτελείται από δολομίτη 86,5%, ασβεστίτη 10%, χαλαζία 2,7% και μοσχοβίτη 0,6%, ενώ συμμετέχουν με σημαντικό ποσοστό διάσπαρτοι κρύσταλλοι σιδηρούχων ορυκτών, τα οποία είναι εξαλλοιωμένα σε αιματίτη και λειμωνίτη, στη παρουσία των οποίων οφείλεται το ερυθρωπό χρώμα του (Εικ. 2.23). Η παρουσία των μεταλλικών ορυκτών του σιδήρου σε συνδυασμό με το υψηλό ποσοστό χαλαζία συνηγορούν σε μια υδροθερμικής φύσης απόθεσής τους μέσα στο πέτρωμα διαμέσου των διακλάσεων και των ρωγματώσεων. Ο συγκεκριμένος εμπορικός τύπος εμφανίζεται περιστασιακά μέσα στα λατομεία των εμπορικών Grey Lais και Silver. 26

28 Εικόνα Εμπορικός τύπος Pink Lais. Περιοχή Πηγών Ασβεστιτικά Μάρμαρα Λευκά ημίλευκα ασβεστιτικά μάρμαρα Λευκά Ξηροποτάμου Πρόκειται για ένα μεσόκοκκο ασβεστιτικό μάρμαρο λευκού χρώματος (Εικ. 2.24) που αναπτύσσεται σε μεμονωμένους ή αλλεπάλληλους πάγκους, το πάχος των οποίων δεν ξεπερνά τα 5m, ενώ το μήκος τους φτάνει τα 15m. Εμφανίζονται κυρίως στην περιοχή Ξηροποτάμου και Δενδρακίων. Εικόνα Λευκό Ξηροποτάμου. Περιοχή Ξηροποτάμου. 27

29 Ημίλευκα Ξηροποτάμου Συνήθως τα λευκά ασβεστιτικά μάρμαρα της ευρύτερης περιοχής του όρους Φαλακρού περιέχουν ξένες προσμίξεις, κυρίως βιτουμένια ή διάσπαρτο μικροκρυσταλλικό γραφίτη ο οποίος καταλαμβάνει διακρυσταλλικούς χώρους ανάμεσα στους ασβεστίτες, αποκτώντας έτσι μια κυανίζουσα έως τεφρόλευκη όψη (Εικ. 2.25) δημιουργώντας τον ιδιόμορφο ποιοτικόεμπορικό τύπο των ημίλευκων μαρμάρων του Φαλακρού όρους, τα οποία εμφανίζονται σε πολλές θέσεις όπως στον Ξηροπόταμο, τα Δενδράκια, το Μοναστηράκι, το Μακρυπλάγι κ.α. Εικόνα Εμπορικός τύπος ημίλευκο Ξηροποτάμου. Ημίλευκα ριγωτά Φαλακρού Παρουσιάζουν φόντο ημίλευκο έως κυανοτεφρό με λεπτότατες ταινίες λευκού ασβεστιτικού υλικού και επίσης λεπτότατες ταινίες πλούσιες σε βιτουμένια ή μικροκρυσταλλικό γραφίτη. Είναι συνήθως μεσόκοκκα, ενώ οι ρίγες άλλοτε είναι ευθείες και άλλοτε πτυχωμένες ανάλογα με το βαθμό πλαστικής παραμόρφωσης που υπέστη το πέτρωμα (Εικ. 2.26). 28

30 Εικόνα Εμπορικός τύπος ημίλευκο ριγωτό Φαλακρού. Ημίλευκα πιτσιλωτά Φαλακρού Τα ημίλευκα μάρμαρα συχνά περιέχουν αποκομμένα συσσωματώματα πλούσια σε γραφιτικό υλικό ή βιτουμένια, άλλοτε διατεταγμένα και άλλοτε ανάκατα κατανεμημένα μέσα στο πέτρωμα (Εικ. 2.27), έτσι ώστε να μοιάζουν με σκουρόχρωμες πιτσίλες σε ημίλευκο φόντο. Εικόνα Εμπορικός τύπος ημίλευκο πιτσιλωτό Γκριζόχρωμα ασβεστιτικά μάρμαρα Γκριζόχρωμα ριγωτά Φαλακρού 29

31 Πρόκειται για μεσόκοκκα έως χονδρόκοκκα ασβεστιτικά μάρμαρα γκρίζου χρώματος με αλλεπάλληλες συνεχόμενες ή διακεκομμένες σκουρόχρωμες ταινίες, πάχους 1-3cm (Εικ. 2.28), οι οποίες αποτελούνται επίσης από ασβεστιτικό υλικό, πλούσιες σε γραφίτη. Τα σκουρόχρωμα ριγωτά μάρμαρα εμφανίζονται σχεδόν σε όλο το Ανατολικό Φαλακρό όρος. Οι ρίγες άλλοτε είναι ευθείες και άλλοτε πτυχωμένες, ενώ πολλές φορές μετατοπισμένες από μικρορήγματα και διακλάσεις. Εικόνα Εμπορικός τύπος σκουρόχρωμο ριγωτό. Περιοχή Δενδρακίων. Σκουρόχρωμα πιτσιλωτά Ο εμπορικός αυτός τύπος προκύπτει συνήθως από την κοπή στα 2 α των σκουρόχρωμων ριγωτών μαρμάρων, αλλά μπορεί και να αποτελεί πρωτογενή τύπο, καθώς σε πολλές θέσεις τα μάρμαρα του Φαλακρού όρους περιέχουν συσσωματώματα πλούσια σε γραφιτικό υλικό, απομονωμένα έτσι που να μοιάζουν με πιτσίλες (Εικ. 2.29). Εικόνα Εμπορικός τύπος σκουρόχρωμο πιτσιλωτό. Περιοχή Ξηροποτάμου. 30

32 Έγχρωμα ασβεστιτικά μάρμαρα Πράσινο Ξηροποτάμου (Green Star) Πρόκειται για αδρόκοκκο ασβεστιτικό μάρμαρο άλλοτε τεφρού και άλλοτε ημίλευκου χρώματος, με πράσινα συσσωματώματα ή ταινίες οι οποίες αποτελούνται από φλογοπίτη, ασβεστούχο σκαπόλιθο (meionite), χαλαζία, άστριους και φθορίτη. Σε αρκετές θέσεις παρεμβάλλονται και ταινίες σκούρου ή ερυθροκίτρινου χρώματος, εξ αιτίας της παρουσίας οξειδίων και υδροξειδίων του σιδήρου όπως γκαιτίτης, αιματίτης, λειμωνίτης κ.λ.π. (Εικ. 2.30). Η εμφάνιση όλων των ταινιών στο πέτρωμα είναι ακανόνιστη, καθώς τα ορυκτά πέραν του ασβεστίτη σχηματίστηκαν από υδροθερμικά διαλύματα, τα οποία διέσχισαν το πέτρωμα μέσω των διακρυσταλλικών χώρων και των τεκτονικών ασυνεχειών. Στη Εικ φαίνεται ο εμπορικός τύπος Green star κομμένος στα 1 α, ενώ στη Εικ απεικονίζεται ο εμπορικός τύπος κομμένος στα 2 α. Εικόνα Μικροφωτογραφία του εμπορικού τύπου Green Star. Εικόνα 2.31 Εμπορικός τύπος Green Star. Το μάρμαρο είναι κομμένο στα 1 α 31

33 Εικόνα Εμπορικός τύπος Green star, κομμένο στα 2α. Περιοχή Ξηροποτάμου Ταινιωτά - Σιπολινικά Μάρμαρα Σκουρόχρωμο Ταξιαρχών Πρόκειται για αδρόκοκκο ασβεστιτικό μάρμαρο τεφρού έως σκούρου χρώματος, με κατά θέσεις λευκούς κρυστάλλους ή συσσωματώματα κρυστάλλων ασβεστίτη και διάσπαρτους κρυστάλλους χαλαζία ή ακόμη και οφθαλμούς 2-3cm μήκος. Ακόμη, το μάρμαρο περιέχει μαρμαρυγίες, χλωρίτη και τρεμολίτη κατά την επιφάνεια σχιστότητας, ενώ έντονη είναι και η παρουσία μεταλλικών οξειδίων και υδροξειδίων (Εικ. 2.33). Εμφανίζεται αποκλειστικά στην περιοχή Ταξιαρχών. Εικόνα Εμπορικός τύπος σκουρόχρωμο Ταξιαρχών. 32

34 Σκουρόχρωμο πιτσιλωτό (Τήλος) Εξορύχθηκε μόνο από ένα λατομείο στην περιοχή Βαθύλακκου. Συνήθως εμφανίζεται σκουρόχρωμο εξ αιτίας του υψηλού ποσοστού γραφιτικού υλικού που περιέχει υπό μορφή συσσωματωμάτων, πτυχωμένων έτσι που μοιάζουν με πιτσίλες (Εικ. 2.34). Κατά θέσεις παρουσιάζεται πιο ανοιχτόχρωμο καθώς μειώνεται το ποσοστό του περιεχόμενου γραφίτη. Εικόνα Εμπορικός τύπος σκουρόσρωμο πιτσιλωτό (Τήλος) 33

35 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 o - ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΠΕΡΙΟΧΗΣ 3.1 Γεωγραφική θέση περιοχής Οι νομοί Δράμας και Σερρών βρίσκονται στο γεωγραφικό διαμέρισμα της Μακεδονίας και συγκεκριμένα στην Ανατολική Μακεδονία (Εικ. 3.1). Ο νομός Δράμας έχει έκταση km² και συνορεύει με τους νομούς Ξάνθης, Καβάλας και Σερρών, στα ανατολικά, νότια και δυτικά αντίστοιχα, ενώ στα βόρεια συνορεύει με την Βουλγαρία. Ο νομός Σερρών έχει έκταση km² και συνορεύει στα ανατολικά με τους νομούς Δράμας και Καβάλας, στα δυτικά με τους νομούς Θεσσαλονίκης και Κιλκίς, στα βόρεια με την Βουλγαρία ενώ στα νότια βρέχεται από το Αιγαίο Πέλαγος. Εικόνα Πολιτικός χάρτης Ελλάδας στον οποίο φαίνονται οι θέσεις των νομών Δράμας και Σερρών 3.2 Γεωτεκτονική θέση περιοχής Ο νομός Δράμας αλλά και μέρος του νομού Σερρών στο οποίο πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία, ανήκουν στην Μάζα Ροδόπης (Εικ. 3.2). 34

36 Η γεωτεκτονική ζώνη της Ροδόπης περιλαμβάνει τον ορεινό όγκο της Ροδόπης, τη Θράκη, τη Νότια Βουλγαρία, την Ανατολική Μακεδονία με δυτικό όριο τη γραμμή του Στρυμώνα ποταμού, καθώς και τη νήσο Θάσο. Παλαιότερα στη μάζα της Ροδόπης θεωρείτο ότι άνηκε και η Σερβομακεδονική μάζα, η οποία αργότερα διαχωρίστηκε σε ιδιαίτερη ζώνη. Η Ροδόπη βρίσκεται μεταξύ του Διναρικού κλάδου και μεταξύ των Διναρίδων οροσειρών και των Καρπαθο-Βαλκανίδων. Αναφέρεται επίσης με το όνομα «Μάζα της Ρίλα Ροδόπης» από τις ομώνυμες οροσειρές της Βουλγαρίας και Ελλάδας. Ο γεωτεκτονικός χαρακτήρας της μάζας Ρίλα-Ροδόπης, σύμφωνα με τα πιο νέα μοντέλα των λιθοσφαιρικών πλακών για την εξέλιξη της Μεσογείου, είναι καθαρά ηπειρωτικός και θεωρείται ότι η προέλευση της μάζας είναι είτε από την πλάκα της Ευρασίας είτε από τα Κιμμερικά ηπειρωτικά τεμάχη που αποσπάστηκαν από την Gondwana, κινήθηκαν Βορειοανατολικά και ενσωματώθηκαν στην Ευρασία. Κεντρική Ροδοπική Μάζα Η Κεντρική Ροδοπική μάζα δομείται από γεωλογικά στρώματα Ανω παλαιοζωϊκής ως Κάτω Μεσοζωϊκής ηλικίας (Κάτω Μέσο Τριαδικό). Η λιθοστρωματογραφική της κολόνα φαίνεται πως είναι συνεχής, παρά το γεγονός ότι διάφορες ασυμφωνίες και τεκτονικές επαφές, που ενδεχόμενα υπήρχαν, έχουν σήμερα εξαφανιστεί. Η ενιαία λιθοστρωματογραφική κολόνα περιλαμβάνει μια κατώτερη ομάδα σχηματισμών, στην οποία επικρατούν γνεύσιοι σχιστόλιθοι και μια ανώτερη ομάδα σχιματισμών, η οποία κυριαρχείται από μεταμορφωμένα ανθρακικά πετρώματα. Η διείσδυση γρανιτικών γρανοδιοριτικών σωμάτων, όπου και όταν υπάρχει, προκαλεί μιγματιτίωση των σχηματισμών της κατώτερης ενότητας και ανακρυστάλλωση των σχηματισμών της ανθρακικής ενότητας, με σχηματισμό αδροκρυσταλλικών μαρμάρων, (κρυσταλλινών) σε πολλές περιοχές του ελλαδικού ροδοπικού χώρου. Ενδεικτικά αναφέρεται η Νηκίσιανη στο όρος Παγγαίο, οι Φίλιπποι και το Χαλκερό στα όρη Λεκάνης και η Βορειοανατολική Θάσος. Τα πετρώματα της κεντρικής ροδοπικής μάζας έχουν υποστεί μεταμόρφωση τόσο Χαμηλών Πιέσεων Υψηλών Θερμοκρασιών, όσο και Υψηλών Πιέσεων Χαμηλών Θερμοκρασιών, με έντονα φαινόμενα μιγματιτίωσης, Η επίδραση πολλών παραμορφωτικών φάσεων έχει προκαλέσει πολυάριθμες ισοκλινείς πτυχές (νομίζει κανείς ότι προκαλείται για αλλεπάλληλα στρώματα μαρμάρου με την ίδια κλίση) και πτυγματικές πτυχές στους σχηματισμούς της ανθρακικής ενότητας (δολομιτικά μάρμαρα Παγγαίου). Δυτική ροδοπική μάζα Οι έντονες συνθήκες μεταμορφισμού, η επικράτηση των σχιστογνευσίων αμφιβολιτών έναντι των μαρμάρων και η επίδραση νεοτεκτονικών κινήσεων, δυσκολεύουν την άμεση εξαγωγή συμπερασμάτων για τη λιθοστρωματογραφική διαδοχή και την ηλικία των γεωλογικών σχηματισμών της Δυτικής ροδοπικής μάζας. 35

37 Γεγονός είναι πάντως ότι οι παραμορφωτικές τάσεις που επέδρασαν στη Δυτική ροδοπική μάζα, δημιούργησαν μια S-σχιστότητα στα μαρμαρά της και όχι κατ ανάγκη μόνο σ αυτά. Ο χώρος της Ανατολικής Μακεδονίας (Δυτική ροδοπική μάζα) δομείται από την Κατώτερη Τεκτονική Ενότητα (Ενότητα Παγγαίου) με πετρώματα χαμηλού βαθμού μεταμόρφωσης (πρασινοσχιστολιθική φάση) και την Ανώτερη Τεκτονική Ενότητα με πετρώματα μεταμορφωμένα στην ανώτερη αμφιβολιτική φάση. Τα μεταμορφωμένα πετρώματα της Ανατολικής Μακεδονίας, με βάση τα λιθολογικά χαρακτηριστικά τους, μπορούν να χωριστούν σε 4 σειρές (ορίζοντες), που από τις βαθύτερες προς τις ανώτερες είναι η εξής : α) η σειρά των γνευσίων του υποβάθρου β) η σειρά των μαρμάρων γ) η σειρά των μαρμαρυγιακών σχιστολίθων και δ) η σειρά των σχιστολίθων και μαρμάρων. Η ηλικία αυτών των πετρωμάτων είναι Προκάμβριος ως κάτω Παλαιοζωϊκή. Εικόνα Γεωλογικός χάρτης όπου φαίνονται οι ισοτοπικές ζώνες (Mουντράκης Δ., 3010) (Rh: Μάζα της Ροδόπης, Sm: Σερβομακεδονική μάζα, CR: Περιροδοπική ζώνη, Pe: Ζώνη Παιανίας, Pa: Ζώνη Πάικου, Al: Ζώνη Αλμωπίας = Ζώνη Αξιού, ΡΙ:Πελαγονική ζώνη, Αc: Αττικό-Κυκλαδική ζώνη, Sp: Υποπελαγονική ζώνη, Pk: ΖώνηΠαρνασσού - Γκιώνας, P: Ζώνη Πίνδου, G: Ζώνη Γαβρόβου Τρίπολης, Ι: Ιόνιος ζώνη, Px: Ζώνη Παξών ή Προαπούλια, Au: Ενότητα Ταλέα όρη - πλακώδεις ασβεστόλιθοι πιθανόν της Ιονίου ζώνης ) 36

38 3.3 Λιθοστρωματογραφία νομού Δράμας Λατομεία στον νομό Δράμας παρατηρούνται στο όρος Φαλακρό. Η περιοχή του όρους Φαλακρού ανήκει στην τεκτονική ενότητα Παγγαίου της μάζας της Ροδόπης και δομείται κυρίως από μεταμορφωμένα πετρώματα, πρασινοσχιστολιθικής φάσης μέσα στα οποία διείσδυσαν όξινα μαγματικά σώματα. Στην εικόνα 3.3 απεικονίζεται η λιθοστρωματογραφική στήλη της περιοχής του Φαλακρού όρους. Ενώ στις εικόνες 3.4 με 3.9 παρουσιάζονται οι λιθοστρωματογραφικές στήλες του όρους Φαλακρού για κάθε περιοχή που εκμεταλλεύεται για παραγωγή μαρμάρου, στις οποίες διακρίνονται οι θέσεις των ποιοτικών και εμπορικών τύπων μαρμάρου. Εικόνα Λιθοστρωματογραφική στήλη Φαλακρού όρους (Bουγιούκας Δ. και Χατζηπαναγής Ι., 2009) 37

39 Εικόνα Λιθοστρωματογραφική στήλη της περιοχής Ανατολικού Φαλακρού στην οποία φαίνεται η θέση των ποιοτικών και εμπορικών τύπων μαρμάρου (Bουγιούκας Δ. και Χατζηπαναγής Ι., 2009) 38

40 Εικόνα 3.5 Λιθοστρωματογραφική στήλη της περιοχής Πηγών στην οποία φαίνεται η θέση των ποιοτικών και εμπορικών τύπων μαρμάρου (Bουγιούκας Δ. και Χατζηπαναγής Ι., 2009) Εικόνα Λιθοστρωματογραφική στήλη της περιοχής Οχυρού στην οποία φαίνεται η θέση των ποιοτικών και εμπορικών τύπων μαρμάρου (Bουγιούκας Δ. και Χατζηπαναγής Ι., 2009) 39

41 Εικόνα Λιθοστρωματογραφική στήλη της περιοχής Βώλακα στην οποία φαίνεται η θέση των ποιοτικών και εμπορικών τύπων μαρμάρου (Bουγιούκας Δ. και Χατζηπαναγής Ι., 2009) Εικόνα Λιθοστρωματογραφική στήλη της περιοχής Γρανίτη στην οποία φαίνεται η θέση των ποιοτικών και εμπορικών τύπων μαρμάρου (Bουγιούκας Δ. και Χατζηπαναγής Ι., 2009) 40

42 Εικόνα Συγκριτικές λιθοστρωματογραφικές στήλες των μαρμαροφόρων περιοχών του νομού Δράμας (Bουγιούκας Δ. και Χατζηπαναγής Ι., 2009) 41

43 Τα μεταμορφωμένα πετρώματα χωρίζονται σε τρεις μεγάλες λιθολογικές ενότητες (Βουγιούκας Δ. και Χατζηπαναγής Ι., 2009): 1. Ενότητα γνευσίων Πρόκειται για τους παλαιότερους λιθολογικούς σχηματισμούς οι οποίοι αποτελούν το προαλπικό υπόβαθρο, πάνω στο οποίο αναπτύχθηκε η ηφαιστειοϊζηματογενής αλπική λεκάνη της Ροδόπης. Στην πλειοψηφία τους πρόκειται για ορθογνεύσιους παλαιοζωικής ηλικίας. 2. Ενότητα εναλλαγών γνευσίων, σχιστολίθων, μαρμάρων Αντιπροσωπεύουν το κατώτερο τμήμα της αλπικής ροδοπικής λεκάνης, που στη βάση τους αποτελούνται από ρυθμικά εναλλασσόμενους γνεύσιους και σχιστόλιθους, ηφαιστειοϊζηματογενούς προέλευσης, ενώ στα ανώτερα τμήματα παρεμβάλλονται πάγκοι ή φακοί ανθρακικών πετρωμάτων. Κατά θέσεις εμφανίζονται στρωματόμορφοι ή συμπαγείς αμφιβολίτες καθώς επίσης και υπολείμματα εκλογιτικών σωμάτων. 3. Ενότητα μαρμάρων Αποτελούν την ανώτερη λιθολογική ενότητα της αλπικής ροδοπικής λεκάνης, καλύπτοντας πλέον των 650 km 2 επιφανειακής έκτασης στην περιοχή του όρους Φαλακρού. Με βάση τη χημική - ορυκτολογική σύσταση ή ενότητα μπορεί να χωριστεί σε τρεις σειρές, οι οποίες από τα κατώτερα προς τα ανώτερα είναι: Σειρά ταινιωτών σιπολινικών μαρμάρων Πρόκειται για λεπτοπλακώδη ασβεστιτικά μάρμαρα που αποτελούνται από ασβεστίτη (90-92%), χαλαζία (4-5%), δολομίτη (2-3%) και γραφίτη (1-2%). Σαν επουσιώδη ορυκτά συμμετέχουν : Μοσχοβίτης, φλογοπίτης, χλωρίτης, τρεμολίτης, άστριοι, απατίτης, επίδοτο και μεταλλικά ορυκτά. Ο ασβεστίτης είναι μεσόκοκκος, ενώ ο δολομίτης παρουσιάζεται λεπτόκοκκος και συνήθως διάσπαρτος μέσα στο πέτρωμα, ο χαλαζίας εμφανίζεται σε λεπτές ταινίες και άλλοτε σε μεμονωμένους οφθαλμούς ή συσσωματώματα. Ο γραφίτης είναι λεπτοκρυσταλλικός ή άμορφος και συνήθως συγκεντρώνεται κατά μήκος των ταινιών του χαλαζία, προσδίδοντας σ` αυτές σκούρο χρώμα. Το μέγιστο πάχος της σειράς είναι περίπου 200 m, καλύπτοντας επιφανειακή έκταση περίπου 100 km 2. Στους ανώτερους λιθοστρωματογραφικούς ορίζοντες της σειράς και κατά θέσεις, εμφανίζονται μικρά σώματα αμιγούς δολομιτικού μαρμάρου, τόσο σε κανονική στρωματογραφική θέση όσο και διεισδυμένα τεκτονικά. Τα 42

44 μεγαλύτερα από αυτά, με διαστάσεις 100m x 40m. παρουσιάζουν κοιτασματολογικό ενδιαφέρον. Σειρά δολομιτικών μαρμάρων Έχουν περιορισμένη έκταση (40 km 2 ) σε σχέση με τις άλλες δυο σειρές ανθρακικών πετρωμάτων και αναπτύσσονται στο δυτικό τμήμα του όρους Φαλακρού υπό μορφή μικρών έως τεράστιων φακών, με μέγιστο πάχος 300m. Παρά το γεγονός ότι τα δολομιτικά σώματα εμφανίζονται αποκομμένα μεταξύ τους, λόγω έντονης τεκτονικής παραμόρφωσης (πτυχές, boundinage κ.λ.π.) αλλά και λόγω πιθανών αρχικών ιζηματογενών δομών (ετεροπία φάσης), αποτελούν ένα σαφώς καθορισμένο λιθοστρωματογραφικό σχηματισμό με: σχεδόν πάντα σταθερή στρωματογραφική θέση σταθερή χημική και ορυκτολογική σύσταση βαθμιαία μετάβαση τόσο προς τα ανώτερα όσο και προς τα κατώτερα μάρμαρα, με χαρακτηριστικές εναλλαγές σκουρόχρωμου ασβεστιτικού και λευκού δολομιτικού υλικού. Το πέτρωμα στην πλειοψηφία του αποτελείται από δολομίτη (92-99%) και μικρά ποσοστά ασβεστίτη (1-8%) υπό μορφή διάσπαρτων κόκκων ανάμεσα στους κρυστάλλους του δολομίτη. Πολύ συχνά το ασβεστιτικό υλικό αναπτύσσεται υπό μορφή λεπτόταττων (1-3cm) ταινιών ή πάγκων πάχους μέχρι 40cm. Περισσότερες λεπτομέρειες για τα χαρακτηριστικά του πετρώματος δίνονται πιο κάτω, στην περιγραφή των ποιοτικών τύπων. Σειρά ασβεστιτικών μαρμάρων (τύπου Φαλακρού). Η σειρά καλύπτει περισσότερα από 500 km 2 στην περιοχή του όρους Φαλακρού. Το πραγματικό μέγιστο πάχος της δεν έπρεπε να ξεπερνά τα 1.000m, ενώ το φαινόμενο πάχος είναι πολλαπλάσιο λόγω πολυπτυχώσεων και εφιππεύσεων. Πρόκειται για χονδροπλακώδη αδρόκοκκα ασβεστιτικά μάρμαρα με χρώμα που ποικίλει από γκριζόλευκο έως τεφρόφαιο, ανάλογα με το ποσοστό του περιεχομένου γραφίτη. Συνήθως περιέχουν μικρές ποσότητες διάσπαρτου δολομιτικού υλικού (2-3%), ενώ σε εξαιρετικές περιπτώσεις εμφανίζονται φακοί, ή πάγκοι διαστάσεων 15m x 100m x 50m, αμιγούς δολομιτικού πετρώματος. 43

45 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 o - ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ 4.1 Εισαγωγή Η πετρογραφική εξέταση των δειγμάτων είναι πολύ σημαντική, καθώς δίνεται η ικανότητα να προσδιοριστούν οι παράμετροι που καθορίζουν την ονοματολογία και την ταξινόμηση των πετρωμάτων, αλλά και οι παράμετροι που ρυθμίζουν τις διάφορες γεωμετρικές φυσικές, μηχανικές, φυσικομηχανικές και χημικές τους ιδιότητες. Πιο συγκεκριμένα στο παρόν κεφάλαιο προσδιορίζονται τα ορυκτολογικά συστατικά και κατ επέκταση ο χημισμός του κάθε πετρώματος, όπου αποτελούν στοιχεία που ρυθμίζουν σε μεγάλο βαθμό την ποιότητα του κάθε δείγματος. Από τη μικροσκοπική μελέτη των δειγμάτων προσδιορίζονται η υφή και ο ιστός των πετρωμάτων, που αποτελούν στοιχεία που επηρεάζουν, σε σημαντικό βαθμό, την αντοχή ενός πετρώματος. Τέλος, γίνεται μία πρώτη εκτίμηση της ύπαρξης αργιλικών υλικών, τα οποία είναι δυνατό να υποστούν διόγκωση 4.2 Πετρογραφική μελέτη Η πετρογραφική μελέτη ενός δείγματος πετρώματος, πραγματοποιείται με την μακροσκοπική και μικροσκοπική μελέτη. Η μακροσκοπική μελέτη των δειγμάτων στοχεύει στην περιγραφή των μακροσκοπικών ιδιοτήτων των δειγμάτων και σε μία πρώτη εκτίμηση των ορυκτολογικών συστατικών τους. Μελετώντας τα δείγματα μικροσκοπικά με την χρήση οπτικού μικροσκοπίου (Eικ. 4.1), αποκτούμε μία καλύτερη εικόνα των ιδιοτήτων τους. Προσδιορίζονται καλύτερα τα ορυκτολογικά συστατικά, ο ιστός, η υφή και η παρουσία αργιλικών ορυκτών. Για την μελέτη ορισμένων δειγμάτων και των καλύτερο προσδιορισμό των ορυκτολογικών τους συστατικών, έγινε η χρήση και του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (Scanning Electron Microscope, SEM) (Εικ.4.2). Τα δείγματα κατηγοριοποιούνται και περιγράφονται βάση των περιοχών όπου έχει πραγματοποιηθεί η δειγματοληψία τους. 44

46 Εικόνα Οπτικό μικροσκόπιο ( από geo.auth.gr, τροποποιημένη) Εικόνα Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (από directindustry.com) 45

47 4.2.1 Περιοχή Βαθύλακου ΒΑΘ Ζ-1 Πρόκειται για λευκό, αδροκρυσταλλικό, ασβεστιτικό μάρμαρο (Εικ. 4.3). Οι κρύσταλλοι του ασβεστίτη είναι καλά σχηματισμένοι και οι σχισμοί τους είναι ευδιάκριτοι (Εικ. 4.4). Επίσης παρατηρήθηκε ότι παρουσιάζει πορώδες. Εικόνα Δείγμα χειρός ΒΑΘ Ζ-1 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΒΑΘ Ζ-1 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols ΒΑΘ Ζ-2 Πρόκειται για λεπτοκρυσταλλικό, ασβεστιτικό μάρμαρο, στο οποίο διακρίνονται φλεβίδια γκρίζου χρώματος (Εικ. 4.5). Οι κρύσταλλοι του ασβεστίτη είναι, κατά κύριο λόγο, καλά σχηματισμένοι και οι σχισμοί τους είναι εμφανείς (Εικ ). Παρατηρούνται κρύσταλλοι μοσχοβίτη, καθώς και μεταλλικά ορυκτά σε επουσιώδη ποσοστά. 46

48 Εικόνα Δείγμα χειρός ΒΑΘ Ζ-2 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΒΑΘ Ζ-2 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΒΑΘ Ζ-2 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols ΒΑΘ Ζ-5 Το δείγμα αποτελεί ένα αδροκρυσταλλικό, ασβεστιτικό μάρμαρο, ημίλευκου χρώματος, με χαρακτηριστικές πράσινες ταινιώσεις (Εικ. 4.8). 47

49 Οι κρύσταλλοι ασβεστίτη είναι καλά σχηματισμένοι και οι σχισμοί τους είναι ευδιάκριτοι (Εικ. 4.9). Από τη μελέτη της τομής με μικροσκόπιο ηλεκτρονικής σάρωσης (Εικ ), διαπιστώθηκε ότι το πράσινο χρώμα των φλεβών οφείλεται στον φθοροαπατίτη. Μέσα στις φλέβες υπάρχει, μαζί με τον φθοροαπατίτη, και μοσχοβίτης. Άλλα ορυκτά που εντοπίστηκαν είναι ο σιδηροπυρίτης, το ζιρκόνιο, καθώς και οξείδια του σιδήρου. Εικόνα Δείγμα χειρός ΒΑΘ Ζ-5 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΒΑΘ Ζ-5 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols 48

50 Εικόνα Εικόνα από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Σημείο 1,5: φθοροαπατίτης. Σημεία 2,3,4,6: μοσχοβίτης. Σημείο 7: οξείδιο του σιδήρου. Σημείο 8: ζιρκόνιο. Σημείο 9: ασβεστίτης Εικόνα Εικόνα από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Σημεία 1,3,4: μοσχοβίτης. Σημεία 2,6: ασβεστίτης. Σημείο 5: οξείδιο του σιδήρου. Σημείο 7: φθοροαπατίτης 49

51 ΒΑΘ Ζ-6 Το δείγμα αποτελεί ένα αδροκρυσταλλικό, γκρίζο, ασβεστιτικό μάρμαρο (Εικ. 4.12). Οι κρύσταλλοι του ασβεστίτη είναι καλά σχηματισμένοι και έχουν ευδιάκριτους σχισμούς (Εικ. 4.13). Σε επουσιώδη ποσοστά, παρατηρούνται και μεταλλικά ορυκτά. Εικόνα Δείγμα χειρός ΒΑΘ Ζ-6 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΒΑΘ Ζ-6 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols Περιοχή Δενδρακίων ΔΕΝ Ζ-8 Λευκό, αδροκρυσταλλικό, ασβεστιτικό μάρμαρο, που παρουσιάζει όπως και το δείγμα ΒΑΘ Ζ-5 πράσινα συσσωματώματα και φλέβες (Εικ. 4.14). Οι σχισμοί στους καλά σχηματισμένους κρυστάλλους ασβεστίτη, διακρίνονται καθαρά (Εικ. 4.15). Το πράσινο χρώμα των φλεβών και των 50

52 συσσωματωμάτων οφείλεται στην παρουσία τους φθοροαπατίτη, του απατίτη, του φουξίτη και του μοσχοβίτη. Στην τομή βρέθηκαν επίσης, σε επουσιώδη ποσοστά, διάφορα οξείδια του σιδήρου, σιδηροπυρίτης και αλβίτης (Εικ. 4.16, ). Εικόνα Δείγμα χειρός ΔΕΝ Ζ-8 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΔΕΝ Ζ-8 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΔΕΝ Ζ-8 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols 51

53 Εικόνα Εικόνα από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Σημεία 1,2: φθοροαπατίτητς. Σημείο 3: αλβίτης. Σημείο 4: ασβεστίτης Εικόνα Εικόνα από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Σημείο 1: φθοροαπατίτης. Σημείο 2: απατίτης. Σημείο 3: σιδηροπυρίτης. Σημεία 5,6,7,8: ασβεστίτης. Σημείο 9: φουξίτης. Σημεία 10,11: μοσχοβίτης 52

54 Εικόνα Εικόνα από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Σημεία 1,2,3,4,5,7,8: μοσχοβίτης. Σημείο 6: φουξίτης Εικόνα Εικόνα από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Σημείο 1: σιδηροπυρίτης. Σημεία 2,3,4,5: μοσχοβίτης 53

55 Εικόνα Εικόνα από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Σημείο 1: φθοροαπατίτης. Σημεία 2,3: μοσχοβίτης Περιοχή Βώλακα ΒΟΛ-1 Πολύ λεπτόκοκκο, λευκό, δολομιτικό μάρμαρο (Εικ. 4.22). Μακροσκοπικά παρατηρούνται γκρίζες φλέβες και συσσωματώματα όπου αποτελούνται από ασβεστιτικό υλικό. Μικροσκοπικά, οι κρύσταλλοι του ασβεστίτη δεν παρουσιάζουν κάποιο ιδιαίτερο χαρακτηριστικό. Ο σχισμός δεν διακρίνεται, παρά μόνο σε κάποιους από τους πιο αδρόκοκκους κρυστάλλους. Κρύσταλλοι μοσχοβίτη παρατηρούνται σε επουσιώδη ποσοστά (Εικ. 4.23). 54

56 Εικόνα Δείγμα χειρός ΒΟΛ-1 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΒΟΛ-1 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols ΒΟΛ-2 Λεπτοκρυσταλλικό, λευκό, δολομιτικό μάρμαρο. Όπως και στο δείγμα ΒΟΛ- 1, έτσι και σε αυτό, παρατηρούνται φλέβες και συσσωματώματα γκρίζου χρώματος που αποτελούνται από ασβεστιτικό υλικό (Εικ. 4.24). Στο μικροσκόπιο δεν γίνονται διακριτοί οι σχισμοί στους κρυστάλλους (Εικ. 4.25). Εμφανίζονται μεταλλικά ορυκτά σε επουσιώδη ποσοστά. 55

57 Εικόνα Δείγμα χειρός ΒΟΛ-2 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΒΟΛ-2 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols Περιοχή Πύργου ΠΥΡ-1 Λεπτοκρυσταλλικό, λευκό, δολομιτικό μάρμαρο. Υπάρχουν διάσπαρτα γκρίζα συσσωματώματα ασβεστιτικής σύστασης (Εικ. 4.26). Μικροσκοπικά παρατηρείται ότι το δείγμα δεν έχει καθόλου πορώδες και δεν διακρίνεται κάποιο ιδιαίτερο χαρακτηριστικό στους κρυστάλλους (Εικ. 4.27). 56

58 Εικόνα Δείγμα χειρός ΠΥΡ-1 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΠΥΡ-1 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols ΠΥΡ-2 Αδροκρυσταλλικό, ασβεστιτικό μάρμαρο, τεφρού χρώματος που παρουσιάζει ταινιώσεις (Εικ. 4.28). Οι κρύσταλλοι ασβεστίτη παρουσιάζονται καλά σχηματισμένοι στο μικροσκόπιο και σε αρκετούς από αυτούς οι σχισμοί είναι ευδιάκριτοι. Ο μοσχοβίτης εμφανίζεται, σε σημαντικά ποσοστά, μέσα στις φλέβες του πετρώματος. Σε μικρά ποσοστά εμφανίζονται κρύσταλλοι χαλαζία, ενώ σε επουσιώδη ποσοστά παρατηρούνται μεταλλικά ορυκτά και οξείδια σιδήρου και αλκαλικοί άστριοι. Τέλος, παρουσιάζεται αργιλικό υλικό (Εικ. 4.29). 57

59 Εικόνα Δείγμα χειρός ΠΥΡ-2 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΠΥΡ-2 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols ΠΥΡ-3 Το συγκεκριμένο δείγμα (Εικ. 4.30), είναι ένας γνεύσιος από την ενότητα γνευσίων που αποτελεί το υπόβαθρο της λιθοστρωματογραφικής στήλης του Φαλακρού Όρους. Η υφή που παρουσιάζει το πέτρωμα είναι γνευσιακή. Παρατηρούνται κρύσταλλοι αλκαλικών αστρίων, βιοτίτη και μοσχοβίτη με γρανοβλαστικό έως λεπιδοβλαστικό ιστό (Εικ. 4.31). 58

60 Εικόνα Δείγμα χειρός ΠΥΡ-3 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΠΥΡ-3 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols ΠΥΡ-4 Αδροκρυσταλλικό, ασβεστιτικό μάρμαρο, γκρίζου χρώματος (Εικ. 4.32). Ο σχισμός γίνεται διακριτός σε πολύ λίγους κρυστάλλους ασβεστίτη. Εμφανίζονται μεταλλικά ορυκτά σε επουσιώδη ποσοστά (Εικ. 4.33). Εικόνα Δείγμα χειρός ΠΥΡ-4 59

61 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΠΥΡ-4 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols Περιοχή Γρανίτη ΓΡΑ-1 Αδροκρυσταλλικό, λευκό μάρμαρο, που αποτελείται κυρίως από δολομίτη (Εικ. 4.34). Τα ποσοστά του ασβεστίτη είναι μικρά και ο σχισμός τους δεν είναι πάντα διακριτός. Παρουσιάζεται χαλαζίας σε επουσιώδη ποσοστά (Εικ. 4.35). Εικόνα Δείγμα χειρός ΓΡΑ-1 60

62 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΓΡΑ-1 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols ΓΡΑ-2 Το ΓΡΑ-2 (Εικ. 4.36) αποτελεί ένα δείγμα από το μαγματικά σώματα που έχουν διεισδύσει στα μεταμορφωμένα πετρώματα του Φαλακρού Όρους. Είναι ένας γρανίτης με γρανοβλαστικό ιστό και με ορυκτολογική σύσταση που περιλαμβάνει χαλαζία, αλκαλικούς αστρίους, πλαγιόκλαστο, κεροστίλβη, βιοτίτη, μικροκλινή και μεταλλικά ορυκτά (Εικ ). Οι κρύσταλλοι των πλαγιοκλάστων είναι ευμεγέθεις και ζωνωμένοι. Εικόνα Δείγμα χειρός ΓΡΑ-2 61

63 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΓΡΑ-2 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΓΡΑ-2 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols Περιοχή Πηγών ΠΗΓ-1 Λεπτοκρυσταλλικό, δολομιτικό μάρμαρο, λευκού χρώματος (Εικ 4.39). Μικροσκοπικά γίνεται διακριτό το μικρό πορώδες που παρουσιάζει το πέτρωμα. Σε μερικούς κρυστάλλους ασβεστίτη, όπου παρατηρούνται τοπικά, γίνεται ευδιάκριτος ο σχισμός τους. Η παρουσία μοσχοβίτη είναι σε επουσιώδη ποσοστά (Εικ. 4.40). 62

64 Εικόνα Δείγμα χειρός ΠΗΓ-1 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΠΗΓ-1 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols Περιοχή Οχυρού ΟΧΥ-1 Λεπτοκρυσταλλικό μάρμαρο, λευκού χρώματος που αποτελείται από δολομίτη και μικρά ποσοστά ασβεστίτη (Εικ. 4.41). Μικροσκοπικά παρατηρείται πως οι κρύσταλλοι δεν είναι καλά σχηματισμένοι και δεν παρατηρείται ο χαρακτηριστικός τους σχισμός. Επίσης, γίνονται διακριτοί κάποιοι κρύσταλλοι μοσχοβίτη, ωστόσο, βρίσκονται σε επουσιώδη ποσοστά (Εικ. 4.42). 63

65 Εικόνα Δείγμα χειρός ΟΧΥ-1 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΟΧΥ-1 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols ΟΧΥ-2 Λευκό, μεσόκοκκο, δολομιτικό μάρμαρο (Εικ. 4.43). Μικροσκοπικά ο χαρακτηριστικός σχισμός του ασβεστίτη γίνεται διακριτός σε αρκετούς κρυστάλλους, οι οποίοι είναι καλά σχηματισμένοι (Εικ. 4.44). 64

66 Εικόνα Δείγμα χειρός ΟΧΥ-2 Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΒΑΘ Ζ-1 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols Περιοχή Σερρών SER Το δείγμα αποτελεί έναν ασβεστόλιθο που φέρει απολιθώματα (Εικ. 4.45). Τα απολιθώματα αλλά και το πορώδες γίνονται αντιληπτά ακόμα και μακροσκοπικά. Μικροσκοπικά παρατηρούμε ότι ο ιστός που παρουσιάζει είναι ενδοκοκκώδης και η θεμελιώδης μάζα είναι μικριτική (Εικ. 4.46). Μεταλλικά ορυκτά παρουσιάζονται σε επουσιώδη ποσοστά. Για την ονοματολογία ενός δείγματος ασβεστολίθου χρησιμοποιούνται οι πίνακες των εικόνων 4.45 και Έτσι κατά τον Folk ονομάζεται Fossiliferous Micrite (Απολιθωματοφόρος μικριτικός ασβεστόλιθος, Folk 1959) ενώ κατά τον Dunham Mud-stone (Dunham). 65

67 Εικόνα Δείγμα χειρός SER Εικόνα Μικροσκοπική εικόνα δείγματος ΒΑΘ Ζ-1 a) σε παράλληλα Nicols και b) σε κάθετα Nicols Εικόνα Ονοματολογία ασβεστολίθων κατά Folk (1959) 66

68 Εικόνα Ονοματολογία ασβεστολίθων κατά Dunham (1962) 4.3 Χρωματική κλίμακα Για την ολοκληρωμένη περιγραφή των μακροσκοπικών χαρακτηριστικών των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκε η κλίμακα χρωμάτων Munsell Soil Color Charts. Σύμφωνα με αυτή την κλίμακα το κάθε πέτρωμα χαρακτηρίζεται από έναν κωδικό που αντιστοιχεί σε μία απόχρωση. Τα δείγματα πετρωμάτων αλλά και ο κωδικός που τα χαρακτηρίζει παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα (Πιν. 4.1). Πίνακας Κωδικοί χρώματος των δειγμάτων σύμφωνα με την κλίμακα Munsell Soil Color Charts ΠΕΡ. Όνομα Δείγματος Μακροσκοπική φωτοφραγία δείγματος Κωδικός χρώματος ΒΑΘ Ζ-1 8/ white GLEY 1 67

69 ΒΩΛΑΚΑ ΠΕΡΙΟΧΗ ΔΕΝΔΡΑΚΙΩΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΒΑΘΥΛΑΚΟΥ ΒΑΘ Ζ-2 8/ white GLEY 1 ΒΑΘ Ζ-5 8/ white GLEY 1 ΒΑΘ Ζ-6 7/1 light bluish gray GLEY 2 ΔΕΝ Ζ-8 8/ white GLEY 1 ΒΟΛ-1 8/ white GLEY 1 68

70 ΠΕΡΙΟΧΗ ΠΥΡΓΟΥ ΠΕΡΙΟΧΗ ΒΟΛ-2 8/ white GLEY 1 ΠΥΡ-1 8/ white GLEY 1 ΠΥΡ-2 6/ gray GLEY 1 ΠΥΡ-3 * ΠΥΡ-4 8/1 light bluish gray GLEY 2 69

71 ΠΕΡΙΟΧΗ ΟΧΥΡΟΥ ΠΕΡΙΟΧΗ ΠΗΓΩΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΓΡΑΝΙΤΗ ΓΡΑ-1 8/ white GLEY 1 ΓΡΑ-2 * ΠΗΓ-1 8/ white GLEY 1 ΟΧΥ-1 8/ white GLEY 1 ΟΧΥ-2 8/ white GLEY 1 70

72 ΠΕΡΙΟΧΗ ΣΕΡΡΩΝ SER 8/2 very pale brown 10YR *Η κλίμακα χρωμάτων χρησιμοποιήθηκε μόνο για την περιγραφή των ανθρακικών πετρωμάτων. 4.4 Περιθλασιμετρία ακτίνων Χ Η μέθοδος της περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ (X-ray diffraction, XRD) αποτελεί μία ευρέως διαδεδομένη, απλή και γρήγορη τεχνική προσδιορισμού των ορυκτολογικών συστατικών που συμμετέχουν σε ένα πετρώματα, καθώς και της κρυσταλλοχημικής δομής τους. Στην παρούσα εργασία, η μέθοδος αυτή, χρησιμοποιήθηκε για την περαιτέρω ανάλυση των ορυκτολογικών συστατικών ορισμένων δειγμάτων. Συγκεκριμένα κονιοποιήθηκαν και αναλύθηκαν, με την χρήση αυτόματου περιθλασίμετρου (Εικ. 4.49), εννιά δείγματα πετρωμάτων. Τα περιθλασιογράμματα που προέκυψαν παρουσιάζονται παρακάτω (Εικ έως 4.58). Για την ερμηνεία τους χρησιμοποιήθηκαν ανακλάσεις και σχετικές εντάσεις ορυκτών από διεθνείς βάσεις δεδομένων. Εικόνα Αυτόματο περιθλασίμετρο 71

73 Εικόνα Περιθλασιόγραμμα δείγματος ΒΑΘ Ζ 5. Εικόνα Περιθλασιόγραμμα δείγματος ΒΑΘ Ζ-6 72

74 Εικόνα Περιθλασιόγραμμα δείγματος ΒΑΘ Ζ-9Α Εικόνα Περιθλασιόγραμμα δείγματος ΔΕΝ Ζ-8 73

75 Εικόνα Περιθλασιόγραμμα δείγματος ΒΟΛ-1 Εικόνα Περιθλασιόγραμμα δείγματος ΠΥΡ-4 74

76 Εικόνα Περιθλασιόγραμμα δείγματος ΟΧΥ-1 Εικόνα Περιθλασιόγραμμα δείγματος ΟΧΥ-2 75

77 Εικόνα Περιθλασιόγραμμα δείγματος SER 76

78 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 o ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 5.1 Εισαγωγή Στο παρόν κεφάλαιο περιγράφονται οι εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν, με σκοπό τον προσδιορισμό των γεωμετρικών, φυσικομηχανικών και φυσικοχημικών χαρακτηριστικών των δειγμάτων. Στις γεωμετρικές ιδιότητες κατατάσσεται το ισοδύναμο άμμου, στις φυσικές η περιεχόμενη υγρασία, η φαινόμενη πυκνότητα και η υδαταπορροφητικότητα, στις μηχανικές η αντοχή σε μοναξονική θλίψη και ο προσδιορισμός σκληρότητας με τη σφύρα Schmidt και τέλος, στις φυσικοχημικές ιδιότητες το μπλε του μεθυλενίου. Ο στόχος των εργαστηριακών δοκιμών των πετρωμάτων είναι η εξομοίωση των συνθηκών που επικροτούν κατά την χρήση τους αλλά και η καταλληλότητά τους για την εκάστοτε χρήση τους. Η σωστή εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών προϋποθέτει τη σωστή συλλογή των δειγμάτων, τα οποία θα πρέπει να συμπεριλαμβάνουν όλο το εύρος των διακυμάνσεων που παρατηρείται μακροσκοπικά (Ρηγόπουλος Ι., 2009). 5.2 Περιγραφή δοκιμών Αντοχή σε μοναξονική θλίψη Η αντοχή σε μοναξονική θλίψη (Uniaxial Compressive Strength - UCS) ενός δοκιμίου ακέραιου πετρώματος, αντιστοιχεί στη μέγιστη τάση που επιβάλλεται σε αυτό μέχρι τη θραύση του. Για την εκτέλεση της δοκιμής γίνεται χρήση υδραυλικής πρέσας που αποτελείται από δύο χαλύβδινες πλάκες (Εικ. 5.1), οι επιφάνειες των οποίων δεν θα πρέπει να αποκλίνουν του επιπέδου περισσότερο από mm. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, η δοκιμή πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τις Αμερικάνικές προδιαγραφές (ΑSTM D-2938), οι οποίες απαιτούν την δημιουργία δοκιμίων κυλινδρικού σχήματος, με λόγο ύψους (L) προς διάμετρο (D) μεταξύ 2 και 3, καθώς και διάμετρο που δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 54mm. Ωστόσο, στην παρούσα εργασία η δοκιμή πραγματοποιήθηκε με την χρήση δοκιμίων κυβικού σχήματος, η οποία είναι επίσης δυνατή (ΑSTM C ). οι δύο επιφάνειες του δοκιμίου πάνω στις οποίες ασκείται το φορτίο, θα πρέπει να είναι παράλληλες μεταξύ τους και λείες με μέγιστη απόκλιση 0.02 mm, έτσι ώστε να μην αποκλίνουν από την κάθετο προς τον άξονα του δοκιμίου περισσότερο από rad. Οι διαστάσεις των δοκιμίων μετρούνται με ακρίβεια 0.1 mm. 77

79 Εικόνα Υδραυλική πρέσα που χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της αντοχής σε μοναξονική θλίψη Ιδανικά. οι συνθήκες υγρασίας του δοκιμίου κατά την εκτέλεση της δοκιμής, θα πρέπει να αντιπροσωπεύουν τις πραγματικές συνθήκες. Ωστόσο, είναι δυνατό οι συνθήκες υγρασίας να είναι διαφορετικές, οπότε θα πρέπει να αναφέρονται στο έντυπο της δοκιμής. Τα δοκίμια που εξετάζονται σε ξηρή κατάσταση, τοποθετούνται σε φούρνο στους 105 ± 5 C για 24 ώρες. Το δοκίμιο τοποθετείται στο κέντρο του άξονα φόρτισης και εφαρμόζεται σε αυτό, φορτίο με συνεχή και σταθερό ρυθμό 6,70 kn/s. Συνήθως, η θραύση επέρχεται μετά από 5-10 λεπτά. Η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη (UCS) υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση : USC= P/A Όπου, USC: η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη σε kpa ή σε MPa, Ρ: το μέγιστο φορτίο σε KN ή MN, Α: το εμβαδόν της διατομής του δοκιμίου σε m Σκληρότητα πετρώματος κατά σφύρα Schmidt Με τη σφύρα Schmidt μετράται η σκληρότητα ενός πετρώματος (Schmidt Hammer Value - SHV) στην ύπαιθρο ή στο εργαστήριο και εκτιμάται έμμεσα η αντοχή του σε μοναξονική θλίψη με τη χρήση νομογράμματος (Εικ. 5.2). Αρχικά, σφύρα Schmidt σχεδιάστηκε για τον προσδιορισμό των μηχανικών χαρακτηριστικών σκυροδεμάτων. Αποτελείται από ένα ελατήριο και ένα πιστόνι, το οποίο τοποθετείται κάθετα πάνω στην επιφάνεια του υπό μελέτη ακανόνιστου ή μορφοποιημένου δοκιμίου. Το ελατήριο απελευθερώνεται και το πιστόνι αναπηδά πάνω στην επιφάνεια του πετρώματος. Τα αποτελέσματα της δοκιμής εξαρτώνται 78

80 σε μεγάλο βαθμό από το κατά πόσο χονδρόκοκκο ή λεπτόκοκκο είναι το πέτρωμα και από τυχόν ανομοιογένειες που παρουσιάζει. Για την εξάλειψη τυχόν σφαλμάτων, η δοκιμή επαναλαμβάνεται τουλάχιστον 10 φορές και εξάγονται τα αποτελέσματα ως μέσος όρος. Η δοκιμή σκληρότητας είναι αξιόπιστη για πετρώματα που η αντοχή τους σε ανεμπόδιστη θλίψη είναι πάνω από 20MPa (Κούκης Γ. και Σαμπατακάκης Ν., 2002). Εικόνα Διάγραμμα υπολογισμού της αντοχής σε ανεμπόδιστη θλίψη του ακέραιου πετρώματος με βάση τον μέσο όρο των μετρήσεων σκληρότητας (SHV) και της πυκνότητάς του (p d ) (DEERE and MILLER, 1966) Στην παρούσα διατριβή χρησιμοποιήθηκε σφύρα αναπήδησης τύπου L (ενέργεια κρούσης 0,74 N) (Eικ. 5.3) και κυβικά δοκίμια πετρωμάτων. Εικόνα Σφύρα Schmidt, τύπου L 79

81 Οι ενδείξεις της σφύρας Schmidt, χρησιμοποιούνται για την ταξινόμηση των πετρωμάτων σύμφωνα με τον Πίνακα 5.1. Πίνακας Ταξινόμηση ακέραιου πετρώματος σύμφωνα με την σκληρότητά του Κατηγορία Πετρωμάτων Μέση Ένδειξη Σφυριού (SHV) Πολύ μαλακά πετρώματα <10 Μαλακά πετρώματα Μέτρια πετρώματα Σκληρά πετρώματα Πολύ σκληρά πετρώματα > Περιεχόμενη υγρασία Η περιεχόμενη υγρασία (moisture content - w) προσδιορίστηκε σύμφωνα με τις Αμερικάνικες προδιαγραφές (AASHTO T255). Η ποσότητα του αδρανούς υλικού που απαιτείται, εξαρτάται από το μέγεθος του κλάσματος που χρησιμοποιείται κάθε φορά (Πίν. 5.2). Αρχικά το δείγμα ζυγίζεται στη φυσική του κατάσταση και καταγράφεται το βάρος του με ακρίβεια 0,1 g (m1). Στη συνέχεια μεταφέρεται σε κλίβανο, όπου ξηραίνεται στους 110±5 C μέχρι σταθερού βάρους και καταγράφεται το βάρος του με ακρίβεια 0,1 g (m2). Το δείγμα θεωρείται ότι έχει αποκτήσει σταθερό βάρος, όταν διαδοχικές ζυγίσεις με διαφορά μίας ώρας η μία από την άλλη, δε διαφέρουν μεταξύ τους περισσότερο από 0,1%. Η περιεχόμενη υγρασία (w) υπολογίζεται με βάση τον παρακάτω τύπο: Πίνακας Ποσότητα υλικού που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της περιεχόμενης υγρασίας Μέγιστο μέγεθος κόκκων (mm) Ελάχιστο βάρος δείγματος (mm) 4,75 0,5 9,5 1,5 12, ,

82 5.2.4 Φαινόμενη πυκνότητα και υδαταπορροφητικότητα Ο προσδιορισμός της φαινόμενης πυκνότητας (apparent density - p a ) και της υδαταπορροφητικότητας (water absorption - w a ) πραγματοποιείται σύμφωνα με τις νέες Ευρωπαϊκές προδιαγραφές (ΕΛΟΤ EN ) σε συγκεκριμένη ποσότητα αδρανούς υλικού, ανάλογα με το μέγεθος του κλάσματος που πρόκειται να χρησιμοποιηθεί (Πίν. 5.3). Πίνακας Βάρος αδρανούς υλικού που απαιτείται ανάλογα με το κοκκομετρικό μέγεθος. Για ενδιάμεσες διαβαθμίσεις το βάρος του δείγματος λαμβάνεται με παρεμβολή. Μέγιστο μέγεθος κόκκων δείγματος (mm) Ελάχιστο βάρος δείγματος (kg) , <4 1 Αρχικά το υλικό ξεπλένεται έτσι ώστε να απομακρυνθεί το λεπτόκοκκο υλικό. Στη συνέχεια, τοποθετείται σε συρμάτινο καλάθι και βυθίζεται σε δεξαμενή νερού μέχρι βάθους τουλάχιστον 50mm. Το καλάθι ανασηκώνεται περίπου 25mm από τον πάτο της δεξαμενής και αφήνεται να πέσει απότομα 25 φορές με ρυθμό περίπου 1 πτώση/sec, προκειμένου να απεγκλωβιστεί ο αέρας που υπάρχει μεταξύ των κόκκων του αδρανούς. Το δείγμα αφήνεται εξολοκλήρου βυθισμένο στο νερό για 24±0,5 ώρες. Ακολούθως, το καλάθι με το δείγμα αναρτώνται στο ζυγό και αφού πρώτα ανακινηθεί το υλικό, ζυγίζονται μέσα στο νερό και καταγράφεται το βάρος m 2 με ακρίβεια 0,1g. Το δείγμα αφήνεται να στραγγίξει μέσα στο καλάθι για λίγα λεπτά και τοποθετείται σε στεγνό ύφασμα, όπου στεγνώνεται επιφανειακά. Τα αδρανή θεωρείται ότι έχουν στεγνώσει επιφανειακά αλλά παραμένουν κορεσμένα όταν δεν υπάρχουν εμφανείς υμένες νερού πάνω στους κόκκους τους και ταυτόχρονα βρίσκονται σε μία νωπή κατάσταση. Στην κατάσταση αυτή, το δείγμα ζυγίζεται και καταγράφεται το βάρος m 1 με ακρίβεια 0,1g. Στη συνέχεια, το δείγμα μεταφέρεται στον κλίβανο σε θερμοκρασία 110±5 C, όπου ξηραίνεται μέχρι σταθερού βάρους και ζυγίζεται με ακρίβεια 0,1g (m 4 ). Επιπλέον, το καλάθι επιστρέφεται στη δεξαμενή, αναταράσσεται και ζυγίζεται μέσα στο νερό με ακρίβεια 0,1g (m 3 ). O υπολογισμός της υδαταπορροφητικότητας γίνεται βάση του παρακάτω τύπου: 81

83 O υπολογισμός της φαινόμενης πυκνότητας γίνεται βάση του παρακάτω τύπου: όπου : πυκνότητα νερού (g/cm 3 ), : βάρος στον αέρα του κορεσμένου και επιφανειακά ξηρού δείγματος (g), : βάρος καλαθιού και δείγματος στο νερό (g), : βάρος καλαθιού στο νερό (g), : βάρος στον αέρα του δείγματος που έχει υποστεί ξήρανση (g) Μπλε μεθυλενίου Η δοκιμή μπλε του μεθυλενίου (Methylene Blue Test) αποτελεί μία από τις σημαντικότερες φυσικοχημικές δοκιμές των αδρανών υλικών, ωστόσο ταξινομείται ως γεωμετρική ιδιότητα σύμφωνα με τα Ευρωπαϊκά πρότυπα. Χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της περιεκτικότητας των αδρανών σε ενεργά αργιλικά ορυκτά, τα οποία σε αντίθεση με τα μη ενεργά, έχουν την τάση να διογκώνονται ανάλογα με την περιεκτικότητά τους σε νερό. Η διόγκωση αυτή έχει ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη τάσεων εντός του πετρώματος, που έχουν καταστροφικές συνέπειες τόσο στο ασφαλτόμιγμα, όσο και στις ασύνδετες στρώσεις του οδοστρώματος. Η δοκιμή αυτή πραγματοποιήθηκε με βάση τις νέες Ευρωπαϊκές προδιαγραφές (ΕΛΟΤ EN 933-9). Το μπλε του μεθυλενίου είναι μία οργανική χρωστική ουσία, η οποία διαλύεται στο νερό δημιουργώντας διάλυμα χαρακτηριστικού μπλε χρώματος (Eικ. 5.4). Ο έλεγχος βασίζεται στην αρχή της προσρόφησης των μορίων του μπλε του μεθυλενίου επί της ενεργής επιφάνειας των αργιλικών ορυκτών. Αρχικά, αντιπροσωπευτικό ξηρό δείγμα του υπό μελέτη πετρώματος ( g για κλάσμα 0/2mm ή 30±0,1g για κλάσμα 0/0,125mm) προστίθεται σε 500ml αποσταγμένου νερού. Το διάλυμα αναδεύεται για 5 λεπτά και στη συνέχεια τιτλοδοτείται εισάγοντας μέσα σε αυτό 5 ml χρωστικής ουσίας. Ακολούθως εκτελείται νέα ανάδευση για τουλάχιστον 1 λεπτό και μεταφέρεται με τον αναδευτήρα μία σταγόνα πάνω σε διηθητικό χαρτί (δοκιμή κηλίδας ). Η κηλίδα που δημιουργείται κατ αυτό τον τρόπο, αποτελείται από μία κεντρική περιοχή με σκούρο μπλε χρώμα, που περιβάλλεται από μία άχρωμη ζώνη. Η δοκιμή θεωρείται ότι έχει ολοκληρωθεί όταν περιφερειακά της κεντρικής απόθεσης σχηματιστεί μία στεφάνη από ένα συνεχή δακτύλιο χρώματος ανοιχτού μπλε (πάχους περίπου 1 mm). Εάν μετά την προσθήκη της αρχικής ποσότητας των 5 ml δεν εμφανιστεί η στεφάνη, προστίθενται επιπλέον 5 ml χρωστικού διαλύματος, πραγματοποιείται ανάδευση για 1 λεπτό και 82

84 εκτελείται μία δεύτερη δοκιμή κηλίδας. Εάν εξακολουθεί να μην εμφανίζεται η στεφάνη, η διαδικασία επαναλαμβάνεται κατά τον ίδιο τρόπο έως ότου παρατηρηθεί ο σχηματισμός της κηλίδας (Eικ. 5.4). Η δοκιμή ολοκληρώνεται εφόσον η στεφάνη παραμείνει για 5 λεπτά. Αν εξαφανιστεί στα 4 λεπτά, προστίθενται επιπλέον 5 ml χρωστικού διαλύματος, ενώ σε περίπτωση που εξαφανιστεί κατά τη διάρκεια του 5ου λεπτού, προστίθενται 2 ml χρωστικού διαλύματος. Μετά το πέρας της δοκιμής, καταγράφεται ο συνολικός όγκος του μπλε του μεθυλενίου (Vi) που προστέθηκε για να σχηματιστεί η στεφάνη. Εικόνα Διαλύματα με μπλε μεθυλενίου a) δείγματος SER και b) δείγματος OXY-2 Εικόνα Χαρακτηριστική στεφάνη που σχηματίζεται, σηματοδοτώντας το τέλος της δοκιμής 83

85 Η τιμή του μπλε του μεθυλενίου (MB), εκφρασμένη σε γραμμάρια χρωστικής ουσίας ανά χιλιόγραμμο αδρανούς υλικού κλάσματος 0/2 mm, δίνεται από την παρακάτω εξίσωση: όπου Mi: η μάζα του δείγματος σε γραμμάρια Vi: ο συνολικός όγκος του προστιθέμενου χρωστικού διαλύματος σε χιλιοστόλιτρα. Στην περίπτωση που χρησιμοποιείται το κλάσμα 0/0,125 mm, το αποτέλεσμα καταγράφεται ως MB F. Σε κάθε περίπτωση, η τιμή μπλε του μεθυλενίου καταγράφεται με ακρίβεια 0,1 g χρωστικής ουσίας ανά χιλιόγραμμο του κλάσματος (g/kg) Ισοδύναμο άμμου Η δοκιμή ισοδύναμου άμμου (Sand Equivalent, SE) πραγματοποιείται προκειμένου να εξακριβωθεί η παρουσία επιβλαβών ποσοτήτων λεπτόκοκκου υλικού (μεγέθους αργίλου) στα αδρανή υλικά. Η παρουσία αργίλου είναι ανεπιθύμητη, λόγω του ότι περιβάλλει τα μεγαλύτερα κλάσματα του υλικού, λιπαίνοντας τις μεταξύ τους επιφάνειες. Ωστόσο θα πρέπει να σημειωθεί ότι με τη δοκιμή αυτή δεν είναι δυνατό από τα αργιλικά ορυκτά να διακριθούν εκείνα που ανήκουν στην ομάδα του σμηκτίτη, τα οποία υφίστανται διόγκωση, προκαλώντας σοβαρά προβλήματα στα διάφορα τεχνικά έργα. Η δοκιμή πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τις Αμερικάνικες προδιαγραφές (ASTM D-2419), όπου χρησιμοποιείται δείγμα που διέρχεται από το κόσκινο Νο 4 (4,75 mm) και υπολογίζεται η κατ όγκο σχέση της ποσότητας υλικού μεγέθους αργίλου προς την ποσότητα των κόκκων μεγέθους άμμου. Για την εκτέλεση της δοκιμής απαιτείται ο εξής εργαστηριακός εξοπλισμός: (α) διαφανής πλαστικός σωλήνας, εσωτερικής διαμέτρου 1¼in., βαθμονομημένος μέχρι τις 15in., (β) ορειχάλκινος λεπτός σωλήνας που καταλήγει σε κωνική απόληξη που φέρει 2 οπές, (γ) πλαστική φιάλη χωρητικότητας 3,785lt. (1 US gal), (δ) πλαστικός λεπτός σωλήνας που συνδέει τη φιάλη με τον ορειχάλκινο σωλήνα, (ε) πιεστικό στέλεχος που αποτελείται από μεταλλική ράβδο, η οποία στη μία άκρη καταλήγει σε βάση κωνικού σχήματος και στην άλλη σε κυλινδρικό βαρίδι συνολικού βάρους 1kg, (ζ) μεταλλικό κυλινδρικό δοχείο χωρητικότητας 85±5 cm3, (η) πλαστικό χωνί. Ακόμη απαιτείται υδατικό διάλυμα, το οποίο περιέχει άνυδρο CaCl2, γλυκερίνη και φορμαλδεΰδη. Με το παραπάνω διάλυμα επιτυγχάνεται η γρηγορότερη καθίζηση των κόκκων μεγέθους αργίλου. 84

86 Για την εκτέλεση της δοκιμής ακολουθείται η παρακάτω διαδικασία. Το προς εξέταση υλικό (διερχόμενο από το κόσκινο Νο 4), ξηραίνεται αρχικά στους 110±5 C. Στη συνέχεια, η πλαστική φιάλη γεμίζεται με το διάλυμα και τοποθετείται στη βάση της (σε ύψος περίπου 90cm από το τραπέζι εργασίας). Ακολούθως, μεταφέρεται στον ογκομετρικό σωλήνα διάλυμα έως τη χαραγή των 4in. Το μεταλλικό δοχείο (Εικ. 5.6) γεμίζεται με το υπό μελέτη δείγμα και μεταφέρεται στο σωλήνα με τη βοήθεια του πλαστικού χωνιού. Κατόπιν ο σωλήνας ανακινείται ελαφρώς, ώστε να απομακρυνθούν τυχόν φυσαλίδες που έχουν εγκλωβιστεί και να διαβραχεί πλήρως το δείγμα. Ο σωλήνας αφήνεται με το δείγμα σε ηρεμία για 10 λεπτά. Αφού τοποθετηθεί το ελαστικό πώμα στον πλαστικό σωλήνα, τοποθετείται αυτός στην ειδική συσκευή ανάδευσης (Εικ. 5.7), η οποία εκτελεί 90±3 παλινδρομικές κινήσεις σε 30±1 δευτερόλεπτα. Ακολούθως, ο ορειχάλκινος λεπτός σωλήνας εισάγεται στον πλαστικό σωλήνα, προσέχοντας να φτάσει μέχρι τον πυθμένα του. Ανοίγεται η στρόφιγγα προκειμένου να ξεπλυθεί η άμμος από το υλικό αργιλικού μεγέθους, το οποίο ανέρχεται στα ανώτερα τμήματα του πλαστικού σωλήνα. Κατά τη διαδικασία αυτή, χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή ούτως ώστε με την ανακίνηση του ορειχάλκινου σωλήνα να ξεπλυθεί όλη η ποσότητα λεπτόκοκκου υλικού που περιβάλλει τους κόκκους της άμμου, έως ότου η στάθμη του διαλύματος φτάσει στη χαραγή των 15in. Στη συνέχεια, ο πλαστικός σωλήνας αφήνεται σε ηρεμία για 20 λεπτά. Μετά την παρέλευση του χρόνου αυτού, σημειώνεται το ύψος της αργίλου (H) και εισάγεται με προσοχή το πιεστικό στέλεχος προκειμένου να σημειωθεί το ύψος της άμμου (h) (Εικ. 5.8). Το ισοδύναμο άμμου (SE) υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση: Εικόνα Μεταλλικό δοχείο που πληρώνεται με το υπό μελέτη δείγμα 85

87 Εικόνα Συσκευή ανάδευσης Η στρογγυλοποίηση του αποτελέσματος, όταν είναι δεκαδικός αριθμός, γίνεται στον προς τα επάνω ακέραιο αριθμό. Η δοκιμή εκτελείται σε τρία δείγματα και ως τιμή ισοδύναμου άμμου λαμβάνεται ο μέσος όρος των τριών δοκιμών, στρογγυλοποιημένος στον προς τον επάνω ακέραιο αριθμό. Υψηλή τιμή ισοδύναμου άμμου υποδεικνύει καλής ποιότητας υλικό. Εικόνα 5.8 Απλοποιημένο σχήμα όπου διακρίνεται ο βαθμονομημένος πλαστικός σωλήνας που μετράται το ύψος της αργίλου (H) και το ύψος της άμμου (h) για τον υπολογισμό του ισοδύναμου άμμου (Ρηγόπουλος Ι., 2009) 86

88 5.3 Αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών Αντοχή σε μοναξονική θλίψη Η δοκιμή πραγματοποιήθηκε με την χρήση κυβικών δοκιμίων με ακμή 13cm για τα ασβεστολιθικά δείγματα (Eικ. 5.9) και 7cm για τα δείγματα μαρμάρου (Εικ. 5.10). Τα αποτελέσματα (Πίν. 5.4) προέκυψαν από τον μέσο όρο τριών δοκιμών για το ασβεστολιθικό δείγμα και τεσσάρων για το δείγμα μαρμάρου. Εικόνα Κυβικά δοκίμια ασβεστολίθου Εικόνα Κυβικά δοκίμια μαρμάρου Πίνακας Αποτελέσματα αντοχής σε μοναξονική θλίψη Δείγμα Αντοχή σε Μοναξονική Θλίψη (MPa) OXY-2 153,09 SER 42,16 87

89 5.3.2 Σκληρότητα πετρώματος κατά σφύρα Schmidt Τα αποτελέσματα της σκληρότητας των πετρωμάτων που προέκυψαν από τη χρήση του σφυριού Schmidt, δίνονται σον Πίνακα 5.5. ενώ τα αποτελέσματα για την ανεμπόδιστη θλίψη δίνονται στον Πίνακα 5.5. Τα δοκίμια που χρησιμοποιήθηκαν για την δοκιμή ήταν κυβικού σχήματος, ακμής 30cm για τον ασβεστόλιθο (SER) και 7cm για το δείγμα μαρμάρου (ΟΧΥ-2). Οι τιμές σκληρότητας του δείγματος ΟΧΥ-2 μπορούν να θεωρηθούν και αναξιόπιστες, καθώς προέκυψαν από τη χρήση δοκιμίων που πρωτύτερα είχαν χρησιμοποιηθεί στην δοκιμή για τον υπολογισμό της ανεμπόδιστης θλίψης. Πίνακας Τιμές σκληρότητας δειγμάτων σύμφωνα με το σφυρί Schmidt Δείγμα Μέσος όρος ενδείξεων σφύρας Schmidt (SHV) Kατηγορία Πετρώματος ΟΧΥ-2 51,7 Σκληρό πέτρωμμα SER 54,5 Σκληρό πέτρωμμα Πίνακας Αποτελέσματα αντοχής σε ανεμπόδιστη θλίψη Δείγμα Αντοχή σε Aνεμπόδιστη Θλίψη (Mpa) ΟΧΥ-2 169,1 ± 50 SER 106,9 ± Περιεχόμενη Υγρασία Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την δοκιμή για την περιεχόμενη υγρασία δίνονται στον πίνακα 5.7. Πίνακας Αποτελέσματα περιεχόμενης υγρασίας Δείγμα Περιεχόμενη Υγρασία (%) OXY-2 0,0001 SER 0,

90 5.3.4 Φαινόμενη πυκνότητα και υδαταπορροφητικότητα Η υδαταπορροφητικότητα αλλά και η φαινόμενη πυκνότητα των δειγμάτων που χρησιμοποιήθηκαν για τις εργαστηριακές δοκιμές, δίνονται στον πίνακα 5.8. Πίνακας Αποτελέσματα υδαταπορροφητικότητας και φαινόμενης πυκνότητας Δείγμα Υδατοπορροφητικότητα (%) Φαινόμενη πυκνότητα (gr/cm 3 ) OXY-2 0,36 1,00 SER 7,11 0, Μπλε μεθυλενίου Τα αποτελέσματα της δοκιμής δίνονται στον πίνακα 5.9. Πίνακας Αποτελέσματα της δοκιμής "Μπλε του μεθυλενίου" Δείγμα Μπλε Μεθυλενίου (gr/kg) OXY-2 3,30 SER 4, Ισοδύναμο άμμου Στον πίνακα 5.10 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της δοκιμής. Πίνακας Αποτελέσματα δοκιμής "Ισοδύναμο άμμου" Δείγμα Ισοδύναμο Άμμου (%) OXY-2 85,29 SER 73,24 89

91 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 o - ΣΥΖΗΤΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 6.1 Εισαγωγή Στο παρόν κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών (βλ. ενότητα 5.3) που πραγματοποιήθηκαν για να προσδιοριστεί η καταλληλότητα χρήσης των δειγμάτων σε διάφορες εφαρμογές. Επίσης, για μια πιο εμπεριστατωμένη εικόνα των αποτελεσμάτων και των ιδιοτήτων των πετρωμάτων που χρησιμοποιήθηκαν για την πραγματοποίηση των εργαστηριακών δοκιμών, γίνεται η σύγκρισή τους με άλλα όμοια πετρώματα. Πιο συγκεκριμένα, το ασβεστολιθικό δείγμα συγκρίνεται με ασβεστολιθικά δείγματα του νομού Αχαΐας (Γιαννακοπούλου Π., 2013) ενώ το δείγμα μαρμάρου συγκρίνεται σε δείγματα μαρμάρου από τις περιοχές Καβάλας (Τριανταφύλλου Μ., 2014) και Θάσσου (Epitropoulou N. & Karantasi S., 2011). 6.2 Δείγμα Μαρμάρου (ΟΧΥ-2) Η πετρογραφική μελέτη αλλά και τα αποτελέσματα των δοκιμών του ισοδύναμου άμμου και του μπλε του μεθυλενίου που προέκυψαν για το δείγμα ΟΧΥ-2 μας υποδεικνύουν τη μικρή παρουσία αργιλικών ορυκτών στο πέτρωμα. Σύμφωνα με τα όρια που έχουν οριστεί για να προσδιοριστεί η καταλληλότητα χρήσης των πετρωμάτων ως αδρανών υλικών με βάση τα αποτελέσματα των δοκιμών του ισοδύναμου άμμου (Πίν. 6.1) και του μπλε του μεθυλενίου (Πίν. 6.2), το δείγμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αδρανές υλικό σε ψυχρά ασφαλτομίγματα για μικροεπιφανεικές στρώσεις. Πίνακας Όρια για το Ισοδύναμο Άμμου (Νικολαΐδης Αθ. κ.α., 2005) 90

92 Πίνακας Επιτρεπτές τιμές μπλε του μεθυλενίου σύμφωνα με διεθνείς προδιαγραφές (Νικολαΐδης Αθ. κ.α., 2005) Κατά τη σύγκριση του δείγματος με αντίστοιχα δείγματα μαρμάρου από τη Θάσσο (Epitropoulou N. & Karantasi S., 2011) συμπεραίνεται ότι η αντοχή των δειγμάτων από την περιοχή του Οχυρού Δράμας είναι πολύ μεγαλύτερη. Συγκεκριμένα τα δείγματα μαρμάρου από την Δράμα παρουσιάζουν αντοχή 153,09 MPa ενώ τα δείγματα μαρμάρου από περιοχή της Θάσσου παρουσιάζουν αντοχή ίση με 17 MPa. Όσον αφορά την σκληρότητα του πετρώματος σύμφωνα με τη σφύρα Schmidt, η σκληρότητα των μαρμάρων από την περιοχή της Δράμας είναι μεγαλύτερη από αυτή των μαρμάρων από την περιοχή της Καβάλας (45,7 SHV) (Τριανταφύλλου Μ., 2014). Τα αποτελέσματα των φυσικών δοκιμών έδωσαν καλύτερα αποτελέσματα έναντι των δειγμάτων μαρμάρων από την περιοχή της Καβάλα η υδαταπορροφητικότητα των οποίων είναι 0,35% ενώ η φαινόμενη πυκνότητα είναι 2,67 gr/cm 3. Τα δείγματα μαρμάρου από την Καβάλα παρουσιάζουν περισσότερα αργιλικά ορυκτά, γεγονός που συμπεραίνεται από τα αποτελέσματα των δοκιμών του ισοδύναμου άμμου και του μπλε του μεθυλενίου, με αποτελέσματα 50,3% και 5 gr/kg αντίστοιχα. 91

93 Πίνακας Αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών δειγμάτων μαρμάρου Δοκιμή Μάρμαρα Δράμας (ΟΧΥ- ) Μάρμαρα Καβάλας Μάρμαρα Θάσσου (SAL 1) Αντοχή σε μονοαξονική θλίψη (Mpa) 153,09-17 Ένδειξη σφύραας Schmidt (SHV) 51,7 45,7 - Υδαταπορροφητικότητα (%) 0,36 0,35 - Φαινόμενη πυκνότητα (gr/cm3) 1 2,67 - Μπλε μεθυλενίου (gr/kg) 3,3 5 - Ισοδύναμο άμμου (%) 85,29 50,3-6.3 Δείγμα Ασβεστολίθου (SER) Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις δοκιμές του ισοδύναμου άμμου και του μπλε του μεθυλενίου για το συγκεκριμένο δείγμα, έδειξαν ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί, σύμφωνα με τα όρια που έχουν οριστεί (Πίν ), ως αδρανές υλικό σε ψυχρά ασφαλτομίγματα για μικροεπιφανεικές στρώσεις. Κατά τη σύγκριση των αποτελεσμάτων της αντοχής του δείγματος σε μοναξονική θλίψη, με όμοιο δείγμα ασβεστολίθου από το νομό Αχαΐας, παρατηρείται ότι το δείγμα SER έχει πολύ μικρότερες αντοχές. Όσον αφορά την παρουσία αργιλικών στα πετρώματα, το δείγμα SER φέρει περισσότερα αργιλικά συγκριτικά με το δείγμα AXA 2, σύμφωνα με τα αποτελέσματα των δοκιμών του ισοδύναμου άμμου και του μπλε του μεθυλενίου. Τέλος, παρατηρείται διαφορά και στις φυσικές ιδιότητές, με το δείγμα SER να παρουσιάζει μεγαλύτερη υδαταπορροφητικότητα αλλά μικρότερη περιεχόμενη υγρασία. Τα παραπάνω αποτελέσματα δοκιμών παρατίθενται σε πίνακα παρακάτω (Πίν. 6.4). Πίνακας Αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών δειγμάτων ασβεστολίθου Δοκιμή Ασβεστόλιθος Σερρών (SER) Ασβεστόλιθος Αχαΐας (ΑΧΑ 2) Αντοχή σε μονοαξονική θλίψη (Mpa) 42,16 78,82 Περιεχόμενη υγρασία (%) 0,0016 0,12 Υδαταπορροφητικότητα (%) 7,11 1,67 Μπλε μεθυλενίου (gr/kg) 4,99 8,29 Ισοδύναμο άμμου (%) 73,24 90,2 92

94 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Διεθνής Βιβλιογραφία Epitropoulou N. & Karantasi S. (2011), The dolomitic Snow White marble of Thassos island, Ορυκτός Πλούτος Mineral Wealth, 160, Ελληνική Βιβλιογραφία Βουγιούκας Δ. και Χατζηπαναγής Ι. (2009), Γεωλογία Λιθοστρωματογραφία Τεκτονική και Κοιτασματολογία του Φαλακρού Όρους, Τελική Έκθεση, Γ Κοινοτικό Πλαίσιο Στήριξης, Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Ανταγωνιστικότητα» Μέτρο 7.3 Δράση (Ξάνθη, 2009), Τόμος 1, 1-76 Γιαννακοπούλου Π. (2013), Μελέτη καταλληλότητας ανθρακικών πετρωμάτων του Νομού Αχαΐας για χρήση τους ως αδρανών υλικών σε κατασκευαστικές και περιβαλλοντικές εφαρμογές, Αδημοσίευτη Μεταπτυχιακή Διατριβή, [Πανεπιστήμιο Πατρών, 164 σελίδες Κούκης Γ. και Σαμπατακάκης Ν. (2002), Τεχνική Γεωλογία, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Αθήνα, 515 σελίδες Μουντράκης Δ. (2010), Γεωλογία και Γεωτεκτονική Εξέλιξη της Ελλάδας, University Studio Press, Θεσσαλονίκη Νικολαΐδης Αθ. κ.α.(2005), Ισοδύναμο άμμου και μπλε του μεθυλενίου αδρανών υλικών οδοποιίας, Πρακτικά 2 ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Οδοποιίας (Μάιος 2005, Βόλος), 10 σελίδες Ρηγόπουλος Ι. (2009), Συσχετισμός ορυκτοπετρογραφικών και φυσικομηχανικών ιδιοτήτων των οφιολιθικών πετρωμάτων Πίνδου και Βούρινου και εκτίμηση της καταλληλότητάς τους ως αδρανών υλικών σε κατασκευές βιομηχανικές εφαρμογές, Αδημοσίευτη Διδακτορική Διατριβή, Πανεπιστήμιο Πατρών, 563 σελίδες Τριανταφύλλου Μ. (2014), Μελέτη καταλληλότητας ανθρακικών πετρωμάτων Καβάλας για χρήση τους ως αδρανών υλικών σε κατασκευαστικές εφαρμογές, Αδημοσίευτη Πτυχιακή Εργασία, Πανεπιστήμιο Πατρών, 85 σελίδες Τσιραμπίδης Α. (1996), Τα ελληνικά μάρμαρα & άλλα διακοσμητικά πετρώματα, University Studio Press, Θεσσαλονίκη, 310 σελίδες 93

95 Χατζηπαναγής Ι. και Βουγιούκας Δ. (2005), Τα μάρμαρα της Ανατολικής Μακεδονίας. Βασικοί παράγοντες που χαρακτηρίζουν την εμπορικότητά τους σαν διακοσμητικά πετρώματα. Ποιότητες παραγωγή τιμές αποθέματα, Πρακτικά 2 ου συνεδρίου της Επιτροπής Οικονομικής Γεωλογίας Ορυκτολογίας και Γεωχημείας (Οκτώβριος 2005, Θεσσαλονίκη), Διαδίκτυο Direct Industry (Δεκέμβριος 2014), Dionysso Marbe (Νοέμβριος 2014), Pavlidis Marble Granite (Νοέμβριος 2014), Τμήμα Γεωλογίας Α.Π.Θ. (Δεκέμβριος 2014), Ο ελληνικός ορυκτός πλούτος (Νοέμβριος 2014), 94

96 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ 95

97 ΠΑΡΤΗΜΑ Ι - ΠΙΝΑΚΕΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ Πίνακας 1 - Χημικές αναλύσεις ασβεστίτη Δείγμα ΒΑΘΖ-5 ΒΑΘΖ-5 ΒΑΘΖ-5 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 Ανάλυση Ca 38,12 37,66 37,72 37,12 38,43 36,93 37,12 38,41 O 15,22 15,03 15,06 14,82 15,34 14,74 14,82 15,33 Totals 53,34 52,69 52,78 51,93 53,77 51,67 51,93 53,75 Πίνακας 2 - Χημικές αναλύσεις φθοροαπατίτη Δείγμα ΒΑΘΖ-5 ΒΑΘΖ-5 ΒΑΘΖ-5 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 Ανάλυση F 6,04 5,22 7,19 9,23 7,94 6,09 P 19,46 19,99 20,13 18,87 18,64 18,37 Ca 36,32 38,54 38,31 33,97 35,28 37,03 O 39,62 41,2 41,28 37,93 38,15 38,51 Totals 101,43 104,94 106, Πίνακας 3 - Χημικές αναλύσεις μοσχοβίτη Δείγμα ΒΑΘΖ-5 ΒΑΘΖ-5 ΒΑΘΖ-5 ΒΑΘΖ-5 ΒΑΘΖ-5 ΒΑΘΖ-5 ΒΑΘΖ-5 Ανάλυση Mg 1,27 1,55 3,83 0,92 1,43 0,85 1,47 Al 14,6 15,15 13,48 15,28 14,34 16,08 14,74 Si 22,92 23,58 24,46 21,64 23,29 22,94 24,88 K 8,03 7,93 8,77 8,7 9,04 9,02 8,61 V 1,27 1,31 1,06 1,63 1,25 1,54 0,63 Cr 1,52 2,1 1,86 1,89 1,92 2,73 1,81 O 43,27 44,97 45,87 42,79 43,95 45,31 45,52 Totals 92,87 96,58 99,34 92,85 95,22 98,47 97,66 96

98 Πίνακας 4 - Χημικές αναλύσεις μοσχοβίτη Δείγμα ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 Ανάλυση Mg 1,2 1,45 1,87 1,64 2,18 2,18 2,17 2,28 1,28 1,61 2,23 2,24 2,01 2,79 Al 14,32 15,63 14,38 14,24 15,51 15,51 14,35 16,28 15,07 15,1 13,69 14,85 14,9 13,61 Si 22,41 23,16 23,48 22,53 23,89 23,89 23,51 24,43 24,26 23,58 23,8 24,9 26,06 24,54 K 7,98 8,89 9,46 8,67 8,85 8,85 9,44 9,29 8,73 9,07 9,22 9,1 7,69 8,55 O 40,69 43,06 42,71 41,18 44,26 44,26 42,91 45,72 43,67 43,21 42,64 44,9 45,84 43,65 Totals 86,6 92,18 91,91 88,26 94,68 94,68 92,37 98, ,56 91,59 95,98 96,51 93,14 Δείγμα ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 Ανάλυση Mg 1,69 1,8 2,28 2,23 1,96 2,3 1,99 Al 14,13 14,84 13,4 14,08 14,69 15,5 13,91 Si 24,7 22,44 24,03 22,83 22,47 24,3 23,26 K 9,11 8,82 9,08 8,68 9,02 10,08 8,25 O 43,69 41,76 42,66 41,76 41,8 45,05 41,87 Totals 93,32 89,67 91,46 89,57 89,94 97,24 89,29 97

99 Πίνακας 5 - Χημική ανάλυση οξειδίων του σιδήρου Πίνακας 6 - Χημική ανάλυση οξειδίων του σιδήρου Δείγμα ΒΑΘΖ-5 Δείγμα ΒΑΘΖ-5 Δείγμα ΒΑΘΖ-5 Ανάλυση 1 Ανάλυση 1 Ανάλυση 1 Mg 0,96 Si 1,34 Si 15,06 Si 2,75 Ca 1,44 Zr 49,18 Fe 46,12 Fe 54,56 O 34,41 O 23,58 O 25,55 Totals 98,65 Totals 73,42 Totals 82,89 Πίνακας 7 - Χημική ανάλυση ζιρκονίου Πίνακας 8 - Χημική ανάλυση κι άλλου μοσχοβίτη Πίνακας 9 - Χημικές αναλύσεις φουξίτη Πίνακας 10 - Χημική ανάλυση αλβίτη Δείγμα ΔΕΝ Ζ-8 Δείγμα ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 Δείγμα ΔΕΝ Ζ-8 Ανάλυση 1 Ανάλυση 1 2 Ανάλυση 1 Mg 2,14 Mg 2,1 1,69 Na 7,99 Al 12,66 Al 15,01 13,83 Al 10,75 Si 22,2 Si 24,54 22,29 Si 31,51 K 8,93 K 8,38 9,23 O 48,24 V 1,27 Cr 1,1 1,62 Totals 98,49 O 40,78 O 44,91 41,44 Totals 87,98 Totals 96,03 90,11 Πίνακας 11 - Χημικές αναλύσεις απατίτη Πίνακας 12 - Χημικές αναλύσεις σιδηροπυρίτη Δείγμα ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 Δείγμα ΔΕΝ Ζ-8 ΔΕΝ Ζ-8 Ανάλυση 1 2 Ανάλυση 1 2 P 19,85 20,24 S 55,12 50,65 Ca 40,14 40,39 Fe 44,27 41,97 O 41,65 42,26 Totals 99,4 92,62 Totals 101,64 102,89 98

100 ΠΑΡΤΗΜΑ ΙΙ ΦΑΣΜΑΤΑ ΑΚΤΙΝΩΝ Χ Εικόνα 1 Φάσμα ακτίνων Χ ασβεστίτη Εικόνα 2 - Φάσμα ακτίνων Χ φθοροαπατίτη 99

101 Εικόνα 3 - Φάσμα ακτίνων Χ αλβίτη Εικόνα 4 - Φάσμα ακτίνων Χ μοσχοβίτη Εικόνα 5 - Φάσμα ακτίνων Χ οξειδίων του σιδήρου 100

102 Εικόνα 6 - Φάσμα ακτίνων Χ ζιρκονίου Εικόνα 7 - Φάσμα ακτίνων Χ οξειδίων του σιδήρου Εικόνα 8 - Φάσμα ακτίνων Χ μοσχοβίτη 101

103 Εικόνα 9 - Φάσμα ακτίνων Χ σιδηροπυρίτη Εικόνα 10 - Φάσμα ακτίνων Χ φουξίτη 102

104 ΠΑΡΤΗΜΑ ΙIΙ ΕΝΤΥΠΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΔΟΚΙΜΗΣ "ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΜΟΝΟΑΞΟΝΙΚΗ ΘΛΙΨΗ" (ΑSTM D-2938) Όνομα Δείγματος SER Αριθμός δοκιμής 1 Στοιχεία Δοκιμίου Ύψος (cm) 12,8 Πλάτος (cm) 13,0 Εικόνα δοκιμίου μετά την θραύση Φορτίο Θραύσης (kn) 866,1 Αντοχή σε Μοναξονική Θλίψη σ c : 52,05 MPa 103

105 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΔΟΚΙΜΗΣ "ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΜΟΝΟΑΞΟΝΙΚΗ ΘΛΙΨΗ" (ΑSTM D-2938) Όνομα Δείγματος SER Αριθμός δοκιμής 2 Στοιχεία Δοκιμίου Ύψος (cm) 12,5 Πλάτος (cm) 13,0 Εικόνα δοκιμίου μετά την θραύση Φορτίο Θραύσης (kn) 590,5 Αντοχή σε Μοναξονική Θλίψη σ c : 36,34 MPa 104

106 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΔΟΚΙΜΗΣ "ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΜΟΝΟΑΞΟΝΙΚΗ ΘΛΙΨΗ" (ΑSTM D-2938) Όνομα Δείγματος SER Αριθμός δοκιμής 3 Στοιχεία Δοκιμίου Ύψος (cm) 12,8 Πλάτος (cm) 13,0 Φορτίο Θραύσης (kn) 634,0 Εικόνα δοκιμίου μετά την θραύση Αντοχή σε Μοναξονική Θλίψη σ c : 38,10 MPa 105

107 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΔΟΚΙΜΗΣ "ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΜΟΝΟΑΞΟΝΙΚΗ ΘΛΙΨΗ" (ΑSTM D-2938) Όνομα Δείγματος ΟΧΥ-2 Αριθμός δοκιμής 1 Στοιχεία Δοκιμίου Ύψος (cm) 7,13 Πλάτος (cm) 6,95 Εικόνα δοκιμίου μετά την θραύση Φορτίο Θραύσης (kn) 710,2 Αντοχή σε Μοναξονική Θλίψη σ c : 143,32 MPa 106

108 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΔΟΚΙΜΗΣ "ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΜΟΝΟΑΞΟΝΙΚΗ ΘΛΙΨΗ" (ΑSTM D-2938) Όνομα Δείγματος ΟΧΥ-2 Αριθμός δοκιμής 2 Στοιχεία Δοκιμίου Ύψος (cm) 7,14 Πλάτος (cm) 6,93 Εικόνα δοκιμίου μετά την θραύση Φορτίο Θραύσης (kn) 852,4 Αντοχή σε Μοναξονική Θλίψη σ c : 172,27 MPa 107

109 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΔΟΚΙΜΗΣ "ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΜΟΝΟΑΞΟΝΙΚΗ ΘΛΙΨΗ" (ΑSTM D-2938) Όνομα Δείγματος ΟΧΥ-2 Αριθμός δοκιμής 3 Στοιχεία Δοκιμίου Ύψος (cm) 7,16 Πλάτος (cm) 6,97 Εικόνα δοκιμίου μετά την θραύση Φορτίο Θραύσης (kn) 825,6 Αντοχή σε Μοναξονική Θλίψη σ c : 165,43 MPa 108

110 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΔΟΚΙΜΗΣ "ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΜΟΝΟΑΞΟΝΙΚΗ ΘΛΙΨΗ" (ΑSTM D-2938) Όνομα Δείγματος ΟΧΥ-2 Αριθμός δοκιμής 4 Στοιχεία Δοκιμίου Ύψος (cm) 7,18 Πλάτος (cm) 7,00 Εικόνα δοκιμίου μετά την θραύση Φορτίο Θραύσης (kn) 660,1 Αντοχή σε Μοναξονική Θλίψη σ c : 131,33 MPa 109