Από Πέτρο Ι. Πετρούνια

Transcript

1 Υψηλής ποιότητας αδρανή υλικά από τα οφιολιθικά πετρώματα της Βέροιας-Νάουσας: Αποτίμηση των ορυκτοπετρογραφικών και φυσικομηχανικών ιδιοτήτων και προσδιορισμός επικινδυνότητας από την παρουσία αμιαντικών ινών. Από Πέτρο Ι. Πετρούνια Μεταπτυχιακή διατριβή Πάτρα 2013

2 1

3 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ Υψηλής ποιότητας αδρανή υλικά από τα οφιολιθικά πετρώματα της Βέροιας-Νάουσας: Αποτίμηση των ορυκτοπετρογραφικών και φυσικομηχανικών ιδιοτήτων και προσδιορισμός επικινδυνότητας από την παρουσία αμιαντικών ινών. ΜΕΛΗ ΤΗΣ ΤΡΙΜΕΛΟΥΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗΣ Κωνσταντίνος Χατζηπαναγιώτου, Καθηγητής Τμήματος Γεωλογίας Πανεπιστημίου Πατρών (επιβλέπων) Βασίλειος Τσικούρας, Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήματος Γεωλογίας Πανεπιστημίου Πατρών Νικόλαος Σαμπατακάκης, Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήματος Γεωλογίας Πανεπιστημίου Πατρών Από Πέτρο Ι. Πετρούνια ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΔΙΠΛΩΜΑ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ: ΓΕΩΕΠΙΣΤΗΜΕΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ: ΟΡΥΚΤΕΣ ΠΡΩΤΕΣ ΥΛΕΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Πάτρα

4 Πρόλογος Οι συνεχώς αυξανόμενες ανάγκες δημιουργούν πιέσεις για την εξεύρεση των ιδανικότερων και ανθεκτικότερων αδρανών υλικών. Αυτός είναι και ένας από τους λόγους που η έρευνα των οφιολιθικών συμπλεγμάτων σε παγκόσμια κλίμακα, παρουσιάζει τις τελευταίες δεκαετίες αυξανόμενους ρυθμούς. Επίσης η σημαντικότητα της μελέτης του οφιολιθικού συμπλέγματος, από τη σκοπιά των κατασκευαστικών εφαρμογών των λιθοτύπων που περιλαμβάνουν έγκειται στο ότι οι εμφανίσεις αυτές καταλαμβάνουν μεγάλες εκτάσεις της ηπειρωτικής κυρίως Ελλάδας και μπορούν να αντικαταστήσουν σε συγκεκριμένες βιομηχανικές περιβαλλοντικές εφαρμογές τα λιγότερο ανθεκτικότερα ασβεστολιθικά πετρώματα που αποτελούν την κύρια πρώτη ύλη στην κατασκευαστική βιομηχανία. Η παρούσα διατριβή διερευνά την επίδραση του συνόλου των πετρογραφικών παραμέτρων στην αντοχή και ανθεκτικότητα των οφιολιθικών πετρωμάτων της περιοχής Βέροιας - Νάουσας, καθώς αυτά αξιολογούνται ως αδρανή υλικά τόσο σε βιομηχανικές όσο και σε περιβαλλοντικές εφαρμογές. Εστιάζεται στην γνώση των ιδιαίτερων ορυκτοπετρογραφικών χαρακτηριστικών των πετρωμάτων καθώς αυτά τα χαρακτηριστικά είναι που καθορίζουν την καταλληλότητα τους ως αδρανή αλλά και την συμπεριφορά τους κατά την διάρκεια της χρήση τους. Επίσης διερευνάται και η καταλληλότητα των αδρανών υλικών, ως προς την ικανότητα τους να εξομαλύνουν το ph σε όξινες λίμνες καθώς αποτελεί ένα σημαντικό περιβαλλοντικό πρόβλημα που χρήζει επίλυσης. H παρούσα διατριβή αποτελεί τον επίλογο των μεταπτυχιακών σπουδών μου στον τομέα των ορυκτών πρώτων υλών του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Για την ολοκλήρωση αυτής οφείλω να εκφράσω τις θερμές ευχαριστίες μου σε όσους με βοήθησαν με οποιονδήποτε τρόπο να περατώσω την μεταπτυχιακή μου διατριβή. Καταρχάς, Ευχαριστώ ιδιαίτερα τον Καθηγητή και Επιβλέποντα της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής Δρ. Κ. Χατζηπαναγιώτου. Αρχικά διότι αποτέλεσε τη πηγή έμπνευσης μου, μέσα από τα προπτυχιακά μαθήματα του, ακολούθως να τον ευχαριστήσω ιδιαίτερα για το δικαίωμα που μου προσέφερε ώστε να ενταχθώ τόσο μεταπτυχιακό πρόγραμμα όσο και μετέπειτα στην δική του ομάδα έρευνας. Τέλος τον ευχαριστώ θερμά για το αδιάκοπο ενδιαφέρον του, καθώς και για την ηθική υποστήριξη που μου προσέφερε σε όλη διάρκεια του μεταπτυχιακού προγράμματος σπουδών. 3

5 Επίσης, να ευχαριστήσω θερμά τον Αναπληρωτή Καθηγητή και μέλος της Τριμελούς εξεταστικής επιτροπής Δρ. Β. Τσικούρα ο οποίος στάθηκε δίπλα μού σε όλη τη περίοδο του μεταπτυχιακού προγράμματος. Τον ευχαριστώ για το αδιάκοπο ενδιαφέρον του, αψηφώντας πάντοτε τα ωράρια, χαρίζοντας μου πολύτιμες συμβουλές και πολύπλευρες επιστημονικές προτάσεις. Επίσης, τον ευχαριστώ θερμά για τον κόπο που κατέβαλε καθώς και την πολύτιμη αρωγή του κατά την διαδικασία της δειγματοληψίας στην περιοχή της Βέροιας. Να ευχαριστήσω τον Αναπληρωτή καθηγητή και μέλος της Τριμελούς εξεταστικής επιτροπής Δρ. Ν. Σαμπατακάκη για την παραχώρηση του εργαστηρίου του ώστε να πραγματοποιηθούν κάποιες από τις εργαστηριακές δοκιμές. Επίσης να ευχαριστήσω θερμά τον Δρ. Ι. Ρηγόπουλο για το πνευματικό του παιδί, το διδακτορικό του, που στάθηκε σύμβουλος μου σε όλη την διάρκεια της μελέτης μου, καθώς και για τις πολύτιμες συμβουλές του ίδιου που απλόχερα μου προσέδιδε. Σημαντική ήταν η βοήθεια του υπεύθυνου του εργαστηρίου Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας και Μικροανάλυσης κ. Β. Κωτσόπουλου, τον οποίο ευχαριστώ θερμά. Ακόμη ευχαριστώ θερμά την συνάδελφο μου Κ. Ρογκάλα για την παραχώρηση του ψηφιοποιημένου χάρτη που κατασκεύασε με χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (GIS), καθώς και για την αρωγή της στην υπαίθρια εργασία. Επίσης, να ευχαριστήσω την Π. Γιαννακοπούλου για την συμπαράσταση αλλά και αρωγή της κατά την διάρκεια της εκτέλεσης των εργαστηριακών δοκιμών. Ακόμη, να ευχαριστήσω την Ε. Υφαντή για την αρωγή της στην υπαίθρια εργασία αλλά και την ηθική συμπαράσταση που μου προσέφερε. Επιπρόσθετα να ευχαριστήσω τους Β. Σκληρό για την ανταλλαγή επιστημονικών απόψεων αλλά και τον Η. Κεβρεκίδη για την αρωγή του κατά την θραύση των όγκων που συλλέχτηκαν κατά την υπαίθρια εργασία. Τέλος, αλλά πριν από όλους, ευχαριστώ θερμά τους γονείς μου οι οποίοι με ενθάρρυναν και με στήριξαν υλικά και ηθικά ώστε να πραγματοποιήσω τους στόχους μου, δείχνοντας πλήρη εμπιστοσύνη στην κρίση μου και τις δυνατότητές μου. Πέτρος Ι. Πετρούνιας Πάτρα,

6 Περιεχόμενα 1 Εισαγωγή 1.1 Γενικά Αδρανή υλικά Κατηγορίες πετρωμάτων για χρήση ως αδρανή υλικά Ταξινόμηση αδρανών υλικών Ταξινόμηση βάση της προέλευσης Ταξινόμηση βάση της πηγής λήψης Ταξινόμηση βάση του μεγέθους των κόκκων Ταξινόμηση βάση του ειδικού βάρους Χρήσεις αδρανών υλικών Τα αδρανή υλικά στην Ελλάδα Διαδικασία μελέτης περιοχής με σκοπό τον καθορισμό πιθανής θέσης απόληψης αδρανών υλικών Αναφορά στους οφιολίθους Μοντέλα γένεσης των οφιολίθων Πετρογένεση στα οφιολιθικά συμπλέγματα Οφιολιθικές εμφανίσεις στην Ελλάδα Σκοπός της διατριβής Μεθοδολογία Νομοθετικό πλαίσιο 2.1 Νομοθετικό πλαίσιο για τα αδρανή υλικά Νόμος 669/1977 «Περί εκμετάλλευσης λατομείων» Κανονισμός μεταλλευτικών και λατομικών εργασιών (Κ.Μ.Λ.Ε.) Υπουργική Απόφαση «Περί κατάταξης έργων και δραστηριοτήτων σε κατηγορίες, περιεχόμενο Μελέτης Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων κ.λπ.» Νόμος Περί προστασίας δασών και δασικών εν γένει εκτάσεων της Χώρας Δίκτυο Natura Δίκτυο Natura 2000 στην περιοχή μεταξύ της Βέροιας και της Νάουσας.41 3 Γεωλογική τοποθέτηση της περιοχής σε γεωτεκτονικές ζώνες 3.1 Γεωγραφική τοποθέτηση της περιοχής μελέτης Γεωτεκτονικές ζώνες της Ελλάδας Γεωτεκτονική θέση της ζώνης Αξιού Διαίρεση της ζώνης του Αξιού Γενική στρωματογραφική διάρθρωση των υποζωνών Υποζώνη Αλμωπίας Παλαιογεωγραφική και γεωτεκτονική θέση Λιθοστρωματογραφική εξέλιξη Παλαιογεωγραφική και γεωτεκτονική θέση της Πελαγονικής ζώνης Λιθοστρωματογραφική εξέλιξη και τεκτονική δομή της Πελαγονικής Οι οφιόλιθοι και τα συνοδά ιζήματoγενή πετρώματα της Πελαγονικής

7 4 Γεωλογική τοποθέτηση 4.1 Γεωλογική τοποθέτηση περιοχών μελέτης Περιοχή Κουτσοχωρίου Περιοχή Φυτείας Περιοχή Αρκοχωρίου Περιοχή μεταξύ του Αρκοχωρίου και της Νάουσας Περιοχή μεταξύ Στενήμαχου και Αρκοχωρίου Περιοχή Χονδροσούβλας Πετρογραφία 5.1 Πετρογραφία Εισαγωγή Η εξέλιξη της θεωρίας για τη διαδικασία της Σερπεντινίωσης Επίδραση της σερπεντινίωσης στα αδρανή υλικά Οφιολιθικό σύμπλεγμα της περιοχής μεταξύ Νάουσας και Βέροιας Σερπεντινιωμένοι λερζόλιθοι Σερπεντινιωμένοι χαρτσβουργίτες Σερπεντινίτες Βασάλτες Δολερίτες Κατακλαστικοί δολερίτες Γεωχημεία 6.1 Γεωχημεία Υπερβασικοί λιθότυποι Βασικά πετρώματα Έμμεσος χημικός προσδιορισμός της εξαλλοίωσης των πετρωμάτων Εργαστηριακές δοκιμές αδρανών υλικών Αποτελέσματα 7.1 Εισαγωγή Περιγραφή εργαστηριακών δοκιμών Γενικές ιδιότητες Δειγματοληψία Πετρογραφία ληφθέντων δειγμάτων Γεωμετρικές ιδιότητες Δείκτης πλακοειδούς Δείκτης επιμήκυνσης Ισοδύναμο άμμου Φυσικές ιδιότητες Περιεχόμενη υγρασία Φαινόμενη πυκνότητα και υδαταπορροφητικότητα

8 7.2.4 Μηχανικές ιδιότητες Αντοχή σε μονοαξονική θλίψη Δοκιμή σημειακής φόρτισης Σκληρότητα πετρώματος κατά σφύρα Schmidt Δοκιμή Los Angeles Φυσικοχημικές ιδιότητες Ανθεκτικότητα στην αποσάθρωση με χρήση MgSO Μπλε μεθυλενίου Αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών Γεωμετρικές παράμετροι Φυσικές παράμετροι Μηχανικές παράμετροι Φυσικοχημικές παράμετρο Επιπλέον εργαστηριακές δοκιμές 8.1 Επιπρόσθετες δοκιμές Μικροτραχύτητα αδρανών υλικών για χρήση σε αντιολισθηρά οδοστρώματα Βαθμός ολισθηρότητας Προσδιορισμός μικροτραχύτητας με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης Μελέτη σκυροδεμάτων Γενικά για το σκυρόδεμα Αντοχή σκυροδέματος Αλκαλοπυριτική Αντίδραση Σύνθεση σκυροδεμάτων Συντήρηση σκυροδεμάτων Μονοαξονική φόρτιση - Αποτελέσματα Μικροσκοπική παρατήρηση σκυροδεμάτων με πολωτικό μικροσκόπιο Παρατήρηση σκυροδεμάτων με χρήση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου Περιβαλλοντική μελέτη εξορυκτικής διαδικασίας Γενικά Όξινη Απορροή Μεταλλείων (ΟΑΜ) Το φαινόμενο της απορροής μεταλλείων Βαρέα μέταλλα σε φυσικούς αποδέκτες Επίλυση περιβαλλοντικών προβλημάτων με χρήση αδρανών υλικών Πειραματική προσομοίωση των όξινων λιμνών και επίλυση του προβλήματος Διερεύνηση αμιαντικών ορυκτών στους υπο εξέταση λιθότυπους 9.1 Γενικά στοιχεία για τον αμίαντο Χρήσεις αμιάντου Επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία Εξορυκτικές διαδικασίες αμιάντου στην Ελλάδα Μέθοδοι ανίχνευσης και ποιοτική ανάλυση Εργαστηριακή διερεύνιση για αμιαντικά ορυκτά Περιθλασιμετρία ακτίνων X Αναζήτηση αμιαντικών ορυκτών στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM)

9 10 Συσχετίσεις μεταξύ φυσικών, γεωμετρικών, μηχανικών, φυσικοχημικών παραμέτρων 10.1 Γενικά Ανάλυση παλινδρόμησης δεδομένων Συσχετίσεις μεταξύ παραμέτρων των αδρανών υλικών Υψηλές συσχετίσεις Ενδιάμεσες συσχετίσεις Ασθενείς συσχετίσεις Συσχετίσεις μεταξύ μηχανικών, φυσικών, φυσικοχημικών παραμέτρων και του βαθμού σερπεντινίωσης Συσχετίσεις μεταξύ αντοχής σκυροδεμάτων, εξομάλυνσης του ph, με τις ιδιότητες των αδρανών υλικών 11.1 Γενικά Συσχετίσεις της αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση των σκυροδεμάτων με παραμέτρους των αδρανών υλικών Συσχετίσεις μεταξύ ιδιοτήτων, σύστασης των πετρωμάτων και της εξομάλυνσης του ph Συσχετίσεις μεταξύ χημικών δεικτών και μηχανικών ιδιοτήτων Αξιολόγηση πετρωμάτων Συζήτηση αποτελεσμάτων 12.1 Εισαγωγή Καταλληλότητα αδρανών σε διάφορες εφαρμογές Καταλληλότητα αδρανών υλικών για σκυροδέματα Καταλληλότητα αδρανών υλικών για αντιολισθηρή στρώση Αξιολόγηση αδρανών για σκύρα βάσης σιδηροτροχιών Αξιολόγηση αδρανών για την εξομάλυνση του ph Καταλληλότητα αδρανών υλικών με βάση την περιεκτικότητα σε επιβλαβή συστατικά Συζήτηση νομοθετικού πλαισίου Σχολιασμός αποτελεσμάτων εργαστηριακών δοκιμών Συσχετίσεων Συμπεράσματα 13.1 Γενικά Συμπεράσματα μικροσκοπικής έρευνας Συμπεράσματα καταλληλότητας αδρανών υλικών Ερωτήματα που δημιουργήθηκαν και χρήζουν περαιτέρω έρευνας Βιβλιογραφία Παράρτημα Περίληψη 8

10 Κεφάλαιο 1 1 Εισαγωγή 1.1 Γενικά Από την αρχαιότητα λίκνο του κάθε πολιτισμού αποτελούσαν οι διάφορες κατασκευές, οι οποίες χρησιμοποιούσαν τους κατάλληλους τύπους πετρωμάτων. Η ανάγκη του ανθρώπου να βελτιώσει τις συνθήκες διαβίωσης του οδήγησε στην εξέλιξη των μέσων μεταφοράς για την διακίνηση των αγαθών με την κατασκευή οδικών έργων και τη χρήση των κατάλληλων αδρανών υλικών. Από τους Ρωμαϊκούς λιθόστρωτους δρόμους μέχρι τα σημερινά υπερσύγχρονα αντιολισθηρά οδοστρώματα η χρήση των αδρανών θεωρείται καθοριστική (Εικ.1). Ομοίως, η εφεύρεση του σκυροδέματος καθόρισε σε σημαντικό βαθμό την ανάπτυξη πολλών πολιτισμών ενώ ταυτόχρονα αύξησε κατά κόρoν τη μόνιμη ζήτηση θραυστών αδρανών υλικών. Αν και η αξία των αδρανών ως βασικά προϊόντα είναι χαμηλή, αποτελούν ουσιαστικό δείκτη στην οικονομική ανάπτυξη ενός τόπου. Η παραγωγή τους συνδέεται άμεσα με τον πληθυσμό και τη βιομηχανική ανάπτυξη. Αποτελούν βασικό συστατικό του σκυροδέματος, χρησιμοποιούνται στην οδοποιία (αντιολισθηρές στρώσεις, βάσεις, υποβάσεις, επιχώματα), σε κονιάματα, για έρμα σιδηροδρομικής γραμμής, ως υλικά πλήρωσης κ.α. Επίσης χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε διάφορες περιβαλλοντικές εφαρμογές, όπως στην προστασία των εδαφών από τη διάβρωση, ως φίλτρα για τον καθαρισμό νερών, ως φίλτρα περιορισμού των εκπομπών διοξειδίου του θείου από τα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας, στην ευστάθεια φυσικών και τεχνητών πρανών, στη σταθεροποίηση κατολισθητικών φαινομένων. Η αναζήτηση νέων αποθεμάτων με την συνεχή αύξηση της ζήτησης καθίσταται επιτακτική ενώ παράλληλα πραγματοποιούνται αρκετές μελέτες που αφορούν την χρησιμοποίηση ανακυκλωμένων αδρανών υλικών (π.χ. Huang et al. 2005, Viyanant 2006, Poon & Chan 2007, Tabsh & Abdelfatah 2009). Τέτοια αδρανή μπορεί να προέρχονται από σκωρίες, από απορρίμματα παλαιών μεταλλευτικών και λατομικών εργασιών εκμετάλλευσης, από υλικά κατεδαφίσεων, από κονιορτοποιημένα υλικά παλαιών οδοστρωμάτων, ενώ παράγονται και τεχνητά αδρανή μετά από διαπύρωση πετρωμάτων κ.α. 9

11 Ρωμαϊκοί λιθόστρωτοι δρόμοι. Η ιστορία και η εξέλιξη της χρήσης των αδρανών υλικών. Εικόνα 1: Από τους Ρωμαϊκούς λιθόστρωτους δρόμους μέχρι τα σημερινά υπερσύγχρονα αντιολισθηρά οδοστρώματα η χρήση των αδρανών θεωρείται καθοριστική. 10

12 1.2 Αδρανή υλικά Αδρανή υλικά θεωρούνται τεμάχια πετρώματος, τα οποία χρησιμοποιούνται είτε αυτούσια (π.χ. έρμα σιδηροδρομικών γραμμών, στραγγιστήρια, επιχώματα, βράχοι θωράκισης κ.λπ.) είτε με χρήση κάποιου συγκολλητικού μέσου (π.χ. κονιάματα, σκυροδέματα, ασφαλτομίγματα κ.λπ.) στα τεχνικά έργα. Τα αδρανή υλικά δεν αντιδρούν χημικά με το συγκολλητικό μέσο παρά μόνο συγκρατούνται από αυτό. Στην πραγματικότητα όμως πρόκειται για υλικά χημικά ενεργά, που ελέγχουν τις ιδιότητες και τη συμπεριφορά της μάζας στην οποία συμμετέχουν. Παρά την χαμηλή τους αξία, ως βασικά προϊόντα, αποτελούν έναν από τους σημαντικότερους πυλώνες κάθε οικονομίας. Σύμφωνα με τα στοιχεία του ΥΠΕΚΑ αλλά και την αξιολόγηση των στοιχείων των αρμόδιων (για την αδειοδότηση των λατομείων αδρανών) Υπηρεσιών των Νομαρχιών και των Περιφερειών, προκύπτει ότι πριν την περίοδο της ύφεσης, είχαμε ένα συνολικό όγκο παραγωγής πάνω από 100 εκατομμύρια τόνους αδρανών (όλων των κλασμάτων συνολικά) που το 2009 και έπειτα έπεσε στα εκατομμύρια τόνους. Οι πλέον σημαντικοί παράγοντες που επιδρούν στις διαδικασίες παραγωγής των αδρανών έχουν σχέση με τη φύση και τα χαρακτηριστικά των ακατέργαστων πρωτογενών υλικών, τις απαιτήσεις της αγοράς για αδρανή και τη διαθέσιμη τεχνολογία να παράγει τα επιθυμητά αδρανή από τα διαθέσιμα πρωτογενή υλικά. Οι συνεχώς αυξανόμενες ανάγκες δημιουργούν πιέσεις για την εξεύρεση νέων λατομικών περιοχών υπό την σκιά ενός πλούσιου νομοθετικού πλαισίου που επικεντρώνεται σε περιβαλλοντικά ζητήματα ή θέματα ασφάλειας θέτοντας κατευθύνσεις και περιορισμούς για την εκμετάλλευση του κοιτάσματος ως προς την ανάπτυξη και την τελική μορφή της εκσκαφής. Συνεπώς, αν σκοπός είναι να μην ανασταλεί πλήρως τη εξορυκτική δραστηριότητα των αδρανών υλικών, πρέπει να βρεθεί ένας τρόπος συνύπαρξης της παραγωγικής αυτής δραστηριότητας με τα φυσικά ενδιαιτήματα, τους οικοτόπους και την βιοποικιλότητα κάθε είδους. 11

13 1.2.1 Κατηγορίες πετρωμάτων για χρήση ως αδρανή υλικά Πλέον είναι αποδεκτό από όλους ως κριτήριο διαχωρισμού των πετρωμάτων να θεωρείται ο τρόπος σχηματισμού τους, δηλαδή τα γενετικά και μόνο κριτήρια. Βάσει αυτού του κριτηρίου λοιπόν διακρίνονται οι εξής κατηγορίες πετρωμάτων: α) Μαγματικά, β) Ιζηματογενή, γ) Μεταμορφωμένα. Μαγματικά πετρώματα: Ονομάζονται τα πετρώματα εκείνα, τα οποία προέρχονται από τη στερεοποίηση φυσικού πυριτικού τήγματος. Η καταλληλότητα τους ως αδρανή εξαρτάται από το σύνολο των πετρογραφικών χαρακτηριστικών τους. Κύριοι εκπρόσωποι αυτών για παραγωγή αδρανών υλικών αποτελούν οι γρανίτες και οι διορίτες, που είναι συνήθως αδροκρυσταλλικά έως μεσοκρυσταλλικά πετρώματα. Αποτελούν συμπαγή και σκληρά πετρώματα, ανθεκτικά στην αποσάθρωση και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε όλες τις κύριες εφαρμογές των αδρανών υλικών. Επιπροσθέτως, κυρίως την τελευταία δεκαετία χρησιμοποιούνται πετρώματα που ανήκουν σε οφιολιθικά συμπλέγματα (κυρίως γάββροι, περιδοτίτες, δολερίτες) καθώς παρουσιάζουν αυξημένες φυσικομηχανικές ιδιότητες. Ιδιαίτερα οι δολερίτες έχουν παγκοσμίως χρησιμοποιηθεί ως αντιολισθηρά αδρανή οδοστρωσίας, αδρανή σκυροδεμάτων υψηλής αντοχής, σκύρα σιδηροτροχιών,(ragan, Griffiths, Alonso et al., Τσικούρας κ.α.). Στα υπερβασικά πετρώματα ο βαθμός σερπεντινίωσης είναι αυτός που καθορίζει την καταλληλότητα αυτών ως αδρανή υλικά σε διάφορες εφαρμογές καθώς λιθότυποι έντονα σερπεντινιωμένοι παρουσιάζουν αισθητά χαμηλές φυσικομηχανικές ιδιότητες, σε σχέση με τους αντίστοιχούς μη σερπεντινιωμένους λιθότυπους. Τα ηφαιστειακά πετρώματα χαρακτηρίζονται από τη συμμετοχή άμορφης υαλώδους μάζας, η οποία καθορίζει και σε μεγάλο βαθμό την καταλληλότητα αυτών ως αδρανή υλικά. Τέλος, τα πυροκλαστικά πετρώματα σε γενικές γραμμές θεωρούνται χαμηλής ποιότητας αδρανή υλικά, κάτι που σε ορισμένες περιπτώσεις αναθεωρείται σημαντικό. 12

14 Ιζηματογενή πετρώματα: Ονομάζονται τα πετρώματα που προκύπτουν από την καθίζηση υλικού, που βρίσκεται διαλυμένο ή αιωρείται στο νερό ή σ άλλο μέσο ή στον αέρα, και αναπτύσσονται σε στρώματα με σημαντικές διαστάσεις. Το υλικό από το οποίο προέρχονται είναι υλικό αποσάθρωσης από πετρώματα που προϋπήρχαν. Κύριοι εκπρόσωποι των ιζηματογενών πετρωμάτων που χρησιμοποιούνται ως θραυστά υλικά για σκυρόδεμα και ως υλικά οδοστρωσίας είναι ο ασβεστόλιθος και ο ψαμμίτης. Αποτελούν πετρώματα μικρότερης μηχανικής αντοχής σε σχέση με τα μαγματικά, όμως χρησιμοποιούνται ευρέως κυρίως λόγω της ευκολίας που παρουσιάζεται κατά την εξόρυξη τους καθώς και της εκτεταμένης εμφάνισης τους στο σύνολο του Ελλαδικού χώρο. Μεταμορφωμένα πετρώματα: Ονομάζονται τα πετρώματα που προέρχονται από μεταμόρφωση μαγματικών ή ιζηματογενών ή και μεταμορφωμένων πετρωμάτων κάτω από την επίδραση φυσικοχημικών παραγόντων. Τα πετρογραφικά τους χαρακτηριστικά, καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό την καταλληλότητα τους ως αδρανή υλικά, τα οποία εξαρτώνται από τις συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας κάτω από τις οποίες έλαβε χώρα η μεταμόρφωση. Κύριοι εκπρόσωποι των μεταμορφωμένων πετρωμάτων ως αδρανή υλικά είναι ο γνεύσιος, που κατόπιν ελέγχου είναι εφικτό να χρησιμοποιηθεί σε σκυροδέματα και ο χαλαζίτης που χρησιμοποιείται κυρίως ως έρμα σε σιδηροδρομικές γραμμές λόγω της αυξημένης αντοχής του. Συχνά παρουσιάζονται σε μεταμορφωμένα πετρώματα ανισότροπες δομές οι οποίες προκαλούν επιφάνειες αδυναμίας, με αποτέλεσμα να μεταβάλλουν αρνητικά στο σύνολο τους κυρίως τις μηχανικές ιδιότητες καθιστώντας τα πολλές φορές ακατάλληλα για χρήση ως αδρανή. Ειδικότερα αποφεύγεται η χρήση τους ως αδρανή οδοποιίας λόγω τις ιδιαίτερα μικρής αντιολισθηρής ικανότητας τους. 13

15 1.2.2 Ταξινόμηση αδρανών υλικών Η ταξινόμηση των αδρανών υλικών και ο διαχωρισμός παρουσίασε κατά καιρούς σημείο αντιπαράθεσης μεταξύ των επιστημόνων τόσο σε ερευνητικό όσο και σε βιομηχανικό επίπεδο. Η ταξινόμηση αυτών συνήθως πραγματοποιείται με βάση την προέλευση τους, την πηγή λήψης τους, το μέγεθος των κόκκων καθώς επίσης και το ειδικό τους βάρος Ταξινόμηση βάση της προέλευσης Με βάση την προέλευση τους διαχωρίζονται στις ακόλουθες κατηγορίες (Τσιάβου 2004): Φυσικής προέλευσης: Αφορούν στα αδρανή τα οποία έχουν ληφθεί από το φυσικό τους περιβάλλον χωρίς να έχουν υποστεί μηχανική επεξεργασία θραύσης, πλυσίματος και διαλογής. Στα αδρανή αυτά ανήκουν τόσο αυτά που προέρχονται από θραύση πετρωμάτων που αποσπώνται από τη βραχομάζα όσο και αυτά που προέρχονται από φυσικές αποθέσεις. Τεχνητά ή βιομηχανικά: Αφορούν σε αδρανή που έχουν προκύψει ως προϊόντα ή παραπροϊόντα βιομηχανικής δραστηριότητας, από χημική ή θερμική επεξεργασία πρώτων υλών ορυκτής ή άλλης προέλευσης. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν τα τεχνητά αδρανή υλικά που προέρχονται από ραδιενεργά απόβλητα. Τα ραδιενεργά απόβλητα από αντιδραστήρες ή οπλικά συστήματα θερμαίνονται σε υψηλή θερμοκρασία και το υλικό μετατρέπεται σε αδρανές μη ραδιενεργό. Ανακυκλωμένα: Αναφέρονται στα αδρανή που έχουν προκύψει από την επεξεργασία και επαναχρησιμοποίηση δομικών υλικών από υφιστάμενες κατασκευές (υλικά κατεδάφισης, ασφαλτικών έργων κ.λπ.). Η ανάπτυξη τους ευδοκιμεί σε χώρες με έντονη αστική ανάπτυξη που παρουσιάζεται έλλειψη χώρου για την δημιουργία νέων λατομείων. Πλέον σήμερα είναι διαθέσιμες διάφορες τεχνολογίες επεξεργασίας των αποβλήτων για την παραγωγή υψηλής ποιότητας αδρανών υλικών, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρώτες ύλες στον κατασκευαστικό τομέα με τεχνικά χαρακτηριστικά συγκρίσιμα με αυτά των φυσικών αδρανών υλικών. Τέτοιες τεχνολογίες εφαρμόζονται σε μόνιμες και κινητές εγκαταστάσεις ανάλογα με τις απαιτήσεις. 14

16 Ταξινόμηση βάση της πηγής λήψης Με βασικό κριτήριο την πηγή λήψης τους τα αδρανή υλικά διαχωρίζονται στις ακόλουθες κατηγορίες : Φυσικά ή συλλεκτά: Ονομάζονται αυτά που η λήψη τους πραγματοποιείται από φυσικές αποθέσεις χωρίς να χρειαστεί η θραύση πετρωμάτων. Συνηθέστερος τόπος εναπόθεσης και συλλογής τέτοιων αδρανών θεωρούνται τα ποτάμια, οι αλλουβιακές αποθέσεις κ.α. Βασικό μειονέκτημα τους αποτελεί η λεία επιφάνεια και το στρογγυλεμένο σχήμα των κόκκων τους. Αδρανή λατομείων: Ονομάζονται αυτά που η λήψη τους πραγματοποιείται αποκλειστικά από υπόγεια ή ανοιχτά λατομεία. Κατά την διαδικασία αυτή το πέτρωμα αποσπάται από τη μάζα της εμφάνισης συνήθως με χρήση εκρηκτικών υλών και έπεται περεταίρω επεξεργασία. Τα αδρανή λατομείων είναι η κύρια κατηγορία αδρανών υλικών που χρησιμοποιούνται στον Ελλαδικό χώρο, τόσο για την παραγωγή σκυροδέματος όσο και για άλλες χρήσεις Ταξινόμηση βάση του μεγέθους των κόκκων Με κριτήριο το μέγεθος των κόκκων τα αδρανή διαχωρίζονται σύμφωνα με τους Ευρωπαϊκούς κανονισμούς (ΕΝ 12620) ως εξής: Χονδρόκοκκά: Καλούνται τα αδρανή με μέγιστο μέγεθος κόκκου >4mm και ελάχιστο >2mm (ογκόλιθοι, κροκάλες, έρμα,, χαλίκι, γαρμπίλι, ρυζάκι.). Λεπτόκοκκα: Καλούνται τα αδρανή με μέγιστο μέγεθος κόκκου μέχρι 4mm Παιπάλη: Θεωρείται το διαβαθμισμένο λεπτομερές αδρανές υλικό με μέγιστο κόκκο 2 mm και το οποίο διέρχεται κατά % από το κόσκινο με μέγεθος οπής 0,063mm. Αποτελεί ποικίλης σύστασης υλικό, κυρίως αργιλικό, ασβεστιτικό, ιλυώδες. Προστιθέμενο σε δομικές κατασκευές και αναλόγως την σύσταση προσδίδει συγκεκριμένες ιδιότητες. 15

17 Ταξινόμηση βάση του ειδικού βάρους Τα αδρανή υλικά μπορούν να διαχωριστούν ανάλογα με το βάρος τους σε κανονικού ειδικού βάρους, ελαφροβαρή και βαρέα. Κανονικού ειδικού βάρους: Καλούνται τα αδρανή με ειδικό βάρος μεταξύ 2 και 3 Mg/m³ και αποτελούν τα πλέον ευρέως χρησιμοποιούμενα αδρανή για τεχνικά έργα. Ελαφροβαρή: Καλούνται τα αδρανή με ειδικό βάρος < 2 Mg/m³ και χρησιμοποιούνται κυρίως για ελαφροβαρή θερμομονωτικά σκυροδέματα ή κονιάματα. Βαρέα: Καλούνται τα αδρανή με ειδικό βάρος > 3 Mg/m³. Θεωρούνται δυσεύρετα και χρησιμοποιούνται μόνο σε περιπτώσεις που το μεγάλο βάρος του σκυροδέματος θεωρείται αναγκαίο (π.χ. θωρακίσεις κατασκευών για ραδιενεργές ακτινοβολίες). 1.3 Χρήσεις αδρανών υλικών Τα αδρανή υλικά είναι οι περισσότερο χρησιμοποιούμενες φυσικές πρώτες ύλες στον πλανήτη μας. Ονομάσθηκαν «αδρανή» υλικά, διότι θεωρήθηκαν ότι δεν αντιδρούν χημικά με τις διάφορες συγκολλητικές ύλες στα σύνθετα μίγματα που δημιουργούνται. Βέβαια, τα δεδομένα αυτά δεν ανταποκρίνονται πλήρως με την πραγματικότητα καθόσον η χημική αδράνεια των υλικών αυτών εξαρτάται από την ορυκτολογική και χημική τους σύσταση και τα υλικά που έρχονται σε επαφή. Τα αδρανή, σε όποια κατηγορία από τις παραπάνω και αν ταξινομούνται, χρησιμοποιούνται ευρύτατα είτε αυτούσια, είτε με χρήση κάποιου συγκολλητικού μέσου σε εφαρμογές όπως : Σκυροδέματα Ασφαλτομίγματα Κονιάματα Σκύρα σιδηροδρομικών τροχιών Φίλτρα Eξυγιαντική στρώση σε έργα οδοποιίας Χρησιμοποιούνται ακόμη, σε μικρότερο βαθμό, στην ιατρική, στη γεωργία και στην προστασία του περιβάλλοντος όπως π.χ. στα φίλτρα περιορισμού των εκπομπών διοξειδίου του θείου από τα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας. 16

18 1.4 Τα αδρανή υλικά στην Ελλάδα Στη χώρα λειτουργούν λατομεία αδρανών υλικών είτε εντός των ορίων θεσμοθετημένων λατομικών περιοχών είτε σε μεμονωμένες θέσεις απόληψης. Ο αριθμός των αδειοδοτηθέντων δημόσιων, δημοτικών/κοινοτικών και ιδιωτικών λατομείων αδρανών υλικών που λειτουργούν εντός ή κατ εξαίρεση εκτός λατομικής περιοχής ανέρχεται σε 195 (Εικ. 2). Είναι προφανές ότι υπάρχει ένας αριθμός λατομείων που λειτουργούν χωρίς την απαιτούμενη άδεια και των οποίων ο υπολογισμός καθίσταται δυσχερής. Ο υφιστάμενος αριθμός των μη αδειοδοτηθέντων λατομείων, δύναται να αυξηθεί δεδομένου του ογκώδους νομοθετικού πλαισίου που διέπει τόσο την αδειοδότηση όσο και την λειτουργία των λατομείων. Εικόνα 2: Αδειοδοτηθέντα λατομεία αδρανών υλικών στον Ελλαδικό χώρο (Πηγή Ι.Γ.Μ.Ε). 17

19 1.5 Διαδικασία μελέτης περιοχής με σκοπό τον καθορισμό πιθανής θέσης απόληψης αδρανών υλικών Η δειγματοληψία κατέχει μία από τις σημαντικότερες θέσεις κατά την μελέτη των αδρανών υλικών καθώς θα πρέπει να τηρούνται συγκεκριμένα πρότυπα ώστε να λαμβάνεται κάθε φορά όσο το δυνατό αντιπροσωπευτικότερο δείγμα πετρώματος προς έρευνα. Χρήζει ιδιαίτερης μελέτης, μία ιδιαίτερα μεγάλη έκταση, όπου παρουσιάζει ευκρινώς μακροσκοπικές διακυμάνσεις τόσο από πλευράς τεκτονικής καταπόνησης όσο και στον βαθμό αποσάθρωσης του πετρώματος. Ωστόσο η διαδικασία της δειγματοληψίας σε οφιολιθικά υπό εξέταση πετρώματα καθίσταται ιδιαιτέρως δυσμενής λόγω της αυξημένης (κυρίως σε μη σερπεντινιωμένα δείγματα) μηχανικής αντοχής τους. Η αφαίρεση τους από την κύρια μάζα, της εκάστοτε εμφάνισης, πραγματοποιείται με χρήση καλεμιών και σφυριών εντός προϋπαρχόντων ασυνεχειών., Εφόσον εντοπιστεί μία πιθανή πηγή λήψης αδρανών υλικών, απαιτούνται πλέον εκτενείς έρευνες για τον έλεγχο των φυσικομηχανικών ιδιοτήτων των υλικών που μπορεί να επιβεβαιώσει ότι ενδεχομένως είναι χρήσιμη πηγή λήψης υλικών σε συνδυασμό πάντα με τις επικρατούσες συνθήκες στην τοπική αγορά (Smith & Collis, 1993). Σημαντική πλέον θέση κατέχει και η πετρογραφική εξέταση των αδρανών υλικών και οι συσχετισμοί που προκύπτουν με τις φυσικομηχανικές ιδιότητες ως προς την καταλληλότητα τους ως αδρανή υλικά οδοποιίας και σκυροδεμάτων (Knight & Knight, 1935, Ρηγόπουλος κ.α. 2008). Η μελέτη των μικροσκοπικών χαρακτηριστικών του εκάστοτε λιθότυπου αποτελεί πλέον μία αναγκαία διαδικασία ώστε να αποφευχθούν δαπανηρές διαδικασίες λατόμευσης καθώς και επιβάρυνσης από αυτή την διαδικασία του περιβάλλοντος. Επιπρόσθετα η δειγματοληψία βραχομάζας με σκοπό τον καθορισμό πιθανής θέσης απόληψης αδρανών υλικών, πρέπει να πραγματοποιείται με κεντρικό γνώμονα την περιβαλλοντική επιβάρυνση που θα υποστεί η ευρύτερη περιοχή από μία τέτοια ενέργεια, καθώς θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τα ιδιαίτερα γεωγραφικά και γεωλογικά χαρακτηριστικά της εκάστοτε περιοχής ώστε να αποφευχθεί κάποιο πιθανό περιβαλλοντικό πρόβλημα. 18

20 1.6 Αναφορά στους οφιολίθους Ο όρος «οφιόλιθος» προέρχεται από τις Ελληνικές ρίζες «όφις» και «λίθος» λόγω της ποικιλόχρωμης και διάστικτης εμφάνισης τους. Πρώτος ο Brogniart (1813) εισήγαγε την έννοια για την περιγραφή σερπεντινιτών εξαιτίας της ομοιότητας που παρουσίαζαν με το δέρμα φιδιού. Αργότερα, το 1827 ο ίδιος ερευνητής πρόσθεσε, μια μαγματική προέλευση στα πετρώματα αυτά. Για αρκετά χρόνια επικράτησε σύγχυση όσον αφορά στη χρήση του όρου ώστε ο Steinmann (1927) χρησιμοποίησε τον όρο οφιόλιθοι για την περιγραφή περιδοτιτών γάββρων δολεριτών (γνωστή ως «Τριάδα του Steinmann» ) όπου συνδέονται με πελαγικά ιζήματα. Η προέλευση των οφιολίθων αποτέλεσε αντικείμενο έρευνας για αρκετά χρόνια και είχε ως αποτέλεσμα, καθώς αναφέρει ο Moores (1982), την δημιουργία δύο διαφορετικών σχολών στις αρχές του Από τη μία η Ευρωπαϊκή σχολή που υποστήριζε ότι τα οφιολιθικά πετρώματα δημιουργούνται από μεγάλες υποθαλάσσιες εκχύσεις βασικού μάγματος με τη μορφή θύλακος κατά μήκος ρηγμάτων, σε μεγάλο βάθος κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας. Κατά το μοντέλο αυτό, κάτω από το στρώμα των ψυχόμενων ηφαιστειακών πετρωμάτων δημιουργείται η ακολουθία περιδοτιτών και γάββρων. Απεναντίας η Αμερικάνικη σχολή αρνήθηκε οποιαδήποτε γενετική σχέση των ηφαιστειακών πετρωμάτων με τους υποκείμενους περιδοτίτες και γάββρους (Thayer 1963). Τόσο η θεωρία των λιθοσφαιρικών πλακών όσο και η θεωρία της κλασματικής κρυστάλλωσης αποτέλεσαν το έναυσμα για τη σύγκλιση του διεθνούς συνεδρίου Penrose της Γεωλογικής Εταιρείας της Αμερικής (Anonymous 1972). Στο συνέδριο αυτό καθορίστηκε η έννοια του όρου «οφιόλιθοι» ως εξής: Οι οφιόλιθοι αποτελούν ένα συγκεκριμένο σύμπλεγμα μαφικών και υπερμαφικών πετρωμάτων συνοδευόμενα πολλές φορές από ιζήματα βαθιάς θάλασσας. Ο όρος οφιόλιθοι δεν πρέπει να χρησιμοποιείται για την ονομασία ενός είδους πετρώματος ή μίας λιθολογικής μονάδας, εν αντιθέσει χρησιμοποιείται για ένα σύμπλεγμα πετρωμάτων. 19

21 Η τυπική λιθοστρωματογραφική διάρθρωση ενός πλήρους οφιολιθικού συμπλέγματος από τα κατώτερα προς τα ανώτερα μέλη είναι η ακόλουθη (Εικ. 3): Υπερβασικοί τεκτονίτες (λερζόλιθοι, χαρτσβουργίτες, δουνίτες) Σωρειτικά υπερβασικά πετρώματα Γαββρικά πετρώματα με σωρειτικούς και μη σωρειτικούς χαρακτήρες Βασικής σύστασης σύστημα πολλαπλών φλεβών Βασικής σύστασης ηφαιστειακές σειρές συχνά σε μαξιλαροειδείς δομές Πελαγικές ιζηματογενείς ακολουθίες (κερατόλιθοι, αργιλικοί σχίστες, ασβεστόλιθοι) Ο Moores (1982) πρόσθεσε στην παραπάνω λιθοστρωματογραφική ακολουθία οφιολιθικά μείγματα καθώς και μεταμορφωμένα πετρώματα υψηλής θερμοκρασίας, στη βάση του συμπλέγματος. Ακόμη πρόσθεσε ότι εκτός των πελαγικών ιζημάτων τα οφιολιθικά συμπλέγματα είναι εφικτό να συνδέονται και με ιζήματα ρηχής θάλασσας. Εικόνα 3: Απλοποιημένη στρωματογραφική ακολουθία ενός ιδανικού οφιολιθικού συμπλέγματος (σύμφωνα με Anonymous 1972). 20

22 1.6.1 Μοντέλα γένεσης των οφιολίθων Δύο είναι τα κύρια μοντέλα γένεσης των οφιολίθων (Robertson 2002), το μοντέλο μεσωκεάνιας ράχης ή επέκτασης και το μοντέλο καταβύθισης, καθένα από τα οποία παρουσιάζει πλεονεκτήματα αλλά και μειονεκτήματα. Τα τελευταία χρόνια τόσο η γένεση όσο και η εξέλιξη πολλών οφιολιθικών συμπλεγμάτων ερμηνεύεται κυρίως με μοντέλα που βασίζονται σε γεωτεκτονικά περιβάλλοντα περιθωριακών λεκανών πάνω από την καταβυθιζόμενη λιθόσφαιρα σε ωκεάνιο φλοιό, που αποτελεί συνδυασμό των δύο προαναφερθέντων μοντέλων. Η ανάπτυξη τους στηρίχτηκε τόσο σε γεωλογικά όσο και σε γεωχημικά δεδομένα των οφιολιθικών εμφανίσεων όσο και στη μελέτη ενεργών περιθωριακών λεκανών όπου υπέδειξαν συνθήκες γενικής διαστολής και υψηλής θερμικής ροής (Moores & Twiss 1995, Taylor & Natland 1995) Πετρογένεση στα οφιολιθικά συμπλέγματα Οι σύγχρονες απόψεις για τη δημιουργία υπερβασικών σωμάτων στα οφιολιθικά συμπλέγματα θεωρούν ότι αυτά σχηματίζονται κατά τη διαδικασία της μανδυακής μετασωμάτωσης (Εικ. 4). Ο λερζόλιθος κατά την άνοδο του τήκεται μερικώς λόγω της αδιαβατικής εκτόνωσης με αποτέλεσμα την παραγωγή κλασμάτων βασαλτικού τήγματος τα οποία και υφίστανται κλασματική κρυστάλλωση με αποτέλεσμα να μεταναστεύουν προς τα ανώτερα τμήματα του ανώτερου μανδύα (εκχυμωμένος λερζόλιθος). Τα θερμά κλάσματα τους τήγματος θερμαίνουν αυτή την κατώτερη λιθόσφαιρα και αντιδρούν διαλύοντας τον κλινοπυρόξενο και κρυσταλλώνοντας ολιβίνη. Τα τήγματα που ανέρχονται είναι εμπλουτισμένα σε ασύμβατα ιχνοστοιχεία και αντιδρώντας με τον λερζόλιθο σχηματίζουν χαρτσβουργίτη. Βαθύτερα υφίσταται ανταγωνισμός μεταξύ της θέρμανσης λόγω ανόδου του τήγματος και από της ψύξης λόγω αγωγής θερμότητας με αποτέλεσμα την κρυστάλλωση βασαλτικού τήγματος στα διάκενα που σχηματίζονται μεταξύ των πόρων. Εκεί πραγματοποιείται επαναεμπλουτισμός του χαρτσβουργίτη. Κατά την αντίδραση λιθόσφαιραςασθενόσφαιρας, δημιουργείται ένα κατώτερο τμήμα από χαρτσβουργίτη και ένα ανώτερο τμήμα από εμπλουτισμένους περιδοτίτες. Τέλος τα σταγονίδια του τήγματος συσσωρεύονται στη συνέχεια και προσανατολισμένα ανέρχονται εντός καναλιών δουνιτών ενώ τοπικά σχηματίζονται και γαββρικές ή πυροξενιτικές φλέβες (Kelemen et al 1995a,b). 21

23 Εικόνα 4: Σχηματικό μοντέλο της διαδικασίας μανδυακής μετασωμάτωσης. Α.1 Τήξη από αποσυμπίεση του ασθενοσφαιρικού μανδύα και παραγωγή ψηγμάτων απλών τηγμάτων. Μετανάστευση προς τον ανώτερο σπινελιούχο λερζόλιθο. Α.2 Θέρμανση του λερζόλιθου από τα τήγματα και αντίδραση προς καταστροφή των πυροξένων και σχηματισμό ολιβίνη. Α.3 Ψύξη των βασαλτικών τηγμάτων και σχηματισμός επανεμπλουτισμένου περιδοτίτη πλούσιου σε βασαλτικά ιχνοστοιχεία. Β. Επακόλουθα του σχηματισμού του εκχυμωμένου χαρτσβουργίτη,(2) Επακόλουθα του επανεμπλουτισμένου χαρτσβουργίτη (3) Σχηματισμός μεγάλης συγκέντρωσης τήγματος τύπου MORB. Προσανατολισμένη μετανάστευση εντός καναλιών δουνιτών (5). Με ψύξη κάτω από τη liquidus τα βασαλτικά τήγματα κρυσταλλώνουν κλινοπυρόξενο και πλαγιόκλαστο μεταξύ των κόκκων του ολιβίνη. Σχηματισμός γαββρικών ή πυροξενιτικών φλεβιδίων. 22

24 1.6.3 Οφιολιθικές εμφανίσεις στην Ελλάδα. Οι οφιολιθικές εμφανίσεις στον Ελλαδικό χώρο (Εικ. 5) αποτελούν παράλληλα επωθημένα τμήματα ωκεάνιου φλοιού πάνω στον ηπειρωτικό φλοιό, ΒΔ-ΝΑ διεύθυνσης. Οι εμφανίσεις αυτές σχηματίζουν μία ανατολική και μία δυτική ζώνη (Εικ. 6), οι οποίες χωρίζονται από την Πελαγονική ζώνη παρουσιάζοντας γεωλογικές, πετρολογικές αλλά και γεωχημικές διαφορές. Η δυτική οφιολιθική ζώνη καταλαμβάνει τμήμα των Κεντρικών ή Μεταβατικών Ελληνίδων, ενώ η ανατολική ζώνη κατέχει τμήμα των Εσωτερικών ισοπικών ζωνών. Η δυτική ζώνη, στον Ελλαδικό χώρο, περιλαμβάνει τις οφιολιθικές εμφανίσεις της Πίνδου (Capedri et al. 1980, 1981, Kostopoulos 1989, Jones & Robertson 1991, Jones et al. 1991, Saccani & Photiades 2004 Pe-Piper et al. 2004), του Βούρινου (Beccaluva et al. 1984, Rassios & Smith 2000), της Όθρυος (Smith et al. 1975, Rassios & Konstantopoulou 1993, Barth et al.2008) και της Εύβοιας (Simantov-Bertrand 1987, Robertson 1991, Danelian & Robertson 2001). Μικρότερων διαστάσεων οφιολιθικές εμφανίσεις στη δυτική ζώνη αποτελούν τα συμπλέγματα του Βερμίου (Economou 1983), της Οίτης (Καρίπη 2004, Karipi et al. 2006, 2007), της Αργολίδας (Hatzipanagiotou 1990, Bortolotti et al. 2002), του Κόζιακα (Pomonis et al. 2005, 2007b) και της ανατολικής Θεσσαλίας (Migiros & Economou 1988). Τη δε ανατολική λωρίδα συνθέτουν οι οφιολιθικές εμφανίσεις της ενιαίας ζώνης Αξιού- Βαρδάρη που απαρτίζονται από τις εμφανίσεις της Γευγελής, Ωραιοκάστρου, δυτικής Χαλκιδικής, Κασσάνδρας και Σιθωνίας (π.χ. Bebien 1982, Haenel- Remy & Bebien 1985, Jung & Mussallam 1991). Παρά τις ηλικιακές τους διαφορές ένα κοινό χαρακτηριστικό των εμφανίσεων αυτών είναι η σύνδεσή τους με μεγάλες, πλούσιες σε Κ, διεισδύσεις γρανιτικών πετρωμάτων. Μικρότερων διαστάσεων οφιολιθικά τεμάχη έχουν εντοπιστεί σε διάφορα τμήματα της Σερβομακεδονικής ζώνης και της Περιροδοπικής ζώνης όπου βρίσκονται οι οφιολιθικές εμφανίσεις του Εύρου και της Σαμοθράκης (Tsikouras & Hatzipanagiotou 1998a,b, Magganas et al. 1991). Επιπρόσθετα εντοπίζονται μικρές οφιολιθικές εμφανίσεις σε πολλά μικρά ελληνικά νησιά, στο κεντρικό και νότιο Αιγαίο, όπως για παράδειγμα στη Λέσβο, στη Ρόδο, στη Κάρπαθο, στη Κρήτη αλλά και την Σκύρο. 23

25 Εικόνα 5 : Χάρτης που φαίνονται οι κύριες οφιολιθικές εμφανίσεις στον Ελλαδικό χώρο συνοδευόμενες από τις ηλικίες όπως έχουν προσδιοριστεί.( Zachariadis 2007) Η προέλευση των Ελληνικών οφιολιθικών εμφανίσεων αποτέλεσε αντικείμενο μελέτης από πολλούς ερευνητές για σειρά ετών. Δύο είναι οι κυριότερες υποθέσεις που διατυπώθηκαν για την προέλευση των οφιολίθων. Κάποιοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι οι οφιόλιθοι των Ελληνίδων και Δειναρίδων προέρχονται από τον ωκεανού του Αξιού (Bernoulli & Laubsche 1972, Zimmerman 1972, Vergely 1976, 1977, Jacobshagen 1986) ο οποίος βρισκόταν ανατολικά της Πελαγονικής ζώνης και μεταφέρθηκαν στη θέση που βρίσκονται σήμερα λόγω της επίδρασης της πρώτης συμπιεστικής παραμορφωτικής φάσης του Άνω Ιουρασικού- Κάτω Κρητιδικού. Το κάλυμμα αυτό είναι γνωστό ως Ηωελληνικό οφιολιθικό κάλυμμα. 24

26 Η δεύτερη υπόθεση, η οποία υποστηρίζεται από πολλούς ερευνητές (Hynes et al. 1972, Smith 1979, 1993, Jones & Robertson 1991, Doutsos et al. 1993) αναφέρει ότι οι οφιολιθικές εμφανίσεις της Υποπελαγονικής ζώνης αντιπροσωπεύουν επωθημένα τμήματα του πυθμένα του ωκεανού της Πίνδου, ο οποίος κατά το Μεσοζωϊκό βρισκόταν στα δυτικά περιθώρια της Πελαγονικής. Βάση αυτού ο ωκεανός της Πίνδου προήλθε από ταφροποίηση στην κεντρική Ελλάδα, κατά το τέλος του Παλαιοζωϊκού. Η φάση της συστολής διαδέχθηκε τη φάση της διαστολής με καταβύθιση που έκλινε προς τα δυτικά. Έτσι θεωρείται ότι οι οφιόλιθοι της Υποπελαγονικής δημιουργήθηκαν σε περιβάλλον με κέντρο διάνοιξης πάνω από καταβυθιζόμενη λιθόσφαιρα. Μία τρίτη υπόθεση (Smith & Spray 1984) υποστηρίζει ότι οι δύο οφιολιθικές λωρίδες αποτελούσαν στο παρελθόν μία ενιαία ζώνη που διαχωρίστηκε από ένα αριστερόστροφο οριζόντιο ρήγμα στο ανατολικό περιθώριο της Πελαγονικής ζώνης. Ένα τέτοιο μοντέλο όμως προϋποθέτει μία μετακίνηση των σκελών του ρήγματος κάτι που υπερβαίνει τους ρυθμούς που προκύπτουν από σύγχρονα παραδείγματα διαστροφικών ζωνών. Γενικά, όλα τα προαναφερθέντα γεωτεκτονικά μοντέλα και μοντέλα μηχανισμού τοποθέτησης των οφιόλιθων είναι εν μέρει προβληματικά, αφού αποτυγχάνουν να αναλύσουν πλήρως τον πολύπλοκο δομικό χαρακτήρα των οφιόλιθων και να προσδιορίσουν με ακρίβεια τον χρόνο και το τεκτονικό περιβάλλον σχηματισμού τους σε σχέση με την σημερινή τους μορφή. Ακόμα και το ίδιο το μοντέλο της διπλής οφιολιθικής λωρίδας παρουσιάζει αρκετά προβλήματα που θα πρέπει να ληφθούν σοβαρά υπόψη, όπως ότι: α) Για ορισμένα συμπλέγματα δεν έχει γίνει ακόμη οριστική ένταξή τους στη μια ή στην άλλη ζώνη (π.χ. Βούρινος). β) ορισμένα συμπλέγματα φαίνεται να συνθέτουν ένα τρίτο μικρότερο οφιολιθικό κλάδο. γ) περιορισμένες οφιολιθικές εμφανίσεις εντοπίζονται και στο νοτιοανατολικό τμήμα του Ελληνικού τόξου (Κρήτη, Κάρπαθος, Ρόδος). 25

27 1.7 Σκοπός της διατριβής Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η συσχέτιση των ορυκτοπετρογραφικών και φυσικομηχανικών ιδιοτήτων πετρωμάτων που βρίσκονται εντός του οφιολιθικού συμπλέγματος που εντοπίζεται στην ευρύτερη περιοχή μεταξύ Βέροιας και Νάουσας (Εικ. 6) καθώς και η εκτίμηση της καταλληλότητας τους ως αδρανών υλικών σε κατασκευαστικές αλλά και περιβαλλοντικές εφαρμογές. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στον τρόπο που μεταβάλλονται οι φυσικομηχανικές ιδιότητες των δειγμάτων συναρτήσει των ορυκτολογικών και ιστολογικών χαρακτηριστικών τους. Πραγματοποιήθηκε λεπτομερής απεικόνιση των ιδιαίτερων μικροσκοπικών χαρακτηριστικών του κάθε λιθότυπου στην προσπάθεια να αποδοθούν τάσεις αλληλεξάρτησης με τις φυσικομηχανικές τους ιδιότητες. Η σημαντικότητα της μελέτης του οφιολιθικού συμπλέγματος, από τη σκοπιά των κατασκευαστικών εφαρμογών των λιθοτύπων που περιλαμβάνουν έγκειται στο ότι οι εμφανίσεις αυτές καταλαμβάνουν μεγάλες εκτάσεις της ηπειρωτικής κυρίως Ελλάδας και μπορούν να αντικαταστήσουν σε συγκεκριμένες εφαρμογές τα λιγότερο ανθεκτικότερα ασβεστολιθικά πετρώματα που αποτελούν την κύρια πρώτη ύλη στην κατασκευαστική βιομηχανία. ΝΑΟΥΣΑ ΒΕΡΟΙΑ Εικόνα 6. Γεωλογικός χάρτης όπου σημειώνεται η περιοχή μελέτης (Φύλλο ΙΓΜΕ). 26

28 1.8 Μεθοδολογία Στο αρχικό στάδιο της διατριβής πραγματοποιήθηκε η υπαίθρια έρευνα των υπό μελέτη λιθοτύπων του οφιολιθικού συμπλέγματος στην ευρύτερη περιοχή μεταξύ Βέροιας και Νάουσας, η οποία περιελάμβανε την επιλογή των κατάλληλων εμφανίσεων, τη συλλογή υπαίθριων σχολίων και παρατηρήσεων σχετικά με την κατάσταση των πετρωμάτων όπως την τεκτονική καταπόνηση, την εξαλλοιωτική δράση καθώς και τις πιθανές δυνατότητες εξόρυξης της εκάστοτε εμφάνισης. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία συμπαγών όγκων, με βάση τις προδιαγραφές δειγματοληψίας, με σκοπό τη κατά το δυνατό βέλτιστη διασπορά των δειγμάτων όσο αναφορά τα ορυκτοπετρογραφικά τους χαρακτηριστικά καθώς και στον προσδιορισμό του βαθμού τεκτονικής καταπόνησης, ούτως ώστε να είναι εφικτή η διερεύνηση του ρόλου των μεταβολών αυτών στις φυσικομηχανικές ιδιότητες των πετρωμάτων. Ακολούθως, πραγματοποιήθηκε η εργαστηριακή έρευνα, αρχικά με την παρασκευή λεπτών και λεπτών-στιλπνών τομών στο Εργαστήριο Έρευνας Ορυκτών και Πετρωμάτων του Τμήματος Γεωλογίας, Πανεπιστημίου Πατρών. Στο ίδιο εργαστήριο υλοποιήθηκε και η μικροσκοπική παρατήρηση των δειγμάτων σε πολωτικό μικροσκόπιο με διερχόμενο φώς, με σκοπό την πλήρη ορυκτολογική ταυτότητα των δειγμάτων καθώς και των ιστολογικών χαρακτηριστικών των πετρωμάτων. Με κεντρικό γνώμονα την μικροσκοπική παρατήρηση πραγματοποιήθηκε επιλογή δειγμάτων τα οποία και εστάλησαν προκειμένου να αναλυθούν γεωχημικά στα εργαστήρια ACME Labs του Καναδά.Καθώς υλοποιήθηκε και ορυκτοχημική ανάλυση στο Σαρωτικό Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο, του Εργαστηρίου Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας και Μικροανάλυσης της Σχολής Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Πατρών. Επιπρόσθετα προσδιορίστηκαν οι γεωμετρικές, φυσικές, μηχανικές, φυσικοχημικές ιδιότητες των δειγμάτων που συλλέχθηκαν. Οι παραπάνω δοκιμές πραγματοποιήθηκαν στα εργαστήρια Έρευνας Ορυκτών και Πετρωμάτων και Τεχνικής Γεωλογίας του τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών και στο εργαστήριο της Περιφέρειας Δυτικής Ελλάδος στον Τομέα Εδαφών. Τέλος η στατιστική επεξεργασία των παραπάνω αποτελεσμάτων πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του λογισμικού MS EXCEL

29 Κεφάλαιο Νομοθετικό πλαίσιο για τα αδρανή υλικά Από την αρχαιότητα οι Έλληνες είχαν αναπτύξει την εξορυκτική δραστηριότητα σε πολλές περιοχές της Ελλάδας. Παρά την μεγάλη εξάπλωση που παρουσιάζει η λατομική και βιομηχανική δραστηριότητα στον τομέα καθώς και τα μεγάλα αποθέματα που θα ήταν δυνατό να εκμεταλλευτούν στην χώρα μας, οι Έλληνες παραγωγοί αντιμετωπίζουν ένα βασικό πρόβλημα που οφείλεται στον περιορισμό της πρωτογενούς παραγωγής, καθώς η νομοθεσία γίνετε ολοένα και αυστηρότερη, δημιουργώντας δυσκολίες στην εκμετάλλευση νέων και την συνέχιση των παλαιών εκσκαφών εξαιτίας περιβαλλοντικών ή και άλλων περιορισμών όπως θα παρατεθεί παρακάτω. Η νομοθεσία που αφορά σε περιβαλλοντικά ζητήματα ή θέματα ασφάλειας θέτει κατευθύνσεις και περιορισμούς για την εκμετάλλευση ενός λατομείου ως προς την ανάπτυξη και την τελική μορφή της εκσκαφής. Ένα από τα σπουδαιότερα προβλήματα αποτελεί η έλλειψη ενημέρωσης των επιχειρήσεων για θέματα που αφορούν το νομοθετικό πλαίσιο που διέπει τη λειτουργία των λατομικών επιχειρήσεων καθώς και η έλλειψη πληροφόρησης σε περιβαλλοντικά θέματα. Γενικότερα ο εξορυκτικός κλάδος αντιμετωπίζει πολλά προβλήματα, εκκρεμότητες, διοικητικές και θεσμικές ασάφειες και αδιέξοδα τα οποία τον εμπλέκουν σε μια κρίση που δεν του επιτρέπει να αναπτυχθεί ανάλογα με τις δυνατότητές του, σε αρμονία βέβαια με την περί προστασίας του περιβάλλοντος νομοθεσία που ισχύει. Με την ανάγνωση του νομικού πλαισίου, του σχετικού με την εκμετάλλευση των αδρανών υλικών γίνεται σαφής η επέκταση του πλαισίου ιδιαίτερα στο τμήμα που αναφέρεται στο περιβάλλον και στην προστασία του καθώς και στην πρόληψη ατυχήματος του ανθρώπινου δυναμικού. Το παρόν κεφάλαιο βασίζεται στον Ν.669/1977 «Περί εκμετάλλευσης λατομείων» (Φ.Ε.Κ. 241/Α/1-9-77) καθώς και στον κανονισμό μεταλλευτικών και λατομικών εργασιών, όπως αυτός αναθεωρήθηκε το 2011 και έλαβε υπόψη του ένα μεγάλο εύρος από διατάξεις προεδρικών διαταγμάτων καθώς και εισηγήσεων που σχετίζονται με ότι αφορά την μίσθωση, έρευνα και εκμετάλλευση λατομείων χώρων. 28

30 Το κύριο Νομικό πλαίσιο που καθορίζει τις διαδικασίες μίσθωσης, έρευνας, εκμετάλλευσης και αποκατάστασης περιβάλλοντος λατομικών περιοχών αδρανών υλικών είναι το ακόλουθο: Ν.669/1977 «Περί εκμετάλλευσης λατομείων» (Φ.Ε.Κ. 241/Α/1-9-77). Ν.1428/1984 «Περί εκμεταλλεύσεως λατομείων αδρανών υλικών και άλλες διατάξεις» (Φ.Ε.Κ. 43/Α/ ) σε συνδυασμό με το Ν.2115/1993 «Περί τροποποιήσεως, αντικαταστάσεως και συμπληρώσεως των διατάξεων του Ν.1428/1984 κ.λπ.» (ΦΕΚ 15/Α/ ). Την υπ αριθμό 11-5 η /Φ.17402/1984 απόφαση του Υ.Β.Ε.Τ. «Κανονισμός Μεταλλευτικών και Λατομικών εργασιών» (Φ.Ε.Κ. 93/Β/ ) με την οποία καθορίζονται οι τεχνικές λεπτομέρειες διενέργειας των μεταλλευτικών και λατομικών εργασιών. Υ.Α «Κανονισμός Μεταλλευτικών και Λατομικών εργασιών» (Φ.Ε.Κ 1227/B/2011) με την οποία καθορίζονται οι τεχνικές λεπτομέρειες διενέργειας των μεταλλευτικών και λατομικών εργασιών. Στο γενικότερο Νομοθετικό Πλαίσιο, που σχετίζεται με την εκμετάλλευση αδρανών υλικών εντάσσονται: ο Ν.998/1979 «Περί προστασίας των δασών και των δασικών εν γένει εκτάσεων της Χώρας» (Φ.Ε.Κ. 289/Α/ ), ο Ν.1650/1986 «Περί προστασίας του περιβάλλοντος» (Φ.Ε.Κ. 160/Α/ ) και η αριθ /5387/ Κοινή Υπουργική Απόφαση «Περί κατάταξης έργων και δραστηριοτήτων σε κατηγορίες, περιεχόμενο Μελέτης Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων κ.λπ.» (Φ.Ε.Κ. 678/Β/ ). Σε όλο το παραπάνω νομοθετικό πλαίσιο δεν πρέπει να λησμονηθεί το δίκτυο Natura 2000 το οποίο και αποτελείται από δύο κατηγορίες περιοχών, τις «Ζώνες Ειδικής Προστασίας - SPA» για τη προστασία της Ορνιθοπανίδας, όπως ορίζει η Οδηγία 79/409/EK και τους «Τόπους Κοινοτικής Σημασίας - SCI», όπως ορίζει η Οδηγία 92/43/ΕΚ. 29

31 2.2 Νόμος 669/1977 «Περί εκμετάλλευσης λατομείων» Το νομοθετικό πλαίσιο που διέπει τη λειτουργία των εξορυκτικών επιχειρήσεων σκιαγραφείται από το νόμο 669/1977 «Περί εκμετάλλευσης λατομείων» όπως αυτός έχει συμπληρωθεί από τον νόμο 1428/1984 (ΦΕΚ Α 43) καθώς και από τον νόμο 2115/1993 (ΦΕΚ Α 15). Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας δεν είναι δυνατή η ακροθιγής ανάλυση όλων το νομοθετικών ρυθμίσεων για αυτό και θα πραγματοποιηθεί εστίαση στα βασικά τμήματα αυτού και ειδικότερα σε αυτά που ενδιαφέρουν περισσότερο από την γεωλογική σκοπιά. Ακολούθως και στον νόμο 669/1977 «Περί εκμετάλλευσης λατομείων» θα πραγματοποιηθεί εστίαση στα παρακάτω άρθρα: Στο κεφάλαιο Β, στο άρθρο 4 στην παράγραφο 2, ορίζονται οι περιπτώσεις που δεν χορηγείται άδεια εκμετάλλευσης, καθώς τροποποιήθηκαν από τον νόμο 2115/1993 ως εξής: 1) Εντός αρχαιολογικών χώρων. 2) Σε περιοχές που έχουν χαρακτηριστεί ως πολιτιστικού ενδιαφέροντος και φυσικού κάλλους. 3) Σε περιοχές δασικών εκτάσεων απαιτείται απόφαση της δασικής υπηρεσίας για τη μίσθωση δημόσιου λατομικού χώρου, τη χορήγηση συναίνεσης για τη διενέργεια ερευνητικών εργασιών ή την χορήγηση άδειας εκμετάλλευσης. 4) Στις περιπτώσεις όπου η συνολική έκταση του λατομείου υπερβαίνει τα m 2 είτε είναι μικρότερη από m 2 εκτός και αν αυτή η περικοπή χώρου δικαιολογείται από ειδικές γεωλογικές συνθήκες. Ακολούθως στο άρθρο 5 του ίδιου κεφαλαίου αναφέρονται τα δικαιολογητικά που πρέπει να προσκομιστούν στην Νομαρχία όπου και είναι τα ακόλουθα: Α) Σχετική αίτηση εις διπλούν Β) Τοπογραφικό διάγραμμα εις εξαπλούν με κλίμακα 1:5000, με σαφή τα όρια της λατομικής έκτασης. Πέραν του τοπογραφικού χάρτη θα πρέπει να υποβάλλεται και απλό σχεδιάγραμμα που θα αποτυπώνουν στοιχεία της ευρύτερης περιοχής τουλάχιστον 500 μέτρων. Γ) Τεχνική μελέτη όπως καθορίζονται στον Κ.Μ.Λ.Ε. (θα γίνει ανάλυση παρακάτω.) Δ) Έγκριση περιβαλλοντικών όρων. 30

32 Μετά την κατάθεση των παραπάνω δικαιολογητικών και βάση του άρθρου 7, παραγράφου 3, και σε χρονικό περιθώριο το μέγιστο τεσσάρων μηνών λαμβάνεται η απόφαση χορήγησης ή μη της άδειας λειτουργίας από το υπουργείο. Το υπουργείο έχει λάβει την απόφαση της γενικής διεύθυνσης λατομείων η οποία οφείλει να περιλαμβάνει τα εξής: Α) Τους όρους έρευνας και εκμετάλλευσης του λατομείου. Β) Γενικά μέτρα προστασίας των χαρακτηριστικών του φυσικού περιβάλλοντος και αποκατάστασης. Γ) Αν απορρίψει την αίτηση οφείλει να αναφέρει τους λόγους της απορριπτικής εισήγησης. Όπως ορίζεται στο ίδιο άρθρο η διάρκεια της άδειας μπορεί να παραταθεί για μία δεκαπενταετία ακόμα και πρέπει να υποβάλλεται στον Νομάρχη δύο τουλάχιστον χρόνια πριν την λήξη της ισχύουσας άδειας. Ο επιθεωρητής μεταλλείων ελέγχει την ορθή εφαρμογή των ισχυουσών εκάστοτε κανονιστικών διατάξεων στην εκμετάλλευση του λατομείου και της πάσης φύσεως εργασίες, στους λατομικούς χώρους, εγκαταστάσεων επεξεργασίας των εξορισσομένων ορυκτών και υποδεικνύει στους εκμεταλλευομένους τα λατομεία την λήψη των απαιτούμενων συμπληρωματικών μέτρων για την ορθολογική εκμετάλλευση των λατομείων και την ασφάλεια των εργαζομένων, επίσης μέτρα για την διατήρηση των χαρακτηριστικών του περιβάλλοντος. Επιπροσθέτως κάθε επιχείρηση εκμετάλλευσης λατομείου οφείλει βάση του άρθρου 14 κάθε ημερολογιακό έτος και μέχρι της 30 Απριλίου του επόμενου έτους να υποβάλλει στην αρμόδια επιθεώρηση μεταλλείων και την γενική διεύθυνση μεταλλείων του υπουργείου δελτίο δραστηριοτήτων που θα περιλαμβάνει σαφώς τις ακόλουθες ομάδες στοιχείων: Στοιχεία του λατομείου Στοιχεία του διενεργούντος την εκμετάλλευση Απασχολούμενο προσωπικό Ποσότητες ενεργείας που καταναλώθηκε και αξία αυτής Χρήση εκρηκτικών υλών, την ποσότητα που χρησιμοποιήθηκε και την αξία αυτών Τεχνολογικά δεδομένα Παραγωγή και διακίνηση των εξορισσομένων και επενδύσεις σε εξοπλισμό 31

33 Tο άρθρο 38 του ίδιου νόμου επιτρέπει την αναγκαστική απαλλοτρίωση ξένης ιδιοκτησίας όταν για την εκμετάλλευση λατομείων καθίσταται αναγκαία η κατασκευή οδών προσπέλασης, ανέγερση εργοστασίων επεξεργασίας μαρμάρου, αποθηκών, γραφείων, με δαπάνη του εκμεταλλευόμενου το λατομείο και υπέρ του δημοσίου (δημοσίας ωφέλειας). Στην παράγραφο 2 του ίδιου άρθρου ορίζεται ένα ποσό τουλάχιστον του ενός δεκάτου της συνολικής αξίας των έργων για τα οποία πραγματοποιήθηκε η απαλλοτρίωση ξένης ιδιοκτησίας ως εγγύηση. Ομοίως στην παράγραφο 5 του ίδιου νόμου ορίζεται η διαδικασία παραχώρησης γης της οποίας ιδιοκτήτης είναι το δημόσιο και ακολουθείται όμοια διαδικασία, όπως περιγράφηκε. Στο άρθρο 39 στην παράγραφο 1 ορίζει ότι ο Υπουργός μπορεί να προβεί με απόφαση του σε οριστική διακοπή της λειτουργίας λατομείων σε περίπτωση που αυτοί που τα εκμεταλλεύονται δεν συμμορφώνονται με τις υποδείξεις και εντολές της αρμόδιας Επιθεώρησης Μεταλλείων που αναφέρονται στην ορθολογική εκμετάλλευση των λατομείων, στην ασφάλεια και την υγιεινή των εργαζομένων και στην αποκατάσταση του περιβάλλοντος. Εικόνα 7: Πρώην λατομικός χώρος στον Ελλαδικό χώρο που δεν έχει προβεί σε αποκατάσταση τοπίου. 32

34 2.3 Κανονισμός μεταλλευτικών και λατομικών εργασιών (Κ.Μ.Λ.Ε) Πλέον ο Κ.Μ.Λ.Ε. από της 14/06/2011 εκσυγχρονίστηκε και αναίρεσε κάθε ισχύ του Κ.Μ.Λ.Ε όπως αυτός ίσχυε από τις 31/12/1984 ώστε οι μεταλλευτικές και λατομικές εργασίες για τον εντοπισμό ή εκμετάλλευση ή επεξεργασία των ορυκτών πρώτων υλών, διέπονται στο εξής από άποψη ορθολογικής δραστηριότητας, ασφάλειας και υγείας των εργαζομένων και των περιοίκων και προστασίας του περιβάλλοντος, καθώς καθορίζονται από ένα σύνολο 112 άρθρων. Η παρούσα εργασία θα επικεντρωθεί περισσότερο στα θέματα που θέτει ο νέος νόμος για την προστασία του περιβάλλοντος. Ειδικότερα σε θέματα προστασίας του περιβάλλοντος, ο έλεγχος αυτός διενεργείται και από τις καθ ύλην αρμόδιες υπηρεσίες (Επιθεωρητές Περιβάλλοντος, Κλιμάκια Ελέγχου Περιβάλλοντος κ.λπ.). Ο ελεγκτής μηχανικός, έχει δικαίωμα να ελέγχει όλα τα στοιχεία του έργου που σχετίζονται με τις μεταλλευτικές ή λατομικές εργασίες, την ασφάλεια και υγεία των εργαζομένων, την προστασία του περιβάλλοντος κ.λπ., καθώς και να λαμβάνει, άμεσα, αντίγραφα όλων των σχετικών εγγράφων ή σχεδίων του έργου. Βάση της παραγράφου 4 του άρθρου 3 η επιθεώρηση μεταλλείων, έχει το δικαίωμα να δίνει και εντολές για πρόσθετα μέτρα πέρα του Κ.Μ.Λ.Ε για την προστασία του περιβάλλοντος και των εργαζομένων και περιοίκων ενώ απαγορεύει την έναρξη εργασιών στην περίπτωση που δεν έχει υπάρξει έγκριση τεχνικής μελέτης και την έγκριση των περιβαλλοντικών όρων. Στο άρθρο 87 ορίζεται η διαχείριση των εξορυκτικών αποβλήτων η οποία πρέπει να γίνεται κατά τα προβλεπόμενα εφόσον ο χώρος και ο τρόπος απόθεσης καθώς και η τελική διαμόρφωση των αποθέσεων πρέπει να επιλέγονται κατά την εκπόνηση της τεχνικής μελέτης, ώστε να εξασφαλίζονται: η ορθολογική λειτουργία του έργου, η ευστάθεια των πρανών κατά περίπτωση, και η δυνατότητα αποκατάστασης του τοπίου. Στο άρθρο 88 ορίζονται τα επιτρεπτά όρια για την προστασία του περιβάλλοντος χώρου από τις δονήσεις, το ωστικό κύμα των εκρήξεων και τους θορύβους. Θεσπίζει την απαγόρευση: 1. Της εκτίναξης κομματιών πετρώματος έξω από τα όρια του λατομικού χώρου. 2. Της πρόκλησης υψηλού επιπέδου δονήσεων από ανατινάξεις που μπορούν να προξενήσουν οχλήσεις ή ζημιές σε παρακείμενα κτίσματα. Η μέγιστη ταχύτητα δονήσεως των σωματιδίων του εδάφους στη θέση του κτίσματος (σε mm/sec) σε συνάρτηση με τη συχνότητα δεν πρέπει να υπερβαίνει τα όρια που θέτονται στην παρακάτω Εικόνα 8. 33

35 3. Της πρόκλησης σοβαρών οχλήσεων ή ζημιών στις γειτονικές κατοικημένες περιοχές από το αέριο ωστικό κύμα που προέρχεται από τις ανατινάξεις για τον λόγο αυτό ορίζεται ότι: Οι εκρήξεις δεν πρέπει να πραγματοποιούνται στις ώρες κοινής ησυχίας. Η πίεση του αέριου ωστικού κύματος στις κατοικημένες περιοχές απαγορεύεται να υπερβαίνει τα 134 DbL. Επιπροσθέτως καθορίζει ότι σε κάθε έργο πρέπει να ρυθμίζεται με τέτοιο τρόπο ή λειτουργία του χωματουργικού / μηχανολογικού εξοπλισμού και να λαμβάνονται όλα τα κατάλληλα μέτρα, ώστε να περιορίζονται οι στάθμες του περιβαλλοντικού θορύβου στα όρια κατοικημένων περιοχών. Εικόνα 8 : Γραφική παρουσίαση κανονισμών ασφαλών ορίων δονήσεων (Φ.Ε.Κ 1227/B/2011) Το άρθρο 89 κάνει σαφές ότι οι λατομικές εργασίες πρέπει να σχεδιάζονται και να εκτελούνται με ορθολογικό τρόπο σύμφωνα με τους κανόνες της επιστήμης και της τεχνικής ώστε να αποφεύγεται η υποβάθμιση του περιβάλλοντος, με σκοπό την πρόληψη ή μείωση παντός είδους δυσμενών περιβαλλοντικών επιπτώσεων ιδιαίτερα στον αέρα, στο νερό, στο έδαφος, την χλωρίδα, στο τοπίο καθώς και κινδύνων για την ανθρώπινη υγεία. Όλα τα παραπάνω αποτελούν υποχρεώσεις του εκμεταλλευτή όπου επιβάλλεται να λάβει όλα τα απαραίτητα σχετικά μέτρα για την προστασία του περιβάλλοντος. 34

36 Ο κανονισμός μεταλλευτικών και λατομικών εργασιών θεσπίζει ειδικά μέτρα προστασίας και αποκατάστασης για το περιβάλλον τα οποία συνδυάζονται με τις παραπάνω μελέτες όπως παρατίθενται παρακάτω βάση του άρθρου 90. 1) Η χωροθέτηση κάθε επέμβασης πρέπει να επιλέγεται με τρόπο ώστε να προκαλείται η μικρότερη δυνατή αισθητική αλλοίωση του τοπίου 2) Κάθε επιφανειακή εκσκαφή, πρέπει να γίνεται με βαθμίδες κατάλληλων γεωμετρικών χαρακτηριστικών, ώστε να δημιουργείται η μικρότερη δυνατή αισθητική αλλοίωση του τοπίου και να διασφαλίζεται η αποκατάστασή του κατά στάδια αλλά και στο σύνολο της. 3) Πρέπει να γίνεται ξεχωριστή εξόρυξη και απόθεση της φυτικής γης και να διατηρείται αυτή κατάλληλη για μελλοντική επαναχρησιμοποίηση. 4) Η διαχείριση των αποβλήτων θα γίνεται σύμφωνα με τις εκάστοτε ισχύουσες διατάξεις. 5) Η φόρτωση μεταφορά και αποθήκευση προϊόντων, πρώτων υλών και απορριμμάτων, πρέπει να γίνεται με τρόπο ώστε να αποφεύγεται η ρύπανση ή μόλυνση του περιβάλλοντος. 6) Η τελική μορφή της αποκατάστασης, πρέπει να εναρμονίζεται με το ευρύτερο περιβάλλον και στις περιπτώσεις δημόσιων ή δημοτικών ή κοινοτικών εκτάσεων, να προβλέπεται η κάλυψη των τοπικών αναγκών, για ειδικές χρήσεις γης. 7) Πριν την έναρξη των εξορυκτικών εργασιών πρέπει να οριοθετηθούν τυχόν υδατορέματα που υπάρχουν εντός του λατομικού χώρου. 8) Η εκμετάλλευση και η απόθεση στείρων θα πρέπει να πραγματοποιούνται κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να διασφαλίζεται η δίαιτα των επιφανειακών και υπογείων υδάτων. 9) Πριν από τη χορήγηση των πάσης φύσεως εγκρίσεων για την εκτέλεση λατομικών εργασιών σε χώρους που απέχουν λιγότερο από 100m από την ακτογραμμή, πρέπει να προηγείται η έκδοση, απόφασης περί καθορισμού των ορίων αιγιαλού και παραλίας. 35

37 2.4 Υπουργική Απόφαση «Περί κατάταξης έργων και δραστηριοτήτων σε κατηγορίες, περιεχόμενο Μελέτης Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων κ.λπ.» Η εξόρυξη αδρανών υλικών εντάσσεται στην κατηγορία Α, στην ομάδα 2, στις εξορυκτικές βιομηχανίες-βιομηχανίες μη μεταλλικών ορυκτών προϊόντων ακολουθώντας την ταξινόμηση του νόμου «Περί κατάταξης έργων και δραστηριοτήτων σε κατηγορίες, περιεχόμενο Μελέτης Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων κ.λπ.». Βάση της παραπάνω ταξινόμησης η εξορυκτική δραστηριότητα ακολουθεί τα πρότυπα μελέτης περιβαλλοντικών επιπτώσεων που καθορίζονται από τον πίνακα 2 του παρόντος νόμου. Ο πίνακας που προαναφέρθηκε πραγματοποιεί μια πλήρη ενημέρωση για: την ονομασία και το είδος του έργου την ακριβή γεωγραφική θέση την υφιστάμενη κατάσταση ρύπανσης την υπάρχουσα χλωρίδα και πανίδα το έργο και πιθανών περιβαλλοντικών επιπτώσεων που ενδεχόμενα να προκαλέσει καθώς και την αντιμετώπιση περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Προκειμένου για παραγωγική εγκατάσταση χρειάζονται απαραίτητα στα πλαίσια της περιγραφής του έργου και των πιθανών περιβαλλοντικών επιπτώσεων για την λήψη της μελέτης τα ακόλουθα: 1) Απαιτείται περιγραφή της χρήσης νερού και ενέργειας, με συνοπτική περιγραφή του τρόπου ύδρευσης της εγκατάστασης σε συνδυασμό με εφικτές εναλλακτικές λύσης ύδρευσης καθώς και γενικά στοιχεία ηλεκτρικής ενέργειας και καυσίμων. 2) Κατάλογος πρώτων υλών, πρόσθετων υλικών που χρησιμοποιούνται κατά την λειτουργία των διαφόρων μονάδων της εγκατάστασης. 3) Στοιχεία που αφορούν τις πηγές, την ποσότητα και την ποιότητα των αναφερομένων αερίων αποβλήτων της εγκατάστασης πριν από την επεξεργασία. (αέρια- αερολύματα, σωματίδια, καπνός, σκόνη,) 4) Ποσότητες νερού που χρησιμοποιούνται στην εγκατάσταση με αναλυτική περιγραφή των χρήσεων και των αναγκαίων ποσοτήτων νερού χωριστά για κάθε μονάδα εγκατάστασης, καθώς επίσης και των ποσοτήτων των παραγομένων αποβλήτων. Επιπροσθέτως αναλυτική περιγραφή των υγρών αποβλήτων χωριστά για κάθε πηγή, πριν από τυχόν επεξεργασία. 36

38 5) Τύποι, ποιότητα και ποσότητα εκφρασμένη σε παραγόμενα από την εγκατάσταση στερεά απόβλητα, τοξικά απόβλητα ή απορρίμματα. 6) Αναμενόμενα επίπεδα θορύβου κατά την λειτουργία της εγκατάστασης σε χαρακτηριστικά σημεία της έκτασης της. 7) Επιπτώσεις θετικές ή αρνητικές στην κοινωνική και αναπτυξιακή φυσιογνωμία της περιοχής. Στη συνέχεια ο υπάρχον νόμος στον πίνακα 2 προϋποθέτει την περιγραφή των μέτρων που προτείνεται να ληφθούν για την πρόληψη και αντιμετώπιση τυχόν σημαντικών επιπτώσεων στο περιβάλλον. Πρόκειται για τεχνικό μέτρο και παρουσιάζεται με την μορφή τεχνικής έκθεσης. Πιο συγκεκριμένα για μία παραγωγική εγκατάσταση θα πρέπει να αναφέρονται τα αναγκαία μέτρα προστασίας του περιβάλλοντος που έχουν ληφθεί ως ακολούθως: 1) Για τα αέρια απόβλητα: Μέτρα προστασίας. Εφικτές εναλλακτικές λύσεις αναφορικά με τα μέτρα ελέγχου. Αποδόσεις των μέτρων ελέγχου και χαρακτηριστικά των αερίων μετά την επεξεργασία. Πλήρη τεχνικά χαρακτηριστικά των συστημάτων αντιρρύπανσης 2) Για τα υγρά απόβλητα: Μέτρα προστασίας. Αποδόσεις των μέτρων ελέγχου και παράμετροι ποιότητας των υγρών αποβλήτων μετά την επεξεργασία Πλήρη τεχνικά χαρακτηριστικά των συστημάτων αντιρρύπανσης 3) Για στερεά απόβλητα-τοξικά απόβλητα-απορρίμματα Μέτρα προστασίας περιορισμού Εφικτές εναλλακτικές λύσεις διάθεσης τους. Χαρακτηριστικά διάθεσης 37

39 2.5 Νόμος «Περί προστασίας δασών και δασικών εν γένει εκτάσεων της Χώρας» Ο συγκεκριμένος νόμος στο άρθρο 45, παράγραφος 5, ορίζει ως υποχρεωτική την παραλαβή έγκρισης της επέμβασης η οποία συνοδεύεται από μελέτη επιπτώσεων στο περιβάλλον και αντιμετώπισης τους. Παρακάτω στο άρθρο 57 θεσπίζει ότι για την έρευνα προς ανεύρεση λατομικών ορυκτών επιτρέπονται ως ακολούθως: Η έρευνα με γεωλογικές, κοιτασματολογικές, γεωφυσικές, γεωχημικές μεθόδους δεν χρήζουν άδειας ή εγκρίσεως από την δασική αρχή. Έρευνα με χρήση γεωτρήσεων και διάνοιξης φρεάτων ή στοών επιτρέπονται μόνο με απόφαση του νομάρχη. Καθορίζονται συγχρόνως οι υποχρεώσεις του ερευνητή για την προστασία του περιβάλλοντος καθώς και την αποκατάσταση του τοπίου και της δασικής βλάστησης αφού ολοκληρωθεί η διαδικασία της έρευνας. Η διάνοιξη οδών προσπέλασης, ανέγερσης εγκαταστάσεων εντός των δασών που εξυπηρετούν την εξόρυξη εγκρίνονται ελεύθερα εφόσον έχει χορηγηθεί κατά τα παραπάνω η άδεια έγκρισης έρευνας. Σε κάθε περίπτωση απαγορεύεται η εκμετάλλευση λατομείου σε δασική περιοχή χωρίς την άδεια έγκρισης. Η εκμετάλλευση λατομικών χώρων ενεργεί υποχρεωτικά κατά τρόπο ώστε να μην καταστρέφεται η δασική βλάστηση στο δυνατό μέτρο. Η επιχείρηση που εκμεταλλεύεται τον λατομικό χώρο υποχρεούται να προβαίνει περιοδικώς σε αποκατάσταση του τοπίου και της δασικής βλάστησης για την εφαρμογή προγράμματος αναδάσωσης υπό την εποπτεία της δασικής αρχής. Σε περίπτωση που η αποκατάσταση δεν υλοποιείται είτε είναι ιδιαιτέρως δυσμενής τότε η δασική αρχή υποχρεώνει την επιχείρηση να αναδασώσει κάποια άλλη κοντινή περιοχή που σε έκταση αποτελεί έως και πενταπλάσιου της περιοχής λατομίας. 38

40 2.6 Δίκτυο Natura 2000 Σε όλο το παραπάνω νομοθετικό πλαίσιο όπου και απαιτείται τόσο για την λήψη άδειας εκμεταλλεύσεως όσο και για την λειτουργία ενός λατομείου, προστίθεται μία ακόμη οριοθέτηση των περιοχών που δύναται για εξόρυξη ή που αυτή τίθεται υπό μεγαλύτερη επιτήρηση. Η παραπάνω οριοθέτηση περιοχών σκιαγραφείται με την οδηγία 92/43/ΕΟΚ και το δίκτυο Νatura 2000 για την διατήρηση των φυσικών οικοτόπων καθώς και της άγριας πανίδας και χλωρίδας όπως θεσμοθετήθηκε από το Συμβούλιο των Ευρωπαϊκών Κοινοτήτων με σκοπό να συμβάλλει στην προστασία της βιολογικής ποικιλότητας, μέσω της διατήρησης των φυσικών οικοτόπων, καθώς και της άγριας πανίδας και χλωρίδας στο ευρωπαϊκό έδαφος των κρατών μελών που εφαρμόζεται η συνθήκη. Το Δίκτυο Natura 2000 αποτελείται από δύο κατηγορίες περιοχών. Τις «Ζώνες Ειδικής Προστασίας SPA (Special Protection Areas)» για τη προστασία της Ορνιθοπανίδας, όπως ορίζει η Οδηγία 79/409/EK και τους «Τόπους Κοινοτικής Σημασίας SCI (Sites of Community Importance)», όπως ορίζει η Οδηγία 92/43/ΕΚ. Η Ελλάδα έχει χαρακτηρίσει σήμερα 163 Ζώνες Ειδικής Προστασίας (SPA) και έχει υποβάλει τμηματικά στην Ευρωπαϊκή Επιτροπή κατάλογο 239 προτεινόμενων Τόπων Κοινοτικής Σημασίας (SCI) («Εθνικός Κατάλογος»). Οι δύο κατάλογοι παρουσιάζουν μεταξύ τους επικαλύψεις όσον αφορά τις εκτάσεις τους (υπάρχουν τμήματα SPA που αποτελούν τμήματα SCI). Μάλιστα, 31 περιοχές έχουν οριστεί ταυτόχρονα ως SPA και έχουν προταθεί και ως SCI. Παρακάτω παρατίθενται ενδεικτικά δυο χάρτες του δικτύου Natura 2000 (Εικ. 9, 10) ο πρώτος παρουσιάζει Τόπους Κοινοτικής Σημασίας (SCI) και ο δεύτερος κάποιες ζώνες ειδικής προστασίας (SPA). 39

41 Εικόνα 9: Χάρτης τόπων κοινοτικής σημασίας (SCI) (οι μπλε περιοχές). Εικόνα 10: Χάρτης ζωνών ειδικής προστασίας (SPA) (οι κίτρινες περιοχές). 40

42 2.7 Δίκτυο Natura 2000 στην περιοχή μεταξύ της Βέροιας και της Νάουσας Το δάσος που βρίσκεται στις βόρειες και βορειοανατολικές πλαγιές του όρους «Βέρμιο» και στα δυτικά και βορειοδυτικά της πόλης της Νάουσας κατά το μεγαλύτερο μέρος του είναι χαρακτηρισμένο ως περιοχή Natura 2000 βάση της καταγραφής, αναγνώρισης, εκτίμησης και χαρτογράφησης των τύπων οικοτόπων, της χλωρίδας και της πανίδας στην Ελλάδα που εκπόνησε το Μουσείο Γουλανδρή Φυσικής ιστορίας Ελληνικό Κέντρο Βιοτόπων/Υγροτόπων (ΕΚΒΥ) για το ΥΠΕΧΩΔΕ - Υπ. Γεωργίας σύμφωνα με την οδηγία 92/43/ΕΟΚ, με κωδικό GR Ανήκει στην κατηγορία Β και βρίσκεται ακριβώς σε Γεωγραφικό Μήκος και Γεωγραφικό Πλάτος και καταλαμβάνει συνολική έκταση στρέμματα. Εικόνα 11 : Περιοχή Natura 2000 στην περιοχή μελέτης. 41

43 Κεφάλαιο 3 3 Γεωλογική τοποθέτηση της περιοχής σε γεωτεκτονικές ζώνες 3.1 Γεωγραφική τοποθέτηση της περιοχής μελέτης Το έδαφος της ευρύτερης περιοχής μεταξύ της Βέροιας και της Νάουσας μπορεί να χαρακτηριστεί κατά το ήμισυ ορεινό και κατά το υπόλοιπο μισό πεδινό. Στα δυτικά, στα σύνορα με τον νομό Κοζάνης, υψώνεται με νοτιοανατολική κατεύθυνση η οροσειρά του Βερμίου (Εικ. 12), με τις κορυφές (από τα βόρεια προς τα νότια): Μαύρη Πέτρα (2.077 μ.), Τσανακτσή (2.052 μ.), Παλάτι (1.895 μ.), Ασούμπασι (1.874μ.), Ξεροβούνι (1.804 μ.). Στο νότιο τμήμα του νομού Ημαθίας, μετά την κοιλάδα του Αλιάκμονα, φτάνουν οι βόρειες απολήξεις της οροσειράς των Πιερίων. Το υπόλοιπο έδαφος της ευρύτερης περιοχής είναι πεδινό, αποτελώντας συνέχεια (προς τα δυτικά) της πεδιάδας της Θεσσαλονίκης και (προς τα νότια) της πεδιάδας των Γιαννιτσών. Το μορφολογικό ανάγλυφο της ευρύτερης περιοχής γενικότερα χαρακτηρίζεται ως ήπιο, με περιορισμένες απότομες εξάρσεις. Βασικό υδρογραφικό στοιχείο αποτελεί ο ποταμός Αλιάκμονας ο οποίος είναι και ο μακρύτερος ποταμός της Ελλάδος με συνολικό μήκος 297χλμ. Σχηματίζεται από τη συμβολή δύο μικρότερων ποταμών, του Βέλιτσα ή Μπελίτσα και του Ζέλοβα ή Ζάλοβο. Εικόνα 12: Γεωμορφολογικός χάρτης όπου διακρίνεται η περιοχή μελέτης. 42

44 3.2 Γεωτεκτονικές ζώνες της Ελλάδας Οι Ελληνικές οροσειρές, που ανήκουν στο Διναρικό κλάδο του Αλπικού συστήματος, υποδιαιρούνται σε γεωτεκτονικές ζώνες οι οποίες συνηθίστηκε να λέγονται «Ελληνίδες ζώνες». Τα τεκτονικά σχήματα που είχαν προταθεί μέχρι το 1970 για τη διαίρεση του Ελληνικού χώρου σε γεωτεκτονικές ζώνες στηρίχθηκαν βασικά σε μία υποθετική Αλπική παλαιογεωγραφία δια μέσου του δυαδικού συστήματος αυλάκων ράχεων όπως διαμορφώθηκε στη θεωρία του Αλπικού γεωσυγκλίνου (Aubouin 1965). Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή το Ελληνικό γεωσύγκλινο, που άρχισε να λειτουργεί από το Τριαδικό ως τμήμα του τεράστιου Αλπικού γεωσυγκλίνου, είχε στον πυθμένα του μικρές και μεγάλες υποθαλάσσιες ράχες που διαχώριζαν βαθιές και βαθύτερες αύλακες. Το σύστημα αυτό των εναλλασσόμενων υποθαλάσσιων αυλάκων και ράχεων θεωρήθηκε ως δημιούργημα προγενέστερων πτυχώσεων, το οποίο όμως υπέστη διάφορες τροποποιήσεις κατά τη διάρκεια της Αλπικής ιζηματογένεσης, προερχόμενες από τη δράση ενδογενών δυνάμεων που πολλές φορές είχαν ως αποτέλεσμα την προσωρινή ανάδυση ορισμένων τμημάτων του πυθμένα της Τηθύος. Με βάση το πραπάνω εναλλασσόμενο σύστημα αυλάκων και ράχεων ο Ελληνικός χώρος διακρίθηκε σε ισοπικές ζώνες, διάκριση που αντανακλά την παλαιογεωγραφική κατάσταση καθεμιάς ζώνης και στηρίζεται στα Αλπικά ιζήματα. Η διάκριση της κάθε ζώνης από την άλλη στηρίζεται στον ιδιαίτερο ρόλο της καθεμιάς στο σύστημα γεωδυναμικής εξέλιξης και ο ρόλος αυτός μεταφράζεται ως ένα βαθμό σε κάποια συγκεκριμένη παλαιογεωγραφική θέση. Σύμφωνα με τις επικρατούσες απόψεις, κάθε γεωτεκτονική ζώνη συνίσταται από μία ορισμένη στρωματογραφική διαδοχή ιζηματογενών πετρωμάτων, από τους ιδιαίτερους λιθολογικούς χαρακτήρες της και από την ιδιαίτερη τεκτονική της συμπεριφορά, στοιχεία που εξαρτώνται από την παλαιογεωγραφική της θέση καθώς και από την γεωτεκτονική της τοποθέτηση. 43

45 Οι Ελληνικές γεωτεκτονικές ζώνες είναι, από τα Ανατολικά προς τα Δυτικά, οι εξής (Εικ. 13) (κατά Mountrakis et al. 1983): 1) Η μάζα της Ροδόπης 2) Η Σερβομακεδονική ζώνη 3) Η Περιροδοπική ζώνη 4) Η ζώνη Παιονίας 5) Η ζώνη Πάικου Οι τρείς αυτές ζώνες είναι γνωστές ως ζώνη του Αξιού. 6) Η ζώνη Αλμωπίας 7) Η Πελαγονική ζώνη 8) Η Αττικοκυκλαδική Μάζα 9) Η ζώνη Παρνασσού-Γκιώνας 10) Η ζώνη Ωλονού Πίνδου 11) Η ζώνη Γαβρόβου-Τρίπολης 12) Η Αδριατικοϊόνιος ζώνη 13) Η ζώνη Παξών ή Προαπούλια Εικόνα 13: Γεωτεκτονικό σχήμα των Ελληνίδων ζωνών (Κατά Mountrakis et al. 1983). 44

46 Εκτός από τις παραπάνω δεκατέσσερις ζώνες, αναφέρονται ακόμη ως διακριτές γεωτεκτονικές μονάδες η Ενότητα "Ταλέα όρη Πλακώδεις ασβεστόλιθοι" που μάλλον ανήκει στην Αδριατικοϊόνιο ζώνη και εντοπίζεται σε Κρήτη και Πελοπόννησο, καθώς και η Ενότητα Βοιωτίας, που εμφανίζεται σε ηπειρωτική και ανατολική Ελλάδα, πιθανόν αποτελεί τμήμα της Πελαγονικής ζώνης. Από τις γεωτεκτονικές ζώνες της Ελλάδας οι μάζες Ροδόπης και Σερβομακεδονικής θεωρούνται ότι αποτελούν την "Ελληνική Ενδοχώρα", οι ζώνες Περιροδοπική, Παιονίας, Πάικου, Αλμωπίας, Πελαγονική, Αττικοκυκλαδική ονομάζονται "Εσωτερικές Ελληνίδες" και οι ζώνες Παρνασσού-Γκιώνας, Ωλονού-Πίνδου, Γαβρόβου - Τρίπολης, Αδριατικοϊόνιος και Παξών ονομάζονται "Εξωτερικές Ελληνίδες". Οι ονομασίες Εσωτερικές και Εξωτερικές Ελληνίδες οφείλονται στο ότι οι πρώτες κατέχουν τα εσωτερικά τόξα των Ελληνίδων οροσειρών, ενώ οι δεύτερες τα εξωτερικά. Η διάκριση τους στηρίχθηκε στο γεγονός ότι οι Εσωτερικές Ελληνίδες υπέστησαν τη δράση μιας Ανωιουρασικής - Κατωκρητιδικής, ορογενετικής δράσης η οποία δεν επέδρασε στις Εξωτερικές Ελληνίδες οι οποίες επηρεάστηκαν μόνο από την τελική ορογένεση του Τριτογενούς. Στις εσωτερικές ζώνες έχουν μεγάλη εξάπλωση τα μεταμορφωμένα πετρώματα, που αντιπροσωπεύουν προαλπικά πετρώματα αλλά και αλπικά ιζήματα Τριαδικού-Ιουρασικού, καθώς επίσης υπάρχει μεγάλη εξάπλωση μαγματικών πετρωμάτων τόσο Μεσοζωικής Τριτογενούς ηλικίας όσο και Παλαιοζωικής. Αντίθετα από τις Εξωτερικές ζώνες απουσιάζουν τα μεταμορφωμένα πετρώματα του προαλπικού υποβάθρου, με μόνη εξαίρεση την ενότητα Φυλλιτών Χαλαζιτών στην Κρήτη και τη Νότια Πελοπόννησο που βρίσκονται τεκτονικά κάτω από τα Αλπικά ιζήματα της ζώνης Γαβρόβου Τρίπολης καθώς και τα μαγματικά πετρώματα με μόνη εξαίρεση περιορισμένες εμφανίσεις ηφαιστειακών που παρατηρούνται στη βάση της Ζώνη Ωλονού Πίνδου. Η περιοχή μελέτης που εντοπίζεται μεταξύ της περιοχής της Βέροιας και της Νάουσας φαίνεται ότι εντάσσεται στις ζώνες της Πελαγονικής και του Αξιού και ποιο συγκεκριμένα στην υποζώνη Αλμωπίας. Με την υποζώνη Αλμωπίας να σχηματίζει διάφορους σχηματισμούς με την μορφή λεπιών οι οποίοι εφιππεύουν τμηματικά σε τεμάχη της Πελαγονικής δημιουργώντας έτσι μείξεις πετρωμάτων. Ακολούθως παρατίθενται οι προαναφερθείσες ζώνες με σειρά εξέτασης από τα Ανατολικά προς τα Δυτικά. 45

47 3.3 Γεωτεκτονική θέση της ζώνης Αξιού Η ζώνη Αξιού, που το όνομα της οφείλεται στον ομώνυμο ποταμό της Κεντρικής Μακεδονίας, αναφέρεται συχνά στη διεθνή βιβλιογραφία με το όνομα «Ζώνη Vardar» από την αντίστοιχη ονομασία του ίδιου ποταμού στη F.Y.R.O.M.. Καθορίσθηκε αρχικά από τον Kossmat (1924) ως μία ζώνη ΒΒΔ-ΝΝΑ διεύθυνσης και πλάτους km, παρεμβαλλόμενη μεταξύ της μάζας της Ροδόπης προς τα Ανατολικά και της Πελαγονικής προς τα Δυτικά. Αρχίζει από την περιοχή των Σκοπίων της F.Y.R.O.M.., επεκτείνεται μέχρι το Θερμαϊκό κόλπο και το Αιγαίο, όπου περιλαμβάνει ορισμένα από τα νησιά των Βορείων Σποράδων και κάμπτεται στη συνέχεια προς τη Μικρά Ασία, με πιθανή διεύθυνση ΝΔ-ΒΑ. Ο Osswald (1938) ήταν ο πρώτος βασικός ερευνητής της Ζώνης Αξιού και σύμφωνα με τις απόψεις του η ζώνη λειτούργησε κατά το Μεσοζωϊκό ως γεωσύγκλινο που διαμορφώθηκε στο Περμοτριαδικό. Βασικό χαρακτηριστικό της ζώνης Αξιού αποτελούν οι μεγάλες οφιολιθικές μάζες, που έχουν εξάπλωση σε όλο το χώρο της και συνιστούν στο σύνολο τους την εσωτερική οφιολιθική λωρίδα της Ελλάδος γνωστή και ως «IRO (Internal Ophiolite)» (Mountrakis 2010). Η παρουσία των οφιολίθων παρουσιάζει μεγάλη σημασία για τη γεωτεκτονική εξέλιξη των Ελληνίδων και καθορίζει την γεωτεκτονική θέση της Ζώνης του Αξιού ως τον παλιό ωκεάνιο χώρο με ωκεάνιο φλοιό και ιζήματα βαθιάς θάλασσας στη διάρκεια του Μεσοζωικού. Όσο αφορά την τεκτονική δομή η ζώνη Αξιού χαρακτηρίζεται γενικά από την παρουσία συνεχών τεκτονικών λεπιών που είναι προσανατολισμένα με παράταξη ΒΔ-ΝΑ και με κλίση προς τα ΒΑ και το ένα εφιππεύει το άλλο προς τα δυτικά. Η τεκτονική φάση που δημιούργησε αυτή την έντονη λεπιοειδή δομή τοποθετείται στο Τριτογενές στην τελική ηπειρωτική σύγκρουση της Απούλιας με την ενιαία Κιμμερική Ευρασιατική Ήπειρο. 46

48 3.3.1 Διαίρεση της ζώνης του Αξιού Από τους παλαιότερους ερευνητές Kossmat (1924), Osswald (1938), είχαν επισημανθεί διαφορές λιθοστρωματογραφικής εξέλιξης μεταξύ των δύο πλευρών της ζώνης Αξιού, διαφορές που τις εξέφρασαν με τον καθορισμό υποζωνών με διάφορες ονομασίες. Ο τελικός διαχωρισμός των υποζωνών πραγματοποιήθηκε από τον Mercier (1966) σε τρείς επιμέρους ζώνες τις οποίες ανάλογα με τους παλαιογεωγραφικούς χαρακτήρες ονόμασε αντίστοιχα «Αύλακα Παιονίας», «Ύβωμα Πάικου» και «Αύλακα Αλμωπίας» (Εικ.14). Το βασικό κριτήριο με το οποίο πραγματοποιήθηκε η διαίρεση είναι το γεγονός ότι στο Πάικο παρατηρείται μία νηριτική ασβεστολιθική σειρά ηλικίας Ιουρασικού η οποία δείχνει ότι η περιοχή του Πάικου ήταν υποθαλάσσια ράχη με σχετικά ρηχή θάλασσα, ενώ στην Παιονία και Αλμωπία τα αντίστοιχα ιζήματα Ιουρασικού είναι βαθιάς θάλασσας αργιλικά και κερατολιθικά. Παρόλα αυτά η ζώνη Αξιού εξακολουθεί σήμερα να θεωρείται ως μία ενιαία ζώνη με χαρακτήρες παλιάς ωκεάνιας περιοχής από όπου προήλθαν οι οφιόλιθοι. Εικόνα 14: Χάρτης Γεωτεκτονικών ζωνών της Ελλάδας, με έντονα χρώματα παρουσιάζονται οι υποζώνες της ζώνης του Αξιού (από Mountrakis et al. 1983). 47

49 3.3.2 Γενική στρωματογραφική διάρθρωση των υποζωνών Η υποζώνη Αλμωπίας, περιλαμβάνει γενικά Τριαδικά και Ιουρασικά ιζήματα βαθειάς θάλασσας και τεκτονικά παρεμβαλλόμενα σώματα από λάβες βασικής σύστασης και οφιολιθικά πετρώματα που παραμορφώθηκαν στο Κάτω Κρητιδικό. Οι ενότητες αυτές καλύπτονται ασύμφωνα από μία ακολουθία Άνω Κρητιδικών ασβεστόλιθων και φλύσχη. Η υποζώνη Πάικου περιλαμβάνει την ορεινή μάζα του Πάικου στην Κεντρική Μακεδονία, καθώς και τα βουνά Τζένα και Πίνοβο της μεγάλης οροσειράς του Βόρα, που αποτελεί το φυσικό σύνορο της Ελλάδας F.Y.R.O.M. Καθορίστηκε από τον Μercier (1966), ως ύβωμα που διαχώριζε την αύλακα Παιονίας από την αύλακα Αλμωπίας. Περιλαμβάνει μια ασβεστιτική Μεσοζωική πλατφόρμα, που αναπτύσσεται πάνω από ένα προ-μεσοζωικό υπόβαθρο, Άνω Ιουρασικής ηλικίας ηφαιστειακά πετρώματα τύπου «νησιωτικού τόξου» και Κάτω Κρητιδικούς ασβεστόλιθους. Όλες οι παραπάνω ενότητες καλύπτονται ασύμφωνα από μία Άνω Κρητιδική ακολουθία, που προοδευτικά βαθαίνει, και που παραμορφώθηκε στο Μέσο Ηώκαινο. Η σημερινή γεωτεκτονική αντίληψη είναι ότι η υποζώνη Πάικου ήταν κατά τη διάρκεια του Ιουρασικού νησιωτικό τόξο με έντονη ηφαιστειακή δράση, μέσα στην ευρύτερη ωκεάνια ζώνη του Αξιού. Η υποζώνη Παιονίας καθορίσθηκε αρχικά ως μία Μεσοζωική αύλακα μεταξύ της Ελληνικής Ενδοχώρας και του υβώματος του Πάικου. Αποτελείται και αυτή από ένα προ- Μεσοζωικό υπόβαθρο, ιζήματα μιας Τριαδικής ηλικίας ταφρογενετικής ακολουθίας που προς τα πάνω εξελίσσεται σε φλύσχη ηπειρωτικού περιθωρίου, Ιουρασικούς οφιολίθους, ηφαιστειακά πετρώματα καθώς και γρανοδιοριτικές διεισδύσεις. Πάνω από αυτά αναπτύσσονται επικλυσιγενούς προέλευσης ιζήματα Αν. Ιουρασικής ηλικίας. Βασικό τεκτονικό χαρακτηριστικό είναι η λεπιδοειδής τεκτονική, με λέπια μικρών και μεγάλων διαστάσεων. Η σημερινή γεωτεκτονική αντίληψη είναι ότι αντιπροσωπεύει τμήμα της παλιάς ωκεάνιας περιοχής της Τηθύος (Mountrakis 2010). 48

50 3.4 Υποζώνη Αλμωπίας Παλαιογεωγραφική και γεωτεκτονική θέση Η υποζώνη Αλμωπίας αποτελεί το δυτικό τμήμα της ζώνης Αξιού και καθορίστηκε με παλαιογεωγραφικά κριτήρια ως μία αύλακα που περιβαλλόταν Ανατολικά από το ύβωμα του Πάικου και Δυτικά από το ύβωμα της Πελαγονικής (Mercier, 1966). Η Αλμωπία θεωρείται ότι αντιπροσωπεύει το πιο δυτικό τμήμα της παλιάς ωκεάνιας περιοχής της Τηθύος. Επιπρόσθετα θεωρείται ότι είναι και το ανατολικό περιθώριο του ηπειρωτικού τεμάχους της Πελαγονικής πάνω στο οποίο επωθήθηκαν από τα Ανατολικά οι οφιόλιθοι και τα ιζήματα βαθιάς θάλασσας του ωκεανού της Τηθύος. Αποτελείται κυρίως από οφιόλιθους και ιζηματογενή πετρώματα βαθιάς θάλασσας, από τα Ανωκρητιδικά επικλυσιγενή ιζήματογενή πετρώματα καθώς και από μεταμοφωμένα πετρώματα. Στην περιοχή ανάμεσα στη Βέροια και στη Νάουσα οι παραπάνω σχηματισμοί βρίσκονται υπο μορφή λεπιών τα οποία από τα Ανατολικά προς τα Δυτικά εφιππεύουν ή επωθούνται το ένα πάνω στο άλλο και στο σύνολο τους επωθούνται πάνω στην Πελαγονική Ζώνη. Αποτέλεσμα της λεπιοειδούς τεκτονικής, τα πετρώματα της Αλμωπίας εμφανίζονται σε συνεχείς επαναλήψεις και σχηματίζουν λέπια μικρής καθώς και μεγάλης έκτασης. Με βάση τα μεγάλα λέπια, η υποζώνη Αλμωπίας διαιρείται σε ενότητες η κάθε μια από τις οποίες συνιστά ένα μεγάλο τεκτονικό λέπι. Οι ενότητες αυτές συγκροτούνται είτε από όλους τους σχηματισμούς της υποζώνης είτε από μερικούς και εφιππεύουν η μία πάνω στην άλλη από Ανατολή προς Δύση. Οι ενότητες αυτές, όπως παρουσιάζονται και παρακάτω στον σχηματικό χάρτη με όλες τις υποενότητες της υποζώνης Αλμωπίας (Eικ.15) που συνήθως έχουν ονόματα χωριών της περιοχής είναι οι εξής : Ενότητες ανατολικές : Άνω Γαρέφι, Μαυρόλακου, Κρανιών Ενότητες μεσαίες : Λύκων, Μαργαρίτας, Κλεισοχωρίου, Νέας Ζωής, Μεσημερίου Ενότητες δυτικές : Κερασιάς, Κεδρώνα Ενότητες Βόρειες : Πέτερνικ, Λουτρών Πόζαρ 49

51 Εικόνα 15: Σχηματικός χάρτης με τις ενότητες της υποζώνης Αλμωπίας. 1 : Ενότητες Αλμωπίας, 2: Πελαγονική ζώνη, 3:Υποζώνη Πάικου, 4: Τεταρτογενή, 5: μεταλπικοί ηφαιστειακοί σχηματισμοί, f:ρήγμα, φ: ανώμαλες επαφές (Κατά Mercier 1966) Λιθοστρωματογραφική εξέλιξη Οι σχηματισμοί της υποζώνης εμφανίζουν αρκετές διαφορές από περιοχή σε περιοχή, οι οποίες αντανακλούν σε πιθανές παλαιογεωγραφικές διαφορές των ενοτήτων. Οι βασικοί σχηματισμοί μπορούν να συνοψισθούν στην παρακάτω λιθοστρωματογραφική στήλη (Εικ. 16) από τους βαθύτερους προς τους ανώτερους ορίζοντες. 50

52 Εικόνα 16: Συνοπτική λιθοστρωματογραφική στήλη της υποζώνης Αλμωπίας. 1: Ψαμμίτες, 2: αργιλικούς σχίστες, 3: κροκαλοπαγή και άλλα κλαστικά ιζήματα, 4: φακοί ασβεστολίθων, 5: ασβεστόλιθοι, 6: κερατόλιθοι, 7: ηφαιστειακά υλικά, 8: τόφφοι και ηφαιστειοκλαστικά, 9: οφιόλιθοι, 10: mélange, 11: μάρμαρα και κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι, 12: δολομίτες, 13: σχιστόλιθοι, 14: αμφιβολίτες, 15: γνεύσιοι (Κατά Mountrakis et al. 1983). Ο σπουδαιότερος, λόγω της έκτασης του, σχηματισμός της Ζώνης Αλμωπίας είναι οι οφιόλιθοι που εμφανίζονται με μεγάλες μάζες σε σχεδόν όλες τις ενότητες. Αποτελούνται κυρίως από σερπεντινίτες, βασικές λάβες, δολερίτες και συνιστούν υπόλειμμα μιας μεγαλύτερης παλαιότερης οφιολιθικής ακολουθίας, ηλικίας Ιουρασικής, της οποίας η τεκτονική τοποθέτηση έλαβε χώρα στις αρχές του Άνω Ιουρασικού. Συμπτυχωμένες με τους οφιόλιθους βρίσκονται αρκετές ιζηματογενείς, ηφαιστειοϊζηματογενείς και κλαστικές σειρές που αναφέρονται ως ένας ορίζοντας παρόμοιας ηλικίας με τους οφιολίθους. Οι σειρές αυτές περιλαμβάνουν κυρίως ιζηματογενή πετρώματα, όπως ραδιολαρίτες, αργιλικούς σχίστες, ψαμμίτες, πελαγικούς ασβεστόλιθους. Εντός των οφιολίθων παρεμβάλλονται συχνά pillow lavas, δολερίτες, βασικές λάβες, ακόμα και ηφαιστειοκλαστικά υλικά και τόφφοι. 51

53 Στα κατώτερα τμήματα της ενότητας Άνω Γαρέφι εμφανίζονται ασβεστόλιθοι με γαστερόποδα και παραμορφωμένους ρουδιστές υποδηλώνοντας την Κρητιδική ηλικία απόθεσης τους. Πάνω από αυτούς ακολουθεί μία τουρβιδιτική ακολουθία από ψαμμίτες, πηλίτες και ιλυολίθους. Οι σερπεντινιωμένοι υπερβασικοί λιθότυποι που ακολουθούν αναπτύσσονται κάτω από κροκαλοπαγή οφιολιθικής προέλευσης και διαχωρίζονται με μία διακριτική επωθητική ζώνη που κλίνει ανατολικά. Στο ανώτερο σημείο αναπτύσσεται το ηφαιστειακό τμήμα της οφιολιθικής ακολουθίας με την παρουσία βασικών ηφαιστειακών πετρωμάτων. Με τη σειρά τους τα ηφαιστειακά πετρώματα υπέρκεινται σερπεντινιωμένων περιδοτιτών, κυρίως δουνίτων και χαρτσβουργίτων, στους οποίους διεισδύουν λευκοκρατικής σύστασης μαγματικά σώματα. Τέλος, τα ανώτερα τμήματα της ενότητας περιλαμβάνουν καλά αποστρογγυλωμένα κροκαλοπαγή οφιολιθικής προέλευσης όπου υπέρκεινται εξαλλοιωμένων σερπεντινιτών. Με τεκτονική τοποθέτηση πάνω σε ένα ορίζοντα μεταμορφωμένων ανθρακικών πετρωμάτων βρίσκεται ένας σχηματισμός mélange που αποτελεί τη βάση των επωθημένων οφιολιθικών μαζών. Πρόκειται για τεκτονικό σχηματισμό που σχηματίστηκε κατά την επώθηση των οφιολίθων πάνω στο ηπειρωτικό περιθώριο. Εμφανίζεται ως μεγαλατυποπαγές με τεράστιες ή μικρές τεκτονικές λατύπες από μάρμαρα ή κρυσταλλοσχιστώδη πετρώματα που βρίσκονται εντός οφιολίθων σχηματίζοντας μια mélange. 52

54 3.5 Παλαιογεωγραφική και γεωτεκτονική θέση της Πελαγονικής ζώνης. Η Πελαγονική ζώνη (Εικ. 17) καθορίσθηκε από τον Kossmat (1924) με την ονομασία «Πελαγονική μάζα και το κάλυμμα της» επειδή συγκροτείται κυρίως από κρυσταλλοσχιστώδη πετρώματα, πάνω στα οποία υπάρχουν Μεσοζωικά ιζήματατογενή πετρώματα (κάλυμμα). Ο όρος «Πελαγονική ζώνη» καθιερώθηκε από τους Brunn (1956) και Aubouin (1957) στα πλαίσια της διαίρεσης της Ελλάδας σε Αλπικές ισοπικές ζώνες. Στη διαίρεση αυτή δόθηκε στην Πελαγονική η έννοια του υβώματος που χώριζε την αύλακα της Αλμωπίας στα ανατολικά από την αύλακα της Πίνδου στα δυτικά. Η υποθαλάσσια ράχη της Πελαγονικής πιστέυεται ότι διακόπτονταν από δυο διαύλους, στις περιοχές Κοζάνης και Κεντρικής Εύβοιας. Στη διάρκεια του Μεσοζωικού η ιζηματογένεση στην Πελαγονική ήταν ανθρακική, καθαρά νηριτική με εξαίρεση τις δύο παραπάνω περιοχές όπου εμφανίζονται πελαγικά ιζήματα μαζί με οφιολιθικές μάζες και γι αυτό το λόγο θεωρήθηκαν δίαυλοι. Εικόνα 17: Χάρτης Γεωτεκτονικών ζωνών της Ελλάδας με έντονο χρώμα απεικονίζεται η Πελαγονική ζώνη (Mountrakis et al. 1983). Οι σύγχρονες απόψεις θεωρούν την Πελαγονική ως ένα μεγάλο ηπειρωτικό τέμαχος, τμήμα της Κιμμερικής μικροηπείρου που αποσπάσθηκε από την Gondwana,εκατέρωθεν του οποίου αναπτύχθηκαν οι δυο ωκεάνιες περιοχές της Παλαιοτηθύος (ζώνη Αξιού) και της Νεοτηθύος, 53

55 από τις οποίες προήλθαν με επώθηση οι οφιόλιθοι (Μουντράκης 1983). Οι δύο περιοχές που αναφέρθηκαν παραπάνω ως δίαυλοι είναι απλά δυο περιοχές όπου διατηρούνται οι μάζες των οφιολίθων και των συνοδών ιζημάτων που προήλθαν με επώθηση από τους δύο ωκεάνιους χώρους. Η Πελαγονική ζώνη με διεύθυνση ΒΒΔ - ΝΝΑ εκτείνεται από τη F.Y.R.O.M. προς τους Ελληνικούς ορεινούς όγκους του Βόρα (Καϊμακτσαλάν 2524 m), του Βέρνου (Βίτσι 2128 m), του Βέρμιου, των Πιερίων, του Ολύμπου, του Πηλίου και της Βόρειας Εύβοιας, στη συνέχεια κάμπτεται προς τις Σποράδες και περιλαμβάνει τα νησιά Σκιάθο, Σκόπελο και Σκύρο. Πιθανή προέκταση της Πελαγονικής στο Αιγαίο είναι τα νησιά Οινούσες (βόρεια της Χίου) από όπου η ζώνη περνάει στη βόρεια Μικρά Ασία. Η προέκταση της Πελαγονικής μετά την Εύβοια θεωρείται ευρύτερο γεωλογικό πρόβλημα, ενώ είναι πολλοί που πιστεύουν ότι η Πελαγονική προεκτείνεται στην Αττικοκυκλαδική Μάζα. Στην Πελαγονική παρατηρούνται μόνο μικρές και μεμονωμένες εμφανίσεις πετρωμάτων όμοιων πετρογραφικά με αυτά που παρατηρούνται και στην Πελαγονική ενώ αντίθετα υπάρχουν πολλά πετρώματα που δεν παρουσιάζονται σε αυτή. Αποτέλεσμα των παραπάνω, για πολλούς, είναι η Αττικοκυκλαδική να μην θεωρείται συνέχεια της Πελαγονικής και επομένως η πιθανότερη συνέχεια της Πελαγονικής προς τη Μικρά Ασία προσδιορίζεται διαμέσου του Κεντρικού Αιγαίου μεταξύ Λέσβου και Χίου. 54

56 3.5.1 Λιθοστρωματογραφική εξέλιξη και τεκτονική δομή της Πελαγονικής. Η Πελαγονική ζώνη συγκροτείται από το κρυσταλλοσχιστώδες υπόβαθρο, τους γρανίτες, τα ημιμεταμορφωμένα Πέρμο-Τριαδικά πετρώματα, τα δύο ανθρακικά καλύμματα Τριαδικού - Ιουρασικού, τους οφιόλιθους και τα Άνω Κρητιδικά επικλυσιγενή ιζηματογενή πετρώματα (Εικ. 18) (Μουντράκης, 1983). Εικόνα 18: Συνοπτική λιθοστρωματογραφική - τεκτονική στήλη της Πελαγονικής ζώνης. 1-5: Επικλυσιγενή ιζήματατογενείς σχηματισμοί Μέσου - Άνω Κρητιδικού. 1: φλύσχης Άνω Μαιστριχτίου - Κάτω Παλαιοκαίνου, 2: ασβεστόλιθος Μαιστριχτίου, 3: μικρολατυποπαγείς ασβεστόλιθοι, 4: μαργαϊκοί ασβεστόλιθοι, 5: κροκαλο - λατυποπαγή της βάσης, 6: οφιόλιθοι και συνοδά πελαγικά ιζήματα. 7-9: πετρώματα των δύο ανθρακικών καλυμμάτων Τριαδικού- Ιουρασικού, 7: κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι και μάρμαρα, 8: δολομίτες, 9: σιπολίνες, 10-14: πετρώματα της μετακλαστικής σειράς Περμίου - Κάτω Τριαδικού, 10: μετα-πελίτες, φυλλίτες, 11: χαλαζιακά μετα κροκαλοπαγή, 12: μετα - ψαμμίτες, μετααρκόζες, 13: φακοί ασβεστολίθων, 14: μετα-ρυόλιθοι, μετα-τόφφοι, 15: γνευσιωμένοι γρανίτες Άνω Λιθανθρακοφόρου, 16-20: πετρώματα του κρυσταλλοσχιστώδους υποβάθρου Παλαιοζωικής ή και προ. - Κάμβριας ηλικίας, 16: σχιστόλιθοι (χλωριτικοί, μαρμαρυγιακοί, αμφιβολιτικοί, επιδοτιτικοί) 17: διμαρμαρυγιακοί - γρανατούχοι σχιστόλιθοι, 18: αμφιβολίτες, 19: γνεύσιοι, 20: οφθαλμογνεύσιοι. (Από Μουντράκη 1985) 55

57 3.5.2 Οι οφιόλιθοι και τα συνοδά ιζήματoγενή πετρώματα της Πελαγονικής. Σημαντικές οφιολιθικές μάζες παρατηρούνται στην Πελαγονική, τοποθετημένες κυρίως στα δύο περιθώρια της ζώνης, ενώ μερικές μικρές εμφανίσεις βρίσκονται διασπαρμένες και στο εσωτερικό της. Οι οφιόλιθοι της Πελαγονικής είναι αλλόχθονοι και προέρχονται από τις δυο ωκεάνιες περιοχές των ζωνών Αξιού και Πίνδου που βρίσκονταν εκατέρωθεν της Πελαγονικής. Από τις δύο ωκεάνιες περιοχές οι οφιόλιθοι μαζί με τα συνοδεύοντα ιζήματα βαθιάς θάλασσας, επωθήθηκαν πάνω στα Τριαδικοϊουρασικά ανθρακικά καλύμματα των δυο Πελαγονικών περιθωρίων. Εικόνα 19: Σχηματικές γεωλογικές τομές της επώθησης των οφιολίθων πάνω στα τριαδικοϊουρασικά μάρμαρα, και του σχηματισμού των οφιολιθικών melange, (α): τομή στο δρόμο της Άρνισσας, (β): λεπτομερειακή παρουσίαση της ζώνης των οφιολιθικών μιγμάτων, (γ): στη Λίμνη Βεγορίτιδα. 1: μάρμαρα Τριαδικού - Ιουρασικού υποκείμενα και σε τεκτονικά τεμάχη, 2: οφιόλιθοι, 3: ζώνη οφιολιθικών μιγμάτων, 4-8: συνοδά ημιμεταμορφωμένα ιζήματα, 9: επώθηση, 10: τεκτονικό λατυποπαγές (Κατά Μουντράκη & Σούλιο 1978). 56

58 Υπολείμματα των επωθημένων αυτών μαζών αποτελούν και οι δύο μεγάλες περιοχές οφιολίθων και ιζημάτων βαθιάς θάλασσας οι οποίες είχαν ονομασθεί δίαυλοι της Κοζάνης και της Εύβοιας. Στην πραγματικότητα είναι τμήματα των διπλανών ωκεάνιων ζωνών που επωθήθηκαν πάνω στην Πελαγονική. Ο δίαυλος της Κοζάνης αποτελείται από την μεγάλη οφιολιθική μάζα του όρους Βούρινου που βρίσκεται τεκτονικά τοποθετημένο στο δυτικό Πελαγονικό περιθώριο. Στο δυτικό περιθώριο βρίσκεται επίσης και η οφιολιθική μάζα της Καστοριάς με προέλευση επίσης την Υποπελαγονική ζώνη. Στο ανατολικό περιθώριο της Πελαγονικής βρίσκονται τεκτονικά τοποθετημένοι πάνω στο Τριαδικοϊουρασικό ανθρακικό κάλυμμα οι οφιολιθικές μάζες της Άρνισσας - Βεγορίτιδας και του Βερμίου με προέλευση τη ζώνη Αξιού. Εικόνα 20: Σχηματική γεωλογική τομή στο χώρο της Βόρειας Πελαγονικής στην περιοχή Άρνισσας μεταξύ της λίμνης Βεγορίτιδας και των «Στενών του Οστρόβου». 1: προσχώσεις, 2: μάρμαρα Τριαδικού - Iουρασικού, 3-5: οφιόλιθοι και συνοδά πετρώματα, 3: ημιμεταμορφωμένα ιζήματα, 4: οφιολιθικά πετρώματα, 5: τεκτονικοί φακοί μαρμάρων, υπό ή «τεκτονικών μιγμάτων», 6: ασβεστόλιθοι -Άνω Κρητιδικού, 7: φλύσχης Ανωτέρου Μαιστριχτίου - Κάτω Παλαιοκαίνου, 8: σχηματισμοί ζώνης Αλμωπίας, 9: επίκλυση, 10: κανονικό ρήγμα, 11: τεκτονική επαφή (επώθηση) του συνόλου των οφιολίθων και συνοδών πετρωμάτων πάνω στα Τριαδικοϊουρασικά μάρμαρα, 12: επώθηση της ζώνης Αλμωπίας πάνω στην Πελαγονική, 13: ενδοζωνικές λεπιώσεις της Αλμωπίας (Από Μουντράκη 1985 ). 57

59 Οι παραπάνω οφιολιθικές μάζες πετρωμάτων αποτελούνται από όλα τα πετρώματα της οφιολιθικής ακολουθίας. Πιο συγκεκριμένα στην ευρύτερη αυτή περιοχή εντοπίζονται κυρίως σερπεντινιωμένοι δουνίτες, χαρτσβουργίτες και άλλα υπερβασικά. Επιπροσθέτως εντοπίζονται γάββροι, νορίτες και άλλα βασικά πετρώματα, καθώς και pillow lavas. Τα συνοδά ιζήματογενή πετρώματα είναι κερατόλιθοι, αργιλικοί σχιστόλιθοι, ασβεστιτικοί πυριτόλιθοι, πελαγικοί ασβεστόλιθοι και κλαστικά ιζήματα με υλικά προερχόμενα από βασικά μαγματικά πετρώματα. Κατά την επώθηση των οφιολίθων πάνω στα Τριαδικοϊουρασικά ανθρακικά καλύμματα των δύο Πελαγονικών περιθωρίων σχηματίσθηκαν χαρακτηριστικά τεκτονικά οφιολιθικά μίγματα (melanges). Μικρά και μεγάλα τεμάχια (μπλοκ) αποσπαστήκαν από τα υποκείμενα ανθρακικά πετρώματα και αποσφηνώθηκαν μέσα στη βάση (πέλμα) του οφιολιθικού τεκτονικού καλύμματος προκαλώντας ταυτόχρονα και μια τεκτονική ανάμειξη οφιολίθων - ιζημάτων βαθιάς θάλασσας με αποτέλεσμα τον σχηματισμό των πολύχρωμων τεκτονικών μιγμάτων.(μουντράκης 2010 Εικ.19 και 20). 58

60 Κεφάλαιο Γεωλογική τοποθέτηση περιοχών μελέτης Η διαδικασία της δειγματοληψίας πραγματοποιήθηκε στην ευρύτερη περιοχή μεταξύ της Βέροιας και Νάουσας, όπου και εντοπίστηκαν πετρώματα της οφιολιθικής ακολουθίας όπως σερπεντινίτες, βασάλτες, γάββροι, δολερίτες καθώς και διάφοροι λιθότυποι όπως πυροκλαστικά, γρανίτες κ.α. Οι επαφές των πετρωμάτων του οφιολιθικού συμπλέγματος με τα περιβάλλοντα πετρώματα αλλά και οι περισσότερες επαφές μεταξύ των κύριων λιθότυπων είναι τεκτονικές. Επιλέχθηκαν για δειγματοληψία όγκων, εκείνα τα δείγματα που ήταν ικανοποιητικα σε έκταση, καθώς και λιγότερο επηρεασμένα από διαβρωτικές, εξαλλοιωτικές και τεκτονικές διεργασίες, σύμφωνα με τη μακροσκοπική παρατήρηση. Ακόμα είναι ωφέλιμο να αναφερθεί ότι βασικός στόχος για την επιλογή των δειγμάτων ήταν η διαφορετική ορυκτολογική σύσταση που προέκυπτε μετά την μακροσκοπική - πετρογραφική εξέταση που λάμβανε χώρα κατά την διαδικασία της δειγματοληψίας με σκοπό την πιθανή μετέπειτα διερεύνηση αυτών των μεταβολών σε σχέση με το σύνολο των εργαστηριακών δοκιμών. Γενικότερα πρόκειται για ένα διαμελισμένο οφιολιθικό σώμα με έντονα τα σημάδια της τεκτονικής καταπόνησης ενώ ιδιαίτερης μνείας χρήζει μια λωρίδα κατακλαστικού δολερίτη που εμφανίζεται στα όρια της οφιολιθικής εμφάνισης. Παρακάτω, δίνεται σε συντομία η γεωλογική δομή των εμφανίσεων όπως καταγράφηκε κατά την μελέτη υπαίθρου. Εικόνα 21: Δειγματοληπτικός τροποποιημένος γεωλογικός χάρτης 59

61 4.1.1 Περιοχή Κουτσοχωρίου Η περιοχή του Κουτσοχωρίου βρίσκεται σε απόσταση περίπου 2 km από τον οικισμό Φυτεία και αποτελεί το νότιο τμήμα της οφιολιθικής ακολουθίας. Γεωλογικά δομείται από αυξημένου βαθμού σερπεντινιωμένα πετρώματα σε εναλλαγές με σχιστολιθικά πετρώματα που ανήκουν στην Πελαγονική ζώνη (Εικ. 22) καθώς και πυροκλαστικά. Τα υπερβασικά πετρώματα συχνά παρουσιάζουν ίχνη σπασίματος ως αποτέλεσμα του μεγάλου βαθμού τεκτονικής καταπόνησης. Τα σερπεντινιωμένα τεμάχη πετρωμάτων παρουσιάζονται σχετικά συνεκτικά, που όμως παρουσιάζουν αραιό δίκτυο διακλάσεων. Με αυτό το κριτήριο επιλέχθηκε και ένας υγιής σερπεντινιωμένος λιθότυπος βάρους περίπου κιλών με σκοπό την μετέπειτα εργαστηριακή έρευνα για τον προσδιορισμό της καταλληλότητας ή μη αυτού για χρήση ως αδρανές υλικό. Παρά το γεγονός της αυξημένης σερπεντινίωσης η εξαγωγή του πετρώματος από το μέτωπο του πρανούς παρουσίασε αυξημένη δυσκολία και πραγματοποιήθηκε με χρήση καλεμιών και σφυριών κατά μήκος διάφορων εσωτερικών επιφανειών ολίσθησης (Εικ.23). Εικόνα 22 : Πτυχωμένα μάρμαρα σε εναλλαγές με σχιστόλιθους της Πελαγονικής στην περιοχή του Κουτσοχωρίου. 60

62 Εικόνα 23 : Θέση απόληψης σερπεντινιωμένου δείγματος κατά την δειγματοληψία για την διεξαγωγή εργαστηριακών δοκιμών. Το τέμαχος αφαιρέθηκε κατά μήκος των ασυνεχειών. Στην ίδια περιοχή εντοπίστηκαν μεγάλης έκτασης σερπεντινικά κροκαλο-λατυποπαγή (Εικ. 24) ιδιαίτερα αυξημένης σκληρότητας, τεκτονικής προέλευσης, με γωνιώδη θραύσματα πολύ μικρού μεγέθους που φαίνεται να "κολυμπούν" εντός ενός ασβεστιτικού συγκολλητικού υλικού. Εικόνα 24: Σερπεντινικά κροκαλο-λατυποπαγή πετρώματα με γωνιώδη τεμάχη μέσα σε ένα συνδετικό υλικό με ασβεστίτη. 61

63 Στην ευρύτερη περιοχή του Κουτσοχωρίου συναντώνται επίσης απλιτικά πετρώματα που παρουσιάζουν αυξημένη σκληρότητα. Η εμφάνιση των απλιτικών πετρωμάτων στην περιοχή εντοπίζεται υπό μορφή φλεβών μικρού πάχους και μεγάλου μήκους (Εικ. 25, 26). Εικόνα 25: Δίκτυο πολλαπλών φλεβών του οφιολιθικού συμπλέγματος που εντοπίζεται στην περιοχή του Κουτσοχωρίου. Εικόνα 26: Φλέβα απλιτικών πετρωμάτων που ανήκει στο δίκτυο πολλαπλών φλεβών του οφιολιθικού συμπλέγματος και εντοπίζεται στην περιοχή του Κουτσοχωρίου. 62

64 4.1.2 Περιοχή Φυτείας Η ευρύτερη περιοχή της Φυτείας εντοπίζεται ΒΔ του οικισμού Κουτσοχωρίου και ΝΑ του Αρκοχωρίου, αποτελεί το ΝΔ τμήμα του οφιολιθικού συμπλέγματος της περιοχής μεταξύ Βέροιας και Νάουσας. Εντοπίστηκαν εκτεταμένης έκτασης γρανιτικές φλέβες, καθώς και απλιτικές φλέβες σε επαφή με γρανιτικές διεισδύσεις. Τα γρανιτικά σώματα εμφανίζονται στο σύνολο τους αποσαθρωμένα, αδρόκοκκα με λευκό έως τεφρό χρώμα που διαπερνώνται από απλιτικές φλέβες οι οποίες εμφανίζονται περισσότερο λεπτόκοκκες και με λευκότερο χρώμα. Επιπρόσθετο χαρακτηριστικό των εμφανίσεων αποτελεί η φακοειδής μορφή των γρανιτικών εμφανίσεων που φαίνεται να είναι εγκλωβισμένα. Η δειγματοληψία ενός συμπαγούς και υγιούς όγκου, γρανιτικού σώματος για την εξέταση του ως αδρανούς υλικού κατέστη αδυνατή δεδομένου των έντονων αποσαθρωτικών παραγόντων που είχε υποστεί η εμφάνιση (Εικ. 27). Εικόνα 27: Αποσαθρωμένος γρανίτης που διαπερνάται από απλιτικές φλέβες στην περιοχή της Φυτείας. 63

65 4.1.3 Περιοχή Αρκοχωρίου Η περιοχή αυτή εντοπίζεται ΒΔ της Φυτείας και γεωλογικά δομείται από υπερβασικής και βασικής σύστασης πετρώματα του οφιολιθικού συμπλέγματος της περιοχής μελέτης. Χαρακτηρίζεται από έντονη τεκτονική καταπόνηση και υψηλό βαθμό σερπεντινίωσης. Ιδιαίτερα εντυπωσιακή παρουσιάζεται η εμφάνιση σερπεντινιωμένων χαρτσβουργιτών (Βλ Σερπεντινιωμένοι χαρτσβουργίτες) με εμφανείς και καλά σχηματισμένους υπολειματικούς κρυστάλλους πυροξένου. Αυτοί οι σερπεντινιωμένοι χαρτσβουργίτες παρουσιάζονται με πυκνό δίκτυο διακλάσεων, ενώ ένα τμήμα τους παρουσιάζεται έντονα κατακερματισμένο εντός μυλονιτικής ζώνης παρουσιάζοντας ανοιχτογάλαζη απόχρωση (Εικ. 28).. Εικόνα 28: Τμήμα έντονα σερπεντινιωμένο με ενδιάμεση κατακλαστική ζώνη παρουσιάζοντας ανοιχτογάλαζη απόχρωση, στην περιοχή του Αρκοχωρίου. Επίσης στην ευρύτερη περιοχή λίγο έξω από το Αρκοχώρι εντοπίζονται σερπεντινίτες που παρουσιάζουν αυξημένο βαθμό τεκτονικής καταπόνησης και βρίσκονται σε επαφή με σερπεντινιωμένους δουνίτες (Εικ. 29) 64

66 Εικόνα 29: Σερπεντινιωμένα τεμάχη που βρίσκονται σε επαφή με έντονα σερπεντινιωμένους δουνίτες. Στην περιοχή εντός του οικισμού του Αρκοχωρίου, εντοπίζονται βασαλτικές συμπαγείς εμφανίσεις (Εικ. 30, 31,32), καθώς παρατηρούνται και pillow lavas (Εικ. 31). Πρόκειται για πετρώματα ιδιαίτερα σκληρά και συμπαγή τα οποία εντοπίζονται τμηματικά έως και την πόλη της Νάουσας. Εικόνα 30: Βασαλτικές συμπαγείς εμφανίσεις μεγάλης έκτασης εντοπίστηκαν στα πρανή της περιοχής του Αρκοχωρίου. 65

67 Βασάλτης υπό μορφή pillow lavas. Εικόνα 31: Εμφάνιση βασάλτη υπό μορφή pillow lavas στην περιοχή του Αρκοχωρίου. Εικόνα 32: Πανοραμική εμφάνιση βασαλτών εντός του οικισμού του Αρκοχωρίου.. 66

68 4.1.4 Περιοχή μεταξύ Αρκοχωρίου και Νάουσας Στην ευρύτερη περιοχή μεταξύ του Αρκοχωρίου και της Νάουσας εμφανίζονται όξινα και βασικά πετρώματα. Τα όξινα (γρανίτες, γρανοδιορίτες, χαλαζιακός διορίτης κατά την μετέπειτα πετρογραφική μελέτη) θεωρούνται ότι έχουν συγγενετική σχέση με το οφιολιθικό σύμπλεγμα της περιοχής. Οι εμφανίσεις αυτές εντοπίζονται σε περιορισμένη έκταση και έντονα αποσαθρωμένες. Σε όλη την περιοχή μεταξύ Αρκοχωρίου και Νάουσας εντοπίζονται δολεριτικές εμφανίσεις που τοπικά παρουσιάζουν σακοειδή αποσάθρωση (Εικ. 33) ενώ πλησίον της πόλης της Νάουσας παρουσιάζονται δολεριτικές εμφανίσεις σε τεκτονική επαφή με σερπεντινίτες (Εικ. 34). Οι σερπεντινίτες αυτοί οποίοι παρουσιάζουν το φαινόμενο της απασβέστωσης με αποτέλεσμα να εμφανίζονται φλεβίδια ασβεστίτη εντός της μάζας τους (Εικ. 35). Ακόμα, ο έντονος βαθμός τεκτονικής επίδρασης στην περιοχή αποδεικνύεται με την πτύχωση που εμφανίζεται στους διαβάσες (Εικ.36) καθώς και με την ύπαρξη έντονων διακλάσεων που δευτερογενώς πληρώθηκαν με οξείδια σιδήρου, καθώς παρουσιάζουν ένα κόκκινο-καφετί χρώμα στο εσωτερικό τους. Η ύπαρξη γωνιωδών τεμαχών βοήθησε στην συγκομιδή ενός συμπαγούς λιθότυπου για την υλοποίηση εργαστηριακών δοκιμών. Εικόνα 33: Σακοειδής αποσάθρωση σε δολεριτική εμφάνιση. 67

69 Διαβασική εμφάνιση. Σερπεντινίτες έντονα αποσαθρωμένοι. Εικόνα 34: Τεκτονική επαφή δολεριτικής εμφάνισης με σερπεντινίτες έντονα αποσαθρωμένους. Εικόνα 35: Χαρακτηριστικό φαινόμενο απασβέστωσης σε σερπεντινίτες που βρίσκονται σε επαφή με τους δολερίτες. 68

70 Εικόνα 36: Πτύχωση μεγάλης κλίμακας που παρατηρείται στην δολεριτική εμφάνιση Περιοχή μεταξύ Στενήμαχου και Αρκοχωρίου Η περιοχή αποτελεί το ανατολικό τμήμα του οφιολιθικού συμπλέγματος της περιοχής μελέτης. Γεωλογικά επικρατούν οι υπερβασικοί λιθότυποι με αυξημένο βαθμό σερπεντινίωσης, βασικά πετρώματα με κύριο εκπρόσωπο τους, μεγάλης έκτασης βασαλτικές εμφανίσεις, καθώς και περιορισμένης έκτασης εμφανίσεις με γαββρικά πετρώματα και ροδινγκίτες. Στην περιοχή επικρατούν σερπεντινιωμένοι περιδοτίτες, αρκετά αποσαθρωμένοι με ποικίλο βαθμό σερπεντινίωσης καθώς και συμπαγείς πυροξενίτες με εμφανείς και μεγάλους κρυστάλλους πυροξένων (Εικ. 37, 38). Ιδιαίτερα εντυπωσιακή είναι η εμφάνιση ενός σερπεντινιωμένου περιδοτίτη που διαπερνάται σε όλο το μήκος του από χρυσού χρώματος φλεβίδια χρυσοτίλη (Εικ. 39). Μεμονωμένες εμφανίσεις παρουσιάστηκαν σε γαββρικά πετρώματα καθώς και σε ροδινγκίτες με αυξημένο βαθμό τεκτονικής καταπόνησης. 69

71 Σερπεντινιωμένα τεμάχη πυροξενίτη Εικόνα 37: Αρκοχώρι. Εμφανίσεις τεμαχών πυροξενίτη στην περιοχή ανάμεσα στο Στενήμαχο και στο Εικόνα 38: Πυροξενίτης με υπολειμματικούς κρυστάλλους πυροξένου στην περιοχή του Στενήμαχου. 70

72 Εικόνα 39: Σερπεντινιωμένος περιδοτίτης που διαπερνάται σε όλη τη μάζα του από φλεβίδια χρυσοτίλη. Εμφανίζονται κατακλαστικές ζώνες εντός των σερπεντινιτών σε επαφή με συμπαγείς εμφανίσεις σερπεντινίτη. Στην ακόλουθη εικόνα είναι εμφανείς οι διακυμάνσεις του βαθμού σερπεντινίωσης και τεκτονικής καταπόνησης ως προς τα μακροσκοπικά χαρακτηριστικά καθότι για παράδειγμα τα πετρώματα της Εικ. 40γ είναι εμφανώς ποιο τεκτονισμένα με αποτέλεσμα τον ευκολο θρυμματισμό τους σε αντίθεση με τα πετρώματα της Εικ. 40β. (Εικ. 40). α β γ Εικόνα 40: Σερπεντινιωμένα πετρώματα ποικίλου βαθμού σερπεντινίωσης που παρουσιάζουν διαφορετικά μακροσκοπικά χαρακτηριστικά.. 71

73 Επίσης στην περιοχή εντοπίζονται βασαλτικές εμφανίσεις, κυρίως υπό τη μορφή φλεβών και τοποθετούνται παράλληλα σε γρανιτικές φλέβες. Οι γρανιτικές φλέβες εντοπίζονται τοπικά με μορφή φακών εντός σερπεντινιτών. Οι δολερίτες εντοπίζονται κυρίως σε επαφή με σερπεντινίτες άλλοτε λεπτοκρυσταλλικοί και άλλοτε αδροκρυσταλλικοί (Εικ. 41). Εικόνα 41: Σερπεντινίτες σε τεκτονική επαφή με δολερίτες που παρουσιάζονται σε όλη την έκταση της περιοχής Περιοχή Χονδροσούβλας Η ευρύτερη περιοχή της Χονδροσούβλας βρίσκεται στο ΒΑ τμήμα του οφιολιθικού συμπλέγματος της περιοχής μελέτης. Γεωλογικά δομείται από βασαλτικά και διοριτικά πετρώματα τα οποία παρουσιάζονται έντονα αποσαθρωμένα και με αυξημένο βαθμό τεκτονικής καταπόνησης. Κατά μήκος των ορίων, της εμφάνισης των οφιολιθικών πετρωμάτων, εντοπίζεται ένας σπάνιος λιθότυπος που θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ως κατακλαστικός δολερίτης, ο οποίος παρουσιάζει χαμηλού βαθμού τεκτονική καταπόνηση και ιδιαίτερα χαρακτηριστικά ως προς την σκληρότητα του. Δολεριτικά τεμάχη, τα οποία συμπαγοποιήθηκαν μέσω κάποιου μαγματικού επεισοδίου από αλβιτικής σύστασης φλέβες φαίνεται να δημιούργησαν αυτό τον λιθότυπο (Βλ Κατακλαστικοί δολερίτες). Πιθανά να συνδέεται με περισσότερα από ένα μαγματικά επεισόδια. Πρόκειται για πετρώματα αποτελούμενα από γωνιώδη τεμάχη τα οποία διακρίνονται από το χρώμα τους (ανοιχτό έως σκούρο γκρι) πάνω στο γενικό βαθυπράσινο φόντο, του συνδετικού υλικού. 72

74 Κεφάλαιο Πετρογραφική εξέταση Εισαγωγή Η πετρογραφική εξέταση εστιάζεται στον προσδιορισμό της ορυκτολογικής σύστασης των πετρωμάτων καθώς και στην δομική σχέση μεταξύ των ορυκτών συστατικών. Επίσης ειδικό βάρος δίνεται στην μικροτεκτονική επίδραση που έχουν υποστεί τα δείγματα. Σκοπός της πετρογραφικής εξέτασης είναι η εξακρίβωση των δομικών στοιχείων των πετρωμάτων καθώς αυτά τα δομικά στοιχεία είναι οι παράμετροι που ρυθμίζουν τις γεωμετρικές, φυσικές, μηχανικές, και φυσικοχημικές ιδιότητες των πετρωμάτων. Η γνώση και η μελέτη των ιδιαίτερων πετρογραφικών χαρακτηριστικών του εκάστοτε λιθότυπου είναι δυνατό να συνεισφέρει σημαντικά στην πρόβλεψη του πιθανού σχηματισμού επιφανειών αστοχίας ενός πετρώματος κατά τη διάρκεια χρήσης του στα διάφορα τεχνικά έργα. Στην παρούσα διατριβή, πραγματοποιήθηκε η επεξεργασία των δειγμάτων και η παρασκευή λεπτών και λεπτών-στιλπνών τομών στο Εργαστήριο Έρευνας Ορυκτών και Πετρωμάτων του Τμήματος Γεωλογίας, του Πανεπιστημίου Πατρών. Στο ίδιο εργαστήριο πραγματοποιήθηκε η μικροσκοπική μελέτη των δειγμάτων σε πολωτικό μικροσκόπιο με διερχόμενο φως. Τα δείγματα που πάρθηκαν για την εκτέλεση εργαστηριακών δοκιμών μπορούν να ταξινομηθούν, βάση της ορυκτολογικής τους σύστασης, σε τρείς κύριες κατηγορίες : Σερπεντινίτες Βασάλτες Δολερίτες και κατακλαστικούς δολερίτες Η πετρογραφική εξέταση κατά τη μελέτη καταλληλότητας των πετρωμάτων ως αδρανή υλικά συνοψίζεται στον παρακάτω πίνακα (Πίνακας 1 στο παράρτημα 1), στον οποίο συλλέξαμε τα σημαντικότερα πετρογραφικά στοιχεία που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά αυτή την μελέτη. Αποτελεί έναν γρήγορο, πρακτικό και ασφαλή τρόπο εξέτασης των βασικών στοιχείων ενός λιθότυπου όπου θα τον κατατάξουν στα κατάλληλα ή μη πετρώματα για χρήση ως αδρανή υλικά σε διάφορες εφαρμογές. 73

75 5.1.2 Η εξέλιξη της θεωρίας για τη διαδικασία της Σερπεντινίωσης Το φαινόμενο της σερπεντινίωσης αποτέλεσε αντικείμενο μελέτης από πολλούς ερευνητές με αποτέλεσμα την δημιουργία διαφορετικών θεωριών. Αρχικά ο Keep (1929) θεώρησε αυτή ως μετασωμάτωση, που προκλήθηκε από υδροθερμικά διαλύματα προερχόμενα από γρανιτικές εστίες πλησίον των περιδοτιτών. Ο Hess (1913) αναφέρει ότι η σερπεντινίωση είναι ένα είδος αυτομεταμόρφωσης των περιδοτιτών διότι δεν προκαλείται ούτε αύξηση όγκου ούτε μεταμόρφωση επαφής και πρότεινε της εξής πιθανές αντιδράσεις: 2Mg 2 SiO 4 + CO 2 + 2H 2 O Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 + MgCO 3 Φορστερίτης Σερπεντίνης + Μαγνησίτης Mg 2 SiO 4 + MgSiO 3 + 2Η 2 Ο Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 Φορστερίτης + Ενσταντίτης Σερπεντίνης Ο Shand (1943), αναφέρεται σε ένα σερπεντινιωμένο μάγμα, όπου προέρχεται από υδρόλυση, σε μεγάλο βάθος του περιδοτιτικού μάγματος. Ο Lacroix (1943) αναφέρει την σερπεντινίωση ως αποτέλεσμα μιας ατμοσφαιρικής εξαλλοίωσης. Οι Bowen & Tuttle (1949), με πειράματα που πραγματοποίησαν σε συνθετικά τήγματα απέδειξαν ότι δεν μπορεί να δημιουργηθεί πρωτογενώς σερπεντίνης, από υπερβασικά υδρομάγματα, ούτε σε υψηλές πιέσεις. Ο Rittmann (1945), αναφέρεται σε διττής προέλευσης υδρόλυση του υπερβασικού μάγματος, μία που οφείλεται στο νεαρό ύδωρ και μία στο θαλασσινό νερό. Στην πρώτη περίπτωση το νερό εγκλείεται μέσα στο μάγμα, σε αντίθεση με τη δεύτερη, όπου το θαλασσινό νερό μπορεί να εισχωρεί στο μάγμα. Ο Μαράτος (1958), αποδίδει την σερπεντινίωση σε υδρόλυση του ολιβίνη και των πυροξένων από το νερό των ιζημάτων του γεωσυγκλίνου. O Vuagnat (1964), δέχεται την επίδραση τεκτονικών δυνάμεων κατά την μετακίνηση των υπερβασικών μαζών προς τα ανώτερα στρώματα του φλοιού, σαν υπαίτιο της σερπεντινίωσης. 74

76 Τέλος, ο Coleman (1977), αναφέρει για την σερπεντινίωση ότι είναι ένυδρη αντίδραση των πρωτογενών ορυκτών του περιδοτίτη και προτείνει τις εξής αντιδράσεις : 2Mg 2 SiO 4 + 3H 2 O Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 +Mg(OH) 2 2Mg 2 SiO 4 + 2H 2 O Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 +Mg(Ο) Mg 2 SiO 4 + MgSiO 3 + 2H 2 O Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 Οι αντιδράσεις αυτές φανερώνουν ότι ο ολιβίνης μπορεί να μετατραπεί σε σερπεντίνη χωρίς την προσθήκη SiO 2 ή την αφαίρεση μαγνησίου. Αν η περίσσεια μαγνησίου χρησιμοποιηθεί για να σχηματίσει βρουσίτη, τότε ένας δουνίτης είναι εφικτό να μετατραπεί σε σερπεντίνη με την προσθήκη μόνο νερού. Όταν ο λόγος του ολιβίνη προς τον ορθοπυρόξενο είναι προσεγγιστικά 1:1, τότε ο σερπεντίνης μπορεί να σχηματιστεί με απλή ενυδάτωση : Mg 2 SiO 4 + Mg SiΟ 3 + 2Η 2 Ο Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 Φορστερίτης + Ενσταντίτης Σερπεντίνης Κατά την διάρκεια της σερπεντινίωσης, απελευθερώνονται σημαντικά ποσά ανθρακικού ασβεστίου. Τα ορυκτά της ομάδας του σερπεντίνη απαρτίζουν ο χρυσοτίλης, ο λιζαρδίτης και ο αντιγορίτης (Εικ. 42, 43, 44). Εικόνα 42: Εικόνα χρυσοτίλη από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Κλίμακα: 50 μm. 75

77 Εικόνα 43: Εικόνα λιζαρδίτη από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Κλίμακα: 20μm Εικόνα 44: Εικόνα αντιγορίτη από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Κλίμακα: 20 μm. 76

78 Ο χρυσοτίλης και ο λιζαρδίτης σχηματίζονται σε θερμοκρασίες μικρότερες των C, ενώ ο αντιγορίτης σχηματίζεται σε θερμοκρασίες λίγο ανώτερες των C. Με την ταυτοποίηση των ορυκτών του σερπεντίνη που βρίσκονται σε κάποιο πέτρωμα είναι εφικτό να προκύψει συμπέρασμα για τις συνθήκες σχηματισμού αυτού του πετρώματος. Τα ορυκτά αυτά που με τη μετασωμάτωση τους μετατρέπονται στα ορυκτά της ομάδας του σερπεντίνη είναι ολιβίνης και ο πυρόξενος τα οποία σερπεντινιώνονται με διαφορετικό τρόπο. Μετά από εκτενή μικροσκοπική παρατήρηση προκύπτει ότι η σερπεντινίωση στον ολιβίνη αρχίζει από τις μικρορωγμές του και στην συνέχεια ακολουθεί τα δίκτυα των δευτερογενών ρηγματώσεων. Με τον τρόπο αυτό, στα μετέπειτα στάδια της σερπεντινίωσης προκύπτει ο τυπικός κυψελώδης ιστός των σερπεντινιτών. Αντιθέτως η σερπεντινίωση στους πυροξένους αρχίζει από την περιφέρεια των κρυστάλλων σχηματίζοντας ινώδεις κρυστάλλους βαστίτη. Καθώς προχωρά η διεργασία της σερπεντινίωσης, οι ίνες του βαστίτη καταλαμβάνουν το εσωτερικό του πυροξένου παρουσιάζοντας το φαινόμενο της ψευδομόρφωσης. Στη συνέχεια ο βαστίτης κατακλύζεται από πλήθος διασταυρούμενων φλεβιδίων με σερπεντίνη σχηματίζοντας έτσι κυψελώδη ιστό Επίδραση της σερπεντινίωσης στα αδρανή υλικά Ο βαθμός σερπεντινίωσης που έχουν υποστεί τα υπό εξέταση δείγματα θεωρείται ιδιαίτερα σημαντικός για τη διακύμανση των πετρογραφικών χαρακτηριστικών και ως εκ τούτου για το σύνολο των φυσικομηχανικών, γεωμετρικών και φυσικοχημικών ιδιοτήτων καθώς παρουσιάζεται ιδιαίτερα αυξημένο δευτερογενές πορώδες ενώ ο κυψελώδης ιστός που δημιουργείται οδηγεί σε ισότροπο προσανατολισμό και διάδοση των μικρορωγμών. Επιπροσθέτως όσο αυξάνεται το ποσοστό σε σερπεντίνη, το οποίο αποτελεί ορυκτό χαμηλής σκληρότητας, μειώνεται η μηχανική αντοχή του πετρώματος (Rigopoulos 2009). Ως αποτέλεσμα των παραπάνω, θεωρείται ιδιαίτερα σημαντικός ο προσδιορισμός του βαθμού σερπεντινίωσης για τον καθορισμό της καταλληλότητας ενός υπερβασικού λιθότυπου ως αδρανές υλικό. 77

79 5.1.4 Οφιολιθικό σύμπλεγμα της περιοχής μεταξύ Νάουσας και Βέροιας Σερπεντινιωμένοι λερζόλιθοι Στο σύνολο τους οι σερπεντινιωμένοι λερζόλιθοι που συλλέχθηκαν παρουσιάζονται με υψηλό βαθμό σερπεντινίωσης και με πυκνό δίκτυο μικρορηγματώσεων. Παρουσιάζονται συμπαγή με ακανόνιστη υφή κατά το σύνολο τους. Από την περιοχή Κουτσοχωρίου συλλέχθηκαν σερπεντινιωμένοι λερζόλιθοι για την υλοποίηση εργαστηριακών δοκιμών. Αυτός ο λιθότυπος καταλαμβάνει ένα μεγάλο όγκο υπερβασικών πετρωμάτων του οφιολιθικού συμπλέγματος της περιοχής μελέτης. Μακροσκοπικά παρουσιάζεται ως ένας αδροκρυσταλλικός, ολοκρυσταλλικός λιθότυπος με συμπαγή και ακανόνιστη υφή και ενδιάμεσο βαθμό ρηγματώσεων. Χαρακτηρίζεται από αυξημένο βαθμό σερπεντινίωσης και τεκτονικής παραμόρφωσης. Εμφανίζεται με σκουροπράσινο χρώμα παρουσιάζοντας τοπικές διαβαθμίσεις του χρώματος σε ανοιχτότερες και πιο σκούρες περιοχές (Εικ. 45). Ο λιθότυπος αυτός δεν παρουσιάζει την χαρακτηριστική σαπουνοειδή αφή των σερπεντινιτών. Εικόνα 45: Μακροσκοπικό δείγμα σερπεντινιωμένου λερζόλιθου. 78

80 Μικροσκοπικά ο σερπεντινιωμένος λερζόλιθος παρουσιάζει χαρακτηριστικό κυψελώδη ιστό, με τον σερπεντίνη να εντοπίζεται κατά τόπους υπό την μορφή ταινιών σχηματίζοντας τοπικά ταινιωτό ιστό. Επιπρόσθετα σε μικρότερες περιοχές παρατηρήθηκε ψευδομόρφωση των κρυστάλλων του πυροξένου από ίνες σερπεντίνη (βαστίτης) και ο σχηματισμός βαστιτικού ιστού. Στην ορυκτολογική παραγένεση κυριαρχεί ο σερπεντίνης στο σύνολο του πετρώματος ενώ ως υπολείμματα συμμετέχουν πρωτογενώς ολιβίνης, κλινοπυρόξενος, ορθοπυρόξενος, σπινέλιος και μαγνητίτης. Δευτερογενώς επικρατεί ο σερπεντίνης καθώς το πέτρωμα παρουσιάζει ιδιαίτερα αυξημένο βαθμό σερπεντινίωσης (Εικ 46). Ο σπινέλιος παρουσιάζεται έντονα θρυμματισμένος (Εικ.47), ενώ τοπικά παρουσιάζεται και ολιβίνης εντός του σπινέλιου. Αυτός ο θρυμμασμός, θεωρείται ως μεταγενέστερο συμβάν του μαγματικού επεισοδίου υπό την επίδραση έντονων τεκτονικών γεγονότων. Εντός φλεβιδίων που διαπερνούν το πέτρωμα, εντοπίστηκε μαγνητίτης όπου περιβάλλονταν από ίνες σερπεντίνη. Ο σερπεντίνης εντοπίζεται συχνά υπο μορφή ταινιών σχηματίζοντας ταινιωτό ιστό, ενώ πανιότερα παρατηρήθηκε ψευδομόρφωση των πορφυροκλαστών του ορθοπυρόξενου από ίνες βαστίτη (βαστιτικός ιστός.) Εικόνα 46: Δευτερογενής επικράτηση του σερπεντίνη στο σύνολο του πετρώματος (δείγμα ΒΕ01- διασταυρωμένα nicols). 79

81 Εικόνα 47 : Σπινέλιος έντονα θρυμματισμένος εντός σερπεντινιωμένου λερζόλιθου (δείγμα ΒΕ01- παράλληλα nicols). Τέλος, η τεκτονική καταπόνηση που έχει επιδράσει στα πετρώματα αυτά εκφράζεται κατά κύριο λόγο με τις διακρυσταλλικές, οι οποίες διασχίζουν περισσότερους από έναν ορυκτούς κόκκους, όσο και από τις ενδοκρυσταλλικές μικρορωγμές, που διαπερνούν το εσωτερικό μεμονομένων κρυστάλλων στο σύνολο του πετρώματος. Επιπλέον αποτέλεσμα της τεκτονικής καταπόνησης, αποτελεί η παρουσία πλαστικής παραμόρφωσης που προκλήθηκε από την τεκτονική επώθηση του συμπλέγματος με αποτέλεσμα την δημιουργία μικροπτυχώσεων (Εικ.48, 49). Εικόνα 48: Δημιουργία μικροπτυχώσεων εντός σερπεντινιωμένου λερζόλιθου ως αποτέλεσμα πλαστικής παραμόρφωσης (δείγμα ΒΕ01-διασταυρωμένα nicols). 80

82 Εικόνα 49: Σημάδια πλαστικής παραμόρφωσης εντός των φλεβιδίων σε σερπεντινιωμένο λερζόλιθο(δείγμα ΒΕ01-διασταυρωμένα nicols). 81

83 Σερπεντινιωμένοι χαρτσβουργίτες Στην ευρύτερη περιοχή του οικισμού Αρκοχωρίου εντοπίστηκε εκτεταμένη εμφάνιση σερπεντινιωμένου χαρτσβουργίτη. Ο λιθότυπος αυτός, καταλαμβάνει τον μεγύτερο όγκο των υπερβασικών πετρωμάτων του οφιολιθικού συμπλέγματος της περιοχής μελέτης και χαρακτηρίζεται σε γενικές γραμμές από αυξημένο βαθμό σερπεντινίωσης και τεκτονικής παραμόρφωσης. Μακροσκοπικά χαρακτηρίζεται από την ακανόνιστη και συμπαγή του υφή καθώς και από τους καλά σχηματισμένους και εμφανείς σε όλο το πέτρωμα πορφυροκλάστες πυροξένου (Εικ.50). Το χρώμα τους είναι σκούρο τεφρό με διάσπαρτους χαλκόχρωμους κρυστάλλους πυροξένων. Παρουσιάζει σαπουνοειδή αφή ενώ είναι εμφανείς και οι έντονες διακλάσεις ως αποτέλεσμα της τεκτονικής καταπόνησης. Εικόνα 50: Μακροσκοπικό δείγμα σερπεντινιωμένου χαρτσβουργίτη με εμφανείς κρυστάλλους πυροξένου. Μικροσκοπικά ο σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης παρουσιάζει μια ποικιλία ιστολογικών τύπων. Ο ιστός που επικρατεί είναι ο κατακλαστικός ιστός ως αποτέλεσμα των τεκτονικών διεργασιών. Τοπικά παρουσιάζεται χαρακτηριστικός κυψελώδης ιστός (Εικ. 51), ο ταινιωτός ιστός (Εικ. 52), ο ιστός κλεψύδρας καθώς και ο βαστιτικός ιστός. 82

84 Εικόνα 51: Χαρακτηριστικός κυψελώδης ιστός που παρουσιάζεται εντός σερπεντινιωμένου χαρτσβουργίτη (δείγμα ΒΕ12-διασταυρωμένα nicols). Εικόνα 52: Χαρακτηριστικός ταινιωτός ιστός που παρουσιάζεται εντός του σερπεντινιωμένου χαρτσβουργίτη. Οι ταινιωτές δομές του σερπεντίνη παρουσιάζουν διάφορα πάχη με ένα εύρος 0,04 mm <d< 0,15 mm (δείγμα ΒΕ12-διασταυρωμένα nicols). 83

85 Στην ορυκτολογική τους παραγένεση συμμετέχουν τα ορυκτά σερπεντίνης, ολιβίνης, ορθοπυρόξενος, κλινοπυρόξενος και σπινέλλιος ενώ σε μικρότερα ποσοστά εμφανίζεται μαγνητίτης και βαστίτης. Ο μαγνητίτης προκύπτει από την οξείδωση που έχει υποστεί ο σπινέλιος και εμφανίζεται να πληρώνει κάποιες μικρορηγματώσεις. Ο βαστίτης που εμφανίζεται και αυτός τοπικά σχηματίζοντας βαστιτικό ιστό προέρχεται από την ψευδομόρφωση των πορφυροκλαστών του ορθοπυροξένου από ίνες σερπεντίνη. Τοπικά και μόνο παρατηρείται ασθενής προσανατολισμός των ορυκτολογικών χαρακτηριστικών. Όσον αφορά στην τεκτονική καταπόνηση που έχει επιδράσει στα πετρώματα αυτά, είναι ιδιαίτερα αυξημένη και εκφράζεται κατά κύριο λόγο με διακρυσταλλικές και ενδοκρυσταλλικές μικρορωγμές (Εικ. 53). Στο σύνολο τους οι ενδοκρυσταλλικές και διακρυσταλλικές ρωγματώσεις φαίνεται να πληρώνονται δευτερογενώς με σερπεντίνη (Εικ.54). Εικόνα 53: Εικόνα που παρουσιάζεται ο βαθμός τεκτονικής καταπόνησης εκφρασμένος με πυκνό δίκτυο ενδοκρυσταλλικών και διακρυσταλλικών ρηγματώσεων (δείγμα ΒΕ12-διασταυρωμένα nicols). 84

86 Εικόνα 54: Διακρυσταλλικές και ενδοκρυσταλλικές ρωγματώσεις εντός σερπεντινιωμένου χαρτσβουργίτη που δευτερογενώς πληρώνονται με σερπεντίνη (δείγμα ΒΕ12-διασταυρωμένα nicols). 85

87 Σερπεντινίτες Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής συλλέχθηκαν κατά την εργασία υπαίθρου δείγματα χειρός με σκοπό την γεωλογική ταυτοποίηση του οφιολιθικού συμπλέγματος της περιοχής μελέτης. Αρκετά από τα δείγματα αυτά εντάσσονται στην ομάδα των σερπεντινιτών για αυτό και πραγματοποιείται αναφορά. Μακροσκοπικά παρουσιάζονται συμπαγή με ακανόνιστη υφή κατά το σύνολο τους. Ο βαθμός τεκτονικής καταπόνησης ποικίλει και εκφράζεται με μικρορηγματώσεις άλλοτε σε πυκνό και άλλοτε σε αραιό δίκτυο. Τα σερπεντινιωμένα υπερβασικά πετρώματα εμφανίζονται με σκουροπράσινα και κυανά χρώματα, ενώ κάποια παρουσιάζουν χαρακτηριστική σαπουνοειδή αφή. Οι λιγότερο σερπεντινιωμένοι περιδοτίτες έχουν πιο συμπαγή δομή και παρουσιάζουν ευδιάκριτους κρυστάλλους πυροξένων (Εικ. 55). Εικόνα 55: Σερπεντινίτες που συλλέχθηκαν από την υπο εξέταση περιοχή Κατά την μικροσκοπική μελέτη διαπιστώνεται ότι κατά τη δειγματοληψία παρουσιάστηκαν σερπεντινίτες με ποικίλο βαθμό σερπεντινίωσης. Τα φαινόμενα σερπεντινίωσης παρουσιάζονται αρκετά εκτεταμένα σε ορισμένους μανδυακούς σχηματισμούς του συμπλέγματος της Βέροιας ενώ η συχνότητα εμφάνισης τυπικών σερπεντινιτών είναι 86

88 σπανιότερη. Στο σύνολο τους παρουσιάζουν κυψελώδη ιστό (Εικ. 56) ενώ σπανιότερα εμφανίζουν ταινιωτό, βαστιτικό ιστό (Εικ. 57) και ιστό κλεψύδρας. Εικόνα 56: Χαρακτηριστικός κυψελώδης ιστός σε σερπεντινίτες της Βέροιας (δείγμα ΒΕ01- διασταυρωμένα nicols). Bst Εικόνα 57: Χαρακτηριστικός βαστιτικός ιστός σε σερπεντινίτες. Πρόκειται για σερπεντίνη ο οποίος προέρχεται από την ψευδομόρφωση ορθοπυροξένου. Ο βαστίτης αντικαθιστά τον ορθοπυρόξενο ομοιόμορφα, προσανατολίζεται παράλληλα προς τις επιφάνειες σχισμού του (110) και παρουσιάζει θετική επιμήκυνση (δείγμα ΒΕ12-διασταυρωμένα nicols). 87

89 Εκτός από τον σερπεντίνη που συμμετέχει έχοντας το μεγαλύτερο ποσοστό, ο χλωρίτης, ο τάλκης, ο σπινέλιος και δευτερογενή μεταλλικά ορυκτά όπως ο μαγνητίτης αποτελούν τις υπόλοιπες συμμετέχουσες φάσεις στους σερπεντινίτες. Στις υπολειμματικά διατηρούμενες πρωτογενείς φάσεις συγκαταλέγονται συνηθέστερα ο ολιβίνης και ο ορθοπυρόξενος. Η μελέτη αντιπροσωπευτικών δειγμάτων σερπεντινιτών με τη μέθοδο της περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ (XRD) έδειξε ότι από τα ορυκτά του σερπεντίνη συμμετέχει κατά κύριο λόγο ο χρυσοτίλης. Το είδος του σπινέλιου που συμμετέχει στους σερπεντινίτες αποτελεί ένδειξη του πρωτόλιθου του πετρώματος, καθώς οι Cr-σπινέλιοι συμμετέχουν κυρίως στην παραγένεση των χαρτσβουργιτών ενώ οι Al - σπινέλιοι στην παραγένεση των λερζολίθων. Στα υπο εξέταση δείγματα της περιοχής μελέτης κυριαρχούν οι χρωμιούχοι σπινέλιοι έναντι των αλουμινούχων. Ο βαθμός τεκτονικής καταπόνησης των σερπεντινιτών εκδηλώνεται κυρίως με ενδοκρυσταλλικές και διακρυσταλλικές ρωγμές. Επιπροσθέτως, παρατηρείται σε σερπεντινίτες πλαστική παραμόρφωση, κυρίως κρυστάλλων χλωρίτη, (Εικ. 58) που παρατηρείται με την κάμψη λαμελλών Chl Εικόνα 58: Πλαστική παραμόρφωση χλωρίτη εντός σερπεντίνη που παρατηρείται με την κάμψη λαμελλών. 88

90 Βασάλτες Από την κατηγορία των ηφαιστειακών πετρωμάτων συμμετέχουν οι βασάλτες σε περιορισμένη όμως έκταση. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, κατά την διαδικασία της δειγματοληψίας έγινε λήψη και άλλων βασαλτικών πετρωμάτων τα οποία δεν παρουσιάζουν σημαντικές ορυκτολογικές διαφορές. Σημαντικής αξίας αναφορά, αποτελεί η διαφορά μεταξύ των βασαλτών ως προς τον βαθμό μικροτεκτονικής καταπόνησης που έχει επιδράσει στα πετρώματα. Στο σύνολο τους οι βασάλτες παρουσιάζουν διακρυσταλλικές μικρορωγματώσεις που έχουν δευτερογενώς πληρωθεί με οξείδια σιδήρου. Εντοπίστηκαν εντός του οικισμού Αρκοχωρίου σε επαφή με δολεριτικά πετρώματα από όπου και πάρθηκε δείγμα για την εκτέλεση εργαστηριακών δοκιμών. Η συγκεκριμένη εμφάνιση καταλαμβάνει τα ανώτερα στρωματογραφικά μέλη της οφιολιθικής ακολουθίας. Μακροσκοπικά χαρακτηρίζονται από την συμπαγή τους εμφάνιση και την απουσία φαινοκρυστάλλων (Εικ. 59). Αποτελούν λεπτόκοκκα πετρώματα με συμπαγή ακανόνιστη υφή. Παρουσιάζουν ιώδες έως καστανοπράσινο χρώμα. Τα περισσότερα ηφαιστειακά τεμάχη είναι εξαλλοιωμένα, οξειδωμένα. Παρουσιάζουν εμφανείς επιφάνειες αδυναμίας που διαπερνούν το πέτρωμα. Το φαινόμενο της οξείδωσης επηρεάζει τα βασαλτικά πετρώματα είτε επιφανειακά δημιουργώντας μια κρούστα οξειδίων στην επιφάνειά τους είτε εμποτίζοντας το εσωτερικό τους με αποθέσεις οξειδίων κυρίως σιδήρου, οι οποίες τους προσδίδουν ένα κοκκινοκαφετί χρώμα. Εικόνα 59: Μακροσκοπικό δείγμα βασάλτη με εμφανές το φαινόμενο της επιφανειακής οξείδωσης. 89

91 Μικροσκοπικά προκύπτει ότι πρόκειται για λεπτοκρυσταλλικά πετρώματα με ενδοκοκκώδη έως πορφυριτικό ιστό, τοπικά κατακλαστικό και ενδιάμεσο ιστό. Η κύρια ορυκτολογική σύσταση των βασαλτών περιλαμβάνει πλαγιόκλαστο και ορθοπυρόξενο. Συμμετέχουν δευτερογενώς χλωρίτης, ακτινόλιθος, πουμπελιίτης, μεταλλικά ορυκτά. Χαλαζίας φαίνεται να πληρώνει δευτερογενώς τα διάκενα των ρηγματώσεων κάτι που φανερώνει την έντονη κυκλοφορία των υδροθερμικών ρευστών διαλυμάτων εντός της βασαλτικής εμφάνισης (Εικ. 60). Πορφυριτικό ιστό αναπτύσσουν κυρίως οι πυρόξενοι ενώ ο ενδοκοκκώδης ιστός αναπτύσσεται μεταξύ πλαγιοκλάστων και πυροξένων (Εικ. 61) μεταξύ των οποίων παρεμβάλλεται τοπικά και υαλώδης μάζα (ενδιάμεσος ιστός). Η επίδραση της ωκεάνιας μεταμόρφωσης αποδεικνύεται με την ύπαρξη χλωρίτη (Εικ. 62) και ακτινόλιθου που προκύπτουν από την μετατροπή του κλινοπυρόξενου. Τα περισσότερα από τα ορυκτολογικά συστατικά των βασαλτών παρουσιάζουν σημάδια πλαστικής παραμόρφωσης (κυματοειδής κατάσβεση χαλαζία και πλαγιόκλαστων). Η θραυσιγενής παραμόρφωση των βασαλτών εκφράζεται κυρίως με ενδοκρυσταλλικές μικρορωγμές, ενώ σπανιότερες είναι οι διακρυσταλλικές μικρορωγμές (Εικ. 63). Το μεγαλύτερο ποσοστό των τελευταίων μικρορωγμών, όπως ήδη αναφέρθηκε, έχει πληρωθεί με χαλαζία. Η θραυσιγενής τεκτονική καταπόνηση εκφράζεται τοπικά με την ύπαρξη μικρορωγματώσεων που φαίνονται να είναι μεταγενέστερα της δημιουργίας των υδροθερμικών ρευστών και την πλήρωση των ρωγμών με χαλαζία. Εικόνα 60: Ρηγμάτωση που τέμνει φλέβα πληρωμένη με χαλαζία ως απόδειξη τεκτονικής καταπόνησης (δείγμα ΒΕ15-παράλληλα nicols). 90

92 Εικόνα 61: Λεπτοκρυσταλλικός βασάλτης που φαίνεται το δίκτυο ρωγματώσεων που δευτερογενώς πληρώθηκε με χαλαζία. Εμφανής είναι και ο ενδοκοκκώδης ιστός που σχηματίζουν οι κρύσταλλοι πλαγιοκλάστου και πυροξένου (δείγμα ΒΕ15-διασταυρωμένα nicols). Εικόνα 62: Πορφυροκρύσταλλος χλωρίτη, πουμπελλυίτη μέσα σε ορυκταμύγδαλο που θεωρείται απόδειξη ωκεάνιας μεταμόρφωσης (δείγμα ΒΕ15-διασταυρωμένα nicols). 91

93 Στο ηφαιστειακό γυαλί παρατηρήθηκαν συχνά φαινόμενα αφυάλωσης αλλά και σχηματισμός αργιλικών ορυκτών εξαιτίας της επενέργειας μεταμορφικών διεργασιών. Εικόνα 63: Διακρυσταλλική μικρορωγμή που διαπερνά τον βασάλτη και περιέχει οξείδια του σιδήρου. Είναι εμφανής η τάση της μικρορωγμής να θραύσει τον φαινοκρύσταλλο του πλαγιοκλάστου αλλά αντί αυτού τον παρακάμπτει και συνεχίζει να τέμνει τους υπόλοιπους κόκκους. Αυτό παρατηρείται εκτεταμένα εντός των βασαλτών και οφείλεται στην διαφορετική σκληρότητα που παρουσιάζουν αυτά τα ορυκτά (δείγμα ΒΕ15-παράλληλα nicols). 92

94 Δολερίτες Στα ανώτερα στρωματογραφικά μέλη της οφιολιθικής ακολουθίας ανήκουν και οι διαβάσες ή δολερίτες. Στη βιβλιογραφία οι ορισμοί του «δολερίτη» και «διαβάση» έχουν δημιουργήσει κατά καιρούς προβλήματα. Ο όρος δολερίτης χρησιμοποιείται στις γερμανόφωνες χώρες για τα χονδροκοκκώδη βασαλτικά πετρώματα με διαφορετική χημική σύσταση. Αποτελεί κυρίως έναν ιστολογικό χαρακτηρισμό. Σήμερα θεωρείται ο όρος αυτός συνώνυμος με τον όρο μικρογάββρο. Ακολούθως ο όρος διαβάσης χρησιμοποιούνταν από πλειάδα ερευνητών ως παλαιοζωικό πέτρωμα βασαλτικής σύστασης καθώς και ως βασάλτης με εξαλλλοιωμένη την ορυκτολογική του σύσταση. Πλέον οι όροι θεωρούνται συνώνυμοι και χρησιμοποιούνται για την ονομασία γαββρικών φλεβικών πετρωμάτων. Κατά την διαδικασία της δειγματοληψίας πάρθηκαν δείγματα δολερίτη τα οποία δεν παρουσίαζαν σημαντικές πετρογραφικές διαφορές. Μακροσκοπικά χαρακτηρίζονται από την συμπαγή τους εμφάνιση και την απουσία φαινοκρυστάλλων. Αποτελούν λεπτόκοκκα πετρώματα με συμπαγή και ακανόνιστη υφή (Εικ. 64). Παρουσιάζουν σκούρο χρώμα με εμφανείς επιφάνειες αδυναμίας εντός των οποίων διαφαίνονται τα οξείδια του σιδήρου. Εικόνα 64: Μακροσκοπική εικόνα δολερίτη. 93

95 Από τη μικροσκοπική παρατήρηση των δειγμάτων που συλλέχθηκαν, προκύπτει ότι πρόκειται για λεπτόκοκκα ισότροπα πετρώματα (Εικ. 65) με συμπαγή ακανόνιστη υφή και υποφειτικό έως πορφυροειδή ιστό. Ο υποφειτικός ιστός σχηματίζεται από τους κρυστάλλους πλαγιοκλάστου που σχηματίζουν μια μορφή πλέγματος και τα διάκενα γεμίζουν από κλινοπυροξένους. Τοπικά παρατηρείται πορφυροειδής ιστός που σχηματίζεται από φαινοκρυστάλλους πλαγιοκλάστου. Η κύρια ορυκτολογική σύσταση του δολερίτη περιλαμβάνει πλαγιόκλαστο, κλινοπυρόξενο. Σε μικρότερα ποσοστά συμμετέχει χλωρίτης και χαλαζίας καθώς επίσης και μεταλλικά ορυκτά καθώς επίσης και τιτανίτης, απατίτης, ζιρκόνιο σε επουσιώδη ποσοστά. Ο χαλαζίας συμμετέχει δευτερογενώς πληρώνοντας πόρους και ασυνέχειες, αλλά βρίσκεται και διάσπαρτος στο πέτρωμα (Εικ. 66) ενώ ο χλωρίτης εμφανίζεται ως πιθανό αποτέλεσμα εξαλλοίωσης. Οι δολερίτες έχουν επηρεαστεί από διεργασίες μέσου βαθμού μεταμόρφωσης με αποτέλεσμα να έχουν σχηματιστεί δευτερογενή προϊόντα σε βάρος των μαγματικών ορυκτών. Ακόμα τα πλαγιόκλαστα παρουσιάζονται καολινιτιωμένα και σωσσυριτιωμένα. Η τεκτονική καταπόνηση εκφράζεται με την κυματοειδή κατάσβεση των κρυστάλλων χαλαζία και την ύπαρξη διακρυσταλλικών μικρορωγμών που διαπερνούν την μάζα του (Εικ. 66, 67). Εικόνα 65: Μικροσκοπική εικόνα δολερίτη που διαφαίνεται η λεπτοκρυσταλλικότητα του (δείγμα ΒΕ24-διασταυρωμένα nicols). 94

96 Εικόνα 66: Κρύσταλλοι χαλαζία που δευτερογενώς έχουν πληρώσει τα διάκενα μεταξύ των κρυστάλλων (δείγμα ΒΕ24-διασταυρωμένα nicols). Μικρορωγμάτωση Εικόνα 67: Ύπαρξη διακρυσταλλικών μικρορωγμών που διαπερνούν σε αραιό δίκτυο τον δολερίτη (δείγμα ΒΕ24-παράλληλα nicols). 95

97 Κατακλαστικοί δολερίτες Η συγκεκριμένη εμφάνιση πετρωμάτων εντοπίστηκε στην περιοχή της Χονδροσούβλας. Αποτελεί μια εμφάνιση η οποία χαρακτηρίζεται ως κατακλαστικός δολερίτης καθώς αποτελείται από γωνιώδη και αποστρογγυλωμένα δολεριτικά τεμάχη που «κολυμπούν» σε συγκολλητική μάζα. Μακροσκοπικά χαρακτηρίζεται από την συμπαγή και συνεκτική του εμφάνιση χωρίς να διακρίνονται φαινοκρύσταλλοι (Εικ. 68). Το χρώμα του είναι ανοιχτό γκρι ενώ τοπικά εμφανίζει λευκές περιοχές. Δεν παρουσιάζει ευκρινώς σημάδια τεκτονικών διεργασιών αφού εκλείπουν έντονες ρωγματώσεις στην μάζα του. Τοπικά εντοπίζονται εντός επιφανειών αδυναμίας οξείδια σιδήρου όπως ο αιματίτης και ο λειμωνίτης.. Ο συγκεκριμένος λιθότυπος λόγω της αυξημένης του σκληρότητας δημιούργησε προβλήματα, κατά την υπαίθρια εργασία, την θραύση του, αλλά και καθ όλη την διάρκεια των εργαστηριακών δοκιμών. Εικόνα 68: Μακροσκοπική εικόνα κατακλαστικού δολερίτη. 96

98 Μικροσκοπικά παρουσιάζει χαρακτηριστικό κατακλαστικό ιστό στο σύνολο του πετρώματος, ενώ τοπικά, στο δολεριτικό τμήμα, παρουσιάζει βλαστο-υποφειτικό ιστό. Ο βλαστο-υποφειτικός ιστός αναφέρεται στον πρώην υποφειτικό ιστό που σχημάτιζαν οι ιδιόμορφοι έως υπιδιόμορφοι κρύσταλλοι πλαγιοκλάστου και πυροξένου στο μαγματικό πέτρωμα αλλά τώρα έχουν μεταμορφωθεί σε κρυστάλλους ακτινόλιθου μετά την επενέργεια μεταμορφικών γεγονότων. Η ορυκτολογική του σύσταση αποτελείται κυρίως από πλαγιόκλαστο και κλινοπυρόξενο. Δευτερογενώς επικρατεί ακτινόλιθος, χλωρίτης. Σε μικρότερα ποσοστά συμμετέχει ζιρκόνιο και απατίτης. Το πέτρωμα διαπερνάται από φλεβίδια δύο υδροθερμικών γεγονότων πλούσια σε πλαγιόκλαστο και απατίτη ποικίλου πάχους (Εικ. 69) που φαίνεται να συμπαγοποιούν το πέτρωμα. Τοπικά παρουσιάζονται φλέβες με πάχος που φτάνει και τα 0,7mm, ομοιάζουν με ροές (ρευστική δομή) (Εικ. 70) εντός του πετρώματος που εμφανίζουν μικρούς και καλά σχηματισμένους κρυστάλλους πλαγιοκλάστου (αλβίτη) (Εικ.71). Επιπρόσθετα παρατηρούνται μικρότερα φλεβίδια, εντός των μεγαλύτερων φλεβιδίων, τα οποία παρουσιάζουν ακριβώς την ίδια σύσταση με τα φλεβίδια στα οποία περιέχονται. Μοναδική διαφορά μεταξύ των φλεβιδίων είναι το μέγεθος των κρυστάλλων και η γενικότερη διαφορετική ανάπτυξη των κρυστάλλων πλαγιοκλάστου. Εικόνα 69: Φλεβίδια αλβίτη ποικίλου πάχους εντός κατακλαστικού δολερίτη που συμπαγοποιεί το πέτρωμα (δείγμα ΒΕ43-διασταυρωμένα nicols). 97

99 Οι κρύσταλλοι, δύο διαφορετικών γενεών, εντός των φλεβιδίων, παρουσιάζονται σε ποικίλα μεγέθη κάτι που αποτελεί απόρροια του διαφορετικού χρόνου και χώρου που διέθεταν οι κρύσταλλοι για να αναπτυχθούν και επομένως του διαφορετικού χρόνου δημιουργίας τους. Εικόνα 70: Φλεβίδια εντός διαβασικών τεμαχών που δημιουργούν ρευστική δομή συμπαρασέρνοντας διαφορετικούς κρυστάλλους (δείγμα ΒΕ43-παράλληλα nicols). Αρχικά είναι ωφέλιμο να διαχωριστούν δύο διαφορετικά επεισόδια κρυστάλλωσης. Τα δύο γεγονότα διαχωρίζονται μεταξύ τους λόγω της ύπαρξης δυο διαφορετικών φλεβιδίων (Εικ.71, 72) εντός των οποίων οι κρύσταλλοι κρυσταλλώνονται στην μία περίπτωση (μικρότερου πάχους φλεβιδίων) ταυτόχρονα και στην άλλη (μεγαλύτερου πάχους φλεβίδια) σε διαφορετικό χρόνο. Εντός των μικρότερου πάχους και αδροκρυσταλλικών φλεβών οι κρύσταλλοι του πλαγιοκλάστου φαίνεται ότι σχηματίστηκαν έχοντας στην διάθεση τους περισσότερο χρόνο και χώρο καθώς παρουσιάζονται καλοσχηματισμένοι και με σαφή περιθώρια. Αυτό αποτελεί πιθανή απόδειξη του πρώτου ήπιου υδροθερμικού επεισοδίου και επομένως της πρώτης συμπαγοποίησης που έλαβε χώρα και συνένωσε τα δολεριτικά τεμάχη. Σε αντιδιαστολή με τα παραπάνω φλεβίδια, εμφανίζονται άλλα μεγαλύτερου πάχους, τα οποία αποτελούνται από λεπτοκρυσταλλικό υλικό αποτελούμενο από πλαγιόκλαστο και απατίτη. Εντός αυτών παρατηρείται μία άτακτη κρυστάλλωση του πλαγιοκλάστου κάτι που υποδηλώνει και την απότομη κρυστάλλωση του. Τα όρια των κρυστάλλων δεν είναι σαφή και οι κρύσταλλοι φαίνεται να μην διέθεταν τον απαιτούμενο χρόνο για να αναπτυχθούν πλήρως όλες οι πλευρές του εκάστοτε κρυστάλλου. Αυτό το γεγονός αποτελεί το δεύτερο, 98

100 περισσότερο άναρχο υδροθερμικό επεισόδιο το οποίο και συμπαγοποίησε εκ νέου τα διαβασικά τεμάχη μεταξύ τους καθώς και τα διαβασικά τεμάχη με τις αλβιτικές φλέβες του πρώτου επεισοδίου. Τεκτονική καταπόνηση δεν παρατηρείται σε μεγάλο βαθμό, καθώς απουσιάζουν μικρορηγματώσεις και κάμψεις κρυστάλλων παρά μόνο η κυματοειδής κατάσβεση στους κρυστάλλους του αλβίτη καθώς και μικροπτυχώσεις των παρατηρούμενων φλεβιδίων που πραγματοποιήθηκαν μετά και το δεύτερο υδροθερμικό επεισόδιο (Εικ. 72). Η κυματοειδής κατάσβεση που προκαλεί η τεκτονική καταπόνηση στους αλβίτες οδηγεί σε σύγχυση αυτών με κρυστάλλους χαλαζία. Εικόνα 71: Εμφάνιση που αποδεικνύει τα δύο διαφορετικά επεισόδια. Εμφανείς (μπλε περίγραμμα) οι αδροκρυσταλλικές πλαγιοκλάστου που αποτελούν το πρώτο επεισόδιο και οι λεπτοκρυσταλλικές άναρχες φλέβες (κόκκινο περίγραμμα) που αποτελούν το δεύτερο επεισόδιο (δείγμα ΒΕ43- διασταυρωμένα nicols). Λόγω της ιδιαίτερης φύσης αυτού του λιθότυπου πραγματοποιήθηκε εξέταση και στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) όπου και πιστοποιήθηκε η κοινή σύσταση των διαφορετικών γενιών φλεβιδίων (Εικ. 73). 99

101 Εικόνα 72: Σκολικόμορφη φλέβα που είναι αποτέλεσμα πλαστικής παραμόρφωσης που ακολούθησε τα δύο υδροθερμικά γεγονότα (δείγμα ΒΕ43-διασταυρωμένα nicols). 5 Εικόνα 73: Εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης όπου πιστοποιήθηκε η κοινή σύσταση των φλεβιδίων δυο γενιών. Τα 1,3,4 αποτελούν δολεριτικά τεμάχη ενώ το 2 αντιστοιχεί στο πρώτης γενιας υδροθερμικό επεισόδιο σε αντίθεση με το 5 που αντιστοιχεί στο δεύτερης γενιάς υδροθερμικό επεισόδιο (Δείγμα ΒΕ43- Εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης). 100

102 Επιπροσθέτως στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο εντοπίστηκαν εντός φλεβιδίων, διάσπαρτοι κόκκοι θεοφραστίτη που αποτελεί υδροξείδιο του Νi. Ο θεοφραστίτης παρουσιάζεται στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο ως λευκοί και φωτεινοί κόκκοι λόγω της μεταλλικής του φύσης. Παρουσιάζει ακανόνιστο σχήμα, που φαίνεται να μην έχει επηρεαστεί από την όλη διαδικασία των συμπαγοποιήσεων. Πρώτη φορά τέτοιοι κόκκοι εντοπίστηκαν στην περιοχή του Βερμίου (Εικ. 74). Εικόνα 74: Κρύσταλλος θεοφραστίτη εντός των φλεβιδίων του κατακλαστικού δολερίτη. (Δείγμα ΒΕ43- Εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης) 101

103 Κεφάλαιο Γεωχημική εξέταση Ο κύριος στόχος της γεωχημικής έρευνας είναι η μελέτη της κατανομής και μετακίνησης των χημικών στοιχείων στο χώρο και στο χρόνο. Κάθε πέτρωμα, είτε βρίσκεται στην επιφάνεια της Γης είτε στο εσωτερικό της, μπορεί να θεωρηθεί ως ένα χημικό σύστημα στο οποίο προκαλούνται ποικίλες χημικές μεταβολές από διάφορους παράγοντες (π.χ. τα υδροθερμικά ρευστά). Κάθε τέτοια μεταβολή προκαλεί διαταραχή της χημικής ισορροπίας, με αποτέλεσμα να υφίσταται ένα σύστημα το οποίο αναγκάζεται να είναι σταθερό υπό τις νέες συνθήκες. Η μελέτη αυτών των μεταβολών είναι το κύριο αντικείμενο της γεωχημείας. Η μελέτη του χημισμού των υπό μελέτη λιθότυπων από τo οφιολιθικό σύμπλεγμα της Βέροιας - Νάουσας, βασίστηκε στην ανάλυση κύριων στοιχείων, ιχνοστοιχείων και σπάνιων γαιών. Αναλύθηκαν συνολικά, 1 σερπεντινιωμένος λερζόλιθος, 1 σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης, 1 βασάλτης και 1 δολερίτης. Αφού πραγματοποιήθηκε κονιοποίηση των πετρωμάτων τα δείγματα στάλθηκαν στο εργαστήριο ACME Labs και μετέπειτα πραγματοποιήθηκε γεωχημική ανάλυση κύριων στοιχείων, ιχνοστοιχείων και σπάνιων γαιών. Η χημική σύσταση αντικατοπτρίζει το σύνολο των ορυκτολογικών συστατικών του κάθε λιθότυπου καθώς και τις πιθανές δευτερογενείς διεργασίες που υπέστησαν τα υπο εξέταση πετρώματα. Αυτή η χημική σύσταση, καθορίζει σε σημαντικό βαθμό, τις φυσικομηχανικές και φυσικοχημικές παραμέτρους των πετρωμάτων. Επιπλέον, η χημική σύσταση, κυρίως των υπερβασικών πετρωμάτων, θεωρείται αναγκαίο να διερευνάται λόγω της αυξημένης περιεκτικότητας τους σε Ni, Co και Cr τα οποία κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες είναι εφικτό να βρεθούν ελεύθερα στο περιβάλλον δημιουργώντας πλειάδα προβλημάτων. 6.2 Υπερβασικοί λιθότυποι Όπως φαίνεται από τις χημικές αναλύσεις, τα υπερβασικά δείγματα αποτελούν μανδυακούς σχηματισμούς που παρουσιάζουν υψηλές περιεκτικότητες στα στοιχεία Mg (ΜgΟ: 34,17% - 34,81%), Cr ( ppm) και Ni ( ppm), τα οποία συμμετέχουν στη δομή του ολιβίνη, του πυρόξενου και του σπινέλιου. Η συγκέντρωση του Cr που κυμαίνεται από 2791 έως 2962 ppm στους σερπεντινιωμένους λιθότυπους, σε συνδυασμό με το περιεχόμενο Ni που κυμαίνεται από 2415 έως 2179 και την συγκέντρωση του V που κυμαίνεται από 33 έως 60 ppm, που είναι χαμηλότερη από την αντίστοιχη του πρωτογενούς μανδύα (82 ppm κατά McDonough & Sun 1995) προσομοιάζουν με εκείνες τις συγκεντρώσεις των πιο 102

104 εκχυμωμένων περιδοτιτών άλλων περιοχών όπως π.χ. από τους περιδοτίτες της περιοχής Izu- Bonin-Mariana (Parkinson & Pearce 1998), του οφιολιθικού συμπλέγματος του Ομάν (Godard et al. 2000), καθώς και εκείνους της περιοχής South Sandwitch (Pearce et al. 2000). Γενικότερα, οι υπερβασικοί λιθότυποι χαρακτηρίζονται από υψηλά περιεχόμενα σε δύστηκτα συστατικά και χαμηλά επίπεδα συγκέντρωσης εύτηκτων συστατικών (όπως Al 2 O 3, CaO, Na 2 O και TiO 2 ) σε σχέση με υπερβασικούς λιθότυπους ορισμένων άλλων οφιολιθικών ακολουθιών, καθώς και τους αβυσσικούς περιδοτίτες γενικότερα (Kapsiotis 2008). Ο έντονα εκχυμωμένος χαρακτήρας τους γίνεται επιπλέον πιο σαφής βάση των ιδιαίτερα χαμηλών περιεκτικοτήτων τους σε στοιχεία όπως τα Sc (11 ppm και στους δύο υπερβασικούς λιθότυπους) και V. Το ποσοστό του TiO 2 (<0,01%) στα υπερβασικά πετρώματα της περιοχής είναι χαμηλότερο από το αντίστοιχο ποσοστό των μανδυακών πετρωμάτων μεσοωκεάνιας ράχης ( %). 6.3 Βασικά πετρώματα Οι δολερίτες της Βέροιας χαρακτηρίζονται από αυξημένη υψηλές περιεκτικότητα σε Νa και χαμηλότερη σε Ca. Αυτό αποδίδεται κυρίως σε εξαλλοίωση των πλαγιοκλάστων στους δολερίτες της Βέροιας. Παρατηρείται επίσης, ότι το ποσοστό σε απώλεια πύρωσης (LOI), στoυς υπό μελέτη δολερίτες, είναι 2,2 %, αποτελώντας ένδειξη των εξαλλοιωτικών διεργασιών που έχουν λάβει χώρα λόγω της κυκλοφορίας υδροθερμικών διαλυμάτων. Πρόκειται για βασικά πετρώματα με SiO 2 (58,94 %), ενώ τα υψηλά ποσοστά Na 2 Ο (4,89%), CaΟ (3,21%) και Al 2 Ο 3 (14,44%) φανερώνουν την περιεκτικότητα των δολεριτών σε πρωτογενές πλαγιόκλαστο και δευτερογενές επίδοτο. Επίσης η ύπαρξη χλωρίτη εντός των δολεριτών πιστοποιείται και από το ποσοστό συμμετοχής σε Fe 2 Ο 3 (10%) και MgO (4,91%). Από τις προβολές των αναλύσεων στο διάγραμμα Zr/TiO2 προς Nb/Y (Winchester & Floyd 1977), οι υπό μελέτη δολερίτες εμφανίζουν σύσταση υπαλκαλικών βασαλτών (Εικ. 75). Στους βασάλτες παρατηρείται ότι το ποσοστό σε απώλεια πύρωσης (LOI) είναι 3% κάτι που υποδηλώνει παρόμοια εξαλλοιωτική δράση σε σχέση με τους δολερίτες. Οι βασάλτες παρουσιάζουν αυξημένη περιεκτικότητα σε SiO 2 (59,34), ενώ το CaO και το Al 2 O 3 παρουσιάζουν τιμές 3,78% και 14,36% αντίστοιχα. Από τα παραπάνω είναι έκδηλο ότι οι δύο λιθότυποι παρουσιάζουν παρόμοια χημικά χαρακτηριστικά. 103

105 Εικόνα 75: Προβολή των δολεριτών της Πίνδου και του Βούρινου στο διάγραμμα ταξινόμησης των Winchester & Floyd (1977). Από την προβολή των κανονικοποιημένων τιμών των σπάνιων γαιών των αναλυμένων βασικών και υπερβασικών πετρωμάτων ως προς τις μέσες τιμές των χονδριτικών μετεωριτών, παρατηρείται η έντονη διακύμανση μεταξύ των υπερβασικών και βασικών λιθότυπων (Εικ. 76). Αντιθέτως, μεταξύ των υπερβασικών δεν παρατηρούνται σημαντικές διαφορές καθώς και μεταξύ των βασικών. Ο ισχυρά εκχυμωμένος χαρακτήρας, σύμφωνα με τον Frey (1984) και τους Parkinson et al. (1992), των υπερβασικών πετρωμάτων φαίνεται επίσης και από τις χαμηλές συγκεντρώσεις τους σε REE. Το ποσοστό σε σπάνιες γαίες είναι τόσο χαμηλό, στους υπερβασικούς λιθότυπους, όπου είναι χαρακτηριστικό ότι πολλές REE παρουσιάζονται κάτω του ορίου ανιχνευσιμότητας. Επίσης οι τιμές των σπάνιων γαιών στους δολερίτες, πιθανά να υποδεικνύουν χαρακτηριστικά τύπου N-MORB, ενώ παρουσιάζεται και χαρακτηριστική αρνητική ανωμαλία στο Eu. 104

106 Εικόνα 76 : Προβολή των συστάσεων των σπάνιων γαιών των αναλυμένων υπερβασικών και βασικών πετρωμάτων από το οφιολιθικό σύμπλεγμα της Βέροιας - Νάουσας ως προς τις τιμές του μέσου χονδρίτη. 6.4 Έμμεσος χημικός προσδιορισμός της εξαλλοίωσης των πετρωμάτων Η εξαλλοιωτική δράση που υφίστανται τα πετρώματα αποτελεί ιδιαίτερα σημαντικό παράγοντα καθώς επηρεάζει τις γεωμετρικές, φυσικές, μηχανικές, φυσικοχημικές παραμέτρους των αδρανών υλικών (Rigopoulos et al.). Ένας έμμεσος προσδιορισμός της εξαλλοιωτικής δράσης δίνεται από την τιμή της χημικής παραμέτρου LOI (Loss on ignition: παράμετρος της απώλειας πύρωσης). Ο οποίος αποτελεί αξιόπιστο δείκτη του βαθμού σερπεντινίωσης των υπερβασικών πετρωμάτων, καθώς τα ορυκτά του σερπεντίνη περιέχουν 12-15% κ.β. νερό (Deer et al., 1992). Επίσης αποτελούν δείκτες των εξαλλοιωτικών διεργασιών που έχουν λάβει χώρα στα βασικά πετρώματα λόγω της κυκλοφορίας υδροθερμικών ρευστών. Να σημειωθεί ότι η τιμή της απώλειας πύρωσης (LOI) στον κατακλαστικό δολερίτη (ΒΕ43) δεν υπολογίστηκε από την χημική ανάλυση των πετρωμάτων, αλλά από την διαδικασία πύρωσης σε σκόνη υλικού στους C για 24 ώρες (Α.Β=3,757gr και Τ.Β= 3,695gr δηλαδή απώλεια πύρωσης, LOI: 1,65%). Παρακάτω παρατίθενται με μορφή γραφήματος η διακύμανση του δείκτη LOI ανά λιθότυπο. 105

107 LOI % Βε01 Βε12 Βε15 Βε24 Βε43 Σειρά1 14,6 13,5 3 2,2 1,65 ΒE01: Σερπεντινιωμένος λερζόλθος ΒE12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης ΒE 15: Βασάλτης BE24:Δολερίτης ΒE43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 77: Προβολή της διακύμανσης των τιμών LOI ανά λιθότυπο. Από τα υπό μελέτη πετρώματα τις χαμηλότερες τιμές LOI (<3) παρουσιάζουν οι βασικοί λιθότυποι (ΒΕ 15, ΒΕ 24, ΒΕ 43). Εν συνεχεία ο βαθμός σερπεντινίωσης επιδρά, αυξάνοντας την τιμή του LOI, ανάμεσα στα υπερβασικά, καθώς το ΒΕ01 που είναι περισσότερο σερπεντινιωμένο παρουσιάζει μεγαλύτερη τιμή έναντι του ΒΕ12 που είναι ο λιγότερο σερπεντινιωμένος λιθότυπος, όπως έχει διαπιστωθεί κατά τη μικροσκοπική παρατήρηση. Συμπερασματικά, διακρίνονται δύο ομάδες εξαλλοίωσης, όπου στην μία ανήκουν τα υπερβασικά με τις μεγαλύτερες τιμές και στην άλλη τα βασικά με τις μικρότερες τιμές LOI. Επομένως η εξαλλοιωτική δράση λόγω της πρωτογενούς ορυκτολογικής σύστασης των πετρωμάτων, επέδρασε εντονότερα στα υπερβασικά και ασθενέστερα στα βασικά πετρώματα. 106

108 Κεφάλαιο 7 7 Εργαστηριακές δοκιμές Αποτελέσματα 7.1 Εισαγωγή Παρακάτω, αναλύονται ακροθιγώς οι εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής και καθίστανται απαραίτητες για τον προσδιορισμό των κυριότερων φυσικών, μηχανικών, γεωμετρικών και φυσικοχημικών παραμέτρων των υπο εξέταση λιθοτύπων με σκοπό την καταλληλότητα ή μη, αυτών ως αδρανή υλικά σε διάφορες κατασκευές. Η δειγματοληψία, η πετρογραφική εξέταση και οι εργαστηριακές δοκιμές πραγματοποιήθηκαν σύμφωνα με τα Ευρωπαϊκά (ΕΝ), Αμερικάνικα (ASTM, AASHTO) πρότυπα ενώ συγκεκριμένες δοκιμές έγιναν με βάση τις Βρετανικές προδιαγραφές. Παρακάτω παρατίθενται συνοπτικά (Πιν. 1) υπό μορφή πίνακα οι εργαστηριακές δοκιμές καθώς και τα πρότυπα που ακολουθήθηκαν σε κάθε περίπτωση. Εργαστηριακές δοκιμές αδρανών υλικών. Πρότυπα με τα οποία υλοποιήθηκαν οι δοκιμές. Γενικές ιδιότητες Δειγματοληψία ΕΛΟΤ ΕΝ Πετρογραφική εξέταση ΕΛΟΤ ΕΝ Δείκτης πλακοειδούς BS 812: Γεωμετρικές ιδιότητες Δείκτης επιμήκυνσης BS 812: Ισοδύναμο άμμου ASTM D-2419 Περιεχόμενη υγρασία AASHTO T255 Φυσικές ιδιότητες Φαινόμενη πυκνότητα ΕΛΟΤ ΕΝ 1097 Υδαταπορροφητικότητα ΕΛΟΤ ΕΝ

109 Εργαστηριακές δοκιμές αδρανών υλικών. Πρότυπα με τα οποία υλοποιήθηκαν οι δοκιμές Δείκτης Los Angeles A.A.S.H.T.O.T Δείκτης σημειακής φόρτισης (Point load index) ISRM (1985) Μηχανικές ιδιότητες Αντοχή σε μονοαξονική θλίψη (UCS) ASTM D-2938 Σκληρότητα κατά σφύρα Schmidt (Schmidt Hammer Hardness) ISRM (1981) Φυσικοχημικές ιδιότητες Ανθεκτικότητα στην ΕΛΟΤ ΕΝ αποσάθρωση με χρήση αλάτων MgSO 4 (Δοκιμή υγείας) Μπλε μεθυλενίου ΕΛΟΤ ΕΝ Πίνακας 1: Εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν στα υπό μελέτη δείγματα. Κάθε μία από τις παραπάνω δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν στοχεύει στην εξομοίωση των εργαστηριακών δοκιμών συνθηκών με τις αντίστοιχες συνθήκες που λαμβάνουν χώρα κατά την διάρκεια χρήσης των αδρανών υλικών σε ένα κατασκευαστικό έργο, σε βάθος χρόνου. Επιπροσθέτως πραγματοποιήθηκαν δοκιμές που αναδεικνύουν τη συμπεριφορά επιλεγμένων δειγμάτων, υπο την επίδραση οξέως τόσο στην μηχανική συμπεριφορά αυτών όσο και στην εξυγιαντική ικανότητα που φέρουν ως ρυθμιστές του ph σε λίμνες ρυπασμένες από όξινες απορροές. 108

110 7.2 Περιγραφή εργαστηριακών δοκιμών Γενικές ιδιότητες Δειγματοληψία Η διαδικασία της δειγματοληψίας αποσκοπεί στη λήψη ενός αντιπροσωπευτικού δείγματος από μια μεγάλη εμφάνιση. Η δειγματοληψία προηγείται οποιασδήποτε δοκιμής που πρόκειται να υποστεί οποιοδήποτε είδος αδρανούς υλικού και μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τα αποτελέσματα των δοκιμών στις οποίες θα υποβληθεί ένα ληφθέν δείγμα, γι αυτό θα πρέπει να τηρούνται συγκεκριμένοι όροι ώστε να λαμβάνεται κάθε φορά το πλέον αντιπροσωπευτικό δείγμα. Ιδιαίτερη προσοχή οφείλει να αποδοθεί στην περίπτωση όπου μακροσκοπικά δύο λιθότυποι ομοιάζουν, ωστόσο παρουσιάζουν σαφές διακυμάνσεις, στην περίπτωση αυτή οφείλεται η λήψη και των δύο όμοιων μακροσκοπικά λιθοτύπων. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία σύμφωνα με τα Ευρωπαϊκά πρότυπα (ΕΛΟΤ ΕΝ 932-1). Σκοπός ήταν η συλλογή συμπαγών, αντιπροσωπευτικών όγκων των υπο μελέτη οφιολιθικών πετρωμάτων. Η μεγάλη σκληρότητα που παρουσιάζουν τα πετρώματα του οφιολιθικού συμπλέγματος αποτέλεσε τροχοπέδη κατά την διαδικασία λήψης τους, η οποία πραγματοποιήθηκε με χρήση καλεμιών, λεπιδιών και σφυριών, κατά μήκος προϋπαρχόντων ασυνεχειών. Σε κάθε θέση δειγματοληψίας συλλέχθηκε ένας συμπαγής όγκος Kg (Εικ. 78α ). Το υλικό μεταφέρθηκε στο Εργαστήριο Έρευνας Ορυκτών και Πετρωμάτων του Τμήματος Γεωλογίας, του Πανεπιστημίιου Πατρών, όπου στην συνέχεια διασπάστηκε με χρήση βαριάς 10 Kg σε μικρότερα τεμάχη. Η μετέπειτα θραύση πραγματοποιήθηκε, στο σπαστήρα κωνικού τύπου, που διαθέτει το εργαστήριο, σε διάφορα στάδια προκειμένου να προκύψουν τα συγκεκριμένα κλάσματα που απαιτούνται για την κάθε δοκιμή. Μετά την διαδικασία της δειγματοληψίας και της θραύσης ακολουθείται η διαδικασία του τετραμερισμού (Εικ. 78 β) κατά την οποία το προς εξέταση δείγμα αδειάζεται προσεκτικά σε επίπεδη επιφάνεια ώστε να σχηματιστεί ένας κώνος. Στη συνέχεια με μία σπάτουλα αναδεύεται το δείγμα και λαμβάνεται υλικό από τη βάση του κώνου το οποίο μεταφέρεται στην κορυφή του. Στη συνέχεια επιπεδώνεται και χωρίζεται σε τέσσερα τεταρτημόρια. Απομακρύνονται δύο οποιαδήποτε κατά κορυφήν τεταρτημόρια και λαμβάνεται το υλικό των δύο άλλων. Στη συνέχεια η παραπάνω διαδικασία επαναλαμβάνεται μια φορά έτσι που το τελικό προς εξέταση δείγμα να είναι το ένα τέταρτο του αρχικού δείγματος. 109

111 α β Εικόνα 78 (α) : Όγκοι που συλλέχθηκαν κατά την υπαίθρια εργασία Εικόνα 78 (β) : Διαδικασία τετραμερισμού Πετρογραφία ληφθέντων δειγμάτων Η πετρογραφική εξέταση αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα στάδια εξέτασης των αδρανών υλικών καθώς από αυτή εξάγονται συμπεράσματα για το σύνολο των φυσικομηχανικών, γεωμετρικών, χημικών ιδιοτήτων. Στο στάδιο αυτό πραγματοποιήθηκε εργαστηριακή έρευνα, αρχικά με την επεξεργασία των δειγμάτων και τη παρασκευή λεπτών και λεπτών στιλπνών τομών στο εργαστήριο Έρευνας Ορυκτών και Πετρωμάτων του Τμήματος Γεωλογίας Πανεπιστημίου Πατρών. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε μικροσκοπική μελέτη των υπο εξέταση λιθοτύπων σε πολωτικό μικροσκόπιο με διερχόμενο φώς με στόχο την ακριβή ορυκτολογική σύσταση αυτών και τις δομικές σχέσεις που παρουσιάζουν τα ορυκτά μεταξύ τους καθώς και τη μικροτεκτονική που έχει επιδράσει σε αυτά. Ιδιαίτερα σημαντική καθίσταται η μικροσκοπική εξέταση στην περίπτωση ύπαρξης χημικά ασταθών ορυκτών ή ορυκτών που είναι δυνατό να επηρεάσουν αρνητικά τις ιδιότητες και την ποιότητα του τελικού προϊόντος. Στις περιπτώσεις αυτές χρήζεται αναγκαία η ποσοτική ανάλυση αυτών πέραν της ποιοτικής. Τις περισσότερες φορές είναι απαραίτητη η επιπρόσθετη μελέτη, των επιβλαβών συστατικών, με περισσότερο εξειδικευμένες και ακριβείς μεθόδους. Η διεξοδική διερεύνηση των μικροσκοπικών χαρακτηριστικών των πετρωμάτων βασίστηκε στα Ευρωπαϊκά πρότυπα (ΕΛΟΤ ΕΝ 932-3). 110

112 7.2.2 Γεωμετρικές ιδιότητες Δείκτης πλακοειδούς Πεπλατυσμένοι καθώς και επιμήκεις κόκκοι αδρανών υλικών είναι ιδανικό να αποφεύγονται καθώς δημιουργούν μία ανομοιόμορφη κατανομή τάσεων με αποτέλεσμα την αύξηση της επικινδυνότητας θραύσης των αδρανών και πιθανή αστοχία του τεχνικού έργου. Πεπλατυσμένοι καλούνται οι κόκκοι που το πάχος τους είναι μικρότερο από το 0,6 του ονομαστικού τους μεγέθους. Ως ονομαστικό μέγεθος κόκκων θεωρείται ο μέσος όρος των ανοιγμάτων των οπών των κοσκίνων τα οποία ορίζουν το κλάσμα που ανήκει ένας κόκκος. Ο δείκτης πλακοειδούς εκφράζει την επί τοις εκατό αναλογία της μάζας των πεπλατυσμένων κόκκων στη συνολική μάζα του δείγματος που εξετάζεται. Η δοκιμή αυτή δεν βρίσκει εφαρμογή σε κόκκους που διέρχονται από το Βρετανικό κόσκινο των 6,3 mm και συγκρατούνται στο Βρετανικό κόσκινο των 63mm. Η ποσότητα του αντιπροσωπευτικού δείγματος καθορίζεται ανάλογα με το ονομαστικό μέγεθος των κόκκων σύμφωνα με τον Πίνακα 2. Το δείγμα αρχικώς ξηραίνεται στους 105±5 0 C μέχρι σταθερού βάρους και ζυγίζεται. Εν συνεχεία κοσκινίζεται το δείγμα σύμφωνα με τα κόσκινα του Πίνακα 2. Κάθε κλάσμα ζυγίζεται και φυλάσσεται χωριστά. Από το άθροισμα του βάρους των επιμέρους κλασμάτων (Μ 1 ) υπολογίζεται η επί τοις εκατό αναλογία του κάθε κλάσματος, απορρίπτονται τα κλάσματα που συμμετέχουν σε ποσοστό μικρότερο του 5% και υπολογίζεται το βάρος του δείγματος που παραμένει (Μ 2 ). Πίνακας 2 : Στοιχεία προσδιορισμού του δείκτη πλακοειδούς σύμφωνα με τα Βρετανικά πρότυπα. 111

113 Το δείγμα κοσκινίζεται κάνοντας χρήση των ειδικών κοσκίνων πλακοειδούς (Εικ. 79), περνώντας με το χέρι έναν προς έναν τους κόκκους του αδρανούς. Εν συνεχεία προσδιορίζεται το βάρος των διερχόμενων κόκκων αδρανούς. Η τιμή του δείκτη πλακοειδούς (I F )= (M 3 /M 2 )*100 M 2 = Το συνολικό βάρος των κλασμάτων (g) M 3 = Το βάρος των διερχόμενων όλων των κλασμάτων από τα αντίστοιχα κόσκινα πλακοειδούς (g). Εικόνα 79 : Μετρητής δείκτη πλακοειδούς Η δοκιμή πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τις Βρετανικές προδιαγραφές (BS 812:105.1) 112

114 Δείκτης επιμήκυνσης Επιμήκεις κόκκοι καλούνται αυτοί που το μήκος τους είναι μεγαλύτερο από το 1,8 του ονομαστικού τους μεγέθους. Ονομαστικό μέγεθος κόκκων θεωρείται ο μέσος όρος των ανοιγμάτων των οπών των κοσκίνων τα οποία ορίζουν το κλάσμα που ανήκει ένας κόκκος. Ο δείκτης επιμήκυνσης (I E ) εκφράζει την εκατοστιαία αναλογία της μάζας των κόκκων του αδρανούς υλικού, των οποίων η μέγιστη διάσταση είναι μεγαλύτερη από 1,8 φορές του ονομαστικού τους μεγέθους. Η δοκιμή αυτή δεν βρίσκει εφαρμογή σε κόκκους που διέρχονται από το Βρετανικό κόσκινο των 6,3 mm και συγκρατούνται στο Βρετανικό κόσκινο των 50 mm. Η ποσότητα του αντιπροσωπευτικού δείγματος καθορίζεται αναλόγως του ονομαστικού μεγέθους κόκκων που έχουν (Πιν. 3). Πίνακας 3 : Στοιχεία προσδιορισμού του δείκτη επιμήκυνσης σύμφωνα με τα Βρετανικά πρότυπα. Κάθε κλάσμα ζυγίζεται και φυλάσσεται χωριστά. Από το άθροισμα του βάρους των επιμέρους κλασμάτων (Μ 1 ) υπολογίζεται η επί τοις εκατό αναλογία του κάθε κλάσματος, απορρίπτονται τα κλάσματα που συμμετέχουν σε ποσοστό μικρότερο του 5% και υπολογίζεται το βάρος του δείγματος που παραμένει (Μ 2 ). Κάνοντας χρήση του μετρητή της εικόνας 80, ανάλογα με το κλάσμα που εξετάζεται καθορίζεται και το κατάλληλο άνοιγμα από τον παραπάνω πίνακα, με το οποίο εξετάζονται οι κόκκοι και υπολογίζεται το βάρος των κόκκων που συγκρατούνται. Εν συνεχεία αθροίζονται τα βάρη όλων των συγκρατούμενων από το μετρητή κόκκων των κλασμάτων που εξετάζονται και υπολογίζεται ο δείκτης επιμήκυνσης κάνοντας χρήση του παρακάτω τύπου : (Ι Ε ) = (M 3 /M 2 )*

115 M 2 = Το συνολικό βάρος των κλασμάτων (g) M 3 = Το βάρος των συγκρατούμενων κόκκων όλων των κλασμάτων από τα αντίστοιχα κόσκινα επιμήκυνσης (g). Εικόνα 80: Μετρητής δείκτη επιμήκυνσης Επιμήκεις κόκκοι θεωρούνται εκείνοι που δεν διέρχονται από το άνοιγμα όταν τοποθετηθούν με την μέγιστη διάσταση τους. Η δοκιμή πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τις Βρετανικές προδιαγραφές (BS 812:105.2), ενώ στις νέες Ευρωπαϊκές προδιαγραφές ο δείκτης επιμήκυνσης δεν συμπεριλαμβάνεται. 114

116 Ισοδύναμο άμμου Η καταλληλότητα των αδρανών υλικών για την κατασκευή της υπόβασης, της βάσης και των ασφαλτικών στρώσεων, προσδιορίζεται από διάφορες παραμέτρους ιδιότητες. Μία από αυτές τις ιδιότητες είναι η «καθαρότητα» αυτών από αργιλικά υλικά. Η δοκιμή ισοδυνάμου άμμου προσδιορίζει την καθαρότητα των αδρανών υλικών. Το γενικότερο ενδιαφέρον για τα αργιλικά υλικά έγκειται στο γεγονός ότι ορισμένα από αυτά περιέχουν αργιλικά ορυκτά τα οποία έχουν την τάση να προσροφούν νερό και να διογκώνονται. Η ιδιότητα αυτή, γνωστή ως δραστικότητα, τα καθιστά ακατάλληλα για χρήση στις ασύνδετες στρώσεις ενός οδοστρώματος. Όσον αφορά στα ασφαλτομίγματα, τα υλικά αυτά προκαλούν προβλήματα στη συνάφεια ασφάλτου αδρανών και κατ επέκταση στη συνεκτικότητα του ασφαλτομίγματος. Επιπροσθέτως τα αργιλικά ορυκτά λειτουργούν ως λιπαντές μεταξύ των μεγαλύτερων κόκκων με αποτέλεσμα να δημιουργούνται επιφάνειες ολίσθησης. Ωστόσο η δοκιμή ισοδυνάμου άμμου δεν είναι σε θέση να προσδιορίσει αν τα αργιλικά που εντοπίζονται ανήκουν στην οικογένεια του σμηκτίτη, τα οποία και υφίστανται διόγκωση και δημιουργούν πληθώρα προβλημάτων στα τεχνικά έργα. Ο έλεγχος εκτελείται σύμφωνα με τα Αμερικάνικα Πρότυπα (ASTM D 2419) όπου χρησιμοποιείται δείγμα το οποίο διέρχεται από το κόσκινο των 4,74 mm με σκοπό τον υπολογισμό της κατ όγκου σχέσης της ποσότητας υλικού μεγέθους αργίλου προς την ποσότητα των κόκκων μεγέθους άμμου. Ο εργαστηριακός εξοπλισμός που απαιτείται είναι ο ακόλουθος (Εικ. 81): (1) διαφανής πλαστικός σωλήνας, εσωτερικής διαμέτρου 1¼ in βαθμονομημένος μέχρι τις 15 in. (2) ορειχάλκινος λεπτός σωλήνας που καταλήγει σε κωνική απόληξη που φέρει 2 οπές, (3) πλαστική φιάλη χωρητικότητας 3,785 L, (4) πλαστικός λεπτός σωλήνας που συνδέει τη φιάλη με τον ορειχάλκινο σωλήνα, (5) πιεστικό στέλεχος που αποτελείται από μεταλλική ράβδο, όπου στην μία άκρη καταλήγει σε βάση κωνικού σχήματος και στην άλλη σε κυλινδρικό βαρίδι βάρους 1 kg, (6) μεταλλικό κυλινδρικό δοχείο χωρητικότητας 85 ± 5 cm 3, (7) πλαστικό χωνί. Τέλος απαιτείται υδατικό διάλυμα, το οποίο περιέχει άνυδρο CaCl 2, γλυκερίνη και φορμαλδεϋδη. 115

117 Εικόνα 81 : Εργαστηριακός εξοπλισμός δοκιμής ισοδυνάμου άμμου Λαμβάνεται αρχικά ικανή ποσότητα υλικού 1500 gr, το οποίο να διέρχεται από το κόσκινο N O 4 (4,75mm) και ξηραίνεται στους 110 ± 5 0 C. Μετά την ξήρανση και αφού επιπεδωθεί το δείγμα πραγματοποιείται τετραμερισμός του δείγματος με σκοπό την συλλογή αντιπροσωπευτικού δείγματος βάση των προτύπων. Ακολούθως, η πλαστική φιάλη πληρώνεται με το διάλυμα και τοποθετείται στην βάση της. Ο ογκομετρικός σωλήνας γεμίζει με διάλυμα μέχρι την κάτω χαραγή (4 in.) και με τη βοήθεια του χωνιού μεταφέρεται το δείγμα μέσα στο σωλήνα ενώ με ελάχιστο διάλυμα ξεπλένονται τα τοιχώματα του σωλήνα. Κατόπιν ο σωλήνας ανακινείται ελαφρώς με σκοπό την απελευθέρωση των εγκλωβισμένων φυσαλίδων αέρα και την πλήρη διαβροχή του δείγματος. Ο σωλήνας αφήνεται να ηρεμήσει για 10 λεπτά. Εν συνεχεία τοποθετείται το ελαστικό πώμα στον πλαστικό σωλήνα και τοποθετείται στην ειδική συσκευή ανάδευσης, που εκτελεί 90 ± 3 παλινδρομικές κινήσεις σε 30 ± 1 δευτερόλεπτα. Ακολούθως εισάγεται ο ορειχάλκινος σωλήνας μέχρι τη βάση του πλαστικού σωλήνα, ανοίγοντας την στρόφιγγα προκειμένου να ξεπλυθεί η άμμος, από το υλικό αργιλικού μεγέθους, το οποίο και ανέρχεται κατά αυτή την διαδικασία στα ανώτερα τμήματα του πλαστικού σωλήνα. Όταν το διάλυμα φτάσει κοντά στην πάνω χαραγή αφαιρείται ο σωλήνας πλυσίματος με προσοχή ώστε η τελική στάθμη του διαλύματος να φτάσει μέχρι την άνω χαραγή. 116

118 Κατόπιν ο σωλήνας αφήνεται σε ηρεμία για 20 min ± 15 sec από τη στιγμή της απομάκρυνσης του σωλήνα πλυσίματος. Μετά το πέρας των 20 min σημειώνεται αμέσως το ύψος της αργίλου (H) και εισάγεται προσεκτικά το πιεστικό στέλεχος προκειμένου να σημειωθεί το ύψος της άμμου (h) (Εικ. 82) Το ισοδύναμο άμμου υπολογίζεται ως εξής : SE= (h/h)/100 h: ανάγνωση άμμου H: ανάγνωση αργίλου Όταν το πηλίκο της διαίρεσης είναι δεκαδικός αριθμός στρογγυλοποιείται στον προς τα πάνω ακέραιο αριθμό. Η δοκιμή εκτελείται σε τρία δείγματα και ως τιμή ισοδυνάμου άμμου λαμβάνεται ο μέσος όρος των τριών δοκιμίων στρογγυλεμένος στον προς τα πάνω ακέραιο αριθμό. 15 in h H Εικόνα 82: Απλοποιημένο σχήμα όπου διαφαίνεται ο βαθμονομημένος πλαστικός σωλήνας που μετρώνται τα ύψη της αργίλου (H) και της άμμου (h) για τον υπολογισμό του ισοδυνάμου άμμου. 117

119 7.2.3 Φυσικές ιδιότητες Περιεχόμενη υγρασία Οι κόκκοι των αδρανών µπορούν να περιέχουν υγρασία στο εσωτερικό τους καθώς επίσης και εξωτερικά, επιφανειακή υγρασία, που οφείλεται στο χώρο και τον τρόπο αποθήκευσής τους. Το πορώδες των αδρανών δίνει τη δυνατότητα προσρόφησης νερού από τα ξηρά αδρανή (Εικ. 83), γεγονός που έχει ως αποτέλεσµα να µειώνεται το διαθέσιµο νερό που είναι απαραίτητο για τις αντιδράσεις ενυδάτωσης µε τη συνδετική κονία (στην περίπτωση του σκυροδέµατος µε το τσιµέντο). Αντιθέτως, εάν τα αδρανή εµφανίζουν περίσσεια νερού (στο εσωτερικό τους αλλά και στην επιφάνειά τους), συνεισφέρουν νερό για τις αντιδράσεις ενυδάτωσης. Εικόνα 83: Πάνω ( 1 και 2 ) : Επιφανειακή δομή και πορώδες αδρανών Κάτω ( 3 και 4 ) : Κόκκοι αδρανών (3) μερικώς και (4) πλήρως κορεσμένοι σε νερό αλλά επιφανειακά ξηροί. 118

120 Η περιεχόμενη υγρασία προσδιορίστηκε σύμφωνα με τις Αμερικάνικες προδιαγραφές (AASHTO T255). Η ποσότητα του αδρανούς που χρησιμοποιείται εξαρτάται από το μέγεθος κλάσματος που χρησιμοποιείται κάθε φορά (Πιν. 4). Αρχικά το υπο εξέταση δείγμα ζυγίζεται στην φυσική του κατάσταση σε ζυγό με ακρίβεια 0,1 gr (m1). Ακολούθως το δείγμα μεταφέρεται σε κλίβανο όπου και ξηραίνεται στους 110 ± 5 0 C μέχρι σταθερού βάρους και καταγράφεται η τιμή που λαμβάνει τελικά με ακρίβεια 0,1 gr (m2). Η περιεχόμενη υγρασία τελικά υπολογίζεται από τον τύπο : W= M1: Δείγμα στην φυσική του κατάσταση Μ2: Δείγμα μετά τον κλίβανο Πίνακας 4: Ποσότητες υλικού που απαιτούνται για τον προσδιορισμό της περιεχόμενης υγρασίας των αδρανών αναλόγως του χρησιμοποιούμενου κάθε φορά κοκκομετρικού κλάσματος Φαινόμενη πυκνότητα και υδαταπορροφητικότητα Η φαινόμενη πυκνότητα και υδαταπορροφητικότητα των υπο εξέταση δειγμάτων πραγματοποιήθηκε σύμφωνα τα Ευρωπαϊκά πρότυπα (ΕΛΟΤ ΕΝ ) σε συγκεκριμένη ποσότητα αδρανούς υλικού ανάλογα με την κοκκομετρία που επιλέγεται κάθε φορά (Πίν. 5). Πίνακας 5: Ποσότητες υλικού που απαιτούνται για τον προσδιορισμό της φαινόμενης πυκνότητας και υδαταπορροφητικότητας ανάλογα με το κοκκομετρικό κλάσμα που χρησιμοποιείται. Εφόσον πραγματοποιηθεί η επιλογή του κλάσματος και επομένως του αντίστοιχου βάρους αδρανούς υλικού, ξεπλένεται ώστε να απομακρυνθεί το λεπτόκοκκο υλικό που 119

121 περιβάλει του μεγαλύτερους κόκκους και είναι πιθανό να επηρεάσουν το αποτέλεσμα της δοκιμής. Στη συνέχεια το υλικό τοποθετείται εντός συρμάτινου καλαθιού και βυθίζεται σε δεξαμενή νερού μέχρι βάθους 50 mm. Εν συνεχεία το καλάθι ανασηκώνεται 25 mm από τον πάτο της δεξαμενής και αφήνεται να πέσει ελεύθερα 25 φορές προς τον πυθμένα της δεξαμενής με ρυθμό 1 πτώση/sec με σκοπό την απεγκλώβιση θυλάκων αέρα που βρίσκονται ανάμεσα στους κόκκους του αδρανούς υλικού. Ακολούθως, το δείγμα αφήνεται εντός της δεξαμενής για 24 ± 0,5 h. Μετά το πέρας του εικοσιτετραώρου το καλάθι μαζί με το περιεχόμενο δείγμα αναρτώνται σε ζυγό και αφού πρώτα ανακινηθεί το δείγμα ζυγίζονται μέσα στο νερό και γίνεται καταγραφή του m 2 με ακρίβεια 0,1 gr. Αφού στραγγίξει το δείγμα για λίγα λεπτά, τοποθετείται σε ένα ύφασμα ώστε να στεγνώσει επιφανειακά. Εφόσον δεν παρατηρείται εμφανώς στις επιφάνειες των αδρανών κόκκων υμένας νερού, τότε θεωρείται ότι έχουν στεγνώσει επιφανειακά και αφού ζυγιστούν σε αυτή πλέον την κατάσταση καταγράφεται το βάρος m 1 με ακρίβεια 0,1 gr. Μετά το πέρας της παραπάνω διαδικασίας το δείγμα μεταφέρεται σε κλίβανο σε θερμοκρασία 110 ± 5 0 C όπου και ξηραίνεται μέχρι σταθερού βάρους με ακρίβεια 0,1 gr (m 4 ). Το καλάθι επιστρέφει στην δεξαμενή και ακολούθως ζυγίζεται εντός αυτής και καταγράφεται το βάρος του με ακρίβεια 0,1 gr (m 3 ). Ο υπολογισμός των αποτελεσμάτων πραγματοποιείται με το ακόλουθο τυπολόγιο : Όπου p w : πυκνότητα νερού (gr/cm 3 ) m 1 : βάρος στον αέρα του κορεσμένου και επιφανειακά ξηρού δείγματος (gr) m 2 : βάρος καλαθιού και δείγματος στο νερό (gr) m 3 : βάρος του καλαθιού στο νερό (gr) m 4 βάρος στον αέρα του δείγματος που έχει υποστεί ξήρανση (gr) 120

122 7.2.4 Μηχανικές ιδιότητες Αντοχή σε μονοαξονική θλίψη Η θλίψη είναι ένα σύνθετο φαινόμενο εφελκυσμού και διάτμησης το οποίο επηρεάζεται άμεσα από την μικροσκοπική και μακροσκοπική δομή καθώς και από την σύσταση του υλικού. Ως εκ τούτου ο μηχανισμός αστοχίας είναι ένα πολύπλοκο φαινόμενο για το οποίο έχουν διατυπωθεί διάφορες θεωρίες. Γενικά δεν υπάρχει ένας μηχανισμός αστοχίας για όλα τα πετρώματα. Παίρνοντας για παράδειγμα ένα πέτρωμα χαμηλής αντοχής όπως ο ιλυόλιθος, η συμπεριφορά του θα είναι τελείως διαφορετική από αυτή ενός σκληρού πετρώματος όπως ο βασάλτης, με το πρώτο να έχει μία όλκιμη συμπεριφορά και το δεύτερο τελείως ψαθυρή. Ο Gramberg (1989) διαχώρισε τον μηχανισμό αστοχίας σε έξι διαφορετικούς τύπους οι οποίοι αντιστοιχούν σε διάφορους τύπους πετρωμάτων. Στην εικόνα 84 παρουσιάζονται τρεις από αυτούς τους μηχανισμούς με σχηματική απεικόνιση των ενδιάμεσων σταδίων. Εικόνα 84: Σχηματική απεικόνιση τριών τύπων αστοχίας κατά Gramberg (Σοφιανός, 2001) 121

123 Η δοκιμή του προσδιορισμού της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη ενός ακέραιου δοκιμίου πετρώματος αντιστοιχεί στη μέγιστη δυνατή τάση που επιβάλλεται σε αυτό μέχρι τη θραύση του. Η δοκιμή αυτή έχει σκοπό τον άμεσο και ακριβή προσδιορισμό της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη δοκιμίων πετρωμάτων. Απαιτούμενη προϋπόθεση για την διεξαγωγή της δοκιμής θεωρείται μία υδραυλική πρέσα (Εικ. 85) αποτελούμενη από δύο χαλύβδινες πλάκες, οι επιφάνειες των οποίων δε θα πρέπει να αποκλίνουν του επιπέδου περισσότερο από 0,005 mm. Τα υπό εξέταση δοκίμια πρέπει να φέρουν σχήμα κυλινδρικό με λόγο ύψους (L) προς διάμετρο (D) μεταξύ 2 και 3 και όχι μικρότερη διάμετρο από 54 mm (NX). Επιπροσθέτως η διάμετρος του δοκιμίου θα πρέπει να είναι τουλάχιστον δεκαπλάσια του μεγέθους του μεγαλύτερου κόκκου των ορυκτών που αποτελούν τη δομή του πετρώματος. Τέλος τα άκρα του δοκιμίου θα πρέπει να είναι λεία και επίπεδα με μέγιστη απόκλιση 0,02 mm και παράλληλα μεταξύ τους ώστε να μην αποκλίνουν της καθέτου περισσότερο από 0,001 rad. Η διάμετρος καθώς και οι ακμές του πετρώματος μετρώνται με ακρίβεια 0,1 mm. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, η δοκιμή αντοχής σε μονοαξονική θλίψη πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τις Αμερικάνικες προδιαγραφές (ASTM D-2938), κατά τις οποίες ο λόγος L/D πρέπει να κυμαίνεται εντός των ορίων 2 και 2,5. Εικόνα 85: Υδραυλική πρέσα που χρησιμοποιείται κατά την θραύση των δοκιμίων. 122

124 Οι συνθήκες περιεχόμενης υγρασίας στην ιδανική των περιπτώσεων θα πρέπει να αντιπροσωπεύουν τις πραγματικές συνθήκες. Ωστόσο σε περίπτωση που οι συνθήκες υγρασίας είναι διαφορετικές θα πρέπει να αναφέρονται στο έντυπο της δοκιμής. Τα δοκίμια που εξετάζονται σε ξηρή κατάσταση θα πρέπει να τοποθετηθούν στον φούρνο για 24 ώρες στους 105±5 0 C. Το δοκίμιο τοποθετείται στο κέντρο του άξονα φόρτισης και εφαρμόζεται σε αυτό φορτίο με συνεχή καις σταθερό ρυθμό 0,5-1,0 MPa/sec. Η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση : UCS = UCS : αντοχή σε μονοαξονική θλίψη σε kpa ή MPa, P : το μέγιστο φορτίο σε kn ή MN A : το εμβαδόν της διατομής του δοκιμίου σε m 2. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε πυρηνοληψία με αδαμαντοτρύπανο παρά της δυσκολίες που ανέκυψαν κατά την εξαγωγή κυλινδρικών δοκιμίων. Η ύπαρξη πυκνού δικτύου μικρορωγμών και φλεβιδίων στα υπο μελέτη οφιολιθικά πετρώματα δημιουργεί σημαντικά προβλήματα κατά την διεξαγωγή της πυρηνοληψίας, ενώ παράλληλα μειώνει σημαντικά και την αντιπροσωπευτικότητα των αποτελεσμάτων της αντοχής των υπο μελέτη δειγμάτων σε μονοαξονική φόρτιση. Στην εικόνα 86 παρατίθενται τυπικές θραύσεις που πραγματοποιήθηκαν σε κυλινδρικά δοκίμια των υπο μελέτη δειγμάτων. 123

125 Εικόνα 86: Τυπικές θραύσεις σε κυλινδρικά δοκίμια υπο την άσκηση μονοαξονικής φόρτισης.(α, Β : Βασάλτης. Γ, ΣΤ : Δολερίτης, Δ: Κατακλαστικός δολερίτης, Ε: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης) 124

126 Δοκιμή σημειακής φόρτισης Η δοκιμή σημειακής φόρτισης αποτελεί μία δοκιμή η οποία χρησιμοποιείται για την κατάταξη των πετρωμάτων και τον έμμεσο προσδιορισμό της θλιπτικής αντοχής τους που προτάθηκε από τους Broch & Franklin (1972). Παρά το γεγονός ότι είναι μια πολύ διαδεδομένη δοκιμή, έχει αποδειχθεί μέσω πολλών πειραματικών εργασιών ότι είναι μάλλον αναξιόπιστη αφού μπορεί να οδηγήσει σε σφάλματα μέχρι και 100%. Κατά την εκτέλεση της δοκιμής, σύμφωνα με τις προδιαγραφές της ISRM (1985) ένα δοκίμιο φορτίζεται αντιδιαμετρικά από δύο έμβολα με σφαιρικά άκρα ακτίνας 5 mm. Η δοκιμή μπορεί να εφαρμοστεί είτε σε κυλινδρικό είτε σε ακανόνιστου σχήματος δοκίμιο και ειδικά στην περίπτωση του κυλινδρικού η φόρτιση μπορεί να γίνει κάθετα ή παράλληλα στον άξονά του. Προτιμητέα συνήθως είναι η διαμετρική δοκιμή, διότι μπορεί να εκτελεστεί σε πυρήνες χωρίς καμία επεξεργασία. Στην εικόνα 87 απεικονίζονται διάφοροι τρόποι φόρτισης ανάλογα με το σχήμα του δοκιμίου Εικόνα 87: Τύποι δοκιμής σημειακής φόρτισης : 1) διαμετρική δοκιμή, 2) αξονική δοκιμή, 3) δοκιμή σε ορθογώνιο δοκίμιο, 4) δοκιμή σε ακανόνιστο δοκίμιο (ISRM 1985). 125

127 Λόγω της εφαρμοζόμενης θλιπτικής δύναμης αναπτύσσονται εφελκυστικές τάσεις κάθετα σε μία επίπεδη επιφάνεια η οποία διέρχεται από τον άξονα της δύναμης που ορίζεται από τα δύο σημεία φόρτισης και ποικίλλει ανάλογα με το σχήμα και την ανισοτροπία του δοκιμίου. Η αστοχία επέρχεται με θραύση λόγω των εφελκυστικών τάσεων στην επιφάνεια αυτή. Αν το επίπεδο της αστοχίας δεν διέρχεται και από τα δύο σημεία φόρτισης ή αν ταυτίζεται με την επιφάνεια κάποιας ασυνέχειας το πείραμα δεν είναι αποδεκτό. Παρακάτω φαίνονται σχηματικά κάποιοι αποδεκτοί ή όχι τρόποι αστοχίας (Εικ. 88). 1 2 Εικόνα 88: Τυπικές μορφές αστοχίας του δοκιμίου κατά τη δοκιμή σημειακής φόρτισης.(1) Αποδεκτοί τρόποι αστοχίας, (2) Μη αποδεκτοί τρόποι αστοχίας. Τα δοκίμια εισάγονται στη μηχανή Point Load, έτσι ώστε οι κώνοι να εφάπτονται στη μικρότερη διάσταση του διαμορφωμένου τεμαχίου ή ακανόνιστου δοκιμίου, μακριά από τα περιθώρια και τις γωνίες του. Η διάσταση D μεταξύ των σημείων επαφής του κώνου, καταγράφεται με ακρίβεια ± 2%. Το μικρότερο πλάτος του δοκιμίου W, κάθετα στη διεύθυνση φόρτισης, καταγράφεται με ακρίβεια ± 5%. Η δοκιμή θεωρείται μη αποδεκτή εάν η επιφάνεια θραύσης διέρχεται από ένα μόνο σημείο φόρτισης. Σε γενικές γραμμές το φορτίο αστοχίας εξαρτάται από το εμβαδόν της μικρότερης επιφάνειας η οποία διέρχεται από τον άξονα της δύναμης και όχι από την απόσταση των ακμών φόρτισης, αλλά ούτε και από την επιφάνεια θραύσης (Brook, 1980). 126

128 Από το φορτίο αστοχίας λαμβάνεται ο δείκτης αντοχής σε σημειακή φόρτιση I s ως το πηλίκο του φορτίου αστοχίας P προς το τετράγωνο της απόστασης D μεταξύ των ακμών φόρτισης, 2 έχουμε δηλαδή : Is = P/D e Όπου : D e : η ισοδύναμη διάμετρος του δοκιμίου, η οποία υπολογίζεται ως εξής : D 2 e = D 2 για την περίπτωση της διαμετρικής φόρτισης D 2 e = 4Α/π για την περίπτωση της αξονικής δοκιμής και την δοκιμή διαμορφωμένων και ακανόνιστων δοκιμίων όπου Α = W x D το εμβαδόν του επιπέδου που διέρχεται από τα σημεία φόρτισης. W, το πλάτος του επιπέδου που διέρχεται από τις ακμές φόρτισης. Για να είναι συγκρίσιμα τα αποτελέσματα δοκιμών σε διάφορες διαμέτρους απαιτείται διόρθωση του υπολογιζόμενου δείκτη I s, ο οποίος είναι συνάρτηση της ισοδύναμης διαμέτρου D e του δοκιμίου. Ο νέος αυτός δείκτης ονομάζεται ανηγμένος δείκτης σημειακής φόρτισης I s(50) και ορίζεται ως η τιμή του I s όταν πραγματοποιείται διαμετρική δοκιμή με D = 50 mm. Αν το δοκίμιο έχει D e 50 mm, τότε πρέπει να πραγματοποιηθεί και διόρθωση κλίμακας (ή μεγέθους) και να υπολογισθεί ο δείκτης I s(50) που είναι ο τυποποιημένος δείκτης αναφοράς. Δεδομένης της τιμής του I s(50) για ένα πέτρωμα μπορεί να γίνει η ταξινόμησή του βάσει σχετικών πινάκων όπως ο πίνακας (Bieniawski,1975). Επίσης από τον ίδιο δείκτη μπορεί να γίνει μία εκτίμηση της θλιπτικής αντοχής. Περιγραφή Δείκτης αντοχής σε σημειακή φόρτιση Πολύ υψηλής αντοχής >8 Υψηλής αντοχής 4-8 Μέσης αντοχής 2-4 Χαμηλής αντοχής 1-2 Πολύ χαμηλής αντοχής Δεν συνιστάται δοκιμή (<1) I s/50 Πίνακας 6: Ταξινόμηση πετρώματος βάση του διορθωμένου δείκτη σημειακής φόρτισης I s 50 σε MPa (Bieniawski, 1975). Κατά καιρούς έχουν δημοσιευτεί πολλές εργασίες σχετικά με το θέμα του διορθωμένου δείκτη σημειακής φόρτισης. Οι Broch και Franklin (1972) πρότειναν την χρήση ενός νομογράμματος (Εικ. 89) βάσει του οποίου υπολογίζεται ο ισοδύναμος δείκτης σημειακής φόρτισης κυλινδρικού δοκιμίου διαμέτρου 50 mm, από τον δείκτη που έχει υπολογιστεί από 127

129 δοκιμή σε δοκίμιο διαφορετικής διαμέτρου. Η χρήση του νομογραφήματος απεικονίζεται στο αντίστοιχο σχήμα (Εικ. 89). Πλέον η χρήση του νομογράμματος θεωρείται ξεπερασμένη. Εικόνα 89: Νομόγραμμα υπολογισμού I s(50) (Broch and Franklin, 1972) Η πιο αξιόπιστη μέθοδος που προτιμάται για τη διόρθωση μεγέθους είναι η πραγματοποίηση της δοκιμής σε δοκίμια με σημαντικό εύρος στις τιμές D ή D e και η γραφική απεικόνιση της σχέση μεταξύ P και D 2 e. Έχει παρατηρηθεί ότι η σχέση μεταξύ του λογαρίθμου του φορτίου αστοχίας και του λογαρίθμου του τετραγώνου της διαμέτρου είναι γραμμική (Brook, 1980; Türk and Dearman, 1985). Έτσι τοποθετώντας τα ζεύγη τιμών φορτίο τετράγωνο της διαμέτρου σε ένα σύστημα λογαριθμικών αξόνων και προσεγγίζοντας με μία ευθεία τα σημεία, μπορεί να γίνει αναγωγή του φορτίου αστοχίας ώστε αυτό να αναφέρεται σε δοκίμιο διαμέτρου 50 mm (Εικ. 90, Σοφιανός, 2001). Τα σημεία που αποκλίνουν σημαντικά της ευθείας είναι δυνατό να μη ληφθούν υπόψη, ωστόσο δε θα πρέπει να διαγραφούν. Η τιμή P 50 μπορεί να υπολογιστεί γραφικά και αντιστοιχεί σε 2500 mm 2. Η διορθωμένη τιμή του δείκτη σημειακής φόρτισης I s(50) υπολογίζεται από τη σχέση P 50 /

130 Εικόνα 90: Γραφική απεικόνιση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από δοκιμές σημειακής φόρτισης με διάφορες ισοδύναμες διαμέτρους, De, και γραφικός υπολογισμός του P 50 (από Σοφιανός, 2001). Όταν τα παραπάνω δεν είναι εφικτό να πραγματοποιηθούν, η διόρθωση μεγέθους μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας την παρακάτω εξίσωση : I s(50) = F*I s Όπου F ο συντελεστής διόρθωσης μεγέθους, ο οποίος μπορεί να προκύψει από την εξίσωση : F = (D e /50) 0,45 Όταν η διάμετρος D e είναι περίπου 50mm, τότε για τον υπολογισμό του F μπορεί να χρησιμοποιηθεί η παρακάτω εξίσωση: F = Η μέση τιμή του I s(50) υπολογίζεται διαγράφοντας τις δύο υψηλότερες και χαμηλότερες τιμές από τις 10 ή περισσότερες έγκυρες μετρήσεις και υπολογίζοντας τη μέση τιμή των υπόλοιπων τιμών. Στην περίπτωση που ο αριθμός των δειγμάτων είναι περιορισμένος τότε είναι εφικτό να παραληφθούν μόνο η ψηλότερη και η χαμηλότερη τιμή. 129

131 Σκληρότητα πετρώματος κατά σφύρα Schmidt Το σφυρί αναπήδησης Schmidt αποτελείται από μία φορητή συσκευή η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην ύπαιθρο για την επιτόπου έμμεση εκτίμηση της μοναξονικής θλιπτικής αντοχής και του μέτρου ελαστικότητας από τις επιφάνειες των πετρωμάτων. Σχεδιάστηκε για να εκτελεί άμεσες επί τόπου δοκιμές σε σκυροδέματα και σε επιφάνειες πετρώματος χωρίς να τις καταστρέφει. Παρόλα αυτά, μπορεί να προκαλέσει ρωγματώσεις των δοκιμίων που έχουν αντοχή μικρότερη των 50 MPa. Η αρχή λειτουργίας του βασίζεται στο ότι η μετρούμενη αναπήδηση της ατσάλινης μάζας του εμβόλου, όταν προσκρούει με ενέργεια 0,74 N, πάνω στην επιφάνεια του πετρώματος είναι ανάλογη της σκληρότητας του υλικού, η οποία σχετίζεται γραμμικά με την αντοχή του όπως παρουσιάζεται στο παρακάτω νομόγραμμα (Εικ. 91) (Deere & Miller, 1966). Γενικά, έχει υπολογιστεί (Geological Society, 1977) ότι υπάρχει μόνο 75% πιθανότητα ο εργαστηριακός προσδιορισμός της μονοαξονικής θλιπτικής αντοχής να συμπίπτει με την αντοχή που προέρχεται από τα διαγράμματα συσχέτισης που πρότειναν οι Deere & Miller (1966). Έτσι η δοκιμή με το σφυρί Schmidt θεωρείται μικρότερης ακρίβειας δοκιμή προσδιορισμού της αντοχής του πετρώματος απ ότι η δοκιμή σημειακής φόρτισης. Εικόνα 91: Νομόγραμμα συσχέτισης της σκληρότητας Schmidt με την αντοχή σε μονοαξονική θλίψη (Deere & Miller 1966). 130

132 Η σφύρα Schmidt (Εικ. 92) αποτελείται από ένα ελατήριο και ένα πιστόνι, το οποίο τοποθετείται κάθετα πάνω στην επιφάνεια του υπο μελέτη ακανόνιστου ή μορφοποιημένου δοκιμίου. Το ελατήριο απελευθερώνεται και το πιστόνι αναπηδά πάνω στην επιφάνεια του πετρώματος. Τα αποτελέσματα της δοκιμής εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το πόσο χονδρόκοκκο ή λεπτόκοκκο είναι ένα πέτρωμα. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής χρησιμοποιήθηκε σφύρα αναπήδησης τύπου L όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Εικόνα 92 : Σφύρα Schmidt τύπου L που πραγματοποιήθηκε η δοκιμή σε πυρήνες υπερβασικών και βασικών λιθότυπων Δοκιμή Los Angeles Η δοκιμή της αντοχής των αδρανών σε φθορά από τριβή και κρούση ή αλλιώς «δοκιμή Los Angeles (LA)» υπάγεται στους ελέγχους σκληρότητας και ανθεκτικότητας των αδρανών. Προσδιορίζει την έκταση της φθοράς των αδρανών, τα οποία υπόκεινται σε δράσεις τριβής, λείανσης, θρυμματισμού και κρούσης. Αποτελείται από ένα χαλύβδινο κύλινδρο, εσωτερικής διαμέτρου 711 ± 5 mm και μήκους 518 ± 5 mm (Εικ. 93). Στην πλευρική επιφάνεια του κυλίνδρου υπάρχει μια οπή από την οποία εισάγεται το δείγμα και στην συνέχεια κλείνει αεροστεγώς, χωρίς αυτή να αλλοιώνει την καμπυλότητα του κυλίνδρου. 131

133 Εικόνα 93: Συσκευή Los Angeles για τον προσδιορισμό της αντίστασης των αδρανών υλικών σε φθορά από τριβή και κρούση. Κατά τη δοκιμή, αδρανές υλικό συγκεκριμένης μάζας και διαβάθμισης (Πίν. 7) αφού έχει ξηρανθεί στους 110 ± 5 0 C μέχρι σταθερού βάρους ίσου με 5000gr ± 10gr (M 1 ) εισάγεται σε κυλινδρικό περιστρεφόμενο κάδο. Μαζί με το δείγμα εισάγεται στον κάδο φορτίο ατσάλινων σφαιρών ορισμένης διαμέτρου και μάζας συνολικής αλλά και μεμονωμένης για κάθε σφαίρα ανάλογα με τη διαβάθμιση του υλικού (Πίν. 8). Με την περιστροφή του κάδου, τα αδρανή υποβάλλονται σε δράσεις τριβής που αναπτύσσεται είτε μεταξύ των ίδιων των κόκκων, είτε μεταξύ των κόκκων και των σφαιρών είτε μεταξύ των κόκκων και των τοιχωμάτων του κάδου. Καθώς η περιστροφή ολοκληρώνεται, το εσωτερικό πτερύγιο του κάδου ανασηκώνει προς στιγμή το μίγμα αδρανούς και φορτίου για να το απορρίψει μετά από λίγο, υποβάλλοντας το αδρανές σε δράσεις κρούσεις. Αυτές αναπτύσσονται είτε με την πρόσκρουση των κόκκων στο τοίχωμα του κάδου είτε με την πρόσκρουση των σφαιρών στους κόκκους του αδρανούς. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται διαδοχικά μέχρι την ολοκλήρωση 500 στροφών. Η μηχανή Los Angeles περιστρέφεται με ταχύτητα στροφών/λεπτό. Όταν συμπληρωθεί ο απαιτούμενος αριθμός στροφών το δείγμα απομακρύνεται από τον κάδο, κοσκινίζεται στο κόσκινο Νο. 4 όπου και λαμβάνεται το διερχόμενο από αυτό υλικό και κοσκινίζεται με την σειρά του στο κόσκινο Νο. 12. Αυτό το υλικό που συγκρατείται πλένεται, ξηραίνεται μέχρι σταθερής μάζας με ακρίβεια 1 gr και ζυγίζεται με ακρίβεια 5 gr (Μ 2 ). Η διαφορά μεταξύ του αρχικού και του τελικού βάρους του δείγματος, εκφρασμένη επί τοις εκατό του αρχικού βάρους, δίνει το ποσοστό φθοράς του υπο εξέταση αδρανούς υλικού. Ο δείκτης LA υπολογίζεται από τον τύπο : LA = 132

134 Όπου Μ1: το αρχικό βάρος του δείγματος (gr), M2: το συγκρατούμενο βάρος στο κόσκινο N 12. Μέγεθος κοσκίνων Ποσότητα υλικού ανά διαβάθμιση (gr) Διαβαθμίσεις Διερχόμενα Συγκρατούμενα Α Β C D mm Ονομ. μέγεθος mm Ονομ. μέγεθος 37,5 1 ½ʺ 25 1ʺ 25 1ʺ 19 ¾ʺ 1250± ±25 19 ¾ ʺ 12,5 ½ʺ 1250± ±10 12,5 ½ʺ 9,5 3/8ʺ 1250± ±10 9,5 3/8ʺ 6,3 ¼ʺ 2500±10 6,3 ¼ʺ 4,75 N ±10 4,75 N 0 4 2,36 N ±10 Σύνολο 5000± ± ± ±10 Πίνακας 7: Ποσότητα δείγματος ανά διαβάθμιση Διαβάθμιση Αριθμός σφαιρών Συνολικό βάρος σφαιρών, gr A ± 25 B ±25 C ±20 D ±15 Πίνακας 8: αριθμός σφαιρών και βάρος σφαιρών ανά διαβάθμιση. 133

135 7.2.5 Φυσικοχημικές ιδιότητες Ανθεκτικότητα στην αποσάθρωση με χρήση MgSO 4 Η δοκιμή αυτή φανερώνει τον δείκτη υγείας των αδρανών και καθορίζει την ανθεκτικότητα τους σε αποσάθρωση λόγω καιρικών μεταβολών και ειδικότερα θερμοκρασιακών μεταβολών. Προσομοιάζει τις δυνάμεις διόγκωσης που ασκούνται στα αδρανή, λόγω κρυστάλλωσης αλάτων στο εσωτερικό τους, με διαδοχικούς κύκλους εμποτισμού σε διάλυμα θειικού μαγνησίου και ξήρανσης. Τέτοιες μεταβολές είναι πιθανό να επιφέρουν μεταβολή στον όγκο των αδρανών υλικών με αποτέλεσμα την αστοχία διάφορων τεχνικών έργων. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής η δοκιμή πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τα Ευρωπαϊκά πρότυπα (ΕΛΟΤ ΕΝ ) χρησιμοποιώντας άλατα MgSO 4. Το πρώτο στάδιο της διαδικασίας της δοκιμής αρχίζει με την παρασκευή του διαλύματος κατά την οποία προστίθεται με σταθερό ρυθμό 1500 gr κρυσταλλικού άλατος ανά λίτρο νερού. Βασική απαίτηση της δοκιμής είναι η ύπαρξη τουλάχιστον τριών λίτρων νερού για κάθε δεξαμενή και επομένως 4500 gr άλατος. Κατά την παρασκευή του διαλύματος, διατηρείται η θερμοκρασία του στους C και αναδεύεται συνεχώς κατά την διάρκεια της προσθήκης του άλατος. Εφόσον ολοκληρωθεί η διαδικασία της προσθήκης του νερού με άλας η θερμοκρασία μειώνεται στους 20 ± 2 0 C και εν συνεχεία το διάλυμα αφήνεται να ηρεμήσει για 48 ± 1 ώρες, οπότε και η πυκνότητα του διαλύματος θα πρέπει να είναι 1,3 gr/cm 3. Εν συνεχεία τα δείγματα επιλεγμένης κοκκομετρίας τοποθετούνται σε διάτρητα συρμάτινα καλάθια και αυτά με την σειρά τους εντός δεξαμενών που έχει τοποθετηθεί το υδατικό διάλυμα MgSO 4 με τρόπο τέτοιο ώστε να καλύπτονται επαρκώς τα αδρανή και το υλικό να βρίσκεται τουλάχιστον 5 cm κάτω από το επίπεδο του διαλύματος για περίοδο 17 ± 0,5 ωρών. Να σημειωθεί ότι κάθε ένα από τα χρησιμοποιούμενα συρμάτινα δοχεία θα πρέπει να απέχει τουλάχιστον 2 cm από τα τοιχώματα της δεξαμενής. Επιπροσθέτως λόγω της μεγάλης διάρκειας της δοκιμής το σύνολο της δεξαμενής, εντός της οποίας βρίσκονται τα συρμάτινα καλάθια με τα δείγματα, πρέπει να καλύπτεται επαρκώς ώστε να αποφευχθεί το ενδεχόμενο έντονης εξάτμισης. Μετά το πέρας των 17 ± 0,5 ωρών το συρμάτινο δοχείο μετακινείται από το διάλυμα και αφήνεται να στραγγίσει για 2 ± 0,25 ώρες ώστε να απομακρυνθούν όσο το δυνατό περισσότερο οι εμφανείς υμένες νερού. Εν συνεχεία το δείγμα τοποθετείται στον φούρνο, όπου και ξηραίνεται για 24 ± 1 ώρες στους 110 ± 5 0 C. Ακολούθως το δείγμα μετά το πέρας του εικοσιτετραώρου αφήνεται να κρυώσει για 5 ± 0,25 ώρες και εν συνεχεία 134

136 τοποθετείται εκ νέου εντός των δεξαμενών που περιέχουν το διάλυμα. Η παραπάνω διαδικασία αποτελεί ένα κύκλο της δοκιμής με διάρκεια 48 ± 2 ώρες όπου θα πρέπει να επαναληφθεί στο σύνολο της πέντε φορές. Μετά το πέρας και του πέμπτου κύκλου, τα δείγματα ξεπλένονται με νερό μέσα στα δοχεία τους ώστε να διαλυθεί το MgSO 4. Ακολούθως, κάθε δείγμα ξηραίνεται για 24 ± 1 ώρες στους 110 ±5 0 C, κοσκινίζεται στο κόσκινο των 10 mm (στην περίπτωση που το προς εξέταση υλικό είναι διαβάθμισης mm) και καταγράφεται το βάρος του συγκρατούμενου (Μ 2 ) με ακρίβεια 0,1 gr. Ο δείκτης αποσάθρωσης (S) προσδιορίζεται με βάση τη παρακάτω σχέση : S= *100 Όπου Μ 1 : το αρχικό βάρος του δείγματος (gr) και Μ 2 : το τελικό βάρος του δείγματος μετά το πέρας των πέντε κύκλων που συγκρατήθηκε από το κόσκινο των 10 mm. Συνηθίζεται να χρησιμοποιείται υλικό διαβάθμισης mm, ωστόσο μπορούν να χρησιμοποιηθούν και άλλες διαβαθμίσεις (Πιν. 9). Στην περίπτωση των σκύρων, απαιτούνται τα κόσκινα 22,4 mm, 31,5 mm, 40 mm και 50 mm. Το δείγμα θα πρέπει να έχει μάζα ± 100 gr αποτελούμενο από 5000 ± 50 gr διαβάθμισης 31,5-40 mm και 5000 ± 50 gr διαβάθμισης mm. Οι κύκλοι εμβάπτισης και ξήρανσης από πέντε αυξάνονται σε δέκα και το τελικό κοσκίνισμα γίνεται στο κόσκινο των 22,4 mm. Καθώς και απαιτούνται περίπου 12 λίτρα διαλύματος αντί για 3 λίτρα. Πίνακας 9: Προτεινόμενα κόσκινα και μάζες για δείγματα διαβάθμισης διαφορετικής των mm. 135

137 Μπλε μεθυλενίου Ο έλεγχος του Μπλε του Μεθυλενίου, χρησιμοποιείται για την εξακρίβωση των ενεργών αργιλικών ορυκτών στα αδρανή. Ο έλεγχος βασίζεται στην αρχή της προσρόφησης των µορίων του μπλε του μεθυλενίου, από την ενεργή επιφάνεια των αργιλικών ορυκτών και 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. Στην παρούσα διατριβή, η δοκιμή αυτή πραγματοποιήθηκε με βάση τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές (ΕΛΟΤ EN 933-9). Στο ακόλουθο σχήµα (Εικ. 94) απεικονίζεται πώς τα ορθογώνια µόρια του μπλε του μεθυλενίου, προσροφούνται στην επιφάνεια του αργιλικού ορυκτού. Σημειώνεται εδώ ότι οι διαστάσεις του µορίου του μπλε του μεθυλενίου είναι 17 x 7,6 x 3,25 Ångstrom. Εικόνα 94: Προσρόφηση Αργιλικών Ορυκτών από µόρια Μπλε του Μεθυλενίου (Λυκούδης 2009) Για την εκτέλεση της δοκιμής αρχικά επιλέγεται ξηρή ποσότητα του υπό δοκιμή υλικού (200g-210gr για κλάσμα 0/2mm ή 30 ± 0.1 g για κλάσμα 0/0.125mm αδρανούς υλικού) και προστίθεται σε 500+5ml αποσταγμένου νερού. Το διάλυμα αναδεύεται για 5 min και μετά το πέρας της ανάδευσης εισάγεται μέσα σε αυτό, μία δόση των 5 ml χρωστικής ουσίας (μπλε του μεθυλενίου). Εκτελείται νέα ανάδευση, για τουλάχιστον 1 λεπτό. Στη συνέχεια εκτελείται μια δοκιμή «κηλίδας». Η δοκιμή συνίσταται στο σχηματισμό με μια σταγόνα διαλύματος και πάνω σε διηθητικό χαρτί, μιας κηλίδας που αποτελείται από μία κεντρικά αποτιθέμενη ουσία με γενικά στερεό μπλε χρώμα, που περιβάλλεται από μία άχρωμη ζώνη. Η δοκιμή θεωρείται θετική όταν σχηματιστεί, περιφερειακά της κεντρικής απόθεσης, μία στεφάνη από ένα συνεχή δακτύλιο χρώματος ανοιχτού μπλε, γύρω στο 1 mm. Εάν μετά την προσθήκη της αρχικής 136

138 ποσότητας των 5 ml χρωστικού διαλύματος δεν εμφανιστεί η στεφάνη, προστίθενται επιπλέον 5 ml χρωστικού διαλύματος, πραγματοποιείται ανάδευση για 1 λεπτό και εκτελείται μία δεύτερη δοκιμή «κηλίδας». Εάν εξακολουθεί να μην εμφανίζεται η στεφάνη η διαδικασία επαναλαμβάνεται, κατά τον ίδιο ακριβώς τρόπο, έως ότου αυτή εμφανιστεί. Η στεφάνη πρέπει να παραμείνει για 5 min, ώστε να θεωρήσουμε ότι η δοκιμή περατώθηκε. Αν εξαφανιστεί στα 4 min, προστίθενται επιπλέον 5 ml χρωστικού διαλύματος. Αν εξαφανιστεί κατά τη διάρκεια του πέμπτου λεπτού, προστίθενται μόνο 2 ml χρωστικού διαλύματος. Μετά το πέρας της δοκιμής, καταγράφεται ο συνολικός όγκος του χρωστικού διαλύματος V i, που προστέθηκε για να παραχθεί η στεφάνη, η οποία διατηρείται για 5 min, με ακρίβεια 1 ml. Η τιμή του μπλε του μεθυλενίου (MB), εκφρασμένη σε γραμμάρια χρωστικής ουσία ανά χιλιόγραμμο αδρανούς υλικού κλάσματος 0/2 mm, δίνεται από την παρακάτω εξίσωση: ΜΒ = *10 Όπου Μ i : είναι η μάζα του δείγματος (gr) και V i : ο 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 gr χρωστικής ουσίας ανά χιλιόγραμμο του κλάσματος (gr/kg). Πίνακας 10: Επιτρεπτές τιμές μπλε του μεθυλενίου σύμφωνα με διεθνείς προδιαγραφές (Νικολαΐδης 2005) 137

139 7.3 Αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών Το σύνολο των αποτελεσμάτων των εργαστηριακών δοκιμών των υπο εξέταση λιθοτύπων παρατίθενται παρακάτω, υπο μορφή πινάκων, οργανωμένα κατά κατηγορίες παραμέτρων (γεωμετρικές, φυσικές, μηχανικές, φυσικοχημικές) Γεωμετρικές παράμετροι. Τα αποτελέσματα των γεωμετρικών εργαστηριακών δοκιμών παρατίθενται παρακάτω, στον Πίνακα 11. Οι τιμές των σερπεντινιωμένων λιθοτύπων παρουσιάζουν τιμές ισοδυνάμου άμμου ιδιαίτερα αυξημένες (SE: 82,5-94,5). Ωστόσο, σημειώνεται ότι η υψηλότερη τιμή SE προσδιορίστηκε στον έντονα σερπεντινιωμένο λιθότυπο σε σύγκριση με το βασάλτη, δολερίτη και τον κατακλαστικό δολερίτη που φέρουν τιμές 83,8, 83,3 και 82,7 αντίστοιχα, υποδεικνύοντας ότι το κλάσμα των δειγμάτων αυτών που διέρχεται από το κόσκινο Ν 0 4, περιέχει λιγότερο λεπτόκοκκο υλικό συγκριτικά με το έντονα σερπεντινιωμένο δείγμα. Ο δείκτης πλακοειδούς I f παρουσιάζεται ελαφρώς αυξημένος στο βασαλτικό δείγμα ενώ το σύνολο των υπολοίπων δειγμάτων βρίσκεται εντός του εύρους τιμών που λήφθηκαν. Ομοίως ο δείκτης επιμήκυνσης I E δεν παρουσιάζει έντονες αυξομειώσεις, παρά μόνο ελαφρώς αυξημένες τιμές στα σερπεντινιωμένα και στον κατακλαστικό δολερίτη. Στα γραφήματα που ακολουθούν (Εικ. 95) διαφαίνεται η διακύμανση των τιμών ανά δοκιμή και ανά λιθότυπο. Αριθμός δείγματος Βε01 (Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος) Βε12 (Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης) Ισοδύναμο άμμου Δείκτης πλακοειδούς Δείκτης επιμήκυνσης SE (%) I F % I E % 82,5 42,1 13,7 94,5 37,2 21,0 Βε15 83,8 56,1 12,7 (Βασάλτης) Βε24 83,3 33,3 9,8 (Δολερίτης) Βε43 82,7 31,3 16,6 (Κατακλαστικός δολερίτης) Πίνακας 11: Προσδιορισθείσες τιμές των δεικτών πλακοειδούς (I f ), επιμήκυνσης (I E ) και ισοδύναμου άμμου (SE) των υπό μελέτη δειγμάτων. 138

140 α SE (%) β I F % γ I E % Εικόνα 95: Γραφική διακύμανση των γεωμετρικών παραμέτρων (α: ισοδύναμο άμμου, β: δείκτης πλακοειδούς, γ: δείκτης επιμήκυνσης) ανά εξεταζόμενο λιθότυπο ( Βε01,Βε12 : Υπερβασικοί λιθότυποι, Βε15, Βε24, Βε43 : Βασικοί λιθότυποι. 139

141 7.3.2 Φυσικές παράμετροι Τα αποτελέσματα των φυσικών παραμέτρων παρατίθενται στον Πίνακα 12 καθώς και γραφικά στην Εικόνα 96. Όπως φαίνεται και στα γραφήματα της εικόνας οι τιμές της περιεχόμενης υγρασίας (W), των υπερβασικών λιθοτύπων παρουσιάζονται έντονα αυξημένες (2,18-2,58), λόγω της ύπαρξης του σερπεντίνη και της φυλλώδους δομής του που προσδίδει την δυνατότατα προσρόφησης νερού σε αντίθεση με το κατακλαστικό και τους βασικούς λιθότυπους (0,25-0,44). Σημαντικά αυξημένη διακύμανση παρουσιάζεται και στις τιμές της υδαταπορροφητικότητας (W a ) στους υπερβασικούς λιθότυπους (Εικ. 96) και ιδιαίτερα στον περισσότερο σερπεντινιωμένο λερζόλιθο (Βε01 4,4) έναντι των βασικών λιθοτύπων. Αυτή η διακύμανση των τιμών της υδαταπορροφητικότητας είναι αναγκαία να ληφθεί υπόψη σε κάθε τεχνικό έργο καθώς αποτελεί χρήσιμο οδηγό για τον καθορισμό της απαιτούμενης ποσότητας νερού στο σκυρόδεμα και γενικότερα στα κονιάματα καθώς και στην απαιτούμενη ποσότητα ασφάλτου στα ασφαλτομίγματα Μικρότερη διακύμανση παρουσιάζεται στις τιμές της φαινόμενης πυκνότητας (ρ a ) στο σύνολο των υπο εξέταση δειγμάτων με μια αυξητική τάση στην τιμή του κατακλαστικού δολερίτη (Βε 43). Αριθμός δείγματος Βε01 (Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος) Βε12 (Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης) Περιεχόμενη υγρασία (w) % Φαινόμενη πυκνότητα (P a ) (Kg/m 3 ) Υδαταπορροφητικότητα (W a )% 2, ,40 2, ,68 Βε15 0, ,69 (Βασάλτης) Βε24 0, ,82 (Δολερίτης) Βε43 0, ,38 (Κατακλαστικός δολερίτης) Πίνακας 12: Προσδιορισθείσες τιμές της περιεχόμενης υγρασίας (W), φαινόμενης πυκνότητας (P a ), υδαταπορροφητικότητας (W a ) των υπο μελέτη λιθοτύπων ( Βε01,Βε12 Υπερβασικοί λιθότυποι, Βε15, Βε24, Βε43 Βασικοί λιθότυποι). 140

142 α (w) % β (P a ) (Kg/m 3 ) γ (W a )% Εικόνα 96: Γραφήματα που παρουσιάζεται η διακύμανση των τιμών στις φυσικές παραμέτρους (α: περιεχόμενη υγρασία, β: φαινόμενη πυκνότητα, γ: υδαταπορροφητικότητα ανά λιθότυπο ( Βε01,Βε12 Υπερβασικοί λιθότυποι, Βε15, Βε24, Βε43 Βασικοί λιθότυποι) 141

143 7.3.3 Μηχανικές παράμετροι Στον παρακάτω πίνακα (Πιν.13) παρατίθενται τα αποτελέσματα των μηχανικών ιδιοτήτων των υπο εξέταση λιθότυπων. Ο δείκτης Los Angeles (LA), που προσδιορίστηκε στη διαβάθμιση «Α» σύμφωνα με τα Αμερικάνικα πρότυπα, υποδεικνύει αυξημένες τιμές αντοχής σε φθορά στους βασικούς λιθότυπους σε σχέση με τους υπερβασικούς (βασικοί λιθότυποι : 10,54-11,34, υπερβασικοί λιθότυποι: 19,2-25,16). Αξιοσημείωτη εμφανίζεται η αισθητά μικρή τιμή που λαμβάνει το κατακλαστικό δολεριτικό πέτρωμα σε φθορά (8,72). Στην εικόνα που ακολουθεί (Εικ. 97) είναι εμφανής η διαφοροποίηση της αντοχής σε φθορά ανά λιθότυπο εκφρασμένη με τον δείκτη Los Angeles. Αριθμός δειγμάτων Βε Ο1 (Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος) Los Angeles % LA(%) Μονοαξονική θλίψη UCS (Mpa) Point load Test I s(50) (Mpa) Schmidt SHV 19,20 75,62 3,76 60,9 Βε 12 (Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης) 25,16 56,40 1,88 60,0 Βε 15 (Βασάλτης) 10,54 166,10 2,63 63,1 Βε 24 (Δολερίτης) 11,34 124,60 9,03 57,2 Βε 43 (Κατακλαστικός δολερίτης) 8,72 212,00 12,80 55,8 Πίνακας 13: Προσδιορισθείσες τιμές των μηχανικών παραμέτρων (LA, UCS, I s(50), SHV.) Η αυξημένη μηχανική αντοχή των βασικών λιθοτύπων σε σύγκριση με τους υπερβασικούς τύπους πετρωμάτων γίνεται φανερή και από τις δοκιμές της μονοαξονικής φόρτισης (UCS), του δείκτη σημειακής φόρτισης I s(50) και της σκληρότητας κατά σφύρα Schmidt (SHV). Το κατακλαστικό δολεριτικό πέτρωμα παρουσιάζει στο σύνολο του ιδιαίτερα αυξημένες τιμές μηχανικών παραμέτρων. 142

144 α β LA(%) UCS (Mpa) γ δ I s(50) (Mpa) SHV Εικόνα 97: Γραφήματα που παρουσιάζεται η διακύμανση των τιμών των μηχανικών παραμέτρων ( α: Los Angeles, β: μονοαξονική φόρτιση, γ: point load test, δ: σφυρί Schmidt,) εκφρασμένη ανά λιθότυπο ( Βε01,Βε12 Υπερβασικοί λιθότυποι, Βε15, Βε24, Βε43 Βασικοί λιθότυποι, ) Φυσικοχημικές παράμετροι Τα αποτελέσματα των φυσικοχημικών παραμέτρων στα υπο εξέταση πετρώματα παρουσιάζονται στον Πίνακα 14. Τόσο στην δοκιμή υγείας όσο και στην δοκιμή μπλε του μεθυλενίου, γίνεται φανερό ότι οι υπερβασικοί λιθότυποι παρουσιάζουν αισθητά μικρότερη αντοχή από τους βασικούς στην αποσάθρωση με χρήση MgSO 4 καθώς και ότι περιέχουν μεγαλύτερο ποσοστό επιβλαβών αργιλικών ορυκτών. Επιπροσθέτως, η αύξηση του βαθμού 143

145 σερπεντινίωσης στους υπερβασικούς τύπους πετρωμάτων φαίνεται να επιδρά αρνητικά στην αντοχή των πετρωμάτων σε αποσάθρωση με χρήση αλάτων MgSO 4. Αριθμός δείγματος Αποσάθρωση με χρήση MgSO 4 S (%) Μπλε μεθυλενίου ΜΒ f (gr/kg) Βε01 75,34 16,66 (Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος) Βε12 18,05 13,32 (Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης) Βε15 8,68 5,32 (Βασάλτης) Βε24 3,45 9,95 (Δολερίτης) Βε43 (Κατακλαστικός δολερίτης) 4,74 4,97 Πίνακας 14: Προσδιορισθείσες τιμές των φυσικοχημικών παραμέτρων (S, MB F ) Στα γραφήματα που ακολουθούν παρουσιάζεται η διακύμανση των τιμών που ελήφθησαν, ως αποτέλεσμα της προσομοίωσης των μεταβολών των καιρικών συνθηκών με κύκλους εμβάπτισης και ξήρανσης (Eικ.98α) καθώς και της περιεκτικότητας τους σε επιβλαβή αργιλικά ορυκτά (Eικ.98β). α β S (%) ΜΒ f (gr/kg) Εικόνα 98: Γραφήματα που παρουσιάζεται η έντονη διαφοροποίηση του δείκτη αποσάθρωσης με χρήση αλάτων MgSO4 ανά λιθότυπο καθώς και η διακύμανση που παρουσιάζεται στην περιεκτικότητα τους σε επιβλαβή αργιλικά ορυκτά. ( Βε01,Βε12 Υπερβασικοί λιθότυποι, Βε15, Βε24, Βε43 Βασικοί λιθότυποι.) 144

146 Κεφάλαιο Επιπρόσθετες δοκιμές Στα πλαίσια της διεξοδικότερης έρευνας των υπο εξέταση δειγμάτων για την καταλληλότητα ή μη αυτών ως αδρανή υλικά, πραγματοποιήθηκαν επιπλέον εργαστηριακές δοκιμές. Οι δοκιμές αυτές πραγματοποιήθηκαν πέρα από τα στενά πλαίσια των εργαστηριακών δοκιμών που εκτελούνται, τόσο σε ερευνητικό όσο και σε βιομηχανικό επίπεδο, με σκοπό τον προσδιορισμό της ποιότητας και εντέλει της καταλληλότητας των αδρανών σε διάφορες εφαρμογές. Σκοπός του παρόντος κεφαλαίου αποτελεί η απόδειξη της αλληλεξάρτησης μεταξύ των ορυκτοπετρογραφικών χαρακτηριστικών των πετρωμάτων με συγκεκριμένες εφαρμογές των αδρανών υλικών. Πραγματοποιήθηκε πειραματική έρευνα η οποία συνοψίζεται σε τρείς βασικούς άξονες όπως: Την καταλληλότητα αυτών των λιθοτύπων ως αδρανών σε αντιολισθηρά οδοστρώματα. Την αλληλεπίδραση μεταξύ των αδρανών και της συγκολλητικής ύλης εντός των σκυροδεμάτων και κατ επέκταση την καταλληλότητα τους ως αδρανών σκυροδεμάτων. Την ικανότητα αυτών των πετρωμάτων να εξομαλύνουν το ph σε όξινες λίμνες. 8.2 Μικροτραχύτητα αδρανών υλικών για χρήση σε αντιολισθηρά οδοστρώματα Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε μελέτη της καταλληλότητας των αδρανών υλικών για παραγωγή αντιολισθηρών οδοστρωμάτων. Η σπουδαιότητα της έννοιας της ολισθηρότητας του οδοστρώματος, έγκειται στην άμεση σύνδεση της µε τη δυνατότητα ή την αδυναµία ανάπτυξης εφαπτοµενικών δυνάµεων τριβής στην επιφάνεια επαφής ελαστικού και οδοστρώµατος, προς αποφυγή πλευρικής ή κατά µήκος απρόσµενης µετατόπισης του οχήµατος. Η ιδιότητα αυτή του οδοστρώµατος είναι µεγάλης σπουδαιότητας για την οδική ασφάλεια, επειδή επιτρέπει στο όχηµα αφενός να διατηρεί την επιθυµητή του πορεία, ιδιαίτερα στις στροφές, αφετέρου να είναι δυνατός ο έλεγχος του µήκους πεδήσεως. Η ικανότητα ή µη του συστήµατος τροχού - οδοστρώµατος για ανάπτυξη δυνάµεων αντιθέτων προς την πλευρική ή κατά µήκος μετατόπιση του, οφείλεται σε µεγάλο βαθµό στη 145

147 χαρακτηριστική ιδιότητα του οδοστρώµατος που αναφέρεται ως πρόσφυση ή αντιολισθητική ικανότητα. Η μελέτη εστιάστηκε στην επιφανειακή υφή ή μικροτοπογραφία των επιφανειών, κόκκων αδρανών υλικών, που πιθανά να χρησιμοποιηθούν ως αδρανή υλικά οδοστρωσίας σε συνδυασμό με βιβλιογραφικά αποτελέσματα σχετικά με την αντίσταση των συγκεκριμένων λιθοτύπων σε στίλβωση. Βασικό κριτήριο για την εξέταση της μικροτοπογραφίας που παρουσιάζουν οι κόκκοι του αδρανούς υλικού αποτελεί η μικροσκοπική παρατήρηση, τόσο με την χρήση πολωτικού μικροσκοπίου για τον εντοπισμό των ορυκτολογικών χαρακτηριστικών όσο και με την χρήση του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης για τον ακριβή προσδιορισμό του μικροαναγλύφου που παρατηρείται ανάμεσα στα διαφορετικά ορυκτολογικά χαρακτηριστικά. Αυτή η μικροτοπογραφία και το μικροανάγλυφο των κόκκων του αδρανούς είναι που καθορίζει σε μεγάλο βαθμό και το μικροανάγλυφο του οδοστρώματος. Αυτό το ανάγλυφο είναι εφικτό να διαχωριστεί σε δύο κλίμακες τραχύτητας: τη μακροτραχύτητα και την μικροτραχύτητα. Η μικροτραχύτητα προσδιορίζει τον συντελεστή τριβής που αναπτύσσεται μεταξύ του ελαστικού και του οδοστρώματος καθώς συντελεί και στην καταστροφή του λεπτού υδάτινου υμένα που δημιουργείται μεταξύ ελαστικού και της επιφάνειας του οδοστρώματος και υποβοηθά τη γρήγορη αποστράγγιση του ύδατος κάτω από το ελαστικό. Ενώ η μακροτραχύτητα είναι αυτή που προσδιορίζει την διάρκεια της τριβής, δηλαδή την ικανότητα που διαθέτει το σύστημα ελαστικού και οδοστρώματος να φθίνει κατά μήκος της ολίσθησης. Είναι προφανές ότι ένα οδόστρωμα, για να είναι ασφαλές και λειτουργικά ορθό θα πρέπει να ακολουθεί τις προδιαγραφές σε όλη τη κατακόρυφη διατομή του έργου (Εικ. 99 ) δίνοντας αυξημένη βαρύτητα στο ανώτερο τμήμα του που αποτελεί την αντιολισθηρή επιφάνεια. Εικόνα 99: Τυπική διατομή ενός σύγχρονου οδοστρώματος. 146

148 8.2.1 Βαθμός ολισθηρότητας Ο βαθμός ολισθηρότητας χαρακτηρίζεται από την ικανότητα ανάπτυξης δυνάμεων τριβής από το σύστημα ελαστικό οδόστρωμα, αντίθετες προς την πλάγια η κατά μήκος μετατόπιση του οχήματος. Η τριβή των ελαστικών δρα και αναπτύσσεται με την πολύπλοκη ελαστικοϊξώδη διαδικασία, κατά την οποία ο εκάστοτε συντελεστής της τριβής δεν εξαρτάται μόνο από τις επιφάνειες επαφής αλλά επίσης από το βάρος, τη θερμοκρασία και την ταχύτητα ολίσθησης. Στο χαοτικό σύστημα που αναπτύσσεται σε αυτή την ελαστικοϊξώδη διαδικασία μεταξύ του οδοστρώματος και του ελαστικού, είναι εφικτό να διαχωριστούν δυο κύριοι μηχανισμοί τριβής. Ο ένας μηχανισμός σχετίζεται με την αναπτυσσόμενη τριβή κατά μήκος της ολίσθησης και ο άλλος κατά την πλευρική ολίσθηση. Για τον συντελεστή τριβής κατά μήκος της ολίσθησης ισχύουν τα εξής: Η μέγιστη παραγόμενη δύναμη U max δίδεται από τη σχέση : U max = T μ Φ (1) Όπου : Τ μ : συντελεστής τριβής ολίσθησης κατά μήκος του οδοστρώματος, Φ: κάθετη στην επιφάνεια αντίδραση του φορτίου Όταν ξεπεραστεί το μέγεθος της δύναμης U max τότε εμφανίζεται το φαινόμενο της ολίσθησης. Η μετάδοση μιας δύναμης U g η οποία είναι μικρότερη της U max είναι το αποτέλεσμα της υπάρχουσας ολίσθησης (η δύναμη U g δίδεται από τη σχέση : U g = μ ο Φ (2) όπου μ ο : συντελεστής τριβής ολίσθησης, Φ: κάθετη στην επιφάνεια αντίδραση του φορτίου). Η κατά μήκος ολίσθηση μεταξύ ελαστικού και οδοστρώματος διακρίνεται σε δυο περιπτώσεις : Στην πρώτη περίπτωση δέχεται ο τροχός μια κατά μήκος ολίσθηση λόγω υπερβολικά αυξημένης περιστροφικής ταχύτητας που έχει ως αποτέλεσμα την υπέρβαση της μέγιστης τιμής της κατά μήκος τριβής. Σε αυτή την περίπτωση η γωνιακή ταχύτητα του τροχού (ω) είναι κατά πολύ μεγαλύτερη της ταχύτητας κατά μήκος της κίνησης του τροχού (v). Στην άλλη περίπτωση κατά τη διάρκεια της αυξημένης πέδησης δεν περιστρέφεται ο τροχός, η γωνιακή του ταχύτητα είναι ίση με μηδέν και το ελαστικό ολισθαίνει κατάμήκος του οδοστρώματος. 147

149 Οι παραπάνω σχέσεις παριστάνονται στο παρακάτω σκαρίφημα (Εικ. 100) όπου φαίνεται και η σχέση αλληλεξάρτησης των παραμέτρων, που επιδρούν στην ασφαλή ολίσθηση ενός οχήματος. Οι συντελεστές βρίσκονται σε εξάρτηση με βασικούς παράγοντες όπως: το είδος του ελαστικού, η ταχύτητα του οχήματος το είδος και η επιφανειακή τραχύτητα του οδοστρώματος την κατάσταση που βρίσκεται την δεδομένη στιγμή της ολίσθησης το οδόστρωμα π.χ. ξηρό ή υγρό Εικόνα 100 : Επίδραση δυνάμεων στον τροχό του οχήματος. Η πλευρική ολίσθηση σχετίζεται με την αναπτυσσόμενη πλάγια τριβή Τ (π) που αναπτύσσεται μεταξύ του οδοστρώματος και του ελαστικού. Η μεγαλύτερη δύναμη που δύναται να παραχθεί στη κατά μήκος κίνηση του τροχού είναι U max = Τ (μ) Φ. Στη σχέση αυτή δεν συμπεριλαμβάνεται η εγκάρσια δύναμη F π. Η σχέση διαφοροποιείται ανάλογα με τον απλό λογισμό του Kamm κατά τον οποίο το γεωμετρικό άθροισμα των δύο δυνάμεων δεν πρέπει να υπερβαίνει το γινόμενο Τ (μ) Φ. Τ (μ) Φ (3) Όπου F π = Τ π Φ ( F π : η εγκάρσια δύναμη, T π : πλάγια τριβή, Φ: : κάθετη στην επιφάνεια αντίδραση του φορτίου). 148

150 Η πλευρική τριβή αναπτύσσεται κυρίως στις στροφές των οδικών δικτύων ενώ η τριβή κατά μήκος της ολίσθησης εμφανίζεται περισσότερο κατά μήκος των οδικών δικτύων (Εικ.101). 2 1 Εικόνα 101: Στην θέση (1) σε περίπτωση ολίσθησης αναπτύσσεται κυρίως η τριβή κατά μήκος του οδοστρώματος ενώ στην περίπτωση (2) αναπτύσσεται και η πλευρική τριβή. Η μικροτραχύτητα των επιφανειών των αδρανών και η μακροϋφή (ανάγλυφο της επιφάνειας του οδοστρώματος) προσδιορίζουν κατά ένα μεγάλο ποσοστό τους εκάστοτε συντελεστές τριβής καθώς και τη συμπεριφορά του οχήματος στη περίπτωση σχηματισμού υδάτινου υμένα. Η μικροτραχύτητα, ποσοτικά δίνεται με τη μέθοδο της επιταχυνόμενης λείανσης και προσδιορίζεται από το συντελεστή στίλβωσης (PSV) ενώ ποιοτικά προσδιορίζεται από εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σε κόκκους αδρανών υλικών. Τα αδρανή υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή της αντιολισθηρής επιφάνειας του οδοστρώματος πρέπει να παρουσιάζουν ιδιαίτερα αυξημένη μηχανική αντοχή και να διατηρούν για μεγάλο χρονικό διάστημα την επιφανειακή τους μικροτραχύτητα. Τα τελευταία χρόνια ιδιαίτερα μεγάλη εφαρμογή, λόγω του χαμηλού βαθμού ολισθηρότητας τους, παρουσιάζουν οι σκωρίες, που αντικαθιστούν τα φυσικά αδρανή, καθώς παρουσιάζουν ιδιαίτερα αυξημένες τιμές στίλβωσης και είναι ιδιαίτερα οικονομικά. Όμως αυτοί οι τάπητες ασφαλτομιγμάτων, επιταχύνουν την φθορά των ελαστικών των οχημάτων καθώς θεωρούνται και υπεύθυνοι για όξινες απορροές και κατά επέκταση σημαντικά περιβαλλοντικά προβλήματα. 149

151 8.2.2 Προσδιορισμός μικροτραχύτητας με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης Ο προσδιορισμός της μικροτραχύτητας με χρήση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης εστιάζεται αφενός στην απαραίτητη, αρχική έντονη μικροτραχύτητα των ψηφίδων αφετέρου στην πιθανή διατήρηση αυτής για μεγάλο χρονικό διάστημα κάτω από τη λειαντική δράση των ελαστικών των οχημάτων. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση αδρανών, των οποίων η τραχειά επιφάνεια ανανεώνεται με βραδεία απομάκρυνση επιφανειακού υλικού, διατηρώντας τη μικροτραχύτητα της. Αναζητούνται επομένως, κυρίως τα ορυκτολογικά πολύμικτα πετρώματα αποτελούμενα από κρυστάλλους διαφορετικής σκληρότητας. Καθώς οι σκληρότεροι ορυκτοί κόκκοι είναι συνήθως διεσπαρμένοι εντός του μαλακότερου υλικού και οι μαλακότεροι κρύσταλλοι φθείρονται εντονότερα και τα σκληρότερα προεξέχουν παράγοντας τη ζητούμενη έντονη μικροτραχύτητα. Αυτή η ανανέωση λειτουργεί με τον μηχανισμό της διαφορικής φθοράς. Παρόμοιες μελέτες πραγματοποίησαν και Korkanç & Tuğrul 2004, Rigopoulos Τα υπο εξέταση δείγματα είναι δυνατό να διαχωριστούν σε δύο ομάδες. Η μία αποτελείται από τους υπερβασικούς λιθότυπους και η άλλη αποτελείται από τους βασικούς λιθότυπους καθώς και από το κατακλαστικό δολεριτικό πέτρωμα που στο σύνολο τους εντοπίστηκαν στην Βέροια. Η πρώτη ομάδα αποτελείται από έντονα σερπεντινιωμένους λιθότυπους κάτι που λόγω της φυλλώδους δομής του σερπεντίνη ομαλοποιεί το ανάγλυφο και δεν δίνει την δυνατότητα μετέπειτα ανανέωσης της επιφάνειας ως προς την μικροτραχύτητα. Τα υπο εξέταση δείγματα είναι ένας σερπεντινιωμένος λερζόλιθος (Βε01) και ένας σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης (Βε12). Τα δείγματα αυτά παρουσιάζουν χαμηλό μικροανάγλυφο (Εικ. 102), που υποδηλώνει ότι ιδιαίτερα υψηλό ποσοστό σερπεντίνη είναι δυνατό να επηρεάσει αρνητικά τα μικρογεωμετρικά χαρακτηριστικά των κόκκων του αδρανούς. Η σερπεντινίωση εντοπίζεται πιο έντονα σε ορισμένες περιοχές των κόκκων με αποτέλεσμα να ομαλοποιεί ιδιαίτερα τις επιφάνειες και να οδηγεί σε εκτεταμένες επίπεδες περιοχές που οδηγούν σε ιδιαίτερα υψηλή ολισθηρότητα (Εικ. 102 Γ,Δ). Η χαμηλή μικροτραχύτητα στους κόκκους των σερπεντινιωμένων λιθοτύπων έγκειται επίσης στο ότι οι φυλλόμορφες δομές του σερπεντίνη δεν είναι ομοιόμορφα κατανεμημένες στους κόκκους του αδρανούς και δεν εναλλάσσονται με αυξημένης σκληρότητας προεξέχοντα ορυκτά. 150

152 A B Γ 151

153 Δ Ε Εικόνα 102: Εικόνες δευτερογενούς εκπομπής ηλεκτρονίων (SEI), όπου φαίνεται η μικροτραχύτητα σε κόκκους αδρανούς υλικού από τα υπό μελέτη υπερβασικά πετρώματα του οφιολιθικού συμπλέγματος της Βέροιας (Α, Β: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος, Γ-Ε: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης) 152

154 Η δεύτερη ομάδα, αποτελείται από τα βασικά πετρώματα βασάλτη (Βε15) και δολερίτη (Βε24) καθώς και από τον κατακλαστικό δολερίτη (Βε43). Παρουσιάζει αισθητά αυξημένη μικροτραχύτητα (Εικ. 103) σε σχέση με τους υπερβασικούς λιθότυπους, από τους οποίους και διαφοροποιείται. Στους δολερίτες, αυτό οφείλεται κυρίως στις επιφάνειες που σχηματίζει ο χλωρίτης λόγω της φυλλόμορφης δομής του καθώς εναλλάσσονται με τους πυρόξενους που έχουν έντονο ανάγλυφο. Επίσης η αυξημένη μικροτραχύτητα στους κόκκους του αδρανούς εστιάζεται στο γεγονός ότι ο χλωρίτης κατανέμεται ομοιόμορφα στο σύνολο του πετρώματος και εναλλάσσεται με άλλες προεξέχουσες ορυκτές φάσεις (όπως οι πυρόξενοι), αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αυξημένη διαφορική σκληρότητα των ορυκτολογικών συστατικών τους και κατά επέκταση την συνεχή ανανέωση της μικροτραχύτητας (Rigopoulos et al. 2009). Α Β 153

155 Γ Εικόνα 103: Εικόνες δευτερογενούς εκπομπής ηλεκτρονίων (SEI), όπου φαίνεται η αυξημένη μικροτραχύτητα σε κόκκους αδρανούς δολεριτικού υλικού (Βε24), από τα υπό μελέτη βασικά πετρώματα του οφιολιθικού συμπλέγματος της Βέροιας. Στην ίδια ομάδα μικροτραχύτητας εντάσσονται και οι βασάλτες όπου παρουσιάζουν όμοια χαρακτηριστικά με τους δολερίτες (Εικ. 104). Και σε αυτή την περίπτωση ο χλωρίτης είναι αυτός που δημιουργεί επίπεδες επιφάνειες στους κόκκους και εντοπίζεται διάσπαρτος εντός του πετρώματος ως αποτέλεσμα εξαλλοίωσης, ενώ ο πυρόξενος και τα πλαγιόκλαστα καθώς σε μικρότερα ποσοστά και ο χαλαζίας δημιουργούν τις προεξέχουσες ορυκτές φάσεις στους κόκκους του αδρανούς. Α 154

156 Β Γ Εικόνα 104: Εικόνες δευτερογενούς εκπομπής ηλεκτρονίων (SEI), όπου φαίνεται αυξημένη η μικροτραχύτητα σε κόκκους αδρανούς βασαλτικού υλικού (Βε15), από τα υπό μελέτη βασικά πετρώματα του οφιολιθικού συμπλέγματος της Βέροιας. Στην ίδια επίσης ομάδα μικροτραχύτητας εντάσσεται και το σπάνιο κατακλαστικό δολεριτικό πέτρωμα, καθώς παρουσιάζει αυξημένη επιφανειακή τραχύτητα (Εικ. 105). Ο λιθότυπος αυτός περιέχει ως προεξέχουσες ορυκτές φάσεις κυρίως πλαγιόκλαστα και ακτινόλιθους ενώ από τα επιπεδόμορφα ορυκτά εμφανίζεται σε μικρό όμως ποσοστό ο 155

157 χλωρίτης. Αυτό το μικρό ποσοστό του χλωρίτη καθώς και τα εκτεταμένα φλεβίδια από αλβίτες πιθανά να επιδρούν αρνητικά στην επιφανειακή τραχύτητα του αδρανούς καθώς μειώνεται αισθητά η ικανότητα αναγέννησης του μικροαναγλύφου. Αντιθέτως η ύπαρξη ακτινόλιθου αυξάνει την τραχύτητα των κόκκων, εφόσον αυτοί εκτεθούν σε φθορά, καθώς θα ανανεώνεται συνεχώς το ανάγλυφο στο σπάσιμο που θα δημιουργείται στον διπλό σχισμό που παρουσιάζει (124 0 /56 0 ). Α Β 156

158 Γ Εικόνα 105: Εικόνες δευτερογενούς εκπομπής ηλεκτρονίων (SEI), όπου φαίνεται η μικροτραχύτητα σε κόκκους αδρανούς κατακλαστικού δολεριτικού υλικού (Βε43), από τα υπό μελέτη βασικά πετρώματα του οφιολιθικού συμπλέγματος της Βέροιας. 8.3 Μελέτη σκυροδεμάτων Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε κατασκευή σκυροδεμάτων αποτελούμενα από διαφορετικούς λιθότυπους αδρανών υλικών. Πραγματοποιήθηκε κατασκευή δέκα κυβικών δοκιμίων. Τα πέντε δοκίμια από αυτά αποτελούνται από πέντε διαφορετικούς λιθότυπους υπερβασικών και βασικών πετρωμάτων, ενώ τα υπόλοιπα πέντε δοκίμια αποτελούνται από ασβεστολιθικά πετρώματα (Γιαννακοπούλου Παναγιώτα 2013)τα οποία παρουσιάζουν δομικές διαφοροποιήσεις μεταξύ τους. Οι διαφορετικοί λιθότυποι χρησιμοποιήθηκαν ως αδρανή υλικά (χαλίκι, γαρμπίλι, σκύρα) ενώ για την κοκκομετρία της άμμου χρησιμοποιήθηκε ασβεστολιθικό υλικό στο σύνολο των δοκιμίων. Τα σκυροδέματα που κατασκευάστηκαν ανήκουν στην κατηγορία C12/15 σύμφωνα με τις κατηγορίες που ορίζει ο ΚΤΣ 97 (Εικ. 106). Ο πρώτος αριθμός ορίζει την χαρακτηριστική αντοχή εκφρασμένη σε MPa που διαπιστώνεται όταν ο έλεγχος γίνεται με κυλινδρικά δοκίμια διαμέτρου 15 cm και ύψους 30 cm και ο δεύτερος την χαρακτηριστική αντοχή όταν ο έλεγχος γίνεται με κυβικά δοκίμια ακμής 15 cm. Σκοπός είναι η μελέτη της αλληλεπίδρασης του αδρανούς με την μετέπειτα συμπεριφορά του σκυροδέματος. 157

159 Εικόνα 106: Κατηγορίες σκυροδέματος (Πίνακας 2,2 του ΚΤΣ 97 ) Γενικά για το σκυρόδεμα Το σκυρόδεμα αποτελεί ένα τεχνητό δομικό υλικό, το οποίο παρασκευάζεται με την ανάμιξη τσιμέντου, αδρανών και νερού, το οποίο στερεοποιείται με τη χημική ένωση του νερού με το τσιμέντο (ενυδάτωση), εγκλωβίζοντας μέσα στη μάζα του τα αδρανή υλικά. Στον όρο αδρανή περιλαμβάνονται γενικά η άμμος, το γαρμπίλι και τα σκύρα. Εκτός από αυτά τα υλικά, το νέο Ευρωπαϊκό πρότυπο (ΕΝ 206) προβλέπει την προσθήκη και άλλων συστατικών (βελτιωτικά πρόσθετα) τα οποία τροποποιούν συγκεκριμένες ιδιότητες του σκυροδέματος (π.χ. ιπτάμενη τέφρα κ.α.). Για την παρασκευή σκυροδέματος καλής ποιότητας απαιτείται η καλή διαλογή και σύνθεση των συστατικών του καθώς επίσης, και η παρασκευή, διάστρωση και συντήρηση αυτού σύμφωνα με τις ισχύουσες προδιαγραφές. Στην Ελλάδα, σχετικές λεπτομερείς οδηγίες υπάρχουν στον Κανονισμό Τεχνολογίας Σκυροδέματος (Κ.Τ.Σ. 97 ), όπου επίσης δίνονται πολλές πληροφορίες για τον έλεγχο της ποιότητας του σκυροδέματος. 158

160 8.3.2 Αντοχή σκυροδέματος Η αντοχή του σκυροδέματος θεωρείται η πιο σημαντική ιδιότητά του, αν και στις περισσότερες εφαρμογές ουσιαστικό ρόλο παίζουν και άλλες χαρακτηριστικές ιδιότητες όπως η ανθεκτικότητα και η χαμηλή διαπερατότητα. Ωστόσο, η αντοχή παρέχει μια γενική εικόνα της ποιότητας του σκυροδέματος διότι σχετίζεται άμεσα με τη δομή του στερεοποιημένου προϊόντος. Ανάλογα με την αντοχή του σκυροδέματος σε θλίψη, οι εφαρμογές του ποικίλουν σύμφωνα με την Εικόνα 107. Τα σκυροδέματα υψηλής αντοχής βρίσκουν σημαντικές εφαρμογές κυρίως στην κατασκευή κτιρίων μεγάλου ύψους, γεφυρών κλπ. Η θλιπτική αντοχή δεν είναι η μόνη παράμετρος που λαμβάνεται υπόψη στις πρακτικές εφαρμογές. Χαρακτηριστικό ενδιαφέρον παρουσιάζουν και άλλες ιδιότητες του υλικού όπως είναι το υψηλό μέτρο ελαστικότητας, η υψηλή πυκνότητα, η χαμηλή διαπερατότητα και η ανθεκτικότητα σε προσβολή σε διάφορα περιβάλλοντα (Neville, 1994). Εικόνα 107: Κατηγοριοποίηση σκυροδέματος σε σχέση με την αντοχή του σε θλίψη (Neville, 1994) Αλκαλοπυριτική Αντίδραση H σύσταση των αδρανών υλικών που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή σκυροδεμάτων αποτελεί ιδιαίτερα σημαντικό αντικείμενο προς μελέτη, καθώς αναπτύσσεται μια αντίδραση μεταξύ των αλκαλικών ιόντων του τσιμέντου Portland με τα πυριτικά συστατικά των αδρανών. Ανάλογα με το βαθμό αταξίας στη δομή του αδρανούς, το πορώδες του και το μέγεθος του κόκκου, την παρουσία ιόντων υδροξυλίου, σχηματίζονται αλκαλοπυριτικά gels με διαφορετικές χημικές συστάσεις. Όταν τα αλκαλοπυριτικά gels έρχονται σε επαφή με το νερό, διογκώνονται προσροφώντας μεγάλες ποσότητες νερού μέσω όσμωσης. Η υδραυλική πίεση που αναπτύσσεται, μέσω αυτών των gels, μπορεί να οδηγήσει σε διόγκωση και 159

161 ρηγμάτωση των προσβεβλημένων κόκκων αδρανούς, τον τσιμεντοπολτό που περιβάλλει τα αδρανή και του σκυροδέματος. H διόγκωση και ρηγμάτωση του σκυροδέματος, οδηγούν σε απώλεια της αντοχής, της ελαστικότητας και της ανθεκτικότητας του (Stanton 1940). Οι πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή του τσιμέντου Portland εξηγούν την παρουσία αλκαλίων στο τσιμέντο, που τυπικά κυμαίνονται από % εκφρασμένα σε ισοδύναμο Na 2 O. Στα δραστικά με αλκάλια αδρανή, ανάλογα με το χρόνο, τη θερμοκρασία και το μέγεθος του κόκκου, όλα τα πυριτικά τους άλατα ή τα ορυκτά πυριτίου καθώς και το οξείδιο του πυριτίου σε ένυδρη μορφή ή άμορφο μπορούν να αντιδράσουν με αλκαλικά διαλύματα, παρόλο που ένας μεγάλος αριθμός των ορυκτών αντιδρά μόνο σε έναν ασήμαντο βαθμό Σύνθεση σκυροδεμάτων Η μελέτη σύνθεσης και η σύνθεση σκυροδέματος πραγματοποιήθηκε σε δύο διαδοχικές φάσεις. Αρχικά, στην πρώτη φάση, αφού επιλέχτηκε η κατηγορία C12/15, που αντιστοιχεί σε σκυρόδεμα χαμηλών απαιτήσεων, ελέχθησαν οι αναλογίες τσιμέντου, αδρανών (σε όλες τις απαιτούμενες κοκκομετρίες) και νερού σύμφωνα με τις διατάξεις του Κανονισμού Τεχνολογίας Σκυροδέματος (Κ.Τ.Σ 97 ). Σε αυτό το στάδιο πραγματοποιήθηκε ο τελικός καθορισμός της αναλογίας ανάμειξης των συστατικών του σκυροδέματος, δηλαδή του τσιμέντου, του νερού, των αδρανών, έτσι ώστε να πληρούνται οι παραπάνω προδιαγραφές. Εν συνεχεία, στη δεύτερη φάση το σύνολο μείξης των υλικών, αφού κοσκινίστηκαν από τα απαραίτητα κόσκινα, οδηγήθηκαν σε κλίβανο όπου και παρέμειναν για ένα εικοσιτετράωρο. Μετέπειτα τα υλικά μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο σκυροδεμάτων της Περιφέρεια Δυτικής Ελλάδας όπου υλοποιήθηκε η παρασκευή των σκυροδεμάτων (Εικ. 108α) και η τοποθέτηση τους εντός των κυβικών μητρών διαστάσεων cm (Εικ 108β). Η τελική σύνθεση σκυροδεμάτων ακολουθώντας τις προδιαγραφές πραγματοποιείται ως εξής : Το νωπό σκυρόδεμα τοποθετείται αρχικά κατά το ήμισυ εντός της κυβικής μήτρας. Η κυβική μήτρα πρέπει να είναι απαλλαγμένη από πρόσθετα υλικά. Στη συνέχεια με τη χρήση μιας μεταλλικής ράβδου με κωνική απόληξη χτυπάται η επιφάνεια του σκυροδέματος 25 φορές κατακόρυφα και ομοιόμορφα, με σκοπό τον απεγκλωβισμό των θυλάκων αέρα που μειώνουν αισθητά την τελική μηχανική του αντοχή. Μετέπειτα τοποθετείται το υπόλοιπο νωπό σκυρόδεμα και επαναλαμβάνεται η ίδια διαδικασία. Τέλος, πραγματοποιείται επιπέδωση της πάνω ακάλυπτης περιοχής με την χρήση ράβδου ορθογώνιου σχήματος. 160

162 Α Β Εικόνα 108: Σύνθεση σκυροδεμάτων (A) και τοποθέτηση τους σε μεταλλικές μήτρες διαστάσεων cm (Β). 161

163 8.3.5 Συντήρηση σκυροδεμάτων Μετά την ολοκλήρωση της σύνθεσης του σκυροδέματος ακολουθεί η συντήρηση κατά την ωρίμανση του νωπού σκυροδέματος. Η διαδικασία αυτή είναι ιδιαίτερης σημασίας για την επίτευξη της απαιτούμενης αντοχής και ανθεκτικότητας. Για να επιτύχουμε κάτι τέτοιο στο σκληρυμένο σκυρόδεμα, πρέπει να ληφθούν προληπτικά μέτρα, ώστε να προστατέψουμε το νωπό σκυρόδεμα, ιδιαιτέρως από: Πρόωρη ξήρανση λόγω ανέμου, ήλιου, χαμηλής υγρασίας, κτλ. Ακραίες θερμοκρασίες (κρύο, ζέστη) και καταστροφή λόγω απότομων θερμοκρασιακών αλλαγών Βροχή Θερμικά και μηχανικά σοκ Χημικές προσβολές Μηχανικές καταπονήσεις Για την πρόληψη και αποφυγή των παραπάνω, τα κυβικά δοκίμια μετά την σκυροδέτηση τους τοποθετούνται καλυμμένα με υφάσματα για μία μέρα σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Μετέπειτα οδηγούνται σε υγρό θάλαμο συντήρησης (Εικ. 109), μέχρι την συμπλήρωση των απαιτούμενων 28 ημερών, χωρίς να μετακινηθούν τα δοκίμια σε αυτό το χρονικό διάστημα. Πρέπει να σημειωθεί ότι ανεπαρκής συντήρηση του δοκιμίου μειώνει σημαντικά την αντοχή του καθώς πιθανά να μην υπάρχει επάρκεια νερού για την ενυδάτωση όλης της ποσότητας του τσιμέντου. Εικόνα 109 : Θάλαμος συντήρησης σκυροδεμάτων. 162

164 8.3.6 Μοναξονική φόρτιση - Αποτελέσματα Η μοναξονική θλιπτική αντοχή του σκυροδέματος, fc, αποτελεί το πιο χαρακτηριστικό μέγεθος του υλικού και μπορεί εύκολα να προσδιοριστεί πειραματικά. Η θλιπτική αντοχή αποτελεί γενικό δείκτη της ποιότητας του σκυροδέματος, γιατί όλες σχεδόν οι ιδιότητες του σκληρυμένου σκυροδέματος (υδατοστεγανότητα, αντοχή σε επιφανειακή φθορά, ανθεκτικότητα, κλπ), βελτιώνονται με τη μείωση της διαπερ ατότηταςτου σκυροδέματος η οποία σχετίζεται με το πορώδες του υλικού το οποίο είν αι καθοριστικός παράγοντας της θλιπτικής αντοχής του. Η αντοχή του σκυροδέματος σε μονοαξονική θλίψη προσδιορίζεται με καταπόνηση σε κεντρική θλίψη δοκιμίων από σκυρόδεμα, οριζόμενη ως η μέγιστη τάση θραύσεως των δοκιμίων. Η θλίψη των δοκιμίων πραγματοποιείται με τη χρήση μηχανής μοναξονικής φόρτισης λαδιού (Εικ. 110). Τα αποτελέσματα αυτού του προσδιορισμού για ηλικία σκυροδέματος 28 ημερών και για συμβατικές συνθήκες παρασκευής, συντήρησης και δοκιμασίας των δοκιμίων χρησιμοποιούνται για να χαρακτηρίσουν την ποιότητα του υλικού. Εικόνα 110: Μηχανή μοναξονικής φόρτισης λαδιού. Μετά το πέρας των 28 ημερών τα δοκίμια εξάγονται από τον θάλαμο, μετρώνται οι διαστάσεις τους με ακρίβεια 1mm και ζυγίζονται με ακρίβεια 0,25% του βάρους τους. Εν συνεχεία οδηγούνται στην πρέσα της μονοαξονικής φόρτισης (Εικ. 111). Η φόρτιση πρέπει να εφαρμόζεται χωρίς κρούση και ομοιόμορφα. Τα αποτελέσματα της φόρτισης στο σύνολο 163

165 των δοκιμίων φαίνονται στον παρακάτω πίνακα (Πιν. 15) και παριστάνονται στα ακόλουθα γραφήματα (Εικ.112,113). Εικόνα 111: Συσκευή μοναξονικής φόρτισης σκυροδεμάτων στην Περιφέρεια δυτικής Ελλάδος. Λιθότυποι και αποτελέσματα μονοαξονικής φόρτισης (MPa) Βε01 Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος 17,09 Βε12 Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης 15,14 Βε15 Βασάλτης 19,10 Bε 24 Δολερίτης 18,07 Bε43 Κατακλαστικός δολερίτης 15,39 Αχα 1 Poorly washed 19,02 Αχα 5 Κρυσταλλικός ασβεστόλιθος 20,15 Αχα 17 Κρυσταλλικός ασβεστόλιθος 22,97 Αχα 21 Μικριτικός ασβεστόλιθος 17,39 Αχα 24 Μικριτικός ασβεστόλιθος 17,98 Πίνακας 15: Λιθότυποι που χρησιμοποιήθηκαν ως αδρανή υλικά στα υπο εξέταση σκυροδέματα και αποτελέσματα μονοαξονικής φόρτισης. (Βε01-Βε43 αποτελούν υπερβασικά και βασικά πετρώματα Βέροιας),(Αχα1-Αχα24, Γιαννακοπούλου Παναγιώτα 2013). 164

166 25 20 Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βασάλτης Δολερίτης Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Κατακλαστικός Δολερίτης 5 0 Βε01 Βε12 Βε15 Βε24 Βε43 Εικόνα 112: Γραφική απεικόνιση των αποτελεσμάτων μονοαξονικής φόρτισης (MPa) κυβικών σκυροδεμάτων για τα βασικά και υπερβασικά πετρώματα Βε01 Βε12 Βε15 Βε24 Βε43 Αχα 1 Αχα 5 Αχα 17 Αχα 21 Αχα 24 Εικόνα 113: Γραφική απεικόνιση των αποτελεσμάτων μονοαξονικής φόρτισης (MPa) κυβικών σκυροδεμάτων για το σύνολο των δειγμάτων (βλ. πίνακα 15). Από τις εικόνες 112, 113 παρατηρείται μια διακύμανση της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη των σκυροδεμάτων ανά λιθότυπο. Μεγαλύτερες τιμές παρουσιάζουν τα σκυροδέματα που περιέχουν ανθρακικά αδρανή σε σχέση με τα βασικά και υπερβασικά, παρόλο όπου τα υπερβασικά και βασικά αδρανή παρουσιάζουν μεγαλύτερες μηχανικές αντοχές έναντι των ανθρακικών. Μεταξύ των σκυροδεμάτων που αποτελούνται από αδρανή υλικά του οφιολιθικού συμπλέγματος, τα βασικά πετρώματα παρουσιάζουν ελαφρώς αυξημένες τιμές σε σχέση με τα υπερβασικά. 165

167 8.3.7 Μικροσκοπική παρατήρηση σκυροδεμάτων με πολωτικό μικροσκόπιο Τα σκυροδέματα που παρασκευάστηκαν εξετάστηκαν μικροσκοπικά μετά την ολοκλήρωση της θραύσης τους κατά την μοναξονική θλίψη. Ένα τέμαχος του σκυροδέματος αποσπάστηκε από το κυβικό σκυρόδεμα και παρασκευάστηκε λεπτή τομή. Στην λεπτή τομή αναζητήθηκαν πιθανές σχέσεις αλληλεπίδρασης της τσιμεντόπαστας με τους κόκκους των αδρανών υλικών των διαφορετικών λιθοτύπων καθώς και διερευνήθηκε και ο πιθανός τρόπος διάδοσης των μικρορωγμών που προέκυψε μετά την θραύση των σκυροδεμάτων. Μετά την λεπτομερή παρατήρηση των λεπτών τομών δεν παρατηρείται προσανατολισμένη διάδοση των μικρορωγμών που πιθανά να προέκυπτε κατά την άσκηση τασικού πεδίου στα σκυροδέματα. Οι κόκκοι των αδρανών, στο σύνολο των υπο εξέταση λιθοτύπων δεν παρατηρούνται σπασμένοι μετά την μοναξονική φόρτιση αλλά αντίθετα φαίνεται να ρηγματώνεται το συνδετικό υλικό δηλαδή η τσιμεντόπαστα (Εικ. 114). Ομοίως και στο κοκκομετρικό κλάσμα της άμμου, όπου χρησιμοποιήθηκε ασβεστολιθικό υλικό στο σύνολο των σκυροδεμάτων, δεν παρατηρείται διακρυσταλλική ρωγμάτωση που να οφείλεται στην μονοαξονική φόρτιση των σκυροδεμάτων. Στα περιθώρια των κόκκων των αδρανών υλικών δεν παρατηρούνται περιθώρια αντίδρασης κάτι που ενισχύει την έννοια των αδρανών ως χημικά αδρανή υλικά εφόσον δεν αντιδρούν με την συνδετική κονία. Δολεριτικός κόκκος αδρανούς Ανθρακικό υλικό στην κοκκομετρια της άμμου Εικόνα 114: Μικροσκοπική εικόνα σκυροδέματος που χρησιμοποιήθηκε δολεριτικό πέτρωμα σε όλες τις κοκκομετρίες των αδρανών σκυροδεμάτων εκτός από αυτό της άμμου που χρησιμοποιήθηκε ανθρακική. Δεν παρατηρούνται ρωγμές στο εσωτερικό των κόκκων των αδρανών. 166

168 Στα σκυροδέματα που χρησιμοποιήθηκαν αδρανή υλικά από βασαλτικό πέτρωμα παρατηρείται εμποτισμός των οξειδίων του σιδήρου εντός της τσιμεντόπαστας (Εικ. 115). Εμποτισμός συνδετικής κονίας με οξείδια σιδήρου Εικόνα 115: Εμποτισμός των οξειδίων του σιδήρου εντός της τσιμεντοκονίας σε σκυροδέματα που χρησιμοποιήθηκαν αδρανή βασαλτικού πετρώματος. Τα οξείδια του σιδήρου παρατηρούνται περιθωριακά των κόκκων του αδρανούς υλικού του βασαλτικού πετρώματος. Επίσης ο εμποτισμός φτάνει και μέχρι τους κόκκους, κλασματικού μεγέθους άμμου, των ανθρακικών πετρωμάτων (Εικ. 116). Εμποτισμός οξειδίων του σιδήρου Εικόνα 116: Διαποτισμός συνδετικού υλικού από οξείδια του σιδήρου που παρατηρείται στα περιθώρια των κόκκων του αδρανούς υλικού. 167

169 Στα υπο εξέταση σερπεντινιωμένα πετρώματα που χρησιμοποιήθηκαν ως αδρανή υλικά δεν παρατηρήθηκε, μετά την θραύση των δοκιμίων, ρωγμάτωση των σερπεντινιωμένων κόκκων ούτε παραμόρφωση του κυψελώδους ιστού που σχηματίζουν τα ορυκτά του σερπεντίνη (Εικ. 117). Επίσης, η συνοχή των σερπεντινιωμένων κόκκων με την συνδετική κονία παρουσιάζεται τοπικά ασθενής, σε σχέση με αυτή των ανθρακικών κόκκων της άμμου. Εικόνα 117: Σερπεντινιωμένοι κόκκοι αδρανών υλικών ενός σκυροδεμάτων. 168

170 Όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, οι κυψελώδης δομές των σερπεντινιωμένων κόκκων που χρησιμοποιήθηκαν ως αδρανή υλικά δεν παρουσιάζουν κάποιου βαθμού παραμόρφωση μετά την άσκηση μοναξονικής φόρτισης (Εικ.118). Αυτό υποδηλώνει ότι το τασικό πεδίο που δημιουργείται κατά την θραύση των σκυροδεμάτων δεν είναι ικανό να θραύσει ή έστω να κάμψει τις δομές του σερπεντίνη και επομένως η εκτόνωση της τάσης πραγματοποιείται στα περιθώρια σύνδεσης των κόκκων με την συνδετική κονία. Εικόνα 118: Κόκκος σερπεντινιωμένου λερζόλιθου εντός σκυροδέματος που έχει υποστεί μονοαξονική φόρτιση. Η κυψελώδης δομή παρουσιάζεται αδιατάρακτη και οι υπολειμματικοί κρύσταλλοι δεν παρουσιάζουν θραυσιγενή χαρακτηριστικά. Τέλος, το κατακλαστικό δολεριτικό πέτρωμα που χρησιμοποιήθηκε ως αδρανές υλικό δεν παρουσιάζει σημάδια θραύσης αλλά ούτε και κάμψης. Επίσης και σε αυτό τον λιθότυπο δεν παρατηρείται δημιουργία κάποιας αντίδρασης μεταξύ των κόκκων και της συνδετικής κονίας καθώς επίσης φαίνεται τα αδρανή αυτά να έχουν ενσωματωθεί πλήρως με την υπόλοιπη μάζα του σκυροδέματος και να μην δημιουργούν προβλήματα συνάφειας και συνεκτικότητας. 169

171 8.3.8 Παρατήρηση σκυροδεμάτων με χρήση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης Κατά την μικροσκοπική παρατήρηση με το πολωτικό μικροσκόπιο δεν ήταν εφικτή η πλήρης παρατήρηση της συνοχής των κόκκων με την συνδετική κονία. Αυτό, αποτελεί ιδιαίτερα σημαντικό στοιχείο στην αντοχή και την μετέπειτα συμπεριφορά των σκυροδεμάτων γι αυτό και η μελέτη τους εμπλουτίστηκε με την μικροσκοπική επεξεργασία των τομών με τη χρήση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM). Οι κόκκοι του σερπεντινιωμένου χαρτσβουργίτη, που χρησιμοποιήθηκαν ως αδρανή υλικά, φαίνεται να παρουσιάζουν κακή συνοχή με την συνδετική κονία καθώς παρουσιάζεται περιφερειακά των κόκκων απώλεια του συνδετικού υλικού. Αυτή η απώλεια του συνδετικού υλικού περιφερειακά των κόκκων πιθανά να είναι αποτέλεσμα αφενός της μονοαξονικής φόρτισης και αφετέρου της λείανσης που υπέστη το σκυρόδεμα κατά την παραγωγή λεπτών - στιλπνών τομών. Σε αντιδιαστολή του παραπάνω, παρατηρείται ότι στους κόκκους του ανθρακικού υλικού, που χρησιμοποιήθηκε στο κοκκομετρικό κλάσμα της άμμου στο ίδιο σκυρόδεμα και υπέστη ίδιου βαθμού τασική φόρτιση και λειαντική δράση κατά την δημιουργία τομών, δεν παρουσιάζεται περιφερειακά τους καμία απώλεια συνδετικού υλικού (Εικ, 119). Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Απώλεια συνδετικής κονίας Ανθρακικοί κόκκοι άμμου Εικόνα 119: Εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης σε σκυροδέματα αποτελούμενα από κόκκους αδρανών υλικών σερπεντινιωμένου χαρτσβουργίτη και άμμο ανθρακικής σύστασης. 170

172 Ομοίως και στην παρακάτω εικόνα είναι εμφανείς η αποκόλληση του κόκκου του σερπεντινιωμένου χαρτσβουργίτη από την συνδετική κονία σε αντίθεση με τους γειτονικούς κόκκους, ανθρακικού υλικού, που δεν παρουσιάζουν κανένα σημάδι αποκόλλησης (Εικ. 120). Ανθρακικοί κόκκοι άμμου Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Απώλεια συνδετικής κονίας Εικόνα 120: Εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης σε σκυροδέματα αποτελούμενα από κόκκους αδρανών υλικών σερπεντινιωμένου χαρτσβουργίτη και άμμο ανθρακικής σύστασης. Παρεμφερή αποτελέσματα αποκόλλησης παρουσιάζονται και στα υπο εξέταση βασικά πετρώματα. Πιο συγκεκριμένα στον λιθότυπο του βασάλτη παρατηρείται θραύση περιφερειακά κάποιον κόκκων, χωρίς όμως αυτό να παρουσιάζεται εκτεταμένα όπως παρουσιάζεται στα υπερβασικά πετρώματα. Επίσης, η αποκόλληση σε αυτόν τον λιθότυπο παρουσιάζεται λίγο έξω από την περιφέρεια των κόκκων κάτι που υποδηλώνει ότι πιθανά η συνοχή των κόκκων με την κονία να είναι καλή αλλά κατά την θραύση και λείανση λόγω της διαφορετικής σκληρότητας των χρησιμοποιούμενων αδρανών (ανθρακικά/βασικά) να αποκολλούνται οι σκληρότεροι κόκκοι προς αποφυγή της θραύσης τους (Εικ. 121). 171

173 Α Κόκκος βασάλτη Αποκόλληση του συνδετικού υλικού. Β Αποκόλληση της συνδετικής κονίας μαζί με τον κόκκο. Εικόνα 121: Εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης σε σκυροδέματα αποτελούμενα από αδρανή υλικά βασάλτη και ασβεστόλιθου. Α: Εμφανής αποκόλληση του κόκκου του βασάλτη από την τσιμεντόπαστα. Β: Αποκόλληση του συνδετικού υλικού μαζί τμήμα της συγκολλητικής ύλης. 172

174 8.4 Περιβαλλοντική μελέτη εξορυκτικής διαδικασίας Γενικά Η ζήτηση ορυκτών πόρων αυξάνεται συνεχώς με αποτέλεσμα ο όγκος των εξορυχθέντων πετρωμάτων να γίνεται όλο και μεγαλύτερος. Ο άνθρωπος με τις δραστηριότητές του ρυπαίνει το περιβάλλον σε πολύ μεγαλύτερο βαθμό σε σύγκριση με τις φυσικές διεργασίες. Η εκμετάλλευση των ορυκτών πόρων δημιουργεί περιβαλλοντικά προβλήματα, ταυτόχρονα όμως τα βιομηχανικά ορυκτά και πετρώματα χρησιμοποιούνται στην προστασία του περιβάλλοντος. Τα μέτρα προστασίας του περιβάλλοντος, συνήθως δεν μπορούν να εξαλείψουν τα προβλήματα, αλλά να τα περιορίσουν σε ανεκτά επίπεδα. Η εξόρυξη και η μεταποίηση, που ακολουθεί την εξόρυξη των ορυκτών πόρων, μπορεί να έχει επίδραση στα εδάφη, στο νερό και στην ατμόσφαιρα. Η ελαχιστοποίηση της περιβαλλοντικής υποβάθμισης εξαιτίας της εξόρυξης και μεταποίησης των ορυκτών πόρων είναι υποχρέωση των ορυκτολόγων, πετρολόγων και κοιτασματολόγων. Άμεσα ή έμμεσα η επίδραση του εδάφους, του νερού και του αέρα κατά την εξόρυξη επηρεάζει το βιολογικό περιβάλλον. Άμεσες επιπτώσεις μπορεί να είναι ο θάνατος φυτών ή ζώων, ενώ έμμεσες μπορεί να είναι οι μεταβολές στην τροφική αλυσίδα, στην ολική βιομάζα και στην σταθερότητα του οικοσυστήματος. Η απερίσκεπτη και η αμιγώς κερδοσκοπική εκμετάλλευση υπερβασικών και βασικών πετρωμάτων μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την σημαντική περιβαλλοντική επιβάρυνση με την αύξηση της περιεκτικότητας των υδάτων σε βαρέα μέταλλα και τη δημιουργία όξινων απορροών. Σκοπός του παρόντος κεφαλαίου είναι η συνοπτική αναφορά μερικών περιβαλλοντικών προβλημάτων όπως των όξινων απορροών μεταλλείων και της αύξησης της περιεκτικότητας σε βαρέα μέταλλα των υδάτων, που πιθανά να προκύψουν από την εκμετάλλευση των ορυκτών πρώτων υλών. Τέτοια προβλήματα είναι πιθανό να δημιουργηθούν στη περίπτωση μη τήρησης των απαιτούμενων περιβαλλοντικών περιορισμών. Επίσης στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε πειραματική έρευνα που σκοπό είχε την προσομοίωση όξινων λιμνών και την εξομάλυνση του δείκτη ph με χρήση αδρανών υλικών. 173

175 8.4.2 Όξινη Απορροή Μεταλλείων (ΟΑΜ) Ένα από τα σημαντικότερα περιβαλλοντικά προβλήματα που αντιμετωπίζει η εξόρυξη μετάλλων, που μπορεί να εντοπιστεί και σε υπερβασικά και βασικά πετρώματα, είναι η Όξινη Απορροή Μεταλλείων (ΟΑΜ). Η ΟΑΜ οφείλεται στην οξείδωση κυρίως των μεταλλικών ορυκτών, η οποία συνήθως είναι εντονότερη στα θειούχα ορυκτά. Τα μεταλλικά ορυκτά με την παρουσία αέρα, νερού και οξειδωτικών βακτηρίων, οξειδώνονται με εξώθερμες αντιδράσεις και ανάλογα με την ομάδα των ορυκτών παράγεται θειικό οξύ και κατιόντα μετάλλων. Η ταχύτητα οξείδωσης των ορυκτών εξαρτάται μεταξύ άλλων από το ph του περιβάλλοντος και την κοκκομετρία των ορυκτών. Η ταχύτητα οξείδωσης των ορυκτών αυξάνεται με την μείωση της κοκκομετρίας αυτών Το φαινόμενο της απορροής μεταλλείων Σχεδόν πάντοτε στα κοιτάσματα μεταλλικών ορυκτών συνυπάρχουν και σύνδρομα ορυκτά (ανθρακικά, αργιλικά, πυριτικά, κ.λ.π.). Κατά την οξείδωση των μεταλλικών ορυκτών, με τη συμμετοχή και των συνδρόμων ορυκτών, ανάλογα με την αρχική ορυκτολογική σύσταση και τις συνθήκες οξείδωσης, μπορεί να σχηματιστεί μια σειρά δευτερογενών ορυκτών. Τα δευτερογενή αυτά ορυκτά με τη σειρά τους συμμετέχουν στην δημιουργία όξινων διαλυμάτων. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ο σχηματισμός όξινων διαλυμάτων με σημαντικές περιεκτικότητες σε μέταλλα (π.χ. As, Cd, Cu, Fe, Mn, Pb, Zn κ.λ.π.). Ορισμένες τυπικές αναλύσεις όξινων διαλυμάτων μεταλλείων παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα 16. Πίνακας 16 : Τυπικές αναλύσεις (mg/l) όξινων διαλυμάτων (Sengupta1993). 174

176 8.4.4 Βαρέα μέταλλα σε φυσικούς αποδέκτες Τα βαρέα μέταλλα που εξετάζονται στη παρούσα εργασία αποτελούν μερικά από αυτά που είναι ικανά να δημιουργήσουν σημαντικά περιβαλλοντικά προβλήματα κατά την ελεύθερη εναπόθεση τους σε φυσικούς αποδέκτες. Παρακάτω, θεωρείται σκόπιμο να αναφερθούν ορισμένα στοιχεία τα οποία συναντώνται σε ιδιαίτερα αυξημένα ποσοστά σε υπερβασικά και βασικά πετρώματα. Η συμμετοχή αυτή, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την εξορυκτική διαδικασία δίνοντας ιδιαίτερη προσοχή στα στείρα υλικά της εξόρυξης καθώς η μετέπειτα διαβροχή τους, από το μετεωρικό νερό, είναι πιθανό να δημιουργήσει σημαντικά περιβαλλοντικά προβλήματα. Επίσης, η χρήση των υπερβασικών και βασικών αδρανών υλικών για την εξομάλυνση του ph πρέπει να πραγματοποιείται με ιδιαίτερη επιφύλαξη καθώς οι υψηλές περιεκτικότητες στα παρακάτω βαρέα μέταλλα πιθανά να δημιουργήσουν ένα άλλο περιβαλλοντικό πρόβλημα εξίσου σημαντικό. ΚΟΒΑΛΤΙΟ (Co) Εμφανίζεται στη φύση με δύο σθένη, δισθενές και τρισθενές. Είναι σχετικά ευκίνητο σε οξειδωτικά, όξινα περιβάλλοντα αλλά εξαιτίας της μεγάλης του απορρόφησης από τα οξείδια σιδήρου και μαγγανίου δεν μεταναστεύει σε διαλυτή μορφή. Σημαντικό ρόλο παίζουν επίσης στην συμπεριφορά του κοβαλτίου τα αργιλικά ορυκτά και το οργανικό υλικό. ΧΡΩΜΙΟ (Cr) Στα εδάφη απαντάται κυρίως με την τρισθενή του μορφή σε μικτά οξείδια χρωμίου και σιδήρου. Οι ενώσεις του τρισθενούς χρωμίου είναι ελάχιστα ευκίνητες (σε pη 5,5 καθιζάνει σχεδόν ολοκληρωτικά), γι' αυτό θεωρούνται πολύ σταθερές σε αντίθεση με την εξασθενή του μορφή που είναι πολύ ασταθής και κινητοποιείται πολύ εύκολα σε όξινα και αλκαλικά εδάφη. Γι αυτό η εξασθενής μορφή είναι εκείνη που μπορεί να γίνει τοξική για φυτά και ζώα. ΑΡΣΕΝΙΚΟ (As) Στο περιβάλλον απαντάται σε πολλά σθένη και σε ανόργανες και οργανικές μορφές που έχουν διαφορετικές φυσικοχημικές ιδιότητες. Οι ανόργανες τρισθενείς του μορφές είναι περισσότερο τοξικές από τις πεντασθενείς. Το αρσενικό είναι ένα ευαίσθητο στην οξειδοαναγωγή στοιχείο και η παρουσία, κατανομή, και κινητικότητά του εξαρτάται από την αλληλεπίδραση διάφορων γεωχημικών παραγόντων συμπεριλαμβανομένων των αντιδράσεων 175

177 οξειδοαναγωγής, του ph, της μικροβιακής δραστηριότητας και της χημείας των υδάτων (MPCA 1998). ΝΙΚΕΛΙΟ (Ni) Το νικέλιο αποτελεί ένα ευκίνητο κατά την αποσάθρωση στοιχείο και καθιζάνει μαζί με οξείδια του σιδήρου και μαγγανίου. Τα δισθενή κατιόντα του νικελίου είναι σχετικά σταθερά σε υδάτινα διαλύματα και ικανά να μεταναστεύουν σε μεγάλες αποστάσεις. Στους επιφανειακούς εδαφικούς ορίζοντες το νικέλιο εμφανίζεται κυρίως σε οργανικές μορφές. Γενικά, η διαλυτότητα του νικελίου είναι αντιστρόφως ανάλογη του pη. Η κατανομή του στο έδαφος εξαρτάται είτε από την παρουσία οργανικού υλικού είτε από τα άμορφα οξείδια και τα αργιλικά ορυκτά. Πολλά από τα μέταλλα όπως Cο, Cu, Fe, Μn, Μο, V, Sr, και Ζn σε χαμηλές συγκεντρώσεις είναι απαραίτητα για τα φυτά, τα ζώα και τον άνθρωπο. Όταν όμως οι συγκεντρώσεις τους υπερβούν τα φυσιολογικά επίπεδα, τότε γίνονται τοξικά και πολύ επικίνδυνα, γιατί μπορούν να οδηγήσουν σε δηλητηρίαση (Kennish 1992). Η λήψη μετάλλων όπως Pb, Cd, Zn, As, Ba και Cr μπορεί να εκθέσει την ανθρώπινη υγεία σε μεγάλο κίνδυνο. Όσον αφορά το περιβάλλον, μπορούμε πλέον να μιλάμε για ρύπανση, επειδή τα βαρέα αυτά μέταλλα δεν ανακυκλώνονται με φυσικές διεργασίες και παραμένουν στη φύση για μεγάλο χρονικό διάστημα (Kennish 1992). Τα βαρέα μέταλλα ανήκουν σήμερα στους πλέον τοξικούς ρύπους του περιβάλλοντος. Η ιδιαίτερη απειλή των βαρέων μετάλλων οφείλεται στο γεγονός ότι, σε αντίθεση με πολλούς οργανικούς ρύπους, δεν αποικοδομούνται με μικροβιακή δραστηριότητα. Αντίθετα, έχουν την ικανότητα να συσσωρεύονται στους οργανισμούς μέσω των τροφών, του πόσιμου νερού και του αέρα και ανάλογα με το είδος δέσμευσης να μετατρέπονται σε πιο τοξικές ενώσεις. Η βιοσυσσώρευση αυτή είναι ουσιαστικά το φαινόμενο εκείνο κατά το οποίο ορισμένες χημικές ουσίες έχουν την ιδιότητα να συσσωρεύονται στα διάφορα μέλη της τροφικής αλυσίδας σε συνεχώς αυξανόμενες συγκεντρώσεις (Κουιμτζής κ.ά. 1998). 176

178 8.5 Επίλυση περιβαλλοντικών προβλημάτων με χρήση αδρανών υλικών Τα αδρανή υλικά βρίσκουν και περιβαλλοντικές εφαρμογές ικανές να επιλύσουν σημαντικά περιβαλλοντικά προβλήματα. Η ορυκτολογική σύσταση των πετρωμάτων σε συνδυασμό με τη χημική τους σύσταση, καθορίζει τις φυσικοχημικές ιδιότητες των πετρωμάτων. Το πορώδες των πετρωμάτων παρουσιάζει σημαντικό ρόλο για την επιλογή των χρήσεων, αλλά βασικό ρόλο στην συμπεριφορά των πετρωμάτων παίζουν οι φυσικοχημικές ιδιότητες των ορυκτών που το απαρτίζουν. Πολλοί λιθότυποι έχουν χρησιμοποιηθεί κατά καιρούς για την απορρόφηση βαρέων μετάλλων και για την εξομάλυνση του ph σε οξινισμένες λίμνες. Μεταξύ αυτών, από τα ποιο δημοφιλή, είναι τα πετρώματα που παρουσιάζονται πλούσια σε μαγνήσιο και ασβέστιο. Χαρακτηριστικό παράδειγμα επίλυσης σημαντικού περιβαλλοντικού προβλήματος με την χρήση αδρανών υλικών, φυσικών πετρωμάτων, αποτελούν οι όξινες λίμνες της Σκανδιναβίας (Εικ. 122). Σε αυτή την περίπτωση, για την εξομάλυνση του δείκτη ph χρησιμοποιήθηκαν κονιοποιημένα πετρώματα ανθρακικής σύστασης αλλά και πλούσια σε μαγνήσιο (δουνίτες). ΔΟΥΝΙΤΗΣ Εικόνα 122: Επίδραση δουνίτη και ανθρακικών πετρωμάτων στο ph των όξινων λιμνών (Handols Taljsten 1983), ο δουνίτης παρουσιάζεται να έχει μεγαλύτερη διάρκεια στην επίδραση του ph σε σύγκριση με τα ανθρακικά πετρώματα. Με τη χρήση του δουνίτη αυξάνεται σταδιακά το ph και αποφεύγεται το αρχικό σοκ αύξησης του ph που επιφέρουν τα ανθρακικά πετρώματα καθώς οι απότομες μεταβολές του ph επιφέρουν βλάβες στα οικοσυστήματα. Επίσης φαίνεται, να παρουσιάζει καλύτερα αποτελέσματα σε βάθος χρόνου έναντι των ανθρακικών πετρωμάτων. 177

179 Ο δουνίτης που χρησιμοποιείται σε περιβαλλοντικές εφαρμογές θα πρέπει να είναι όσο το δυνατό περισσότερο Mg-ούχος και δεν πρέπει να περιέχει στο πλέγμα του μέταλλα όπως Ni, Zn, Mn κ.α. Γενικότερα, επειδή ο δουνίτης εντάσσεται στα υπερβασικά πετρώματα, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή, πριν τη χρήση τους, στον βαθμό σερπεντινίωσης που έχει επιδράσει, καθώς και στην περιεκτικότητα σε θειούχα (π.χ. πεντλανδίτης), αρσενίδια (π.χ. μαουχερίτης), αντιμονίδια (π.χ. μπρεουθαπτίτης) και κράματα μετάλλων (π.χ. αβαρουίτης). Τα υπερβασικά πετρώματα όπως και τα ανθρακικά αντιδρούν με το όξινο νερό και τελικά εξουδετερώνουν το όξινο pη μέσα από σειρά αντιδράσεων. Μία τέτοια αντίδραση αποτελεί η : Mg 2 SiO 4 + 4H + 2Mg 2+ + H 4 SiO 4, που λαμβάνει χώρα μεταξύ του φορστερίτη και του όξινου περιβάλλοντος. Ομοίως, αντιδράσεις πραγματοποιούνται μεταξύ των ανθρακικών πετρωμάτων (ασβεστόλιθους, δολομίτες και μαγνησίτες) και του όξινου περιβάλλοντος. Εφόσον ένα ανθρακικό ορυκτό βρεθεί σε οξινισμένο περιβάλλον παράγει ανθρακικό οξύ, που με την σειρά του διασπάται σε νερό και διοξείδιο του άνθρακα κάτι που περιγράφεται ως εξής : CaCO 3(s) + 2H + Ca 2+ + Η 2 Ο + CO 2 H 2 CO 3(aq) H 2 O + CO Πειραματική προσομοίωση των όξινων λιμνών και επίλυση του προβλήματος Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε πειραματική προσομοίωση των όξινων λιμνών και εξουδετέρωση αυτών, με χρήση αδρανών υλικών εννέα διαφορετικών λιθοτύπων. Οι λιθότυποι που χρησιμοποιήθηκαν επιλέχθηκαν στρατηγικά βάση της περιεκτικότητας τους σε Mg, Ca, που λειτουργούν θετικά στην εξουδετέρωση του όξινου ph αλλά και λιθοτύπων που παρουσιάζουν υψηλή περιεκτικότητα σε Fe που δρα αρνητικά στην εξουδετέρωση του όξινου ph. Τα πετρώματα που χρησιμοποιήθηκαν για την διεξαγωγή του πειράματος είναι : (1) Μαγνησίτης, (2) Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης (περιοχή Βέροιας), (3) Δολερίτης (περιοχή Βέροιας), (4) Βασάλτης (περιοχή Βέροιας), (5) Ασβεστόλιθος 1 (περιοχή Αχαΐας), (6) Ασβεστόλιθος 2 (περιοχή Αχαΐας), (7) Ασβεστόλιθος 3 (περιοχή Αχαΐας), (8) Ασβεστόλιθος 4 (περιοχή Αχαΐας), (9) Ασβεστόλιθος 5 (περιοχή Αχαΐας). Οι ασβεστόλιθοι που χρησιμοποιήθηκαν, βασικοί εκπρόσωποι των πλούσιων σε Ca πετρωμάτων, διαφέρουν μεταξύ τους ως προς την μεταξύ τους ποσοστιαία σύσταση σε μικρίτες και σπαρίτες καθώς και στο πορώδες τους. 178

180 Αρχικά, πραγματοποιήθηκε η δημιουργία όξινου περιβάλλοντος, εντός εννέα δεξαμενών ίδιου υλικού και ίδιου μεγέθους. Το όξινο περιβάλλον δημιουργήθηκε βάζοντας 5 ml πυκνό υδροχλωρικό οξύ σε 5 L νερού. Ακολούθως, πραγματοποιήθηκε μέτρηση του ph, αυτού του αρχικού διαλύματος και πιστοποιήθηκε ότι το σύνολο των λεκανών σταθεροποιήθηκε σε ph γύρω στο τρία. Εν συνεχεία, το σύνολο των διαφορετικών πετρωμάτων κονιοποιήθηκε και πέρασε από το κόσκινο 13,2 χιλιοστών. Δυο κιλά από το διερχόμενο υλικό του παραπάνω κόσκινου τοποθετήθηκε, μετά την ολοκλήρωση μίας ώρας από την δημιουργία του διαλύματος, εντός των λεκανών. Μετά το πέρας 24 ωρών πραγματοποιήθηκε η πρώτη μέτρηση ph με την χρήση ηλεκτρονικού πεχαμέτρου (Jenway, 3510 ph meter). Η θερμοκρασία του εργαστηριακού χώρου παρέμεινε σε σταθερά επίπεδα μεταξύ 13 o C - 14,5 o C. Ανά τακτά χρονικά διαστήματα (7 ημέρες) πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις του ph. Τα αποτελέσματα αυτών των περιοδικών μετρήσεων παρατίθενται στον παρακάτω πίνακα (Πίν.17). Μετρήσεις 20/12/ /12/2012 8/1/ /1/ /1/ /1/2013 5/2/2013 Μαγνησίτης 2,68 5,92 8 8,46 8,92 8,92 8,94 Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης 2,49 3,33 7,1 8,12 8,47 8,63 8,76 Δολερίτης 2,75 2,93 4,27 4,38 4,55 4,5 4,44 Βασάλτης 2,4 2,27 5,17 5,87 6,1 5,9 5,6 Ασβεστόλιθος 1 2,49 6,62 7,52 8,2 7,95 7,66 7,42 Ασβεστόλιθος 2 3,3 6,44 7,64 8,33 8,85 8,66 8,25 Ασβεστόλιθος 3 2,65 6,4 7,31 7,69 7,95 7,64 7,36 Ασβεστόλιθος 4 2,55 6,74 7,39 7,79 7,91 7,45 7,2 Ασβεστόλιθος 5 2,72 6,6 7,49 7,8 7,89 7,67 7,37 Πίνακας 17: Πίνακας των αποτελεσμάτων των περιοδικών μετρήσεων ph. 179

181 Τα αποτελέσματα των μετρήσεων ph παρατίθενται παρακάτω (Εικ. 123) σε μορφή γραφήματος με σκοπό την καλύτερη αναπαράσταση της διακύμανσης των τιμών τους. ph Hμερομηνίες μετρήσεων Εικόνα 123: Μεταβολή του ph ανά λιθότυπο σε σχέση με τον χρόνο. Από το παραπάνω διάγραμμα είναι ευκρινές ότι η τιμή του ph μεταβάλλεται με διαφορετικό τρόπο ανά λιθότυπο καθώς και σε διαφορετικό βαθμό. Αυτή η διαφορετική μεταβολή οφείλεται κυρίως στα διαφορετικά ορυκτολογικά χαρακτηριστικά των πετρωμάτων αλλά και στα ιδιαίτερα δομικά τους χαρακτηριστικά. Είναι εμφανές ότι ο μαγνησίτης και ο σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης παρουσιάζουν μία συνεχή ανοδική πορεία σε αντίθεση με τα ανθρακικά πετρώματα. Τα ανθρακικά πετρώματα στις δύο τελευταίες μετρήσεις παρουσιάζουν πτωτικές τάσεις, δηλαδή μετά το πέρας 45 ημερών. Αυτή η πτωτική τάση των ανθρακικών ερμηνεύεται από την άμεση αντίδραση τους με το όξινο περιβάλλον καθώς αυτά αντέδρασαν με την προσθήκη του HCl, κατευθείαν, σύμφωνα με τις αντιδράσεις: CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + H 2 O +CO 2 (g) MgCO 3 + HCl MgCl 2 + H 2 O +CO 2 (g) Λόγω της μεταβολής του ph, σε τιμές μεγαλύτερες του 6, διευκολύνθηκε η διαφυγή του διοξείδιο του άνθρακα από το σύστημα σε αέρια μορφή (Κομνίτσας & Ξενίδης, 2001), ενώ 180

182 παράλληλα τα άλατα παρέμειναν μέσα στο νερό και καθίζησαν πάνω στα πετρώματα. Επιπροσθέτως, οι αντιδράσεις των ανθρακικών πετρωμάτων είναι έντονα εξώθερμες, με αποτέλεσμα στα συστήματα CaCO 3 - CaCl 2 και MgCO 3 MgCl 2 να υπάρχει και ελεύθερο CaO και MgO αντίστοιχα. Αναλόγως της περιεκτικότητας (%) και της επιφάνειας αντίδρασης σε CaO και MgO ερμηνεύεται και η μεταβολή του ph στα παραπάνω συστήματα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα, της έντονης διακύμανσης στη τιμή του ph σε σχέση με την ορυκτολογική σύσταση παρουσιάζεται μεταξύ των βασικών και υπερβασικών λιθοτύπων της Βέροιας (Εικ. 124). Το αυξημένο ποσοστό του σερπεντινιωμένου χαρτσβουργίτη σε μαγνήσιο (34,80%) φαίνεται ότι επιδρά θετικά στην μεταβολή του ph ενώ αντιθέτως η αυξημένη περιεκτικότητα σε Fe (>10%) των βασικών λιθοτύπων (βασάλτη, δολερίτη) σε συνδυασμό με την πολύ μικρή περιεκτικότητα σε Ca και Mg (<4%) φαίνεται να είναι λιγότερο αποτελεσματικά ως προς την αύξηση της τιμής του ph. Επιπλέον, η περιεκτικότητά των βασικών πετρωμάτων σε μεταλλικά ορυκτά μπορεί να προκαλέσει απελευθέρωση στο σύστημα θειικών ενώσεων, με αποτέλεσμα να έχουμε την παρουσία δύο οξέων στο διάλυμα νερού. Αυτό γιατί πέραν του όξινου προϋπάρχοντος περιβάλλοντος, ουσιαστικά δημιουργείται ένα νέο νέο δεύτερο όξινο σύστημα, που προφανώς δεν εξυγιαίνει αλλά αντιθέτως πιθανά να επιδεινώνει το περιβαλλοντικό πρόβλημα. ph Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Δολερίτης Βασάλτης Εικόνα 124: Διακύμανση των τιμών του ph σε υπερβασικούς και βασικούς λιθότυπους. 181

183 Κεφάλαιο 9 9. Διερεύνηση αμιαντικών ορυκτών 9.1 Γενικά στοιχεία για τον αμίαντο Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε μελέτη των υπό εξέταση δειγμάτων για την ύπαρξη αμιαντικών ορυκτών καθώς τα υπερβασικά πετρώματα του οφιολιθικού συμπλέγματος θεωρούνται οι μεγαλύτεροι παραγωγοί αμιάντου. Ο όρος «αμίαντος» χαρακτηρίζει μια οικογένεια πυριτικών ορυκτών με ινώδη μορφή. Η διεθνής ονομασία του είναι «Αsbestos» και έχει ελληνική προέλευση από τη λέξη άσβεστος. Ο αμίαντος απαντάται στη διεθνή βιβλιογραφία και ως «Amianthus» με την ελληνική του προέλευση να δηλώνει ότι δεν υφίστατο μίανση (Αναστασιάδου, 2004). Τα ορυκτά του αμιάντου ταξινομούνται σε δύο βασικές ομάδες. Αρχικά στην ομάδα του σερπεντίνη, που περιλαμβάνει μόνο την ινώδη μορφή του χρυσοτίλη και την ομάδα των αμφιβόλων που περιλαμβάνει τις ινώδεις ποικιλίες του ακτινόλιθου, τρεμολίτη, ανθοφυλλίτη, κροκιδόλιθου και του αμοσίτη. Ο αμίαντος, αποτελείται από Si, O 2, H και διάφορα κατιόντα μεταλλικών στοιχείων. Αποτελεί ένα υλικό με μακρόστενους ινώδεις κρυστάλλους, ποικίλων διαμέτρων και μηκών χαρακτηριζόμενο ως επιβλαβές για τον ανθρώπινο οργανισμό από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (WHO), όταν οι διαστάσεις των ινών ανέρχονται σε μήκος L> 5 μm, διάμετρο d< 3 μm και λόγο «μήκους / διαμέτρου» 3:1. Γενικά, αποτελεί ένα εύκαμπτο υλικό (πέρα από τον αμφιβολιτικό αμιάντο), έχει μεγάλη αντοχή σε εφελκυσμό, σε χημική και θερμική προσβολή, μεγάλη ειδική επιφάνεια και μπορεί να διαχωριστεί με μηχανικά μέσα σε ίνες ποικίλου μήκους και διατομής. Οι ινώδεις κρύσταλλοι είναι αυτοί που αναζητήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής καθώς η πιθανή ύπαρξη τους να περιόριζε ή ακόμα και να ανέστελλε την χρήση αδρανών υλικών, ανεξαρτήτως των υπολοίπων φυσικομηχανικών ιδιοτήτων που μπορεί να είχαν οι υπο εξέταση λιθότυποι. Αυτό διότι η με βάση την Ελληνική νομοθεσία (Υπουργική Απόφαση Αριθ. 1154/93), απαγορεύεται η διάθεση στην αγορά και η χρήση προϊόντων (π.χ. κονιαμάτων, χρωμάτων, μονωτικών/ηχομονωτικών υλικών πυκνότητας μικρότερης από 1 g/cm 3 ) που περιέχουν ινώδη-αμιαντούχα ορυκτά. 182

184 9.1.2 Χρήσεις αμιάντου Η χρήση του αμιάντου αναφέρεται από την αρχαιότητα και ειδικότερα από την αρχαία Ελλάδα που τον χρησιμοποιούσαν στα λυχνάρια ως φυτίλι. Εκτεταμένη χρήση του υπήρξε μετά τον 2 ο παγκόσμιο πόλεμο όπου χρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή και ανακαίνιση σχολείων και άλλων δημόσιων κτιρίων (Αναστασιάδου, 2004). Έτσι, διαπιστώνεται η χρήση του αμιάντου κυρίως σε δομικά υλικά και μονώσεις (Αξιώτης, 2009) αλλά και σε άλλες πολυάριθμες καθημερινές εφαρμογές (Εικ. 125). Επιπροσθέτως ο αμίαντος βρίσκει ευρύτατη εφαρμογή σε : Υφάσματα Ελάσματα Φλάντζες Μονωτικά υλικά Φρένα Συμπλέκτες Αμιαντοσωλήνες Ως αδρανές στην παραγωγή αμιαντοτσιμέντου Η εκτεταμένη εξόρυξη του πραγματοποιήθηκε περίπου το στον Καναδά και αργότερα στην Ιταλία. Σήμερα όμως η παραγωγή αμιάντου έχει σημαντικά πτωτικές τάσεις καθώς είναι πολλά τα κράτη που έχουν απαγορεύσει πλέον την εξόρυξη του, όπως στην Ευρώπη που έχει απαγορευτεί και η εξόρυξη αλλά και η χρήση του. Υπάρχουν ακόμα κράτη, κυρίως αυτά που δεν έχουν αναπτύξει τον τομέα κοινωνικής προστασίας και υγείας, που συνεχίζουν την εξόρυξη αλλά και την χρήση του αμιάντου, όπως η Ινδία, το Πακιστάν, η Ινδονησία κ.α. Εικόνα 125 : Στην εικόνα παρατίθενται οι χρήσεις του αμιάντου σε ένα σύγχρονο σπίτι. 183

185 9.1.3 Επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία Ο αμίαντος έχει θεωρηθεί υπεύθυνος για σοβαρές ασθένειες των πνευμόνων καθώς και για μεγάλο αριθμό θανατηφόρων κρουσμάτων κυρίως σε πληθυσμούς που εκτέθηκαν κατά την περίοδο άνθισης της παραγωγής του. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την κατάθεση νομοθετικών πλαισίων απαγόρευσης της χρήσης του αμιάντου, την ανάπτυξη τεχνολογιών αιχμής για την ασφαλή απομάκρυνση και επεξεργασία του, καθώς και την εκτεταμένη ιατρική μελέτη της επίδρασής του στην ανθρώπινη υγεία. Οι μηχανισμοί προστασίας που διαθέτει ο ανθρώπινος οργανισμός εμποδίζει την είσοδο μικρών σωματιδίων στο πνευμονικό σύστημα. Παρά όμως το σύνολο των αμυντικών μηχανισμών που διαθέτει ο άνθρωπος, κάποιοι κρύσταλλοι με ινώδη μορφή όπως ο αμίαντος έχουν την δυνατότητα να ξεπερνούν αυτή την άμυνα και να εισχωρούν μέσω της αναπνευστικής οδού στον πνεύμονα. Σε αυτό το σημείο ενεργοποιείται ο μηχανισμός καθαρισμού της σκόνης με αποτέλεσμα οι χαρακτηριστικές επιμήκεις ίνες αμιάντου να καταφέρνουν και τέλος να διεισδύουν στις πνευμονικές κυψελίδες (Εικ 126). Εικόνα 126: Απόθεση ινών στο πνευμονικό σύστημα και μηχανισμοί άμυνας. (Paul et al., 2001) Λόγω της αδυναμίας των μηχανισμών των πνευμόνων να απομακρύνουν τις ίνες αναπτύσσονται σωματίδια αμιάντου. Με την χρόνια εισπνοή ινών, τα σωματίδια αμιάντου παραμένουν σταθερά στη θέση τους και συσσωρεύονται με αποτέλεσμα τη σκλήρυνση των ιστών του πνεύμονα με την πάροδο του χρόνου, δηλαδή μείωση της επιφάνειας ανταλλαγής αέρα. Ως εκ τούτου ο πνεύμονας παρουσιάζει τάση για συρρίκνωση. Η προαναφερθείσα ασθένεια καλείται ίνωση και διακρίνεται σε δύο είδη: 184

186 Την αμιάντωση (ίνωση του πνευμονικού παρεγχύματος) Και την ίνωση του υπεζωκότα (ίνωση της επιφάνειας του υπεζωκότα) Η αμιάντωση και η ίνωση υπεζωκότα επιφέρουν κατά κανόνα περαιτέρω επακόλουθες ασθένειες όπως βρογχιεκτασία, υπερτροφία δεξιού ημικαρδίου και εμφυσήματα. Γενικά, δεν υπάρχει κάποιου είδους θεραπεία για τις ινώσεις μέχρι και σήμερα (Αναστασιάδου, 2004). Εκτός από την ίνωση έχει αποδειχθεί ότι ο αμίαντος είναι πολύ ισχυρή καρκινογόνος ουσία. Σ αυτό είναι υπεύθυνη εκτός από την ίνα και η βιοσταθερότητα των ανθρώπινων ιστών. Εμφανίζονται κυρίως δύο τύποι καρκίνου: Καρκίνος του πνεύμονα (50% λόγω αμιάντωσης) Μεσοθηλίωμα (επιθετικό είδος καρκίνου) Στην εικόνα που ακολουθεί παρουσιάζονται τα στάδια δημιουργίας καρκίνου του πνεύμονα Εικόνα 127: Στάδια δημιουργίας καρκίνου του πνεύμονα.(αναστασιάδου 2004) 185

187 9.1.4 Εξορυκτικές διαδικασίες αμιάντου στην Ελλάδα Το πρώτο εργοστάσιο αμιάντου στην Ελλάδα λειτούργησε στη Νέα Λάμψακο στην περίοδο (ΕΛΛΕΝΙΤ) με δυναμικότητα παραγωγής τόνους αμιαντοτσιμέντου ετησίως. Ένα δεύτερο εργοστάσιο από την ίδια εταιρεία ξεκίνησε στη Γέφυρα Θεσσαλονίκης το Προοδευτικά όλες οι μονάδες μεταφέρθηκαν εκεί, κυρίως λόγω των αντιδράσεων των κατοίκων της Ν. Λαμψάκου και την άρνησή τους να ανανεωθεί η άδεια του εργοστασίου το Τα τελευταία χρόνια λειτουργούσε με την επωνυμία Trastic Enterprises Ltd με παραγωγή τόνους ετησίως. Το τρίτο εργοστάσιο λειτούργησε στην Πάτρα από το 1969 (ΑΜΙΑΝΤΙΤ) και από το 1994 ως ΙΝΟΤΣΙΜΕΝΤ ΑΕ με παραγωγή τόνους ετησίως τα τελευταία χρόνια. Η ένωση βιομηχανιών και αμιαντοτσιμέντου Ελλάδας στο παρελθόν αποτελείτο από τις εταιρείες ΕΛΛΕΝΙΤ- ΑΜΙΑΝΤΙΤ - ΕΒΠΑ ΕΥΕΛΙΤ με δυνατότητα παραγωγής τόνους ετησίως και από το 1977 μια εταιρεία ορυχείο, τη ΜΑΒΕ (Μεταλλεία Αμιάντου Βορείου Ελλάδας), θυγατρική της ΕΤΒΑ. (Νικολάου 2009) Μέθοδοι ανίχνευσης και ποιοτική ανάλυση Πλέον είναι διαθέσιμες διάφορες μέθοδοι ανίχνευσης των αμιαντικών ορυκτών, με βέλτιστα αποτελέσματα όταν οι διάφορες μέθοδοι χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό μεταξύ τους και όχι μεμονωμένα. Πιο συγκεκριμένα οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται είναι οι ακόλουθοι : Ηλεκτρονική μικροσκοπία διέλευσης (TEM -Transmission Electron Microscopy) Ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM - Scanning Electron Microscopy) Πολωτική μικροσκοπία (PLM Polarized Light Microscopy) Μικροσκοπία αντίθεσης φάσης (PCM Phase Contrast Microscopy) Φασματοσκοπία υπερύθρου (IR Infrared Spectroscopy) Ηλεκτρονική μικροανάλυση (EPMA - Electron Probe Microanalysis) Περιθλασιμετρία ακτίνων Χ (XRD X Ray Powder Diffraction) Φασματομετρία φθορισμού ακτίνων Χ (XRF X Ray Fluorescence) Η ακριβέστερη μέθοδος για την μέτρηση και αξιολόγηση των ινών αμιάντου αποτελεί ο συνδυασμός δύο ή και παραπάνω μεθόδων από αυτές που αναφέρθηκαν παραπάνω. 186

188 9.2 Εργαστηριακή διερεύνηση για αμιαντικά ορυκτά Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της ύπαρξης αμιαντικών ορυκτών εντός των ληφθέντων δειγμάτων που επρόκειτο να αξιολογηθούν για την χρήση τους ως αδρανή υλικά σε διάφορες κατασκευές. Η διερεύνηση για την ύπαρξη ή μη αμιαντικών ορυκτών πραγματοποιήθηκε σε διαδοχικές φάσεις. Αρχικά, κατά την πετρογραφική εξέταση των πετρωμάτων πραγματοποιήθηκε ένας πρώτος διαχωρισμός μεταξύ αυτών που ήταν περισσότερο πιθανό να περιέχουν κάποιο είδος αμιαντικού ορυκτού και αυτών που πιθανό να μην περιέχουν. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε εξέταση με τη μέθοδο της περιθλασιμετρίας ακτίνων-χ και τελικά επιλεγμένες τομές οδηγήθηκαν για περεταίρω εξέταση στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης του Εργαστηρίου Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας και Μικροαναλύσης του Πανεπιστημίου Πατρών Περιθλασιμετρία ακτίνων X Η περίθλαση ακτίνων Χ σε δείγματα υπό μορφή σκόνης, επιτρέπει τον προσδιορισμό της δομής και της σύστασης του δείγματος, το οποίο μπορεί να περιέχει περισσότερες από μία κρυσταλλικές ενώσεις. Η γενική αρχή της έγκειται στην εξής πρόταση: Όταν ένα άτομο βρεθεί σε δέσμη ακτίνων Χ σκεδάζεται σύμφωνα με την προσπίπτουσα ακτινοβολία. Εάν ένας στοίχος ισαπεχόντων ομοίων ατόμων, δηλαδή μονοδιάστατη πλεγματική διάταξη, βρεθεί μέσα σε μια δέσμη, τότε το κάθε άτομο θα σκεδάζει την προσπίπτουσα ακτινοβολία κατά τον ίδιο ακριβώς τρόπο. Τα σκεδαζόμενα κύματα συμβάλλουν μεταξύ τους και προς ορισμένες κατευθύνσεις ώστε να προκύπτουν μέγιστα εντάσεως. Το σύνθετο φαινόμενο της σκεδάσεως και της συμβολής ονομάζεται περίθλαση των ακτίνων Χ από τα άτομα (Αλεξίου, 2008). Οι κρύσταλλοι συμπεριφέρονται ως ενεργά τρισδιάστατα φράγματα και η περίθλαση μπορεί να θεωρηθεί ισοδύναμη με την ανάκλαση της προσπίπτουσας δέσμης από τα διάφορα δικτυωτά επίπεδα του κρυστάλλου (Εικ. 128). Όταν η προσπίπτουσα ακτινοβολία δεν είναι μονοχρωματική τότε για κάθε μήκος κύματος επέρχεται ανάκλαση σε διαφορετικές γωνίες και έτσι επιτυγχάνεται ανάλυση της προσπίπτουσας δέσμης. Στην περίπτωση των κρυστάλλων, από κάθε άτομο του βασικού πλέγματος ατόμων προκύπτει πλεγματική διάταξη όμοια με εκείνες των υπόλοιπων ατόμων, παράλληλα προς αυτές και μετατοπισμένη κατά το διάνυσμα μεταξύ των αντίστοιχων ατόμων. Κάθε πλεγματική διάταξη ανακλά συγχρόνως τη δέσμη όταν πληρείται η συνθήκη Bragg (n λ = 2 d sinθ) και οι δύο ανακλώμενες συμπίπτουν κατά διεύθυνση, διαφέρουν όμως σε φάση. 187

189 Εικόνα 128: Γραφική αναπαράσταση της περίθλασης ακτίνων Χ στο πλέγμα. (Haberkornard et al, 1999) Η ένταση της ανακλώμενης δέσμης εξαρτάται από την διάταξη των ατόμων στο χώρο. Συνεπώς, με μέτρηση των γωνιών 2θ των ανακλώμενων δεσμών από τα δικτυωτά επίπεδα μπορούμε να βρούμε τις σταθερές κυψελίδας και με μέτρηση των εντάσεων να προσδιορίσουμε τη δομή (Εικ. 129) (Haberkornard et al 1999, Τσιλιγκερίδης 2008). Εικόνα 129:Διάγραμμα πειραματικής διάταξης. Στα δεξιά απεικονίζεται η σκεδασμένη ένταση ως συνάρτηση της γωνίας θ (Σταθογιάννη, 2007). Η προετοιμασία δειγμάτων προς ανάλυση XRD απαιτεί δείγματα λειοτριβημένα, βάρους περίπου 0,5 1 g ανά δειγματοφορέα. Σε ότι αφορά στον ορυκτολογικό προσδιορισμό, έχει καλύτερα αποτελέσματα σε δείγματα με μικρό αριθμό διαφορετικών ορυκτών. Γενικά, η ανάλυση δεν καταστρέφει το δείγμα δίνοντας τη δυνατότητα επανεξέτασής του (Κουμαντάκης, 2007). Η ποιοτική ανάλυση του ακτινογραφήματος έγινε με την βοήθεια του προγράμματος EVA. Η τεχνική αυτή επιτρέπει τον προσδιορισμό της κρυσταλλικής δομής των ορυκτών ενώσεων, άρα και των ινών αμιάντου που βρίσκονται σε κάποιο στερεό υλικό. Δεν είναι όμως 188

190 δυνατός ο υπολογισμός των διαστάσεων των ινών, επομένως θεωρείται ακατάλληλη μέθοδος από μόνη της να ταυτοποιήσει την ύπαρξη αμιαντικών ινών και γιαυτό χρησιμοποιούμε αυτή την μέθοδο σε συνδυασμό με άλλες. Στην παρούσα διατριβή, η μέθοδος XRD που πραγματοποιήθηκε στο Τμήμα Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών (Εικ. 130), χρησιμοποιήθηκε προκειμένου να διερευνηθεί η πιθανότητα συμμετοχής αμιαντούχων φάσεων στους υπο εξέταση λιθότυπους. Τα κατώτερα όρια ανιχνευσιμότητας καθεμίας ορυκτής φάσης είναι τουλάχιστον το 2-3 %. Παρακάτω στις εικόνες παρατίθενται τα περιθλασιογράμματα που προέκυψαν από αναλύσεις με τη μέθοδο περιθλασιμετρίας ακτίνων X. Εικόνα 130: Μέθοδος καταγραφής με περιθλασίμετρο ακτίνων Χ. 189

191 Εικόνα 131: Περιθλασιόγραμμα σερπεντινιομένου λερζόλιθου (Βε01). Λιζαρδίτης Χρυσοτίλης Μαγνητίτης Εικόνα 132: Περιθλασιόγραμμα σερπεντινιομένου χαρτσβουργίτη (Βε12) Λιζαρδίτης Χρυσοτίλης Σπινέλιος Μαγνητίτης 190

192 Εικόνα 133: Περιθλασιόγραμμα βασάλτη. Χαλαζίας Αλβίτης Χλωρίτης Βερμικουλίτης Εικόνα 134: Περιθλασιόγραμμα δολερίτη. Χαλαζίας Χλωρίτης Βερμικουλίτης Αλβίτης Ακτινόλιθος 191

193 Εικόνα 135: Περιθλασιμετρία κατακλαστικού δολερίτη Χαλαζίας Αλβίτης Χλωρίτης Ακτινόλιθος Από την ερμηνεία των περιθλασιογραμμάτων, προκύπτει ότι σε ορισμένα από τα υπό μελέτη δείγματα συμμετέχουν ορυκτά της ομάδας του αμιάντου. Πιο συγκεκριμένα, διαπιστώθηκε η συμμετοχή ακτινόλιθου στους κατακλαστικούς δολερίτες (Εικ. 135) καθώς και σε δολερίτες (Εικ. 134 ) του οφιολιθικού συμπλέγματος της Βέροιας. Όσον αφορά στους υπερβασικούς λιθότυπους, ανιχνεύθηκε χρυσοτίλης στους σερπεντινιωμένους λερζόλιθους και χαρτσβουργίτες (Εικ. 131, 132 ). Στους βασάλτες, δεν ανιχνεύτηκε κάποιο ορυκτό της ομάδας του αμιάντου Αναζήτηση αμιαντούχων ορυκτών στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) Στην επόμενη φάση της διερεύνησης ινωδών αμιαντούχων ορυκτών, κατασκευάστηκαν στιλπνές τομές επιλεγμένων δειγμάτων και οδηγήθηκαν για περαιτέρω εξέταση στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο αποτελεί ένα ιδιαίτερα αξιόπιστο και χρήσιμο εργαλείο. Οι εικόνες που λαμβάνονται είναι εικόνες δευτερογενούς εκπομπής ηλεκτρονίων που αποτυπώνουν σχεδόν ιδανικά την πραγματική μορφή των ινών. Είναι η προτιμητέα μέθοδος γιατί δίνει ποσοτικές αναλύσεις μεγαλύτερης ακρίβειας. 192

194 Η αρχή λειτουργίας της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (Εικ. 136) είναι η εκπομπή ηλεκτρονίων πάνω στο δείγμα και η ανίχνευση της ανάκλασης των ηλεκτρονίων αυτών. Αποτέλεσμα αυτού είναι η δυνατότητα απεικόνισης μιας μικροσκοπικής επιφάνειας του δείγματος όπως επίσης η εύρεση της ποιοτικής και ποσοτικής σύστασης των υλικών του δείγματος και η στοιχειακή κατανομή του (Mouret et al, 1995). Για την ανάλυση των δειγμάτων δεν απαιτείται λειοτρίβηση. Επίσης, δεν απαιτείται κάποια άλλη επεξεργασία τους εκτός από την επίστρωσή τους με μια λεπτή στρώση λευκόχρυσου ή άνθρακα της τάξεως των 10 nm ώστε να γίνουν ηλεκτρικά αγώγιμα (Ζαχαράκη, 2009). Εικόνα 137: Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Σάρωσης SEM. Από τους υπο εξέταση βασικούς λιθότυπους ο κατακλαστικός δολερίτης και ο δολερίτης παρουσιάζουν ακτινόλιθο κατά τα αποτελέσματα τόσο της μικροσκοπικής έρευνας, με πολωτικό μικροσκόπιο, όσο και με τη χρήση της περιθλασιμετρίας ακτίνων X. Για το λόγο αυτό, τα δείγματα αυτά εξετάστηκαν στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο και ελήφθησαν εικόνες SEM (Εικ. 137). Από την εξέταση των εικόνων προκύπτει για τα βασικά πετρώματα ότι ο ακτινόλιθος εντοπίζεται σε πολύ χαμηλά ποσοστά και αποτελείται από κρυστάλλους δυο γενιών, μίας μη αμιαντούχου μορφής και μίας αμιαντούχου μορφής, όμως δεν εντοπίζονται περιοχές με εκτεταμένη εμφάνιση σε ακτινόλιθο. Σε αρκετές περιπτώσεις στον κατακλαστικό δολερίτη (Βε43) ο ακτινόλιθος απουσιάζει πλήρως, με το χλωρίτη να αποτελεί το προϊόν εξαλλοίωσης του κλινοπυρόξενου και τον αλβίτη να επικρατεί ποσοστιαία έναντι των υπολοίπων κρυστάλλων ( Εικ. 138). 193

195 Α Β Γ Εικόνα 138: Εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM) κατακλαστικού δολερίτη (Βε43) προς εξέταση αμιαντικών ορυκτών Απουσιάζουν οι αμιαντικές ίνες σε εκτεταμένο βαθμό του πετρώματος και εντοπίζεται μόνο τοπικά (Γ σημείο 2). 194

196 Στον άλλο βασικό λιθότυπο, τον δολερίτη (Εικ. 139), εφόσον προηγήθηκε ακριβής μέτρηση των διαστάσεων των ινών, εντοπίστηκε σε περιορισμένη εκατοστιαία έκταση ινώδεις ακτινόλιθος είτε μεμονωμένος είτε σε συσσωματώματα. A Act B Act Γ Act Εικόνα 139: Εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM) δολερίτη (Βε 24) όπου εντοπίστηκαν ίνες ακτινόλιθου. Στην εικόνα Γ φαίνεται η περιοχή με τα λευκά διακριτικά που εντοπίστηκε αμιαντική ίνα ενώ στην περιοχή με τα κόκκινα διακριτικά φαίνονται ίνες που δεν είναι αμιαντικές. 195

197 Κατά συνέπεια, γίνεται αντιληπτό ότι σε περίπτωση εκμετάλλευσης των βασικών πετρωμάτων, το ήδη μικρό ποσοστό των ινωδών-αμιαντούχων κρυστάλλων που εντοπίστηκε μόνο στον δολερίτη, θα μειωθεί ακόμη περισσότερο στο σύνολο των υλικών εξόρυξης και επομένως το ποσοστό αμιάντου θα είναι κάτω από τα επιτρεπτά όρια οπότε και δεν θα υπάρχει πρόβλημα καταλληλότητας αυτών. Εκπρόσωπος των υπερβασικών πετρωμάτων, που διερευνήθηκε στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης λόγω του ιδιαίτερα αυξημένου ποσοστού σε σερπεντίνη είναι ο σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης (Βε12). Όπως φαίνεται και στις εικόνες 140(Α,Β,Γ) σε διάφορες μεγεθύνσεις, παρόλο τον αυξημένο βαθμό σερπεντινίωσης, δεν εντοπίζονται αμιαντικές ίνες. Η αναζήτηση αμιαντικών ινών πραγματοποιήθηκε τόσο εντός των φλεβιδίων που διαπερνούν το πέτρωμα όσο και εντός των σχηματιζόμενων κυψελών, που αποτελούν αποτέλεσμα της σερπεντινίωσης. Α Β 196

198 Γ Εικόνα 140: Εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM) σερπεντινιωμένου χαρτσβουργίτη (Βε12) προς εξέταση αμιαντούχων ορυκτών. Γενικότερα όσον αφορά στους υπερβασικούς λιθότυπους, στους οποίους εντοπίστηκε κατά την πετρογραφική εξέταση σημαντικό ποσοστό σερπεντίνη, δεν ταυτοποιήθηκε αμιαντική μορφή χρυσοτίλη κατά την λεπτομερή παρατήρηση στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Επομένως, και οι υπερβασικοί λιθότυποι φαίνεται πως δεν παρουσιάζουν κανένα πρόβλημα κατά την εκμετάλλευση τους σχετικά με την περιεκτικότητα τους σε επιβλαβή συστατικά. Παρά ταύτα η διερεύνηση αυτή χρήζει επιπλέον έρευνας πριν την όποια εκμετάλλευση και μελλοντική λατομική διενέργεια. 197

199 Κεφάλαιο Συσχετίσεις μεταξύ φυσικών, γεωμετρικών, μηχανικών, φυσικοχημικών παραμέτρων 10.1 Γενικά Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων των φυσικών, γεωμετρικών, φυσικοχημικών και μηχανικών ιδιοτήτων και εξήχθησαν συσχετισμοί μεταξύ τους. Σκοπό των συσχετίσεων αποτελεί η εξακρίβωση των σχέσεων αλληλεπίδρασης μεταξύ των ιδιοτήτων και την εξαγωγή συμπερασμάτων της μίας ιδιότητας μέσω της άλλης. Αρχικά, για να πραγματοποιηθεί γραφική επεξεργασία των δεδομένων πραγματοποιείται κατασκευή πινάκων που περιείχαν τις τιμές που ελήφθησαν ανά δοκιμή. Εν συνεχεία οι ποσοτικές μεταβλητές επεξεργάζονται με την κατασκευή διαγραμμάτων διασποράς. Τα διαγράμματα διασποράς, αποτελούν μια αναπαράσταση των ζευγών (Χ,Υ) σε διαγραμματική μορφή. Η ανεξάρτητη μεταβλητή Χ τοποθετείται στον οριζόντιο άξονα και η μεταβλητή Υ στον κατακόρυφο. Ακολούθως, πραγματοποιείται ανάλυση παλινδρόμησης, προκειμένου να προσδιοριστεί η συνάρτηση που ορίζει την καλύτερη δυνατή καμπύλη συσχέτισης. Οι συναρτήσεις που χρησιμοποιούνται είναι κυρίως η γραμμική, η λογαριθμική, η υπερβολική και η εκθετική Ανάλυση παλινδρόμησης δεδομένων Με την ανάλυση παλινδρόμησης εξετάζουμε τη σχέση μεταξύ δύο ή περισσοτέρων μεταβλητών με σκοπό την πρόβλεψη των τιμών της μιας, μέσω των τιμών της άλλης. Σε κάθε πρόβλημα παλινδρόμησης διακρίνουμε δύο είδη μεταβλητών: τις ανεξάρτητες ή ελεγχόμενες ή επεξηγηματικές και τις εξαρτημένες ή απόκρισης. Το ποσοστό της μεταβολής της εξαρτημένης Υ το οποίο ερμηνεύεται από την ανεξάρτητη μεταβλητή Χ καλείται συντελεστής προσδιορισμού R 2. Λαμβάνει τιμές από μηδέν έως ένα. Όσο πιο κοντά βρίσκεται η τιμή του R 2 στην μονάδα, τόσο πιο ισχυρή γίνεται η σχέση εξάρτησης των μεταβλητών Υ και Χ. Οι μη προσδιοριστικές σχέσεις μεταξύ μεταβλητών ονομάζονται στοχαστικές στατιστικές σχέσεις. Στην περίπτωση αυτή αν επαναλάβουμε το πείραμα πολλές φορές θέτοντας το Χ στο 198

200 ίδιο επίπεδο X = x i τότε στην τιμή i x της X δεν αντιστοιχεί μια μόνο τιμή i y της Υ αλλά, γενικά, αντιστοιχεί ένα πλήθος διαφορετικών τιμών της Υ. Για παράδειγμα, αν X είναι η τιμή της μονοαξονικής φόρτισης και Υ είναι η περιεχόμενη υγρασία του, η Υ βρίσκεται σε στοχαστική σχέση-εξάρτηση από τη X, γιατί η περιεχόμενη υγρασία του πετρώματος επηρεάζεται και από άλλους παράγοντες όπως είναι η ορυκτολογική σύσταση και η δομική σχέση των ορυκτών. Σε μια στοχαστική σχέση, το διάγραμμα διασποράς αποτελεί γενικά, ένα νέφος σημείων το οποίο πολλές φορές καθορίζει μια ιδεατή γραμμή η οποία δίνει μια πρώτη εικόνα της σχέσης που συνδέει τις δύο μεταβλητές. Η σχέση μάλιστα μεταξύ των δύο μεταβλητών είναι τόσο περισσότερο ισχυρή όσο πιο κοντά στην ιδεατή γραμμή βρίσκονται τα σημεία του διαγράμματος διασποράς. Στο πρώτο από τα παρακάτω σχήματα (Εικ. 141Α) έχουμε το διάγραμμα διασποράς μιας ισχυρής σχέσης στην οποία όταν αυξάνουν οι τιμές της X αυξάνουν γενικά και οι τιμές της Υ, ενώ στο δεύτερο σχήμα (Εικ. 141Β) έχουμε μια λιγότερο ισχυρή σχέση στην οποία όταν αυξάνουν οι τιμές της X ελαττώνονται γενικά και οι τιμές της Υ. Τέλος, στην περίπτωση του τρίτου σχήματος (Εικ. 141Γ) δεν υπάρχει κάποια σχέση μεταξύ των Χ και Υ. A Β Γ Εικόνα 141: Παραδείγματα συσχετίσεων. Δύο μεταβλητές που συνδέονται είτε με συναρτησιακή-προσδιοριστική σχέση είτε με στοχαστική σχέση λέγονται «εξαρτημένες». Αν υπάρχει εξάρτηση μεταξύ δύο μεταβλητών, τότε μπορούμε τη μια από αυτές να τη χαρακτηρίσουμε ως «αιτία» και την άλλη ως «αποτέλεσμα». Αυτό όμως, μόνο στην περίπτωση που η εξάρτηση οφείλεται σε σχέση αιτιότητας των δύο μεταβλητών και όχι σε μια απλή συμμεταβολή η οποία μπορεί να οφείλεται σε εξάρτηση των δύο μεταβλητών από μια τρίτη μεταβλητή. 199

201 10.3 Συσχετίσεις μεταξύ παραμέτρων των αδρανών υλικών Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκαν γραφήματα διασποράς, για την μελέτη των συσχετίσεων που προκύπτουν μεταξύ των φυσικών, γεωμετρικών, μηχανικών και φυσικοχημικών ιδιοτήτων. Διερευνήθηκαν στο σύνολο τους όλοι οι δυνατοί συσχετισμοί μεταξύ των δοκιμών, εκ των οποίων θα παρατεθούν παρακάτω οι αντιπροσωπευτικότερες. Κατά την επεξεργασία των διαγραμμάτων, προέκυψε χρήσιμος ο διαχωρισμός και η κατάταξη των συσχετίσεων ανάλογα με την τιμή του R 2. Ο διαχωρισμός που πραγματοποιήθηκε κατέταξε τις συσχετίσεις σε υψηλές, ενδιάμεσες και ασθενείς. Ο παραπάνω διαχωρισμός των συσχετίσεων πραγματοποιήθηκε αυθαίρετα (βάση των τιμών R 2 ) στα παρακάτω διαστήματα: < 0,5 R 2 ασθενή συσχέτιση 0,5-0,7 R 2 ενδιάμεση συσχέτιση >0,7 R 2 υψηλή συσχέτιση Υψηλές συσχετίσεις Από τις περισσότερο σημαντικές συσχετίσεις αποτελούν αυτές που αναπτύσσονται μεταξύ των μηχανικών ιδιοτήτων και είναι εφικτή η εκτίμηση της μίας ιδιότητας από την άλλη. Τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών, όπως φαίνεται στην Εικόνα 142, έδειξαν ότι ο δείκτης αντοχής LA συσχετίζεται ισχυρά αρνητικά με την αντοχή των πετρωμάτων σε μονοαξονική φόρτιση (UCS). H σχέση που περιγράφει την τάση, και χαρακτηρίζεται από υψηλό R 2, είναι η : LA= -0,0996 (UCS) = 27,641 (R 2 =0,84) Τέτοιες μελέτες σε όμοιους λιθότυπους πραγματοποίησε και ο Rigopoulos (2009) με παρόμοια αποτελέσματα συσχέτισης μεταξύ της LA και της αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση. 200

202 L. A % L.A % Βε 12 y = -0,0996x + 27,641 R² = 0, Βε Βε 24 Βε15 Βε UCS (Mpa) Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 142: Συσχέτιση μεταξύ του δείκτη Los Angeles (LA) και της αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση (UCS) Σημαντική επίσης είναι η θετική συσχέτιση που παρουσιάζει η δοκιμή L.A. σε σχέση με την περιεκτικότητα των πετρωμάτων σε διογκούμενα αργιλικά ορυκτά της οικογένειας του σμικτίτη (Εικ. 143). Η τάση περιγράφεται από την συνάρτηση : LA= 2,90008 MB f 0,7111 (R 2 =0,74) Βε 12 y = 2,9008x 0,7111 R² = 0, Βε Βε 15 Βε 24 Βε MBF (gr/kg) Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 143: Ισχυρή συσχέτιση μεταξύ της αντοχής των πετρωμάτων σε τριβή (L.A.) και της δοκιμής Μπλε του μεθυλενίου. 201

203 W % Στην Εικόνα 144 παρουσιάζεται θετική συσχέτιση μεταξύ της περιεχόμενης υγρασίας και του δείκτη LA. Από το διάγραμμα αυτό διαφαίνεται ότι η αντοχή σε φθορά και κρούση μειώνεται γραμμικά όσο αυξάνεται η περιεχόμενη υγρασία (w). Είναι εμφανές ότι η ορυκτολογική σύσταση και τα ιδιαίτερα δομικά χαρακτηριστικά των σερπεντινιωμένων πετρωμάτων, σε σύγκριση με τα υπόλοιπα, παρουσιάζουν αυξημένη περιεχόμενη υγρασία και μικρότερη αντοχή σε φθορά και κρούση. Η ορυκτολογική σύσταση είναι που δημιουργεί και δύο διαφορετικές ομάδες στο παρακάτω διάγραμμα με εμφανείς τις συνθήκες απορρόφησης περιεχόμενης υγρασίας που δημιουργεί η σερπεντινίωση. Παρόμοιες σχέσεις έχουν αναφερθεί κατά καιρούς από διάφορους ερευνητές (Rigopoulos 2009, Koukis et al. 2007). Η σχέση μεταξύ του L.A. και της περιεχόμενης υγρασίας (w) παρουσιάζει υψηλή συσχέτιση και εκφράζεται με την συνάρτηση w=0,1475 LA - 1,0635 (R 2 =0,81). 3 2,5 2 Βε 01 Βε 12 y = 0,1475x - 1,0635 R² = 0,8165 1,5 1 0,5 0 Βε 43 Βε 24 Βε L.A. % Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 144: Ισχυρή συσχέτιση μεταξύ του δείκτης L.A. και της περιεχόμενης υγρασίας (w). Στην Εικόνα 145 παρουσιάζεται η αρνητική συσχέτιση μεταξύ του δείκτη σημειακής φόρτισης και της αντοχής των πετρωμάτων με την χρήση σφύρας Schmidt. Αυτή η υψηλή συσχέτιση επαληθεύει την φύση των δύο δοκιμών, αφού και οι δύο δοκιμές έχουν ως σκοπό τον έμμεσο ή άμεσο προσδιορισμό της μηχανικής αντοχής του πετρώματος. Η σχέση μεταξύ του δείκτη σημειακής φόρτισης και του σφυριού Schmidt παρουσιάζει υψηλή συσχέτιση και εκφράζεται με την συνάρτηση : SHV = -0,557Is (50) + 62,753 (R 2 =0,80) 202

204 SHV Βε 15 y = -0,557x + 62,753 R² = 0, Βε 12 Βε 01 Βε 24 Βε Is (50) Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 145: Συσχέτιση μεταξύ του δείκτη σημειακής φόρτισης και του έμμεσου προσδιορισμού της αντοχής του πετρώματος με χρήση της σφύρας Schmidt. Μια συσχέτιση με απόλυτη φυσική σημασία αποτελεί αυτή που παρουσιάζεται μεταξύ της περιεχόμενης υγρασίας και της υδαταπορροφητικότητας (Εικ. 146). Πέραν της υψηλής συσχέτισης, στο παρακάτω διάγραμμα είναι έκδηλη η τάση των σερπεντινιωμένων να απορροφούν νερό και να το κρατούν εντός των κυψελών τους. Η ιδιαίτερη φύση των σερπεντινιωμένων λιθοτύπων, που ερμηνεύεται από τα ιδιαίτερα ορυκτολογικά και δομικά χαρακτηριστικά τους, οδηγεί στην δημιουργία δυο ευρύτερων ομάδων. Η μία ομάδα έχει την ικανότητα να προσροφά νερό και αποτελείται από τα σερπεντινιωμένα πετρώματα ενώ η δεύτερη προσροφά λιγότερο νερό και αποτελείται κυρίως από βασικής σύστασης πετρώματα. Η συσχέτιση μεταξύ των δύο φυσικών ιδιοτήτων εκφράζεται με την συνάρτηση : Wa= 1,2638 * w + 0,1431 (R 2 =0,7651) 203

205 Wa % 5 4,5 4 3,5 3 Βε 01 y = 1,2638x + 0,1431 R² = 0,7651 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Βε 15 Βε 43 Βε 24 Βε ,5 1 1,5 2 2,5 3 W % Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 146: Συσχέτιση μεταξύ περιεχόμενης υγρασίας και υδαταπορροφητικότητας. Εντοπίζονται δύο ευρύτερες περιοχές. Στην πάνω δεξιά περιοχή εντοπίζονται τα σερπεντινιωμένα με το Bε01 που είναι και το περισσότερο σερπεντινιωμένο να παρουσιάζει ιδιαίτερα υψηλές τιμές, ενώ κάτω αριστερά εντοπίζονται τα βασικά πετρώματα. Παρακάτω παρουσιάζεται μία ιδιαίτερα υψηλή συσχέτιση μεταξύ του δείκτη υγείας (S) και της υδαταπορροφητικότητας (Wa), κάτι που συνεπάγεται ότι εφόσον ένας λιθότυπος παρουσιάζει αυξημένη υδαταπορροφητικότητα είναι και επιδεκτικός στην αποσάθρωση. Η υδαταπορροφητικότητα του πετρώματος είναι αυτή η ιδιότητα που θα καθορίσει, ανάλογα με την ορυκτολογική του σύσταση και τα δομικά του χαρακτηριστικά, το ποσό του διαλύματος, νερού και MgSO 4, που θα εισχωρήσει στο εσωτερικό του πετρώματος κατά την εμβάπτιση. Ακολούθως κατά την διαδικασία της ξήρανσης θα επέλθει κρυστάλλωση και διόγκωση των αλάτων στο εσωτερικό του πετρώματος και επομένως κόπωση. Τα παραπάνω έχουν ως αποτέλεσμα την γρήγορα φθορά και τελικά την θραύση των πετρωμάτων. Αυτή η φυσική ερμηνεία του φαινομένου προσδίδει και την υψηλή θετική συσχέτιση. Η συνάρτηση που εκφράζει τα παραπάνω είναι η εξής : Wa= 0,0534S + 0,4154 (R 2 =0,97) 204

206 Wa % Παρόμοιες σχέσεις μεταξύ της υδαταπορροφητικότητας και του δείκτη αποσάθρωσης ή δείκτη υγείας (Εικ. 147) έχουν αναφερθεί και από άλλους ερευνητές (Rigopoulos 2009, Koukis et al. 2007). 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Βε 24 Βε 15 Βε 43 Βε S % Βε 01 y = 0,0534x + 0,4154 R² = 0,9759 Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 147: Συσχέτιση μεταξύ του δείκτη αποσάθρωσης (υγείας) και την υδαταπορροφητικότητας. Οι φυσικές παράμετροι τόσο αυτή της περιεχόμενης υγρασίας και όσο και της φαινόμενης πυκνότητας φαίνεται να αλληλεπιδρούν, δίνοντας υψηλές συσχετίσεις, με την μονοαξονική φόρτιση (Εικ. 148). Αυτές οι φυσικές παράμετροι καθορίζονται από την ορυκτολογική σύσταση των πετρωμάτων καθώς και από τα ιδιαίτερα δομικά χαρακτηριστικά τους. 205

207 UCS (Mpa) W % 3 2,5 2 Βε 12 Βε 01 y = -0,0155x + 3,1208 R² = 0,7669 1,5 1 0,5 0-0,5 Βε 24 Βε01: Σερπεντινιωμένος Βε 15 Βε 43 λερζόλιθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης 250 Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης UCS (Mpa) Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 148: Συσχέτιση μεταξύ αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση με την περιεχόμενη υγρασία. Η συνάρτηση που περιγράφει τη συσχέτιση έχει ως ακολούθως : W= -0,01558*UCS + 3,1208 (R 2 =0,76) Ομοίως παρουσιάζεται ελαφρώς ισχυρότερη συσχέτιση μεταξύ της φαινόμενης πυκνότητας και της αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση (Εικ. 149) που δίνεται από την συνάρτηση : UCS = 0,1322 * ρa-232,95 (R 2 = 0,87) Βε43 y = 0,1322x - 232,95 R² = 0, Βε 01 Βε 12 Βε 15 Βε pa (kg/m 3 ) Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 149: Συσχέτιση μεταξύ της αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση και της φαινόμενης πυκνότητας. 206

208 MBF (gr/kg) Στην Εικόνα 150 παρουσιάζεται η υψηλού βαθμού συσχέτιση μεταξύ των τιμών του μπλε του μεθυλενίου και της υδαταπορροφητικότητας. Αυτή η υψηλή συσχέτιση έχει απόλυτα φυσική υπόσταση λόγω της ύπαρξης αργιλικών ορυκτών της οικογένειας του σμηκτίτη τα οποία έχουν την τάση να προσροφούν νερό και μετέπειτα να διογκώνονται με αποτέλεσμα την δημιουργία πολλών προβλημάτων στα διάφορα τεχνικά έργα. Αυτή η οικογένεια των αργιλικών ορυκτών που διογκώνονται όταν έρθουν σε επαφή με το νερό αποτελείται από δύο στρώματα διατεταγμένων πυριτικών τετραέδρων περικλείοντας ένα στρώμα τετραεδρικής συμμετρίας αργιλίου και μαγνησίου. Τα ενυδατωμένα κατιόντα καθώς και τα μόρια του νερού που απορροφούνται στις πυριτικές επιφάνειες των αργίλων επηρεάζουν πολλές από τις φυσικές ιδιότητες των πετρωμάτων που παρουσιάζονται (π.χ. συσχέτιση με την υδαταπορροφητικότητα). H συνάρτηση που εκφράζει τη τάση είναι: Wa =2,7248 MB f +5,7006 (R 2 = 0,77) Βε 01 Βε 12 Βε 24 Βε 15 Βε Wa % y = 2,7248x + 5,7006 R² = 0,7796 Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 150: Συσχέτιση μεταξύ μπλε του μεθυλενίου και υδαταπορροφητικότητας. 207

209 W % Ενδιάμεσες συσχετίσεις Παρατηρήθηκαν και ενδιάμεσου βαθμού συσχετίσεις μεταξύ των φυσικών, γεωμετρικών, φυσικοχημικών και μηχανικών παραμέτρων. Οι ενδιάμεσου βαθμού συσχετίσεις που παρουσιάζονται μεταξύ των παραμέτρων δεν οδηγεί σε εξαγωγή βέβαιων συμπερασμάτων της μίας παραμέτρου μέσω της άλλης, αλλά στην ένδειξη κάποιου βαθμού αλληλεξάρτησης μεταξύ των παραμέτρων. Είναι έκδηλο ότι σε αυτές τις συσχετίσεις συμμετέχουν και άλλοι παράγοντες οι οποίοι και πρέπει να προσμετρώνται σε κάθε τεχνική έκθεση προ κάποιου τεχνικού έργου. Στο διάγραμμα της Εικόνας 151, παρατηρείται η ενδιάμεσου βαθμού συσχέτιση που προέκυψε μεταξύ των φυσικών παραμέτρων, υποδηλώνοντας την αλληλεπίδραση μεταξύ τους. Αυτές οι συσχετίσεις μεταξύ των φυσικών ιδιοτήτων έχουν απολύτως φυσική ερμηνεία καθώς αυτές σχετίζονται με την ορυκτολογική σύσταση καθώς και τα ιδιαίτερα δομικά χαρακτηριστικά των πετρωμάτων. Η συνάρτηση που εκφράζει την τάση συσχέτισης μεταξύ της φαινόμενης πυκνότητας (ρ a ) και της περιεχόμενης υγρασίας (w) είναι η ακόλουθη : W = -0,0018*ρ a +6,1707 (R 2 =0,54) 3 2,5 2 Βε01 Βε12 y = -0,0018x + 6,1707 R² = 0,5409 1,5 1 0,5 0-0,5 Βε 24 Βε 15 Βε pa (kg/m 3 ) Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 151:Συσχέτιση μεταξύ περιεχόμενης υγρασίας (W) και φαινόμενης πυκνότητας (pa). 208

210 W % Επίσης οι φυσικές ιδιότητες φαίνεται ότι αλληλεπιδρούν με τις χημικές ιδιότητες (Εικ. 152), αυτό παρουσιάζεται και στην συσχέτιση που παρατίθενται παρακάτω μεταξύ της περιεχόμενης υγρασίας των αδρανών και της αντοχής τους σε κύκλους εμβάπτισης και ξήρανσης. Η συσχέτιση αυτή δίνεται από την συνάρτηση : W=0,0305*S +0,4747 (R 2 =0,65) 3 2,5 2 ΒΕ 12 ΒΕ 01 y = 0,0305x + 0,4747 R² = 0,665 1,5 1 0,5 0 ΒΕ 24 ΒΕ 15 ΒΕ S % Βε01: Σερπεντινιομένος λερζόλθος Βε12: Σερπεντινιομένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 152: Συσχέτιση μεταξύ περιεχόμενης υγρασίας και του δείκτη αποσάθρωσης. Ακολούθως, οι δοκιμές της περιεκτικότητας σε κλάσμα αργιλικών ορυκτών καθώς και της περιεκτικότητας σε διογκούμενα αργιλικά ορυκτά όπως καθορίζονται από την δοκιμή ισοδυνάμου άμμου και μπλε του μεθυλενίου αντίστοιχα, φαίνεται να παρουσιάζουν τάσεις αλληλεξάρτησης με μηχανικές και φυσικοχημικές παραμέτρους. Παρακάτω (Εικ. 153) παρατίθενται ενδεικτικά τέτοια διαγράμματα συσχετίσεων. H συνάρτηση που εκφράζει την τάση μεταξύ ισοδυνάμου άμμου και δείκτη LA είναι η ακόλουθη: SE=0,5788*L.A.+76,682 (R 2 =0,61) κάτι που φανερώνει ότι όσο μεγαλύτερη είναι η περιεκτικότητα σε κόκκους μεγέθους αργίλου τόσο ευκολότερα φαίνεται να φθείρονται τα πετρώματα. Ομοίως η γραμμική συνάρτηση (Εικ. 154) που εκφράζει την τάση μεταξύ της αντοχής σε αποσάθρωση και την περιεκτικότητα σε διογκούμενα αργιλικά ορυκτά είναι η εξής: S=0,1337*MBF+7,0947 (R 2 = 0,64) 209

211 S % SE % Βε 15 Βε 24 Βε 43 Βε 01 Βε L.A % y = 0,5788x + 76,682 R² = 0,6149 Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 153: Συσχέτιση μεταξύ της αντοχής του πετρώματος σε τριβή και κρούση (LA) και της περιεκτικότητας του σε αργιλικό κλάσμα (SE) Βε 24 Βε 43 Βε 15 Βε MBF (gr/kg) Bε 01 y = 0,1337x + 7,0947 R² = 0,6418 Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 154: Συσχέτιση μεταξύ του δείκτη αντοχής στην αποσάθρωση (S) και της περιεκτικότητας σε διογκούμενα αργιλικά ορυκτά (MBF) Ασθενείς συσχετίσεις Τέλος, παρατηρούνται ασθενείς συσχετίσεις μεταξύ των φυσικών, μηχανικών, φυσικοχημικών και γεωμετρικών παραμέτρων. Μέσω αυτών των συσχετίσεων παρουσιάζεται δυσκολότερη η εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων μεταξύ των παραμέτρων, καθώς αυτές δεν αλληλεπιδρούν ισχυρά μεταξύ τους. Αυτές οι συσχετίσεις, κατά βάση δεν έχουν κάποια φυσική υπόσταση γι αυτό εξάλλου και ο συντελεστής αλληλεπίδρασης τους είναι μικρός (R 2 <5). 210

212 UCS (Mpa) Παρακάτω, παρατίθενται μόνο μερικές από τις ασυσχέτιστες παραμέτρους. Μια τέτοια συσχέτιση αποτελεί και αυτή μεταξύ της αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση (UCS) και του δείκτη πλακοειδούς (I f ). Αυτή η ασθενείς συσχέτιση δικαιολογείται απόλυτα, καθώς αυτές οι δύο δοκιμές έχουν εντελώς διαφορετική φύση. Η συνάρτηση που δίνει την πολύ μικρή συσχέτιση είναι η ακόλουθη : UCS = - 4,0905 * I f +187,51 (R 2 = 0,0731) Bε 43 y = -4,0905x + 187,51 R² = 0, Βε 24 Βε 15 Βε 01 Βε If % Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 155: Ασυσχέτιστα δεδομένα μεταξύ δείκτη πλακοειδούς και αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση. Στην Εικόνα 156, παρατίθενται επίσης διαγράμματα συσχετίσεων μεταξύ των προσδιορισθέντων μηχανικών παραμέτρων και τον φυσικών παραμέτρων που φαίνεται να μην συσχετίζονται μεταξύ τους. Ποιο συγκεκριμένα παρατηρείται ασθενής τάση συσχέτισης μεταξύ της υδαταπορροφητικότητας και των μηχανικών παραμέτρων (L.A. και UCS). Είναι ωφέλιμο να αναφερθεί πως η συσχέτιση που παρατηρείται μεταξύ των παραπάνω αν και είναι ασθενής δεν μπορεί να θεωρηθεί αμελητέα καθώς τείνει σε τιμές ενδιάμεσων συσχετίσεων. Οι συναρτήσεις που περιγράφουν αυτές τις συσχετίσεις είναι οι εξής: A : L.A.=2,5204*Wa+10,974 (R 2 =0,35) B : Wa=-0,0175*UCS+3,8171 (R 2 =0,46) 211

213 Wa % L..A % Βε 12 y = 2,5204x + 10,974 R² = 0, Βε Βε 24 Βε 15 Βε Wa % Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Β 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Bε 01 y = -0,0175x + 3,8171 R² = 0,4665 Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βε 12 Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε24 Βε 15: Βασάλτης Βε 15 Bε24:Δολερίτης Βε 43 Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης UCS (Mpa) Εικόνα 156: Συσχετίσεις μεταξύ φυσικών και μηχανικών παραμέτρων. Α: Συσχέτιση μεταξύ υδαταπορροφητικότητας (Wa) και δείκτη L.A. B: Συσχέτιση μεταξύ υδαταπορροφητικότητας και αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση. Τέλος, εξετάζοντας τη συσχέτιση μεταξύ των δοκιμών που προσδιορίζουν την περιεκτικότητα σε κλάσμα αργίλου και την περιεκτικότητα σε διογκούμενα αργιλικά ορυκτά που πραγματοποιείται μεταξύ της δοκιμής ισοδυνάμου άμμου και μπλε μεθυλενίου αντίστοιχα, προκύπτει ότι οι παράμετροι είναι ασυσχέτιστοι. Από την εικόνα που ακολουθεί διαφαίνεται ότι οι δύο παράμετροι δεν παρουσιάζουν καμία συσχέτιση μεταξύ τους λόγω της 212

214 SE % διαφορετικής φύσης των δύο δοκιμών καθώς η μία δοκιμή εξετάζει το μέγεθος και η άλλη την ποιότητα του κλάσματος. Η συνάρτηση που εκφράζει την ελάχιστη συσχέτιση μεταξύ μπλε μεθυλενίου και ισοδυνάμου άμμου δίνεται από την σχέση : SE= 0,3128*MBF+82,219 (R 2 =0,09) Βε 12 y = 0,3128x + 82,219 R² = 0, Βε 15 Βε 43 Βε 24 Βε MBF (gr/kg) Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 157: Συσχέτιση μεταξύ μπλε μεθυλενίου (MBF) και ισοδυνάμου άμμου (SE) λόγω της διαφορετικής φύσης των δύο δοκιμών Συσχετίσεις μεταξύ μηχανικών, φυσικών, φυσικοχημικών παραμέτρων και του βαθμού σερπεντινίωσης Όπως έχει αναφερθεί και παραπάνω η ορυκτολογική σύσταση και τα ιδιαίτερα δομικά χαρακτηριστικά των πετρωμάτων φαίνεται να καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό το σύνολο των υπολοίπων παραμέτρων που εξετάζονται για την καταλληλότητα ή μη των αδρανών υλικών. Ποιο συγκεκριμένα το ποσοστό που παρουσιάζουν οι υπο εξέταση λιθότυποι σε σερπεντίνη φαίνεται να επηρεάζει τις ιδιότητες των πετρωμάτων. Επίσης οι κυψελώδεις δομές που σχηματίζουν τα ορυκτά του σερπεντίνη επιδρούν σημαντικά στο σύνολο των ιδιοτήτων. Ιδιαίτερη παρουσιάζεται η συσχέτιση μεταξύ του βαθμού σερπεντινίωσης και των μηχανικών, φυσικών καθώς και των φυσικοχημικών ιδιοτήτων (Rigopoulos 2009). 213

215 Wa (%) Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής υλοποιήθηκε μια αυθαίρετη κλίμακα του βαθμού σερπεντινίωσης με σκοπό την κατά προσέγγιση ποσοτικοποίηση της. Αυτή η κλίμακα βαθμονομείται από το μηδέν μέχρι το δέκα, όπου στο μηδέν τοποθετούνται οι μη σερπεντινιωμένοι και στο δέκα οι έντονα σερπεντινιωμένοι λιθότυποι. Είναι προφανές ότι οι βασικοί λιθότυποι δεν μπορούν να παρουσιάζουν σημάδια σερπεντινίωσης, καθώς αυτή αποτελεί μια κατεξοχήν εξαλλοίωση των υπερβασικών πετρωμάτων. Στα πλαίσια της παρούσας μελέτης τοποθετούμε στην κλίμακα του μηδενός τα βασικά πετρώματα, έναντι της σερπεντινίωσης, με σκοπό την άμεση ανάδειξη της επίδρασης της σερπεντινίωσης στις διάφορες δοκιμές καταλληλότητας των αδρανών υλικών υπερτονίζοντας την αναγκαιότητα της έρευνας του βαθμού σερπεντινίωσης των υπερβασικών προ της χρήσης τους ως αδρανή υλικά σε διάφορες κατασκευαστικές εφαρμογές. Αρχικά παρατίθενται οι συσχετίσεις του βαθμού σερπεντινίωσης με φυσικές παραμέτρους όπως είναι η υδαταπορροφητικότητα (Εικ. 158) και η περιεχόμενη υγρασία (Εικ. 159). Αυτές οι υψηλού βαθμού συσχετίσεις ερμηνεύονται χωρίς κάποια δυσκολία, καθώς η κυψελώδης δομή του σερπεντίνη που παρατηρείται στο σύνολο των σερπεντινιωμένων λιθοτύπων, έχουν την δυνατότητα προσρόφησης καθώς και συγκράτισης του νερού. 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Βε 24 Βε 15 Βε 43 Βε 12 Bε Σερπεντινίωση y = 0,4899x + 0,5163 R² = 0,9089 Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 158: Συσχέτιση μεταξύ της υδαταπορροφητικότητας και του βαθμού σερπεντινίωσης. 214

216 W % 3 2,5 2 Βε 12 Βε ο1 y = 0,3469x + 0,3849 R² = 0,9514 1,5 1 0,5 0 Βε 24 Βε 15 Βε 43 δολερίτης Σερπεντινίωση Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός Εικόνα 159: Συσχέτιση μεταξύ περιεχόμενης υγρασίας και του βαθμού σερπεντινίωσης. Οι παραπάνω τάσεις εκφράζονται με συναρτήσεις. Για την τάση μεταξύ της υδαταπορροφητικότητας και της σερπεντινίωσης ισχύει : Wa = 0,4899 * (Β.Σ) + 0,5163 (R 2 =0,90) (B.Σ: Βαθμός σερπεντινίωσης) Ομοίως και για την τάση που παρουσιάζεται μεταξύ της περιεχόμενης υγρασίας και του βαθμού σερπεντινίωσης ισχύει: W = 0, 3469 *(Β.Σ) + 0,3849 (R 2 =0,95) (B.Σ: Βαθμός σερπεντινίωσης) Παρακάτω, φαίνεται η υψηλή συσχέτιση που εντοπίζεται μεταξύ της σερπεντινίωσης και της ανθεκτικότητας των πετρωμάτων σε αποσάθρωση (S) (Εικ. 160). Αυτή η υψηλού βαθμού συσχέτιση ερμηνεύεται από την φύση της δοκιμής υγείας, καθώς η συνεχής εναλλαγή εμβάπτισης και ξήρανσης των δειγμάτων σχετίζεται με την ικανότητα των ορυκτών κόκκων να προσροφούν και να διατηρούν στο εσωτερικό τους το διάλυμα στο οποίο εμβαπτίζονται. Οι δομές που σχηματίζει ο σερπεντίνης και η φυλλώδης δομή του, προσδίδουν αυτή την ικανότητα προσρόφησης του διαλύμματοςκαι κατά επέκταση την τάση στην αποσάθρωση με χρήση αλάτων MgCO

217 L.A % Σερπεντινίωση 8 7 y = 0,097x + 0,0608 R² = 0,8488 Bε Βε 24 Βε 43 Βε 15 Βε S % Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 160: Συσχέτιση μεταξύ του δείκτη αποσάθρωσης με χρήση αλάτων (S) και του βαθμού σερπεντινίωσης. Τέλος, παρουσιάζεται ενδιάμεσου βαθμού συσχέτιση μεταξύ του βαθμού σερπεντινίωσης και των μηχανικών παραμέτρων LA και UCS όπως φαίνεται στις παρακάτω εικόνες (Εικ. 161Α, 161Β). Α Βε 12 y = 10,723e 0,1152x R² = 0, Βε Βε 24 Βε 15 Bε ΣΕΡΠΕΝΤΙΝΙΩΣΗ Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης 216

218 UCS (Mpa) Β Βε 43 y = 153,52e -0,138x R² = 0, Βε 15 Βε 24 Βε ΣΕΡΠΕΝΤΙΝΙΩΣΗ BE 01 Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλιθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 161: (A) : Συσχέτιση μεταξύ της σερπεντινίωσης και του δείκτη L.A. B: Συσχέτιση μεταξύ της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη και του βαθμού σερπεντινίωσης. Η συνάρτηση που προσδίδει την τάση μεταξύ του LA και του βαθμού σερπεντινίωσης είναι η ακόλουθη : LA = 10,723 e 0,1152(Β.Σ.) (R 2 =0,68) (B.Σ: Βαθμός σερπεντινίωσης). Ομοίως και η συνάρτηση που δείχνει την ενδιάμεση συσχέτιση μεταξύ της αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση και της σερπεντινίωσης είναι η εξής : -O,138( Β.Σ.) UCS= 153,52 e (R 2 = 0,64) (B.Σ: Βαθμός σερπεντινίωσης). 217

219 Κεφάλαιο Συσχετίσεις μεταξύ αντοχής σκυροδεμάτων, εξομάλυνσης του ph, με τις ιδιότητες των αδρανών υλικών 11.1 Γενικά Σκοπός του παρόντος κεφαλαίου είναι η ανάδειξη συσχετίσεων ικανών να φανερώσουν τις σχέσεις αλληλεπίδρασης μεταξύ των χημικά ενεργών αδρανών υλικών και διάφορων εφαρμογών (όπως π.χ σκυροδέματα). Αυτές οι συσχετίσεις πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την κατασκευή ενός τεχνικού έργου ή κατά την διαδικασία εξομάλυνσης του ph Συσχετίσεις της αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση των σκυροδεμάτων με παραμέτρους των αδρανών υλικών Κατά την στατιστική επεξεργασία των δεδομένων προέκυψαν σχέσεις αλληλεπίδρασης μεταξύ των ιδιοτήτων των αδρανών υλικών και της τελικής αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση που υποβλήθηκαν τα κυβικά σκυροδέματα. Ιδιαίτερα αυξημένη φαίνεται η αλληλεπίδραση που εντοπίζεται μεταξύ των γεωμετρικών ιδιοτήτων των αδρανών υλικών και της αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση των σκυροδεμάτων. Όπως φαίνεται και στην Εικόνα, παρουσιάζεται θετική συσχέτιση μεταξύ του δείκτη επιμήκυνσης (IE) και της αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση των κυβικών δοκιμίων των σκυροδεμάτων (UCS (σκ) ). Η συνάρτηση που εκφράζει την τάση αλληλεξάρτησης είναι η εξής: IE= - 2,0935 *UCS (σκ) +50,262 (R 2 =0,70) Επίσης ενδιάμεσου βαθμού συσχέτιση εντοπίζεται μεταξύ του δείκτη πλακοειδούς (I F ) και της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη UCS (σκ) (Εικ. 162). Οι παραπάνω συσχετίσεις φανερώνουν ότι το γεωμετρικό σχήμα, των κόκκων που χρησιμοποιούνται για αδρανή σκυροδεμάτων, επιδρούν σημαντικά στη αντοχή αυτών, σε μονοαξονική φόρτιση. Η συνάρτηση που εκφράζει την τάση είναι η ακόλουθη: UCS (σκ) = 0,1174*I f + 12,26 ( R 2 =0,46) 218

220 UCS (σκ) (Mpa) Ι Ε % Α Βε 12 y = -2,0935x + 50,262 R² = 0, Βε 43 Bε 01 Βε 15 Βε 24 Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης 25 (Mpa) UCS (σκ) Β Βε 24 Βε ο1 Βε 43 Βε 12 Βε 15 y = 0,1174x + 12,26 R² = 0, If Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 162: Α: Ισχυρή συσχέτιση μεταξύ αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση και του δείκτη επιμήκυνσης. Β: Ενδιάμεσου βαθμού συσχέτιση μεταξύ της αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση και του δείκτη πλακοειδούς. Κατά την επεξεργασία των δεδομένων προκύπτει ότι οι μηχανικές ιδιότητες των πετρωμάτων και η αντοχή του σκυροδέματος σε μονοαξονική φόρτιση αποτελούν ποσά μεταξύ τους ασυσχέτιστα. Φαίνεται ότι η αντοχή των πετρωμάτων σε τριβή, κρούση και μονοαξονική φόρτιση δεν καθορίζει και την αντοχή του σκυροδέματος (Εικ. 163). 219

221 UCS (σκ) (Mpa) UCS (Mpa) Bε 43 y = 5,9773x + 25,581 R² = 0, Βε 01 Βε 12 Βε 15 Βε UCS (σκ) (Mpa) Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Βε 15 Βε 43 Βε 24 Βε 01 Βε 12 y = -0,1121x + 18,638 R² = 0, L.A. Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 163: Α: Συσχέτιση μεταξύ της αντοχής των πετρωμάτων σε μονοαξονική φόρτιση και της αντοχής των σκυροδεμάτων σε μονοαξονική φόρτιση. B: Συσχέτιση μεταξύ της αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση των σκυροδεμάτων και του δείκτη L.A. των πετρωμάτων. Οι συναρτήσεις που αποδίδουν τα παραπάνω ασυσχέτιστα δεδομένα είναι οι ακόλουθες: Α: UCS = 5,9773* UCS (σκ) + 25,581 (R 2 =0,02) B: UCS (σκ) = - 0,1121* L.A. + 18,638 (R 2 =0,20) 220

222 ph 11.3 Συσχετίσεις μεταξύ ιδιοτήτων, σύστασης των πετρωμάτων και της εξομάλυνσης του ph Στα πλαίσια της διερεύνησης πιθανών συσχετίσεων της μεταβολής του ph με τις φυσικές ιδιότητες των πετρωμάτων εντοπίστηκαν υψηλού βαθμού συσχετίσεις. Παρακάτω, παρατίθενται οι συσχετίσεις μεταξύ των φυσικών ιδιοτήτων των πετρωμάτων και της τιμής όπου σταθεροποιήθηκε το ph κατά την πειραματική διαδικασία. Αυτές οι συσχετίσεις παρουσιάζουν υψηλό βαθμό αλληλεξάρτησης και σε συνδυασμό με την χημική σύσταση των πετρωμάτων εξάγονται σημαντικά συμπεράσματα για την διαδικασία της εξομάλυνσης του ph. Οι συσχετίσεις περιγράφονται μεταξύ τους με τις παρακάτω συναρτήσεις : Α: ph =2,0107*W+4,3163 (R 2 =0,89) B: ph = -8,5483*ρ a +28,236 (R 2 =0,92) Γ : ph= 3,854 *Wa +2,1686 (R 2 =0,86) A Βε 15 Bε 24 Βε ,5 1 1,5 2 2,5 W % y = 2,0107x + 4,3163 R² = 0,8926 Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης 221

223 ph ph Β Βε 12 Βε 15 Βε 24 y = -8,5483x + 28,236 R² = 0, Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης 1 Βε 15: Βασάλτης 0 Bε24:Δολερίτης 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 pa (kg/m3) Γ Βε 12 Βε 15 Βε ,5 1 1,5 2 Wa % y = 3,854x + 2,1686 R² = 0,86 Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Εικόνα 164: Στα παραπάνω διαγράμματα φαίνονται οι συσχετίσεις μεταξύ της τελικής τιμής σταθεροποίησης του ph και των φυσικών παραμέτρων των πετρωμάτων. A: Συσχέτιση μεταξύ περιεχόμενης υγρασίας (W) και της τελικής τιμής του ph. Β: Συσχέτιση μεταξύ της φαινόμενης πυκνότητας (pa) και της τελικής τιμής του ph. Γ: Συσχέτιση μεταξύ της υδαταπορροφητικότητας (Wa) και της τελικής τιμής του ph. 222

224 ph Σημαντικό παράγοντα, κατά την διαδικασία της εξομάλυνσης του ph, αποτελεί η χημική σύσταση των πετρωμάτων. Η οποία και θα πρέπει να διερευνάται επαρκώς, κατά τον προσδιορισμό της καταλληλότητας ή μη των αδρανών, για χρήση ως εξυγιαντικό μέσο σε όξινες λίμνες. Κατά την στατιστική επεξεργασία μεταξύ των τελικών τιμών του ph και διάφορων χημικών συστατικών που ελήφθησαν κατά την γεωχημική μελέτη, παρουσιάστηκαν υψηλές συσχετίσεις οι οποίες έχουν φυσική υπόσταση. Αρχικά στην εικόνα, παρατίθενται η υψηλή συσχέτιση μεταξύ των τελικών τιμών του ph, που έλαβαν τα διαλύματα, σε σχέση με την περιεκτικότητα των πετρωμάτων σε MgO. Αυτή η υψηλού βαθμού συσχέτιση παρουσιάζει φυσική εξήγηση καθώς το ποσοστό των πετρωμάτων σε MgO είναι αυτό που καθορίζει και την τελική τιμή του ph. Όπως παρουσιάζεται και στο παρακάτω γράφημα (Εικ. 165) όσο αυξάνεται η περιεκτικότητα των πετρωμάτων σε MgO φαίνεται να αυξάνει και την ικανότητα του πετρώματος να εξομαλύνει το ph σε περισσότερο ουδέτερες τιμές. Η συνάρτηση : ph=0,1229*mgo+4,4676 (R 2 =0,92) που φανερώνει την υψηλή τάση των δύο παραμέτρων κάνει εφικτό τον προσδιορισμό της μίας παραμέτρου μέσω της άλλης Βε 15 Βε 24 Bε MgO % y = 0,1229x + 4,4676 R² = 0,9222 Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Εικόνα 165: Συσχέτιση μεταξύ ph και περιεκτικότητας των πετρωμάτων σε MgO. Επίσης, ισχυρή συσχέτιση παρουσιάζεται μεταξύ της περιεκτικότητας των αδρανών υλικών σε Fe 2 O 3 και των τελικών τιμών εξομάλυνσης του ph (Εικ. 166). Σε αυτή τη περίπτωση παρουσιάζεται μια ισχυρή συσχέτιση κατά την οποία όταν αυξάνουν οι τιμές της X ελαττώνονται γενικά και οι τιμές της Υ. Ποιο συγκεκριμένα φαίνεται, η περιεκτικότητα των 223

225 ph αδρανών σε Fe 2 O 3, να επιδρά αρνητικά στις τελικές τιμές του ph που μπορεί να λάβει ένα υδατικό διάλυμα καθώς όσο αυξάνεται το ποσοστό σε Fe 2 O 3 τόσο χαμηλότερες τιμές του ph λαμβάνονται Βε12 Βε 15 Βε Fe2O3 % y = -1,0738x + 16,289 R² = 0,9996 Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Εικόνα 166: Συσχέτιση μεταξύ της περιεκτικότητας των πετρωμάτων σε Fe 2 O 3 και της τελικής τιμής του δείκτη ph που έλαβε κατά την διαδικασία της εξομάλυνσης του. Η συνάρτηση που εκφράζει την παραπάνω τάση είναι η ακόλουθη : ph= - 1,0738 * Fe 2 O 3 +16,289 (R 2 =0,99) Επιπλέον, παρουσιάζεται υψηλού βαθμού συσχέτιση μεταξύ του δείκτη LOI (%), που φανερώνει έμμεσα τον βαθμό σερπεντινίωσης των πετρωμάτων αλλά και γενικότερα τον δείκτη εξαλλοίωσης, και της τελικής τιμής που έλαβε ο δείκτης ph (Εικ. 167). Η συνάρτηση που εκφράζει αυτή την υψηλή συσχέτιση δίνεται ως εξής: ph= 0,3476 * LOI + 4,1001 (R 2 =0,96) 224

226 ph ph Βε 24 Βε LOI % y = 0,3476x + 4,1001 R² = 0,9609 Βε 12 Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Εικόνα 167: Συσχέτιση μεταξύ του δείκτη ph και του δείκτη LOI που εκφράζει την απώλεια πύρωσης. Τέλος, παρουσιάζεται υψηλή αρνητική συσχέτιση (Εικ. 168) μεταξύ των τελικών τιμών ph που ελήφθησαν και της περιεκτικότητας σε SiO 2. Η συνάρτηση που δείνει την παραπάνω τάση είναι η εξής : ph= - 0,2045*SiO 2 +17,12 (R 2 =0,92) Βε 12 Βε 15 Βε SiO2 y = -0,2045x + 17,12 R² = 0,9229 Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Εικόνα 168: Συσχέτιση μεταξύ της περιεκτικότητας των πετρωμάτων σε SiO 2 και της τελικής τιμής του δείκτη ph που έλαβε κατά την διαδικασία της εξομάλυνσης του. 225

227 UCS (Mpa) 11.4 Συσχετίσεις μεταξύ χημικών δεικτών και μηχανικών ιδιοτήτων Στα πλαίσια της διερεύνησης συσχετίσεων ικανών να προσδώσουν την όποια αλληλεξάρτηση των δεδομένων, εντοπίστηκαν υψηλές συσχετίσεις μεταξύ του χημικού δείκτη LOI και των μηχανικών ιδιοτήτων LA και UCS. Ο δείκτης απώλειας πύρωσης (LOI) φανερώνει έμμεσα τον βαθμό εξαλλοίωσης των πετρωμάτων και η συσχέτιση του με τις μηχανικές παραμέτρους αποτελεί ιδιαίτερα σημαντικό στοιχείο για την αξιολόγηση των πετρωμάτων ως αδρανή υλικά. Ο δείκτης απώλειας πύρωσης επαληθεύει αριθμητικά και τα περισσότερο ποιοτικά διαγράμματα συσχετίσεων με τον βαθμό σερπεντινίωσης. Αρχικά παρουσιάζεται υψηλή αρνητική συσχέτιση μεταξύ του δείκτη εξαλλοίωσης και της αντοχής των πετρωμάτων σε μονοαξονική φόρτιση (UCS) (Εικ. 169). Στο παρακάτω διάγραμμα παρουσιάζεται εμφανώς η τάση δημιουργίας δύο ομάδων με παρόμοια χαρακτηριστικά. Τα δύο νέφη τιμών διαχωρίζονται μεταξύ τους καθώς η ομάδα Α αποτελείται από βασικά πετρώματα σε αντίθεση με την ομάδα Β που αποτελείται από υπερβασικά πετρώματα. H συνάρτηση που δίνει την παραπάνω τάση είναι η εξής: UCS= - 8,642*LOI+187,35 (R 2 =0,76) Α Βε43 y = -8,642x + 187,35 R² = 0,7643 Βε Βε24 Β Βε12 Βε 01 Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης LOI % Εικόνα 169: Συσχέτιση μεταξύ του έμμεσου δείκτη αποσάθρωσης (LOI) και της αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση 226

228 L.A % Ομοίως, υψηλή συσχέτιση εντοπίζεται και μεταξύ του έμμεσου δείκτη εξαλλοίωσης των πετρωμάτων και της αντοχής τους σε φθορά και κρούση (LA) (Εικ. 170). Και αυτή η θετική συσχέτιση φανερώνει τη σπουδαιότητα του βαθμού εξαλλοίωσης στις μηχανικές ιδιότητες των αδρανών υλικών. Η συνάρτηση που δίνει την παραπάνω συσχέτιση είναι η ακόλουθη : L.A=0,9958*LOI + 8,0314 (R 2 =0,85) Βε 12 y = 0,9958x + 8,0314 R² = 0, Βε Βε 24 Βε 43 Βε 15 Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης LOI % Εικόνα 170: Συσχέτιση μεταξύ του έμμεσου δείκτη αποσάθρωσης (LOI) και της αντοχής σε φθορά και κρούση (L.A). Από τα παραπάνω διαγράμματα είναι εμφανής η τάση της μείωσης της μηχανικής αντοχής των πετρωμάτων με την αύξηση του δείκτη LOI. Είναι έκδηλη η δημιουργία δύο διαφορετικών ομάδων (νεφών), η οποία οφείλεται κυρίως στην έντονη διακύμανση, μεταξύ των τιμών, τόσο του βαθμού εξαλλοίωσης όσο και των μηχανικών παραμέτρων. 227

229 12 Αξιολόγηση πετρωμάτων Συζήτηση αποτελεσμάτων 12.1 Εισαγωγή Σκοπός του παρόντος κεφαλαίου είναι η αξιολόγηση των υπο εξέταση λιθοτύπων για την χρήση τους ως αδρανή υλικά σε διάφορες εφαρμογές. Τα υπο εξέταση δείγματα που συλλέχθηκαν από την περιοχή μεταξύ Βέροιας και Νάουσας, αποτελούν βασικά και υπερβασικά πετρώματα του οφιολιθικού συμπλέγματος. Αναλυτικότερα, τα δείγματα που συλλέχθηκαν είναι σερπεντινιωμένοι χαρτσβουργίτες, σερπεντινιωμένοι λερζόλιθοι, βασάλτες, δολερίτες και κατακλαστικοί δολερίτες. Αυτά τα δείγματα υποβλήθηκαν συνολικά σε 17 πειραματικές δοκιμές γεγονός το οποίο σε συνδυασμό με την εκτενή μικροσκοπική μελέτη, είχε ως αποτέλεσμα την καταγραφή και αποτύπωση των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών αυτών των πετρωμάτων και την τελική εκτίμηση της καταλληλότητας τους ή μη σε διάφορες κατασκευαστικές εφαρμογές. Στα παραπάνω πετρώματα που πραγματοποιήθηκε το σύνολο των δοκιμών είναι εμφανής η έντονη διακύμανση των τιμών, στις διάφορες παραμέτρους, η οποία καθορίζεται από την ορυκτολογική σύσταση των πετρωμάτων αλλά και από τα ιδιαίτερα δομικά τους χαρακτηριστικά. Βάση αυτών των τιμών, καθορίζεται η καταλληλότητα τους ως αδρανών υλικών σκυροδεμάτων, ασφαλτομιγμάτων και σκύρων υλικών. Επιπροσθέτως, αξιολογούνται τα αποτελέσματα της πειραματικής διαδικασίας, για την καταλληλότητα υπερβασικών και βασικών λιθοτύπων στην εξομάλυνση του ph σε όξινες λίμνες Καταλληλότητα αδρανών σε διάφορες εφαρμογές Τα αδρανή υλικά κρίνονται ως κατάλληλα αν και εφόσον εάν οι τιμές που λαμβάνονται από το σύνολο των δοκιμών είναι εντός των επιτρεπτών ορίων. Οι οριακές τιμές καταλληλότητας, ανάλογα με την εκάστοτε χρήση των αδρανών υλικών, καθορίζονται από Ελληνικές όσο και από Διεθνείς προδιαγραφές. Είναι σημαντικό σε αυτό το σημείο να αναφερθεί ότι ένα αδρανές υλικό για να αξιολογηθεί ως κατάλληλο πρέπει το σύνολο των αποτελεσμάτων των δοκιμών να υπακούει στα εκάστοτε όρια. Ιδιαίτερα προσεκτική πρέπει να είναι η χρήση αδρανών υλικών, υπερβασικών και βασικών πετρωμάτων καθώς αποτελούν τον μεγαλύτερο παραγωγό αμιάντου. Αυτή η περιεκτικότητα πρέπει να μετράται, καθώς βάση των προδιαγραφών είναι πιθανό ένα πέτρωμα αν και κατάλληλο φυσικομηχανικά και φυσικοχημικά να θεωρηθεί ακατάλληλο λόγω της αυξημένης περιεκτικότητας σε αμίαντο. 228

230 Καταλληλότητα αδρανών υλικών για σκυροδέματα Όπως αναφέρθηκε (βλ. Κεφ ), το σκυρόδεμα αποτελεί ένα τεχνητό δομικό υλικό, που παρασκευάζεται με την ανάμιξη τσιμέντου, αδρανών υλικών και νερού, το οποίο στερεοποιείται με τη χημική αντίδραση του νερού με το τσιμέντο (ενυδάτωση), εγκλωβίζοντας μέσα στη μάζα του τα αδρανή υλικά. Τα αδρανή υλικά, αποτελώντας το 70-80% του όγκου του σκυροδέματος. Οι κόκκοι των χρησιμοποιούμενων αδρανών υλικών πρέπει να είναι όσο το δυνατό πιο ανθεκτικοί στην θραύση και απαλλαγμένοι από επιφάνειες αδυναμίας στις οποίες μετέπειτα μπορεί να προκληθεί θραύση του σκυροδέματος. Περισσότερο σημαντικοί παρουσιάζονται κάποιοι παράμετροι των αδρανών υλικών έναντι των υπολοίπων. Πιο συγκεκριμένα από τις γεωμετρικές ιδιότητες, το σχήμα των κόκκων φαίνεται να κατέχει ουσιαστικό ρόλο στην συμπεριφορά του σκυροδέματος, με τους κόκκους κυβικού σχήματος να έχουν θετική επίδραση στη μηχανική αντοχή του και τους πεπλατυσμένους ή επιμήκεις αρνητική επίδραση (Kaplan 1958, 1959, Frazao & Sbrighi Neto 1984). Αυτό διότι το πεπλατυσμένο ή επίμηκες σχήμα των κόκκων, που είναι δυνατό να δημιουργηθεί από τη θραύση των πετρωμάτων, δημιουργούν σημαντικά προβλήματα τόσο στην εργασιμότητα του σκυροδέματος όσο και στη μηχανική συμπεριφορά του. Γενικότερα, από τις συσχετίσεις που πραγματοποιήθηκαν στην παρούσα διατριβή, μεταξύ του σχήματος των κόκκων και της μηχανικής αντοχής του σκυροδέματος προκύπτουν υψηλές συσχετίσεις, όπως για παράδειγμα αυτή μεταξύ του δείκτη επιμήκυνσης (I E %) των αδρανών και της αντοχής των σκυροδεμάτων σε μονοαξονική φόρτιση (βλ. Κεφ. 11.2). Πάραυτα οι Ελληνικοί Κανονισμοί Σκυροδεμάτων δεν θέτουν όρια για τις τιμές του δείκτη επιμήκυνσης και δείκτη πλακοειδούς (Ι f %). Τα μόνα όρια που παρουσιάζονται για αυτές τις παραμέτρους είναι τα Βρετανικά (ΒS 882) κατά τα οποία θέτουν για τα χονδρόκκοκα αδρανή, ως ανώτατη τιμή δείκτη πλακοειδούς το 40%. Βάση αυτού του κανονισμού, όπως φαίνεται και στο παρακάτω ραβδόγραμμα (Εικ. 171), απορρίπτονται το Βε 15 και το Βε 01 των υπο εξέταση δειγμάτων που αντιπροσωπεύουν έναν βασάλτη και ένα σερπεντινιωμένο χαρτσβουργίτη αντίστοιχα. Ο βασάλτης κατά την θραύση του έσπαγε σε πλακοειδή αλλά και επιμήκη τεμάχη κάτι που ερμηνεύεται περισσότερο από την έντονη ρωγμάτωση που παρουσίαζε στο σύνολο της μάζας του το δείγμα και τον μεγάλο αριθμό επιφανειών αδυναμίας παρά από κάποιο άλλο ορυκτοπετρογραφικό στοιχείο όπως είναι ο σχισμός του ακτινόλιθου. 229

231 IF % Αντιθέτως, η υπέρβαση της τιμής του 40%, στον υπερβασικό λιθότυπο (Βε 01) ερμηνεύεται πετρογραφικά και αποδίδεται κατά κύριο λόγο στο φυλλόμορφο χαρακτήρα του σερπεντίνη, ο οποίος αποτελεί το κύριο δευτερογενές ορυκτολογικό συστατικό τους. Είναι χρήσιμο να σημειωθεί ότι το Βε 12 που αποτελεί τον άλλο σερπεντινιωμένο λιθότυπο, παρουσιάζοντας μικρότερο βαθμό σερπεντινίωσης, έναντι του Βε 01, παρουσιάζει και μικρότερο (εντός των ορίων) δείκτη πλακοειδούς Βε01 Βε12 Βε15 Βε24 Βε43 Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 171: Ραβδόγραμμα των τιμών του δείκτη πλακοειδούς και η οριακή τιμή για αδρανή σκυροδεμάτων βάση Βρετανικών προδιαγραφών (BS 882). Δεξιά στο παράρτημα που αναγράφονται οι λιθότυποι, με κόκκινο χρώμα παρουσιάζονται αυτοί που απορρίπτονται σε αυτή την μελέτη καταλληλότητας Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής μελετήθηκε και η επιφανειακή υφή σε κόκκους αδρανών υλικών η οποία προσδιορίστηκε με χρήση εικόνων ηλεκτρονικού μικροσκοπίου (SEM) (Κεφ ). Αυτή η μικροτοπογραφία που παρουσιάζουν οι κόκκοι των αδρανών υλικών φαίνεται να επηρεάζουν τον δεσμό των αδρανών με την τσιμεντοκονία. Μεταξύ των υπό μελέτη δειγμάτων, τα περισσότερο σερπεντινιωμένα τείνουν να παρουσιάζουν χαμηλή μικροτοπογραφία λόγω των εκτεταμένων επίπεδων επιφανειών που δημιουργεί ο σερπεντίνης σε συνδυασμό με την έλλειψη συχνής εναλλαγής ορυκτών κόκκων και επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό, καθότι προέκειψε και στα υπο μελέτη δείγματα, το δεσμό των αδρανών με την τσιμεντόπαστα και ως εκ τούτου την αντοχή του σκυροδέματος κάτι που έρχεται σε συμφωνία με βιβλιογραφικά δεδομένα. (Rigopoulos 2009). 230

232 SE % Η επόμενη γεωμετρική ιδιότητα που λαμβάνεται υπόψη, βάση των Ελληνικών προδιαγραφών για την καταλληλότητα των αδρανών είναι αυτή του ισοδυνάμου άμμου (SE%). Ο έλεγχος εκτελείται με σκοπό το γρήγορο καθορισμό της σχετικής αναλογίας σε αργιλικό κλάσμα εντός των κόκκων των αδρανών. Η ύπαρξη χαμηλού ποσοστού ισοδυνάμου άμμου χαρακτηρίζει τα αδρανή ως μη «καθαρά» και αποτελεί μια ένδειξη, μόνο, της ύπαρξης επιβλαβούς ποσότητας πολύ λεπτών κόκκων διαστάσεων αργίλου. Βάσει των ελληνικών προδιαγραφών το κατώτατο όριο θραυστής άμμου που προορίζεται για την παρασκευή σκυροδέματος θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 65%. Αυτό το κατώτερο όριο αναφέρεται σε σκυροδέματα κανονικών απαιτήσεων ενώ ως κατώτατο όριο 70% και 75 % αναφέρονται σε σκυροδέματα υψηλών και εξαιρετικά υψηλών απαιτήσεων (Εικ. 172) Βε01 Βε12 Βε15 Βε24 Βε43 Βε εικονικο Βε01:Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12:Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 172: Ραβδόγραμμα καταλληλότητας αδρανών βάση τιμών ισοδυνάμου άμμου. 65% SE : Κατώτερο όριο SE για αδρανή υλικά σκυροδεμάτων κανονικών απαιτήσεων (σύμφωνα με ΚΤΣ 97 και ΕΛΟΤ 408) 70% SE : Κατώτερο όριο SE για αδρανή υλικά σκυροδεμάτων υψηλών απαιτήσεων (σύμφωνα με ΚΤΣ 97 και ΕΛΟΤ 408) 75% SE : Κατώτερο όριο SE για αδρανή υλικά σκυροδεμάτων εξαιρετικά υψηλών απαιτήσεων (σύμφωνα με ΚΤΣ-97 και ΕΛΟΤ 408) Όπως φαίνεται και στο παραπάνω ραβδόγραμμα (Εικ. 172) στο σύνολο τους τα δείγματα πληρούν τις προδιαγραφές ακόμα και για σκυροδέματα εξαιρετικά υψηλών απαιτήσεων αφού το ποσοστό του SE παρουσιάζεται πάνω από 75 %. 231

233 Wa % Πέραν των γεωμετρικών παραμέτρων μελετώνται και οι φυσικές ιδιότητες των κόκκων. Η υδαταπορροφητικότητα (Wa) αποτελεί μια από τις σημαντικότερες φυσικές ιδιότητες, στην οποία έχουν τεθεί ανώτερα όρια (3 %) βάση των βρετανικών προδιαγραφών (BS 8007), όπως φαίνεται και στην παρακάτω Εικόνα 173. Από τους υπο εξέταση λιθότυπους μόνο ο έντονα σερπεντινιωμένος λερζόλιθος (Βε 01) υπερβαίνει το όρια που έχουν τεθεί για την υδαταπορροφητικότητα. Ακολούθως υψηλή τιμή παρουσιάζει ο έτερος σερπεντινιωμένος λιθότυπος, σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης (Βε 12) ο οποίος λόγω του μικρότερου βαθμού σερπεντινίωσης είναι εντός των ορίων. Οι υψηλότερες τιμές στα σερπεντινιωμένα υπερβασικά πετρώματα (Βε 01, Βε 12) οφείλονται στην φυλλόμορφη δομή του ορυκτού του σερπεντίνη καθώς και στις δομές που σχηματίζει η σερπεντινίωση όπως ο κυψελώδης ιστός. Την χαμηλότερη τιμή υδαταπορροφητικότητας από τα εξεταζόμενα δείγματα (Εικ. 173) παρουσιάζει ο κατακλαστικός δολερίτης (Βε 43) κάτι που φαίνεται να οφείλεται στην διπλή αλβιτική συμπαγοποίησης που υπέστη τόσο η πρώτη όσο και η δεύτερη συμπαγοποίηση είχε ως αποτέλεσμα την πλήρωση των κενών χώρων μεταξύ των προϋπαρχόντων ορυκτών κόκκων και την αισθητή μείωση του πορώδους του πετρώματος. 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Βε01 Βε12 Βε15 Βε24 Βε43 Βε01:Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12:Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 173: Ραβδόγραμμα που παρουσιάζονται οι τιμές της υδαταπορροφητικότητας και η οριακή τιμή για αδρανή σκυροδεμάτων βάση Βρετανικών προδιαγραφών (BS 8007). Δεξιά στο παράρτημα που αναγράφονται οι λιθότυποι, με κόκκινο χρώμα παρουσιάζονται αυτοί που απορρίπτονται σε αυτή την μελέτη καταλληλότητας 232

234 pa (kg/m3) Ομοίως, σύμφωνα με τους Ελληνικούς κανονισμούς, η φαινόμενη πυκνότητα (ρ a ) των αδρανών υλικών συνήθους σκυροδέματος θα πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ 2400 και 3000 kg/m 3 (Εικ. 174). Εφόσον οι τιμές της φαινόμενης πυκνότητας είναι αισθητά μεγαλύτερες του ανώτατου ορίου ή αισθητά μικρότερες του κατώτατου ορίου, αυτά χρησιμοποιούνται στην παρασκευή βαρέων και ελαφροβαρών αντίστοιχα σκυροδεμάτων για ειδικές κατασκευές. Οι υπό εξέταση λιθότυποι δεν αποκλίνουν τόσο του ανώτατου όσο και του κατώτατου ορίου, με μόνη εξαίρεση το κατακλαστικό δολεριτικό πέτρωμα που παρουσιάζει αυξημένη φαινόμενη πυκνότητα ως αποτέλεσμα της διπλής συμπαγοποίησης που υπέστη Βε 01 Βε 12 Βε 15 Βε 24 Βε 43 Βε01:Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12:Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 174: Ραβδόγραμμα που παρουσιάζονται οι τιμές της φαινόμενης πυκνότητας και η ανώτερη και κατώτερη οριακή τιμή για αδρανή σκυροδεμάτων (σύμφωνα με ΚΤΣ 97 και ΕΛΟΤ 408). Δεξιά στο παράρτημα που αναγράφονται οι λιθότυποι, με κόκκινο χρώμα παρουσιάζονται αυτοί που απορρίπτονται σε αυτή την μελέτη καταλληλότητας Ιδιαίτερα σημαντική παρουσιάζεται η εξέταση των μηχανικών ιδιοτήτων των υπο εξέταση δειγμάτων, για την καταλληλότητα τους ως αδρανών σκυροδεμάτων. Πιο συγκεκριμένα τα όρια τα οποία θέτονται από τους Ελληνικούς Κανονισμούς είναι το 40 % για τον δείκτη L.A. και το 65 MPa για την μοναξονική φόρτιση (UCS) (Εικ. 175). Στο σύνολο τους οι λιθότυποι παρουσιάζουν ιδιαίτερα αυξημένες μηχανικές ιδιότητες, καθώς βάση του ΚΤΣ-97, βρίσκονται εντός των αποδεκτών ορίων που τίθενται για τον δείκτη L.A. ενώ μόνο ο σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης (Βε 12) παρουσιάζει λίγο χαμηλότερη τιμή στην δοκιμή μοναξονικής φόρτισης. Αυτή η τιμή (του Βε 12) καθώς αναφέρει ο ΚΤΣ 97 μπορεί να γίνει αποδεκτή υπό όρους και εφόσον αποδειχτεί ότι επιτυγχάνεται η επιθυμητή αντοχή του σκυροδέματος. 233

235 UCS (Mpa) LA % Βε 01 Βε 12 Βε 15 Βε 24 Βε Βε01:Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12:Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 175: Ραβδόγραμμα που παρουσιάζονται οι τιμές του δείκτη L.A.(%) και UCS (Mpa) καθώς και οι κατώτερες, ανώτερες οριακές τιμές για αδρανή σκυροδεμάτων (σύμφωνα με ΚΤΣ 97 ). Ανώτερη οριακή τιμή του δείκτη L.A. Κατώτερη οριακή τιμή του UCS. Ιδιαίτερα μηχανικά χαρακτηριστικά, όπως φαίνεται και στην παραπάνω Εικόνα 175, παρουσιάζει το κατακλαστικό δολεριτικό πέτρωμα (Βε 43) καθώς προκύπτει ότι η διπλή συμπαγοποίηση που υπέστη, με αλβιτικό υλικό, επέδρασε ιδιαιτέρως θετικά στην μηχανική αντοχή του, κάνοντας το εξαιρετικά ανθεκτικό σε τριβή, κρούση αλλά και θραύση. Ακολουθούν σε ανθεκτικότητα τα βασικά πετρώματα που εκπροσωπούνται από τον δολερίτη (Βε 24) και τον βασάλτη (Βε 15). Τέλος την μικρότερη, αλλά υψηλή αντοχή, παρουσιάζουν τα υπερβασικά πετρώματα που εκπροσωπούνται από τον σερπεντινιωμένο λερζόλιθο (Βε 01) και τον σερπεντινιωμένο χαρτσβουργίτη (Βε 12). Είναι χρήσιμο να αναφερθεί ότι ο σερπεντινιωμένος λερζόλιθος επέδειξε μεγαλύτερη αντοχή σε μονοαξονική φόρτιση σε σχέση με τον σερπεντινιωμένο χαρτσβουργίτη παρότι ο δεύτερος ήταν και λιγότερο επηρεασμένος από την σερπεντινίωση. Αυτό πιθανά να οφείλεται στην διεύθυνση κατά την οποία ασκήθηκε η φόρτιση σε σχέση με την τους νοητούς άξονες των κυψελωδών ιστών. Το παραπάνω ζήτημα χρήζει περεταίρω έρευνας, καθότι παρουσιάζεται σημαντική συσχέτιση μεταξύ της διεύθυνσης φόρτισης και των νοητών αξόνων από τους κυψελώδεις ιστούς, καθώς όταν η φόρτιση ασκήθηκε παράλληλα σε αυτούς νοητούς άξονες των κυψελών τότε το πέτρωμα έσπαγε στηλοειδώς και επιδείκνυε χαμηλότερη αντοχή, ενώ όταν η φόρτιση 234

236 S % πραγματοποιούταν υπο κλίση σε σχέση με τον νοητό άξονα των κυψελών το πέτρωμα επιδείκνυε υψηλότερη αντοχή και η θραύση πραγματοποιούταν εκρηκτικά. Ομοίως, η σταθερότητα του όγκου και η μη απώλεια υλικού λόγω εμποτισμού, ξήρανσης, ψύξης απόψυξης είναι προϋποθέσεις για τα αδρανή που χρησιμοποιούνται στις κατασκευές. Η ανθεκτικότητα προσδιορίζεται είτε με την επίδραση διαλυμάτων θειικών αλάτων (Κατά τους Ελληνικούς και Αμερικάνικους κανονισμούς συνήθως χρησιμοποιείται το Na 2 SO 4 ενώ στα νέα πρότυπα ΕΛΟΤ ΕΝ μόνο το MgSO 4 ) είτε με εναλλαγή σε κύκλους ψύξης απόψυξης. Στους Ελληνικούς κανονισμούς η άμμος πρέπει να παρουσιάζει απώλεια μικρότερη από 10% και τα σκύρα ή τα υλικά υποβάσεων στην οδοποιίας μικρότερη του 12%. Στην δοκιμή υγείας με χρήση άλατος MgSO 4 (S), στην παρούσα διατριβή, παρουσιάζεται αυξημένη επιδεκτικότητα στους υπερβασικούς λιθότυπους έναντι των βασικών οι οποίοι παρουσιάζονται ιδιαίτερα ανθεκτικοί (Εικ. 176). Ο βαθμός σερπεντινίωσης φαίνεται να επιδρά σημαντικά στην αντοχή των πετρωμάτων σε αποσάθρωση καθώς ο σερπεντινιωμένος λερζόλιθος, με αυξημένο βαθμό σερπεντινίωσης, αποσαθρώθηκε αισθητά περισσότερο σε σχέση με τον λιγότερο σερπεντινιωμένο, χαρτσβουργίτη. Το γεγονός αυτό οφείλεται στο υψηλό πρωτογενές και δευτερογενές πορώδες που παρουσιάζουν τα υπερβασικά, καθώς αυτό αυξάνεται με την αύξηση του βαθμού σερπεντινίωσης Βε 01 Βε 12 Βε 15 Βε 24 Βε 43 Βε01:Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12:Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 176: Ραβδόγραμμα προβολής των τιμών του δείκτη αποσάθρωσης (S) των υπό μελέτη δειγμάτων καθώς και η οριακή επιτρεπτή τιμή. 235

237 MBF ( gr/kg) Ιδιαίτερα σημαντική παράμετρος στα πλαίσια του ελέγχου καταλληλότητας των αδρανών για σκυροδέματα αποτελεί η δοκιμή μπλε του μεθυλενίου. Ο έλεγχος αυτός, χρησιμοποιείται για την εξακρίβωση των ενεργών αργιλικών ορυκτών στα αδρανή υλικά. Ο έλεγχος βασίζεται στην αρχή της προσρόφησης των μορίων του μπλε του μεθυλενίου, από την ενεργή επιφάνεια των αργιλικών ορυκτών. Κατά τη δοκιμή μετράται η ποσότητα μπλε του μεθυλενίου για τη μοριακή επικάλυψη όλων των αργιλικών συστατικών των αδρανών. Τα αργιλικά ορυκτά τα οποία βρίσκονται στα φυσικά ή στα θραυστά αδρανή, είναι συνδεδεμένα με επιβλαβείς συνέπειες στο σκυρόδεμα. Η απορρόφηση νερού από τα διογκούμενα αργιλικά ορυκτά οδηγεί σε διαστολή του πλέγματός τους και τελικά, ανάλογα με το ποσοστό τους, μπορεί να επέλθει σημαντική αλλαγή στα ρεολογικά χαρακτηριστικά του υλικού στο οποίο περιέχονται δημιουργώντας σημαντικά προβλήματα. Αντιθέτως, τα αργιλικά ορυκτά που χαρακτηρίζονται ως μη διογκούμενα, δεν μεταβάλλουν τα χαρακτηριστικά τους σε υδάτινο περιβάλλον και δεν προκαλούν λόγω διόγκωσης αλλαγές στη συμπεριφορά του υλικού που περιέχονται. Οι Ελληνικές προδιαγραφές δεν περιλαμβάνουν τη δοκιμή αυτή, ωστόσο στα πλαίσια της παρούσας διατριβής χρησιμοποιείται το ανώτερο επιτρεπόμενο όριο ΜΒ F που ορίζουν οι Γαλλικές προδιαγραφές (NF XP P ) Βε 01 Βε 12 Βε 15 Βε 24 Βε 43 Βε01:Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12:Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 177: Ραβδόγραμμα προβολής των τιμών μπλε του μεθυλενίου (MBF) των υπό μελέτη δειγμάτων καθώς και το ανώτερο όριο MBF για αδρανή υλικά σκυροδεμάτων. Όπως, φαίνεται και στην παραπάνω εικόνα (Εικ. 177) τα βασικά πετρώματα παρουσιάζονται στο σύνολο τους εντός του ανώτερου επιτρεπτού ορίου, σε αντίθεση με τα 236

238 υπερβασικά που παρουσιάζουν αυξημένες τιμές, εκτός των ορίων κάτι που πιθανά να οφείλεται στην αποσάθρωση του σερπεντίνη σε αργιλικά ορυκτά. Στην παρούσα διατριβή πραγματοποιήθηκε πετρογραφική εξέταση τόσο προ της χρήσης των αδρανών, με την κατασκευή λεπτών τομών από τεμάχη του πετρώματος, όσο και μετά την κατασκευή σκυροδεμάτων, με την κατασκευή λεπτών-στιλπνών τομών από τεμάχη του σκυροδέματος. Και από τις δύο παραπάνω διαδικασίες εξάχθηκε η σπουδαιότητα της πετρογραφικής εξέτασης. Καθώς οι σερπεντινιωμένοι λιθότυποι που παρουσιάζουν αυξημένη υδαταπορροφητικότητα φαίνεται ότι αλλοιώνουν την ορθή αναλογία, βάση των προδιαγραφών, μεταξύ νερού και τσιμέντου, αφού οι φυλλώδεις δομές που σχηματίζει ο σερπεντίνης έχουν την τάση να προσροφούν το νερό. Το νερό αυτό, που προσροφούν οι δομές του σερπεντίνη, αποτελεί το νερό το οποίο και θα χρησιμοποιούταν κατά την αντίδραση της ενυδάτωσης. Η ενυδάτωση είναι η χημική αντίδραση του τσιμέντου με το νερό που παράγει προϊόντα που έχουν χαρακτηριστικά πήξης και σκλήρυνσης και επομένως είναι η αντίδραση που καθορίζει το κατά πόσο σκληρό ή όχι θα γίνει το σκυρόδεμα. Επιπροσθέτως η υψηλή περιεκτικότητα των αδρανών σε σερπεντίνη πιθανά να λειτουργεί αρνητικά στην αντοχή του σκυροδέματος καθώς αυτά τα πετρώματα παρουσιάζουν αισθητά χαμηλότερες τιμές στις μηχανικές παραμέτρους. Επίσης, η ύπαρξη μεταλλικών ορυκτών, κυρίως στα βασικά πετρώματα (βασάλτης,δολερίτης) θεωρείται πιθανό να βλάπτουν το σκυρόδεμα. Αυτό διότι οι μεταλλικοί κόκκοι οξειδώνονται εντός των σκυροδεμάτων, με αποτέλεσμα να διογκώνονται και να δημιουργούν συνθήκες ρωγμάτωσης στα σκυροδέματα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η μικροσκοπική εικόνα που λήφθηκε από σκυρόδεμα στο οποίο είχαν χρησιμοποιηθεί αδρανή υλικά βασαλτικού πετρώματος (Εικ. 178). Όπως φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα τα μεταλλικά ορυκτά που περιέχονται στον βασάλτη οξειδώθηκαν μετά την κατασκευή των σκυροδεμάτων και φαίνεται να διαπότισαν την γειτνιάζουσα περιοχή. Αυτή η οξείδωση, είναι ενεργή, με την έννοια ότι αυτή συνεχίζεται και δεν αποτελεί ένα ακαριαίο φαινόμενο. Αποτέλεσμα της είναι η μετέπειτα διόγκωση και εντέλει ρωγμάτωση αυτής της περιοχής με την ανάπτυξη σημαντικών δυνάμεων διαστολής. 237

239 Εικόνα 178: Μικροσκοπική εικόνα σε σκυρόδεμα αποτελούμενο από βασαλτικά αδρανή υλικά. Στην περιγεγραμμένη περιοχή φαίνονται τα σημάδια οξείδωσης των μεταλλικών ορυκτών που ασκούν δυνάμεις διαστολής λόγω διόγκωσης. Ένα επίσης σημαντικό συμπέρασμα που προέκυψε κατά την ηλεκτρονική μικροσκοπική εξέταση των σκυροδεμάτων είναι η κακή συνοχή που παρουσιάζουν κυρίως οι κόκκοι των υπερβασικών αλλά και δευτερευόντως των βασικών πετρωμάτων με την συνδετική κονία. Σε αντίθεση με το παραπάνω συμπέρασμα η Γιαννακοπούλου 2013 υποστήριξε ότι σκυροδέματα που παρασκευάστηκαν από ανθρακικά άμμο και ανθρακικά αδρανή παρουσιάζονται περισσότερο συνεκτικά έναντι των υπολοίπων. Τα δοκίμια σκυροδεμάτων στην παρούσα διατριβή, όπως έχει αναφερθεί, παρασκευάστηκαν από αδρανή υλικά διαφορετικών λιθοτύπων σε όλες τις διαβαθμίσεις, εκτός της διαβάθμισης της άμμου στην οποία χρησιμοποιήθηκε ανθρακικό υλικό στο σύνολο των δοκιμίων. Ο εντοπισμός αυτής της κακής συνοχής μεταξύ των κόκκων και του τσιμέντου μπορεί να αποδοθεί με τρείς διαφορετικούς τρόπους. Από την μία είναι πιθανό αυτοί οι κόκκοι να απορρόφησαν, λόγω μεγαλύτερης υδαταπορροφητικής ικανότητας έναντι των ανθρακικών κόκκων, περισσότερο νερό, το οποίο και θα χρησιμοποιούσε μετέπειτα το τσιμέντο για να πραγματοποιηθεί η αντίδραση της ενυδάτωσης η οποία και θα καθόριζε την τελική σκληρότητα άρα και συμπαγοποίηση μεταξύ των κόκκων. Επομένως έτσι είναι εφικτό να ερμηνευτεί η επιφάνεια αδυναμίας που παρουσιάζεται περιφερειακά των κόκκων κυρίως στα υπερβασικά αδρανή και δευτερευόντως στα βασικά αδρανή υλικά. Η άλλη πιθανή εκδοχή αυτού του φαινομένου δεν σχετίζεται με τα φυσικά χαρακτηριστικά των κόκκων, αλλά με τα μηχανικά χαρακτηριστικά του συστήματος που αποτελούν το σκυρόδεμα. Πιο συγκεκριμένα θεωρείται πιθανό η χρήση διαφορετικής ποιότητας αδρανών υλικών εντός του ίδιου κυβικού δοκιμίου (διαβάθμιση άμμου: ανθρακικό 238

240 υλικό, λοιπές διαβαθμίσεις: υπερβασικό ή βασικό) να δημιουργεί ανομοιογενές τασικό πεδίο κατά την μοναξονική φόρτιση. Αυτή η άνιση κατανομή των δυνάμεων εντός του σκυροδέματος φαίνεται να βοηθά στην ευκολότερη αποκόλληση των υπερβασικών και βασικών κόκκων σε αντίθεση με τους ανθρακικούς κόκκους της άμμου. Αυτό διότι οι κόκκοι των υπερβασικών και βασικών λιθοτύπων, λόγω αυξημένης σκληρότητας, αποφεύγουν την θραύση τους ή λείανση τους με αποκόλληση σε αντίθεση με τους κόκκους της άμμου που παρουσιάζουν μικρότερη μηχανική αντοχή και θραύονται ή λειαίνονται αντί να αποκολληθούν. Σημαντικό επίσης παράγοντα αποτελεί η πιθανή ασυμβατότητα των υπερβασικών έναντι των ανθρακικών που είναι προφανές ότι παρουσιάζουν καλύτερη πρόσφυση με την συνδετική κονία. Η τελική πιθανή εκδοχή, είναι ο συνδυασμός των παραπάνω. Δηλαδή ο συνδυασμός της αυξημένης απορρόφησης νερού από τους κόκκους, με αποτέλεσμα την ατελή αντίδραση ενυδάτωσης και την δημιουργία ασθενούς σύνδεσης με την τσιμεντόπαστα σε συνδυασμό με την διαφορική τασική εξάπλωση κατά την φόρτιση ή λείανση λόγω διαφορετικού υλικού, οδηγούν στην ευκολότερη αποκόλληση αυτών των τεμαχών έναντι των γειτνιαζόντων ανθρακικών κόκκων άμμου. Συμπερασματικά, από όλα τα παραπάνω είναι εμφανές ότι το σύνολο των βασικών λιθοτύπων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παρασκευή σκυροδεμάτων, με μία ιδιαίτερη προσοχή στο βασαλτικό πέτρωμα (Βε 15) που παρουσιάζει αυξημένο και εκτός ορίων δείκτη πλακοειδούς (I F (%) ) αλλά και επιμήκυνσης, με αποτέλεσμα να δημιουργεί άνιση κατανομή τάσεων στο σκυρόδεμα και να παρουσιάζει χαμηλή αλληλεμπλοκή των κόκκων μεταξύ τους και επομένως χαμηλότερη μηχανική αντοχή σκυροδέματος (Εικ. 179). Εικόνα 179: Τρισδιάστατη αναπαράσταση διάδοσης των τάσεων σε σκυρόδεμα με προσανατολισμένους πλακοειδής και επιμήκεις κόκκους που δεν παρουσιάζουν αλληλεμπλοκή μεταξύ τους κατά την μονοαξονική φόρτιση. 239

241 Οι υπόλοιποι παράμετροι των βασικών πετρωμάτων χαρακτηρίζονται ως άκρως ικανοποιητικοί για την κατασκευή σκυροδεμάτων. Ιδιαίτερης μνείας, χρήζει το κατακλαστικό δολεριτικό πέτρωμα (Βε 43) το οποίο λόγω της διπλής συμπαγοποίησης του, επιδεικνύει ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, το καθιστούν κατάλληλο για ειδικές εφαρμογές βαρέων σκυροδεμάτων. Τα υπερβασικά πετρώματα, παρά τις ενδιάμεσες μηχανικές τους ιδιότητες θεωρούνται ακατάλληλα για παρασκευή σκυροδεμάτων αφού οι υπόλοιπες παράμετροι τους βρίσκονται εκτός ορίων καταλληλότητας ενώ παρουσιάζουν και χαμηλή μικροτοπογραφία. Ο βαθμός σερπεντινίωσης φαίνεται να επιδρά σημαντικά στην καταλληλότητα τους, καθώς και από την μεταξύ τους σύγκριση ο περισσότερο σερπεντινιωμένος λερζόλιθος παρουσιάζει χειρότερες ιδιότητες σε σχέση με τον λιγότερο σερπεντινιωμένο χαρτσβουργίτη. Συμπερασματικά βάση των παραπάνω, τα σερπεντινιωμένα πετρώματα (Βε 01, Βε 12) δεν είναι εφικτό να χρησιμοποιηθούν ως αδρανή σκυροδεμάτων καθώς υπερβαίνουν σε αρκετά γραφήματα τα επιτρεπτά όρια ενώ παρουσιάζουν και κακή συνοχή με την τσιμεντοκονία. Επίσης ο βασάλτης (Βε 15) κρίνεται ακατάλληλος λόγω του αυξημένου ποσοστού σε επιμήκεις κόκκους αδρανών (IF), κάτι που πιθανά να οφείλεται στην θραύση των πετρωμάτων σε σιαγωνοτό σπαστήρα ο οποίος ρέπει στην δημιουργία πλακοειδών αλλά και επιμηκυνσμένων κόκκων. Παρακάτω παρατίθενται συνοπτικά στον Πίνακα 18 τα όρια καταλληλότητας των αδρανών για σκυροδέματα βάση Ελληνικών, Διεθνών αλλά και Βρετανικών προδιαγραφών. Όρια παραμέτρων Χρήση αδρανών υλικών If (%) SE (%) Wa (%) pa (Kg/m 3 ) L.A. (%) Σκυροδέματα <40 75 Για δυσμενής συνθήκες 70 Για επιμελημένη παραγωγή 65 για συνήθεις κατασκευές Χρήση αδρανών υλικών Σκυροδέματα Όρια παραμέτρων AIV (%) UCS (MPa) MBF (g/kg) 25* (για Χονδρόκοκκα αδρανή υλικά) 65 ( για θραυστά αδρανή υλικά) 10 S (%) (χονδρόκοκκα 12) (λεπτόκοκκα 10) Έλεγχος αλκαλοπυριτικής αντίδρασης Πίνακας 18: Όρια καταλληλότητας των αδρανών για σκυροδέματα βάση Ελληνικών, Διεθνών αλλά και Βρετανικών προδιαγραφών. 240

242 Καταλληλότητα αδρανών υλικών για αντιολισθηρή στρώση Οι συνεχώς αυξανόμενες απαιτήσεις στις κατασκευές των οδικών δικτύων με στόχο την ασφαλή οδήγηση έχουν επιβάλλει τη θέσπιση υψηλών προδιαγραφών στις οδικές κατασκευές, με ιδιαίτερη έμφαση στην κατασκευή των δρόμων ταχείας κυκλοφορίας. Μεταξύ των παραγόντων που καθορίζουν την τελική ποιότητα του οδοστρώματος, σημαντικό ρόλο έχουν τα αδρανή υλικά. Με την έννοια του οδοστρώματος ορίζεται ένα σύνολο επάλληλων επιπέδων που είναι τοποθετημένες πάνω από τον εδαφικό ορίζοντα για την δημιουργία της οδού. Τα επάλληλα επίπεδα αποτελούνται από κάτω προς τα άνω από την εξυγιαντική στρώση, την βάση και υπόβαση και την ανώτερη αντιολισθηρή επιφάνεια (Εικ. 180). Αδρανή υλικά χρησιμοποιούνται σε όλα τα στρώματα άλλοτε είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους με κάποιο συγκολλητικό μέσο και άλλοτε ασύνδετα. Σημαντικής μελέτης, χρήζει η ανώτερη στρώση, του τάπητα κυκλοφορίας, καθώς πρέπει να χρησιμοποιούνται αδρανή με αυξημένη τραχύτητα και αντοχή. Αντιολισθηρή στρώση Βάση Υπόβαση Επιφάνεια θεμελίωσης Εικόνα 180: Τρισδιάστατη απεικόνιση των επιμέρους στρώσεων του οδοστρώματος. 241

243 IF % Η επιφάνεια της ανώτερης στρώσης ενός οδοστρώματος είθισται να έχει καλές αντιολισθηρές ιδιότητες. Το ασφαλτικό σκυρόδεμα που χρησιμοποιείται για την κατασκευή αντιολισθηρής στρώσης, είναι ασφαλτόμιγμα παραγόμενο και διαστρωνόμενο "εν θερμώ", αυστηρά ελεγμένης σύνθεσης, από καθαρή ή τροποποιημένη με βελτιωτικά άσφαλτο και σκληρά αδρανή υλικά. Τα σκληρά αδρανή υλικά πρέπει πάντοτε να προέρχονται από θραύση ώστε να βελτιώνεται η αλληλεμπλοκή των κόκκων και να αυξάνεται η τραχύτητα τους. Στην παρούσα διατριβή αξιολογούνται τα αδρανή υλικά βάση των δοκιμών που πραγματοποιήθηκαν καθώς και μέσω της ποιοτικής εκτίμησης της μικροτραχύτητας με την χρήση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM). Βάση της Ελληνικής οδηγίας του 12/1985 ο δείκτης πλακοειδούς (IF (%) ) δεν θα πρέπει να υπερβαίνει το 30% Βε01 Βε12 Βε15 Βε24 Βε43 Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 181: Ραβδόγραμμα που παρουσιάζονται οι τιμές του δείκτη πλακοειδούς και η οριακή τιμή για αντιολισθηρά αδρανή βάση Ελληνικών προδιαγραφών (12/1985). Δεξιά στο παράρτημα που αναγράφονται οι λιθότυποι, με κόκκινο χρώμα παρουσιάζονται αυτοί που απορρίπτονται σε αυτή την μελέτη καταλληλότητας. Όπως φαίνεται και στην παραπάνω Εικόνα 181 την τιμή αυτή υπερβαίνουν στο σύνολο τους οι υπερβασικού λιθότυποι (Βε 01, Βε 12) λόγω της ύπαρξης του φυλλώδους σερπεντίνη που βοηθά τον αποχωρισμό σε πλακοειδή και επιμήκη τεμάχη κατά μήκος του σχισμού του. Από τα βασικά πετρώματα ο βασάλτης (Βε 15) ενώ οριακές τιμές παρουσιάζουν ο δολερίτης και ο κατακλαστικός δολερίτης. 242

244 S % SE % Για την τιμή ισοδυνάμου άμμου (SE), ορίζεται από τις Ελληνικές προδιαγραφές ως κατώτερη τιμή το 55%. Όπως φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα στο σύνολο τους οι υπο εξέταση λιθότυποι δεν παρουσιάζουν κάποιο πρόβλημα όσο αναφορά την περιεκτικότητα τους σε κλάσμα αργιλικών ορυκτών (Εικ. 182). Αντίστοιχα, για την αντοχή των πετρωμάτων σε αποσάθρωση (S) έχει τεθεί ως οριακή ανώτερη τιμή το 9% (Εικ. 183) Βε01:Σερπεντινιωμέν ος λερζόλθος Βε12:Σερπεντινιωμέν ος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός Βε01 Βε12 Βε15 Βε24 Βε43 δολερίτης Βε εικονικο Εικόνα 182: Ραβδόγραμμα που παρουσιάζονται οι τιμές του ισοδυνάμου άμμου και η οριακή τιμή για αντιολισθηρά αδρανή βάση Ελληνικών προδιαγραφών (12/1985). Δεξιά στο παράρτημα που αναγράφονται οι λιθότυποι, με κόκκινο χρώμα παρουσιάζονται αυτοί που απορρίπτονται σε αυτή την μελέτη καταλληλότητας Βε 01 Βε 12 Βε 15 Βε 24 Βε 43 Βε01:Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12:Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 183: Ραβδόγραμμα που παρουσιάζονται οι τιμές του ισοδυνάμου άμμου και η οριακή τιμή για αντιολισθηρά αδρανή βάση Ελληνικών προδιαγραφών (12/1985). Δεξιά στο παράρτημα που αναγράφονται οι λιθότυποι, με κόκκινο χρώμα παρουσιάζονται αυτοί που απορρίπτονται σε αυτή την μελέτη καταλληλότητας. 243

245 L.A.% Όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα τα σερπεντινιωμένα δείγματα ξεπερνούν το ανώτατο όριο του βαθμού αποσάθρωσης. Ιδιαιτέρως το έντονα σερπεντινιωμένο πέτρωμα (Βε 01) παρουσιάζει μεγάλη επιδεκτικότητα στην αποσάθρωση με χρήση αλάτων και καθίσταται ακατάλληλο για οδοστρωσία. Ακολούθως, ιδιαίτερα σημαντικές κρίνονται οι μηχανικές παράμετροι των αδρανών υλικών. Για την πλήρη εκτίμηση της καταλληλότητας των αδρανών για την κατασκευή αντιολισθηρών οδοστρωμάτων πρέπει να ελέγχονται οι τιμές των δεικτών Los Angeles (LA), αντίστασης σε απότριψη (AAV) και αντίστασης σε στίλβωση (PSV). Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής η αξιολόγηση πραγματοποιείται βάση του δείκτη LA και του έμμεσου προσδιορισμού της μικροτραχύτητας. Τα αποτελέσματα του δείκτη LA φανερώνουν ότι τα υπο εξέταση δείγματα στο σύνολο τους παρουσιάζουν τιμές εντός των επιτρεπτών ορίων που τίθενται, αφού δεν υπερβαίνουν την ανώτερη επιτρεπόμενη τιμή 30% που αναφέρεται σε οδοστρώματα ελαφριάς κυκλοφορίας (Εικ. 184). Ενώ στο σύνολο τους, εκτός του σερπεντινιωμένου χαρτσβουργίτη (Βε 12), τα πετρώματα θεωρούνται κατάλληλα μέχρι και για πολύ βαριά κυκλοφορία α β γ δ Βε 01 Βε 12 Βε 15 Βε 24 Βε 43 Βε01:Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12:Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 184: Ραβδόγραμμα που παρουσιάζονται οι τιμές του δείκτη L.A. και οι οριακές τιμές για αντιολισθηρά αδρανή βάση Ελληνικών προδιαγραφών (12/1985). Δεξιά στο παράρτημα που αναγράφονται οι λιθότυποι, με κόκκινο χρώμα παρουσιάζονται αυτοί που απορρίπτονται σε αυτή την μελέτη καταλληλότητας. α: Ελαφριά κυκλοφορία, β: Μέση κυκλοφορία, γ: Βαριά κυκλοφορία, δ: Πολύ βαριά κυκλοφορία. 244

246 Η σημαντικότερη παράμετρος των αδρανών, που σχετίζεται με την αντιολισθηρή τους ικανότητα, είναι ο προσδιορισμός της τραχύτητας των κόκκων. Αυτός ο προσδιορισμός του μικροαναγλύφου, πραγματοποιείται με άμεσο τρόπο με την δοκιμή PSV και με έμμεσο τρόπο με τον προσδιορισμό της μικροτραχύτητας των κόκκων με χρήση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM). Βάση του έμμεσου προσδιορισμού της μικροτραχύτητας που πραγματοποιήθηκε στην παρούσα διατριβή, είναι εφικτός ο διαχωρισμός δύο ομάδων τραχύτητας. Η μία ομάδα αποτελείται από τους μη υγιείς υπερβασικούς λιθότυπους (σερπεντινιωμένος λερζόλιθος, χαρτσβουργίτης), που παρουσιάζουν χαμηλό μικροανάγλυφο καθώς αποτελούνται από εκτεταμένες επίπεδες περιοχές οφειλόμενες στην δράση της σερπεντινίωσης λόγω της φυλλόμορφης δομής του σερπεντίνη, που δημιουργεί λείες επιφάνειες. Σημαντικό στοιχείο είναι ότι τα υπερβασικά αποτελούνται κυρίως από μαλακά ορυκτά (σερπεντίνης) χωρίς να εναλλάσσονται σε μεγάλο βαθμό με σκληρά ορυκτά ώστε να αναπτύσσεται διαφορική φθορά των ορυκτών φάσεων και επομένως να ανανεώνεται συνεχώς η μικροτραχύτητα κατά τη χρήση των αδρανών υλικών. Παρακάτω παρατίθενται εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (Εικ. 185) που φανερώνουν το τοπογραφικό ανάγλυφο των κόκκων σε υπερβασικά πετρώματα πριν και μετά την χρήση τους ως αδρανή οδοστρωσίας. Η προσομοίωση οφείλεται στο ότι η αριστερή εικόνα αποτελεί απεικόνιση των κόκκων ως έχουν ενώ η δεξιά εικόνα αποτελεί απεικόνιση λεπτής τομής, όπου για την παρασκευή της το πέτρωμα υπέστη λείανση. Και οι δύο παραπάνω εικόνες έχουν ληφθεί από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM). Πριν Μετά Εικόνα 185: Απεικόνιση της μικροτραχύτητας σερπεντινιωμένων κόκκων πριν (αριστερά) και μετά (δεξιά) την λειαντική δράση με σκοπό την προσομοίωση της συμπεριφοράς των αδρανών στη λείανση. Εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM). 245

247 Η άλλη ομάδα μικροτραχύτητας αποτελείται από τα βασικά πετρώματα, τα οποία στο σύνολο τους παρουσιάζουν αυξημένο μικροανάγλυφο. Σημαντικό χαρακτηριστικό για την συνεχή αναγέννηση της μικροτραχύτητας κατά την χρήση τους ως αδρανή οδοστρωσίας αναμένεται να αποτελεί η εναλλαγή χλωρίτη και πλαγιοκλάστων λόγω της διαφορετικής σκληρότητας τους. Καθώς ο χλωρίτης δημιουργεί επίπεδες επιφάνειες σε σχέση με τις σκληρότερες προεξέχουσες φάσεις που είναι κυρίως τα πλαγιόκλαστα. Στην αύξηση της μικροτραχύτητας καθώς και στην διατήρηση της συμβάλει η παρουσία του ακτινόλιθου στους δολερίτες ο οποίος θραύεται στον σχισμό του δημιουργώντας αναγέννηση του ανάγλυφου. Στην περίπτωση αυτή, η διαφορική φθορά των συμμετεχόντων ορυκτών φάσεων οδηγεί σε συνεχή ανανέωση της μικροτραχύτητας. Παρακάτω, παρατίθενται μια αναπαράσταση της συμπεριφοράς των δολεριτικών αδρανών πριν και μετά την χρήση τους υπο την επίδραση λειαντικών δυνάμεων. Η αναπάρασταση αυτή έγκειται στο ότι για την παρασκευή λεπτών-στιλπνών τομών ασκούνται στα πετρώματα ισχυρές λειαντικές δυνάμεις παρόμοιες με αυτές που ασκούνται από τα ελαστικά των αυτοκινήτων στον τάπητα κυκλοφορίας. Πριν Μετά Εικόνα 186: Απεικόνιση της μικροτραχύτητας κατακλαστικού δολερίτη πριν (αριστερά) και μετά (δεξιά) την λειαντική δράση με σκοπό την προσομοίωση της συμπεριφοράς των αδρανών στη λειαντική δράση. Τέλος, ιδιαίτερη σημασία και για τον τάπητα κυκλοφορίας έχει η δοκιμή μπλε του μεθυλενίου. Το όριο καταλληλότητας των αδρανών υλικών σύμφωνα με τις Γαλλικές αλλά και Ελληνικές προδιαγραφές, είναι το 10 (gr/kg). Στην παρακάτω εικόνα (Εικ. 187) είναι εμφανές ότι τα υπερβασικά πετρώματα παρουσιάζουν διογκούμενα αργιλικά ορυκτά πάνω 246

248 MBF ( gr/kg) από το ανώτατο όριο κάτι που τα καθιστά ακατάλληλα για αντιολισθηρά αδρανή. Τα βασικά πετρώματα παρουσιάζουν αισθητά χαμηλότερες τιμές με μόνη εξαίρεση τον δολερίτη (Βε 24) που παρουσιάζει οριακές τιμές καταλληλότητας Βε 01 Βε 12 Βε 15 Βε 24 Βε 43 Βε01:Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12:Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 187: Ραβδόγραμμα που παρουσιάζονται οι τιμές μπλε του μεθυλενίου και η οριακή τιμή για αντιολισθηρά αδρανή βάση Γαλλικών προδιαγραφών. Δεξιά στο παράρτημα που αναγράφονται οι λιθότυποι, με κόκκινο χρώμα παρουσιάζονται αυτοί που απορρίπτονται σε αυτή την μελέτη καταλληλότητας Συμπερασματικά, τα σκληρά αδρανή που αξιολογούνται κατάλληλα για αντιολισθηρούς τάπητες, είναι τα βασικής σύστασης πετρώματα (Βε 15, Βε 24, Βε43) τα οποία παρουσιάζουν στο σύνολο τους τιμές εντός των επιτρεπτών ορίων καθώς και επειδή παρουσιάζουν αυξημένη μικροτραχύτητα και αυτή διατηρείται κατά την χρήση των αδρανών καθώς ανανεώνεται συνεχώς η επιφανειακή τους υφή. Αντιθέτως, τα υπερβασικά πετρώματα (Βε 01, Βε 12) αξιολογούνται ως ακατάλληλα καθώς δεν παρουσιάζουν αυξημένη τραχύτητα ενώ παράλληλα δεν έχουν την δυνατότητα αναγέννησης του μικροαναγλύφου. Επίσης λόγω της αυξημένης επιδεκτικότητας τους στην αποσάθρωση και της υψηλής περιεκτικότητας σε διογκούμενα αργιλικά. Παρακάτω παρατίθενται υπο μορφή πίνακα τα όρια που τίθενται από τα Ελληνικά, Διεθνή αλλά και Γαλλικά πρότυπα, για την καταλληλότητα των αδρανών σε αντιολισθηρά οδοστρώματα (Πιν. 19). 247

249 Χρήση αδρανών υλικών Όρια παραμέτρων If (%) SE (%) S (%) pa (Kg/m 3 ) L.A. (%) Αντιολισθηρή στρώση < α 28 β 26 γ 24 δ Χρήση αδρανών υλικών Αντιολισθηρή στρώση Όρια παραμέτρων AΑV (%) PSV MBF (g/kg) 14 α 12 β 10 γ 8 δ : Συνήθεις θέσεις με ελαφριά κυκλοφορία και εύκολες θέσεις με μέση κυκλοφορία 2: Επικίνδυνες θέσεις με ελαφριά κυκλοφορία και συνήθεις θέσεις με μέση κυκλοφορία 3: Επικίνδυνες θέσεις με μέση κυκλοφορία και συνήθεις θέσεις με βαριά κυκλοφορία 4: Επικίνδυνες θέσεις με βαριά κυκλοφορία και συνήθεις θέσεις με πολύ βαριά κυκλοφορία 5: Επικίνδυνες θέσεις με πολύ βαριά κυκλοφορία α: Ελαφριά κυκλοφορία β: Μέση κυκλοφορία γ: Βαριά κυκλοφορία δ: Πολύ βαριά κυκλοφορία Πίνακας 19: Όρια καταλληλότητας των αδρανών για αντιολισθηρή στρώση βάση Ελληνικών, Διεθνών αλλά και Βρετανικών προδιαγραφών Αξιολόγηση αδρανών για σκύρα βάσης σιδηροτροχιών Τα σκύρα αδρανή αποτελούν βασικό στοιχείο της δομής των σιδηροδρομικών γραμμών και από την ποιότητα τους εξαρτάται η σταθερότητα της γεωμετρίας αυτών, εξασφαλίζοντας σε μεγάλο βαθμό απόσβεση των δονήσεων των συρμών, την ομοιόμορφη κατανομή των φορτίων κύλισης και την άμεση αποστράγγιση των όμβριων υδάτων. Αποτελούν το στρώμα που βρίσκεται ακριβώς κάτω από τους στρωτήρες και οι δυνάμεις που ασκούνται σε αυτό είναι αποτέλεσμα: (α) του στατικού φορτίου που ασκείται από τους συρμούς όταν δεν κινούνται και (β) του δυναμικού φορτίου που εξαρτάται κυρίως από την ταχύτητα που κινούνται οι συρμοί. Πετρογραφικά τα σιδηροδρομικά σκύρα, πρέπει να είναι απαλλαγμένα της παρουσίας ασθενών και απορροφητικών κόκκων που μπορεί να είναι ευπαθείς σε φθορά λόγω της επίδρασης της ψύξης - απόψυξης όπως αναλυτικά αναφέρονται στην παράγραφο της Τεχνικής Προδιαγραφής Ε Σε γενικές γραμμές τα σκύρα σιδηροδρομικών γραμμών πρέπει να είναι πετρώματα μη αποστρογγυλωμένα και γωνιώδη, με αυξημένες μηχανικές ιδιότητες ώστε να μην θραύονται σε μικρότερα κλάσματα. Επίσης πρέπει να αποφεύγονται επιμήκεις και πεπλατυσμένοι κόκκοι αδρανών καθώς δημιουργούν άνιση κατανομή τάσεων με αποτέλεσμα την 248

250 IF % ευκολότερη θραύση τους. Τέλος, ιδιαίτερα σημαντικό παράγοντα αποτελεί η κοκκομετρική διαβάθμιση ούτως ώστε να εξασφαλίζεται ο μέγιστος βαθμός συμπύκνωσης του στρώματος που αποτελούν. Πιο συγκεκριμένα βάση των νέων προτύπων ΕΛΟΤ EN 13450, τίθενται συγκεκριμένα όρια για τον δείκτη πλακοειδούς (I F (%) ). Τα οποία και ορίζουν ως ανώτατη τιμή το 35 %, ωστόσο στα υψηλότερης ποιότητας σκύρα αδρανή, η τιμή του δείκτη πλακοειδούς δε θα πρέπει να υπερβαίνει το 15%. Όπως φαίνεται και στο παρακάτω ραβδόγραμμα, το σύνολο των υπερβασικών πετρωμάτων (Βε 01, Βε 12), παρουσιάζεται εκτός ορίων τόσο για συμβατικά όσο και για υψηλών απαιτήσεων σκύρα αδρανή υλικά. Επίσης, το βασαλτικό πέτρωμα τίθεται εκτός ορίων παρουσιάζοντας ιδιαίτερα αυξημένο ποσοστό του δείκτη πλακοειδούς (Εικ. 188). Τέλος τα δολεριτικά πετρώματα θεωρούνται κατάλληλα ως αδρανή σκύρων όχι όμως αυξημένων απαιτήσεων καθώς και αυτά παρουσιάζουν τιμές μεγαλύτερες του 15 % Βε01 Βε12 Βε15 Βε24 Βε43 Βε01: Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12: Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 188: Ραβδόγραμμα που παρουσιάζονται οι τιμές του δείκτη πλακοειδούς και η οριακή τιμή για σκύρα αδρανή βάση Ελληνικών προδιαγραφών (ΕΛΟΤ ΕΝ 13450). Δεξιά στο παράρτημα που αναγράφονται οι λιθότυποι, με κόκκινο χρώμα παρουσιάζονται αυτοί που απορρίπτονται σε αυτή την μελέτη καταλληλότητας. Επιπροσθέτως, σημαντικό παράγοντα αποτελούν οι μηχανικές ιδιότητες των πετρωμάτων για την καταλληλότητα τους ως αδρανή σκύρων. Οι μηχανικές ιδιότητες που μελετώνται βάση των προδιαγραφών είναι ο δείκτης LA, Micro-Deval (MDE) και αντίστασης σε κρούση (AIV) που αναφέρονται στο πρότυπο ΕΛΟΤ EN Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε 249

251 L.A.% και αξιολογήθηκε μόνο η τιμή του δείκτη L.A. από τις μηχανικές ιδιότητες όπως φαίνεται παρακάτω (Εικ. 189) Βε 01 Βε 12 Βε 15 Βε 24 Βε 43 Βε01:Σερπεντινιωμένος λερζόλθος Βε12:Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Βε43:Κατακλαστικός δολερίτης Εικόνα 189: Ραβδόγραμμα που παρουσιάζονται οι τιμές του δείκτη L.A. και η οριακή τιμή για σκύρα αδρανή βάση Ελληνικών προδιαγραφών (ΕΛΟΤ ΕΝ 13450). Δεξιά στο παράρτημα που αναγράφονται οι λιθότυποι, με κόκκινο χρώμα παρουσιάζονται αυτοί που απορρίπτονται σε αυτή την μελέτη καταλληλότητας. Από το παραπάνω διάγραμμα, απορρίπτεται ο σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης, ο οποίος παρουσιάζει τιμή λίγο πάνω από τα όρια. Το σύνολο των υπόλοιπων δειγμάτων παρουσιάζουν τιμές εντός των ορίων με τα βασικά πετρώματα να παρουσιάζουν ιδιαίτερα αυξημένη αντοχή σε τριβή και κρούση. Συνεπώς με βάση τα παραπάνω οι υπερβασικοί λιθότυποι (Βε 01, Βε 12) αξιολογούνται συνολικά ως ακατάλληλοι για σκύρα αδρανή κυρίως λόγω του αυξημένου δείκτη πλακοειδούς που παρουσιάζουν. Αυτή η πλακοειδής μορφή των κόκκων δικαιολογείται από την ύπαρξη του φυλλώδους σερπεντίνη ο οποίος βοηθά τον αποχωρισμό κατά πλάκες. Από τους βασικούς λιθότυπους ο δολερίτης και ο κατακλαστικός δολερίτης, παρουσιάζονται κατάλληλοι για σκύρα αδρανή ενώ ο βασάλτης απορρίπτεται λόγω του ιδιαίτερα αυξημένου δείκτη πλακοειδούς. Σε αυτό το σημείο είναι ωφέλιμο να αναφερθεί ότι ο αποκλεισμός κάποιου λιθότυπου βάση του δείκτη πλακοειδούς πρέπει να γίνεται ιδιαίτερα προσεκτικά εφόσον η θραύση των αδρανών έχει πραγματοποιηθεί σε σιαγωνοτό σπαστήρα. Αυτό διότι η θραύση στον σιαγωνοτό σπαστήρα θεωρείται ο κύριος λόγος του σχετικά αυξημένου ποσοστού πεπλατυσμένων κόκκων στα υπό μελέτη δείγματα (Rigopoulos 2009). 250

252 ph Παρακάτω παρατίθενται οι απαιτούμενες προδιαγραφές των αδρανών, υπό μορφή πίνακα, βάση των νέων Ελληνικών προτύπων, για την χρήση τους ως σκύρα βάσης σιδηροτροχιών (Πιν. 20). Χρήση αδρανών υλικών Όρια παραμέτρων If (%) M DE (%) AIV L.A. (%) Αντιολισθηρή στρώση Πίνακας 20: Όρια καταλληλότητας αδρανών υλικών ανά εφαρμογή, σύμφωνα με τις Ελληνικές προδιαγραφές (ΕΛΟΤ EN 13450) Αξιολόγηση αδρανών για την εξομάλυνση του ph Στην παρούσα διατριβή πραγματοποιήθηκε έλεγχος της ικανότητας των αδρανών στο να εξομαλύνουν το ph σε όξινες λίμνες. Ένας υπερβασικός χαρτσβουργίτης, ένας δολερίτης και ένας βασάλτης, ως αδρανή υλικά, χρησιμοποιήθηκαν για την πειραματική διαδικασία. Το διάλυμα στο οποίο προστέθηκαν τα αδρανή υλικά είχε αρχική τιμή ph περίπου στο τρία. Στο παρακάτω διάγραμμα παρουσιάζονται οι τελικές τιμές που έλαβαν τα διαλύματα αφού τοποθετήθηκαν τα διαφορετικά αδρανή υλικά και μετά το πέρας των 45 ημερών Βε12 Βε15 Βε24 Βε12:Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης Βε 15: Βασάλτης Bε24:Δολερίτης Εικόνα 190: Ραβδόγραμμα που παρουσιάζονται οι τελικές τιμές ph που έλαβε το διάλυμα μετά από 45 ημέρες. Τα κόκκινα βέλη δείχνουν την μεταβολή του ph στο διάλυμα που είχε ως αρχική τιμή το τρία. 251

253 Είναι ευκρινές ότι η τιμή του ph μεταβάλλεται σε διαφορετικό βαθμό ανά λιθότυπο. Αυτή η μεταβολή οφείλεται κυρίως στα διαφορετικά ορυκτολογικά χαρακτηριστικά των πετρωμάτων, τα ιδιαίτερα δομικά τους χαρακτηριστικά αλλά και την χημική τους σύσταση. Από τους υπο εξέταση λιθότυπους, ο σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης παρουσίασε την μεγαλύτερη αύξηση του ph κάνοντας το υδατικό διάλυμα περισσότερο βασικό. Αυτή η μεταβολή στο διάλυμα, που χρησιμοποιήθηκε ως αδρανές ο χαρτσβουργίτης, οφείλεται αφενός στην αυξημένη περιεκτικότητα του χαρτσβουργίτη σε MgO και την μικρή περιεκτικότητα του σε Fe και αφετέρου στις φυσικές παραμέτρους των αδρανών καθώς παρουσιάστηκαν ιδιαίτερα αυξημένες συσχετίσεις μεταξύ των τελικών τιμών του ph και αυτών των παραμέτρων (βλ. Κεφ.11.3). Πιο συγκεκριμένα συμπεραίνουμε πως η αυξημένη υδαταπορροφητικότητα των κόκκων δίνει σε αυτούς την ικανότητα να απορροφούν ποσότητες νερού - διαλύματος στο εσωτερικό της δομής τους η οποία και είναι πλούσια σε μαγνήσιο. Κατά αυτόν τον τρόπο τα αδρανή φιλτράροντας συνεχώς το νερό στο εσωτερικό τους έχουν την ικανότητα να το κάνουν ολοένα και βασικότερο. Σημαντικό στοιχείο, που καθιστά αυτό τον λιθότυπο κατάλληλο για την εξομάλυνση του δείκτη ph είναι η συνεχής άνοδος του χωρίς ιδιαίτερες διακυμάνσεις στις ληφθείσες τιμές. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δίδεται στην χρήση παρόμοιων λιθοτύπων όσον αναφορά την περιεκτικότητα τους σε νικέλιο και χρώμιο τα οποία εάν βρεθούν ελεύθερα στο υδατικό περιβάλλον και σε ποσοστά πέρα των επιτρεπτών είναι ικανά να δημιουργήσουν πλειάδα περιβαλλοντικών προβλημάτων στο οικοσύστημα. Αντιθέτως, τα βασικά πετρώματα παρουσίασαν μια αισθητά μικρότερη άνοδο έναντι του υπερβασικού λιθότυπου όπου σε συνδυασμό με την γρήγορη παύση ανόδου και την συνέχιση της διακύμανσης με πτωτικές τιμές (Βλ.Κεφ.8.6) τα καθιστούν ακατάλληλα για την εξομάλυνση του ph. Καθοριστικό ρόλο σε αυτή την διακύμανση των τιμών στους βασικούς λιθότυπους λαμβάνει η αυξημένη περιεκτικότητα τους σε Fe, ο οποίος οξειδώνεται συνεχώς, λειτουργώντας ανασταλτικά στην αύξηση του ph. 252

254 Καταλληλότητα αδρανών υλικών με βάση την περιεκτικότητα σε επιβλαβή συστατικά Στην παρούσα διατριβή ελέγχθηκε η καταλληλότητα των αδρανών υλικών και βάση της περιεκτικότητας τους σε επιβλαβή συστατικά. Αυτός ο έλεγχος, στους υπο εξέταση λιθότυπους, πραγματοποιήθηκε με συνδυασμό μεθόδων, για τον καλύτερο και ακριβέστερο προσδιορισμό της περιεκτικότητας αυτών σε επιβλαβή συστατικά. Αρχικά μια πρώτη εκτίμηση πραγματοποιήθηκε κατά την μικροσκοπική παρατήρηση με πολωτικό μικροσκόπιο, εν συνεχεία με την ταυτοποίηση των ορυκτών συστατικών των πετρωμάτων με την χρήση ακτίνων Χ (XRD) και τελικά με την ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM). Παράλληλα με τα παραπάνω, σκόνη από κάθε δείγμα στάλθηκε για γεωχημική ανάλυση με σκοπό την ακριβή αποτύπωση της σύστασης των πετρωμάτων και κατά επέκταση την ακριβή περιεκτικότητα σε επιβλαβή συστατικά. Όταν εννοούμε επιβλαβή συστατικά των αδρανών υλικών, αναφερόμαστε σε αυτά τα οποία είναι εφικτό να δημιουργήσουν προβλήματα τόσο στην ανθρώπινη υγεία όσο και στο υπόλοιπο οικοσύστημα κατά τον χρόνο ζωής ενός έργου (κατά την χρήση τους). Τέτοια συστατικά αποτελούν οι ίνες αμιάντου οι οποίες ευρισκόμενες στα αδρανή υλικά και κατά την χρήση τους διαφεύγουν στην ατμόσφαιρα με ιδιαίτερα δυσμενείς επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία (βλ. Κεφ ). Ομοίως επιβλαβή συστατικά αποτελούν και οι ενώσεις του χρωμίου αλλά και του νικελίου που απαντώνται σε μεγάλο βαθμό στους υπερβασικούς λιθότυπους. Το χρώμιο παρουσιάζεται σε δύο καταστάσεις, η μία είναι το Cr +3 και η άλλη το Cr +6. To Cr +6 είναι πολύ περισσότερο διαλυτό σε σχέση με το Cr +3 (Aiuppa et al.,2000; Izbicki et al., 2008). To Cr +3 είναι σταθερό κάτω από ήπιες οξειδωτικές συνθήκες ενώ αν αυτές μετατραπούν σε ισχυρά οξειδωτικές τότε αυτό μεταπίπτει σε Cr +6. Οι επιδράσεις του Cr +6,σύμφωνα με τον Allen (2003), στον άνθρωπο είναι ιδιαίτερα βλαβερές. Η εισπνοή αέρα με υψηλή περιεκτικότητα σε Cr +6 μπορεί να οδηγήσει από απλούς αρχικά ερεθισμούς στη μύτη έως στην εμφάνιση έλκους. Η επαφή με ορισμένες ενώσεις Cr +6 μπορεί επίσης να προκαλέσει ποικίλους ερεθισμούς στο δέρμα, ενώ η κατανάλωση υψηλών ποσοτήτων Cr +6 μπορεί να προκαλέσει σπασμούς, προβλήματα στα νεφρά και το ήπαρ, ακόμη και το θάνατο. Ωστόσο οι ενώσεις του Cr +6 αποτελούν ιδιαίτερα δυσκίνητες ενώσεις με αποτέλεσμα να καθίσταται ιδιαίτερα δύσκολη η διαφυγή τους από τα υπερβασικά πετρώματα στο περιβάλλον. Επιπροσθέτως το νικέλιο συναντάται σε μεγάλο βαθμό στα υπερβασικά πετρώματα κάτι το οποίο πρέπει να διερευνάται προ της χρήσης τους. Η εισαγωγή του νικελίου στον ανθρώπινο 253

255 οργανισμό γίνεται κυρίως από την κατανάλωση δημητριακών και λαχανικών με υπερεπάρκεια νικελίου. Αυτό συμβαίνει, διότι υπάρχουν ορισμένα είδη φυτών συσσωρεύουν το νικέλιο και αποτελούν δείκτες για τα πλούσια σε νικέλιο εδάφη. Είναι χαρακτηριστικό ότι οι μέσες συγκεντρώσεις νικελίου στα εδάφη είναι περίπου 50 ppm, αλλά μπορούν να φτάσουν και μέχρι 7000 ppm σε εδάφη που προκύπτουν από την αποσάθρωση σερπεντινίτη (MPCA 1998). Η σκόνη και ο καπνός νικελίου αναγνωρίζονται ως ενδεχομένως καρκινογόνα, καθώς η υπερεπάρκεια νικελίου έχει θεωρηθεί υπεύθυνη για καρκινογενέσεις τόσο στον άνθρωπο (Flessel et al. 1980), όσο και στα ζώα (Furst 1971). Στους υπο εξέταση λιθότυπους, που πραγματοποιήθηκαν οι παραπάνω έλεγχοι διαπιστώθηκαν ινώδεις κρύσταλλοι ακτινόλιθου μόνο στον δολερίτη της Βέροιας (Βε 24) και σε μικρό ποσοστό επί του συνόλου του πετρώματος, ενώ στους υπόλοιπους λιθότυπους δεν εντοπίστηκε κανενός είδους αμιαντούχα ορυκτά. Επιπροσθέτως στους υπερβασικούς λιθότυπους (Βε 01, Βε 12), καθώς ήταν και φυσικό, εντοπίστηκε από την γεωχημική επεξεργασία, η υψηλή περιεκτικότητα τους σε νικέλιο αλλά και χρώμιο. Οπότε και πριν από κάθε χρήση τους πρέπει να λαμβάνεται υπόψη, προς αποφυγή περιβαλλοντικών προβλημάτων. Επίσης, ιδιαίτερα προσεκτική πρέπει να είναι η χρήση των πετρωμάτων πλούσιων σε μαγνήσιο, καθώς αυτό παρουσιάζει μία δύτη συμπεριφορά στα ύδατα και στα εδάφη. Αυτό διότι συμβάλει στην αύξηση της σκληρότητας των υδάτων (η οποία με τη σειρά της δημιουργεί προβλήματα σε σωληνώσεις και ζωντανούς οργανισμούς ) και όταν βρίσκεται σε μεγάλες συγκεντρώσεις σε αρδευτικά ύδατα, συμβάλλει στα φαινόμενα αλάτωσης των καλλιεργούμενων εδαφών και στη μείωση της απόδοσής τους. Αντίθετα, το σημαντικότερο ευεργετικό αποτέλεσμα της παρουσίας του στο περιβάλλον, είναι η αύξηση της αλκαλικότητας και η εξουδετέρωση ή αντιστάθμιση της οξύτητας που μπορεί να παραχθεί π.χ. ως αποτέλεσμα της όξινης απορροής που σχετίζεται με τις μεταλλευτικές δραστηριότητες όπως αναφέρθηκε παραπάνω. Συμπερασματικά, στο σύνολο τους οι λιθότυποι θεωρούνται κατάλληλοι βάση της περιεκτικότητας τους σε επιβλαβή συστατικά, καθώς η περιεκτικότητα σε ινώδη ακτινόλιθο εντός του δολερίτη είναι ιδιαιτέρως μικρή και σε συνδυασμό με την εξορυκτική διαδικασία που λαμβάνει χώρα προ της τελικής τους χρήσης, αυτή η περιεκτικότητα μειώνεται ακόμη περισσότερο. Επίσης τα υπερβασικά (Βε 01, Βε 12) παρότι παρουσιάζουν ιδιαίτερα αυξημένες τιμές νικελίου και χρωμίου, αξιολογούνται ως κατάλληλα για αδρανή υλικά λόγω του αυξημένου βαθμού δυσκινησίας που παρουσιάζει το χρώμιο σε συνθήκες πιθανά ήπια 254

256 οξειδωτικές, με αποτέλεσμα αυτό να μην διαφεύγει εύκολα από την δομή των σερπεντινιτών. Αν οι συνθήκες κατά την χρήση των αδρανών είναι ιδιαιτέρως οξειδωτικές, τότε είναι ωφέλιμο είτε να λαμβάνονται επιπρόσθετα μέτρα, με την χρήση πρόσθετων, είτε να αποφεύγεται η χρήση αυτών. Ομοίως, και το περισσότερο ευκίνητο νικέλιο, δύσκολα διαφεύγει από τις δομές των υπερβασικών στο περιβάλλον σε συνήθεις συνθήκες, όμως θα πρέπει πάντοτε να διερευνώνται οι υπάρχουσες συνθήκες οξύτητας προ της χρήσης των αδρανών ειδάλλως είναι αναγκαία περαιτέρω μέτρα προστασίας Συζήτηση νομοθετικού πλαισίου Από την σύντομη εξέταση του νομοθετικού - περιβαλλοντικού πλαισίου που διέπει την έρευνα, εκμετάλλευση, αποκατάσταση του περιβάλλοντος λατομικών χώρων γίνεται κατανοητό το αδιαχώρητο γραφειοκρατικό πρόβλημα. Παρά ταύτα το σημαντικό πρόβλημα εγκείται στον κρατικό έλεγχο καθώς και στην ευσυνειδησία των υπευθύνων. Ως εκ τούτου, οι επιχειρήσεις του κλάδου των αδρανών υλικών, όχι μόνο στην Ελλάδα αλλά και σε όλη την Ευρωπαϊκή Ένωση, έχουν να αντιμετωπίσουν τον περιορισμό της εξορυκτικής τους δραστηριότητας, προερχόμενος από τις διάφορες νομοθετικές ρυθμίσεις, με αποτέλεσμα να παρατηρείται αύξηση των εισαγωγών πρώτης ύλης από τρίτες χώρες. Εντούτοις το ποσοστό της χερσαίας επιφάνειας της χώρας μας που εντάσσεται σε διάφορες ζώνες οικοτόπων και περιβαλλοντικά προστατευόμενων περιοχών (Natura 2000, εθνικοί δρυμοί κ.α.) υπερβαίνει πλέον το 30% δεσμεύοντας ένα μεγάλο ποσοστό του Ελληνικού ορυκτού πλούτου και προφανώς μεγάλων αποθεμάτων αδρανών υλικών. Παράδειγμα αποτελεί και η περιοχή μελέτης (Βέροιας Νάουσας) καθώς τα πετρώματα αξιολογούνται ως κατάλληλα φυσικομηχανικά αλλά λόγω του ότι ένα τμήμα εξ αυτών βρίσκεται σε περιοχή Natura, είναι δύσκολη έως αδύνατη η εκμετάλλευση τους (Βλ. Κεφ. 2.7). Συνεπώς, αν σκοπός είναι να μην ανασταλεί πλήρως η εξορυκτική δραστηριότητα και η εκμετάλλευση του ορυκτού μας πλούτου, πρέπει να βρεθεί ένας τρόπος συνύπαρξης της παραγωγικής αυτής δραστηριότητας με τα φυσικά ενδιαιτήματα, τους οικοτόπους και την βιοποικιλότητα κάθε είδους. 255

257 Σχολιασμός αποτελεσμάτων εργαστηριακών δοκιμών Συσχετίσεων Τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών φανερώνουν έντονες διακυμάνσεις των τιμών των γεωμετρικών, φυσικών, μηχανικών, φυσικοχημικών ιδιοτήτων στους υπο εξέταση λιθότυπους. Σχεδόν σε όλες τις δοκιμές παρουσιάζονται εμφανώς δύο ομάδες τιμών που αποκλίνουν μεταξύ τους. Η μια ομάδα αποτελείται από τους υπερβασικούς λιθότυπους και η άλλη ομάδα από τους βασικούς. Οι υπερβασικοί λιθότυποι δεν παρουσιάζουν σημαντικές έντονες διακυμάνσεις στις μεταξύ τους τιμές, σε αντίθεση με τους βασικούς λιθότυπους, στους οποίους διαφοροποιείται σημαντικά στο σύνολο των δοκιμών ο κατακλαστικός δολερίτης, παρουσιάζοντας ιδιαίτερα χαρακτηριστικά. Τα παραπάνω αποδίδονται στις διακυμάνσεις των ορυκτοπετρογραφικών χαρακτηριστικών που παρουσιάζουν οι υπο εξέταση λιθότυποι. Αυτή η ορυκτολογική σύσταση, τα ιστολογικά χαρακτηριστικά, ο βαθμός εξαλλοίωσης, αποσάθρωσης και παραμόρφωσης, αποτελούν τους κυριότερους παράγοντες που επηρεάζουν τις φυσικομηχανικές ιδιότητες και συνεπώς την καταλληλότητα των αδρανών υλικών για χρήση τους σε διάφορες εφαρμογές (Hartley 1974, Ramsay et al 1974, Smith & Collis 2001, Ρηγόπουλος κ.α. 2005). Για τη διερεύνηση των συσχετίσεων μεταξύ των προσδιορισθέντων γεωμετρικών, φυσικών, μηχανικών και φυσικοχημικών ιδιοτήτων, πραγματοποιήθηκε ανάλυση παλινδρόμησης. Στις περιπτώσεις, όπου ο συντελεστής προσδιορισμού (R 2 ) είναι αρκετά υψηλός, δηλαδή τείνει στην μονάδα, είναι δυνατή η εκτίμηση της μιας παραμέτρου μέσω της άλλης με βάση τις εξισώσεις που διατυπώθηκαν (Βλ. Κεφ ). Από την στατιστική επεξεργασία των δεδομένων προέκυψαν υψηλές, ενδιάμεσες και ασθενείς συσχετίσεις. Υψηλές συσχετίσεις εντοπίστηκαν μεταξύ φυσικών και μηχανικών παραμέτρων, όπως της περιεχόμενης υγρασίας (W) με τον δείκτη L.A και την αντοχή των πετρωμάτων σε μονοαξονική φόρτιση (UCS) αλλά και μεταξύ την φαινόμενης πυκνότητας (ρ a ) και της μονοαξονικής θλίψης (UCS). Αυτές οι συσχετίσεις δείχνουν πως όσο μεγαλώνει η περιεχόμενη υγρασία στα πετρώματα τόσο αυτά παρουσιάζουν χαμηλότερα μηχανικά χαρακτηριστικά και επομένως μικρότερη αντοχή. Το ποσοστό της περιεχόμενης υγρασίας σε κάθε πέτρωμα εξαρτάται κυρίως από την ορυκτολογική του σύσταση. Αυτός είναι και ο λόγος που τα υπερβασικά, σερπεντινιωμένα πετρώματα, λόγω του φυλλώδη σερπεντίνη παρουσιάζουν αυξημένα ποσοστά στις φυσικές τους παραμέτρους έναντι των βασικών πετρωμάτων. Επίσης, η φυσική παράμετρος της υδαταπορροφητικότητας (Wa) συσχετίζεται θετικά με τις φυσικοχημικές παραμέτρους μπλε του μεθυλενίου (MB F ) και τη δοκιμή υγείας 256

258 (S). Αυτές οι συσχετίσεις έχουν απολύτως φυσική ερμηνεία καθώς ο δείκτης μπλε του μεθυλενίου φανερώνει την περιεκτικότητα σε διογκούμενα αργιλικά ορυκτά τα οποία έχουν την ικανότητα να απορροφούν το νερό, επομένως είναι κατανοητό ότι όσο αυξάνεται η τιμή μπλε του μεθυλενίου τόσο αυξάνεται και ικανότητα των πετρωμάτων για υδαταπορρόφηση. Ομοίως, όσο μεγαλύτερο ποσοστό νερού μπορούν να απορροφήσουν τα πετρώματα τόσο λιγότερο υγιή θα είναι βάση της δοκιμής υγείας. Αυτό διότι τα πετρώματα κατά την διαδικασία της δοκιμής εμβαπτίζονται σε ένα υδατικό διάλυμα νερού MgSO 4, οπότε τα πετρώματα απορροφούν το διάλυμα στην δομή τους, εν συνεχεία κατά την θέρμανση τα άλατα διαστέλλονται ασκώντας μεγάλες δυνάμεις διαστολής στο εσωτερικό του πετρώματος με αποτέλεσμα την τμηματική θραύση τους. Επίσης, υψηλές συσχετίσεις παρουσιάζονται μεταξύ των μηχανικών ιδιοτήτων LA-UCS και Ιs (50) -SHV. Η πρώτη συσχέτιση υποδεικνύει ότι τα πετρώματα που παρουσιάζουν αυξημένη μηχανική αντοχή σε τριβή και κρούση παρουσιάζουν και αυξημένη αντοχή σε μοναξονική φόρτιση και αντιστρόφως, αυτή η αναλογική μεταβολή, στα δεδομένα πετρώματα, των δύο ποσών οφείλεται στην ύπαρξη μαλακών ορυκτών στα υπερβασικά πετρώματα όπου είναι επιρρεπή στην φθορά ενώ παράλληλα λειτουργούν και ως σημεία αδυναμίας μεταξύ των υπολοίπων κόκκων κατά την μοναξονική φόρτιση. Σε αντίθεση με τα υπερβασικά πετρώματα τα βασικά παρουσιάζουν αυξημένη αντοχή σε τριβή, κρούση και μονοαξονική φόρτιση λόγω της έλλειψης ορυκτών, που είναι εφικτό να λειτουργούν ως αδύναμα στελέχη του όλου συστήματος των ορυκτών φάσεων. Ομοίως δικαιολογείται και η δεύτερη υψηλή συσχέτιση μεταξύ των μηχανικών παραμέτρων (Ιs (50) -SHV). Σημαντικός βαθμός αλληλεξάρτησης διαπιστώθηκε μεταξύ περιεχόμενης υγρασίας (w) και της υδαταπορροφητικότητας (Wa), με τους έντονα σερπεντινιωμένους υπερβασικούς λιθότυπους να παρουσιάζουν τις υψηλότερες τιμές λόγω του ότι η δομές που σχηματίζουν τα σερπεντινιωμένα πετρώματα φιλοξενούν στο εσωτερικό τους περισσότερο νερό και έχουν την ικανότητα να το κατακρατούν. Αντιθέτως, τα βασικά πετρώματα, παρουσιάζουν αισθητά χαμηλότερες τιμές έναντι των υπερβασικών τα οποία είναι έντονα εξαλλοιωμένα. Ιδιαίτερα χαμηλές τιμές περιεχόμενης υγρασίας και υδαταπορροφητικότητας παρουσιάζει ο κατακλαστικός δολερίτης ως αποτέλεσμα της διπλής συμπαγοποίησης που υπέστη και οδήγησε στην αισθητή μείωση του πορώδους του πετρώματος καθώς πληρώθηκαν εις διπλούν οι όποιοι κενοί χώροι. Τέλος, υψηλή εκθετική συσχέτιση παρατηρήθηκε μεταξύ του δείκτη LA και του μπλε του μεθυλενίου. Τα αργιλικά ορυκτά αποτελούν μαλακές ορυκτές φάσεις, οι οποίες παρουσιάζουν χαμηλή αντοχή στην τριβή και στην κρούση, οπότε όσο μεγαλώνει το ποσοστό των πετρωμάτων σε αυτά τα ορυκτά τόσο τα πετρώματα παρουσιάζουν χαμηλές τιμές του δείκτη LA. 257

259 Επίσης, κατά την στατιστική επεξεργασία παρουσιάστηκαν αρκετές ενδιάμεσου βαθμού συσχετίσεις, μέσω των οποίων δεν είναι εφικτός ο προσδιορισμός της μίας παραμέτρου μέσω της άλλης, απλά υποδηλώνουν μία τάση η οποία χρήζει περαιτέρω έρευνας. Τέτοιες ενδιάμεσες συσχετίσεις παρουσιάζονται μεταξύ των φυσικοχημικών παραμέτρων, όπως μεταξύ της δοκιμής υγείας (S) και του μπλε του μεθυλενίου (MB F ), που αποτελεί μια φυσική συσχέτιση λόγω της φύσης των δύο δοκιμών καθώς τα διογκούμενα αργιλικά είναι σε θέση να απορροφούν το διάλυμα (νερού MgSO 4 ), στο οποίο εμποτίζονται κατά την δοκιμή υγείας, και μετέπειτα κατά την ξήρανση να διογκώνονται και να σπάζουν το πέτρωμα. Ομοίως, λόγω συνδυασμού παραμέτρων, παρουσιάζεται ενδιάμεση συσχέτιση μεταξύ της περιεχόμενης υγρασίας (W) και της δοκιμής υγείας (S). Επιπροσθέτως, παρατηρήθηκαν ασθενείς συσχετίσεις μεταξύ των παραμέτρων, οι οποίες στην πλειοψηφία τους οφείλονται στην διαφορετική φύση των δοκιμών. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η ασθενής συσχέτιση μεταξύ των τιμών μπλε του μεθυλενίου (MB F ) και ισοδυνάμου άμμου (SE). Καθώς η μία δοκιμή μετρά το ποσοστό κλασμάτων μεγέθους αργίλου (SE) που περιέχονται στο πέτρωμα ενώ η άλλη μετράει το ποσοστό των διογκούμενων αργιλικών ορυκτών που περιέχονται στο πέτρωμα. Ομοίως ασυσχέτιστες παράμετροι λόγω της διαφορετικής φύσης των υπο εξέταση δοκιμών, είναι αυτή μεταξύ του δείκτη πλακοειδούς (Ι f ) και της αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση (UCS) καθώς και του δείκτη επιμήκυνσης (I E ) και της σκληρότητας κατά σφύρα Schmidt. Απ όλα τα παραπάνω, παρουσιάζεται έκδηλα η συσχέτιση μεταξύ των ορυκτοπετρογραφικών χαρακτηριστικών των πετρωμάτων και των αποτελεσμάτων των εργαστηριακών δοκιμών, καθώς επίσης η όποια συσχέτιση μεταξύ των παραμέτρων σχετίζεται απόλυτα με τα ορυκτολογικά και δομικά χαρακτηριστικά των υπο εξέταση δειγμάτων. Στο σύνολο των αποτελεσμάτων παρουσιάζονται ευκρινώς δύο ευρύτερες ομάδες πετρωμάτων. Μεταξύ των υπερβασικών πετρωμάτων, αναλόγως του βαθμού σερπεντινίωσης παρουσιάζονται διακυμάνσεις στις ληφθείσες τιμές αποτελεσμάτων. Εξάγεται λοιπόν το συμπέρασμα ότι ο βαθμός σερπεντινίωσης, επιδρά σημαντικά στα φυσικομηχανικά και φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των πετρωμάτων κάτι το οποίο και θα πρέπει να διερευνάται επαρκώς προ της αξιολόγησης ενός λιθότυπου για αδρανές υλικό. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής υλοποιήθηκε μια κλίμακα του βαθμού σερπεντινίωσης με σκοπό την κατά προσέγγιση ποσοτικοποίηση της. Αυτή η αυθαίρετη κλίμακα βαθμονομείται από το μηδέν έως το δέκα, όπου στο μηδέν τοποθετούνται οι μη σερπεντινιωμένοι και στο δέκα οι έντονα σερπεντινιωμένοι λιθότυποι. Μεταξύ αυτής της κλίμακας και των φυσικομηχανικών παραμέτρων πραγματοποιήθηκαν συσχετίσεις οι οποίες φανέρωσαν την ισχυρή 258

260 αλληλεξάρτηση μεταξύ τους. Ιδιαίτερα αυξημένη παρουσιάστηκε η συσχέτιση μεταξύ των φυσικών παραμέτρων (W, Wa) και του βαθμού σερπεντινίωσης καθώς και μεταξύ των μηχανικών παραμέτρων (LA, UCS) και της σερπεντινίωσης. Επίσης ισχυρή θετική συσχέτιση, παρατηρήθηκε μεταξύ του βαθμού σερπεντινίωσης και της αντοχής των πετρωμάτων σε αποσάθρωση (S). Οι παραπάνω συσχετίσεις αποτελούν απόδειξη της ισχυρής συσχέτισης μεταξύ της σερπεντινίωσης και των διάφορων παραμέτρων, ειδικότερα των φυσικών παραμέτρων. Λόγω της φυλλώδους δομής του σερπεντίνη, και ειδικότερα του χρυσοτίλη που περιέχεται στα υπο εξέταση δείγματα όπως αποδείχθηκε από το XRD, ο οποίος σχηματίζει είτε κυλίνδρους είτε σωληνοειδείς μορφές επιμηκυνσμένες παράλληλα προς τον άξονα a, δίνει την δυνατότητα προσρόφησης και συγκράτησης του νερού εντός της δομής τους. Το γεγονός αυτό επιδρά σημαντικά στις μηχανικές ιδιότητες των πετρωμάτων αλλά και στην αποσάθρωση με χρήση αλάτων MgSO 4. Γενικότερα, ο βαθμός εξαλλοίωσης των πετρωμάτων επιδρά σημαντικά, κυρίως, στις μηχανικές ιδιότητες τους. Αυτό διαφαίνεται από τις υψηλές συσχετίσεις μεταξύ του χημικού δείκτη LOI, που αποτελεί έναν έμμεσο προσδιορισμό της εξαλλοίωσης που έχουν υποστεί τα πετρώματα, και των μηχανικών παραμέτρων LA και UCS. Πιο συγκεκριμένα είναι προφανής η διαφοροποίηση και η ομαδοποίηση μεταξύ των σερπεντινιωμένων (υπερβασικών) από την μία και των βασικών πετρωμάτων από την άλλη. Αυτή η διαφοροποίηση αποδίδεται αφενός στον διαφορετικό βαθμό εξαλλοίωσης (έμμεσα από τον δείκτη LOI) και αφετέρου στις διαφορετικές φυσικομηχανικές ιδιότητες που παρουσιάζουν τα ορυκτολογικά συστατικά των υπο μελέτη πετρωμάτων. 259

261 Κεφάλαιο Γενικά Στη παρούσα διατριβή ερευνάται ο τρόπος και ο βαθμός επίδρασης των ορυκτολογικών και δομικών χαρακτηριστικών των οφιολιθικών πετρωμάτων της Βέροιας Νάουσας στις φυσικές, γεωμετρικές, μηχανικές, φυσικοχημικές παραμέτρους τους. Από την ευρύτερη περιοχή μεταξύ της Βέροιας και της Νάουσας συλλέχθηκαν δείγματα εκ των οποίων 5 δείγματα. Εξ αυτών τα δύο αποτελούν τους υπερβασικούς λιθότυπους (σερπεντινιωμένος λερζόλιθος, σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης) και τα υπόλοιπα τρία αποτελούν τους βασικούς (βασάλτης, δολερίτης, κατακλαστικός δολερίτης). Η δειγματοληψία πραγματοποιήθηκε με βασικό γνώμονα την διαφορετική ορυκτολογική σύσταση των πετρωμάτων ώστε να δύναται η δυνατότητα της διερεύνησης του ρόλου των πετρογραφικών χαρακτηριστικών στο σύνολο των ιδιοτήτων τους. Όλοι οι παραπάνω λιθότυποι αξιολογήθηκαν ως αδρανή υλικά σε διάφορες κατασκευαστικές αλλά και περιβαλλοντικές εφαρμογές βάση των ιδιοτήτων τους. Επηρεάζουν θετικά τη στατική συμπεριφορά των κατασκευών από σκυρόδεμα, εξασφαλίζουν μεγάλη σταθερότητα όγκου και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των κατασκευών σε σχέση με την περίπτωση χρήσης μόνο τσιμεντοκονιάματος. Το 70-80% του σκυροδέματος αποτελείται από αδρανή, γεγονός που συμβάλλει στο να διατηρείται χαμηλό το κόστος του σκυροδέματος, επειδή τα αδρανή είναι σχετικώς φθηνά υλικά, τόσο ως πρώτη ύλη όσο και ως διαδικασία παραγωγής. Σκοπός της μελέτης των σκυροδεμάτων που υλοποιήθηκε, είναι η αξιολόγηση των ορυκτολογικών και φυσικομηχανικών ιδιοτήτων των βασικών και υπερβασικών πετρωμάτων της Βέροιας Νάουσας για την καταλληλότητά τους ως αδρανή υλικά στο σκυρόδεμα. Στις υπο εξέταση εμφανίσεις, πραγματοποιήθηκε αρχικά συλλογή υπαίθριων παρατηρήσεων με σκοπό την αποτύπωση των τεκτονικών και εξαλλοιωτικών διεργασιών, καθώς αυτοί οι παράγοντες επιδρούν δυσμενώς στις ιδιότητες των αδρανών υλικών. Στην ευρύτερη περιοχή δεν έχει πραγματοποιηθεί εξορυκτική δραστηριότητα σκληρών αδρανών υλικών παρά τις μεγάλες εμφανίσεις, ικανές να εξορυχτούν. Οι υπο εξέταση λιθότυποι στο σύνολο τους είναι εφικτό να εξορυχτούν, καθώς δεν παρουσιάζονται ως μικρής έκτασης τεκτονικά τεμάχη, ή εφιππεύσεις μικρής έκτασης. Ακολούθως, σε αυτές τις εμφανίσεις κατασκευάστηκαν ψηφιακοί χάρτες με χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (GIS) ώστε να υπάρξει μια καλύτερη απεικόνιση των σχηματισμών αλλά και μια εκτίμηση του όγκου των λιθοτύπων που είναι εφικτό να αξιοποιηθούν εξορυκτικά. 260

262 13.2 Συμπεράσματα μικροσκοπικής έρευνας Μελετήθηκαν υπερβασικά και βασικά πετρώματα της ευρύτερης περιοχής την Βέροιας. Τα υπερβασικά πετρώματα διαφοροποιούνται μεταξύ τους ως προς τον βαθμό της σερπεντινίωσης που έχουν υποστεί, με τον σερπεντινιωμένο λερζόλιθο να παρουσιάζεται περισσότερο σερπεντινιωμένος του χαρτσβουργίτη. Αυξημένη παρουσιάζεται η τεκτονική τους καταπόνηση η οποία εντοπίζεται με σημάδια θραυσιγενούς χαρακτήρα και εκφράζεται κατά κύριο λόγο με διακρυσταλλικές και ενδοκρυσταλλικές μικρορωγμές. Στο σύνολο τους οι ενδοκρυσταλλικές και διακρυσταλλικές ρωγματώσεις φαίνεται να πληρώνονται δευτερογενώς με σερπεντίνη. Ως προς τα ιστολογικά τους χαρακτηριστικά επικρατεί ο κατακλαστικός και ο κυψελώδης ιστός, ενώ σε μικρότερο βαθμό, τοπικά παρουσιάζεται ταινιωτός και βαστιτικός ιστός. Ο σερπεντίνης στους υπερβασικούς λιθότυπους παρουσιάζει σημάδια πλαστικής παραμόρφωσης Στο σύνολο τους τα υπερβασικά πετρώματα παρουσιάζουν πολύ μικρά ποσοστά σε αμιαντικά ορυκτά, κάτι που προέκυψε μετά την ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM). Από τα βασικά πετρώματα, ο βασάλτης αποτελεί ένα λεπτοκρυσταλλικό πέτρωμα με ενδοκοκκώδη έως πορφυριτικό ιστό και τοπικά κατακλαστικό. Τα περισσότερα από τα ορυκτολογικά συστατικά των βασαλτών παρουσιάζουν σημάδια πλαστικής παραμόρφωσης. Η θραυσιγενής παραμόρφωση των βασαλτών εκφράζεται κυρίως με ενδοκρυσταλλικές μικρορωγμές, ενώ σπανιότερες είναι οι διακρυσταλλικές μικρορωγμές. Οι διακρυσταλλικές μικρορωγμές δευτερογενώς έχουν πληρωθεί με οξείδια του σιδήρου τα οποία προσδίδουν τοπικά ένα κόκκινο-καφετί χρώμα. Οι δολερίτες της Βέροιας παρουσιάζουν δευτερογενείς ορυκτολογικές φάσεις, οι οποίες υποδεικνύουν συνθήκες πρασινοσχιστολιθικής φάσης κατά τη διάρκεια ωκεάνιας μεταμόρφωσης. Παρουσιάζουν χαρακτηριστικό υποφειτικό ιστό ενώ τοπικά παρατηρείται πορφυροειδής ιστός που σχηματίζεται από πορφυροκρυστάλλους πλαγιοκλάστου. Στους δολερίτες αυτούς εντοπίστηκε, μέσω της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM), ινώδης ακτινόλιθος που ανήκει στην οικογένεια του αμιάντου και θεωρείται επικίνδυνο για την δημόσια υγεία. Τέλος στους βασικούς λιθότυπους, εντάσσεται και ο κατακλαστικός δολερίτης που αποτελεί μια ιδιάζουσα περίπτωση πετρώματος όσο αναφορά την γένεση του. Αποτελείται από δολεριτικά θραύσματα τα οποία συμπαγοποιήθηκαν εις διπλούν με αλβιτικό υλικό. Παρατηρούνται στο εσωτερικό του πετρώματος δυο γενιές φλεβιδίων, ίδιας σύστασης που διαφέρουν μεταξύ τους μόνο στο μέγεθος και στον τρόπο ανάπτυξης των κόκκων. Αυτό υποδηλώνει ότι τα μικρότερα και αδροκρυσταλλικά φλεβίδια τα οποία διείσδυσαν πρώτα στην δολεριτική μάζα, διέθεταν περισσότερο χρόνο για την κρυστάλλωση τους σε αντίθεση 261

263 με τα μικροκρυσταλλικά αλλά μεγαλύτερα φλεβίδια που πραγματοποιήθηκαν μεταγενέστερα. Δεν εντοπίστηκαν ορυκτά του αμιάντου εντός των φλεβιδίων αλλά ούτε και στα διαβασικά τεμάχη. Συμπερασματικά, χαρακτηριστικό αυτού του λιθότυπου είναι η διπλή συμπαγοποίηση δολεριτικής μάζας με τη δεύτερη συμπαγοποίηση να πραγματοποιήθηκε περισσότερο ακαριαία από την πρώτη καθώς φαίνεται ότι δεν υπήρχε ο διαθέσιμος χρόνος ανάπτυξης των κρυστάλλων και η τοποθέτιση τους πραγματοποιήθηκε άναρχα. Η ορυκτολογική σύσταση, το σύνολο των ιστολογικών χαρακτηριστικών, ο βαθμός εξαλλοίωσης και ο βαθμός σερπεντινίωσης καθώς και ο βαθμός τεκτονικής καταπόνησης καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τη μετέπειτα χρήση των αδρανών υλικών. Πλέον η μικροσκοπική παρατήρηση αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα της μελέτης των αδρανών υλικών καθότι εξάγονται σημαντικά συμπεράσματα αποφεύγοντας άλλες δαπανηρές διαδικασίες. Η μελέτη της επιφανειακής υφής είναι ιδιαιτέρως σημαντική τόσο για αντιολισθηρά οδοστρώματα καθώς καθορίζουν την μικροτραχύτητα, όσο και για τα σκυροδέματα καθώς επηρεάζει σημαντικά την συνοχή των αδρανών με το τσιμέντο του σκυροδέματος (French, 1991). Μια τραχεία επιφάνεια επιτρέπει καλύτερη συνοχή από μια λεία επιφάνεια. (Bell, 1998). Στα πλάισια της παρούσας διατριβής κατά την μελέτη της μικροτραχύτητας παρουσιάστηκε εμφανώς η διαφοροποίηση στο μικροανάγλυφο μεταξύ των υπερβασικών (σερπεντινιωμένων) και βασικών λιθότυπων. Καθότι σερπεντινίτες παρουσιάζουν ιδιαίτερα χαμηλή μικροτραχύτητα έναντι των δολεριτικών και βασαλτικών πετρωμάτων. Επίσης η ύπαρξη άμορφου SiO 2 (οπάλιο ή ηφαιστειακό γυαλί) εντός αδρανών υλικών κατά την παρασκευή σκυροδεμάτων έχει ως αποτέλεσμα την αντίδραση του αδρανούς με τα αλκάλια (Na, K) του σκυροδέματος. Αποτέλεσμα του παραπάνω αποτελεί η αλκαλοπυριτική αντίδραση κατά την οποία δημιουργείται μία κολλοειδής ουσία που διογκώνεται σημαντικά κατά την προσρόφηση νερού, ασκώντας υψηλές πιέσεις στη μάζα του σκυροδέματος με αποτέλεσμα να μειώνεται σημαντικά η μηχανική αντοχή του σκυροδέματος και κατ επέκταση ολόκληρης της κατασκευής. Στα υπο εξέταση δείγματα δεν εντοπίστηκε η δημιουργία κολλοειδούς ουσίας ως αποτέλεσμα αλκαλοπυριτικής αντίδρασης. 262

264 13.3 Συμπεράσματα καταλληλότητας αδρανών υλικών Από τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής προκύπτουν σημαντικά στοιχεία αναφορικά με την καταλληλότητα των οφιολιθικών πετρωμάτων ως αδρανών υλικών σε διάφορες κατασκευαστικές περιβαλλοντικές εφαρμογές, καθώς επίσης και ο βαθμός συσχέτισης των ορυκτοπετρογραφικών και των φυσικομηχανικών ιδιοτήτων των οφιολιθικών πετρωμάτων της περιοχής μεταξύ Βέροιας και Νάουσας. Από το σύνολο των αποτελεσμάτων των εργαστηριακών δοκιμών είναι έκδηλη η ύπαρξη δύο ομάδων τιμών. Η μία ομάδα αποτελεσμάτων ανήκει στους υπερβασικούς λιθότυπους και η άλλη στους βασικούς. Οι δύο ομάδες διαφοροποιούνται εμφανώς μεταξύ τους στο σύνολο των εργαστηριακών δοκιμών. Οι συγκεκριμένοι υπερβασικοί λιθότυποι παρουσιάζουν, χειρότερες τιμές έναντι των βασικών πετρωμάτων, λόγω του αυξημένου βαθμού σερπεντινίωσης, στις δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν για την αξιολόγηση των αδρανών. Μεταξύ των υπερβασικών λιθοτύπων, ο βαθμός σερπεντινίωσης επιδρά σημαντικά στις ιδιότητες των πετρωμάτων, καθώς τα περισσότερο σερπεντινιωμένα παρουσιάζουν χειρότερες τιμές σε σχέση με τα λιγότερο σερπεντινιωμένα υπερβασικά πετρώματα. Το γεγονός αυτό οφείλεται στην φύση του ορυκτού σερπεντίνη, καθώς αποτελεί ένα φυλλόμορφο ορυκτό με ικανότητα κατακράτησης νερού, κάτι που λειτουργεί ανασταλτικά ως προς τις μηχανικές ιδιότητες, καθώς επίσης και από την χαμηλή σκληρότητα του. Μοναδική περίπτωση, όπου το έντονα σερπεντινιωμένο πέτρωμα παρουσίασε καλύτερη τιμή έναντι του λιγότερο σερπεντινιωμένου, αποτελεί η δοκιμή της μονοξονικής φόρτισης. Το γεγονός αυτό αποδίδεται στην διεύθυνση της άσκησης φόρτισης σε σχέση με τους νοητούς άξονες των κυψελωδών ιστών. Καθώς όταν η άσκηση φόρτισης πραγματοποιείται παράλληλα στους άξονες αυτούς, το πέτρωμα θραύεται γρηγορότερα, ευκολότερα και στηλοειδώς σε αντίθεση με την υπό κλίση θραύση η οποία πραγματοποιείται εκρηκτικά όσο περισσότερο η μεταξύ τους γωνία τείνει την κάθετο. Μεταξύ των βασικών λιθότυπων, ο κατακλαστικός δολερίτης, παρουσιάζει ιδιαίτερα αυξημένες φυσικομηχανικές ιδιότητες. Το γεγονός αυτό αποδίδεται στην εις διπλούν συμπαγοποίηση που έλαβε χώρα εντός της δολεριτικής εμφάνισης. Αποτέλεσμα αυτού ήταν η αισθητή μείωση του πορώδους του πετρώματος με αποτέλεσμα να προσδίδει στο πέτρωμα ιδιαίτερα χαμηλές τιμές φυσικών ιδιοτήτων (όπως 263

265 περιεχόμενη υγρασία, υδαταπορροφητικότητα) και ιδιαίτερα υψηλές τιμές μηχανικών ιδιοτήτων. Τα δύο νέφη τιμών που ελήφθησαν από τις εργαστηριακές δοκιμές και πρόεκυψαν μεταξύ των υπερβασικών και βασικών πετρωμάτων, καθιστούν τα υπερβασικά ακατάλληλα και τα βασικά κατάλληλα για τις κατασκευαστικές εφαρμογές που εξετάστηκαν. Τα υπερβασικά κρίνονται ακατάλληλα για την παρασκευή σκυροδεμάτων βάσει των προδιαγραφών. Αυτό πιστοποιήθηκε και από τα αποτελέσματα της κατασκευής σκυροδεμάτων, καθώς επέδειξαν κακή συνοχή με την τσιμεντοκονία και ευκολότερη αποκόλληση έναντι των ανθρακικών κόκκων που χρησιμοποιήθηκαν στην κοκκομετρία της άμμου. Επίσης η ύπαρξη του φυλλώδους σερπεντίνη, βοηθά στην αποχώρηση σε επιμήκεις ή πλακοειδείς επιφάνειες με αποτέλεσμα να απορρίπτεται από τις προδιαγραφές. Το γεγονός αυτό, επαληθεύεται και από τις υψηλές συσχετίσεις που προέκυψαν, μεταξύ της αντοχής σε μονοαξονική φόρτιση των σκυροδεμάτων και των δεικτών πλακοειδούς και επιμήκυνσης, καθώς υποδηλώνουν πως όσο ποιο επιμηκυμένοι ή πεπλατυσμένοι είναι οι κόκκοι τόσο χαμηλότερη αντοχή παρουσιάζουν τα σκυροδέματα. Επίσης, τα υπερβασικά πετρώματα παρουσιάζουν αισθητά χαμηλότερη μικροτραχύτητα έναντι των βασικών κάτι το οποίο αποτελεί ιδιαίτερα σημαντικό παράγοντα για την συνοχή της τσιμεντοκονίας και του αδρανούς. Τα βασικά πετρώματα θεωρούνται κατάλληλα ως αδρανή σκυροδεμάτων με μόνη εξαίρεση το βασαλτικό πέτρωμα το οποίο απορρίπτεται μόνο στον δείκτη πλακοειδούς. Ωστόσο, μια τέτοια απόρριψη πρέπει να διερευνάται περαιτέρω καθώς το αυξημένο ποσοστό πλακοειδών κόκκων είναι πιθανό να οφείλεται στον σιαγωνοτό σπαστήρα με τον οποίο πραγματοποιήθηκε η θραύση των πετρωμάτων προ της όποιας δοκιμής. Τα υπερβασικά πετρώματα, απορρίπτονται βάση των προδιαγραφών και για την κατασκευή αντιολισθηρών οδοστρωμάτων. Αντιθέτως, τα βασικά πετρώματα θεωρούνται ικανά να χρησιμοποιηθούν ως αντιολισθηρά με την προϋπόθεση να παρουσιάζουν και καλές τιμές PSV. Ως επιβεβαίωση των προδιαγραφών, κατά την 264

266 μικροσκοπική παρατήρηση κόκκων αδρανών υλικών στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης, τα υπερβασικά παρουσίασαν αισθητά ηπιότερη μικροτοπογραφία έναντι των βασικών, ενώ ταυτόχρονα η πιθανότητα διατήρησης του μικροαναγλύφου στα υπερβασικά είναι αισθητά χαμηλότερη βάση των ορυκτολογικών τους συστατικών. Εφόσον δεν παρουσιάζουν εναλλαγές σκληρών με μαλακότερα ώστε η διαφορική φθορά των συμμετεχόντων ορυκτών φάσεων να οδηγεί στη συνεχή ανανέωση της μικροτραχύτητας. Ομοίως, τα υπερβασικά κρίνονται ως ακατάλληλα βάσει των προδιαγραφών για σκύρα αδρανή σιδηροτροχιών σε αντίθεση με τα βασικά που παρουσιάζουν την απαιτούμενη μηχανική αντοχή για αυτή την χρήση και θεωρούνται τα πλέον κατάλληλα για σκύρα. Τα βασικά πετρώματα είναι εφικτό να χρησιμοποιηθούν στην κατασκευή πετροβάμβακα. Ο σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης παρουσιάστηκε καταλληλότερος από τον βασάλτη και τον δολερίτη, στην εξυγίανση του ph καθώς παρουσίασε την μεγαλύτερη αύξηση και την περισσότερο ομαλή διακύμανση στις τιμές του ph καθ όλη την διάρκεια της δοκιμής. O συνδυασμός υψηλών συσχετίσεων, μεταξύ του ph με την περιεκτικότητα σε MgO, το ποσοστό σε απώλεια πύρωσης (LOI) και με την περιεκτικότητα σε SiO 2, φανερώνουν πως η αύξηση του ph, ουσιαστικά σχετίζεται με την % περιεκτικότητα των χρησιμοποιούμενων πετρωμάτων σε σερπεντίνη. Ο σερπεντίνης ευθύνεται για την εξυγίανση των όξινων υδάτων, καθώς οι υψηλές συσχετίσεις μεταξύ του δείκτη ph και των φυσικών παραμέτρων των πετρωμάτων οφείλονται στην επίδραση της σερπεντινίωσης. Το γεγονός αυτό αποδίδεται στο ότι με την αύξηση της σερπεντινίωσης αυξάνεται το πορώδες, η υδαταπορροφητικότητα και η περιεχόμενη υγρασία των πετρωμάτων, με αποτέλεσμα ένας σερπεντινιωμένος λιθότυπος να παρουσιάζει περισσότερες επιφάνειες αντίδρασης με το όξινο νερό έναντι ενός μη σερπεντινιωμένου λιθότυπου ίδιας σύστασης. Ο συνδυασμός αυτού, με την υψηλή περιεκτικότητα σε MgO καθιστά τους, οικονομικούς στην εξόρυξη και χρήση, σερπεντινιωμένους λιθότυπους ικανούς να προβούν σε εξυγίανση του ph. 265

267 Από τη στατιστική επεξεργασία της χημικής σύστασης των υπό μελέτη οφιολιθικών πετρωμάτων και των γεωμετρικών, φυσικών, μηχανικών και φυσικοχημικών τους παραμέτρων, προέκυψε ότι η αύξηση του ποσοστού σε απώλεια πύρωσης (LOI) συνοδεύεται από μείωση της ποιότητάς τους. Όσο αυξάνεται ο δείκτης της απώλειας πύρωσης τόσο μειώνεται η αντοχή των πετρωμάτων σε μοναξονική φόρτιση καθώς επίσης και η αντοχή σε φθορά και κρούση. Ο LOI παρουσιάζεται αισθητά αυξημένος στους υπερβασικούς λιθότυπους σε σχέση με τους βασικούς. Από τους σερπεντινιωμένους, καθώς ήταν και αναμενόμενο, ο περισσότερο σερπεντινιωμένος (Βε01) παρουσιάζει μεγαλύτερη τιμή από τον λιγότερο σερπεντινιωμένο (Βε12). Αυτό είναι που φανερώνει την άμεση συσχέτιση του βαθμού σερπεντινίωσης με τον δείκτη LOI. Μεταξύ των βασικών, ο κατακλαστικός δολερίτης (Βε43), παρουσιάζει το χαμηλότερο ποσοστό LOI καθότι λιγότερο εξαλλοιωμένος. Για όλες τις παραπάνω εφαρμογές, ιδιαίτερη σημασία έχει η πιθανή συμμετοχή ινωδών-αμιαντικών κρυστάλλων στα αδρανή υλικά. Από την λεπτομερή εξέταση των πετρωμάτων, με πολωτικό και ηλεκτρονικό μικροσκόπιο αλλά και με περιθλασιμετρία ακτίνων Χ, προέκυψε ότι το σύνολο των δειγμάτων, εκτός του δολερίτη (Βε24), περιέχουν πολύ μικρά ποσοστά σε ινώδης αμιαντικούς κρυστάλλους. Ο δολερίτης περιέχει ίνες ακτινόλιθου, όμως η περιεκτικότητα σε αυτές εντός των πετρωμάτων είναι ιδιαίτερα μικρή με αποτέλεσμα να μην υπάρχει κάποιο πρόβλημα κατά την χρήση αυτών ως αδρανή υλικά. Λόγω της αυξημένης περιεκτικότητας των υπερβασικών πετρωμάτων σε Ni και Cr, οφείλεται να διερευνώνται οι συνθήκες κάτω από τις οποίες θα χρησιμοποιηθούν αυτά τα αδρανή υλικά. Αυτό διότι υπο όξινες συνθήκες είναι εφικτό αυτά τα στοιχεία να γίνουν περισσότερο ευκίνητα και εν τέλει να διαφύγουν, της δομής του πετρώματος και να βρεθούν εκτεθειμένα στο περιβάλλον δημιουργώντας διάφορα προβλήματα. Από το σύνολο των παραπάνω, προκύπτει η σπουδαιότητα της πετρογραφικής εξέτασης, η οποία πρέπει να προηγείται όποιας εργαστηριακής δοκιμής για την αξιολόγηση των πετρωμάτων ως αδρανή υλικά. Ο βέλτιστος τρόπος, πλήρους αξιολόγησης των πετρωμάτων ως αδρανή είναι ο συνδυασμός των εργαστηριακών δοκιμών με την αναλυτική πετρογραφική εξέταση. Όμως, μέσω της πετρογραφικής εξέτασης είναι εφικτό να αποφευχθούν περιττές οικονομικές δαπάνες, καθώς με ένα μικρό αριθμό λεπτών τομών είναι δυνατό να διαπιστωθεί 266

268 η καταλληλότητα των πετρωμάτων σ ένα σερπεντινιωμένο μέτωπο, αναλόγως του βαθμού σερπεντινίωσης, στο οποίο θα ήταν ανώφελο να πραγματοποιηθούν εργαστηριακές δοκιμές καθώς είμαστε σε θέση εκ των προτέρων να γνωρίζουμε τα φυσικομηχανικά του χαρακτηριστικά. Ένα επιπρόσθετο ιδιαίτερο προνόμιο της πετρογραφικής εξέτασης είναι εκτίμηση της μετέπειτα συμπεριφοράς των πετρωμάτων κατά τη διάρκεια χρήσης τους στα διάφορα τεχνικά έργα Ερωτήματα που δημιουργήθηκαν και χρήζουν περαιτέρω έρευνας Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής και σε όλη τη διάρκεια της, δημιουργήθηκαν κάποια ερωτήματα τα οποία δεν ήταν εφικτό να απαντηθούν στην παρούσα φάση, λόγω της περιορισμένης και καθορισμένης χρονικής της διάρκειας και χρήζουν περεταίρω έρευνα προς απάντηση τους. Παρακάτω παρατίθενται μερικά από τα ερωτήματα τα οποία είναι τα εξής: Η σερπεντινίωση σε μικρό ποσοστιαίο βαθμό αυξάνει την μικροτραχύτητα των κόκκων ενώ όσο αυξάνεται μειώνεται η μικροτραχύτητα. Ποια είναι η πιθανή οριακή τιμή του βαθμού σερπεντινίωσης ώστε να μην μεταβαίνει σε χαμηλό βαθμό μικροαναγλύφου? Η χρήση σκωριών ως αντιολισθηρά αδρανή έχει κατηγορηθεί για την ταχύτερη φθορά των ελαστικών των οχημάτων. Αντίστοιχα, κάποια σκληρά αδρανή όπως οι δολερίτες που παρουσιάζουν παρεμφερείς τιμές PSV μπορεί να δημιουργήσουν τέτοιου είδους προβλήματα? Υπάρχει μία οριακή τιμή αντιολισθηρής επιφάνειας που να παρουσιάζειμια ιδεατή αναλογία φθοράς/ασφάλειας? Κατά την μοναξονική θραύση είναι εφικτό να πραγματοποιηθεί ποσοτικοποίηση της διαφοράς μεταξύ των τιμών που ελήφθησαν κατά την άσκηση μοναξονικού φορτίου παράλληλα και κάθετα στις κυψελώδεις δομές. Η κακή συνοχή μεταξύ των υπερβασικών αδρανών και της τσιμεντοκονίας μπορεί να οφείλεται επιπλέον και σε κάποια χημική αντίδραση? Τελικά η σερπεντινίωση επιδρά θετικά στην ικανότητα των πετρωμάτων να αυξάνουν το ph ή μόνο η υψηλή περιεκτικότητα σε μαγνήσιο είναι αυτή που καθορίζει την τελική τιμή του ph? Η ύπαρξη ινώδους ακτινόλιθου είναι πιθανό να λειτουργεί θετικά στα μηχανικά του χαρακτηριστικά? Καθώς οι ίνες αναπτύσσουν πλεγματικές δομές μεταξύ τους? 267

269 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ξενόγλωσση βιβλιογραφία Aiuppa, A., Allard, P., D'Alessandro, W., Michel, A., Parello, F., Treuil, M., Valenza, M., Mobility and fluxes of major, minor and trace metals during basalt weathering and groundwater transport at Mt. Etna volcano (Sicily). Geochimica et Cosmochimica Acta 64, Allen D., Material flows and waste streams: Chromium, ESM 282. Industrial Ecology, The Bren School at UCSB, pp Allen D., Material flows and waste streams: Chromium, ESM 282. Industrial Ecology, The Bren School at UCSB, pp Alonso, E, Martinez, L, Martinez, W. and Villasenor, L., Mechanical properties of concrete elaborated with igneous aggregates, Cement and Concrete Research, 32, 2002, Anastasiadou Κ., Axiotis D., Gidarakos E., Ηydrothermal conversion of chrysotile asbestos using near supercritical conditions, Laboratory of Toxic and Hazardous Waste Management, Department of Environmental Engineering, Technical University of Crete, Chania, 2010 Αnastasiadou, K.,Gidarakos, E. (2005) Assessment of the toxity of the MABE Asbestos Mine, proceedings of the 9th International FZK/TNO Conference on Soil-Water Systems, Bordeaux Convention Centre, Bordeaux, France, 3-7 October Anonymous (1972): Penrose field conference of ophiolites. Geotimes, 17, ANSI Z88.2 (1992) Title : Respiratory Protection, American National Standards Institute, Inc. New York, NY. Aubouin, J. (1965). Geosynclines. Developments in Geotectonics. Vol. I. Eisevier ed., Amsterdam, 335 p. Aubouin, J.,(1957). Essai de correlation stratigraphique de la Grece occidentale. Bulletin de la Societe Geologique de France, 7, Aλεξίου Σ., Σημειώσεις ΤΕΤΥ 248, Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών, Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών, Πανεπιστήμιο Κρήτης, 2008 Barth, M.G., Mason, P.R.D., Davies, G.R. & Drury, M.R. (2008): The Othris Ophiolite, Greece: A snapshot of subduction initiation at a mid-ocean ridge. Lithos, 100, Bebien, J. (1982): L association ignée de Guévgéli (Macédoine Grècque) expression d un magmatisme ophiolitique dans une dechirure continentale. PhD Thesis, Université de Nancy. 467 p. Beccaluva, L., Ohnenstetter, D., Ohnenstetter, M. & Paupy, A. (1984): Two magmatic series with island arc affinities within the Vourinos ophiolite. Contributions to Mineralogy and Petrology, 85,

270 Bernoulli, D. & Laubscher, H. (1972): The palinspastic problem of the Hellenides. Eclogae Geologicae Helvetiae, 65, Bortolotti, V., Carras, N. Chiari, M., Fazzuoli, M., Marcucci, M., Photiades A. & Principi, G.(2002): New geological observations and biostratigraphic data on the Argolis Peninsula: Palaeogeographic and geodynamic implications. Ofioliti, 27 (1), Bowen, N. L. and Tyttle, O.E., 1949 : The system MgO- SiO2- H2O. Bull. Geol. Soc. Amer., 60. Broch,E. & Franklin, J.A. (1972) : The point load strength test. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science & Geomechanics Abstracts, 9, Brook, N., (1980), Size Correction for Point Load Testing. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 17, pp Brunn, J.(1956). Contribution a l etude geologique du Pinde septentrional et d une partie de la Macedoine occidentale. Ann. Geol. Pays Hell., 7, Capedri, S., Venturelli, G., Bebien, J. & Toscani, L. (1981): Low and high Ti ophiolites in Northern Pindos: petrological and geological constraints. Bulletin Vulcanologique, 44, Chiappone A., Marello S., Scavia C., and Setti M., Clay mineral characterization through the methylene blue test: comparison with other experimental techniques and applications of the method, J.41: 1168,1178 (2004), DOI /T04-060, NRC Canada. Coleman, R. G., 1977: Ophiolites, Ancient Oceanic Lithosphere. Springer Verlag, Heiderlberg, New York, 229 p. Danelian, T. & Robertson, A.H.F. (2001): Neotethyan evolution of eastern Greece (Pagondas Mélange, Evia island) inferred from radiolarian biostratigraphy and the geochemistryof associated extrusive rocks. Geological Magazine, 138 (3), Deer,W.A., Howie, R.A. & Zussman, J. (1992): An introduction to the rock forming minerals, second ed.longman scientific and technical, London, 696. Deere, D.U., Miller, R.P., Engineering classification and index properties for intact rock. Air Force Weapons Lab. Tech. Report, AFWL-TR , Kirtland Base, New Mexico. Doutsos, T., Pe-Piper, G., Boronkay, K. & Koukouvelas, I. (1993): Kinematics of the Central Hellenides. Tectonics, 12 (4), Economou, M. (1983): A short note on the evolution of the Vermion ophiolite complex (Macedonia- Greece). Ofioliti, 8, Flessel C.P., Furst A. and Radding S.B., In: Cannon H.L. and Hopps H.C. (eds). Environmental geochemistry in health and disease. The Geological Society, Inc., Boulder, Colorado, Memoir 123, pp

271 Frazao E.B. & Sbrighi Neto, C. (1984): The influence of the shape of the coarse aggregate on some hydraulic concrete properties. Bulletin de l Association Internationale de géologie de l ingénieur, Paris, Frey, F.A. (1984): Rare earth element abundance in upper mantle rocks. In: Henderson, P. (Editor): Rare Earth Element Geochemistry. Elsevier, Amsterdam, 510 p. Furst A., Metal Ions in Biological Systems vol.10, Carcinogenicity and metal ions, In: Sigel H. (ed), Macel Dekker, New York, pp Gidarakos, E., Anastasiadou, K.(2005) Toxity evaluation for the broad area of the asbestos mine of northern Greece, Proceedings of the 12th International Symposium on Toxity Assessment, ISTA 12, Skiathos, Greece, June Godard, M., Jousselin, D. & Bodinier, J.L. (2000): Relationships between geochemistry and structure beneath a paleo-spreading centre: A study of the mantle section in the Oman Ophiolite. Earth and Planetary Science Letters, 180, Gramberg, J., (1989), A Non Conventional View on Rock Mechanics and Fracture Mechanics, A.A. Balkema. Griffiths, J., Olivine, volume the key to success, Ind. Minerals, 1, 1989, Guthrie, D., George,.D,. Mossman, Jr., Brooke T. (1993) Health effect of mineral Dusts, Mineralogical Society of America, 28. Haberkornard & BRUKER AXS, Introduction to XRD, 1999 Hammond,. E., Selikoff, I., Seidman, H.(1979) Asbestos Exposure, Cigarette Smoking and Death Rates, Annals New York Academy of Sciences. 330: Hatzipanagiotou, K. (1990): Petrography of the ophiolite complex in central Argolis (Peloponnesus, Greece). Ofioliti, 15, Hess, H.H., 1933 : Pegmatites. Econ. Geol., 28, Hynes, A.J. (1972): The geology of part of the western Othris mountains, Greece. PhD Thesis, University of Cambridge. Izbicki, J.A., Ball, J.W., Bullen, T.D., Sutley, S.J., Chromium, chromium isotopes and Jacobshagen, V. (1986): Geologie von Griechenland. Gebruder, Borntraeger, Stuttgart, 363 p. Jones, G. & Robertson, A.H.F. (1991): Tectono-stratigraphy and evolution of the Mesozoic Pindos ophiolite and related units, northwestern Greece. Journal of the Geological Society, London, 148, Kaplan, M.F. (1958): The effects of the properties of coarse aggregates on the workability of concrete. Magazine of Concrete Research, 10 (29),

272 Kaplan, M.F. (1959): Flexural and compressive strength of concrete as affected by the properties of coarse aggregates. Journal of the American Concrete Institute, 55, Karipi, S., Tsikouras, B. & Hatzipanagiotou, K. (2006): The petrogenesis and tectonic setting of ultramafic rocks from Iti and Kallidromon Mountains, continental central Greece, vestiges of the Pindos ocean. The Canadian Mineralogist, 44, Karipi, S., Tsikouras, B., Hatzipanagiotou, K. & Grammatikopoulos, T.A. (2007): Petrogenetic significance of spinel-group minerals from the ultramafic rocks of the Iti and Kallidromon ophiolites (Central Greece). Lithos, 99, Kennish M.J., Ecology of estuaries: anthropogenic effects. CRC Press, Inc., Boca Raton, FL, 494p. Knight, B.H. & Knight, R.G. (1935) : Road aggregates, their uses and testing. Edward Arnold, London. Knill, D.C. (1960): Petrographic aspects of the polishing of natural roadstones. Journal of Applied Chemistry, 10, Korkanç, M. & Tuğrul, A. (2004): Evaluation of selected basalts from Niğde, Turkey as source of concrete aggregate. Engineering Geology, 75, Kossmat, F.,(1924). Geologie der zentrallen Balknhalbinsel(Die Kriegsshauplaze geologisch dargestellt).heft 12, Berlin Kostopoulos, D.K. (1989): Geochemistry, petrogenesis and tectonic setting of the Pindos ophiolite, NW Greece. PhD Thesis, University of Newcastle, 468 p. Koukis, G., Sabatakakis, N. & Spyropoulos, A. (2007): Resistance variation of low-quality aggregates. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 66, Liddell, FDK, Armstrong, BG.(2002) The Combination of effects on Lung Cancer of Cirarette Smoking and Exposure in Quebec Chrysotile Miners and Millers. Annals of Occupational Hygiene, 46(1):5-13 Mather, K. & Mather, B. (1950): Method of petrographic examination of aggregates for concrete. Proceedings ASTM 30, McDonough, W.F. & Sun, S.S. (1995): The composition of the Earth. Chemical Geology, 120, Mercier, J., (1977): L Arc Egéen, une bordure déformée de la plaque eurasiatique;réflexions sur un exemple d étude néotectonique. Bull. Soc. Geol. Fr., (7), t. XIX, fasc.3, p Mercier, J.,(1966): Etudu geologique des zones internes des Hellenides en Macedoine central. Contribution a l etude du metamorphisme et de l evolution magmatique des zones internes des Hellenides. Ann.Geol.Pays Hell., 20, Migiros, G. & Economou, G.S. (1988): Chromites in the ultrabasic rocks, East Thessaly complex (central Greece). Ofioliti, 7,

273 Moores, E.M. (1982) : Origin and emplacement of ophiolites. Reviews of Geophysics and Space Physics, 20, Mouret M., E. Ringot and A. Bascoul, Image Analysis: A Tool for the Characterisation of Hydration of Cement in Concrete Metrological Aspects of Magnification on Measurement, Cem. Concr. Compos. 23, , 2001 MPCA (Minnesota Pollution Control Agency)., Ground Water Monitoring and Assessment Program (GWMAP): Baseline water quality of Minnesota s principal aquifers, pp Muhle, H., Pott, F. (2000) Asbestos as reference material for fibre-induced cancer, Int Arch Occup Environ Health 73,53-59 Muňoz J.F., Dr. Tejedor I., Dr. Anderson A.M., Dr. Cramer S.M., Effects of coarse Aggregate claycoatings on concrete performance, Innovative Pavement Research Foundation, IPRF-01-G (2005). Mussallam, K. (1991): Geology, geochemistry and the evolution of an oceanic lithosphere rift at Sithonia, NE Greece. In: PETERS, TJ. et al. (Eds), Ophiolite Genesis and Evolution of the Oceanic Lithosphere, Neville A.M. (1994). Properties of Concrete, 3rd edition, Longman Scientific & Technical, England. Osswald, K. (1938). Geologische Geschishte von Griechische-Nordmakedonien. Υπόμνημα Γεωλογικής Υπηρεσίας Ελλάδος, 3. Parkinson, I.J. & Pearce, J.A. (1998): Peridotites from the Izu-Bonin-Mariana forearc (ODP Leg125):Evidence for mantle melting and melt-mantle interaction in a supra-subduction zone setting. Journal of Petrology, 39, Parkinson, I.J., Pearce, J.A., Thirwall, M.F., Johnson, K.T.M. & Ingram, G. (1992): Trace element geochemistry of peridotites from the Izu-Bonin-Mariana fore-arc, Leg 125. Proc. ODP Sci. Results, College Station, 125, Pearce, J.A., Barker, P.F., Edwards, S.J., Parkinson, I.J. & Leat, P.T. (2000): Geochemistry and tectonic significance of peridotites from the South Sandwitch arc-basin system, South Atlantic. Contributions to Mineralogy and Petrology, 139, Pearce, J.A., Harris, N.B.W. & Tindle, A.G. (1984): Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks. Journal of Petrology, 25, Plescia, P., Gizzi, D., Benedetti, S., Camilucci, L., Fanizza,.C., De Simone, P., Paglietti, F. (2002) Mechanochemical treatment to recycling asbestos-containing waste, Waste Management,Italy Pomonis, P., Tsikouras, B. & Hatzipanagiotou, K. (2005): Geological evolution of the Koziakas ophiolitic complex (western Thessaly, Greece). Ofioliti, 30 (2), Pomonis, P., Tsikouras, B. & Hatzipanagiotou, K. (2007b): Petrogenetic evolution of the Koziakas ophiolite complex (W. Thessaly, Greece). Mineralogy and Petrology, 89,

274 Ragan, D.M., The twin Sisters dunite, Washington. In: Ultramafic and related rocks, Wyllie P.J. (ed.), John Wiley, New York, 1967, Rassios, A. & Smith, A.G. (2000): Constraints on the formation and emplacement age of western Greek ophiolites (Vourinos, Pindos and Othris) inferred from deformation structures in peridotites. Geological Society of America, Special Paper 349, Rhoades, R. & Mielenz, R.C. (1946): Petrography of concrete aggregate. Proceedings of the American Concrete Institute, 42, Rigopoulos, I., Tsikouras, B., Pomonis, P. & Hatzipanagiotou, K. (2009): The influence of alteration on the engineering properties of dolerites: The examples from the Pindos and Vourinos ophiolites (northern Greece). International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences (in press). Robertson, A.H.F. (1991): Origin and emplacement of an inferred late Jurassic subduction accretion complex, Euboea, Eastern Greece, Terra Nova, 2, Robertson, A.H.F. (2002): Overview of the genesis and emplacement of Mesozoic ophiolites in the Eastern Mediterranean Tethyan region. Lithos, 65, Roskill Information Services Ltd (1986). The Economics of Asbestos. 5thEdition, UK Saccani, E. & Photiades, A. (2004): Mid-ocean ridge and supra-subduction affinities in the Pindos ophiolites (Greece): implications for magma genesis in a forearc setting.lithos, 73, Sengupta M. (1993): Environmental impacts of mining. Lewis publ., Boca Raton, Florida. Simantov, J. & Bertrand, J. (1987): Major and trace element geochemistry of the central Euboea basaltic rocks (Greece). Possible geotectonic implications. Ofioliti, 12, Smith, A.G. & Spray, J.G. (1984): A half-ridge transform model for the Hellenic-Dinaric ophiolites. In: Dixon, J.E. & Robertson A.H.F. (Eds), The Geological Evolution of the Eastern Mediterranean,, Geological Society, London, Special Publications, 17, Smith, A.G. (1993): Tectonic significance of the Hellenic-Dinaric ophiolites. In: Prichard H.M., Alabaster, T., Harris, N.B.W. & Neary, C.R. (Eds): Magmatic Processes and Plate Tectonics, Geological Society, London, Special Publications, 76, Smith, A.G., Woodcock, N.H. & Naylor, M.A. (1979): The structural evolution of a Mesozoic continental margin, Othris mountains, Greece. Journal of the Geological Society,London, 136, Smith, Mr., Collis, L. (1993). Aggregates. Sand, grave land crushed rock aggregates for construction purposes. Sec Ed Geol Soc 339 p., London. Stanton, T.E. (1940): Influence of cement and aggregate on concrete expansion. 273

275 Steinmann, G. (1927) : Die ophiolitischen zonen in den Mediterranen Kattengerbige. Proceeding, 14 International Geological Congress : Madrid, 2, Thayer, T.P (1963) : Flow layering in Alpine peridotite gabbro complexes. Mineralogical Society of America, Special Paper, 1, Thomson, SK., Mason E. (2003) Asbestos related malignancy : Mesothelioma, Chemical Health and Safety 1, 10 Thomson, SK., Mason E. (2002) Asbestosis, Chemical Health and Safety 9,5, Tsikouras, B. & Hatzipanagiotou, K. (1998a): Two alternative solutions for the development of a marginal basin in NE Greece. Ofioliti, 23 (2), Tsikouras, B. & Hatzipanagiotou, K. (1998b): Petrogenetic evolution of an ophiolite fragment in an ensialic marginal basin, northern Aegean (Samothraki Island, Greece). European Journal of Mineralogy, 10 (3), Türk, N., Dearman, W.R., (1985), Improvements in the Determination of Point Load Strength, Bulletin of the International Association of Engineering Geology, Vol. 31, pp US EPA (2002) Returning Superfund Sites to Productive Use, Coalinga Asbestos Mine Case Study, Office of Emergency and Remedial Response Wasington CC., USA, USGS (2000). <<Recycled aggregates-profitable resource conservation>>. Fact Sheet Vergely, P. (1976): Chevauchement vers l Ouest et retrocharriage vers l Est des ophiolites: Deux phases tectoniques au cours du Jurassique superieur-eocretacé dans les Hellenides internes. Société Géologique de France Bulletin, 18, Vuagnat, M., 1964 : Remarques sul la trilogie serpentinies gabbros diavases dans le basin de la Mediterranee occidenta le. Geol. Rdsch., 53/1, , Stuttgart Yool A.I.G., Lees T.P., and Fried A., Improvements to the methylene blue dye test for harmful clay in aggregates for concrete and mortar. Cement and Concrete Research, Vol.28, No 10pp (1998) Yool A.I.G., Lees T.P., and Fried A., Improvements to the methylene blue dye test for harmful clay in aggregates for concrete and mortar. Cement and Concrete Research, Vol.28, No 10pp (1998) Zimmerman, J. (1972): Emplacement of the Vourinos ophiolite complex, Northern Greece.Memoir of the Geological Society of America, 132,

276 Ελληνική Βιβλιογραφία Αναστασιάδου Κ., Εκτίμηση της τοξικότητας της ευρύτερης περιοχής των ΜΑΒΕ Κοζάνης, Μεταπτυχιακή διατριβή, Πολυτεχνείο Κρήτης, Χανιά, 2004 Αξιώτης Δ., Υδροθερμική επεξεργασία αμιάντου, Διπλωματική εργασία, Πολυτεχνείο Κρήτης, Χανιά, 2009-ΚΕΠΕΚ Μακεδονίας Θράκης, Αμίαντος, Τμήμα υγιεινής και ασφάλειας, 2003 Ελληνικός Οργανισμός Τυποποίησης Α.Ε. (1996): EN 932-1, Δοκιμές γενικών ιδιοτήτων των αδρανών. Μέρος 1: Μέθοδοι δειγματοληψίας. Ελληνικός Οργανισμός Τυποποίησης Α.Ε. (1996): EN 932-3, Δοκιμές για τον προσδιορισμό των γενικών ιδιοτήτων των αδρανών. Μέρος 3: Διαδικασία και ορολογία για απλοποιημένη πετρογραφική περιγραφή Ελληνικός Οργανισμός Τυποποίησης Α.Ε. (1997): EN 933-3, Δοκιμές γεωμετρικών ιδιοτήτων των αδρανών - Μέρος 3: Προσδιορισμός της μορφής των κόκκων - Δείκτη πλακοειδούς. Ελληνικός Οργανισμός Τυποποίησης Α.Ε. (1998) : EN , οκιµές γεωµετρικών ιδιοτήτων των αδρανών-αξιολόγηση λεπτόκοκκου κλάσµατος (παιπάλης) οκιµή ισοδυνάµου Άµµου Ελληνικός Οργανισμός Τυποποίησης Α.Ε. (1998): EN , Δοκιμές για τον προσδιορισμό των μηχανικών και φυσικών ιδιοτήτων των αδρανών - Μέρος 2: Μέθοδοι προσδιορισμού της αντίστασης σε θρυμματισμό Ελληνικός Οργανισμός Τυποποίησης Α.Ε. (1998): EN 933-9, Δοκιμές για τον προσδιορισμό των γεωμετρικών χαρακτηριστικών των αδρανών - Μέρος 9: Ποιοτική αξιολόγηση λεπτόκοκκου κλάσματος Δοκιμή μπλε του μεθυλενίου. Ελληνικός Οργανισμός Τυποποίησης Α.Ε. (1999): EN , Δοκιμές για τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων των αδρανών σε θερμικές και καιρικές μεταβολές - Μέρος 2: Δοκιμή θειικού μαγνησίου. Ελληνικός Οργανισμός Τυποποίησης Α.Ε. (2000): EN , Δοκιμές για τον προσδιορισμό των μηχανικών και φυσικών ιδιοτήτων των αδρανών - Μέρος 6: Προσδιορισμός πυκνότητας κόκκων και υδαταπορροφητικότητας Ελληνικός Οργανισμός Τυποποίησης Α.Ε. (2002): EN 12620, Αδρανή για σκυρόδεμα. Εφημερίδα της κυβερνήσεως με (ΦΕΚ 15 Α/ Ν.2115/93) Εφημερίδα της κυβερνήσεως με (ΦΕΚ 289/Α/ Ν. 998/1979) Εφημερίδα της Κυβερνήσεως με (Φ.Ε.Κ 1227/B/2011) και αριθμό φύλλου Εφημερίδα της Κυβερνήσεως με (Φ.Ε.Κ. 43/Α/ ) και αριθμό φύλλου 43. Εφημερίδα της Κυβερνήσεως με (ΦΕΚ Α' 241/ ) και αριθμό φύλλου 241 Εφημερίδα των Ευρωπαϊκών κοινοτήτων με αριθμό L259 VOL.49 21/9/

277 Καρίπη, Σ. (2004): Οι οφιολιθικές εμφανίσεις της Οίτης και του Καλλίδρομου: γεωλογική μελέτη πετρογενετική εξέλιξη γεωτεκτονική ερμηνεία. Διδακτορική Διατριβή, Πανεπιστήμιο Πατρών, 329 σ. ΚΕΠΕΚ Μακεδονίας Θράκης, Αμίαντος, Τμήμα υγιεινής και ασφάλειας, 2003 Κοκκίνη Μ. «Αξιοποίηση του βιομηχανικού παραπροϊόντος (CΒPD) στην παραγωγική διαδικασία δομικών στοιχείων σύνθεση, μηχανικές ιδιότητες και ανθεκτικότητα» Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, σχολή Πολιτικών Μηχανικών Κουιμτζής Θ., Φυτιανός Κ., Σαμαρά-Κωνσταντίνου Κ., Χημεία περιβάλλοντος, Εκδ. Ζήτη, Θεσσαλονίκη, Κούκης, Γ. & Σαμπατακάκης, Ν. (2002): Τεχνική Γεωλογία. Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Αθήνα, 514 σ. Κούκης, Γ. & Σαμπατακάκης, Ν. (2007) : Γεωλογία τεχνικών έργων. Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Αθήνα, σ. Κουμαντάκης Ε., Προσδιορισμός αμιάντου στις αποθέσεις των Μεταλλείων Αμιάντου Βορείου Ελλάδος (ΜΑΒΕ) Εκτίμηση της ρύπανσης, Μεταπτυχιακή διατριβή, Πολυτεχνείο Κρήτης, Χανιά, 2007 Κωτσοβός. Μ., Οπλισμένο σκυρόδεμα, Εκδόσεις Συμεών, Αθήνα, Μουντράκης, Δ. (1983). Η γεωλογική δομή της βόρειας Πελαγονικής ζώνης και η γεωτεκτονική εξέλιξη των Εσωτερικών Ελληνίδων. Πραγματεία για Υφηγεσία Πανεπ. Θεσσαλονίκης, 289 p. Μουντράκης, Δ.,(1985), Γεωλογία της Ελλάδας, Universal Studio Press, Θεσσαλονίκη. Νικολαΐδης Α.Φ., Μάνθος Ε., Σαραφείδου Μ., Ισοδύναµο Άµµου και µπλε του µεθυλενίου αδρανών υλικών οδοποιίας (2005). Νικολαΐδης Α.Φ., Μάνθος Ε., Σαραφείδου Μ., Ισοδύναμο Άμμου και μπλε του μεθυλενίου αδρανών υλικών οδοποιίας (2005). Παπασπύρου, Σ., Ντούλης, Γ., (2001), Συσχέτιση Αντοχής Διαφόρων Πετρωμάτων από Δοκιμές Μονοαξονικής Θλίψης και Σημειακής Φόρτισης, 4ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής και Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, Αθήνα 2001, σελ Πελεκάση Τερψιχόρη <<Λατομεία μαρμάρου και οι τοπικές κοινωνίες. Η περίπτωση του Διονύσου. Εθνικό Μετσόβιο πολυτεχνείο σχολή μηχανικών μεταλλείων. Διπλωματική εργασία. Πενθερουδάκης, Γ. (2003)» Πυριτικά ορυκτά Επιδράσεις στην ανθρώπινη υγεία», Πολυτεχνείο Κρήτης, Χανιά. Πρατσόλη Σ., Εκτίμηση επικινδυνότητας αμιάντου στην περιοχή του πρώην εργοστασίου ΕΛΛΕΝΙΤ Α.Ε. της Ν. Λαμψάκου Ευβοίας και στην ευρύτερη περιοχή, Μεταπτυχιακή διατριβή, Πολυτεχνείο Κρήτης,

278 Σαχπάζης, Κ.Ι. (1988): Τεχνικογεωλογική έρευνα για αδρανή υλικά αντιολισθηρών οδοστρωμάτων. Διδακτορική Διατριβή, Ε.Μ.Π., 469 σ. Σοφιανός, Α.Ι., (2001), Σημειώσεις Μηχανικής των Πετρωμάτων, Εθνικό Μετσόβειο Πολυτεχνείο. Σπυράγγελος Λυκούδης., Χρήση του Μπλε του Μεθυλενίου για τον Προσδιορισµό των Επιβλαβών Λεπτόκοκκων στην Άµµο Σκυροδέµατος (2009). Σταθογιάννη Φ., Ορυκτολογική εξέταση και δοκιμές εμπλουτισμού του σιδηρονικελιούχου μεταλλεύματος της περιοχής Κομνηνών Βερμίου, Διπλωματική Εργασία, Τμήμα Μηχανικών Ορυκτών Πόρων, Πολυτεχνείο Κρήτης, 2007 Τριανταφύλλου Αθ.Χ., «Δομικά Υλικά», Πάτρα 1998 Τσιάβου, Ε.,Χρυσοβελίδου, Δ., Φωτόπουλος, Α., Μπίλλα, Ε., Δερζέκος, Χ.(2004).<<Οδηγός Δομικών Υλικών, Μέρος Α, Αδρανή υλικά>>.τεε, 176 σ. Τσικούρας, Β., Πομώνης, Π., Ρηγόπουλος, Ι. και Χατζηπαναγιώτου, Κ., Διερεύνηση καταλληλότητας βασικών οφιολιθικών πετρωμάτων της περιοχής Μικροκλεισουρας Γρεβενών για χρήση τους ως αντιολισθηρών αδρανών και σκύρων βάσης σιδηροτροχιών, Πρακ. 2ου Συνεδρίου της Επιτροπής Οικονομικής Γεωλογίας, Ορυκτολογίας και Γεωχημείας, 2005, Τσιλιγκερίδης Ε., Σύνθεση και Χαρακτηρισμός Περοβσκιτών για Εφαρμογές Κυψέλων Καυσίμου Στερεού Οξειδίου, Διπλωματική Εργασία, Τμήμα Μηχανικών Διαχείρισης Ενεργειακών Πόρων, Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας, 2008 Χατζηπαναγιώτου. Κ <<Πετρογραφία II>> Πανεπιστημιακές σημειώσεις. Πάτρα (2008) 277

279 Παράρτημα Πίνακας εξέτασης μικροσκοπίου για αδρανή υλικά Αριθμός τομής: Υφή και ιστός: Ορυκτολογικά συστατικά: Γεωμετρία των μικροδιαρρήξεων: Ύπαρξη διακρυσταλλικών ή ενδοκρυσταλλικών μικρορωγμών: Βαθμός σερπεντινίωσης: Βαθμός αποσάθρωσης : Διεύθυνση διακρυσταλλικών μικρορωγμών: Προσανατολισμός ορυκτολογικών συστατικών: Είδος παραμόρφωσης: Συμμετοχή άμορφου SiO 2 (πιθανότητα αλκαλοπυριτικής αντίδρασης): Εκτίμηση πιθανότητας ύπαρξης αργιλικών ορυκτών: Πίνακας παραρτήματος : Συνοπτικός πίνακας εξέτασης μικροσκοπίου με σκοπό την ευκολότερη και πληρέστερη εποπτική εικόνα του εκάστοτε λιθότυπου που προορίζεται για αδρανές υλικό. 278

280 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ Από : Πετρούνια Ι. Πέτρο Πάτρα 2013 Θέμα διατριβής: Υψηλής ποιότητας αδρανή υλικά από τα οφιολιθικά πετρώματα της Βέροιας-Νάουσας: Αποτίμηση των ορυκτοπετρογραφικών και φυσικομηχανικών ιδιοτήτων και προσδιορισμός επικινδυνότητας από την παρουσία αμιαντικών ινών. Τριμελής εξεταστική επιτροπή : Χατζηπαναγιώτου Κ., Τσικούρας Β., Σαμπατακάκης Ν. Η παρούσα διατριβή διερευνά την επίδραση του συνόλου των πετρογραφικών παραμέτρων στην αντοχή και ανθεκτικότητα των οφιολιθικών πετρωμάτων της περιοχής Βέροιας- Νάουσας, καθώς αυτά αξιολογούνται ως αδρανή υλικά τόσο σε βιομηχανικές όσο και σε περιβαλλοντικές εφαρμογές. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στον τρόπο που μεταβάλλονται οι φυσικομηχανικές ιδιότητες των δειγμάτων συναρτήσει των ορυκτολογικών και ιστολογικών χαρακτηριστικών τους, καθώς προσδιορίστηκαν ικανοποιητικές συσχετίσεις μεταξύ των ορυκτοπετρογραφικών παραμέτρων των υπό μελέτη οφιολιθικών πετρωμάτων και των αποτελεσμάτων των εργαστηριακών δοκιμών. Στην παρούσα διατριβή ελέγχθηκε η καταλληλότητα των αδρανών υλικών και βάση της περιεκτικότητας τους σε επιβλαβή συστατικά. Τέτοια, επιβλαβή συστατικά αποτελούν οι ίνες αμιάντου, καθώς κατά την χρήση των αδρανών υλικών οι ευρισκόμενες ίνες διαφεύγουν στην ατμόσφαιρα με ιδιαίτερα δυσμενείς επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία. Ομοίως επιβλαβή συστατικά αποτελούν και οι ενώσεις του Cr και Ni, που απαντώνται σε μεγάλο βαθμό στους υπερβασικούς λιθότυπους. Οι περιεκτικότητες των στοιχείων αυτών οφείλεται να διερευνάται προ της χρήσης τους ως αδρανή υλικά, σε συνδυασμό με τις συνθήκες οξύτητας της περιοχής, καθώς αυτές θα καθορίσουν τον βαθμό ευκινησίας των παραπάνω στοιχείων. Η σημαντικότητα της μελέτης του οφιολιθικού συμπλέγματος, από τη σκοπιά των κατασκευαστικών εφαρμογών των λιθοτύπων που περιλαμβάνουν έγκειται στο ότι οι εμφανίσεις αυτές καταλαμβάνουν μεγάλες εκτάσεις της ηπειρωτικής κυρίως Ελλάδας και μπορούν να αντικαταστήσουν σε συγκεκριμένες βιομηχανικές περιβαλλοντικές εφαρμογές τα λιγότερο ανθεκτικότερα ασβεστολιθικά πετρώματα που αποτελούν την κύρια πρώτη ύλη στην κατασκευαστική βιομηχανία. 279