«ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΟΡΥΚΤΟΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΑΠΟ ΟΦΙΟΛΙΘΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΣΤΑ ΓΕΡΑΝΕΙΑ ΟΡΗ»

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ «ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΟΡΥΚΤΟΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΑΠΟ ΟΦΙΟΛΙΘΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΣΤΑ ΓΕΡΑΝΕΙΑ ΟΡΗ» Μεταπτυχιακή Διατριβή Πάτρα 2015

2 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ «ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΟΡΥΚΤΟΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΑΠΟ ΟΦΙΟΛΙΘΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΣΤΑ ΓΕΡΑΝΕΙΑ ΟΡΗ» ΜΕΛΗ ΤΗΣ ΤΡΙΜΕΛΟΥΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗΣ Κωνσταντίνος Χατζηπαναγιώτου, Καθηγητής Τμήματος Γεωλογίας Πανεπιστημίου Πατρών (επιβλέπων) Πομώνης Παναγιώτης, Επίκουρος καθηγητής Τμήματος Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος Ε.Κ.Π.Α Νικόλαος Σαμπατακάκης, Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήματος Γεωλογίας Πανεπιστημίου Πατρών 2

3 «Ν αγαπάς την ευθύνη. Να λες: Εγώ μονάχος έχω χρέος να σώσω τη Γης. Αν δε σωθεί εγώ θα φταίω» Νίκος Καζαντζάκης «Δε κληρονομούμε τη Γη από τους προγόνους μας, τη δανειζόμαστε από τα παιδιά μας» Ινδιάνικη παροιμία 3

4 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Οι συνεχώς αυξανόμενες ανάγκες, η εξέλιξη της τεχνολογίας καθώς και οι απαιτήσεις της εποχής δημιουργούν πιέσεις για την εξεύρεση υψηλότερης ποιότητας αδρανών υλικών. Οι ανάγκες αυτές είναι ένας από τους λόγους που οδήγησαν πολλούς επιστήμονες τη τελευταία δεκαετία σε εκτεταμένη και βαθύτερη έρευνα των οφιολιθικών συμπλεγμάτων σε παγκόσμια κλίμακα. Η σημαντικότητα της μελέτης των οφιολιθικών συμπλεγμάτων καθώς και των επιμέρους λιθοτύπων τους, από κατασκευαστικής σκοπιάς έγκειται στο ότι οι εμφανίσεις οφιολίθων στην Ελλάδα καταλαμβάνουν τεράστιες εκτάσεις της ηπειρωτικής κυρίως Ελλάδας και μπορούν να αντικαταστήσουν σε αρκετές βιομηχανικές περιβαλλοντικές εφαρμογές τα λιγότερο ανθεκτικά ανθρακικά πετρώματα που πρωταγωνιστούν ως πρώτη ύλη στη κατασκευαστική βιομηχανία. Η παρούσα διατριβή διερευνά την επίδραση του συνόλου των πετρογραφικών παραμέτρων στην αντοχή και την ανθεκτικότητα των οφιολιθικών πετρωμάτων στα Γεράνεια Όρη του νομού Κορινθίας και εστιάζεται στη καταλληλότητά τους για χρήση ως αδρανή υλικά σε βιομηχανικές και περιβαλλοντικές εφαρμογές. Στόχο της διατριβής αυτής αποτελεί η ολοκληρωμένη εκτίμηση των ορυκτοπετρογραφικών χαρακτηριστικών των οφιολίθων καθώς τα χαρακτηριστικά αυτά είναι καθοριστικής σημασίας για την καταλληλότητά τους ως αδρανή υλικά καθώς και τη συμπεριφορά τους κατά τη διάρκεια της χρήσης τους. Η παρούσα διατριβή είναι το τελευταίο κομμάτι του πάζλ των μεταπτυχιακών σπουδών μου στο τομέα των Ορυκτών Πρώτων Υλών (Ο.Π.Υ.) του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Σε αυτό το σημείο θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους όσους συνέβαλαν και με βοήθησαν με οποιοδήποτε τρόπο στην εκπόνηση και ολοκλήρωση της μεταπτυχιακής μου διατριβής. Καταρχάς, ευχαριστώ θερμά το καθηγητή του Τμήματος Γεωλογίας Πανεπιστημίου Πατρών και επιβλέποντα της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής Δρ. Κ. Χατζηπαναγιώτου, αρχικά επειδή αποτέλεσε το κινητήριο μοχλό για το ενδιαφέρον μου στο συγκεκριμένο τομέα και μου μετέδωσε το επιστημονικό ερέθισμα από το προπτυχιακό επίπεδο. Ακολούθως, θα ήθελα να τον ευχαριστήσω για την ευκαιρία που μου προσέφερε κάνοντας με δεκτό στο μεταπτυχιακό πρόγραμμα σπουδών, θέτοντας τους πρόποδες για να αναπτύξω τις γνώσεις μου στο συγκεκριμένο τομέα. Τέλος, θέλω να τον ευχαριστήσω για το αδιάκοπο ενδιαφέρον του, για την επιστημονική καθοδήγηση που μου παρείχε τόσο στο θεωρητικό όσο και στο ερευνητικό μέρος της διατριβής μου καθώς και για την άψογη συνεργασία που είχαμε κατά την εκπόνηση της. 4

5 Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω εξίσου τον επίκουρο καθηγητή του Τμήματος Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αθηνών και μέλος της τριμελούς εξεταστικής επιτροπής μου Δρ. Π. Πομώνη για τη πολύτιμη βοήθεια που μου προσέφερε στη συλλογή των δειγμάτων κατά τη διάρκεια της υπαίθριας έρευνας. 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. Στο σημείο αυτό, θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τον υποψήφιο διδάκτορα Ι. Μπαλάτσα για την βοήθεια που μου προσέφερε τόσο κατά την διάρκεια της δειγματοληψίας όσο και για το συνολικό ενδιαφέρον και τη στήριξη που μου προσέφερε. Επίσης, οφείλω να ευχαριστήσω και τη διδάκτορα Ε. Κουτσοπούλου για τη πολύτιμη βοήθειά της στο εργαστήριο Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας και Μικροανάλυσης (S.E.M.) καθώς και τον επίκουρο καθηγητή Κ. Νικολακόπουλο για τη βοήθεια του στη ψηφιοποίηση του χάρτη που κατασκευάστηκε με τη χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων και Πληροφοριών (GIS). Δε μπορώ να παραλείψω τις ευχαριστίες μου για τον Προϊστάμενο Ν.Βερεττάνο της Περιφέρεια Δυτικής Ελλάδος, καθώς και το επιστημονικό και εργατικό προσωπικό για την βοήθεια τους κατά την εκτέλεση ορισμένων εργαστηριακών δοκιμών. Ακόμα, θα ήθελα να ευχαριστήσω από τα βάθη της καρδιάς μου την υποψήφια διδάκτορα Π. Γιαννακοπούλου για την τεράστια συμβολή της στην εκπόνηση της μεταπτυχιακής μου διατριβής τόσο σε εργαστηριακό επίπεδο όσο και σε πνευματικό. Θέλω να την ευχαριστήσω για την υπέροχη συνεργασία μας κατά της διάρκεια της δειγματοληψίας, των εργαστηριακών δοκιμών και τη συγγραφή της μεταπτυχιακής μου διατριβής αλλά κυρίως για τη συνολική στήριξη που μου προσέφερε όποτε τη χρειάστηκα. Στη συνέχεια, θα ήθελα να ευχαριστήσω τη συνάδελφό μου Μ. Καλπογιαννάκη, τους προπτυχιακούς φοιτητές Κ. Μπη, Χ. Ιερείδη τόσο για τη συμβολή τους καθόλη τη διάρκεια της μεταπτυχιακής μου διατριβής σε εργαστηριακό επίπεδο όσο και για τη συνολική στήριξη που μου προσέφεραν. Κλείνοντας, άφησα για το τέλος τους γονείς μου που με στήριξαν με τεράστιο ζήλο, υλικά και πνευματικά καθόλη τη διάρκεια των προπτυχιακών και μεταπτυχιακών σπουδών μου και συνέβαλαν πλήρως στην υλοποίηση των στόχων μου δείχνοντας μου εμπιστοσύνη, γεγονός που με βοήθησε να περατώσω τη μεταπτυχιακή διατριβή μου χωρίς προβλήματα. Γεώργιος Σ. Πετράκος Πάτρα

6 Περιεχόμενα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο 1.1 Εισαγωγή Γενικά Αδρανή υλικά Κατηγορίες πετρωμάτων για χρήση ως αδρανή υλικά Ταξινόμηση αδρανών υλικών Ταξινόμηση με βάση τη προέλευσή τους Ταξινόμηση με βάση τη πηγή λήψης τους Ταξινόμηση βάσει του μεγέθους των κόκκων Ταξινόμηση βάσει του ειδικού βάρους Χρήσεις αδρανών υλικών Τα αδρανή υλικά στην Ελλάδα Διαδικασία μελέτης περιοχής με σκοπό τον καθορισμό πιθανής θέσης απόληψης αδρανών υλικών...10 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο 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 στα Γεράνεια Όρη.21 6

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο 3.1 Εισαγωγή στους οφιόλιθους Μοντέλα γένεσης των οφιολίθων Πετρογένεση στα οφιολιθικά συμπλέγματα Χρήσεις οφιολιθικών πετρωμάτων Εξαλλοιώσεις οφιολιθικών πετρωμάτων Οφιολιθικές εμφανίσεις στην Ελλάδα Σκοπός της διατριβής Μεθοδολογία 37 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο 4.1 Γεωγραφική τοποθέτηση της περιοχής μελέτης Γεωτεκτονικές ζώνες της Ελλάδας Πελαγονική ζώνη Στρωματογραφική εξέλιξη και τεκτονική δομή Τεκτοορογενετική εξέλιξη της ζώνης 37 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο 5.1 Γεωλογική τοποθέτηση περιοχών μελέτης Παναγία «Πράθι» Περιοχή Βάμβακες Περιοχή Μαυρολίμνη 56 7

8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο 6.1 Πετρογραφική εξέταση Εισαγωγή Οφιολιθικό σύμπλεγμα Γερανείων Γαββρικά Τροκτόλιθοι Σερπεντινιωμένοι Δουνίτες Σερπεντινιωμένοι Λερζόλιθοι 76 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ο 7.1 Γεωχημική εξέταση Τεκτονισμένοι Περιδοτίτες Βασικά Γαββρικά πετρώματα Προσδιορισμός του βαθμού χημικής αποσάθρωσης μέσω χημικών δεικτών Χρήση χημικών δεικτών αποσάθρωσης στα υπό μελέτη πετρώματα 95 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ο 8 Εργαστηριακές δοκιμές Αποτελέσματα Εισαγωγή Περιγραφή εργαστηριακών δοκιμών Γενικές ιδιότητες Δειγματοληψία Πετρογραφία ληφθέντων δειγμάτων Γεωμετρικές ιδιότητες Δείκτης πλακοειδούς Δείκτης επιμήκυνσης Ισοδύναμο άμμου 105 8

9 8.2.3 Φυσικές ιδιότητες Περιεχόμενη υγρασία Φαινόμενη πυκνότητα και υδαταπορροφητικότητα Μηχανικές ιδιότητες Αντοχή σε μονοαξονική θλίψη Δοκιμή σημειακής φόρτισης Σκληρότητα πετρώματος κατά σφύρα Schmidt Δοκιμή Los Angeles Δοκιμή Micro-Deval Φυσικοχημικές ιδιότητες Ανθεκτικότητα στην αποσάθρωση με χρήση MgSο Μπλε μεθυλενίου Επιπρόσθετες δοκιμές Επίλυση περιβαλλοντικών προβλημάτων με χρήση αδρανών υλικών Πειραματική προσομοίωση των όξινων λιμνών και επίλυση του προβλήματος. 8.4 Αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών Γεωμετρικές Παράμετροι Φυσικές Παράμετροι Μηχανικές Παράμετροι Φυσικοχημικές Παράμετροι 148 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 ο 9 Συσχετίσεις μεταξύ φυσικών, γεωμετρικών, μηχανικών, φυσικοχημικών παραμέτρων 9.1 Γενικά Ανάλυση παλινδρόμησης δεδομένων Συσχετίσεις μεταξύ παραμέτρων των αδρανών υλικών Υψηλές συσχετίσεις Ενδιάμεσες συσχετίσεις Ασθενείς συσχετίσεις.158 9

10 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10 ο 10.1 Εισαγωγή Καταλληλότητα αδρανών σε διάφορες εφαρμογές Καταλληλότητα αδρανών υλικών για σκυροδέματα Καταλληλότητα αδρανών υλικών για βράχους θωράκισης Καταλληλότητα αδρανών υλικών για αντιολισθηρή στρώση Καταλληλότητα αδρανών υλικών για σκύρα βάσης σιδηροτροχιών Αξιολόγηση αδρανών για την εξομάλυνση του ph..179 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ο 11 Συμπεράσματα Συμπεράσματα Πετρογραφικής έρευνας Συμπεράσματα καταλληλότητας αδρανών..183 Περίληψη Βιβλιογραφία..187 Παράρτημα

11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο 1.1 Εισαγωγή Γενικά Από την αρχαιότητα, η ανάγκη του ανθρώπου να βελτιώσει τις συνθήκες διαβίωσης του τον οδήγησε στην εξέλιξη των μέσων μεταφοράς για το εμπόριο αγαθών με τη κατασκευή οδικών έργων και τη χρήση των κατάλληλων αδρανών υλικών. Πολλοί αρχαίοι πολιτισμοί αναδείχθηκαν λόγω του εμπορίου τους ή λόγω επιβλητικών κτισμάτων στα οποία χρησιμοποιήθηκαν διάφορα είδη πετρωμάτων από γειτονικές κυρίως περιοχές. Από τους Ρωμαϊκούς και Ελληνικούς λιθόστρωτους δρόμους, μέχρι τα σημερινά υπερσύγχρονα αντιολισθηρά οδοστρώματα η χρήση των αδρανών θεωρείται καθοριστική για τη βελτίωση του επιπέδου ζωής των ανθρώπων (εικόνα 1). Για το λόγο αυτό η έρευνα είναι εντατική σχετικά με τη τυποποίηση των αδρανών για διάφορες χρήσεις στα τεχνικά έργα καθώς και την εξασφάλιση των αναγκαίων ποσοτήτων με το μικρότερο κόστος μέσω της αξιολόγησης όλων των πιθανών πηγών. Εικόνα 1: Χρήση αδρανών υλικών για τη κατασκευή οδικών έργων από την αρχαιότητα μέχρι σήμερα. Αν και η αξία τους ως βασικά προϊόντα είναι χαμηλή, τα φυσικά αδρανή είναι βασικός δείκτης στην οικονομική ανάπτυξη ενός τόπου. Η παραγωγή συνδέεται άμεσα με τον πληθυσμό και τη βιομηχανική ανάπτυξη. Οι συνήθεις χρήσεις τους είναι: αδρανή υπόβασης δρόμων και ασφαλτοτάπητα, υλικά πλήρωσης, θραυστά αδρανή για σκυροδέματα, rip-rap για φράγματα και επιχώματα (Κούκης, 1998). Επίσης χρησιμοποιούνται όλο κ περισσότερο σε διάφορες περιβαλλοντικές εφαρμογές όπως την προστασία των εδαφών από τη διάβρωση, ως φίλτρα για τον καθαρισμό των νερών, την ευστάθεια φυσικών και τεχνητών πρανών καθώς και τη σταθεροποίηση κατολισθητικών φαινομένων με τη κατασκευή στραγγιστηρίων κ.α.

12 Οι συνεχώς αυξανόμενες ανάγκες δημιουργούν πιέσεις για την εξεύρεση νέων πηγών αδρανών υλικών κάτω όμως από περιβαλλοντικούς περιορισμούς και κανόνες. Αν και οι πηγές που υπάρχουν είναι τεράστιες, σύμφωνα με την έννοια της αειφόρου ανάπτυξης χρειάζεται ορθολογική διαχείριση περιβαλλοντικά και τεχνικά, έτσι ώστε να διασωθούν φυσικές πηγές για τις μελλοντικές γενιές. Γι αυτό και οι παραγωγοί αδρανών πρέπει να ακολουθούν σχολαστικά τους περιβαλλοντικούς κανόνες αλλά και να ελέγχονται από τη πολιτεία για το σκοπό αυτό. (Tepordei, 1999) Το τελευταίο διάστημα, σε πολύ ανεπτυγμένες χώρες όπως οι Η.Π.Α. έχει αρχίσει η παραγωγή ανακυκλωμένων αδρανών (εικόνα 2) κυρίως από σκωρίες, απορρίμματα παλαιών μεταλλευτικών και λατομικών εργασιών εκμετάλλευσης, από υλικά κατεδαφίσεων, από υλικά παλαιών οδοστρωμάτων, ενώ παράγονται και τεχνητά αδρανή μετά από διαπύρωση πετρωμάτων κ.α.. Η αυξανόμενη ζήτηση αδρανών ιδιαίτερα σε αστικές περιοχές όπου η χωροθέτηση λατομικών ζωνών είναι δύσκολη, κάνει επιτακτική την ανάγκη για χρήση τέτοιων αδρανών υλικών. Εικόνα 2: Ανακύκλωση αδρανών υλικών και εκ νέου χρήση τους για καλλωπιστικούς σκοπούς. 2

13 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 ανενεργά, 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 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 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: (εικόνα 3) α) Μαγματικά, β) Ιζηματογενή, γ) Μεταμορφωμένα. 3

14 Εικόνα 3: Ο κύκλος των πετρωμάτων μέσω των ενδογενών και εξωγενών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στη Γη. 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. 4

15 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 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 προέλευσή τους, την πηγή λήψης τους, το μέγεθος των κόκκων καθώς επίσης και το ειδικό τους βάρος Ταξινόμηση με βάση τη προέλευσή τους 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. 5

16 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 Ταξινόμηση με βάση τη πηγή λήψης τους 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. 6

17 Ταξινόμηση βάσει 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 Ταξινόμηση βάσει 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). 7

18 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 1.4 Τα αδρανή υλικά στην Ελλάδα Στη χώρα λειτουργούν λατομεία αδρανών υλικών (εικόνα 4) 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. 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. 8

19 Εικόνα 4: Αδειοδοτηθέντα λατομεία αδρανών υλικών στον Ελλαδικό χώρο (Πηγή Ι.Γ.Μ.Ε). 9

20 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. 10

21 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο 2.1 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. Το κύριο Νομικό πλαίσιο που καθορίζει τις διαδικασίες μίσθωσης, έρευνας, εκμετάλλευσης και αποκατάστασης περιβάλλοντος λατομικών περιοχών αδρανών υλικών είναι το ακόλουθο: 11

22 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 11-5η/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. 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: 12

23 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 m2 είτε είναι μικρότερη από m2 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. Δ) Έγκριση περιβαλλοντικών όρων. 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 (εικόνα 5). 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 εξορισσόμενων 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 13

24 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 εξορισσόμενων και επενδύσεις σε εξοπλισμό. Το 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 5: Πρώην λατομικός χώρος στον Ελλαδικό χώρο που δεν έχει προβεί σε αποκατάσταση τοπίου. 14

25 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: (εικόνα 6) 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. 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. 15

26 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 6: Γραφική παρουσίαση κανονισμών ασφαλών ορίων δονήσεων (Φ.Ε.Κ1227/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. 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

27 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 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. 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 βιομηχανίεςβιομηχανίες 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. 17

28 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. 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 απορύπανσης 18

29 2) Για τα υγρά απόβλητα: Μέτρα προστασίας και αποδόσεις των μέτρων ελέγχου και παράμετροι ποιότητας των υγρών αποβλήτων μετά την επεξεργασία Πλήρη τεχνικά χαρακτηριστικά των συστημάτων απορύπανσης 3) Για στερεά απόβλητα-τοξικά απόβλητα-απορρίμματα Μέτρα προστασίας περιορισμού Εφικτές εναλλακτικές λύσεις διάθεσης τους. Χαρακτηριστικά διάθεσης. 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. 19

30 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 χάρτης του δικτύου Natura 2000 (εικόνα 7) όπου παρουσιάζει τους Τόπους Κοινοτικής Σημασίας (SCI) και τις Ζώνες Ειδικής Προστασίας (SPA) στην Ελλάδα. Εικόνα 7: Οι περιοχές SPA ( κόκκινο χρώμα) και οι περιοχές SCI (μπλε χρώμα) στο χάρτη της Ελλάδος. 20

31 2.7 Δίκτυο Natura 2000 στα Γεράνεια Όρη Οι τύποι οικοτόπων στα Γεράνεια Όρη είναι χαρακτηριστικοί για τα Μεσογειακού τύπου οικοσυστήματα, όπως δάση αείφυλλων σκληρόφυλλων (μακκί, 6310 τύπος οικοτόπων), με Quercus coccifera (πουρνάρι), Pistacia lentiscus (σχίνο), P.terebinthus (κοκκορεβιθιά), Phillyrea media (φιλλύκι), Cistus creticus (λαδανιά), Cistus monspelliensis και Brachypodium ramosum, που καλύπτουν τη πλειονότητα των ασβεστολιθικών πλαγιών. Στη περιοχή εμφανίζεται υψηλή δασοκάλυψη με κωνοφόρα είδη της εύκρατης ζώνης, κυρίως με δάση χαλεπίου πεύκης, Pinus halepensis (9540). Παρόχθιες διαπλάσεις υγρόφιλων ειδών, μικρής έκτασης, εμφανίζονται κατά μήκος των ρεμάτων περιοδικής ροής (3290) με Nerium olender (πικροδάφνη) και Vitex agnus castus (λυγαριά). Οι ψηλότερες και ψυχρότερες εκτάσεις των Γερανείων καλύπτονται από άριστης δομής συστάδες της ενδημικής Ελληνικής ελάτης Abies Cephallonica. Συχνά απαντώνται φρύγανα (5420) και διαπλάσεις αρκεύθου (Juniperus Phoenicia, 5212) που καλύπτουν σημαντική έκταση. Επίσης η ευμεσογειακή υποζώνη βλάστησης Oleo-Ceratonion (9320) εκπροσωπείται από θαμνώδη είδη όπως η Ceratona siliqua (χαρουπιά), ο Juniperus phoenicia (άρκευθος) και η Olea oleaster (αγριελιά). Η ποιότητα και η σπουδαιότητα της περιοχής, με κωδικό GR θα πρέπει να αξιολογηθούν λαμβάνοντας υπόψη την εγγύτητα των Γερανείων στο μεγαλύτερο αστικό κέντρο της Ελλάδας, την Αθήνα. Στα Γεράνεια Όρη απαντώνται καλά διατηρημένα φυσικά οικοσυστήματα, με κύριους αντιπροσώπους τα δασικά οικοσυστήματα. Οι συστάδες της Κεφαλληνιακής ελάτης βρίσκονται σε άριστο επίπεδο διατήρησης. Τα δάση χαλεπίου πεύκης δημιουργούν φυσικό περιβάλλον μέγιστης αισθητικής αξίας καθώς και οικολογικής σημασίας. Οι δασωμένες εκτάσεις συνορεύουν με τη Δυτική Αττική, περιοχή ιδιαίτερα βεβαρημένη από τη βιομηχανική δραστηριότητα. Παρόλο που το πλήθος των τύπων οικοτόπων δεν είναι εντυπωσιακό, ένας σημαντικός αριθμός ενδημικών φυτών απαντάται στην ευρύτερη περιοχή. Τα Γεράνεια Όρη αποτελούν το μοναδικό βιότοπο του κινδυνεύοντος τοπικού ενδημικού υποείδους Centaurea attica ssp. Megarensis, υποείδος που συμπεριλαμβάνεται στο Παράρτημα ΙΙ της Οδηγίας 92/43/ ΕΟΚ. Οι πληθυσμοί της Centaurea attica ssp. Megarensis είναι μικροί, διάσπαρτοι και δέχονται σημαντική πίεση από βόσκηση και υποβόσκηση (Morgan & Leon, 1992). Άλλα σημαντικά είδη με αιτιολόγηση D είναι : Φυτά: Τα ενδημικά είδη Asperula pulvinaris και Stachys spruneri προστατεύονται από την Ελληνική Νομοθεσία (Προεδρικό Διάταγμα 67/1981). Συγχρόνως το είδος Stachys spruneri περιέχεται στο κατάλογο απειλούμενων φυτών του CORINE και χαρακτηρίζεται ως σπάνιο είδος (IUCN, 19993) στην Ελλάδα και στο κόσμο. Το ενδημικό φυτό Achillea umbellate περιέχεται στο κατάλογο απειλούμενων φυτών του CORINE. 21

32 Ερπετά: Τα είδη Chalcides ocellatus και Lacerta trilineata συμπεριλαμβάνονται στο IV Παράρτημα της Οδηγίας 92/43/ ΕΟΚ, ανήκουν στα αυστηρά προστατευόμενα είδη (Συνθήκη της Βέρνης) και προστατεύονται από τον Ελληνικό νόμο (Προεδρικό Διάταγμα 67/1981). Επίσης το είδος Ablepharus kitaibellii ανήκει στο IV Παράρτημα της Οδηγίας 92/43/ ΕΟΚ, προστατεύεται από τη Σύμβαση CITES και ανήκει στα αυστηρά προστατευόμενα είδη (Συνθήκη της Βέρνης). Ασπόνδυλα: Η προστασία του είδους Zerynthia polyxena κρίνεται απαραίτητη (Speight M. C. D, 1989). Το είδος αυτό περιέχεται στο IV Παράρτημα της Οδηγίας 92/43/ ΕΟΚ, προστατεύεται από το CITES, τη Συνθήκη της Βέρνης και τον Ελληνικό νόμο (Προεδρικό Διάταγμα 67/1981). Τρωτότητα της Περιοχής: Οι κύριες απειλές στη περιοχή (εικόνα 8) οφείλονται κυρίως σε ανθρώπινες επεμβάσεις. Ως σημαντικότερος κίνδυνος για την ορεινή περιοχή των Γερανείων θεωρείται η φωτιά. Ο πρόσθετος κίνδυνος που επισημαίνεται είναι αρνητική επίδραση της βόσκησης και υποβόσκησης στη φυσική αναγέννηση των δασικών οικοσυστημάτων. Επίσης οι ραγδαίες αλλαγές στη χρήση της γης, που προκαλούνται από την επέκταση της βιομηχανικής αστικής και εμπορικής ζώνης έχουν σαν αποτέλεσμα τη μείωση της φυσικής βλάστησης. Στους κινδύνους συμπεριλαμβάνεται η ανεξέλεγκτη απόθεση απορριμμάτων (προκαλώντας δευτερογενώς αιτία πυρκαγιάς) ή και αδρανών υλικών. Παράλληλα η μη ελεγχόμενη θήρα και η αλόγιστη θανάτωση άγριων ζώων αποτελεί μέγιστο κίνδυνο για τη πανίδα της περιοχής. Εικόνα 8: Περιοχή Natura 2000 (SCI) στη περιοχή μελέτης. 22

33 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο 3.1 Εισαγωγή στους οφιόλιθους Ο όρος «οφιόλιθοι» προέρχεται από τις Ελληνικές λέξεις «όφις» και «λίθος» και αποδίδεται στο Γάλλο φυσιοδίφη Brogniart (Brogniart 1813), ο οποίος εισήγαγε την έννοια αυτή για τη περιγραφή σερπεντινιτών καθώς συσχέτισε τα πετρώματα αυτά με το χρώμα και τη λάμψη που εμφανίζει το δέρμα φιδιών. Αργότερα, το 1827 ο ίδιος ερευνητής πρόσθεσε μια μαγματική προέλευση στα πετρώματα αυτά με αποτέλεσμα να προκληθεί σύγχυση στη χρήση του όρου για αρκετά χρόνια. Το 1927 ο Gustav Steinmann (Steinmann 1927), ήταν ο πρώτος που εντυπωσιάστηκε από τη παρουσία αυτών των πετρωμάτων στη περιοχή καλυμμάτων επώθησης στα Αππένινα. Διαπίστωσε εδώ λοιπόν πως τα πετρώματα της σειράς αυτής, των οποίων οι «ρίζες» δεν είναι γνωστές, σχηματίζουν μια μαγματική ακολουθία αποτελούμενη αρχικά από υπερβασικές μάζες περιδοτίτη και σερπεντινιωμένου περιδοτίτη, στη συνέχεια από μάζες γαββρικών με πυροξενιτικές φλέβες και τέλος, στο ανώτερο τμήμα, από διαβασικά σπιλιτικά πετρώματα στις περιφερειακές ζώνες των οποίων εμφανίζονται μεταλλοφόρες φλέβες πλούσιες σε χαλκό. Οι εμφανίσεις αυτές των οφιολιθικών πετρωμάτων καλύπτονται κυρίως από ιζήματα βαθιάς θάλασσας. Η εξακρίβωση του τρόπου εμφάνισης των οφιολιθικών πετρωμάτων καθώς επίσης και ο διαχωρισμός τους σε τρείς διαφορετικές πετρολογικές ενότητες έγινε ευρύτερα γνωστή ως «Η τριάδα του STEINMANN» (The STEINMANN trinity). 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.» 23

34 Στα επιστημονικά συνέδρια που ακολούθησαν στο Παρίσι και τη Μόσχα (1973), οι περισσότεροι γεωεπιστήμονες συνέκλιναν στην άποψη πως οι οφιόλιθοι αποτελούν υπολείμματα ωκεάνιου φλοιού και εμφανίζονται σε ορογενετικές κυρίως περιοχές. Σύμφωνα με τον ορισμό που δόθηκε στα Συνέδρια αυτά, ένα πλήρες οφιολιθικό σύμπλεγμα περιλαμβάνει τους ακόλουθους λιθότυπους διαδοχικά από κάτω προς τα πάνω: Τεκτονοποιημένοι περιδοτίτες Η κατώτερη αυτή ενότητα περιλαμβάνει τα τεκτονοποιημένα, έντονα σερπεντινιωμένα και με δείγματα εξωτερικής μεταμόρφωσης, υπερμαφικά πετρώματα που αποτελούνται κυρίως από χαρτζβουργίτες, λερζόλιθους, δουνίτες και παρουσιάζουν έντονη μεταλλοφορία ιδίως χρωμίτη. Πιστεύεται ότι οι χαρτζβουργίτες, που παρουσιάζουν μια γνευσιακή υφή, αποτελούν υπόλειμμα της μερικής τήξης μανδυακού υλικού κάτω από το χώρο μιας μεσωκεάνιας ράχης (εκχυμωτής μανδύας depleted mantle). Αντίθετα ο λερζόλιθος αντιπροσωπεύει τη πρωτογενή χημική σύσταση του μανδύα (πρωτογενής μανδύας primary mantle). Σωρειτική ακολουθία Το βασαλτικής σύστασης τήγμα, που προήλθε από τη διαφοροποίηση του μανδυακού υλικού, ανεβαίνει προς τον ωκεάνιο πυθμένα και σχηματίζει θαλάμους, που έχουν ως κάλυμμα βασαλτικές λάβες και ωκεάνια ιζήματα. Μέσα σε αυτούς τους θαλάμους συμβαίνει μια κλασματική διαφοροποίηση του μάγματος που οδηγεί αρχικά στη δημιουργία ορυκτών, σχηματίζοντας μια καθίζηση και συσσώρευση και παράλληλα σχηματισμό υπερβασικών σωρειτικών πετρωμάτων. Στη συνέχεια σχηματίζονται γαββρικά πετρώματα (μελανογάββροι, τροκτόλιθοι-τσιπουρόλιθοι, σπανιότερα μέχρι και πλαγιογρανίτες ή και γρανοδιορίτες). Τα γαββρικά αυτά πετρώματα μπορεί να έχουν συμπαγή ή εστρωμένη υφή (layered gabbros). Σε αυτούς τους εστρωμένους γάββρους διακρίνουμε εναλλαγές στρωμάτων όπου επικρατούν λευκοκρατικά συστατικά (πλαγιόκλαστα) και μελανοκρατικά συστατικά (πυρόξενος ή κεροστίλβη ). Οι σωρειτικές αυτές ακολουθίες ορισμένες φορές επαναλαμβάνονται, με αποτέλεσμα τη δημιουργία διαδοχικών σωρειτικών κύκλων με προοδευτική αύξηση των πιο λευκοκρατικών μελών προς τους κύκλους της κορυφής του μαγματικού θαλάμου. 24

35 Σμήνος φλεβών Πάνω από τις σωρειτικές ακολουθίες εμφανίζεται το σμήνος των φλεβών, συνήθως διαβασικής σύστασης, που τις περισσότερες φορές είναι παράλληλες μεταξύ τους. Οι φλέβες αυτές όταν υπάρχουν, παρουσιάζονται να τροφοδοτούν τις υπερκείμενες pillow-λάβες, ενώ στο κατώτερο μέρος τους επεκτείνονται μέσα στους υποκείμενους γάββρους. Το κύριο χαρακτηριστικό του σμήνους των φλεβών είναι η μονότονη παρουσία τους χωρίς τη παρεμβολή άλλων πετρωμάτων και γι αυτό το λόγο υποτίθεται ότι σχηματίζονται από τη συνεχή διεισδυτική άνοδο βασαλτικού μάγματος κατά μήκος της ζώνης διεύρυνσης του ωκεάνιου πυθμένα. Η παρουσία του σμήνους των φλεβών χαρακτηρίζει πιθανώς μεσωκεάνιες ράχες με αργό ρυθμό διάνοιξης ενώ η απουσία αυτών γρήγορο ρυθμό διάνοιξης. Έκχυτα ηφαιστειακά πετρώματα (υποθαλάσσιες λάβες) Τα ανώτερα μέλη των οφιολιθικών συμπλεγμάτων σχηματίζουν οι λάβες θολεϊτικής συνήθως σύστασης με τη μορφή pillow-λαβών ή ρευμάτων με υαλώδη εξωτερικά τμήματα. Η μεγάλη ανάπτυξη θολεϊτών με γεωχημικά χαρακτηριστικά MORB (βασάλτες από μεσωκεάνιες ράχες) έχει τεκμηριωθεί από δειγματοληψίες με βαθυσκάφη στα πλαίσια του προγράμματος DSDP και βοηθάει στη μελέτη γένεσης των οφιολίθων. Τα βασαλτικά αυτά πετρώματα καλύπτονται από ιζήματα βαθιάς θάλασσας (ραδιολαρίτες, ερυθροί ασβεστόλιθοι, ούμβρες κτλ), που μερικά από αυτά έχουν σχέση με την ηφαιστειότητα. Μετά το σχηματισμό οφιολιθικού συμπλέγματος αρχίζει τις περισσότερες φορές η διαδικασία της εναπόθεσης ή εξαφάνισης του υλικού αυτού. Στη περίπτωση που σταματά η διεύρυνση της ωκεάνιας λεκάνης και η σύγκρουσή της με μία ηπειρωτική πλάκα, τότε ο ωκεάνιος φλοιός, τμήμα του οποίου είναι και οι οφιόλιθοι, επωθείται κατά ένα μέρος του πάνω στην ηπειρωτική λιθοσφαιρική πλάκα, ενώ το υπόλοιπο τμήμα εξαφανίζεται στο μανδύα της Γης. Η μεταφορά και εναπόθεση του οφιολιθικού υλικού, σε συνδυασμό με την έντονη τεκτονική δραστηριότητα στις εκάστοτε ορογενετικές περιοχές έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό μεταμορφωμένων πετρωμάτων. (αμφιβολίτες, πρασινοσχιστόλιθοι, φυλλίτες) και μιας οφιολιθικής mélange. Ο Moores (1982) πρόσθεσε ότι εκτός των πελαγικών ιζημάτων τα οφιολιθικά συμπλέγματα είναι εφικτό να συνδέονται και με ιζήματα ρηχής θάλασσας. Οι μεταμορφίτες και η οφιολιθική Mélange έχουν άμεση σχέση με τα οφιολιθικά συμπλέγματα, τα συνοδεύουν και αποτελούν υπόβαθρό τους. Τα οφιολιθικά συμπλέγματα έχουν παγκόσμια εξάπλωση και εμφανίζονται κυρίως στα περιθώρια λιθοσφαιρικών πλακών σε ορογενετικές περιοχές. Παγκοσμίου ενδιαφέροντος είναι το τυπικό και ολοκληρωμένο οφιολιθικό σύμπλεγμα του Τροόδους στη Κύπρο. 25

36 Συνοψίζοντας, η τυπική λιθοστρωματογραφική διάρθρωση ενός πλήρους οφιολιθικού συμπλέγματος από τα κατώτερα προς τα ανώτερα μέλη είναι η ακόλουθη (εικόνα 9 ) Οφιολιθική Mélange Μεταμορφωμένα Υπερβασικοί Τεκτονίτες (λερζόλιθοι, χαρτσβουργίτες, δουνίτες) Υπερβασικοί Σωρείτες Γαββρικά πετρώματα με σωρειτικούς και μη σωρειτικούς χαρακτήρες Σύστημα πολλαπλών φλεβών (διαβασικές φλέβες) Βασικής σύστασης ηφαιστειακές σειρές συχνά σε μαξιλαροειδείς δομές Πελαγικές ιζηματογενείς ακολουθίες (κερατόλιθοι, αργιλικοί σχίστες, ασβεστόλιθοι) Εικόνα 9: Απλοποιημένη στρωματογραφική ακολουθία ενός ιδανικού οφιολιθικού συμπλέγματος. 26

37 3.2 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 (εικόνα 10). 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 λιθόσφαιρας- ασθενόσφαιρας, 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). 27

38 Εικόνα 10: 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. 28

39 3.3 Χρήσεις οφιολιθικών πετρωμάτων Τα υπερβασικά πετρώματα και ειδικότερα οι δουνίτες εμφανίζουν όλο και πιο αυξανόμενο οικονομικό ενδιαφέρον ως πηγή πρώτης ύλης για τη παραγωγή θερμοανθεκτικών τούβλων, τα οποία αντέχουν σε πολύ ψηλές θερμοκρασίες. Τα πλούσια σε βερμικουλίτη προϊόντα εξαλλοίωσης των πυροξενιτών έχουν παγκόσμια εξάπλωση. Χρησιμοποιούνται κυρίως ως ελαφρά, δομικά μονωτικά υλικά και ως φίλτρα για τη πετροχημική βιομηχανία. Με την εμπορική ονομασία «verde antico» είναι γνωστός ο κομμένος και γυαλισμένος σερπεντινίτης, ο οποίος χρησιμοποιείται για την εξωτερική και εσωτερική κατασκευή διακόσμηση οικοδομών. Σημαντικές εμφανίσεις του παρατηρούνται στη Βόρεια Ιταλία καθώς και στην Αγγλία. Η μεγαλύτερη παραγωγή αμιάντου στο κόσμο προέρχεται από τα σερπεντινιωμένα υπερβασικά πετρώματα του Thetford District του Quebec. Όλη η παραγωγή χρωμίου προέρχεται από τους χρωμίτες και τα προϊόντα αποσάθρωσής τους. Ακόμη είναι δυνατόν από χρωμίτες να πάρουμε και λευκόχρυσο (πλατίνα) όπως π.χ. στη περιοχή Merensky-Reed του Bushveld. Ο μαγνητίτης είναι ένα πολύτιμο μετάλλευμα σιδήρου. Οι τιτανομαγνητίτες κάθε είδους, αντίθετα, ελάχιστα αξιοποιούνται γιατί η περιεκτικότητά τους σε τιτάνιο αποτελεί πηγή πολλών προβλημάτων κατά τη διαδικασία της εκκαμίνευσής τους. Σε μερικές περιπτώσεις αποκτά οικονομικό ενδιαφέρον η περιεκτικότητα των οφιολίθων σε σπάνια μέταλλα (π.χ. η παραγωγή βαναδίου σε περιοχή του συμπλέγματος Bushveld). Στη περίπτωση του Bushveld υπάρχουν επίσης τεράστια αποθέματα σιδήρου. Κατά της αποσάθρωση του περιδοτίτη με τροπικές συνθήκες μπορεί να σχηματιστεί το ορυκτό γκαρνιερίτης, που σχηματίζει σημαντικό μετάλλευμα νικελίου. 3.4 Εξαλλοιώσεις υπερβασικών και οφιολιθικών πετρωμάτων Σερπεντινίωση Η σερπεντινίωση αποτελεί κύριο χαρακτηριστικό φαινόμενο εξαλλοίωσης μαφικών και ειδικότερα υπερμαφικών πετρωμάτων. Θεωρείται ως μια υδροθερμική εξαλλοίωση, η οποία περιλαμβάνει τη διεργασία μεταλλαγής υπερμαφικών πετρωμάτων σε σερπεντινίτες. Κατά τη διεργασία αυτή λαμβάνουν χώρα αντιδράσεις κυρίως μεταξύ H 2 O και πρωτογενών μαφικών ορυκτών με αποτέλεσμα το σχηματισμό ορυκτών του σερπεντίνη. 29

40 Η διεργασία αυτή της εξαλλοίωσης των περιδοτιτών κυρίως σε σερπεντινίτες πετυχαίνεται σε χαμηλές σχετικά συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Οι συνθήκες αυτές είναι δυνατό να υπολογιστούν από την αναγνώριση των νέο-σχηματιζόμενων ορυκτών. Τα ορυκτά του σερπεντίνη: λιζαρδίτης και χρυσοτίλης έχει υπολογιστεί ότι σχηματίζονται σε θερμοκρασίες μικρότερες από 350 ο C, ενώ ο αντιγορίτης (εικόνα 11) είναι σταθερός σε θερμοκρασίες λίγο ανώτερες των 500 ο C. Εκτός από τα πιο πάνω ορυκτά του σερπεντίνη κατά τη σερπεντινίωση των υπερβασικών πετρωμάτων, σχηματίζονται επιπλέον και τα δευτερογενή ορυκτά, βρουσίτης, τάλκης, μαγνητίτης, αμίαντος καθώς και ανθρακικά ορυκτά. Ιδιαίτερα αισθητή γίνεται η παρουσία στους σερπεντινίτες του χρωμίτη και μαγνητίτη με αποτέλεσμα μερικές φορές να αποτελούν τα πιο ουσιώδη συστατικά τους. Εικόνα 11: φλεβίδια αντιγορίτη που διαπερνούν σερπεντινιωμένα τεμάχη στη περιοχή μελέτης. Άμεση σχέση με τη σερπεντινίωση έχουν οι οφιόλιθοι, τεράστιες μάζες των οποίων μεταβάλλονται σε σερπεντινίτες (εικόνα 12). Οι μεταμορφικές διεργασίες στα οφιολιθικά συμπλέγματα χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες : 30

41 Στην εσωτερική μεταμόρφωση, που περιλαμβάνει όλη την εξαλλοιωτική διεργασία, η οποία τροποποιεί τις ορυκτολογικές παραγενέσεις των οφιολιθικών πετρωμάτων π.χ. η σερπεντινίωση θεωρείται κυρίως ως φαινόμενο εσωτερικής μεταμόρφωσης Στην εξωτερική μεταμόρφωση, που περιλαμβάνει τα μεταμορφικά γεγονότα που επηρεάζουν τα συνυπάρχοντα περιβάλλοντα πετρώματα καθώς και τους ίδιους τους οφιόλιθους. Η μεταμόρφωση αυτή έχει σχέση με τη τεκτονική διεργασία της εναπόθεσης ή και της νεώτερης ορογένεσης, που υπέστησαν οι οφιόλιθοι. Εικόνα 12: Περιδοτίτες που έχουν υποστεί μεγάλου βαθμού σερπεντινίωση στη περιοχή μελέτης. Ροδινγκιτίωση Η ροδιγκιτίωση υπάγεται στη κατηγορία της εσωτερικής μεταμόρφωσης. Κατά τη διάρκειά της σχηματίζονται οι ροδινγκίτες από τη μετασωμάτωση διαφόρων τύπων πετρωμάτων (γάββρου, βασάλτη, γρανίτη, δακίτη κτλ). Η μετασωμάτωση αυτή συνδέεται με τη διεργασία της σερπεντινίωσης καθώς επίσης και με τη τεκτονική ιστορία της εναπόθεσης των υπερβασικών πετρωμάτων. Ο ροδινγκίτης (εικόνα 13,14, 15) εμφανίζεται κυρίως σε φανεροζωικές ορογενετικές ζώνες. Κατά τη διεργασία της ροδινγκιτίωσης εκλύεται μεθάνιο γεγονός που καθιστά τα πετρώματα αυτά μελλοντικές πηγές μεθανίου. 31

42 Εικόνα 13: Φακός ροδινγκίτη μέσα σε υπερβασικά πετρώματα που περιβάλλονται από νεογενείς σχηματισμούς στη περιοχή μελέτης. Εικόνα 14: Φλέβες ροδινγκίτη σε εξαλλοιωμένα τεμάχη υπερβασικών πετρωμάτων στη περιοχή μελέτης 32

43 Εικόνα 15: Φλέβες ροδινγκίτη που διαπερνούν σερπεντινιωμένους περιδοτίτες στη περιοχή μελέτης. 3.5 Οφιολιθικές εμφανίσεις στην Ελλάδα Οι οφιολιθικές εμφανίσεις στον Ελλαδικό χώρο (εικόνα 16) αποτελούν παράλληλα επωθημένα τμήματα ωκεάνιου φλοιού πάνω στον ηπειρωτικό φλοιό, ΒΔ-ΝΑ διεύθυνσης. Οι εμφανίσεις αυτές σχηματίζουν μία ανατολική και μία δυτική ζώνη, 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). 33

44 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. Εικόνα 16: Χάρτης που φαίνονται οι κύριες οφιολιθικές εμφανίσεις στον Ελλαδικό χώρο συνοδευόμενες από τις ηλικίες όπως έχουν προσδιοριστεί.( Zachariadis 2007). 34

45 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. 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 οφιολίθων είναι εν μέρει προβληματικά, αφού αποτυγχάνουν να αναλύσουν πλήρως τον πολύπλοκο δομικό χαρακτήρα των οφιολίθων 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). 35

46 3.6 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 των Γερανείων (εικόνα 17) 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. Στη συνέχεια παρατίθεται λεπτομερής απεικόνιση των ιδιαίτερων μικροσκοπικών χαρακτηριστικών του κάθε λιθότυπου στην προσπάθεια να αποδοθούν τάσεις αλληλεξάρτησης με τις φυσικομηχανικές τους ιδιότητες. Η σπουδαιότητα της μελέτης του οφιολιθικού συμπλέγματος, από τη σκοπιά των κατασκευαστικών εφαρμογών των λιθοτύπων που περιλαμβάνουν έγκειται στο ότι οι εμφανίσεις αυτές καταλαμβάνουν μεγάλες εκτάσεις πολύ κοντά στο μεγαλύτερο αστικό κέντρο της Ελλάδας και μπορούν να αντικαταστήσουν σε συγκεκριμένες εφαρμογές τα λιγότερο ανθεκτικότερα ασβεστολιθικά πετρώματα που αποτελούν την κύρια πρώτη ύλη στην κατασκευαστική βιομηχανία. Εικόνα 17: Οφιόλιθοι της περιοχής Περαχώρας Λουτρακίου. 36

47 3.7 Μεθοδολογία Στο αρχικό στάδιο της διατριβής πραγματοποιήθηκε η υπαίθρια έρευνα των υπό μελέτη λιθοτύπων του οφιολιθικού συμπλέγματος στην ευρύτερη περιοχή των Γερανείων, 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

48 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο Γεωλογική τοποθέτηση της περιοχής σε γεωτεκτονικές ζώνες 4.1 Γεωγραφική τοποθέτηση της περιοχής μελέτης Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στο Νοτιοανατολικό τμήμα της Στερεάς Ελλάδας και πιο συγκεκριμένα ανήκει στο Δήμο Λουτρακίου Περαχώρας. Ο Δήμος Λουτρακίου-Περαχώρας ήταν δήμος του νομού Κορινθίας που συστάθηκε με το πρόγραμμα Καποδίστριας από τη συνένωση παλαιότερων κοινοτήτων της περιοχής, που αποτέλεσαν στη συνέχεια τα δημοτικά διαμερίσματα του δήμου. Λειτούργησε την περίοδο οπότε και καταργήθηκε με την εφαρμογή του προγράμματος Καλλικράτης και εντάχθηκε στον νέο δήμο Λουτρακίου - Αγίων Θεοδώρων την 1η Ιανουαρίου Η έκταση του δήμου είναι 293,23 km² και ο πληθυσμός κάτοικοι, σύμφωνα με την απογραφή του Έδρα του δήμου είναι το Λουτράκι. Στο Δήμο Λουτρακίου - Αγίων Θεοδώρων ανήκει και το δημοτικό διαμέρισμα Πισίων που περιλαμβάνει τα χωριά : Πίσια, Αγ. Σωτήρα, Βαμβακές, Μαυρολίμνη, Σχίνος στα οποία παρατηρούνται οφιολιθικές εμφανίσεις όπου έγινε και δειγματοληψία για τη πετρογραφική μελέτη της περιοχής καθώς και για δοκιμές μηχανικής αντοχής των οφιολιθικών πετρωμάτων. Εικόνα 18: Οι οφιολιθικές εμφανίσεις στην Ελλάδα. Η περιοχή μελέτης στο νότιο-ανατολικό τμήμα της Στερεάς Ελλάδας περικλείεται από ένα τετράγωνο. Το τμήμα αυτό ανήκει στο Δήμο Λουτρακίου-Περαχώρας 38

49 Πιο συγκεκριμένα η περιοχή μελέτης προσδιορίζεται στα Γεράνεια Όρη. Τα Γεράνεια Όρη είναι οροσειρά που καταλαμβάνει το ανατολικότερο τμήμα του νομού Κορινθίας και φτάνει μέχρι τα όρια της Δυτικής Αττικής. Εκτείνεται κατά διεύθυνση Ανατολή - Δύση, δυτικά του Όρους Πατέρα στα Μέγαρα και βόρεια του Λουτρακίου, καταλήγοντας στο Ακρωτήριο των Ολμιών στον Κορινθιακό κόλπο (εικόνα 18). Είναι βουνό σχετικά απόκρημνο γνωστό από την αρχαιότητα, με όνομα θηλυκού γένους η Γεράνεια, ή Γερανεία, όπως το αναφέρουν ο Θουκυδίδης και ο Παυσανίας. Το όνομά του οφείλεται, κατά την αρχαία παράδοση, από τους γερανούς που οδήγησαν τον Μέγαρο σε αυτά για να σωθεί κατά τον κατακλυσμό του Δευκαλίωνα. Κατά τον Παυσανία Γερανία ονομάζονταν η χερσαία απόληξη των Μεγάρων που μοιάζει με λαιμό γερανού. Το βουνό διαθέτει πλούσια χλωρίδα από πεύκα, δρύες, έλατα και αποτελεί βιότοπο περίπου 950 ειδών ζώων και πουλιών. Αποτελεί προστατευόμενη περιοχή του Natura Προσφέρεται για αναρρίχηση, πεζοπορία και ορεινή ποδηλασία. Η θέα από τις κορυφές του καλύπτει όλη τη γύρω περιοχή, Αττική, Μέγαρα, Σαρωνικό και Κορινθιακός κόλπος. Ψηλότερη κορυφή το Μακρυπλάγι στα μέτρα όπου και υπάρχει πύργος επικοινωνιών του ΟΤΕ. Όπως αναφέραμε και προηγουμένως οι οφιολιθικές εμφανίσεις (Γεράνεια Όρη) περιβάλλονται από τα χωριά Πίσια, Σχίνος, Αγ. Σωτήρα, Βαμβακές και Μαυρολίμνη. Αυτό είναι περισσότερο εμφανές στην εικόνα όπου με πράσινο χρώμα έχει γίνει περιχάραξη των οφιολίθων. 4.2 Γεωτεκτονικές ζώνες της Ελλάδας Η Ελλάδα χαρακτηρίζεται για την σύνθετη γεωλογική δομή και την έντονη τεκτονική καταπόνηση των σχηματισμών της, σαν αποτέλεσμα των επαλλήλων ορογενετικών κινήσεων που έλαβαν χώρα κατά την διάρκεια της Αλπικής ορογένεσης η οποία συνέβαλλε καθοριστικά στην σημερινή διαμόρφωση του Ελληνικού χώρου με τον έντονο οριζόντιο και κατακόρυφο διαμελισμό. Στη διαμόρφωση αυτή συνέβαλλαν αποφασιστικά και οι πρόσφατες κατακόρυφες μετακινήσεις του Τεταρτογενούς, με την δημιουργία απότομων ακτών και την περαιτέρω εξέλιξη των τεκτονικών τάφρων του Νεογενούς, με τις οποίες συνδέεται άμεσα και η έντονη σεισμικότητα. 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 ραχών 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 39

50 ράχες που διαχώριζαν βαθιές και βαθύτερες αύλακες. Το σύστημα αυτό των εναλλασσόμενων υποθαλάσσιων αυλάκων και ραχών 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 παραπάνω εναλλασσόμενο σύστημα αυλάκων και ραχών 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. Οι Ελληνικές γεωτεκτονικές ζώνες (ή Ελληνίδες ζώνες) όπως αυτές διαμορφώνονται σήμερα, έχουν ως εξής(από Ανατολικά προς δυτικά): (εικόνα 19) 1)Η μάζα της Ροδόπης (Rh) 2)Η Σερβομακεδονική ζώνη (Sm) 3)Η Περιροδοπική ζώνη (CR) 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 (ΡΙ) 8)Η Αττικο-Κυκλαδική ζώνη (Αc) 9) Η ζώνη Παρνασσού-Γκιώνας (Pk) 10) Η ζώνη λονού-πίνδου (Ρ) 11) Η Ζώνη Γαβρόβου-Τρίπολης (G) 12) Η Αδριατικοιόνιος Ζώνη (Ι) 13) Η Ζώνη Παξών (Px) 40

51 Εικόνα 19: Γεωτεκτονικό σχήμα των Ελληνίδων ζωνών. Εκτός από τις παραπάνω δεκατρείς ζώνες, αναφέρονται ακόμη ως διακριτές γεωτεκτονικές μονάδες η Ενότητα "Ταλέα όρη Πλακώδεις ασβεστόλιθοι" που μάλλον ανήκει στην Αδριατικοιόνιο 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. Μία βασική διάκριση των παραπάνω ζωνών της Ελλάδας είναι σε «Εξωτερικές Ελληνίδες» και σε «Εσωτερικές Ελληνίδες». Εσωτερικές Ελληνίδες θεωρούνται οι ζώνες: Περιροδοπική, Παιονίας, Πάικου, Αλμωπίας, Πελαγονική και Αττικοκυκλαδική, ενώ Εξωτερικές Ελληνίδες θεωρούνται οι ζώνες: Παρνασσού-Γκιώνας, λονού - Πίνδου, Γαβρόβου- Τρίπολης, Αδριατικοιόνιος και Παξών. 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. 41

52 Στις εσωτερικές ζώνες έχουν μεγάλη εξάπλωση τα μεταμορφωμένα πετρώματα, που αντιπροσωπεύουν κυρίως προαλπικά πετρώματα αλλά και Αλπικά ιζήματα ηλικίας Τριαδικού- Ιουρασικού, καθώς επίσης υπάρχει μεγάλη εξάπλωση μαγματικών πετρωμάτων τόσο Μεσοζωικής-Τριτογενούς,όσο και Παλαιοζωικής ηλικίας. Αντίθετα από τις εξωτερικές ζώνες απουσιάζουν τα μεταμορφωμένα πετρώματα του προαλπικού υποβάθρου, με μόνη εξαίρεση την ζώνη Γαβρόβου-Τρίπολης όπου αναφέρονται ορισμένα φυλλιτικά πετρώματα. Απουσιάζουν επίσης από τις εξωτερικές ζώνες και τα μαγματικά πετρώματα, με μόνη εξαίρεση ορισμένα σπάνια ηφαιστειακά υλικά που παρατηρούνται στη ζώνη λονού-πίνδου. Η περιοχή μελέτης που εντοπίζεται στην ευρύτερη περιοχή των Γερανείων φαίνεται ότι εντάσσεται στην Πελαγονική ζώνη. 4.3 Πελαγονική ζώνη Αρχικά, η Πελαγονική ζώνη καθορίστηκε από τον KOSSMAT (1924) με την ονομασία «Πελαγονική μάζα και το κάλυμμά της» επειδή αποτελείται κυρίως από μεταμορφωμένα πετρώματα, πάνω από τα οποία υπάρχουν Μεσοζωικά ιζηματογενή πετρώματα. Ο όρος «Πελαγονική ζώνη» καθορίστηκε από τους BRUNN (1956) και AUBOUIN (1957) κατά τη διαίρεση της Ελλάδας σε Αλπικές ισοτοπικές ζώνες. Σε αυτή τη διαίρεση η Πελαγονική θεωρήθηκε ως ένα ύβωμα από κρυσταλλικά πετρώματα που διαχώριζε κατά τη διάρκεια του Μεσοζωικού δύο ωκεάνιες αύλακες: την Πινδική αύλακα στα δυτικά της από την αύλακα του Αξιού στα ανατολικά της. Η υποθαλάσσια ράχη της Πελαγονικής πιστεύεται ότι διακοπτόταν από δύο διαύλους, στις περιοχές της Κοζάνης και της κεντρικής Εύβοιας. Κατά τη διάρκεια του Μεσοζωικού η ιζηματογένεση ήταν ανθρακική, νηριτική, με εξαίρεση τις περιοχές της Κοζάνης και της κεντρικής Εύβοιας όπου εμφανίζονταν πελαγικά ιζήματα μαζί με οφιολιθικές μάζες. Η Πελαγονική ζώνη έχει διεύθυνση ΒΒΔ-ΝΝΑ και εκτείνεται από την FYROM προς τους ορεινούς όγκους της Ελλάδας, στο Βόρα, το Βέρνο, το Βέρμιο, τα Πιέρια, τον Όλυμπο, το Πήλιο, τα Γεράνεια και τη βόρεια Εύβοια. Στη συνέχεια, κάμπτεται προς τις Σποράδες, όπου περιλαμβάνει τα νησιά Σκιάθο, Σκόπελο και Σκύρο. Μία πιθανή προέκταση της Πελαγονικής προς το Αιγαίο είναι τα νησιά Οινούσες, όπου η ζώνη περνάει στη Μικρά Ασία (ΜΟΥΝΤΡΑΚΗΣ, 2010) Στρωματογραφική εξέλιξη και τεκτονική δομή Η Πελαγονική ζώνη αποτελείται από το μεταμορφωμένο υπόβαθρο, τους γνευσιωμένους γρανίτες, τα ημιμεταμορφωμένα Περμο-Τριαδικά πετρώματα, τα δύο ανθρακικά καλύμματα Τριαδικού-Ιουρασικού, τους οφιόλιθους και τα Ανωκρητιδικά επικλυσιγενή ιζήματα (εικόνα 20) (ΚΙΛΙΑΣ & ΜΟΥΝΤΡΑΚΗΣ 1989, MIGIROS 1983, REISCHMAN et al. 2001). 42

53 Εικόνα 20: Συνοπτική λιθοστρωματογραφική - τεκτονική στήλη της Πελαγονικής ζώνης. (1-5): Επικλυσιγενή ιζήματα Μέσου - Άνω Κρητιδικού, 1: Φλύσχης Άνω Μαιστριχτίου - Κάτω Παλαιόκαινου, 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: μετά-πηλίτες, φυλλίτες, 11: χαλαζιακά μετά-κροκαλοπαγή, 12: μετά-ψαμμίτες, μετά-αρκόζες, 13: φακοί ασβεστολίθων, 14: μετά-ρυόλιθοι, μετάτόφφοι, 15: γνευσιωμένοι γρανίτες Άνω Λιθανθρακοφόρου, (16-20): πετρώματα του κρυσταλλοσχιστώδους υποβάθρου Παλαιοζωϊκής ή και προ-κάμβριας ηλικίας, 16: σχιστόλιθοι (χλωριτικοί, μαρμαρυγιακοί, αμφιβολιτικοί, επιδοτιτικοί), 17: διμαρμαρυγιακοί γρανατούχοι σχιστόλιθοι, 18: αμφιβολίτες, 19: γνεύσιοι, 20: οφθαλμογνεύσιοι (Μουντράκης, 1985). 43

54 1. Το μεταμορφωμένο υπόβαθρο: αποτελεί το κύριο δομικό στοιχείο της ζώνης. Σε ορισμένες περιοχές δεν είναι ενιαίο και ομογενές, αλλά αποτελείται από πολλές ενότητες πετρωμάτων που συνιστούν αλλεπάλληλα λέπια, τέτοιες ενότητες έχουν διακριθεί στο Βόρα, στο Βέρνο στο Λιβάδι των Πιερίων και στα Υψηλά Πιέρια. Παρ όλη τη διάκρισή τους όλες οι ενότητες θεωρούνται παράλληλες μεταμορφωμένες ακολουθίες ενός κοινού υποβάθρου, που έχουν παρόμοια λιθολογική εξέλιξη και έχουν δημιουργηθεί σε όμοιες συνθήκες κατά το Παλαιοζωικό. Από τους βαθύτερους προς τους ανώτερους ορίζοντες κάθε ενότητα αποτελείται από: γνεύσιους, βιοτιτικούς οφθαλμοειδείς, ορθό- προέλευσης μιγματιτικούς γνεύσιους γνεύσιους ταινιωτούς, μοσχοβιτικούς, πάρα-προέλευσης αμφιβολίτες και αμφιβολιτικούς βιοτιτικούς σχιστόλιθους γρανατούχους διμαρμαρυγιακούς σχιστόλιθους εναλλαγές αμφιβολιτικών σχιστολίθων, μαρμαρυγιακών σχιστολίθων, επιδοτιτικών σχιστολίθων με παρεμβολές απλιτογνευσίων. Η πρώτη μεταμόρφωση του κρυσταλλοσχιστώδους υποβάθρου έγινε κατά το Παλαιοζωικό πριν το Λιθανθρακοφόρο και πραγματοποιήθηκε σε συνθήκες πρασινοσχιστολιθικής φάσης. 2. Οι γνευσιωμένοι πλουτωνίτες του Άνω Λιθανθρακοφόρου: αποτελούν μεγάλους όγκους πλουτωνιτών, οι οποίοι παρεμβάλλονται μέσα στο μεταμορφομένο υπόβαθρο. Παρουσιάζουν παρόμοια σύσταση και υφή με γρανίτες και χαλαζιακούς μονζονίτες. Οι γρανίτες είναι μαγματικές διεισδύσεις μέσα στο υπόβαθρο και έχουν προκαλέσει μεταμόρφωση επαφής στα μεταμορφωμένα πετρώματα του υποβάθρου. Η ηλικία των γρανιτών αυτών σύμφωνα με ραδιοχρονολογήσεις έχει εκτιμηθεί κατά το Άνω Λιθανθρακοφόρο. Στη μεγαλύτερη μάζα τους οι γρανίτες εμφανίζονται γνευσιωμένοι, γιατί έχουν υποστεί αλπική μεταμόρφωση σε συνθήκες πρασινοσχιστολιθικής φάσης κατά τη διάρκεια του Άνω Ιουρασικού Κάτω Κρητιδικού. Όμως, έχουν παρατηρηθεί και μερικά τμήματα γρανιτικών όγκων χωρίς να έχουν υποστεί μεταμόρφωση, πράγμα το οποίο μπορεί να υποδηλώνει ότι υπάρχουν και νεότερες μαγματικές διεισδύσεις μέσα στις παλιές γρανιτικές μάζες. Στην Πελαγονική ζώνη παρατηρείται κι ένα άλλο σημαντικό φαινόμενο, το οποίο είναι οι αλλεπάλληλες ζώνες μυλονιτίωσης. Πιο συγκεκριμένα, μεγάλα τμήματα γνευσιωμένων γρανιτών και μερικοί οφθαλμοειδείς γνεύσιοι του υποβάθρου είναι έντονα μυλονιτιωμένοι. Τα έντονα αυτά μυλονιτικά φαινόμενα συνδέονται πιθανά με μεγάλες τεκτονικές κινήσεις της Πελαγονικής ζώνης, οι οποίες συνδέονται με τη βύθιση του ωκεάνιου φλοιού της δυτικής λεκάνης και την επώθηση των οφιολίθων της Υποπελαγονικής ζώνης πάνω στο ηπειρωτικό περιθώριο της Πελαγονικής ή με την Τριτογενή τεκτονική (CAPUTO 1990, KOUKOUVELAS, 1994, REISCHMAN et al., 2001). 44

55 3. Οι Περμοτριαδικές μετακλαστικές ακολουθίες: αποτελεί μία μετακλαστική ιζηματογενή σειρά πάχους περίπου 200 m, που τοποθετείται πάνω από το μεταμορφωμένο υπόβαθρο και τους γρανιτικούς όγκους και περιλαμβάνει ηφαιστειακά υλικά, όξινες και βασικές λάβες και τόφφους. Τα ιζήματα αυτά αποτέθηκαν κατά το Πέρμιο και Κάτω Τριαδικό και στη συνέχεια μαζί με τα ηφαιστειακά υλικά μεταμορφώθηκαν κατά το Άνω Ιουρασικό και Κάτω Κρητιδικό σε συνθήκες χαμηλής πρασινοσχιστολιθικής φάσης. Τα πετρώματα που συνθέτουν τις Περμοτριαδικές ακολουθίες είναι φυλλίτες, μετά-πηλίτες, μετά-αρκόζες, χλωριτικοί και σερικιτικοί σχιστόλιθοι, μετά-ψαμμίτες, χαλαζιακά μετά-κροκαλοπαγή, πολλαπλές παρεμβολές φακών ερυθρωπών και τεφρών ασβεστολίθων και λατυποπαγών ασβεστολίθων, ασβεστιτικοί σχιστόλιθοι, μετά-ρυόλιθοι, μετά-βασάλτες και μετά-τόφφοι. Οι μετακλαστικές-μεταηφαιστειοιζηματογενείς ακολουθίες του Περμοτριαδικού εμφανίζονται κατά μήκος του δυτικού περιθωρίου της Πελαγονικής ζώνης και αντιπροσωπεύουν την παλιά ιζηματογένεση ηπειρωτικής κατωφέρειας που αναπτύχθηκε την περίοδο εκείνη κατά τη διάρκεια της ηπειρωτικής διάρρηξης. Συνδεδεμένα με την ηπειρωτική διάρρηξης είναι και τα ηφαιστειακά υλικά που παρεμβάλλονται μέσα στην μετακλαστική ακολουθία και αντιπροσωπεύουν την ηφαιστειότητα που αναπτύχθηκε στην άκρη της ηπειρωτικής διάρρηξης κατά το Περμοτριαδικό. 4.Τα ανθρακικά καλύμματα Τριαδικού-Ιουρασικού: αποτελούν την κύρια αλπική ιζηματογένεση της Πελαγονικής ζώνης, είναι νηριτική και τα πετρώματά της καλύπτουν μεγάλες εκτάσεις της ζώνης. Το σύνολο των ανθρακικών ιζημάτων ονομάζεται «Μεσοζωικό ανθρακικό κάλυμμα της Πελαγονικής», όμως πρόκειται για δύο χωριστά ανθρακικά καλύμματα που αποτέθηκαν στα δύο περιθώρια της Πελαγονικής, στο ανατολικό και στο δυτικό κατά τη διάρκεια Τριαδικού-Ιουρασικού. Το δυτικό κάλυμμα είναι αυτόχθονο, αποτέθηκε από το Μέσο Τριαδικό μέχρι το Άνω Ιουρασικό πάνω στα μετακλαστικά ιζήματα Περμίου - Κάτω Τριαδικού και αποτελείται από ανακρυσταλλωμένους ασβεστόλιθους, λευκούς, τεφρούς, μαύρους, λατυποπαγείς, ταινιωτούς, πλακώδεις, λεπτοπλακώδεις, καθώς και ελάχιστες παρεμβολές πηλιτικών ενστρώσεων. Επιπλέον, το κάλυμμα αυτό παρουσιάζει μια βαθμιαία μεταβολή προς τα δυτικά, από καθαρά νηριτικές σε βαθύτερες ιζηματολογικές φάσεις. Απ την άλλη το ανατολικό κάλυμμα είναι παραυτόχθονο, αποτέθηκε δηλαδή στο ανατολικό περιθώριο της Πελαγονικής προς τη ζώνη της Αλμωπίας και στη συνέχεια επωθήθηκε προς τα δυτικά πάνω στο κρυσταλλοσχιστώδες υπόβαθρο της Πελαγονικής. Αποτελείται από ανακρυσταλλωμένους ασβεστόλιθους, μάρμαρα, δολομίτες και χαρακτηρίζεται καθαρά νηριτικό. Και τα δύο ανθρακικά καλύμματα, ανατολικό και δυτικό, εμφανίζουν αισθητή μεταμόρφωση κατά τη διάρκεια Άνω Ιουρασικού-Κάτω Κρητιδικού, σε συνθήκες χαμηλής πρασινοσχιστολιθικής φάσης, ανάλογη με τη μεταμόρφωση των Περμοτριαδικών μετακλαστικών ιζημάτων. 45

56 5. Οι οφιόλιθοι και τα συνοδά ιζήματα: αποτελούν μάζες, οι οποίες είναι τοποθετημένες κυρίως στα δύο περιθώρια της ζώνης, ενώ μερικές εμφανίσεις τοποθετούνται στο εσωτερικό της Πελαγονικής ζώνης. Οι οφιόλιθοι της Πελαγονικής είναι αλλόχθονοι και προέρχονται από τις ωκεάνιες περιοχές της ζώνης του Αξιού. Από αυτές τις περιοχές οι οφιόλιθοι, μαζί με τα συνοδά τους ιζήματα βαθειάς θάλασσας, επωθήθηκαν πάνω στα Τριαδικοϊουρασικά ανθρακικά καλύμματα των δύο περιθωρίων της Πελαγονικής. Οι οφιολιθικές μάζες αποτελούνται από όλα τα πετρώματα της οφιολιθικής ακολουθίας, δηλαδή από σερπεντινιωμένους δουνίτες, χαρτσβουργίτες και άλλα υπερβασικά, επίσης γάββρους, νορίτες και άλλα βασικά, καθώς επίσης και pillow lavas, διαβάσες και άλλα ηφαιστειακά και τόφφους. Τα συνοδά ιζήματα είναι ραδιολαριτικοί κερατόλιθοι, αργιλικοί σχιστόλιθοι, ασβεστιτικοί πυριτόλιθοι, πελαγικοί ασβεστόλιθοι και κλαστικά ιζήματα με υλικά που προέρχονται από βασικά μαγματικά πετρώματα. Κατά την επώθηση των οφιολίθων πάνω στα Τριαδικοϊουρασικά, ανθρακικά καλύμματα των δύο περιθωρίων της Πελαγονικής σχηματίστηκαν τεκτονικά οφιολιθικά μείγματα (mélanges). Πιο συγκεκριμένα, μικρά και μεγάλα τεμάχη αποσαθρώθηκαν από τα υποκείμενα ανθρακικά πετρώματα και σφηνώθηκαν μέσα στη βάση του οφιολιθικού καλύμματος προ-καλώντας ταυτόχρονα και μία τεκτονική ανάμειξη των οφιολίθων με τα ιζήματα βαθιάς θάλασσας. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό των πολύχρωμων τεκτονικών μιγμάτων. 6. Τα επικλυσιγενή ιζηματογενή πετρώματα Μέσου-Άνω Κρητιδικού: προέρχονται από ιζήματα που τοποθετήθηκαν ασύμφωνα πάνω στα ανθρακικά πετρώματα που προϋπήρχαν, μετά την ανάδυση των εσωτερικών ζωνών στην Άνω Ιουρασική Κάτω Κρητιδική ορογένεση, κατά την επίκλυση της θάλασσας στο Μέσο Άνω Κρητιδικό. Η στρωματογραφική δι-άρθρωση του Μέσου Άνω Κρητιδικού είναι η εξής: Κροκαλοπαγή, μικρολατυποπαγή και μαργαϊκοί ασβεστόλιθοι Κενομανίου-Τουρωνίου Μικρολατυποπαγείς ασβεστόλιθοι Σαντωνίου-Καμπανίου Συμπαγής ασβεστόλιθοι Μαιστριχτίου Φλύσχης που στην αρχή είναι σχιστώδης ασβεστιτικός, εξελίσσεται σε ασβεστοπηλιτικό ψαμμιτικό και καταλήγει σε πηλιτικό κροκαλοπαγή, η ηλικία του είναι Άνω Μαιστρίχτιο αρχές Παλαιόκαινου. Τα πετρώματα της Πελαγονικής ζώνης έχουν υποστεί δύο μεταμορφώσεις (ΜΟΥΝΤΡΑΚΗΣ, 1985). Η πρώτη πραγματοποιήθηκε κατά το Παλαιοζωικό, πριν το Λιθανθρακοφόρο και μεταμόρφωσε το μεταμορφωμένο υπόβαθρο σε συνθήκες κατώτερη πρασινοσχιστολιθικής φάσης μέχρι άνω αμφιβολιτικής φάσης. Η δεύτερη, η Αλπική μεταμόρφωση, πραγματοποιήθηκε κατά το Άνω Ιουρασικό Κάτω Κρητιδικό και μεταμόρφωσε τους γρανίτες του Άνω Λιθανθρακοφόρου, τις μετακλαστικές σειρές του Περμίου Κάτω Τριαδικού και τα Τριαδικοϊουρασικά ανθρακικά καλύμματα σε συνθήκες χαμηλής πρασινοσχιστολιθικής φάσης. 46

57 4.3.2 Τεκτοορογενετική εξέλιξη της ζώνης Η Πελαγονική ζώνη αποτελεί ένα ηπειρωτικό τέμαχος που αποσπάσθηκε από την Γκοντβάνα, συγκρούστηκε και συγκολλήθηκε στην Ευρασία. Κατά την εξέλιξή της έχει υποστεί πολλαπλές και επανειλημμένες παραμορφώσεις και μεταμορφώσεις. Μετά από πολυετείς τεκτονικές έρευνες στην περιοχή (ΜΟΥΝΤΡΑΚΗΣ 1977, 1983, 1984, ΚΙΛΙΑΣ 1980, KILIAS & MOUNTRAKIS 1989, DOUTSOS 1984, VERGELY 1984) έχει δημιουργηθεί το εξής γεωτεκτονικό σενάριο: i. Η ταφρογένεση που άρχισε στο τέλος του Περμίου οδήγησε στην αρχή του Ιουρασικού στην απομάκρυνση της Πελαγονικής μικροηπείρου από την Απούλια πλάκα και στο σχηματισμό του ωκεανού της Πίνδου. Στα ανατολικά η πλατφόρμα Ολύμπου Όσσας χωρίστηκε από την Πελαγονική με τον μικρό ωκεανό των Αμπελακίων. ii. Κατά το Μέσο Ιουρασικό, η Απούλια πλάκα κινείται προς τα ανατολικά και μέσα στον ωκεανό της Πίνδου συνέβη μία καταβύθιση και άρχισε η επώθηση των οφιολιθικών πετρωμάτων στην Πελαγονική με κατεύθυνση από ΒΑ προς ΝΔ. Στη φάση αυτή έγινε και η επώθηση του ανατολικού ανθρακικού καλύμματος πάνω στο μεταμορφωμένο υπόβαθρο. iii. Την περίοδο Άνω Ιουρασικό Κάτω Κρητιδικό έγινε η δεύτερη μεταμόρφωση των σχηματισμών της Πελαγονικής. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε η ανάδυση της Πελαγονικής, όπως και σε όλες τις εσωτερικές Ελληνίδες. Κατά το Κάτω Κρητιδικό έγινε το κλείσιμο της δυτικής ωκεάνιας λεκάνης και η επώθηση των οφιολίθων από τα Δ προς τα Α πάνω στο δυτικό ανθρακικό κάλυμμα της Πελαγονικής. Κατά το Άνω Κρητιδικό προκλήθηκε σημαντική λέπτυνση του φλοιού της Πελαγονικής ζώνης από τη δράση κανονικών ρηγμάτων και επίκλυση της θάλασσας. iv. Στο τέλος του Παλαιόκαινου η Πελαγονική μικροήπειρος και η μικροήπειρος Ολύμπου Όσσας συγκρούστηκαν και ο ωκεανός των Αμπελακίων άρχισε να βυθίζεται προς τα δυτικά. Κατά το Άνω Ηώκαινο αποτέθηκε και ο φλύσχης. v. Στο τέλος του Άνω Ηωκαίνου καταστράφηκε ο ωκεανός των Αμπελακίων και οι κεντρικές Ελληνίδες εισήλθαν σε μία περίοδο σύγκρουσης. vi. Στο τέλος του Ολιγοκαίνου αρχίζει η κατάρρευση του ορογενούς της Πελαγονικής ζώνης με ταυτόχρονη ανύψωση, με αποτέλεσμα την έντονη διάβρωση και την απόθεση ιζημάτων. 47

58 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο 5.1 Γεωλογική τοποθέτηση περιοχών μελέτης Η δειγματοληψία πραγματοποιήθηκε στην ευρύτερη περιοχή των Γερανείων όπου εντοπίστηκαν πετρώματα της οφιολιθικής ακολουθίας όπως σερπεντινίτες, δουνίτες, λερζόλιθοι, χαρτζβουργίτες καθώς και βασικά πετρώματα όπως γάββροι, τροκτόλιθοι και ροδινγκίτες (Βακόνδιος 1997). Οι επαφές των οφιολίθων με τα περιβάλλοντα νεογενή πετρώματα είναι κυρίως τεκτονικές ενώ σε αρκετά σημεία είναι εμφανής η επώθηση των οφιολίθων πάνω σε Ιουρασικοτριαδικούς ασβεστόλιθους. Τα δείγματα που επιλέχθηκαν είχαν επαρκή έκταση και σύμφωνα με την μακροσκοπική παρατήρηση ήταν όσο το δυνατόν λιγότερο επηρεασμένα από διαβρωτικές, τεκτονικές και εξαλλοιωτικές διεργασίες. Σε αυτό το σημείο πρέπει να αναφερθεί ότι στόχος της δειγματοληψίας ήταν η επιλογή δειγμάτων με διαφορετική ορυκτολογική σύσταση, καθώς και διαφορές στο βαθμό σερπεντινίωσης ώστε να προκύψουν χρήσιμα συμπεράσματα κατά τη συσχέτιση της πετρογραφίας και των εργαστηριακών δοκιμών. Γενικότερα παρατηρήθηκε ότι από περιοχή σε περιοχή οι λιθότυποι που κυριαρχούν διαφέρουν ανάλογα με το υψόμετρο καθώς παρατηρήθηκε ότι στα τοπογραφικά υψηλότερα σημεία η εμφάνιση δουνιτών ήταν αξιοσημείωτη σε σχέση με τα τοπογραφικά χαμηλότερα σημεία όπου κυριαρχούν λερζόλιθοι και χαρτζβουργίτες. Επίσης ο βαθμός σερπεντινίωσης διαφέρει από περιοχή σε περιοχή. Αξιοσημείωτη είναι μια εμφάνιση βασικών πετρωμάτων που περιβάλλονται από υπερβασικούς λιθότυπους όπως και η συχνή εμφάνιση ροδινγκίτη είτε σε φλέβες, είτε σε φακούς. Παρακάτω παρατίθεται ψηφιοποιημένος γεωλογικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής των Γερανείων Αγίων Θεοδώρων και επιμέρους ψηφιοποιημένος γεωλογικός χάρτης της περιοχής μελέτης όπου πραγματοποιήθηκε η δειγματοληψία για τη παρούσα διατριβή με την επιμέρους λιθολογία των οφιολιθικών πετρωμάτων στα Γεράνεια Όρη καθώς επίσης δίνεται σε συντομία η γεωλογική δομή των εμφανίσεων όπως καταγράφηκε κατά την μελέτη υπαίθρου. (εικόνα 21) 48

59 Εικόνα 21: Ψηφιοποιημένος γεωλογικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής των Γερανείων Αγίων Θεοδώρων και η επιμέρους λιθολογία με χρήση του προγράμματος Arc map (GIS). 1: Ολοκαινικές αλουβιακές αποθέσεις και ελουβιακός μανδύας, 2: Ολοκαινική ιλύς τεναγών, 3: Ολοκαινικά πλευρικά κορήματα και κώνοι κορημάτων, 4: Ολοκαινικές άμμοι και κροκάλες ακτής, 5: Πλειστοκαινικοί κώνοι κορημάτων, 6: Πλειστοκαινική θαλάσσια αναβαθμίδα, 7: Πλειστοκαινικές ποτάμιες αναβαθμίδες, 8: Πλειοκαινικές μάργες-ψαμμίτες-κροκαλοπαγή, 9: Πλειοκαινικές ποταμοχερσαίες αποθέσεις, 10: Πλειοκαινικοί δακίτες, 11: ασβεστόλιθοι-δολομίτες Μέσου-Άνω Τριαδικού (Βοιωτική ζώνη), 12: ασβεστόλιθοι Άνω Τριαδικού Κάτω Ιουρασικού (Βοιωτική ζώνη), 13: βοιωτικός φλύσχης Άνω Ιουρασικού Κάτω Κρητιδικού (Βοιωτική ζώνη), 14: Ασβεστόλιθοι Δολομίτες Μέσου-Άνω Τριαδικού (Βοιωτική ζώνη), 15: ασβεστόλιθοι Άνω Τριαδικού Μέσου Ιουρασικού, 16: Μετά-Άνω Κρητιδικό Οφιολιθικό κάλυμμα, 17: Μετά-Άνω Κρητιδική σχιστοκερατολιθική διάπλαση, 18: Μετά-Άνω Κρητιδικοί σερπεντινιωμένοι δουνίτες, 19: Μετά-Άνω Κρητιδικοί σερπεντινιωμένοι λερζόλιθοι, 20: Μετά-Άνω Κρητιδικοί τροκτόλιθοι, 21: Μετά-Άνω Κρητιδικοί σερπεντινίτες, 22: Μετά-Άνω Κρητιδικοί ροδινγκίτες. 49

60 Ακολουθεί ψηφιοποιημένος γεωλογικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής των Γερανείων όπου πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία για τη παρούσα διατριβή με την επιμέρους λιθολογία που προέκυψε μετά από μακροσκοπική και μικροσκοπική μελέτη (εικόνα 22). Εικόνα 22: Ψηφιοποιημένος γεωλογικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής των Γερανείων και η επιμέρους λιθολογία με χρήση του προγράμματος Arc map (GIS). 50

61 5.1.1 Παναγία της Φανερωμένης του Πράθι Η περιοχή «Παναγία Πράθι» βρίσκεται σε σχετικά υψηλό τοπογραφικά σημείο (1150 μέτρα) και απέχει είκοσι χιλιόμετρα βορειανατολικά του Λουτρακίου. Γεωλογικά δομείται από πετρώματα υψηλού βαθμού σερπεντινίωσης που έρχονται σε επαφή με νεογενή ιζήματα και κατά τόπους με Τριαδικούς ασβεστόλιθους που ανήκουν στη Πελαγονική ζώνη. Στα νεογενή ιζήματα παρατηρήθηκαν εναλλαγές στη κοκκομετρία με σχετική μείωση του κοκκομετρικού μεγέθους προς τα πάνω. Η επαφή νεογενών και οφιολίθων είναι εμφανής κατά μήκος του πρανούς (εικόνα 23). Τα σερπεντινιωμένα τεμάχη πετρωμάτων παρουσιάζονται τεκτονικά καταπονημένα με αραιό δίκτυο διακλάσεων ευδιάκριτο μακροσκοπικά. Παρατηρήθηκε φακός ροδινγκίτη μέσα σε υπερβασικά πετρώματα που περιβάλλονται από νεογενείς σχηματισμούς (εικόνα 24). Ανεβαίνοντας τοπογραφικά παρατηρήθηκε εμφάνιση σερπεντινιτών με μεγαλύτερη συνεκτικότητα αλλά εξίσου καταπονημένοι από τεκτονικές δραστηριότητες (εικόνα 25). Στη συνέχεια παρατηρήθηκε μία εμφάνιση πολλαπλών φλεβών ροδινγκίτη που διαπερνούν σερπεντινιωμένα πετρώματα και έχουν υποστεί έντονη τεκτονική καταπόνηση (εικόνα 26, 27). Λίγα μέτρα μετά έχουμε διάσπαρτη εμφάνιση γαββρικών πετρωμάτων από την οποία πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία όγκων κιλών με σκοπό την μετέπειτα εργαστηριακή έρευνα για τον προσδιορισμό της καταλληλότητας ή μη αυτού για χρήση ως αδρανές υλικό. Οι όγκοι των γαββρικών πετρωμάτων παρουσιάζουν μεγάλη συνεκτικότητα, απουσία διακλάσεων με μακροσκοπική εξέταση και διαφορά στο βαθμό εξαλλοίωσης κατά μήκος των όγκων. Νεογενείς σχηματισμοί Υπερβασικά πετρώματα Εικόνα 23: Η επαφή νεογενών σχηματισμών με τους οφιόλιθους κατά μήκος του πρανούς στη περιοχή «Παναγία Πράθι» 51

62 Νεογενείς σχηματισμοί Φακός ροδινγκίτη Υπερβασικά πετρώματα Εικόνα 24: Φακός ροδινγκίτη κατά μήκος του πρανούς που περιβάλλεται από υπερβασικά πετρώματα. Εικόνα 25: Σερπεντινίτες με σχετική συνεκτικότητα που έχουν υποστεί έντονη τεκτονική δραστηριότητα και με εμφανές δίκτυο διακλάσεων 52

63 Εικόνα 26: Τεκτονισμένες φλέβες ροδινγκίτη που διέρχονται μέσα από σερπεντινιωμένα υπερβασικά πετρώματα πολλαπλών διακλάσεων στη περιοχή «Παναγία Πράθι» - Σημείο Δειγματοληψίας γαββρικού πετρώματος GE-24 Εικόνα 27: Φλέβες ροδινγκίτη που έχουν υποστεί τεκτονική καταπόνηση 53

64 5.1.2 Περιοχή Βάμβακες Η περιοχή μελέτης βρίσκεται Ν-ΝΔ του οικισμού και αποτελεί το βορειότερο τμήμα του οφιολιθικού συμπλέγματος. Στη περιοχή εντοπίστηκαν σερπεντινιωμένοι λερζόλιθοι και χαρτζβουργίτες, σερπεντινιωμένοι δουνίτες, σερπεντινίτες, διάσπαρτες εμφανίσεις γάββρων καθώς και σύγχρονα πλευρικά κορήματα και κώνοι κορημάτων. Οι δουνίτες βρίσκονται σε υψηλότερα τοπογραφικά σημεία ενώ οι χαρτζβουργίτες και οι λερζόλιθοι σε χαμηλότερα. Οι οφιόλιθοι έχουν επωθηθεί πάνω σε Ιουρασικοτριαδικούς ασβεστόλιθους (εικόνα 28). Ορισμένα τμήματα της περιοχής ήταν αδύνατο να μελετηθούν σε βάθος καθώς αποσαθρωμένα τεμάχη υπερβασικών πετρωμάτων έχουν μεταφερθεί από ψηλότερα σημεία μέσω κατακρημνίσεων που έπληξαν τη περιοχή και έχουν σκεπάσει μεγάλο κομμάτι της περιοχής κλείνοντας πολλούς δρόμους (εικόνα 29). Πραγματοποιήθηκε η λήψη ενός δείγματος με μεγάλη συνεκτικότητα και συμπαγή υφή. Η πλειοψηφία των πετρωμάτων στη περιοχή χαρακτηρίζεται από μία κρούστα εξαλλοίωσης καφέ χρώματος λίγων εκατοστών (2-3 cm). Για τη μεταφορά των όγκων χρησιμοποιήθηκε γερανός καθώς το βάρος και η ποσότητα των όγκων ήταν απαγορευτικά για οποιοδήποτε άλλο μέσο μεταφοράς (εικόνα 30). Οφιόλιθοι Τριαδικοί Ασβεστόλιθοι Εικόνα 28: Η επώθηση των οφιολίθων πάνω σε Τριαδικο - Ιουρασικούς ασβεστόλιθους. 54

65 Αποσαθρωμένα τεμάχη υπερβασικών πετρωμάτων Εικόνα 29: Η εκκλησία της Αγίας Παρασκευής η οποία θάφτηκε από αποσαθρωμένα τεμάχη υπερβασικών πετρωμάτων που μεταφέρθηκαν μέσω κατακρημνίσεων από τα ανώτερα τοπογραφικά σημεία. Σερπεντινιωμένοι Λερζόλιθοι / Σερπεντινίτες Σύγχρονα πλευρικά κορήματα Εικόνα 30: Χρήση γερανού για τη μεταφορά δειγμάτων. Επαφή νεογενών ιζημάτων με τα υπερβασικά πετρώματα της περιοχής. 55

66 5.1.3 Περιοχή Μαυρολίμνη Η περιοχή μελέτης βρίσκεται Ν-ΝΑ του οικισμού της Μαυρολίμνης όπου παρατηρήθηκαν σερπεντινιωμένοι λερζόλιθοι χαρτζβουργίτες (εικόνα 33) και σε τοπογραφικά υψηλότερα σημεία έχουμε σημαντική εμφάνιση σερπεντινιωμένων δουνιτών με αξιοσημείωτη παρουσία χρωμίτη. Πραγματοποιήθηκε η λήψη 3 δειγμάτων κιλών με χρήση γερανού (εικόνα 34). Τα πετρώματα στη περιοχή εμφανίζονται κατακερματισμένα (εικόνα 31), έντονα τεκτονισμένα, με πολλαπλές διακλάσεις. Στη περιοχή εμφανίζεται μια χαρακτηριστική δομή στους σερπεντινιωμένους λερζόλιθους κατά την οποία πυροξενιτικές φλέβες έχουν διεισδύσει μέσα τους (εικόνα 32). Οι όγκοι είναι εξαιρετικά συμπαγείς με εμφανείς διακλάσεις. Επίσης, τα περισσότερα πετρώματα της περιοχής χαρακτηρίζονται από μία κρούστα εξαλλοίωσης καφέ μπεζ χρώματος (2-3 cm). Σε χαμηλότερα τοπογραφικά σημεία έχουμε εμφάνιση ροδινγκιτιωμένων φλεβών που διαπερνούν εξαλλοιωμένα υπερβασικά τεμάχη (εικόνα 35). Εικόνα 31: Όγκος από κατακερματισμένους, έντονα τεκτονισμένους σερπεντινίτες που απαντώνται στη περιοχή. 56

67 Εικόνα 32: Πυροξενιτικές φλέβες που βρίσκονται μέσα στους λερζόλιθους της περιοχής. Εικόνα 33: Τα πετρώματα της περιοχής είναι έντονα τεκτονισμένα με πολλαπλές διακλάσεις. 57

68 Εικόνα 34: Δειγματοληψία με τη χρήση γερανού στη περιοχή της Μαυρολίμνης καθώς οι όγκοι ξεπερνούσαν τα 250 kg. Εικόνα 35: Ροδινγκιτιωμένες φλέβες που διαπερνούν σερπεντινιωμένα υπερβασικά πετρώματα. Τα τεμάχη είναι εξαλλοιωμένα και αποσαθρωμένα και δύσκολα μπορεί να γίνει μακροσκοπική αναγνώριση. 58

69 Κατά την υπαίθρια παρατήρηση στη περιοχή της Μαυρολίμνης μετρήθηκαν διευθύνσεις κλίσης και κλίση των πετρωμάτων με γεωλογική πυξίδα Clar (εικόνα 36). Από τις μετρήσεις που πάρθηκαν παρατηρήθηκε επανάληψη των τιμών κατά τόπους, συνεπώς οι πιο χαρακτηριστικές από αυτές παρουσιάζονται στο παρακάτω πίνακα (πίνακας 1). Περιοχή: Μαυρολίμνη Διεύθυνση 77 ο 37 ο 270 ο 64 ο 311 ο 221 ο 220 ο 355 ο κλίσης Κλίση 20 ο 19 ο 55 ο 21 ο 68 ο 70 ο 60 ο 12 ο Πίνακας 1: Οι τιμές διεύθυνσης κλίσης και κλίσης των πετρωμάτων της περιοχής Μαυρολίμνης όπως μετρήθηκαν κατά την υπαίθρια εργασία. Εικόνα 36: Μέτρηση διεύθυνσης κλίσης και κλίσης με γεωλογική πυξίδα Clar κατά την υπαίθρια μελέτη στη περιοχή της Μαυρολίμνης. 59

70 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο 6.1 Πετρογραφική εξέταση Εισαγωγή Μέχρι τα μέσα αυτού του αιώνα ο όρος «Πετρογραφία» ήταν ισοδύναμος με τον όρο «Πετρολογία». Έτσι, μέχρι τότε στη Πετρογραφία δεν ανήκε μόνο η καθαρή περιγραφή και κατάταξη των διάφορων λιθότυπων, αλλά και η υποτιθέμενη ερμηνεία του σχηματισμού τους. Από τότε όμως που άρχισε να γίνεται με ολοένα αυξανόμενο ρυθμό η πειραματική απομίμηση και οι θεωρητικοί υπολογισμοί των θερμοδυναμικών συνθηκών σχηματισμού των πετρωμάτων, προστέθηκε στον όρο «Πετρογραφία» και ο όρος «Πετρολογία». Αν και οι δύο όροι είναι κατά βάση συγγενικοί, η πετρογραφία θα πρέπει να χρησιμοποιείται κυρίως με την έννοια της ουδέτερης και καθαρής περιγραφής των πετρωμάτων, ενώ η πετρολογία με την έννοια της φυσικοχημικά θεμελιωμένης και πειραματικά επαληθευμένης επιστήμης της γένεσης των πετρωμάτων. Με αυτή τη σημασία η πετρογραφία αποτελεί τη βάση της πετρολογίας. Συνεπώς, η πετρογραφική εξέταση ενός πετρώματος εστιάζεται στον προσδιορισμό της ορυκτολογικής σύστασής του καθώς και στην δομική σχέση μεταξύ των ορυκτών συστατικών. Επίσης μεγάλη έμφαση 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 αντιπροσωπευτικών δειγμάτων και η παρασκευή έξι λεπτών και μίας λεπτής-στιλπνής τομής. Η παρασκευή των λεπτών τομών έγινε σύμφωνα με τις προβλεπόμενες προδιαγραφές και η εξέτασή τους πραγματοποιήθηκε με πολωτικό μικροσκόπιο διερχόμενου φωτός. Τόσο η παρασκευή, όσο και η πετρογραφική μελέτη των λεπτών τομών πραγματοποιήθηκαν στο Εργαστήριο Έρευνας Ορυκτών και Πετρωμάτων του Τμήματος Γεωλογίας, του Πανεπιστημίου Πατρών. Τα δείγματα που πάρθηκαν για την εκτέλεση εργαστηριακών δοκιμών μπορούν να ταξινομηθούν βάσει της ορυκτολογικής τους σύστασης με τη βοήθεια των διαγραμμάτων Steckeisen σε τρείς κύριες κατηγορίες: (εικόνα 37, 38) Γαββρικά Σερπεντινιωμένοι Λερζόλιθοι Σερπεντινιωμένοι Δουνίτες 60

71 Εικόνα 37: Ταξιθέτηση των δειγμάτων στα διαγράμματα Steckeisen βάσει της ορυκτολογικής τους σύστασης. Εικόνα 38: Ταξιθέτηση των δειγμάτων στα διαγράμματα Steckeisen βάσει της ορυκτολογικής τους σύστασης 61

72 6.1.2 Οφιολιθικό σύμπλεγμα Γερανείων Γαββρικά-Τροκτόλιθοι Όλα τα τεμάχη γαββρικών πετρωμάτων που συλλέχθηκαν παρουσιάζονται τοπικά ροδινγκιτιωμένα, με μεγάλη συνεκτικότητα και έλλειψη μικρορηγματώσεων. Είναι εξαιρετικά συμπαγή και παρατηρείται μία δομή των μελανοκρατικών ορυκτών σε μια ευρύτερη λευκή μάζα. Τα τεμάχη αυτά συλλέχθηκαν από τη περιοχή «Παναγία Πράθι» όπου βρίσκονται διάσπαρτα υπό τη μορφή φλεβών μέσα σε σερπεντινιωμένα υπερβασικά πετρώματα (εικόνα 39). Εικόνα 39: Τεκτονισμένες γαββρικές διεισδύσεις σε σερπεντινιωμένα υπερβασικά πετρώματα στη περιοχή «Παναγία Πράθι». Μακροσκοπικά, ο τροκτόλιθος (εικόνα 40) παρουσιάζεται ως ένας αδροκρυσταλλικός, ολοκρυσταλλικός λιθότυπος με συμπαγή και ακανόνιστη υφή. Χαρακτηρίζεται από τον ιστό της «τσιπούρας» καθώς και από έντονα ροδινγκιτιωμένα τμήματα. Εμφανίζεται με μια διάσπαρτη διάταξη των μελανοκρατικών ορυκτών μέσα σε μία ευρύτερη λευκή μάζα. 62

73 Εικόνα 40: Μακροσκοπικό δείγμα του Τροκτόλιθου GE-24 Μικροσκοπικά, ο τροκτόλιθος παρουσιάζει οφειτικό ιστό, ιδιόμορφο έως υπιδιόμορφο (εικόνα 41 α,β ). Στην ορυκτολογική παραγένεση κυριαρχούν τα πλαγιόκλαστα αρκετά από τα οποία έχουν υποστεί σωσσυριτίωση και κατά τόπους σερικιτίωση. Σε μεγάλα ποσοστά απαντώνται τα ορυκτά ολιβίνης, ορθοπυρόξενος, κλινοπυρόξενος και σερπεντίνης ενώ σε μικρά ποσοστά τα δευτερογενή ορυκτά χλωρίτης, αμφίβολος, επίδοτο, ακτινόλιθος (εικόνα 42 α,β, σερικίτης, γροσσουλάριος και κατά τόπους αδιαφανή ορυκτά. 63

74 Ol Plg Εικόνα 41 α : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-24 (PPL). Είναι εμφανής ο οφειτικός ιστός καθώς και η κύρια ορυκτολογική παραγένεση στην οποία υπερτερούν τα ορυκτά (Plg, Ol). Ol Plg Εικόνα 41 β : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-24 (XPL) ). Είναι εμφανής ο οφειτικός ιστός καθώς και η κύρια ορυκτολογική παραγένεση στην οποία υπερτερούν τα ορυκτά (Plg, Ol). 64

75 Act Εικόνα 42 α : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-24 (PPL). Κρύσταλλος ακτινόλιθου που δημιουργήθηκε δευτερογενώς από την εξαλλοίωση του πυρόξενου. Act Εικόνα 42 β : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-24 (XPL). Κρύσταλλος ακτινόλιθου που δημιουργήθηκε δευτερογενώς από την εξαλλοίωση του πυρόξενου. 65

76 ΠΕΡΙΟΧΗ: «Παναγία Πράθι» (Δροσοπηγή) ΑΡ.ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΛΙΘΟΤΥΠΟΣ ΙΣΤΟΣ ΠΑΡΑΓΕΝΕΣΗ ΕΠΟΥΣΙΩΔΗ ΟΡΥΚΤΑ GE 24 Τροκτόλιθος Κοκκώδης ιδιόμορφος έως υπιδιόμορφος, Οφειτικός (Plg) Plg, Ol, Opx, Cpx, Chl, Act, Amp, serp, Ep, Gar, Ser, Cc Opaque ΕΞΑΛΛΟΙΩΣΕΙΣ Ol, Pyr serp, Pyr Chl, Pyr Act, Plg Ser Ροδιγκιτίωση ΑΛΛΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Μέτριος βαθμός σερπεντινίωσης, σωσσυριτιωμένα Plg λόγω της ύπαρξης Ep, η σερικιτίωση εμφανίζεται κατά τόπους, Σερπεντινιωμένοι Δουνίτες Το δείγμα GE-17 συλλέχθηκε στη περιοχή Βάμβακες και πιο συγκεκριμένα, κοντά στο όρος Μπελούσι. Όπως βλέπουμε στη παρακάτω εικόνα (εικόνα 43), οι δρόμοι της περιοχής είχαν αποκλειστεί από αποσαθρωμένα τεμάχη υπερβασικών πετρωμάτων λόγω έντονων καιρικών φαινομένων (κατακρημνίσεων) που έπληξαν τη περιοχή και προκάλεσαν κατολισθήσεις, γεγονός που περιόρισε την εκτενέστερη δειγματοληψία. Τα περισσότερα υπερβασικά πετρώματα στη περιοχή χαρακτηρίζονταν από μία κρούστα εξαλλοίωσης (2-3 cm) καφέ χρώματος. Εικόνα 43: Αποσαθρωμένα τεμάχη υπερβασικών πετρωμάτων έχουν αποκλείσει δρόμους της περιοχής. 66

77 Μακροσκοπικά ο δουνίτης GE-17 παρουσιάζεται ως ένας λεπτοκρυσταλλικός, ολοκρυσταλλικός λιθότυπος, με συμπαγή και ακανόνιστη υφή. Παρουσιάζεται σκουρόχρωμος, από σκούρο πράσινο έως μαύρο χρώμα. Χαρακτηρίζεται από εμφανείς διακλάσεις στο υγειές τμήμα του καθώς και από κογχώδη θραυσμό. Περιβάλλεται από μία κρούστα εξαλλοίωσης καφέ χρώματος (2-3 cm). Μακροσκοπικά δεν είναι τόσο εμφανής ο βαθμός σερπεντινίωσής του (εικόνα 44). Εικόνα 44: Μακροσκοπικό δείγμα του σερπεντινιωμένου δουνίτη GE-17. Μικροσκοπικά ο δουνίτης GE-17 παρουσιάζει κοκκώδη, κατακλαστικό ιστό και υψηλό βαθμό σερπεντινίωσης. Στα σημεία που κυριαρχεί ο σερπεντίνης ο ιστός είναι κυψελώδης ή ταινιωτός (εικόνα 46 α,β ). Στην ορυκτολογική παραγένεση κυριαρχεί λεπτόκοκκος ολιβίνης (φορστερίτης) και σερπεντίνης προερχόμενος από την εξαλλοίωση του ολιβίνη και των πυροξένων. Παρουσιάζονται φλέβες (2 mm) δευτερογενών ορυκτών ανθρακικής σύστασης. Εντοπίζονται υπολειμματικοί κρύσταλλοι ορθοπυρόξενου. Κατά τόπους απαντώνται διάσπαρτοι ιδιόμορφοι χρωμιούχοι σπινέλιοι (εικόνα 45 α,β ). Μέσου του SEM παρατηρήθηκε θραύση των κρυστάλλων του σπινέλιου από το σερπεντίνη και επιβεβαιώθηκε η μαγνησιούχος σύσταση του ολιβίνη (εικόνα 47,48). 67

78 Ol Chr - sp Εικόνα 45α: Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-17 (PPL). Χαρακτηριστικοί ιδιόμορφοι χρωμιούχοι σπινέλιοι διάσπαρτοι μέσα σε λεπτόκοκκο ολιβίνη. Chr - sp Ol Εικόνα 45β: Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-17 (XPL). Χαρακτηριστικοί ιδιόμορφοι χρωμιούχοι σπινέλιοι διάσπαρτοι μέσα σε λεπτόκοκκο ολιβίνη. 68

79 Serp Φλέβα ανθρακικής σύστασης Εικόνα 46α: Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-17 (PPL). Φλέβα δευτερογενών ορυκτών ανθρακικής σύστασης διασταυρώνεται με ταινιωτή δομή σερπεντίνη μέσα σε μία μάζα από λεπτόκοκκο ολιβίνη. Φλέβα ανθρακικής σύστασης Serp Εικόνα 46β: Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-17 (ΧPL). Φλέβα δευτερογενών ορυκτών ανθρακικής σύστασης διασταυρώνεται με ταινιωτή δομή σερπεντίνη μέσα σε μία μάζα από λεπτόκοκκο ολιβίνη. 69

80 Serp Ol Ol Εικόνα 47: Εικόνα σερπεντινιωμένου δουνίτη κατά τη μελέτη στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) όπου παρατηρούνται κρύσταλλοι ολιβίνη και σερπεντίνης. Ol Chr - Sp Serp Εικόνα 48: Εικόνα σερπεντινιωμένου δουνίτη κατά τη μελέτη στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) όπου παρατηρούνται υπιδιόμορφοι κρύσταλλοι χρωμιούχου σπινέλιου που έχουν υποστεί θραύση λόγω σερπεντινίωσης. 70

81 ΠΕΡΙΟΧΗ: Βάμβακες ΑΡ.ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΛΙΘΟΤΥΠΟΣ ΙΣΤΟΣ ΠΑΡΑΓΕΝΕΣΗ ΕΠΟΥΣΙΩΔΗ ΕΞΑΛΛΟΙΩΣΕΙΣ ΑΛΛΑ ΟΡΥΚΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ GE 17 Σερπεντινιωμένος Κοκκώδης, Λεπτόκοκκος Opaque Ol, Pyr serp Ιδιόμορφα Δουνίτης Κατακλαστικός, Ol,serp, Pyr αδιαφανή κυψελώδης ορυκτά, υψηλός (serp) βαθμός σερπεντινίωσης, Λεπτόκοκκος Ol Το δείγμα GE 37 συλλέχθηκε στη περιοχή Μαυρολίμνη και πιο συγκεκριμένα στα ανώτερα τοπογραφικά σημεία της περιοχής. Τα πετρώματα στη περιοχή είναι πιο υγιή από ότι στα κατώτερα τοπογραφικά σημεία. Παρόλο που υπερτερούν οι λερζόλιθοι και οι χαρτζβουργίτες, υπάρχει ικανοποιητική εμφάνιση δουνιτών με εμφανή παρουσία χρωμίτη (εικόνα 49). Τα πετρώματα της περιοχής είναι κατακερματισμένα, μυλωνιτοποιημένα και με έντονες διακλάσεις. Chr Εικόνα 49: Αξιοσημείωτη μεταλλοφορία χρωμίτη σε σερπεντινιωμένους δουνίτες της περιοχής Μαυρολίμνης. 71

82 Μακροσκοπικά το δείγμα GE-37 παρουσιάζεται ως ένας λεπτοκρυσταλλικός, ολοκρυσταλλικός λιθότυπος, με συμπαγή και ακανόνιστη υφή. Παρουσιάζεται σκουρόχρωμος, από σκούρο πράσινο έως μαύρο χρώμα. Χαρακτηρίζεται από εμφανείς διακλάσεις στο υγειές τμήμα του καθώς και από κογχώδη θραυσμό. Περιβάλλεται από μία κρούστα εξαλλοίωσης καφέ χρώματος (2-3 cm). Το δείγμα χαρακτηρίζεται από υψηλό βαθμό σερπεντινίωσης, γεγονός το οποίο είναι εμφανές μακροσκοπικά σε αρκετά σημεία. (εικόνα 50) Εικόνα 50: Μακροσκοπική εικόνα του σερπεντινιωμένου δουνίτη GE-37. Μικροσκοπικά ο Σερπεντινιωμένος Δουνίτης GE-37 παρουσιάζει μυλονιτικό, κατακλαστικό (κατά τόπους), ταινιωτό (εικόνα 51 α,β ), κυψελώδη (κατά τόπους) ιστό. Η κύρια ορυκτολογική παραγένεση αποτελείται από ολιβίνη (φορστερίτη), ορθοπυρόξενο, κλινοπυρόξενο, σερπεντίνη, χρωμιούχο σπινέλιο (εικόνα 51,52 α,β ) και δευτερογενώς από χλωρίτη. Σαν επουσιώδες ορυκτό εμφανίζεται ο μαγνητίτης. Το δείγμα χαρακτηρίζεται από υψηλό βαθμό σερπεντινίωσης και πλήθος διακλάσεων. Ο σερπεντίνης έχει προέλθει από την εξαλλοίωση του ολιβίνη και του πυρόξενου. Ο πυρόξενος έχει εξαλλοιωθεί επίσης σε βαστίτη (εικόνα 53 α,β ) και χλωρίτη. 72

83 Serp Ol Chr-Sp Εικόνα 51 α : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-37 (PPL). Διάσπαρτοι χρωμιούχοι σπινέλιοι μέσα σε μάζα από λεπτόκοκκο ολιβίνη. Χαρακτηριστική ταινιωτή δομή του σερπεντίνη. Serp Chr-Sp Ol Εικόνα 51 β : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-37 (PPL). Διάσπαρτοι χρωμιούχοι σπινέλιοι μέσα σε μάζα από λεπτόκοκκο ολιβίνη. Χαρακτηριστική ταινιωτή δομή του σερπεντίνη. 73

84 Serp Chr - Sp Al - Sp Εικόνα 52 α : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-37 (PPL). Διάσπαρτοι χρωμιούχοι και αλουμινούχοι σπινέλιοι σε μάζα από λεπτόκοκκο ολιβίνη. Χαρακτηριστική ταινιωτή δομή του σερπεντίνη. Serp Chr - Sp Al - Sp Εικόνα 52 β : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-37 (XPL). Διάσπαρτοι χρωμιούχοι και αλουμινούχοι σπινέλιοι σε μάζα από λεπτόκοκκο ολιβίνη. Χαρακτηριστική ταινιωτή δομή του σερπεντίνη. 74

85 Bas Εικόνα 53α: Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-37 (PPL). Χαρακτηριστική δομή βαστίτη από την εξαλλοίωση του πυρόξενου περιβάλλεται από κρυστάλλους ολιβίνη. Bas Εικόνα 53β: Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-37 (XPL). Χαρακτηριστική δομή βαστίτη από την εξαλλοίωση του πυρόξενου περιβάλλεται από κρυστάλλους ολιβίνη. 75

86 ΠΕΡΙΟΧΗ: Μαυρολίμνη ΑΡ.ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΛΙΘΟΤΥΠΟΣ ΙΣΤΟΣ ΠΑΡΑΓΕΝΕΣΗ ΕΠΟΥΣΙΩΔΗ ΟΡΥΚΤΑ GE 37 Σερπεντινιωμένος Δουνίτης Μυλονιτικός, κατακλαστικός(κατά τόπους), ταινιωτός, κυψελώδης κατά τόπους (serp) Ol, Opx, Cpx, serp, Chr, Chl Mgt ΕΞΑΛΛΟΙΩΣΕΙΣ Ol, Pyr serp, Pyr bas Pyr Chl ΑΛΛΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Yψηλός βαθμός σερπεντινίωσης, πλήθος διακλάσεων Σερπεντινιωμένοι Λερζόλιθοι Το δείγμα GE 31 συλλέχθηκε στη περιοχή Μαυρολίμνη και πιο συγκεκριμένα στα ανώτερα τοπογραφικά σημεία της περιοχής. Τα πετρώματα στη περιοχή είναι πιο υγιή από ότι στα κατώτερα τοπογραφικά σημεία. Στο συγκεκριμένο δείγμα παρατηρείται μία δομή πυροξενιτικών φλεβών που έχουν διεισδύσει στο λερζόλιθο (εικόνα 54). Η δομή αυτή παρατηρήθηκε σε πολλά πετρώματα της περιοχής. Τα πετρώματα της περιοχής είναι κατακερματισμένα, μυλωνιτοποιημένα, έντονα τεκτονικά καταπονημένα και με έντονες διακλάσεις. Px Τμήμα πλούσιο σε ολιβίνη (Ol) Πυροξενιτική φλέβα Εικόνα 54: Πυροξενιτικές φλέβες διεισδύουν τους λερζόλιθους της περιοχής. Χαρακτηριστική δομή των πετρωμάτων στα υψηλότερα τοπογραφικά σημεία της Μαυρολίμνης. 76

87 Μακροσκοπικά το δείγμα GE-31 παρουσιάζεται ως ένας λεπτοκρυσταλλικός, ολοκρυσταλλικός λιθότυπος, με συμπαγή και ακανόνιστη υφή. Παρουσιάζει ένα σκουροπράσινο χρώμα ενώ σε αρκετά σημεία είναι εμφανής η εναλλαγή πυροξενιτικών φλεβών μέσα σε μία πιο ανοιχτοπράσινη μάζα. Ο βαθμός εξαλλοίωσης δεν είναι τόσο εμφανής μακροσκοπικά, ωστόσο κατά τόπους είναι εμφανής η δράση της σερπεντινίωσης. Οι διακλάσεις είναι αρκετά ευδιάκριτες με γυμνό μάτι κατά μήκος του όγκου (εικόνα 55). Εικόνα 55: Μακροσκοπικό δείγμα του σερπεντινιωμένου λερζόλιθου GE-31. Μικροσκοπικά το δείγμα GE-31 εμφανίζει κοκκώδη, κατακλαστικό ιστό και κατά τόπους βαστίτη (Opx) ενώ ο σερπεντίνης δημιουργεί μια ταινιωτή δομή (εικόνα 56 α,β ). Η κύρια ορυκτολογική παραγένεση είναι ολιβίνης, ορθοπυρόξενος, κλινοπυρόξενος, σερπεντίνης, ακτινόλιθος, αλουμινούχος και χρωμιούχος σπινέλιος (εικόνα 58 α,β ) και δευτερογενώς χλωρίτης. Κατά τη διαδικασία της σερπεντινίωσης ο ολιβίνης και ο πυρόξενος έχουν εξαλλοιωθεί σε σερπεντίνη ενώ ο πυρόξενος έχει εξαλλοιωθεί επίσης σε βαστίτη, χλωρίτη και ακτινόλιθο. Ο βαθμός σερπεντινίωσης είναι υψηλός και παρατηρείται ελαφρά κάμψη των λαμελλών του ορθοπυρόξενου λόγω τεκτονικής καταπόνησης του πετρώματος (εικόνα 57 α,β ). 77

88 Serp Εικόνα 56 α : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-31 (PPL). Χαρακτηριστική ταινιωτή δομή του σερπεντίνη που διαπερνά κρυστάλλους ολιβίνη. Serp Εικόνα 56 β : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-31 (XPL). Χαρακτηριστική ταινιωτή δομή του σερπεντίνη που διαπερνά κρυστάλλους ολιβίνη. 78

89 Act Serp Cpx Εικόνα 57 α : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-31 (PPL). Κρύσταλλος ακτινόλιθου προερχόμενος από την εξαλλοίωση του πυρόξενου. Ελαφρά κάμψη των λαμελλών του κλινοπυρόξενου λόγω τεκτονικής καταπόνησης. Act Cpx Εικόνα 57 β : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-31 (XPL). Κρύσταλλος ακτινόλιθου προερχόμενος από την εξαλλοίωση του πυρόξενου. Ελαφρά κάμψη των λαμελλών του κλινοπυρόξενου λόγω τεκτονικής καταπόνησης. 79

90 Al-Sp Ol Opx Εικόνα 58 α : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-31 (PPL). Παρατηρείται η εναλλαγή τμημάτων πλούσια σε πυρόξενο και πλούσια σε ολιβίνη ενώ ενδιάμεσα παρατηρείται χαρακτηριστικός κρύσταλλος αλουμινούχου σπινέλιου. Ol Opx Al-Sp Εικόνα 58 β : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-31 (PPL). Παρατηρείται η εναλλαγή τμημάτων πλούσια σε πυρόξενο και πλούσια σε ολιβίνη ενώ ενδιάμεσα παρατηρείται χαρακτηριστικός κρύσταλλος αλουμινούχου σπινέλιου. 80

91 ΠΕΡΙΟΧΗ: Μαυρολίμνη ΑΡ.ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΛΙΘΟΤΥΠΟΣ ΙΣΤΟΣ ΠΑΡΑΓΕΝΕΣΗ ΕΠΟΥΣΙΩΔΗ ΕΞΑΛΛΟΙΩΣΕΙΣ ΑΛΛΑ ΟΡΥΚΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Yψηλός βαθμός GE 31 Σερπεντινιωμένος Κοκκώδης, Ol, Opx, Cpx, Ol, Pyr serp, σερπεντινίωσης, Λερζόλιθος Κατακλαστικός, serp, Pyr bas πλήθος Βαστίτης (Opx), Act, Al-sp, Chr, Pyr Chl διακλάσεων, ταινιωτός(serp) Chl Pyr Act Ελαφρά κάμψη των λαμελλών του Opx. Το δείγμα GE 32 συλλέχθηκε στη περιοχή Μαυρολίμνη και πιο συγκεκριμένα στα ανώτερα τοπογραφικά σημεία της περιοχής. Τα πετρώματα στη περιοχή είναι πιο υγιή από ότι στα κατώτερα τοπογραφικά σημεία. Τα πετρώματα της περιοχής είναι κατακερματισμένα, μυλωνιτοποιημένα, έντονα τεκτονικά καταπονημένα και με έντονες διακλάσεις (εικόνα 59) Εικόνα 59: Πρανές από σερπεντινιωμένους λερζόλιθους στη περιοχή της Μαυρολίμνης από όπου πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία. Τα τεμάχη είναι έντονα τεκτονισμένα. 81

92 Μακροσκοπικά το δείγμα GE-32 παρουσιάζεται ως ένας λεπτοκρυσταλλικός, ολοκρυσταλλικός λιθότυπος, με συμπαγή και ακανόνιστη υφή. Παρουσιάζεται σκουρόχρωμος, από σκούρο πράσινο έως μαύρο χρώμα. Χαρακτηρίζεται από εμφανείς διακλάσεις στο υγειές τμήμα του καθώς και από κογχώδη θραυσμό λόγω του ολιβίνη. Περιβάλλεται από μία κρούστα εξαλλοίωσης καφέ χρώματος. Το δείγμα χαρακτηρίζεται από μέτριο βαθμό σερπεντινίωσης, γεγονός το οποίο είναι εμφανές και μακροσκοπικά σε αρκετά σημεία (εικόνα 60). Εικόνα : Μακροσκοπικό δείγμα του σερπεντινιωμένου λερζόλιθου GE-32 Μικροσκοπικά το δείγμα GE-32 εμφανίζει κοκκώδη, κατακλαστικό ιστό και κατά τόπους βαστίτη. Η κύρια ορυκτολογική παραγένεση είναι ολιβίνης, ορθοπυρόξενος, κλινοπυρόξενος, σερπεντίνης, ακτινόλιθος και αλουμινούχοι - χρωμιούχοι σπινέλιοι αξιοσημείωτου κοκκομετρικού μεγέθους (εικόνα 61 α,β ). Κατά τη διαδικασία της σερπεντινίωσης ο ολιβίνης και ο πυρόξενος έχουν εξαλλοιωθεί σε σερπεντίνη ενώ ο πυρόξενος έχει εξαλλοιωθεί επίσης σε βαστίτη (εικόνα 62 α,β ), χλωρίτη και ακτινόλιθο (εικόνα 63 α,β ). Ο βαθμός σερπεντινίωσης είναι μέτριος και παρατηρείται ελαφρά κάμψη των λαμελλών του κλινοπυρόξενου λόγω τεκτονικής καταπόνησης του πετρώματος. Υπάρχουν έντονες διακλάσεις κατά μήκος της λεπτής τομής 82

93 Al-Sp Εικόνα 61 α : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-32 (PPL). Χαρακτηριστικός ευμεγέθης αλουμινούχος σπινέλιος. Al-Sp Εικόνα 61 β : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-32 (XPL). Χαρακτηριστικός ευμεγέθης αλουμινούχος σπινέλιος. 83

94 Ol Serp Al-Sp Bas Cpx Εικόνα 62α: Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-32 (PPL). Παρατηρείται η ταινιωτή δομή του σερπεντίνη, η εξαλλοίωση του πυροξένου σε βαστίτη καθώς και διάσπαρτοι αλουμινούχοι σπινέλιοι σε μια μάζα πλούσια σε ολιβίνη. Ol Serp Al-Sp Bas Cpx Εικόνα 62β: Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-32 (XPL). Παρατηρείται η ταινιωτή δομή του σερπεντίνη, η εξαλλοίωση του πυροξένου σε βαστίτη καθώς και διάσπαρτοι αλουμινούχοι σπινέλιοι σε μια μάζα πλούσια σε ολιβίνη. 84

95 Act Chr-Sp Εικόνα 63α: Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-32 (PPL). Εμφάνιση ακτινόλιθου ως αποτέλεσμα της εξαλλοίωσης των πυροξένων. Διάσπαρτοι χρωμιούχοι σπινέλιοι σε μια μάζα πλούσια σε ολιβίνη. Act Chr-Sp Εικόνα 63β: Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-32 (XPL). Εμφάνιση ακτινόλιθου ως αποτέλεσμα της εξαλλοίωσης των πυροξένων. Διάσπαρτοι χρωμιούχοι σπινέλιοι σε μια μάζα πλούσια σε ολιβίνη. 85

96 ΠΕΡΙΟΧΗ: Μαυρολίμνη ΑΡ.ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΛΙΘΟΤΥΠΟΣ ΙΣΤΟΣ ΠΑΡΑΓΕΝΕΣΗ ΕΠΟΥΣΙΩΔΗ ΕΞΑΛΛΟΙΩΣΕΙΣ ΑΛΛΑ ΟΡΥΚΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ GE 32 Σερπεντινιωμένος Κοκκώδης, Ol, Opx, Cpx, Ol, Pyr serp, Μέτριος βαθμός Λερζόλιθος Κατακλαστικός, serp, Pyr bas σερπεντινίωσης, βαστίτης Act, talc, Al-sp, Pyr Act Έντονες Chr διακλάσεις, Ευμεγέθεις sp, Ελαφρά κάμψη των λαμελλών του Cpx. Το δείγμα GE 39 συλλέχθηκε στη περιοχή Μαυρολίμνη και πιο συγκεκριμένα στα ανώτερα τοπογραφικά σημεία της περιοχής. Τα πετρώματα στη περιοχή είναι πιο υγιή από ότι στα κατώτερα τοπογραφικά σημεία. Τα πετρώματα της περιοχής είναι κατακερματισμένα, μυλωνιτοποιημένα, έντονα τεκτονικά καταπονημένα και με έντονες διακλάσεις (εικόνα 64). Εικόνα 64: Δειγματοληψία στα υψηλότερα τοπογραφικά σημεία της Μαυρολίμνης. Χρήση γερανού για τη μεταφορά των όγκων καθώς το βάρος ήταν απαγορευτικό για οποιοδήποτε άλλο μέσο μεταφοράς. 86

97 Μακροσκοπικά το δείγμα GE-39 παρουσιάζεται ως ένας λεπτοκρυσταλλικός, ολοκρυσταλλικός λιθότυπος, με συμπαγή και ακανόνιστη υφή. Παρουσιάζει ένα σκουροπράσινο χρώμα ενώ σε αρκετά σημεία είναι πιο ανοιχτοπράσινο λόγω του χλωρίτη. Η δράση της σερπεντινίωσης είναι ορατή κατά τόπους. Οι διακλάσεις είναι αρκετά ευδιάκριτες με γυμνό μάτι κατά μήκος του όγκου (εικόνα 65) Εικόνα 65: Μακροσκοπικό δείγμα του σερπεντινιωμένου λερζόλιθου GE-39. Μικροσκοπικά το δείγμα GE-39 εμφανίζει κοκκώδη κατακλαστικό ιστό ενώ κατά τόπους ο σερπεντίνης δημιουργεί κυψελώδη ιστό ή ταινιωτή δομή (εικόνα 67 α,β ). Η κύρια ορυκτολογική παραγένεση είναι ολιβίνης, ορθοπυρόξενος, κλινοπυρόξενος, σερπεντίνης, ακτινόλιθος, αλουμινούχος σπινέλιος και χλωρίτης. Κατά τη διαδικασία της σερπεντινίωσης ο ολιβίνης και ο πυρόξενος έχουν εξαλλοιωθεί σε σερπεντίνη ενώ ο πυρόξενος έχει εξαλλοιωθεί επίσης σε χλωρίτη και ακτινόλιθο. Το δείγμα χαρακτηρίζεται από μέτριο έως υψηλό βαθμό σερπεντινίωσης και έντονες διακλάσεις. Στο δείγμα επίσης εμφανίζονται λαμέλλες απόμιξης ορθοπυρόξενου από κλινοπυρόξενο που παρουσιάζουν μια ελαφρά κάμψη λόγω τεκτονικής καταπόνησης του πετρώματος (εικόνα 66 α,β ) 87

98 Al-Sp Ol Serp Opx Εικόνα 66 α : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-39 (PPL). Χαρακτηριστική ταινιωτή δομή του σερπεντίνη εκτείνεται ανάμεσα σε ευμεγέθεις κρυστάλλους ορθοπυρόξενων και ολιβίνη ενώ ενδιάμεσα δίνουν το παρών διάσπαρτοι αλουμινούχοι σπινέλιοι. Al-Sp Ol Serp Opx Εικόνα 66 β : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-39 (XPL). Χαρακτηριστική ταινιωτή δομή του σερπεντίνη εκτείνεται ανάμεσα σε ευμεγέθεις κρυστάλλους ορθοπυρόξενων και ολιβίνη ενώ ενδιάμεσα δίνουν το παρών διάσπαρτοι αλουμινούχοι σπινέλιοι. 88

99 Opx Serp Ol Opx Εικόνα 67 α : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-39 (PPL). Ευμεγέθεις κρύσταλλοι ορθοπυρόξενου που διαπερνώνται από μία φλέβα πλούσια σε ολιβίνη στην οποία έχει δράσει μερικώς η διαδικασία της σερπεντινίωσης Opx Serp Ol Opx Εικόνα 67 β : Μικροσκοπική εικόνα του δείγματος GE-39 (PPL). Ευμεγέθεις κρύσταλλοι ορθοπυρόξενου που διαπερνώνται από μία φλέβα πλούσια σε ολιβίνη στην οποία έχει δράσει μερικώς η διαδικασία της σερπεντινίωσης 89

100 ΠΕΡΙΟΧΗ: Μαυρολίμνη ΑΡ.ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΛΙΘΟΤΥΠΟΣ ΙΣΤΟΣ ΠΑΡΑΓΕΝΕΣΗ ΕΠΟΥΣΙΩΔΗ ΟΡΥΚΤΑ GE 39 Σερπεντινιωμένος Λερζόλιθος Κοκκώδης, Κατακλαστικός, μυλονιτικός, ταινιωτός, κυψελώδης (serp) Ol, Opx, Cpx, serp, Act, Al-sp, Chl ΕΞΑΛΛΟΙΩΣΕΙΣ Ol, Pyr serp, Pyr Chl ΑΛΛΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Μέτριος έως υψηλός βαθμός σερπεντινίωσης, Έντονες διακλάσεις, Λαμέλλες απόμιξης Opx από Cpx, Ελαφρά κάμψη των λαμελλών του Cpx, Opx. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ο 7.1 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 το οφιολιθικό σύμπλεγμα στα Γεράνεια Όρη, βασίστηκε στην ανάλυση κύριων στοιχείων, ιχνοστοιχείων και σπάνιων γαιών. Αναλύθηκαν συνολικά, 3 σερπεντινιωμένοι λερζόλιθοι, 2 σερπεντινιωμένοι δουνίτες και 1 τροκτόλιθος. Αφού πραγματοποιήθηκε κονιοποίηση των πετρωμάτων τα δείγματα στάλθηκαν στο εργαστήριο ACME Labs του Καναδά 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 υπό 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. 90

101 7.2 Τεκτονισμένοι Περιδοτίτες Όπως έχει ήδη αναφερθεί, οι τεκτονισμένοι περιδοτίτες αποτελούν τα κατώτερα μέλη των οφιολιθικών συμπλεγμάτων και αντιπροσωπεύουν τμήματα του ανώτερου μανδύα, οποίος έχει υποστεί μερική τήξη και ανακρυστάλλωση. Λόγω της διαφυγής του μάγματος που σχηματίστηκε κατά τη μερική τήξη, ο ανώτερος μανδύας έχει αποπλυθεί ή εκχυμωθεί με ορισμένα χημικά στοιχεία, ενώ έχει εμπλουτιστεί σε κάποια άλλα και για το λόγο αυτό χρησιμοποιείται ο όρος αποπλυμένος, εκχυμωμένος ή υπολειμματικός μανδύας (depleted ή residual mantle). Όπως φαίνεται από τις χημικές αναλύσεις, όλα τα υπερβασικά δείγματα παρουσιάζουν υψηλές περιεκτικότητες στα στοιχεία Mg (MgO: 38,23 40,95 %), Ni ( ppm), ενώ χαμηλές τιμές παρουσιάζουν στο Cr (218,12 260,7 ppm). Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις Al, Ca, Ti που αναλύθηκαν στους λερζόλιθους σε σχέση με τους δουνίτες αποτελούν ένδειξη του πιο εμπλουτισμένου χαρακτήρα των λερζολίθων ως προς τους δουνίτες που παρουσιάζουν περισσότερο χαρακτήρες εκχυμωμένου μανδύα. Οι σχετικά αυξημένες συγκεντρώσεις Al και Ca των λερζολίθων συνδέονται κύρια με τις φάσεις του κλινοπυρόξενου και του αλουμινούχου σπινέλιου της παραγένεσής τους. Οι λερζόλιθοι παρουσιάζουν τιμές (0,944 1,198) του λόγου CaO/Al 2 O 3 υψηλότερες σε σχέση με την αντίστοιχη τιμή (=0,8) του μέσου πρωτογενούς μανδύα (PUM, BONATTI & MICHAEL 1989, ALLEGRE et al. 1995) ενώ οι δουνίτες παρουσιάζουν ασύμφωνες τιμές μεταξύ τους καθώς ο δουνίτης GE-17 παρουσιάζει χαμηλότερη τιμή του συγκεκριμένου λόγου συγκριτικά με αυτή του PUM (0,416) ενώ ο δουνίτης GE-37 επιδεικνύει υψηλότερη τιμή του συγκεκριμένου λόγου συγκριτικά με αυτή του PUM αλλά και των λερζολίθων. (1,722). Μία ακόμα ένδειξη της σύνδεσης των δουνιτών με τα χαρακτηριστικά του εκχυμωμένου μανδύα αποτελούν οι χαμηλές συγκεντρώσεις σπάνιων γαιών (REE), οι περισσότερες από τις οποίες βρίσκονται κάτω από το όριο ανιχνευσιμότητας σε αντίθεση με τους λερζόλιθους που μαρτυρούν ένα πιο εμπλουτισμένο χαρακτήρα. Ο δουνίτης GE-37 είναι περισσότερο εμπλουτισμένος σε ελαφριές σπάνιες γαίες (LREE) σε σχέση με το δουνίτη GE-17, γεγονός που αποτελεί χαρακτηριστικό μανδυακών περιδοτιτών που έχουν επηρεαστεί από μετασωμάτωση (Kelemen et al. 1992). Σε όλα τα δείγματα δουνιτών και λερζολίθων οι σπάνιες γαίες Eu και Sm βρίσκονται κάτω από το όριο ανιχνευσιμότητας. 7.3 Βασικά Γαββρικά Πετρώματα Στη κατηγορία αυτή ανήκει ο τροκτόλιθος από το οφιολιθικό σύμπλεγμα των Γερανείων ο οποίος διαφοροποιείται χημικά από τα υπόλοιπα δείγματα κυρίως ως προς τα υψηλότερα ποσοστά συμμετοχής των Al 2 O 3, CaO, Na 2 O και τις χαμηλότερες περιεκτικότητες σε Fe 2 O 3, MgO. Τα υψηλότερα ποσοστά σε Al 2 O 3, CaO, Na 2 O οφείλονται στο υψηλό ποσοστό των πλαγιοκλάστων που συμμετέχουν στην ορυκτολογική παραγένεση του τροκτόλιθου. Τα σχετικά υψηλά ποσοστά σε MgO ερμηνεύονται από τη συμμετοχή 91

102 φορστεριτικού ολιβίνη στη παραγένεση. Όσον αφορά στο υψηλό ποσοστό τους σε απώλεια πύρωσης (LOI), οφείλεται κυρίως στη μερική σερπεντινίωση του ολιβίνη καθώς και στη ροδινγκιτίωση που χαρακτηρίζει κατά τόπους το δείγμα. Στη παρακάτω εικόνα (εικόνα 68) παρουσιάζονται τα γραφήματα των σπάνιων γαιών των υπό μελέτη βασικών και υπερβασικών δειγμάτων, κανονικοποιημένα ως προς τις μέσες τιμές των χονδριτών μετεωριτών. Στο διάγραμμα αυτό διακρίνονται τρείς ομάδες γραφημάτων, οι οποίες αντιστοιχούν στο τροκτόλιθο, στους δουνίτες και στους λερζόλιθους. Οι δουνίτες παρουσιάζονται μερικώς εμπλουτισμένοι στις ελαφριές σπάνιες γαίες ενώ βρίσκονται κάτω από το όριο ανιχνευσιμότητας στις βαριές. Τα γραφήματα των λερζολίθων παρουσιάζουν έντονες διακυμάνσεις καθώς αποτελούν εμπλουτισμένα πετρώματα του πρωτογενούς μανδύα. Στο τροκτόλιθο παρατηρούνται διακυμάνσεις στις τιμές των ενδιάμεσων σπάνιων γαιών όπου χαρακτηριστική είναι η θετική ανωμαλία Eu που πιθανά οφείλεται σε συσσώρευση πλαγιοκλάστου. Οι Pallister & Knight (1981), μελετώντας τα γαββρικά πετρώματα του Ομάν, διατύπωσαν την άποψη ότι οι θετικές ανωμαλίες Eu υποδεικνύουν σωρειτική προέλευση, δηλαδή κλασματική κρυστάλλωση κατά τη ψύξη του μάγματος, από το οποίο έχει διαφύγει ένα ποσοστό ρευστής φάσης. Παρόμοια θετική ανωμαλία Eu έχει αναφερθεί επίσης σε γαββρικά πετρώματα από άλλα οφιολιθικά συμπλέγματα του Ελληνικού χώρου (π.χ Tsikouras & Hatzipanagiotou 1998a, b, Pomonis et al. 2007b) GE-37 GE-24 GE-17 GE-31 GE-32 GE-39 Εικόνα 68: Προβολή των συστάσεων των σπάνιων γαιών αντιπροσωπευτικών δειγμάτων από τα βασικά και υπερβασικά πετρώματα των Γερανείων, ως προς τις τιμές του μέσου χονδρίτη (τιμές κανονικοποίσης κατά Nakamura 1974) 92

103 7.4 Προσδιορισμός του βαθμού χημικής αποσάθρωσης μέσω χημικών δεικτών Οι διεργασίες χημικής αποσάθρωσης (chemical weathering) που λαμβάνουν χώρα στα πετρώματα, είναι δυνατό να προκαλέσουν σημαντικές μεταβολές στα ορυκτολογικά, ιστολογικά και γεωχημικά τους χαρακτηριστικά και ως εκ τούτου στις φυσικομηχανικές τους ιδιότητες (Gupta & Rao 2001, Aydin & Duzgoren-Aydin 2002). Οι μεταβολές αυτές έχουν ως αποτέλεσμα τη σταδιακή αύξηση του βαθμού ετερογένειας του πετρώματος σε όλες τις κλίμακες. Επομένως, ο ποσοτικός προσδιορισμός του βαθμού χημικής αποσάθρωσης, αποτελεί μία από τις σημαντικότερες παραμέτρους για τη δημιουργία μοντέλων πρόβλεψης των διαφόρων φυσικομηχανικών ιδιοτήτων των πετρωμάτων. Μέχρι σήμερα έχει προταθεί ένας μεγάλος αριθμός χημικών δεικτών για διάφορες κατηγορίες πετρωμάτων, με σκοπό την αποτύπωση των χημικών μεταβολών που λαμβάνουν χώρα κατά την αποσάθρωση (π.χ. Reiche 1943, Ruxton 1968, Onodera et al. 1974, Malomo 1980, Rocha Filho et al. 1985, Tuncer 1988, Costa Filho et al. 1989, Ebuk et al. 1993, Irfan 1996, Esaki & Jiang 1999, Ceryan 2008). Όσον αφορά στα δομικά χαρακτηριστικά των πετρωμάτων, είναι δυνατό κατά τη χημική αποσάθρωση να επέλθει αποδυνάμωση των δεσμών μεταξύ των μεμονωμένων ορυκτών κόκκων τους, καθώς και αύξηση του πορώδους. Επιπλέον, είναι δυνατό να προκύψουν τροποποιήσεις στη μηχανική αντοχή, λόγω της μετατροπής των πρωτογενών ορυκτών σε δευτερογενείς φάσεις διαφορετικών μηχανικών χαρακτηριστικών, καθώς και λόγω της απόθεσης δευτερογενών ορυκτών φάσεων εντός των πόρων και των μικρορωγμών. Κύριος σκοπός όλων των χημικών δεικτών είναι η αριθμητική έκφραση των χημικών μεταβολών που προκαλούνται στα πετρώματα κατά την αποσάθρωση. Οι τιμές που υπολογίζονται είναι δυνατό να συσχετιστούν με τις φυσικομηχανικές ιδιότητες, προκειμένου να διερευνηθούν πιθανές τάσεις αλληλεξάρτησης. Συνεπώς, σε αρκετές περιπτώσεις οι δείκτες αποσάθρωσης καθιστούν δυνατή την εκτίμηση των φυσικομηχανικών παραμέτρων των πετρωμάτων κατά τα πρώιμα στάδια μιας μελέτης, χωρίς την πραγματοποίηση χρονοβόρων και οικονομικά ασύμφορων δοκιμών. Ακόμη, με συστηματική δειγματοληψία και με βάση τις υπολογισθείσες τιμές των χημικών δεικτών, καθίσταται δυνατή η οριοθέτηση ζωνών ανάλογα με το βαθμό αποσάθρωσης. Ο μεγάλος αριθμός των δεικτών που έχουν προταθεί, υποδεικνύει ότι κανένας από αυτούς δεν έχει καθολική εφαρμογή, αφού οι διεργασίες που διέπουν την αποσάθρωση ποικίλουν σημαντικά όχι μόνο ανά λιθότυπο αλλά και ανά περιοχή μελέτης. Η κύρια υπόθεση για τη διατύπωση αυτών των δεικτών είναι ότι η συμπεριφορά των χημικών στοιχείων ελέγχεται εξολοκλήρου από τις διεργασίες αποσάθρωσης. Σύμφωνα με τους Duzgoren-Aydin et al. (2002), οι χημικοί δείκτες αποσάθρωσης εκφράζουν ότι όσο αυξάνεται ο βαθμός αποσάθρωσης: (i) τα ποσοστά συγκεκριμένων κύριων οξειδίων (συμπεριλαμβανομένων των Al2O3, Fe2O3, TiO2), τα οποία θεωρούνται δυσκίνητα, παραμένουν σταθερά, (ii) τα ποσοστά των SiO2, Na2O, 93

104 K2O, CaO και MgO, τα οποία θεωρούνται ευκίνητα, μειώνονται και (iii) το ποσοστό σε απώλεια πύρωσης (LOI) αυξάνεται. Επομένως, είναι εμφανές ότι για τον υπολογισμό των περισσότερων χημικών δεικτών θα πρέπει να είναι γνωστά τα ποσοστά των πετρωμάτων σε κύρια οξείδια. Ωστόσο, υπάρχουν και κάποιες εξαιρέσεις, όπως για παράδειγμα ο δείκτης WIP (Parker 1970), ο οποίος εκφράζεται ως ατομικές αναλογίες συγκεκριμένων ευκίνητων στοιχείων. Οι δείκτες που εκφράζονται ως μοριακοί λόγοι μπορούν να διαιρεθούν σε 5 επιμέρους ομάδες (εικόνα 69). Όσον αφορά στους δείκτες που εκφράζουν μοριακούς λόγους και κανονικοποιούνται από τις συστάσεις των αντίστοιχων μη αποσαθρωμένων μητρικών πετρωμάτων τους, μπορούν να θεωρηθούν ως μία ξεχωριστή ομάδα (Duzgoren-Aydin et al. 2002). Ακόμη, οι Sueoka et al. (1985) πρότειναν τη χρήση του LOI (Loss On Ignition) ως δείκτη χημικής αποσάθρωσης των πετρωμάτων. Εικόνα 69: Κριτήρια ταξινόμησης των χημικών δεικτών αποσάθρωσης με παραδείγματα (τροποποιημένο από Duzgoren-Aydin et al. 2002). 94

105 7.4.1 Χρήση χημικών δεικτών αποσάθρωσης στα υπό μελέτη πετρώματα Στα οφιολιθικά πετρώματα, η αποσάθρωση κυμαίνεται σημαντικά και μπορεί να προκαλέσει αξιοσημείωτες μεταβολές στα ορυκτολογικά και ιστολογικά τους χαρακτηριστικά και κατά συνέπεια στην ποιότητά τους για χρήση τους σε διάφορες κατασκευαστικές βιομηχανικές εφαρμογές. Πρακτικά, σχεδόν όλα τα βασικά και υπερβασικά πετρώματα είναι περισσότερο ή λιγότερο επηρεασμένα από τις διεργασίες χημικής αποσάθρωσης. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, ως δείκτης χημικής αποσάθρωσης, προκειμένου να διερευνηθούν πιθανές τάσεις αλληλεξάρτησης μεταξύ των χημικών μεταβολών και των φυσικομηχανικών ιδιοτήτων των συλλεχθέντων δειγμάτων, επιλέχθηκε το LOI. Με βάση τις τιμές LOI μελετήθηκαν πιθανές μετακινήσεις των κύριων στοιχείων κατά τη σερπεντινίωση. Γενικά, η τιμή LOI αποτελεί δείκτη του βαθμού σερπεντινίωσης των βασικών και υπερβασικών πετρωμάτων, καθότι τα ορυκτά του σερπεντίνη περιέχουν 12-15% κ.β. H 2 O (Deer et al. 1992). Στα διαγράμματα συσχέτισης των Al 2 O 3,CaO και MgO με το LOI παρατηρείται ομαδοποίηση των τιμών LOI ανά λιθότυπο. Οι σερπεντινιωμένοι λερζόλιθοι παρουσιάζουν τιμές LOI (2,7 4,1%) ενώ οι σερπεντινιωμένοι δουνίτες παρουσιάζουν υψηλότερες τιμές (11,4 14,1%). Η διάκριση των δύο παραπάνω ομάδων συμφωνεί με τα αποτελέσματα της πετρογραφικής εξέτασης, από την οποία προέκυψε ότι τα δείγματα της πρώτης ομάδας παρουσιάζουν χαμηλότερο βαθμό σερπεντινίωσης σε σχέση με τη δεύτερη. (εικόνα 70,71,72) Εικόνα 70: Προβολή της περιεκτικότητας σε LOI ως προς το ποσοστό σε Al 2 O 3. 95

106 Εικόνα 71: Προβολή της περιεκτικότητας σε LOI ως προς το ποσοστό σε CaO. Εικόνα 72: Προβολή της περιεκτικότητας σε LOI ως προς το ποσοστό σε MgO. 96

107 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ο 8 Εργαστηριακές δοκιμές Αποτελέσματα 8.1 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 (Πίνακας 2) υπό μορφή πίνακα οι εργαστηριακές δοκιμές καθώς και τα πρότυπα που ακολουθήθηκαν σε κάθε περίπτωση. Εργαστηριακές δοκιμές αδρανών υλικών Γενικές ιδιότητες Γεωμετρικές ιδιότητες Φυσικές ιδιότητες Μηχανικές ιδιότητες Φυσικοχημικές ιδιότητες Πρότυπα με τα οποία υλοποιήθηκαν οι δοκιμές Δειγματοληψία ΕΛΟΤ ΕΝ Πετρογραφική εξέταση ΕΛΟΤ ΕΝ Δείκτης πλακοειδούς BS 812: Δείκτης επιμήκυνσης BS 812: Ισοδύναμο άμμου ASTM D-2419 Περιεχόμενη υγρασία AASHTO T255 Φαινόμενη πυκνότητα ΕΛΟΤ ΕΝ 1097 Υδαταπορροφητικότητα ΕΛΟΤ ΕΝ 1096 Δείκτης Los Angeles A.A.S.H.T.O.T Δοκιμή Micro-Deval ΕΛΟΤ EN Αντοχή σε μονοαξονική θλίψη (UCS) Σκληρότητα κατά σφύρα Schmidt (Schmidt Hammer Hardness) Ανθεκτικότητα στην αποσάθρωση με χρήση αλάτων MgSO4 (Δοκιμή υγείας) ASTM D-2938 ISRM (1981) ΕΛΟΤ ΕΝ Μπλε μεθυλενίου ΕΛΟΤ ΕΝ Πίνακας 2: Εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν στα υπό μελέτη δείγματα. 97

108 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 στην εξυγιαντική ικανότητα που φέρουν ως ρυθμιστές του ph σε λίμνες ρυπασμένες από όξινες απορροές. 8.2 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 υπό μελέτη οφιολιθικών πετρωμάτων. Η δειγματοληψία πραγματοποιήθηκε με χρήση καλεμιών, λεπιδιών και σφυριών, κατά μήκος προϋπαρχόντων ασυνεχειών και η μεταφορά των δειγμάτων πραγματοποιήθηκε με χρήση γερανού καθώς το βάρος των δειγμάτων ήταν απαγορευτικό για οποιοδήποτε άλλο μέσο μεταφοράς. Σε κάθε θέση δειγματοληψίας συλλέχθηκε ένας συμπαγής όγκος Kg (εικόνα 73). Το υλικό μεταφέρθηκε στο Εργαστήριο Έρευνας Ορυκτών και Πετρωμάτων του Τμήματος Γεωλογίας, του Πανεπιστημίου 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. 98

109 Εικόνα 73: Μεταφορά του υλικού στο Εργαστήριο Έρευνας Ορυκτών και Πετρωμάτων του Τμήματος Γεωλογίας, του Πανεπιστημίου Πατρών 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 υπό εξέταση λιθοτύπων σε πολωτικό μικροσκόπιο με διερχόμενο φώς (εικόνα 74) 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). 99

110 Εικόνα 74: Χρήση πολωτικού μικροσκοπίου με διερχόμενο φώς για τη πετρογραφική εξέταση των δειγμάτων 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. 100

111 Η ποσότητα του αντιπροσωπευτικού δείγματος καθορίζεται ανάλογα με το ονομαστικό μέγεθος των κόκκων σύμφωνα με τον Πίνακα 3. Το δείγμα αρχικώς ξηραίνεται στους 105±50C μέχρι σταθερού βάρους και ζυγίζεται. Εν συνεχεία κοσκινίζεται το δείγμα σύμφωνα με τα κόσκινα του Πίνακα 3. Κάθε κλάσμα ζυγίζεται και φυλάσσεται χωριστά. Από το άθροισμα του βάρους των επιμέρους κλασμάτων (Μ1) 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 (Μ2). Κλάσμα αδρανών υλικών Πλάτος σχισμής του Ελάχιστο βάρος για τη Ονομαστικό μέγεθος κοσκίνων (mm) μετρητή πλακοειδούς* δοκιμή (Kg) 100% διερχόμενο 100% συγκρατούμενο 63,0 50,0 33,9 ± 0, ,0 37,5 26,3 ± 0, ,5 28,0 19,7 ± 0, ,0 20,0 14,4 ± 0, ,0 14,0 10,2 ± 0, ,0 10,0 7,2 ± 0,1 1 10,0 6,30 4,9 ± 0,1 0,5 *Η διάσταση αυτή είναι ίση με 0,6 φορές του μέσου ανοίγματος των κοσκίνων.. Πίνακας 3: Στοιχεία προσδιορισμού του δείκτη πλακοειδούς σύμφωνα με τα Βρετανικά πρότυπα Το δείγμα κοσκινίζεται κάνοντας χρήση των ειδικών κοσκίνων πλακοειδούς (εικόνα 75i,ii ), 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 IF = 100 M2 = Το συνολικό βάρος των κλασμάτων (g) M3 = Το βάρος των διερχόμενων όλων των κλασμάτων από τα αντίστοιχα κόσκινα πλακοειδούς (g). 101

112 Εικόνα 75i: Μετρητής δείκτη πλακοειδούς Εικόνα 75ii: Χρήση του μετρητή δείκτη πλακοειδούς κατά τη παρούσα διατριβή. Η δοκιμή πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τις Βρετανικές προδιαγραφές (BS 812:105.1) 102

113 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 (IE) 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 (Πίνακας 4). Κλάσμα αδρανών υλικών Άνοιγμα μεταξύ των Ελάχιστο βάρος για τη Ονομαστικό μέγεθος κοσκίνων (mm) μεταλλικών ράβδων δοκιμή (Kg) 100% διερχόμενο 100% συγκρατούμενο στο μετρητή μήκους* 50,0 37,5 78,7 ± 0, ,5 28,0 59,0 ± 0, ,0 20,0 43,2 ± 0,3 5 20,0 14,0 30,6 ± 0,3 2 14,0 10,0 21,6 ± 0,2 1 10,0 6,30 14,7 ± 0,2 0,5 *Η διάσταση αυτή είναι ίση με 1,8 φορές του μέσου ανοίγματος των κοσκίνων. Πίνακας 4: Στοιχεία προσδιορισμού του δείκτη επιμήκυνσης σύμφωνα με τα Βρετανικά πρότυπα. Κάθε κλάσμα ζυγίζεται και φυλάσσεται χωριστά. Από το άθροισμα του βάρους των επιμέρους κλασμάτων (Μ1) υπολογίζεται η επί τοις εκατό αναλογία του κάθε κλάσματος, τα κλάσματα που συμμετέχουν σε ποσοστό μικρότερο του 5% και υπολογίζεται το βάρος του δείγματος που παραμένει (Μ2). Κάνοντας χρήση του μετρητή της εικόνας 76i,ii 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 : ΙΕ =

114 M2 = Το συνολικό βάρος των κλασμάτων (g) M3 = Το βάρος των συγκρατούμενων κόκκων όλων των κλασμάτων από τα αντίστοιχα κόσκινα επιμήκυνσης (g). Εικόνα 76i: Μετρητής δείκτη επιμήκυνσης Εικόνα 76ii: Χρήση του μετρητή δείκτη επιμήκυνσης κατά τη παρούσα διατριβή. 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. 104

115 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 του ασφαλτομίγματος. Επιπροσθέτως τα αργιλικά ορυκτά λειτουργούν ως λιπαντές μεταξύ των μεγαλύτερων κόκκων με αποτέλεσμα να δημιουργούνται επιφάνειες. 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 (εικόνα 77): (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 cm3, (7) πλαστικό χωνί. Τέλος απαιτείται υδατικό διάλυμα, το οποίο περιέχει άνυδρο CaCl2, γλυκερίνη και φορμαλδεϋδη. Εικόνα 77: Εργαστηριακός εξοπλισμός δοκιμής ισοδυνάμου άμμου 105

116 Λαμβάνεται αρχικά ικανή ποσότητα υλικού 1500 gr, το οποίο να διέρχεται από το κόσκινο NO4 (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. 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) (εικόνα 78,79) Το ισοδύναμο άμμου υπολογίζεται ως εξής : SE = 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. 106

117 15 in Η h Εικόνα 78: 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 Εικόνα 79: Η δοκιμή του ισοδύναμου άμμου όπως πραγματοποιήθηκε στη παρούσα διατριβή. 107

118 8.2.3 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 (εικόνα 80) 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 80: 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. 108

119 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 (Πίνακας 5). Αρχικά το υπό 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 ± 50C μέχρι σταθερού βάρους και καταγράφεται η τιμή που λαμβάνει τελικά με ακρίβεια 0,1 gr (m2). Η περιεχόμενη υγρασία τελικά υπολογίζεται από τον τύπο : m1: Δείγμα στην φυσική του κατάσταση m2: Δείγμα μετά τον κλίβανο W = 100 Μεγαλύτερο μέγεθος κόκκων (mm) Ελάχιστο βάρος δείγματος (Kg) 4,75 0,5 9,5 1,5 12, , Πίνακας 5: 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 υπό εξέταση δειγμάτων πραγματοποιήθηκε σύμφωνα τα Ευρωπαϊκά πρότυπα (ΕΛΟΤ ΕΝ ) σε συγκεκριμένη ποσότητα αδρανούς υλικού ανάλογα με την κοκκομετρία που επιλέγεται κάθε φορά (Πίνακας 6). Μέγιστο μέγεθος κόκκων δείγματος (mm) Ελάχιστο βάρος δείγματος (Kg) , <4 1 Πίνακας 6: Ποσότητες υλικού που απαιτούνται για τον προσδιορισμό της φαινόμενης πυκνότητας και υδαταπορροφητικότητας ανάλογα με το κοκκομετρικό κλάσμα που χρησιμοποιείται 109

120 Εφόσον πραγματοποιηθεί η επιλογή του κλάσματος και επομένως του αντίστοιχου βάρους αδρανούς υλικού, ξεπλένεται ώστε να απομακρυνθεί το λεπτόκοκκο υλικό που 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 m2 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 m1 με ακρίβεια 0,1 gr. Μετά το πέρας της παραπάνω διαδικασίας το δείγμα μεταφέρεται σε κλίβανο σε θερμοκρασία 110 ± 5 0C όπου και ξηραίνεται μέχρι σταθερού βάρους με ακρίβεια 0,1 gr (m4). Το καλάθι επιστρέφει στην δεξαμενή και ακολούθως ζυγίζεται εντός αυτής και καταγράφεται το βάρος του με ακρίβεια 0,1 gr (m3). Ο υπολογισμός των αποτελεσμάτων πραγματοποιείται με το ακόλουθο τυπολόγιο : Φαινόμενη πυκνότητα : ρa= ρw Υδαταπορροφητικότητα : Wa = 100 Όπου ρw : πυκνότητα νερού (gr/cm3) m1 : βάρος στον αέρα του κορεσμένου και επιφανειακά ξηρού δείγματος (gr) m2 : βάρος καλαθιού και δείγματος στο νερό (gr) m3 : βάρος του καλαθιού στο νερό (gr) m4 : βάρος στον αέρα του δείγματος που έχει υποστεί ξήρανση (gr) 110

121 8.2.4 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 81 παρουσιάζονται τρεις από αυτούς τους μηχανισμούς με σχηματική απεικόνιση των ενδιάμεσων σταδίων. Εικόνα 81: Σχηματική απεικόνιση τριών τύπων αστοχίας κατά Gramberg (Σοφιανός, 2001) 111

122 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 (εικόνα 84). 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 (εικόνα 82) 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 82: Υδραυλική πρέσα που χρησιμοποιείται κατά την θραύση των δοκιμίων. 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±50C. Το δοκίμιο τοποθετείται στο κέντρο του άξονα φόρτισης και εφαρμόζεται σε αυτό φορτίο με συνεχή καις σταθερό ρυθμό 0,5-1,0 MPa/sec. 112

123 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 (εικόνα 83) παρά τις δυσκολίες που ανέκυψαν κατά την εξαγωγή κυλινδρικών δοκιμίων. Η ύπαρξη πυκνού δικτύου μικρορωγμών και φλεβιδίων στα υπό μελέτη οφιολιθικά πετρώματα δημιουργεί σημαντικά προβλήματα κατά την διεξαγωγή της πυρηνοληψίας, ενώ παράλληλα μειώνει σημαντικά και την αντιπροσωπευτικότητα των αποτελεσμάτων της αντοχής των υπό μελέτη δειγμάτων σε μονοαξονική φόρτιση. 113

124 Εικόνα 83: Πυρηνοληψία με αδαμαντοτρύπανο κατά την εκτέλεση της παρούσας διατριβής στο Εργαστήριο Έρευνας Ορυκτών και Πετρωμάτων του Τμήματος Γεωλογίας, του Πανεπιστημίου Πατρών. Εικόνα 84: Τυπικές θραύσεις σε κυλινδρικά δοκίμια υπο την άσκηση μονοαξονικής φόρτισης. (Α, Ε: Σερπεντινιωμένος Δουνίτης - Β: Τροκτόλιθος - Γ, Δ, ΣΤ: Σερπεντινιωμένος Λερζόλιθος). 114

125 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 85 απεικονίζονται διάφοροι τρόποι φόρτισης ανάλογα με το σχήμα του δοκιμίου Εικόνα 85: Τύποι δοκιμής σημειακής φόρτισης : 1) διαμετρική δοκιμή, 2) αξονική δοκιμή, 3) δοκιμή σε ορθογώνιο δοκίμιο, 4) δοκιμή σε ακανόνιστο δοκίμιο (ISRM 1985). 115

126 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 (εικόνα 86,89). 1 2 Εικόνα 86: 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). 116

127 Από το φορτίο αστοχίας λαμβάνεται ο δείκτης αντοχής σε σημειακή φόρτιση Is ως το πηλίκο του φορτίου αστοχίας P προς το τετράγωνο της απόστασης D μεταξύ των ακμών φόρτισης, έχουμε δηλαδή : Is = P/De 2 Όπου : De : η ισοδύναμη διάμετρος του δοκιμίου, η οποία υπολογίζεται ως εξής : 2 De = D2 για την περίπτωση της διαμετρικής φόρτισης 2 De = 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 Is, ο οποίος είναι συνάρτηση της ισοδύναμης διαμέτρου De του δοκιμίου. Ο νέος αυτός δείκτης ονομάζεται ανηγμένος δείκτης σημειακής φόρτισης Is(50) και ορίζεται ως η τιμή του Is όταν πραγματοποιείται διαμετρική δοκιμή με D = 50 mm (Πίνακας 7). Αν το δοκίμιο έχει De 50 mm, τότε πρέπει να πραγματοποιηθεί και διόρθωση κλίμακας (ή μεγέθους) και να υπολογισθεί ο δείκτης Is(50) που είναι ο τυποποιημένος δείκτης αναφοράς. Δεδομένης της τιμής του Is(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 Is/50 Πολύ υψηλής αντοχής >8 Υψηλής αντοχής 4-8 Μέσης αντοχής 2-4 Χαμηλής αντοχής 1-2 Πολύ χαμηλής αντοχής Δε συνίσταται δοκιμή <1 Πίνακας 7: Ταξινόμηση πετρώματος βάσει του διορθωμένου δείκτη σημειακής φόρτισης Is 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 (εικόνα ) βάσει του οποίου υπολογίζεται ο ισοδύναμος δείκτης σημειακής φόρτισης κυλινδρικού δοκιμίου διαμέτρου 50 mm, από τον δείκτη που έχει υπολογιστεί από δοκιμή σε δοκίμιο διαφορετικής διαμέτρου. Η χρήση του νομογραφήματος απεικονίζεται στο αντίστοιχο σχήμα (εικόνα 87). Πλέον η χρήση του νομογράμματος θεωρείται ξεπερασμένη. 117

128 Εικόνα 87: Νομόγραμμα υπολογισμού Is (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 De και η γραφική απεικόνιση της σχέση μεταξύ P και De 2. 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 (εικόνα 88, Σοφιανός, 2001). Τα σημεία που αποκλίνουν σημαντικά της ευθείας είναι δυνατό να μη ληφθούν υπόψη, ωστόσο δε θα πρέπει να διαγραφούν. Η τιμή P50 μπορεί να υπολογιστεί γραφικά και αντιστοιχεί σε 2500mm 2. Η διορθωμένη τιμή του δείκτη σημειακής φόρτισης Is(50) υπολογίζεται από τη σχέση P50/

129 Εικόνα 88: Γραφική απεικόνιση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από δοκιμές σημειακής φόρτισης με διάφορες ισοδύναμες διαμέτρους, De, και γραφικός υπολογισμός του P50 (από Σοφιανός, 2001). Όταν τα παραπάνω δεν είναι εφικτό να πραγματοποιηθούν, η διόρθωση μεγέθους μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας την παρακάτω εξίσωση: Is(50) = F*Is Όπου F ο συντελεστής διόρθωσης μεγέθους, ο οποίος μπορεί να προκύψει από την εξίσωση: F = (De/50) 0,45 Όταν η διάμετρος De είναι περίπου 50mm, τότε για τον υπολογισμό του F μπορεί να χρησιμοποιηθεί η παρακάτω εξίσωση: F = Η μέση τιμή του Is(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. 119

130 Α. Β. Γ. Δ. Ε. ΣΤ. Εικόνα 89: Τυπικές θραύσεις σε κυλινδρικά και διαμορφωμένα δοκίμια υπο την άσκηση σημειακής φόρτισης. (Α, Ε: Σερπεντινιωμένοι Δουνίτες, Β:Τροκτόλιθος, Γ, Δ, ΣΤ: Σερπεντινιωμένοι Λερζόλιθοι) 120

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 (εικόνα 90) (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 90: Νομόγραμμα συσχέτισης της σκληρότητας Schmidt με την αντοχή σε μονοαξονική θλίψη (Deere & Miller 1966). 121

132 Η σφύρα Schmidt (εικόνα 91,92) αποτελείται από ένα ελατήριο και ένα πιστόνι, το οποίο τοποθετείται κάθετα πάνω στην επιφάνεια του υπό μελέτη ακανόνιστου ή μορφοποιημένου δοκιμίου. Το ελατήριο απελευθερώνεται και το πιστόνι αναπηδά πάνω στην επιφάνεια του πετρώματος. Τα αποτελέσματα της δοκιμής εξαρτώνται 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 91: Σφύρα Schmidt τύπου L που πραγματοποιήθηκε η δοκιμή σε πυρήνες υπερβασικών και βασικών λιθότυπων. Εικόνες 92: Μετρήσεις με σφύρα Schmidt σε σερπεντινίτη κατά την εργασία υπαίθρου 122

133 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 (εικόνα 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. Κατά τη δοκιμή, αδρανές υλικό συγκεκριμένης μάζας και διαβάθμισης (Πίνακα 8) αφού έχει ξηρανθεί στους 110 ± 5 0C μέχρι σταθερού βάρους ίσου με 5000gr ± 10gr (M1) 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 (Πίνακα 9). 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 (Μ2). Η διαφορά μεταξύ του αρχικού και του τελικού βάρους του δείγματος, εκφρασμένη επί τοις εκατό του αρχικού βάρους, δίνει το ποσοστό φθοράς του υπό εξέταση αδρανούς υλικού. Ο δείκτης LA υπολογίζεται από τον τύπο: L.A = 100% Μ1: το αρχικό βάρος του δείγματος (gr), M2: το συγκρατούμενο βάρος στο κόσκινο N

134 Εικόνα 93: Η διαδικασία της δοκιμής Los Angeles όπως πραγματοποιήθηκε κατά την εκπόνηση της παρούσας διατριβής. 124

135 mm Μέγεθος κοσκίνων Ποσότητα υλικού ανά διαβάθμιση (gr) Διαβαθμίσεις Διερχόμενα Συγκρατούμενα A B C D Όνομ. μέγεθος mm Όνομ. μέγεθος 37,5 1 ½ʺ 25 1ʺ 1250± ʺ 19 ¾ʺ 1250±25 19 ¾ʺ 12,5 ½ʺ 1250± ±10 12,5 ½ʺ 9,5 3/8 1250± ±10 9,5 3/8ʺ 6,3 ¼ʺ 2500±10 6,3 ¼ʺ 4,75 N ±10 4,75 N04 2,36 N ±10 ΣΥΝΟΛΟ 5000± ± ± ±10 Πίνακας 8: Διαβαθμίσεις αδρανών για τη δοκιμή Los Angeles κατά ASTM Διαβάθμιση Αριθμός σφαιρών Συνολικό βάρος σφαιρών, gr A ± 25 B ±25 C ±20 D ±15 Πίνακας 9: Αριθμός σφαιρών και βάρος σφαιρών ανά διαβάθμιση 125

136 Δοκιμή Micro-Deval Η δοκιμή Micro-Deval (MDE) εκτελέστηκε με βάση τις νέες Ευρωπαϊκές προδιαγραφές (ΕΛΟΤ EN ). Προσδιορίζει την αντίσταση του υλικού σε φθορά και πραγματοποιείται στην ειδική συσκευή Μicro- Deval (εικόνα 94), η οποία αποτελείται από υδατοστεγή και αεροστεγή περιστρεφόμενα τύμπανα, διαμέτρου 200±1 mm και μήκους 154±1 mm (το μήκος τους στην περίπτωση των σκύρων είναι 400±2 mm). Περιστρέφονται με τη βοήθεια ηλεκτροκινητήρα με σταθερό ρυθμό και εισάγονται σε αυτά ατσάλινες σφαίρες διαμέτρου 10±5 mm. Ο αριθμός των σφαιρών εξαρτάται από τη διαβάθμιση του υλικού που τοποθετείται στο τύμπανο κάθε φορά. Σε κάθε τύμπανο προστίθεται επίσης ποσότητα νερού 2,5±0,05 lt και προκύπτει ο δείκτης Μicro-Deval σε υγρές συνθήκες (MDE). Ωστόσο, η δοκιμή είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί χωρίς την προσθήκη νερού, οπότε προκύπτει ο δείκτης Μicro-Deval σε ξηρές συνθήκες (MDS). Εικόνα 94: Η διαδικασία της δοκιμής Micro-Deval όπως πραγματοποιήθηκε κατά την εκπόνηση της παρούσας διατριβής. 126

137 Η δοκιμή πραγματοποιείται σε υλικό που διέρχεται από το κόσκινο των 14 mm και συγκρατείται στο κόσκινο των 10 mm. Επιπρόσθετα, η διαβάθμιση του δείγματος θα πρέπει να ικανοποιεί μία από τις ακόλουθες προϋποθέσεις: (α) 60-70% του υλικού να διέρχεται από το κόσκινο των 12,5 mm ή (β) 30-40% να διέρχεται από το κόσκινο των 11,2 mm. Το κοσκινισμένο υλικό αρχικά πλένεται και ξηραίνεται στους 110±5 C μέχρι σταθερού βάρους και στη συνέχεια λαμβάνεται αντιπροσωπευτικό δείγμα βάρους 500±2 g. Το συνολικό βάρος του δείγματος που τοποθετείται στο τύμπανο μαζί με τις σφαίρες, θα πρέπει να είναι 5000±2 g. Όταν δεν είναι δυνατό να συγκεντρωθεί η απαραίτητη ποσότητα δείγματος με την παραπάνω διαβάθμιση, τότε μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι εναλλακτικές διαβαθμίσεις με το αντίστοιχο βάρος φορτίου που φαίνονται στον πίνακα. Διαβάθμιση (mm) Συνολικό βάρος φορτίου (σφαίρες + αδρανές σε g) 4-6,3 2000±5 6, ±5 8 11,2 4400±5 11, ±5 Στην περίπτωση που το υλικό προορίζεται για σκύρα σιδηροτροχιών, τα κόσκινα των 10 mm, 11,2 mm (ή 12,5 mm) και 14 mm, αντικαθίστανται από τα κόσκινα των 31,5 mm, 40 mm και 50 mm αντίστοιχα. Το συνολικό βάρος του δείγματος θα είναι 10000±100 g, αποτελούμενο από 5000±50 g υλικό διαβάθμισης 31,5 mm 40 mm και 5000±50 g υλικό διαβάθμισης mm. Ακόμη, δεν τοποθετούνται σφαίρες μέσα στα τύμπανα και η ποσότητα του νερού που προστίθεται σε αυτά είναι 2±0,05 lt. Στη συνέχεια τίθεται σε λειτουργία η συσκευή και προγραμματίζεται έτσι ώστε τα τύμπανα να πραγματοποιήσουν 12000±10 περιστροφές με ρυθμό 100±5 στροφές/λεπτό (στην περίπτωση των σκύρων πραγματοποιούνται 14000±10 περιστροφές). Ακολούθως, το υλικό απομακρύνεται προσεκτικά από το τύμπανο και πλένεται στο κόσκινο των 8 mm, κάτω από το οποίο έχει τοποθετηθεί το κόσκινο των 1,6 mm (προκειμένου να προφυλαχθεί το πλέγμα του κοσκίνου των 1,6 mm). Το υλικό που έχει συγκρατηθεί στα κόσκινα των 8 mm και 1,6 mm, ξηραίνεται στους 110±5 C μέχρι σταθερού βάρους και καταγράφεται το βάρος του (m) στο πλησιέστερο g. O δείκτης Micro-Deval (MDE) σε υγρές συνθήκες, υπολογίζεται από τον παρακάτω τύπο με ακρίβεια 0,1 g: MDE = 100 όπου M1: το αρχικό βάρος του δείγματος (g) και M2: το συγκρατούμενο βάρος στο κόσκινο με άνοιγμα οπής 1,6 mm μετά την ολοκλήρωση της δοκιμής (g). 127

138 8.2.5 Φυσικοχημικές ιδιότητες Ανθεκτικότητα στην αποσάθρωση με χρήση MgSO4 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 MgSO4. 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 0C 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/cm3. 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 MgSO4 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 (εικόνα 95). 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 ± 50C. Ακολούθως το δείγμα μετά το πέρας του εικοσιτετραώρου αφήνεται να κρυώσει για 5 ± 0,25 ώρες και εν συνεχεία 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. 128

139 Εικόνα 95: Η δοκιμή υγείας (δείκτης αποσάθρωσης S) όπως πραγματοποιήθηκε κατά την εκπόνηση της παρούσας διατριβής. Μετά το πέρας και του πέμπτου κύκλου, τα δείγματα ξεπλένονται με νερό μέσα στα δοχεία τους ώστε να διαλυθεί το MgSO4. Ακολούθως, κάθε δείγμα ξηραίνεται για 24 ± 1 ώρες στους 110 ±5 0C, κοσκινίζεται στο κόσκινο των 10 mm (στην περίπτωση που το προς εξέταση υλικό είναι διαβάθμισης mm) και καταγράφεται το βάρος του συγκρατούμενου (Μ2) με ακρίβεια 0,1 gr. Ο δείκτης αποσάθρωσης (S) προσδιορίζεται με βάση τη παρακάτω σχέση : S= 100 Όπου Μ1: το αρχικό βάρος του δείγματος (gr) και Μ2: 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 (Πίνακας 10). 129

140 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. Μέγεθος κλάσματος Μάζα δείγματος (gr) Κόσκινα δοκιμής (mm) Διερχόμενο (mm) Συγκρατούμενο (mm) Μεγαλύτερο από 14, έως ,00 20, έως ,00 14, έως ,00 6, έως 210 6, έως ,35 Μικρότερο από 10, έως 210 3,35 2, έως 110 2,36 1, έως 110 1,18 0, έως 110 0,60 0,30 Πίνακας 10: Προτεινόμενα κόσκινα και μάζες για δείγματα διαβάθμισης διαφορετικής των mm 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 (εικόνα 96) 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. 130

141 Εικόνα 96: 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 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. 131

142 Μετά το πέρας της δοκιμής, καταγράφεται ο συνολικός όγκος του χρωστικού διαλύματος Vi, που προστέθηκε για να παραχθεί η στεφάνη, η οποία διατηρείται για 5 min, με ακρίβεια 1 ml. (εικόνα 97) Εικόνα 97: Η διαδικασία της δοκιμής του μπλε του μεθυλενίου όπως πραγματοποιήθηκε κατά την εκπόνηση της παρούσας διατριβής. 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: MB f = 10 Όπου Μi: είναι η μάζα του δείγματος (gr) και Vi: ο όγκος του προστιθέμενου χρωστικού διαλύματος σε χιλιοστόλιτρα. Στην περίπτωση που χρησιμοποιείται το κλάσμα 0/0,125 mm, το αποτέλεσμα καταγράφεται ως MBf. Σε κάθε περίπτωση, η τιμή μπλε του μεθυλενίου καταγράφεται με ακρίβεια 0,1 gr χρωστικής ουσίας ανά χιλιόγραμμο του κλάσματος (gr/kg). 132

143 Πίνακας: Επιτρεπτές τιμές μπλε του μεθυλενίου σύμφωνα με διεθνείς προδιαγραφές (Νικολαΐδης 2005). 8.3 Επιπρόσθετες δοκιμές 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 (εικόνα 98). Σε αυτή την περίπτωση, για την εξομάλυνση του δείκτη ph χρησιμοποιήθηκαν κονιοποιημένα πετρώματα ανθρακικής σύστασης αλλά και πλούσια σε μαγνήσιο (δουνίτες). 133

144 Εικόνα 98: 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. 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 H4SiO4, 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 2 134

145 8.3.2 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 διαφορετικών λιθοτύπων. Οι λιθότυποι που χρησιμοποιήθηκαν επιλέχθηκαν στρατηγικά βάσει της περιεκτικότητας τους σε Mg, Ca, που λειτουργούν θετικά στην εξουδετέρωση του όξινου ph. Τα πετρώματα που χρησιμοποιήθηκαν για την διεξαγωγή του πειράματος είναι : 1. Σερπεντινιωμένοι Δουνίτες GE-17 και GE-37 (Γεράνεια Όρη), 2. Τροκτόλιθος GE-24 (Γεράνεια Όρη), 3. Σερπεντινιωμένοι Λερζόλιθοι GE-31 και GE-32 (Γεράνεια Όρη), 4. Τραχειανδεσίτες BE-81, BE-82, BE-88, BE-89, BE-101 (Βέροια Νάουσα). 5. Μικριτικοί ασβεστόλιθοι ΓΑΡ-1 και ΓΑΡ- 3 (Γαργαλιάνοι), 6. Σπαριτικός ασβεστόλιθος ΓΑΡ-2 (Γαργαλιάνοι), 7. Μικριτικός Σπαριτικός ασβεστόλιθος ΓΑΡ-4 (Γαργαλιάνοι), 8. Βιτουμενιούχος ασβεστόλιθος ΤΣ-3 (Γαργαλιάνοι). 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. Βασισμένοι στο γεγονός ότι η χρήση υπερβασικών πετρωμάτων και δει δουνιτών εξομαλύνει σταδιακά το ph και στο ότι τα ανθρακικά πετρώματα αντιδρούν πιο γρήγορα σε σχέση με τα υπερβασικά, δημιουργήσαμε μία μίξη αδρανών (εικόνα) με στόχο την γρήγορη αντίδραση με το διάλυμα αλλά και τη σταδιακή σταθερή εξομάλυνση του ph. Για αυτό το λόγο στο μίγμα (Mix) τοποθετήσαμε 70% Σερπεντινιωμένο Λερζόλιθο (GE-39) και 30% Μικριτικό Σπαριτικό Ασβεστόλιθο (ΓΑΡ-4) (εικόνα 99). Mix Εικόνα 99: Οι δύο μίξεις αδρανών που πραγματοποιήθηκαν με σκοπό τη βέλτιστη δυνατή εξομάλυνση του ph του όξινου διαλύματος 135

146 Αρχικά, πραγματοποιήθηκε η δημιουργία όξινου περιβάλλοντος, εντός δεκαεπτά δεξαμενών ίδιου υλικού και ίδιου μεγέθους. Το όξινο περιβάλλον δημιουργήθηκε βάζοντας 0,44 ml πυκνό υδροχλωρικό οξύ (HYDROCHLORIC ACID 35% A.G.) σε 5L 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. (εικόνα 100) Εικόνα 100: Τοποθέτηση του κονιοποιημένου υλικού στις λεκάνες μετά το πέρας 1 ώρας από την δημιουργία του όξινου διαλύματος. 136

147 Μετά το πέρας 24 ωρών πραγματοποιήθηκε η πρώτη μέτρηση ph με την χρήση ηλεκτρονικού πεχαμέτρου (Jenway, 3510 ph meter) (εικόνα 101). Η θερμοκρασία του εργαστηριακού χώρου παρέμεινε σε σταθερά επίπεδα μεταξύ 15 o C - 16 o C. Ανά τακτά χρονικά διαστήματα πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις του ph. Τα αποτελέσματα αυτών των περιοδικών μετρήσεων παρατίθενται στον παρακάτω πίνακα (Πίνακας 11). Εικόνα 101: Μέτρηση ph με τη χρήση ηλεκτρονικού πεχαμέτρου Jenway, 3510 ph meter. Μετρήσεις 18-Μαρ. 19-Μαρ. 20-Μαρ. 26-Μαρ. 31-Μαρ. 09-Απρ. 2-Μαϊου 25-Μαϊου GE-17 ~3 3,449 5,864 7,732 8,484 9,339 9,272 9,622 GE-24 ~3 4,389 4,909 7,681 7,852 8,181 8,048 8,314 GE31 ~3 3,526 4,539 7,605 8,213 8,838 8,397 8,232 GE-32 ~3 3,636 4,304 8,103 8,316 8,814 8,863 8,590 GE-37 ~3 3,395 3,766 8,143 8,068 8,845 8,774 8,877 BE-81 ~3 3,484 3,764 4,981 6,663 8,135 8,203 6,614 BE-82 ~3 3,408 3,635 4,471 5,432 7,192 7,592 6,344 BE-88 ~3 3,911 4,158 5,604 7,078 7,623 8,148 7,537 BE-89 ~3 3,961 4,102 4,985 6,464 7,122 7,566 6,644 BE-101 ~3 3,341 3,783 5,730 5,313 7,203 7,504 6,784 ΓΑΡ-1 ~3 6,801 8,268 8,086 8,137 8,309 8,317 8,401 ΓΑΡ-2 ~3 7,053 7,978 7,752 7,801 8,828 8,833 8,576 ΓΑΡ-3 ~3 7,038 8,222 8,080 8,097 8,512 8,446 8,492 ΓΑΡ-4 ~3 7,092 8,006 7,938 8,083 8,755 8,831 8,444 ΤΣ- 3 ~3 7,631 8,180 8,090 8,186 8,513 8,427 8,481 Mix 1 ~3 7,313 7,492 8,218 8,502 8,630 8,734 8,743 Mix 2 ~3 7,764 7,701 8,115 8,269 8,610 8,567 8,538 Πίνακας 11: Πίνακας των αποτελεσμάτων των περιοδικών μετρήσεων ph 137

148 Τα αποτελέσματα των μετρήσεων ph παρατίθενται παρακάτω (εικόνα 102) σε μορφή γραφήματος με σκοπό την καλύτερη αναπαράσταση της διακύμανσης των τιμών τους. 12 GE17 10 GE24 GE GE32 GE37 GAR 1 GAR2 GAR3 GAR4 TS3 BE 81 BE82 Εικόνα 102: Μεταβολή του ph ανά λιθότυπο με τη πάροδο του χρόνου. 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. Παρατηρείται μια απότομη αύξηση του ph στα ανθρακικά πετρώματα καθώς και στη μίξη αδρανών τη πρώτη μέρα ενώ μια πιο σταδιακή αύξηση του ph στα οφιολιθικά και όξινα ηφαιστειακά πετρώματα. Παρατηρώντας το διάγραμμα αντιλαμβανόμαστε ότι τα ανθρακικά πετρώματα παρά την απότομη αρχική αύξηση του ph, με τη πάροδο του χρόνου παρουσιάζουν μια στατική έως πτωτική τάση σε αντίθεση με τα υπερβασικά πετρώματα που είχαν σχετικά πιο ομαλή διακύμανση του ph τις πρώτες ημέρες αλλά με τη πάροδο του χρόνου παρουσιάζουν σταθερότητα με μικρές διακυμάνσεις στις τιμές του ph. 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: CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O +CO2 (g) MgCO3 + HCl MgCl2 + H2O +CO2 (g) 138

149 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 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 CaCO3 - CaCl2 και MgCO3 MgCl2 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. Όπως είναι εμφανές από το διάγραμμα και όπως ήταν αναμενόμενο τα όξινα ηφαιστειακά πετρώματα κινήθηκαν σε χαμηλότερα πλαίσια τιμών ph σε σχέση με τα ανθρακικά και οφιολιθικά πετρώματα ενώ τις μέγιστες τιμές ph έδωσαν τις πρώτες μέρες οι μίξεις αδρανών ενώ στη συνέχεια τα υπερβασικά πετρώματα GE17 GE24 GE31 GE32 GE37 MIX 0 Εικόνα 103: Σύγκριση της μεταβολής του ph στα διαλύματα που συμμετέχουν βασικά, υπερβασικά πετρώματα με τη μεταβολή του ph στο διάλυμα που συμμετέχει μίξη υπερβασικών και ασβεστολιθικών πετρωμάτων. Στο παραπάνω διάγραμμα (εικόνα 103), παρατηρούμε την απότομη αύξηση του ph στο διάλυμα που δρα η μίξη αδρανών σε σχέση με τα διαλύματα που δρουν οι βασικοί και υπερβασικοί λιθότυποι, καθώς έχουμε άμεση αντίδραση του ανθρακικού ασβεστίου με το όξινο διάλυμα. Στη συνέχεια έχουμε σταδιακή αύξηση του ph στα διαλύματα των βασικών και υπερβασικών λιθοτύπων και παράλληλα την εξισορρόπηση του ph στο διάλυμα του συνδυασμού υπερβασικών και ασβεστολιθικών πετρωμάτων που διατηρείται σταθερό σε υψηλά επίπεδα μέχρι το πέρας της δοκιμής. Συνεπώς, με τη χρήση του μίγματος αδρανών πετυχαίνεται η γρήγορη αύξηση του ph λόγω των ανθρακικού ασβεστίου και η σταθεροποίηση του λόγω του φορστερίτη και των ασβεστούχων πυροξένων. 139

150 2/5/ /5/ /3/ Μαρ 20-Μαρ GE17 GE24 GE31 GE32 GE37 9-Απρ 26-Μαρ 31-Μαρ Εικόνα 104: Αραχνοδιάγραμμα στο οποίο παρουσιάζεται η διακύμανση του ph στα διαλύματα που δρουν βασικοί και υπερβασικοί λιθότυποι κατά τη διάρκεια της δοκιμής. Στο παραπάνω αραχνοδιάγραμμα (εικόνα 104) παρατηρούμε ότι ο τροκτόλιθος παρουσιάζει πιο γρήγορη αύξηση του ph σε σχέση με τα υπερβασικά πετρώματα καθώς είναι πλούσιος σε ασβεστούχα πλαγιόκλαστα που αντιδρούν άμεσα με το όξινο διάλυμα. Στη συνέχεια παρατηρούμε την αύξηση του ph στα διαλύματα που δρουν οι δουνίτες καθώς έχουμε αντίδραση του φορστερίτη με το όξινο διάλυμα. Μέχρι το πέρας της δοκιμής, παρατηρούμε ότι οι δουνίτες παρουσιάζουν τις μεγαλύτερες τιμές ph καθώς και μία τάση σταθερότητας του σε τιμές που κυμαίνονται ανάμεσα στο 8 και το

151 8.4 Αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών Το σύνολο των αποτελεσμάτων των εργαστηριακών δοκιμών των υπό εξέταση λιθοτύπων παρατίθενται παρακάτω, υπό μορφή πινάκων, οργανωμένα κατά κατηγορίες παραμέτρων (γεωμετρικές, φυσικές, μηχανικές, φυσικοχημικές) Γεωμετρικές παράμετροι Τα αποτελέσματα των γεωμετρικών εργαστηριακών δοκιμών παρατίθενται παρακάτω, στον Πίνακα 12. Οι τιμές ισοδύναμου άμμου παρουσιάζονται ιδιαίτερα αυξημένες, κυρίως λόγω της προχωρημένης δράσης της σερπεντινίωσης ωστόσο τη μέγιστη τιμή παρουσιάζει ο Σερπεντινιωμένος Δουνίτης GE-17 ενώ τη μικρότερη ο Σερπεντινιωμένος Δουνίτης GE-37. O δείκτης πλακοειδούς I f παρουσιάζεται ελαφρώς αυξημένος στο σερπεντινιωμένο δουνίτη GE-37 ενώ τα υπόλοιπα δείγματα παρουσιάζουν παρόμοιες τιμές που κυμαίνονται από 15,08% - 32,49%. Ομοίως ο δείκτης επιμήκυνσης IE δεν παρουσιάζει έντονες αυξομειώσεις, παρά μόνο ελαφρώς αυξημένες τιμές στο σερπεντινιωμένο δουνίτη GE-37 και στο σερπεντινιωμένο λερζόλιθο GE-31. Στα γραφήματα που ακολουθούν (εικόνα 105) διαφαίνεται η διακύμανση των τιμών ανά δοκιμή και ανά λιθότυπο. Αριθμός Δείγματος GE 17 (Σερπεντινιωμένος Δουνίτης) Ισοδύναμο άμμου SE (%) Δείκτης πλακοειδούς IF % Δείκτης επιμήκυνσης IE % 92,4 23,44 27,33 GE-24 (Τροκτόλιθος) 80,3 16,19 27,7 GE-31 (Σερπεντινιωμένος 89,2 26,1 38,06 Λερζόλιθος) GE-32 (Σερπεντινιωμένος 84,6 15,08 29,13 Λερζόλιθος) GE-37 (Σερπεντινιωμένος 75,2 40,07 41,36 Δουνίτης) GE-39 (Σερπεντινιωμένος Λερζόλιθος) 86,4 32,49 34,28 Πίνακας 12: Προσδιορισθείσες τιμές των δεικτών πλακοειδούς (If), επιμήκυνσης (IE) και ισοδύναμου άμμου (SE) των υπό μελέτη δειγμάτων. 141

152 SE % 100,00% 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% 92,40% 89,20% 84,60% 86,40% 80,30% 75,20% GE - 17 GE - 24 GE - 31 GE - 32 GE - 37 GE ,07 IF % ,44 16,19 26,1 15,08 32, GE - 17 GE - 24 GE - 31 GE - 32 GE - 37 GE ,06 41,36 34,28 IE % ,33 27,7 29, GE - 17 GE - 24 GE - 31 GE - 32 GE - 37 GE - 39 Εικόνα 105: Γραφική διακύμανση των γεωμετρικών παραμέτρων (Α: ισοδύναμο άμμου, Β: δείκτης πλακοειδούς, Γ: δείκτης επιμήκυνσης) ανά εξεταζόμενο λιθότυπο ( με κόκκινο χρώμα σημειώνεται η μέγιστη τιμή ενώ με κίτρινο η ελάχιστη). 142

153 8.4.2 Φυσικές παράμετροι Τα αποτελέσματα των φυσικών παραμέτρων παρατίθενται παρακάτω, στο Πίνακα 13 καθώς και γραφικά στην εικόνα 106. Όπως φαίνεται και στο πίνακα οι τιμές της περιεχόμενης υγρασίας (W) σε όλα τα δείγματα κυμαίνονται σε χαμηλά επίπεδα σε σχέση με το βαθμό σερπεντινίωσης των πετρωμάτων εκτός από το σερπεντινιωμένο δουνίτη GE-17 που παρουσιάζει τη μέγιστη τιμή 0,9%. Παρατηρώντας ότι το συγκεκριμένο δείγμα εκτός από τη συγκεκριμένη δοκιμή παρουσιάζει υψηλές τιμές και στις δοκιμές: ισοδύναμο άμμου (SE), υδαταπορροφητικότητας (Wa), μπλε του μεθυλενίου (MB f ), συμπεραίνουμε ότι είναι πλούσιο σε αργιλικά ορυκτά που έχουν την ικανότητα να προσροφούν νερό. Ένας ακόμη λόγος που εξηγεί τις υψηλές τιμές είναι η φυλλώδης δομή του σερπεντίνη που προσδίδει τη δυνατότητα προσρόφησης νερού. Στις τιμές της υδαταπορροφητικότητας παρατηρούμε το διαχωρισμό δύο ομάδων τιμών (3 υψηλών 3 χαμηλών) καθώς τα δείγματα GE-17, GE-37 και GE-39 παρουσιάζουν τιμές >1 (1,41 1,97 1,7 αντίστοιχα) ενώ τα δείγματα GE-24, GE-31 και GE-32 παρουσιάζουν τιμές <1 (0,56 0,48 0,55 αντίστοιχα). Η πρώτη ομάδα παρουσιάζει υψηλό βαθμό σερπεντινίωσης που προσδίδει τη δυνατότητα προσρόφησης νερού λόγω της φυλλώδους δομή του σερπεντίνη. Η δεύτερη ομάδα χαρακτηρίζεται από χαμηλότερο βαθμό σερπεντινίωσης σε σχέση με τη πρώτη, συνεπώς παρουσιάζει μικρότερες τιμές υδαταπορροφητικότητας. Μικρότερη διακύμανση παρουσιάζεται στις τιμές της φαινόμενης πυκνότητας (ρa) στο σύνολο των υπο εξέταση δειγμάτων με εξαίρεση τη σχετικά χαμηλή τιμή του σερπεντινιωμένου δουνίτη (GE-17). Αριθμός Δείγματος GE 17 (Σερπεντινιωμένος Δουνίτης) Περιεχόμενη υγρασία (w) % Φαινόμενη πυκνότητα (Pa) (Kg/m 3 ) Υδαταπορροφητικότητα (Wa)% 0,9 2,65 1,41 GE-24 (Τροκτόλιθος) 0,28 3,06 0,56 GE-31 (Σερπεντινιωμένος 0,22 3,11 0,48 Λερζόλιθος) GE-32 (Σερπεντινιωμένος 0,16 2,98 0,55 Λερζόλιθος) GE-37 (Σερπεντινιωμένος 0,43 2,86 1,97 Δουνίτης) GE-39 (Σερπεντινιωμένος Λερζόλιθος) 0,25 3,02 1,7 Πίνακας 13: Προσδιορισθείσες τιμές της περιεχόμενης υγρασίας (W), φαινόμενης πυκνότητας (Pa), υδαταπορροφητικότητας (Wa). 143

154 1 0,9 0,8 0,9 W % 0,7 0,6 0,5 0,4 0,43 0,3 0,2 0,1 0,28 0,22 0,16 0,25 0 GE - 17 GE - 24 GE - 31 GE - 32 GE - 37 GE ,2 3,1 3 3,06 3,11 2,98 3,02 Pa (Kg/m 3 ) 2,9 2,8 2,7 2,6 2,65 2,86 2,5 2,4 GE - 17 GE - 24 GE - 31 GE - 32 GE - 37 GE ,5 2 1,97 1,7 Wa % 1,5 1,41 1 0,5 0,56 0,48 0,55 0 GE - 17 GE - 24 GE - 31 GE - 32 GE - 37 GE - 39 Εικόνα 106: Γραφήματα που παρουσιάζεται η διακύμανση των τιμών στις φυσικές παραμέτρους (Α: περιεχόμενη υγρασία, Β: φαινόμενη πυκνότητα, Γ: υδαταπορροφητικότητα ανά λιθότυπο. ( με κόκκινο χρώμα σημειώνεται η μέγιστη τιμή ενώ με κίτρινο η ελάχιστη καθώς και οι 2 ομάδες στις τιμές της υδαταπορροφητικότητας). 144

155 8.4.3 Μηχανικές παράμετροι Στον παρακάτω πίνακα (Πίνακας 14) 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 στο γαββρικό πέτρωμα σε σχέση με τα σερπεντινιωμένα υπερβασικά πετρώματα, τα οποία κυμαίνονται σε παρόμοιες τιμές αντοχής. Παρότι ο τροκτόλιθος GE-24 ροδινγκιτιώνεται κατά τόπους υπέδειξε εξαιρετική αντοχή σε φθορά (9,65%). Στο πίνακα που ακολουθεί αναγράφονται οι τιμές αντοχής σε φθορά ανά λιθότυπο εκφρασμένες με το δείκτη L.A%. Αριθμός Δείγματος GE 17 (Σερπεντινιωμένος Δουνίτης) Los Angeles LA(%) Μονοαξονική θλίψη UCS (Mpa) Microdeval M DE % Schmidt SHV Point load Test Is (50) (Mpa) 20,3 93 6, ,46 GE-24 (Τροκτόλιθος) 9, * 49,5 8,45 GE-31 (Σερπεντινιωμένος 27, * 48,5 8,84 Λερζόλιθος) GE-32 (Σερπεντινιωμένος 22,01 177* 26, ,18 Λερζόλιθος) GE-37 (Σερπεντινιωμένος 17, * 59 4,42 Δουνίτης) GE-39 (Σερπεντινιωμένος Λερζόλιθος) 19, , ,61 Πίνακας 14: Προσδιορισθείσες τιμές των μηχανικών παραμέτρων (LA, UCS, MDE, SHV, Is (50) ). Η αυξημένη μηχανική αντοχή του βασικού πετρώματος (GE-24) επαληθεύεται και μέσω της αντοχής σε μονοαξονική αλλά και σημειακή φόρτιση. Τα σερπεντινιωμένα υπερβασικά πετρώματα έδωσαν υψηλές τιμές με μόνη εξαίρεση το σερπεντινιωμένο δουνίτη GE-17 ο οποίος έδωσε τη χαμηλότερη τιμή (93 Mpa, 3,46 Mpa). Πρέπει να αναφερθεί ότι η τιμή αντοχής σε μοναξονική θλίψη που εμφανίζεται με * για το δείγμα GE-32 δεν είναι πλήρως αντιπροσωπευτική καθώς προέκυψε από ένα και μόνο δοκίμιο αφού ήταν αδύνατη η περεταίρω πυρηνοληψία από τον όγκο λόγω πολλαπλών διακλάσεων που δεν επέτρεψαν την εξαγωγή 6 δοκιμίων (εντός προδιαγραφών) από τον αρχικό όγκο. Η δοκιμή Micro Deval πραγματοποιήθηκε σε μόνο 3 δείγματα καθώς για τεχνικούς λόγους δεν ήταν δυνατή η ολοκλήρωση της δοκιμής. Από τα αποτελέσματα που πήραμε ο σερπεντινιωμένος δουνίτης υπέδειξε πολύ μεγαλύτερη αντοχή σε σχέση με τους σερπεντινιωμένους λερζόλιθους GE-32 και GE-39 ωστόσο δε μπορούμε να βγάλουμε ασφαλή συμπεράσματα καθώς οι συγκρίσεις που πραγματοποιούνται δε δύναται να επαληθευτούν μέσω και των υπόλοιπων δειγμάτων (εικόνα 107). 145

156 ,16 L.A % ,3 22,01 17,36 19, , GE - 17 GE - 24 GE - 31 GE - 32 GE - 37 GE - 39 UCS (Mpa) GE - 17 GE - 24 GE - 31 GE - 32 GE - 37 GE ,00% 25,00% 26,14% 25,56% M DE % 20,00% 15,00% 10,00% 5,00% 6,58% 0,00% GE - 17 GE - 32 GE

157 ,5 48, Schmidt SHV GE - 17 GE - 24 GE - 31 GE - 32 GE - 37 GE - 39 Point load Test Is (50) (Mpa) ,45 8,84 7,18 4,42 4,61 3,46 GE - 17 GE - 24 GE - 31 GE - 32 GE - 37 GE - 39 Εικόνα 107: Γραφήματα που παρουσιάζεται η διακύμανση των τιμών των μηχανικών παραμέτρων ( A: Los Angeles, B: μονοαξονική φόρτιση, Γ: Micro Deval, Δ: σφυρί Schmidt, E: Point load Test) εκφρασμένη ανά Λιθότυπο. (με κόκκινο χρώμα σημειώνεται η μέγιστη τιμή ενώ με κίτρινο η ελάχιστη). 147

158 8.4.4 Φυσικοχημικές παράμετροι Τα αποτελέσματα των φυσικοχημικών παραμέτρων στα υπο εξέταση πετρώματα παρουσιάζονται στον Πίνακα 15. Τόσο στην δοκιμή υγείας όσο και στην δοκιμή μπλε του μεθυλενίου, παρατηρείται ότι και οι βασικοί και οι υπερβασικοί λιθότυποι παρουσιάζουν παρόμοιες τιμές στην αποσάθρωση με χρήση MgSO4 καθώς και ότι περιέχουν παρόμοια ποσοστά επιβλαβών αργιλικών ορυκτών. Παρατηρείται επίσης ότι ο σερπεντινιωμένος δουνίτης GE-37 που παρουσιάζει τη μικρότερη αντοχή σε αποσάθρωση με MgSO4 (22,82%), παρουσιάζει και το δεύτερο μεγαλύτερο ποσοστό σε αργιλικά ορυκτά (7,99 gr/kg). Επίσης παρατηρούμε ότι τα δύο μεγαλύτερα ποσοστά σε επιβλαβή αργιλικά ορυκτά προέρχονται από τους δύο σερπεντινιωμένους δουνίτες. Επιπροσθέτως, η αύξηση του βαθμού σερπεντινίωσης στους υπερβασικούς τύπους πετρωμάτων φαίνεται να επιδρά αρνητικά στην αντοχή των πετρωμάτων σε αποσάθρωση με χρήση αλάτων MgSO4 (εικόνα 108) Αριθμός Δείγματος Αποσάθρωση με χρήση MgSO4 S (%) Μπλε μεθυλενίου MBf (gr/kg) GE 17 14,62 9,6 (Σερπεντινιωμένος Δουνίτης) GE-24 15,71 4,6 (Τροκτόλιθος) GE-31 18,06 4 (Σερπεντινιωμένος Λερζόλιθος) GE-32 14,39 4,33 (Σερπεντινιωμένος Λερζόλιθος) GE-37 22, (Σερπεντινιωμένος Δουνίτης) GE-39 (Σερπεντινιωμένος Λερζόλιθος) 18,02 5 Πίνακας 15: Προσδιορισθείσες τιμές των φυσικοχημικών παραμέτρων (S, MBF) , ,06 18,02 Δείκτης S ,62 15,71 14, GE - 17 GE - 24 GE - 31 GE - 32 GE - 37 GE

159 ,6 8 7,99 MB F (gr/kg) 6 4 4,6 4 4, GE - 17 GE - 24 GE - 31 GE - 32 GE - 37 GE - 39 Εικόνα 108: Γραφήματα που παρουσιάζεται Α. η μικρή διαφοροποίηση του δείκτη αποσάθρωσης με χρήση αλάτων MgSO4 ανά λιθότυπο καθώς και Β. η διακύμανση που παρουσιάζεται στην περιεκτικότητα τους σε επιβλαβή αργιλικά ορυκτά. (με κόκκινο χρώμα σημειώνεται η μέγιστη τιμή ενώ με κίτρινο η ελάχιστη). 149

160 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 ο 9 Συσχετίσεις μεταξύ φυσικών, γεωμετρικών, μηχανικών, φυσικοχημικών παραμέτρων 9.1 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 και η εκθετική 9.2 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 R2. Λαμβάνει τιμές από μηδέν έως ένα. Όσο πιο κοντά βρίσκεται η τιμή του R2 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 ίδιο επίπεδο X = xi 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. 150

161 9.3 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 Τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα, έδειξαν ότι ο δείκτης μπλε του μεθυλενίου συσχετίζεται ισχυρά θετικά με τη περιεχόμενη υγρασία. Αυτό είναι λογικό αν σκεφτούμε ότι η περιεχόμενη υγρασία εξαρτάται από το πορώδες του πετρώματος το οποίο δίνει τη δυνατότητα στα διογκούμενα αργιλικά ορυκτά να καλύψουν τους ανοιχτούς πόρους. H σχέση που περιγράφει την τάση, και χαρακτηρίζεται από υψηλό R2, είναι η : MBf = 6,4896 W + 3,3566, (R 2 = 0,8295) MBf (ml/gr) W % 151

162 Σημαντική επίσης είναι η θετική συσχέτιση που παρουσιάζει η περιεκτικότητα των πετρωμάτων σε διογκούμενα αργιλικά ορυκτά της οικογένειας του σμικτίτη σε σχέση με το βαθμό εξαλλοίωσης των πετρωμάτων. Είναι προφανές ότι όσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός εξαλλοίωσης ενός πετρώματος, τόσο μεγαλύτερο ποσοστό αργιλικών ορυκτών θα συμμετέχει στο πέτρωμα. Η τάση περιγράφεται από την συνάρτηση: MBf = 0,4072 LOI + 2,7368, R 2 =0,7075 MBf (ml/gr) LOI % Παρατηρείται μία έντονα θετική συσχέτιση ανάμεσα στο δείκτη αποσάθρωσης S με τους δείκτες πλακοειδούς και επιμήκυνσης. Όσο μεγαλύτερες τιμές δίνουν οι δείκτες IF και IE, τόσο μεγαλώνει και ο δείκτης αποσάθρωσης S. Όσο πιο επιμήκεις ή πλακοειδείς είναι οι κόκκοι των αδρανών, τόσο μεγαλύτερη είναι η αποσάθρωση που επιδέχονται καθώς το άλας MgSO4 βρίσκει μεγαλύτερες επιφάνειες για να δράσει. Η τάση περιγράφεται από τις συναρτήσεις: Δείκτης S = 2,7457 IF 21,857, R 2 = 0,8135 Δείκτης S = 1,7249 ΙΕ + 3,1881, R2 = 0,8587 IF % Δείκτης S % 152

163 IE % Δείκτης S % Διαχωρίζοντας τις τιμές της υδαταπορροφητικότητας σε δύο ομάδες (μικρές και μεγάλες τιμές Wa) παρατηρείται ισχυρή συσχέτιση με τους εξής δείκτες: L.A, S, SE. Σε ότι αφορά τη συσχέτιση Wa με το δείκτη L.A, στην ομάδα των μεγάλων τιμών παρατηρούμε μία αρνητική ισχυρή συσχέτιση μεταξύ των δύο παραμέτρων που σημαίνει ότι όσο μεγαλύτερες είναι οι τιμές της υδαταπορροφητικότητας, τόσο πιο μεγάλες είναι οι τιμές αντοχής, γεγονός που σημαίνει ότι τα προσροφημένα μόρια νερού στους πόρους του πετρώματος συμβάλλουν θετικά στην αντοχή των αδρανών σε φθορά από τριβή και κρούση. Λιγότερο ισχυρή είναι η σχέση των μικρών τιμών Wa με τις αντίστοιχες τιμές του δείκτη L.A. Όπως προαναφέραμε, ισχυρή συσχέτιση εμφανίζεται επίσης μεταξύ των τιμών Wa και του δείκτη αποσάθρωσης S, το οποίο είναι λογικό, καθώς τα άλατα MgSO4 εισχωρούν στους ανοιχτούς πόρους του πετρώματος και συμβάλλουν θετικά στις συνθήκες αποσάθρωσης στις οποίες έχει εκτεθεί το πέτρωμα. Υψηλή είναι επίσης η συσχέτιση μεταξύ των τιμών Wa και του ισοδύναμου άμμου (SE) όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα. Τα αργιλικά ορυκτά που συμμετέχουν σε ένα πέτρωμα είναι συνάρτηση του βαθμού εξαλλοίωσης ενός πετρώματος. Τα αργιλικά ορυκτά μπορούν να εισχωρήσουν στους ανοιχτούς πόρους του πετρώματος και να καλύψουν τα κενά. 153

164 30 25 y = -5,2082x + 27,959 R² = 0,8687 L.A % Μεγάλη Wa Μικρή Wa Γραμμική (Μεγάλη Wa) Γραμμική (Μικρή Wa) ,5 1 1,5 2 2,5 Wa % y = -165,34x + 107,24 R² = 0, y = 14,607x - 6,2477 R² = 0,9859 Μεγάλη Wa 15 Μικρή Wa Δείκτης S 10 Γραμμική (Μεγάλη Wa) ,5 1 1,5 2 2,5 Wa % Λογαριθμική (Μικρή Wa) y = -19,66ln(x) + 3,5231 R² = 0,7948 SE % ,5 1 1,5 2 2,5 Wa % y = -30,591x + 136,47 R² = 0,9631 Μεγάλη Wa Μικρή Wa Γραμμική (Μεγάλη Wa) Γραμμική (Μικρή Wa) y = -94,474x + 134,77 R² = 0,

165 9.3.2 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 προσμετρούνται σε κάθε τεχνική έκθεση προ κάποιου τεχνικού έργου. Στο παρακάτω διάγραμμα, παρατηρείται η ενδιάμεσου βαθμού συσχέτιση που προέκυψε μεταξύ της σημειακής φόρτισης και του μπλε του μεθυλενίου, υποδηλώνοντας την αλληλεπίδραση μεταξύ τους. Είναι προφανές ότι η μεγαλύτερη συμμετοχή διογκούμενων αργιλικών υλικών στο δείγμα μειώνει τη μηχανική τους αντοχή καθώς τα αργιλικά ορυκτά εισχωρούν στις ήδη υπάρχουσες διακλάσεις του πετρώματος και καθώς διογκώνονται προκαλούν επιπλέον ρηγματώσεις στο πέτρωμα. Η συνάρτηση που εκφράζει την τάση συσχέτισης μεταξύ της σημειακής φόρτισης Is (50) και του μπλε του μεθυλενίου (MB F ) είναι η ακόλουθη : MB F = -0,8364 Is (50) + 11,072, R 2 = 0,6879 MB F (g/kg) Is (50) Επίσης οι φυσικές ιδιότητες φαίνεται ότι αλληλεπιδρούν με τις χημικές ιδιότητες, αυτό παρουσιάζεται και στην συσχέτιση που παρατίθενται παρακάτω μεταξύ της υδαταπορροφητικότητας και του μπλε του μεθυλενίου. Η συσχέτιση αυτή δίνεται από τη σχέση: MB f = 5,7356 Wa 0,4252, R 2 = 0,

166 MB F (g/kg) Wa % Ακολούθως, η δοκιμή της περιεκτικότητας σε διογκούμενα αργιλικά ορυκτά όπως καθορίζεται από τη δοκιμή του μπλε του μεθυλενίου, φαίνεται να παρουσιάζει σχέση αλληλεξάρτησης και με μηχανικές παραμέτρους (UCS) κάτι το οποίο είναι απολύτως λογικό καθώς τα διογκούμενα αργιλικά ορυκτά μπορούν να προκαλέσουν επιπλέον διακλάσεις στα πετρώματα, γεγονός που προκαλεί αισθητή μείωση της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη. Παρακάτω παρατίθεται ενδεικτικό διάγραμμα συσχέτισης η οποία ερμηνεύεται μέσω της σχέσης: MB f = ln(ucs) + 34,885, R 2 = 0,4116 MB F (g/kg) UCS (Mpa) 156

167 Ακόμα, οι γεωμετρικές παράμετροι φαίνεται να παρουσιάζουν σχέση αλληλεξάρτησης μεταξύ τους, κάτι το οποίο μπορεί να ερμηνευτεί πετρογραφικά καθώς η ορυκτολογική σύσταση, ο ιστός και ο βαθμός εξαλλοίωσης είναι κάποιοι από τους παράγοντες που καθορίζουν τις γεωμετρικές παραμέτρους. Η περιεχόμενη υγρασία δείχνει να αλληλεπιδρά με τις μηχανικές ιδιότητες. Η αντοχή των αδρανών σε σημειακή φόρτιση επηρεάζεται αρνητικά από την αύξηση της περιεχόμενης υγρασίας στο δείγμα. Παρακάτω παρατίθενται διαγράμματα των συσχετίσεων οι οποίες ερμηνεύονται αντίστοιχα από τις σχέσεις: IF = 1,3644 IE - 19,432, R 2 = 0,696, W = -0,533 ln(is (50) ) + 1,3104, R 2 = 0,5775. IF % IE % W% Is (50) 157

168 9.3.3 Ασθενείς συσχετίσεις Τέλος παρατηρούνται ασθενείς συσχετίσεις των μηχανικών παραμέτρων μεταξύ τους καθώς και των μηχανικών με τις χημικές παραμέτρους. Η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη παρουσιάζει ασθενή συσχέτιση με την αντοχή σε τριβή και κρούση. Αυτό εξηγείται καθώς οι πολλαπλές διακλάσεις που χαρακτηρίζουν τα πετρώματα επηρεάζουν εμφανώς τα δοκίμια που χρησιμοποιήθηκαν για τη δοκιμή της μονοαξονικής θλίψης ενώ για τη δοκιμή Los Angeles το κοκκομετρικό μέγεθος ήταν αισθητά μικρό ώστε να επηρεαστεί από τις διακλάσεις, γεγονός που συνέβαλε στην ασυμφωνία των τιμών των παραμέτρων. Ασθενής συσχέτιση παρουσιάζεται επίσης μεταξύ της δοκιμής μονοαξονικής φόρτισης με τη την αντοχής σε κύκλους εμβάπτισης και ξήρανσης (Δείκτης S). Αυτό μπορεί να εξηγηθεί καθώς τα άλατα εισχώρησαν στους ανοικτούς πόρους των κόκκων επηρεάζοντας αισθητά τα πετρώματα ενώ τα δοκίμια ήταν συμπαγή και ο κύριος παράγοντας που καθόρισε την αντοχή τους να είναι οι διακλάσεις των δοκιμίων. Παρακάτω παρατίθενται ενδεικτικά διαγράμματα ασθενών συσχετίσεων μεταξύ των προαναφερθέντων παραμέτρων. Οι σχέσεις που τα ερμηνεύουν είναι οι εξής: L.A = -0,0671 UCS + 28,545, R 2 = 0,1436 Δείκτης S = -0,0186 UCS + 19,819, R 2 = 0,0373 L.A % UCS (Mpa) 158

169 Δείκτης S UCS (Mpa) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10 ο 10.1 Εισαγωγή Το παρών κεφάλαιο έχει ως στόχο την αξιολόγηση των υπό εξέταση λιθοτύπων για τη χρήση τους ως αδρανή υλικά σε διάφορες εφαρμογές. Τα δείγματα που συλλέχθηκαν από τα Γεράνεια Όρη και την ευρύτερη περιοχή αποτελούν τμήματα του οφιολιθικού συμπλέγματος. Αναλυτικά, τα υπό εξέταση δείγματα χωρίζονται σε επιμέρους κατηγορίες, όπως Σερπεντινιωμένοι Δουνίτες, Σερπεντινιωμένοι Λερζόλιθοι και Τροκτόλιθος. Τα δείγματα αυτά υποβλήθηκαν σε διάφορες πειραματικές δοκιμές, τα αποτελέσματα των οποίων σε συνδυασμό με την μικροσκοπική μελέτη αποτύπωσαν πλήρως τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των πετρωμάτων γεγονός που οδήγησε στη τελική εκτίμηση της καταλληλότητας τους ή μη σε διάφορες κατασκευαστικές εφαρμογές. Όπως είναι γνωστό η διαφορετική ορυκτολογική σύσταση προσδίδει στα πετρώματα διαφορετικές ιδιότητες. Πρακτικά αυτό αποδίδεται στην διακύμανση των τιμών των παραμέτρων που προέκυψαν μετά την ολοκλήρωση των πειραματικών δοκιμών. Βάσει αυτών των τιμών καθορίζεται η καταλληλότητα τους ως αδρανή υλικά σκυροδεμάτων, ασφαλτομιγμάτων και σκύρων υλικών. Επιπροσθέτως αξιολογούνται τα αποτελέσματα της πειραματικής διαδικασίας για τη καταλληλότητα υπερβασικών και βασικών λιθοτύπων στην εξομάλυνση του ph σε όξινες λίμνες. 159

170 10.2 Καταλληλότητα αδρανών σε διάφορες εφαρμογές Τα αδρανή υλικά κρίνονται ως κατάλληλα αν και εφόσον 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. Ένα αδρανές υλικό για να αξιολογηθεί ως κατάλληλο πρέπει το σύνολο των τιμών να υπακούει στις εκάστοτε προδιαγραφές. Ιδιαίτερα προσεκτική πρέπει να είναι η χρήση αδρανών υλικών που προέρχονται από βασικά ή υπερβασικά πετρώματα λόγω της ύπαρξης αμιαντικών ινών. Η περιεκτικότητα σε αμίαντο πρέπει να μετράται και να λαμβάνεται σοβαρά υπόψη καθώς βάσει των προδιαγραφών ένα πέτρωμα αν και κατάλληλο από φυσικομηχανική και φυσικοχημική σκοπιά να θεωρηθεί ακατάλληλο λόγω της αυξημένης περιεκτικότητας σε αμίαντο Καταλληλότητα αδρανών υλικών για σκυροδέματα Όπως είναι γνωστό, 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 λειτουργία του σκυροδέματος όσο και στη μηχανική συμπεριφορά του. Πάραυτα οι Ελληνικοί Κανονισμοί Σκυροδεμάτων δεν θέτουν όρια για τις τιμές του δείκτη επιμήκυνσης και δείκτη πλακοειδούς (Ιf %). 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%. 160

171 IF - όριο Αξιολόγηση αδρανών υλικών για σκυροδέματα Υπερβασικά και βασικά πετρώματα GE-17 GE-24 GE-31 GE-32 GE-37 GE-39 Δείγματα Α) Ραβδόγραμμα που παρουσιάζονται οι τιμές του δείκτη πλακοειδούς και η οριακή τιμή για σκυροδέματα βάσει των Βρετανικών προδιαγραφών (BS 882). Βάσει αυτού του κανονισμού, όπως φαίνεται και στο παραπάνω ραβδόγραμμα (Α), όλα τα δείγματα βρίσκονται πολύ κάτω από το όριο, εκτός από το δείγμα GE-37 το οποίο με τιμή 40,07% βρίσκεται ακριβώς πάνω στο όριο συνεπώς δεν απορρίπτεται. Πετρογραφικά η τιμή αυτή ερμηνεύεται και αποδίδεται κατά κύριο λόγο στο φυλλόμορφο χαρακτήρα του σερπεντίνη, ο οποίος αποτελεί το κύριο δευτερογενές ορυκτολογικό συστατικό του δείγματος καθώς και στο πλήθος διακλάσεων που χαρακτηρίζει το δείγμα. 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. 161

172 SE% - Κατώτατα όρια Αξιολόγηση αδρανών υλικών για σκυροδέματα γ β α.. Υπερβασικά και βασικά πετρώματα 0 GE-17 GE-24 GE-31 GE-32 GE-37 GE-39 Δείγματα Β) Ραβδόγραμμα καταλληλότητας αδρανών βάση τιμών ισοδυνάμου άμμου. α. 65% SE : Κατώτερο όριο SE για αδρανή υλικά σκυροδεμάτων κανονικών απαιτήσεων (σύμφωνα με ΚΤΣ 97 και ΕΛΟΤ 408) β. 70% SE : Κατώτερο όριο SE για αδρανή υλικά σκυροδεμάτων υψηλών απαιτήσεων (σύμφωνα με ΚΤΣ 97 και ΕΛΟΤ 408) γ. 75% SE : Κατώτερο όριο SE για αδρανή υλικά σκυροδεμάτων εξαιρετικά υψηλών απαιτήσεων (σύμφωνα με ΚΤΣ- 97 και ΕΛΟΤ 408) Όπως φαίνεται στο παραπάνω ραβδόγραμμα (Β) στο σύνολό τους τα δείγματα πληρούν τις προδιαγραφές ακόμα και για σκυροδέματα εξαιρετικά υψηλών απαιτήσεων αφού το ποσοστό του SE παρουσιάζεται πάνω από 75%. Το δείγμα GE-37 λόγω του υψηλού βαθμού σερπεντινίωσης, παρουσιάζει τη κατώτερη τιμή SE, πάραυτα βρίσκεται ακριβώς στο όριο (75,2%) συνεπώς δεν απορρίπτεται. 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%) βάσει των βρετανικών προδιαγραφών (BS 8007), όπως φαίνεται και στο παρακάτω ραβδόγραμμα. 162

173 Wa - Ανώτερο όριο Αξιολόγηση αδρανών υλικών για σκυροδέματα 3 2,5 2 1,5 1 Υπερβασικά και βασικά πετρώματα 0,5 0 GE-17 GE-24 GE-31 GE-32 GE-37 GE-39 Δείγματα Γ) Ραβδόγραμμα που παρουσιάζονται οι τιμές της υδαταπορροφητικότητας και η οριακή τιμή για αδρανή σκυροδεμάτων βάσει Βρετανικών προδιαγραφών (BS 8007). Παρατηρούμε στο παραπάνω διάγραμμα (Γ) ότι οι τιμές της υδαταπορροφητικότητας των δειγμάτων είναι πολύ χαμηλότερες από την οριακή τιμή που θέτουν οι προδιαγραφές, συνεπώς κανένα δείγμα δεν απορρίπτεται. Ωστόσο το δείγμα GE-37 παρουσιάζει και πάλι την υψηλότερη τιμή λόγω του υψηλού βαθμού σερπεντινίωσης που το χαρακτηρίζει καθώς και λόγω των πολλαπλών διακλάσεων. Ιδιαίτερα σημαντική παρουσιάζεται η εξέταση των μηχανικών ιδιοτήτων των υπό 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). 163

174 UCS - Οριακή τιμή L.A. % - Οριακή τιμή Αξιολόγηση αδρανών υλικών για σκυροδέματα Υπερβασικά και βασικά πετρώματα GE-17 GE-24 GE-31 GE-32 GE-37 GE-39 Δείγματα Δ) Ραβδόγραμμα που παρουσιάζονται οι τιμές του δείκτη L.A.(%) καθώς και η ανώτερη τιμή για αδρανή σκυροδεμάτων βάσει των Ελληνικών προδιαγραφών (σύμφωνα με ΚΤΣ 97 ) Αξιολόγηση αδρανών υλικών για σκυροδέματα 80 Υπερβασικά και βασικά πετρώματα GE-17 GE-24 GE-31 GE-32 GE-37 GE-39 Δείγματα Ε) Ραβδόγραμμα που παρουσιάζονται οι τιμές του δείκτη UCS (Mpa) καθώς και η κατώτερη τιμή για αδρανή σκυροδεμάτων βάσει των Ελληνικών προδιαγραφών (σύμφωνα με ΚΤΣ 97 ). 164

175 Όπως φαίνεται στα παραπάνω ραβδογράμματα (Δ,Ε), οι λιθότυποι στο σύνολό τους παρουσιάζουν ιδιαίτερα αυξημένες μηχανικές ιδιότητες, καθώς βάσει του ΚΤΣ-97, βρίσκονται εντός των αποδεκτών ορίων που τίθενται για τον δείκτη L.A. καθώς η μέγιστη τιμή είναι 27,16% (GE-31) και η ανώτερη οριακή τιμή είναι το 40%. Εξίσου και στη δοκιμή μοναξονικής φόρτισης, η χαμηλότερη τιμή είναι 93 Mpa (GE-17) ενώ η κατώτερη οριακή τιμή βάσει προδιαγραφών είναι τα 65 Mpa. Συνεπώς όλα τα δείγματα παρουσιάζουν εξαιρετική αντοχή στις μηχανικές ιδιότητες, γεγονός που τα καθιστά κατάλληλα για χρήση ως αδρανή σκυροδεμάτων. Ιδιαίτερα μηχανικά χαρακτηριστικά, όπως φαίνεται στα παραπάνω διαγράμματα παρουσιάζει το βασικόγαββρικό δείγμα (Τροκτόλιθος GE-24) καθώς η έλλειψη διακλάσεων στον όγκο του πετρώματος και ο μικρός βαθμός εξαλλοίωσης του επιδρούν θετικά στη μηχανική αντοχή του, θέτοντάς το εξαιρετικά ανθεκτικό σε τριβή, κρούση αλλά και θραύση. 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 Na2SO4 ενώ στα νέα πρότυπα ΕΛΟΤ ΕΝ μόνο το MgSO4) 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 MgSO4 (S), στην παρούσα διατριβή, παρουσιάζεται αυξημένη επιδεκτικότητα στους σερπεντινιωμένους υπερβασικούς λιθότυπους καθώς και στο βασικό λιθότυπο (ΣΤ). Ο βαθμός σερπεντινίωσης φαίνεται να επιδρά σημαντικά στην αντοχή των πετρωμάτων σε αποσάθρωση καθώς ο σερπεντινιωμένος δουνίτης (GE-37), με αυξημένο βαθμό σερπεντινίωσης, αποσαθρώθηκε αισθητά περισσότερο σε σχέση με τον λιγότερο σερπεντινιωμένο δουνίτη (GE-17). Το γεγονός αυτό οφείλεται στο υψηλό πρωτογενές και δευτερογενές πορώδες που παρουσιάζουν τα υπερβασικά πετρώματα, καθώς αυτό αυξάνεται με την αύξηση του βαθμού σερπεντινίωσης. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η επαναληψιμότητα της δοκιμής αποσάθρωσης είναι ιδιαίτερα χαμηλή, αφού δοκιμές στο ίδιο δείγμα είναι δυνατό να διαφέρουν σε μεγάλο βαθμό (Meininger 2002). Ο Bloem (1966) αναφέρει ότι η συσχέτιση μεταξύ της αντοχής των αδρανών υλικών σε αποσάθρωση και της πραγματικής απόδοσής τους στο σκυρόδεμα είναι σε μεγάλο βαθμό υποκειμενική. Επίσης, οι Koukis et al. (2007) επισημαίνουν ότι η καταλληλότητα των αδρανών υλικών δε θα πρέπει να προσδιορίζεται αποκλειστικά από τα αριθμητικά αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών, τα οποία θα πρέπει να χρησιμοποιούνται ως γενικότεροι δείκτες ποιότητας. Για τους παραπάνω λόγους, σε αρκετές περιπτώσεις γίνονται αποδεκτά τα αδρανή υλικά με τιμές S εντός των επιτρεπόμενων ορίων, χωρίς όμως να απορρίπτονται εκείνα που βρίσκονται εκτός ορίων. Κανένα από τα δείγματα δεν βρίσκεται εντός των ορίων αλλά δε μπορεί να απορριφτεί μόνο βάσει του δείκτη αποσάθρωσης S. 165

176 Δείκτης S - Οριακή τιμή Αξιολόγηση αδρανών υλικών για σκυροδέματα Υπερβασικά και βασικά πετρώματα 5 0 GE-17 GE-24 GE-31 GE-32 GE-37 GE-39 Δείγματα ΣΤ) Ραβδόγραμμα προβολής των τιμών του δείκτη αποσάθρωσης (S) των υπό μελέτη δειγμάτων καθώς και η οριακή επιτρεπτή τιμή. 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 ΜΒF που ορίζουν οι Γαλλικές προδιαγραφές (NF XP P ). Όπως φαίνεται στο παρακάτω ραβδόγραμμα (Ζ), όλα τα δείγματα βρίσκονται εντός του ορίου που θέτουν οι προδιαγραφές, ωστόσο, τις υψηλότερες τιμές παρουσιάζουν οι δύο σερπεντινιωμένοι δουνίτες (GE-17 και GE-37). 166

177 MBf - Οριακή τιμή Αξιολόγηση αδρανών υλικών για σκυροδέματα Υπερβασικά και βασικά πετρώματα 2 0 GE-17 GE-24 GE-31 GE-32 GE-37 GE-39 Δείγματα Ζ) Ραβδόγραμμα προβολής των τιμών μπλε του μεθυλενίου (MBF) των υπό μελέτη δειγμάτων καθώς και το ανώτερο όριο MBF για αδρανή υλικά σκυροδεμάτων. Συνοψίζοντας, βάσει των προδιαγραφών, όλα τα δείγματα βρίσκονται εντός των ορίων ή ακριβώς στο όριο εκτός από το δείκτη S που όλα τα δείγματα βρίσκονται πάνω από το επιτρεπτό όριο και συνεπώς χρήζονται ακατάλληλα για χρήση ως αδρανή σκυροδεμάτων. Ο κύριος λόγος που τα δείγματα θεωρούνται ακατάλληλα είναι ο βαθμός σερπεντινίωσης που έχει επιδράσει στα πετρώματα και τα καθιστά εξαιρετικά ευαίσθητα στην αποσάθρωση. Παρακάτω παρατίθενται συνοπτικά στον Πίνακα 16,17 τα όρια καταλληλότητας των αδρανών για σκυροδέματα βάση Ελληνικών, Διεθνών αλλά και Βρετανικών προδιαγραφών. Χρήση αδρανών υλικών IF (%) SE (%) Wa (%) L.A. (%) Σκυροδέματα <40 75 Για δυσμενής συνθήκες 70 Για επιμελημένη παραγωγή 65 για συνήθεις κατασκευές 3 40 Πίνακας 16: Όρια καταλληλότητας των αδρανών για σκυροδέματα βάση Ελληνικών, Διεθνών αλλά και Βρετανικών προδιαγραφών. 167

178 Χρήση αδρανών υλικών Σκυροδέματα AIV (%) UCS (Mpa) MBf (ml/gr) S% Έλεγχος αλκαλοπυριτικής αντίδρασης 25* (για Χονδρόκοκκα αδρανή υλικά) 65 ( για θραυστά αδρανή υλικά) 10 (χονδρόκοκκα 12) (λεπτόκοκκα 10) Πίνακας 17: Όρια καταλληλότητας των αδρανών για σκυροδέματα βάση Ελληνικών, Διεθνών αλλά και Βρετανικών προδιαγραφών Καταλληλότητα αδρανών υλικών ως βράχοι θωράκισης Τα αδρανή βράχων θωράκισης (armourstone) αποτελούν χονδρόκοκκα κυρίως υλικά και ογκόλιθους, που χρησιμοποιούνται σε λιμενικά έργα (π.χ. κυματοθραύστες, μόλους) και υδραυλικά έργα ποταμών, διωρύγων κ.ά. Σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ και ΕΛΟΤ ΕΝ , είναι δυνατό να χρησιμοποιούνται φυσικά, τεχνητά, ανακυκλωμένα αδρανή ή μίγματα αυτών. Οι κατηγορίες υδραυλικών έργων όπου χρησιμοποιούνται οι βράχοι θωράκισης αναφέρονται παρακάτω: - Εξωτερικά λιμενικά έργα (κυματοθραύστες-μόλοι): Οι κυματοθραύστες αποτελούνται από τρία ευδιάκριτα μέρη: τον πυρήνα, τα ενδιάμεσα στρώματα ή διηθητικές στρώσεις και τη στρώση θωράκισης. Σε κυματοθραύστες ή μόλους με πρανή, ο πυρήνας του κυματοθραύστη κατασκευάζεται με λιθορριπές (run of quarry), όπου το υλικό τοποθετείται ως επίχωμα στο θαλάσσιο πυθμένα και υψώνεται πάνω από τη στάθμη της θάλασσας. Τα ενδιάμεσα στρώματα κατασκευάζονται από μικρούς σχετικά βράχους και η θωράκιση από ογκολίθους. Τα αδρανή της θωράκισης, τα οποία προστατεύουν τον πυρήνα, θα πρέπει να έχουν συγκεκριμένο μέγεθος, σχήμα και σαφώς καθορισμένα πρανή. Από την άλλη πλευρά, σε μόλους ή κυματοθραύστες με κατακόρυφα μέτωπα, η υποδομή κατασκευάζεται από όγκους λιθορριπών, όπου τα υλικά τοποθετούνται άμεσα στο φυσικό έδαφος, για να ακολουθήσει το τοίχωμα από ογκόλιθους σκυροδέματος και η στέψη από χυτό επιτόπου σκυρόδεμα. - Διευθέτηση ποταμών που εκβάλλουν στη θάλασσα, έργα ποταμών και θαλάσσιων διωρύγων, έργα προστασίας ακτών: Σε αυτή την κατηγορία υδραυλικών έργων κατασκευάζονται εγκάρσια έργα, πρόβολοι, έργα προστασίας κατά μήκος των ακτών, καθώς επίσης κυματοθραύστες και αναχώματα (ύφαλα ή χαμηλά και ανυπέρβατα ή υψηλά). Η επιλογή των βράχων θωράκισης αποτελεί ιδιαίτερα κρίσιμο παράγοντα για την ανθεκτικότητα 168

179 Wa - Οριακή τιμή των υδραυλικών έργων, η οποία πρέπει να εξετάζεται συναρτήσει των κλιματολογικών συνθηκών, του κυματισμού της κάθε περιοχής, των παλιρροιών, των ρευμάτων, της φυσικής και χημικής δράσης της θάλασσας ή γενικά του νερού επί των δομικών υλικών και των συνεπαγόμενων ασκούμενων δυνάμεων. Ειδικότερα, οι βράχοι θωράκισης που χρησιμοποιούνται στη στέψη ενός κυματοθραύστη, θα πρέπει να προέρχονται από πετρώματα που θραύονται σε μεγάλα τμήματα με λίγες ή καθόλου ρωγμές. Αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία κατά κύριο λόγο σε περιοχές όπου επικρατούν έντονοι παγετώνες, αφού οι ογκόλιθοι του κυματοθραύστη δεν πρέπει να θραύονται σε μικρότερα τμήματα λόγω της επίδρασης των κύκλων ψύξηςαπόψυξης. Σε διαφορετική περίπτωση επέρχεται σταδιακή απώλεια της αποτελεσματικότητας της θωράκισης. Σύμφωνα με τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές, τα αδρανή υλικά που χρησιμοποιούνται ως βράχοι θωράκισης. Θα πρέπει να έχουν τιμές αντοχής σε μονοαξονική θλίψη ( UCS) ανώτερες των 60 ΜΡα και τιμές υδαταπορροφητικότητας (wa) που να μην ξεπερνούν την τιμή 0.5%. 2,5 Αξιολόγηση αδρανών για βράχους θωράκισης 2 1,5 1 Υπερβασικά και βασικά πετρώματα 0,5 0 GE-17 GE-24 GE-31 GE-32 GE-37 GE-39 Δείματα Α) Ραβδόγραμμα προβολής των τιμών υδαταπορροφητικότητας (Wa%) των υπό μελέτη δειγμάτων καθώς και το ανώτερο όριο Wa σύμφωνα με τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές για αδρανή βράχων θωράκισης. Όπως φαίνεται στο παραπάνω ραβδόγραμμα (Α), το μόνο δείγμα που βρίσκεται εντός των ορίων και μπορεί να αξιολογηθεί ως κατάλληλο για χρήση σε βράχους θωράκισης είναι ο σερπεντινιωμένος λερζόλιθος GE- 31 που παρουσιάζει τιμή Wa 0,48%. Τα δείγματα GE-24 και GE-32 με τιμές Wa 0,56% και 0,55% αντίστοιχα βρίσκονται ελαφρώς πάνω από το όριο καταλληλότητας ενώ οι 2 σερπεντινιωμένοι δουνίτες GE- 17 και GE-37, καθώς και ο σερπεντινιωμένος λερζόλιθος GE-39 παρουσιάζουν αρκετά υψηλές τιμές (>1) σε σχέση με τις προβλεπόμενες τιμές των προδιαγραφών. Συνεπώς, βάσει της υδαταπορροφητικότητας, τα δείγματα GE-24, GE-31 και GE-32 πληρούν τις προδιαγραφές. 169

180 UCS - οριακή τιμή Αξιολόγηση αδρανών για βράχους θωράκισης Υπερβασικά και βασικά πετρώματα GE-17 GE-24 GE-31 GE-32 GE-37 GE-39 Δείγματα Β) Ραβδόγραμμα προβολής των τιμών αντοχής σε μοναξονική θλίψη UCS (Mpa) των υπό μελέτη δειγμάτων καθώς και το κατώτερο όριο UCS (Mpa) σύμφωνα με τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές για αδρανή βράχων θωράκισης. Όπως παρατηρείται στο παραπάνω ραβδόγραμμα (Β), όλα τα δείγματα παρουσιάζουν τιμές UCS (Mpa) εξαιρετικά υψηλές σε σχέση με την οριακή τιμή των προδιαγραφών, συνεπώς η αξιολόγηση τους ως κατάλληλα ή μη για χρήση σε βράχους θωράκισης εξαρτάται από τις τιμές Wa που παρουσιάζουν. Συνοψίζοντας, τα δείγματα που βρίσκονται εντός των ορίων και στις δύο παραμέτρους είναι ο τροκτόλιθος GE-24 και οι σερπεντινιωμένοι λερζόλιθοι GE-31 και GE-32. Συμπερασματικά, ο βαθμός σερπεντινίωσης, το είδος του ιστού του σερπεντίνη (κυψελώδης), τα αργιλικά ορυκτά και οι διακλάσεις των πετρωμάτων είναι οι βασικοί λόγοι που τα πετρώματα παρουσιάζουν αυξημένες τιμές υδαταπορροφητικότητας και κατ επέκταση ο λόγος που τα υπερβασικά και βασικά πετρώματα που έχουν υποστεί σερπεντινίωση ή άλλη μορφή εξαλλοίωσης δε μπορούν να θεωρηθούν κατάλληλα για αδρανή ως βράχοι θωράκισης. 170

181 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 πάνω από την υπόβαση (α), τη βάση (β) και την ανώτερη αντιολισθηρή επιφάνεια (γ) (εικόνα 109 ). 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. γ. β. α. Εικόνα 109: Τρισδιάστατη απεικόνιση των επιμέρους στρώσεων του οδοστρώματος 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. 171