Συγκριτική Αξιολόγηση Δολεριτών από τα Οφιολιθικά Πετρώματα της Πίνδου και του Βούρινου για Χρήση τους ως Αδρανών Υλικών

Transcript

1 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, I, τεύχ , Tech. Chron. Sci. J. TCG, I, No 3 49 Συγκριτική Αξιολόγηση Δολεριτών από τα Οφιολιθικά Πετρώματα της Πίνδου και του Βούρινου για Χρήση τους ως Αδρανών Υλικών ΙΩΑΝΝΗΣ ΡΗΓΟΠΟΥΛΟΣ Γεωλόγος, Υπ. Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Πατρών ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΤΣΙΚΟΥΡΑΣ Λέκτορας Πανεπιστημίου Πατρών ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΠΟΜΩΝΗΣ Δρ. Γεωλόγος Πανεπιστημίου Πατρών ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΧΑΤΖΗΠΑΝΑΓΙΩΤΟΥ Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών Περίληψη Στην παρούσα εργασία αξιολογούνται δολερίτες από τα οφιολιθικά πετρώματα της Πίνδου και του Βούρινου, ως πηγές αδρανών υλικών. Προσδιορίστηκαν τα πετρογραφικά, ορυκτολογικά, γεωχημικά και φυσικομηχανικά τους χαρακτηριστικά, με σκοπό τη μεταξύ τους σύγκριση και τον προσδιορισμό καταλληλότητάς τους. Έμφαση δόθηκε στη συμμετοχή αμιαντούχων ορυκτών, τα οποία θεωρούνται επικίνδυνα για τη δημόσια υγεία. H συγκέντρωσή τους στα δείγματα που μελετήθηκαν δεν υπερβαίνει τα επιτρεπτά όρια. Οι τιμές των φυσικομηχανικών ιδιοτήτων των υπό μελέτη δολεριτών συγκρίθηκαν με ελληνικά και ευρωπαϊκά πρότυπα, στα οποία αναφέρονται οι τυπικές αποδεκτές οριακές τιμές όσον αφορά στην καταλληλότητά τους για χρήση τους ως αδρανών υλικών. Παρόλο που οι δολερίτες της Πίνδου παρουσιάζουν ασθενώς καλύτερες τιμές σε σχέση με αυτούς του Βούρινου, όλα τα υπό μελέτη δείγματα θεωρήθηκαν κατάλληλα για την παραγωγή σκληρών αδρανών υλικών. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα οφιολιθικά πετρώματα θεωρούνται υπολείμματα του ανώτερου μανδύα της Γης, τα οποία ανήλθαν στην επιφάνεια στις θέσεις διάνοιξης των ωκεάνιων λιθοσφαιρικών πλακών. Οι δολερίτες (ο όρος δολερίτης στην ευρωπαϊκή βιβλιογραφία είναι συνώνυμος του όρου διαβάσης στην αμερικανική) είναι μαγματικά πετρώματα, τα οποία αποτελούν μέρος των οφιολίθων και έχουν παγκοσμίως χρησιμοποιηθεί ως αντιολισθηρά αδρανή οδοστρωσίας, αδρανή σκυροδεμάτων υψηλής αντοχής, σκύρα σιδηροτροχιών κ.ά. (π.χ. Ragan [22], Griffiths [10], Harben και Bates [12], Olerud [20], Alonso et al. [1], Korkanç και Tuğrul [17], Τσικούρας κ.ά. [27]). Σε πολλές περιπτώσεις αντικαθιστούν πλέον τα ασβεστολιθικά πετρώματα που χρησιμοποιούνταν έως σήμερα. Οι κύριες χώρες εκμετάλλευσης οφιολίθων είναι η Νορβηγία, η Αυστρία και οι Η.Π.Α., ενώ η εκμετάλλευσή τους στην Ελλάδα αυξάνεται τα τελευταία χρόνια. Υποβλήθηκε: Έγινε δεκτή: Τα δείγματα που μελετήθηκαν από τα οφιολιθικά πετρώματα του Βούρινου στη ΒΑ Ελλάδα (Σχήμα 1α) έχουν σκουροπράσινο χρώμα και καλύπτονται σε όλη τους την έκταση από έναν καστανόχρωμο μανδύα αποσάθρωσης με πάχος που κυμαίνεται από 3 m έως 8 m. Στα δολεριτικά αυτά πετρώματα δεν παρατηρήθηκε εξαλλοίωση τύπου Sonnenbrand, ενώ το ορατό πάχος τους στην περιοχή μελέτης ξεπερνά τα 100 m. Η περιοχή μελέτης τέμνεται από δύο αραιές ρηξιγενείς ζώνες, η μία με διεύθυνση σχεδόν Β- Ν και κλίση 70 ο έως 80 ο προς τα ανατολικά και η δεύτερη, σχεδόν κατακόρυφη, με διεύθυνση ΒΑ-ΝΔ. Τα υπό μελέτη πετρώματα τέμνονται, επίσης, από διακλάσεις, στατιστική ανάλυση των οποίων έδειξε ότι η κύρια διεύθυνση που επικρατεί είναι σχεδόν Β-Ν με αποκλίσεις προς τα ΒΒΔ-ΝΝΑ και κλίσεις που κυμαίνονται από 70 ο έως 80 ο περίπου προς τα ανατολικά, παράλληλα δηλαδή με τις κύριες διευθύνσεις των ρηγμάτων που υπάρχουν στην περιοχή. Τα δείγματα από τα οφιολιθικά πετρώματα της Πίνδου, στη ΒΔ Ελλάδα (Σχήμα 1β) είναι δολερίτες με τεφρόχρωμη απόχρωση και καλύπτονται από περιορισμένου πάχους μανδύα αποσάθρωσης (0,5-1,0 m). Διαπεραστικές τεκτονικές ζώνες διάτμησης με διεύθυνση ΒΔ-ΝΑ εκτείνονται στην περιοχή αυτή και συνεχίζουν και στα γειτονικά πετρώματα. Η έντονη τεκτονική παραμόρφωση εκφράζεται με την παρουσία κατακλαστικών ζωνών κύριας διεύθυνσης ΒΔ-ΝΑ, καθώς επίσης και διακλάσεων με κύριες διευθύνσεις Α-Δ και Β-Ν. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν οι σχέσεις μεταξύ πετρογραφικών και μηχανικών ιδιοτήτων δολεριτών από τους οφιολίθους της Πίνδου και του Βούρινου και προτείνονται εφαρμογές καταλληλότητάς τους. Επίσης, πραγματοποιήθηκε μικροσκοπική εξέταση των δειγμάτων με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM), με σκοπό τον προσδιορισμό του ποσοστού συμμετοχής αμιαντούχων ορυκτών, τα οποία θεωρούνται επικίνδυνα για τη δημόσια υγεία (π.χ. Υπ. Απόφαση 1154/93).

2 50 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, I, τεύχ , Tech. Chron. Sci. J. TCG, I, No 3 2. ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΑ Η μικροσκοπική εξέταση των υπό μελέτη λιθοτύπων πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια πολωτικού μικροσκοπίου στο Τμήμα Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών, καθώς και ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (S.E.M.) στο Εργαστήριο Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας και Μικροανάλυσης της Σχολής Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Πατρών. ( ) km ( ) µ 1: µ µ ( :, : ). Σχήμα 1: Γεωλογικός δειγματοληπτικός χάρτης των περιοχών μελέτης (α: Βούρινος, β: Πίνδος). Figure 1: Geological sampling map of the studied areas (a: Vourinos, b: Pindos).

3 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, I, τεύχ , Tech. Chron. Sci. J. TCG, I, No 3 51 Oι δολερίτες του Βούρινου αποτελούν λεπτόκοκκα πετρώματα με συμπαγή ακανόνιστη υφή και υποφειτικό ιστό. Η ορυκτολογική τους σύσταση περιλαμβάνει πλαγιόκλαστο σε ποσοστό που κυμαίνεται από 30% έως 60%. Σε ορισμένα δείγματα παρατηρούνται υπολειμματικοί κρύσταλλοι κλινοπυρόξενου (αυγίτη) σε ποσοστό <5%. Συμμετέχει, επίσης, τιτανίτης ως επουσιώδες ορυκτό και μεταλλικά ορυκτά (αιματίτης, τιτανομαγνητίτης, μαγνητίτης και σιδηροπυρίτης) σε ποσοστά που κυμαίνονται από 8% έως 15%. Χαμηλού βαθμού μεταμορφικές διεργασίες έχουν επηρεάσει σε μεγάλη έκταση τους υπό μελέτη δολερίτες, με αποτέλεσμα την αλβιτίωση των πλαγιοκλάστων, καθώς και τη συμμετοχή των δευτερογενών ορυκτών χλωρίτη (έως 35%), χαλαζία (3-20%), επιδότου (2-8%) και τοπικά πρενίτη (έως 2%) και ασβεστίτη (1%-10%). Ο δευτερογενής χαλαζίας κατανέμεται ανομοιογενώς στους δολερίτες, εμφανιζόμενος σε ορισμένα δείγματα σε μικρά ποσοστά, ενώ σε άλλα σε υψηλή αναλογία. Συνήθως, πληρώνει πόρους και ασυνέχειες, βρίσκεται όμως και διάσπαρτος στο πέτρωμα. Οι υπό μελέτη δολερίτες διαφοροποιούνται σε δύο ομάδες με βάση τη δευτερογενή ορυκτολογική τους σύσταση: η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει δείγματα πλούσια σε χαλαζία με περιεκτικότητα που κυμαίνεται από 10% μέχρι και 20%. Στα δείγματα της δεύτερης ομάδας το ποσοστό σε χαλαζία είναι πολύ χαμηλό (3-4%) και επιπλέον συμμετέχει ακτινόλιθος σε ποσοστό που κυμαίνεται από 20% έως 25% (Σχήμα 2α). Οι δολερίτες που συλλέχθηκαν από την Πίνδο αποτελούν λεπτόκοκκα έως μεσόκοκκα πετρώματα με συμπαγή ακανόνιστη υφή και υποφειτικό ιστό. Ωστόσο, ορισμένα από τα δείγματα παρουσιάζουν τοπικά πορφυροειδή ιστό, με πορφυροκρυστάλλους πλαγιοκλάστων. Η ορυκτολογική τους σύσταση περιλαμβάνει κλινο-πυρόξενο (αυγίτη) (20-40%) και πλαγιόκλαστο (30-40%). Επίσης, συμμετέχουν μεταλλικά ορυκτά (αιματίτης, μαγνητίτης, σιδηροπυρίτης και χαλκοπυρίτης) σε ποσοστό 5-10%. Τα δευτερογενή ορυκτά που εντοπίστηκαν είναι, κατά κύριο λόγο, χλωρίτης (2-15%), χαλαζίας (2-15%) και επίδοτο (έως 2%), ενώ κατά τόπους συμμετέχουν ακτινόλιθος (20-30%), κλινοζωϊσίτης (<1%) και δευτερογενής τιτανίτης (έως 5%). Διακρίθηκαν δύο ομάδες δολεριτών με βάση την περιεκτικότητά τους σε δευτερογενή ορυκτά: η πρώτη ομάδα (Σχήμα 2β) χαρακτηρίζεται από τη συμμετοχή ακτινόλιθου (20-30%) και χαλαζία (10-15%), ενώ αντίθετα στη δεύτερη ομάδα, τα παραπάνω ορυκτά συμμετέχουν σε πολύ μικρά ποσοστά (~1%). Επιπρόσθετα, η δεύτερη ομάδα χαρακτηρίζεται από την παρουσία χλωρίτη σε σημαντικό ποσοστό (10-15%) ( ) Act 200µm 200µm ( ) Act Pl Act Pl Pl Pl Qz Act ( ) ( ) Σχήμα 2: Εικόνες πολωτικού μικροσκοπίου από τα δείγματα α) Β5 (Βούρινος) (Nicols +) και β) PVN1 (Πίνδος) (Nicols +) και εικόνες οπίσθιας σκέδασης ηλεκτρονίων (BSEI) από τα δείγματα γ) Β5 (Βούρινος) και δ) PVN1 (Πίνδος), (Act: ακτινόλιθος, Pl: πλαγιόκλαστο, Qz: χαλαζίας, Act1: μη αμιαντούχος μορφή ακτινόλιθου, Act2: αμιαντούχος μορφή ακτινόλιθου). Figure 2: Polarized photomicrographs of samples a) B5 (Vourinos) (Nicols +) and b) PVN1 (Pindos) (Nicols +) and back scattered electron images of samples c) B5 (Vourinos) and d) PVN1 (Pindos), (Act: actinolite, Pl: plagioclase, Qz: quartz, Act1: non fibrous actinolite, Act2: fibrous actinolite).

4 52 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, I, τεύχ , Tech. Chron. Sci. J. TCG, I, No 3 και δευτερογενούς τιτανίτη (έως 5%). Οι κλινοπυρόξενοι εξαλλοιώνονται κατά τόπους σε ακτινόλιθο ή/και χλωρίτη, δημιουργώντας φαινόμενα ψευδομόρφωσης, ενώ τα πλαγιόκλαστα εμφανίζονται ασθενώς εξαλλοιωμένα. Ακόμη, οι δολερίτες της Πίνδου διασχίζονται κατά τόπους από αραιές μικροδιακλάσεις, οι οποίες τις περισσότερες φορές έχουν πληρωθεί με δευτερογενή ορυκτά. Η παρουσία του ακτινόλιθου είναι κρίσιμος παράγοντας καταλληλότητας των πετρωμάτων, καθότι όταν αυτός συμμετέχει με την αμιαντούχο μορφή του, καθίσταται επικίνδυνος παράγοντας για τη δημόσια υγεία. Για το λόγο αυτό δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση στην εμφάνιση του ακτινόλιθου όσον αφορά, τόσο στην περιεκτικότητά του, όσο και στη μορφή του. Στους δολερίτες του Βούρινου διακρίθηκαν δύο γενιές κρυστάλλων ακτινόλιθου όσον αφορά στη μορφή τους (Σχήμα 2γ). Η πρώτη γενιά, η οποία αποτελεί και τη συντριπτική πλειοψηφία, περιλαμβάνει κρυστάλλους μη αμιαντούχου μορφής, ενώ η δεύτερη αντιπροσωπεύεται από κρυστάλλους αμιαντούχου μορφής, έχοντας μήκος 8,8 μm έως 46,9 μm, διάμετρο 1,6 μm έως 2,9 μm και λόγο μήκους προς διάμετρο >3. Λεπτομερείς μετρήσεις στα δείγματα, που συμμετέχει ακτινόλιθος, έδειξαν ότι οι κρύσταλλοι της δεύτερης γενιάς συμμετέχουν σε ποσοστό 1,2-1,9%. Ομοίως, διακρίθηκαν δύο γενιές κρυστάλλων ακτινόλιθου στους δολερίτες της Πίνδου (Σχήμα 2δ). Η πρώτη γενιά περιλαμβάνει κρυστάλλους μη αμιαντούχου μορφής, ενώ η δεύτερη, η οποία συμμετέχει σε ποσοστό 1,9-2,3% στο σύνολο των δειγμάτων που συμμετέχει ακτινόλιθος, αντιπροσωπεύεται από κρυστάλλους αμιαντούχου μορφής, με μήκος 5,3 μm έως 35,5 μm, διάμετρο 0,7 μm έως 2,9 μm και λόγος μήκους προς διάμετρο >3. Τόσο στους δολερίτες της Πίνδου, όσο και του Βούρινου, ο ακτινόλιθος δε συμμετέχει σε όλα τα υπό μελέτη δείγματα, με αποτέλεσμα το ποσοστό του να μειώνεται ακόμη περισσότερο στο σύνολο των υλικών εξόρυξης. Πυρόξενοι Αντιπροσωπευτικές αναλύσεις από περιοχές υπολειμματικών πρωτογενών κρυστάλλων πυροξένων δίνονται στον Πίνακα 1. Με βάση την περιεκτικότητά τους σε Wo-En- Fs και σύμφωνα με το σύστημα ταξινόμησης της I.M.A. (Morimoto et al. [19]), τόσο οι πυρόξενοι των δολεριτών του Βούρινου, όσο και της Πίνδου έχουν σύσταση αυγίτη. Αμφίβολοι Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στη μελέτη πιθανής ύπαρξης αμιαντούχων προϊόντων και για το λόγο αυτό ο αριθμός των αναλύσεων ανά τύπο αμφιβόλων δεν είναι αντιπροσωπευτικός της συμμετοχής τους στο πέτρωμα. Οι μικροαναλύσεις των αμφιβόλων προβλήθηκαν στο διάγραμμα ταξινόμησής τους (κατά Leake et al. [18]), απ όπου προκύπτει ότι παρουσιάζουν σύσταση ακτινόλιθου. Ωστόσο, δύο από τις αναλύσεις των δολεριτών του Βούρινου προβάλλονται στο πεδίο της μαγνησιοκεροστίλβης (Σχήμα 3). Από τα υπόλοιπα αμφιβολιτικά, αμιαντούχα ορυκτά, δεν παρατηρήθηκαν τρεμολίτης, κροκιδόλιθος (αμιαντούχος μορφή του ριβεκίτη) και αμοσίτης (αμιαντούχος μορφή του γκρουνερίτη). Συγκεκριμένα, για την παρουσία ριβεκίτη απαιτούνται οι παράμετροι: Na Β > 1.0, (Μg + Fe +2 + Mn) 2.5, Al VI ή Fe +3 > Fe +3 > Mn +3, Mg ή Fe +2 > Mn +2 και Na A + K A < 0.5, ενώ για την παρουσία γκρουνερίτη απαιτούνται οι παράμετροι: Ca + Na Β < 1.0, (Μg, Fe +2, Mn, Li) 1.0, Al VI < Fe +3 και μονοκλινής συμμετρία. 3. ΟΡΥΚΤΟΧΗΜΕΙΑ Πραγματοποιήθηκαν 96 σημειακές μικροαναλύσεις ορυκτών από τους υπό μελέτη δολερίτες, αντιπροσωπευτικά αποτελέσματα των οποίων δίνονται ομαδοποιημένα κατά τύπο ορυκτού στον Πίνακα 1. Πλαγιόκλαστα Η στοιχειομετρική κατανομή των πλαγιοκλάστων, που αναλύθηκαν, υπολογίστηκε με βάση 8 άτομα οξυγόνου και με την παραδοχή ότι όλος ο σίδηρος είναι τρισθενής (Πίνακας 1). Τα πλαγιόκλαστα των δολεριτών του Βούρινου είναι δευτερογενή και έχουν σύσταση αλβίτη (Ab ). Aπό την άλλη πλευρά, το μεγαλύτερο ποσοστό των πλαγιοκλάστων των δολεριτών της Πίνδου έχουν σύσταση λαβραδορίτηανορθίτη (An ), ενώ ένα μικρό ποσοστό τους είναι δευτερογενές και παρουσιάζει σύσταση αλβίτη. Σχήμα 3: Προβολή των αναλυμένων κρυστάλλων αμφιβόλων στο διάγραμμα ταξινόμησής τους κατά Leake et al. [18]. Figure 3: Plot of the analyzed amphibole grains on their classification diagram (after Leake et al. [18]). Χλωρίτης Αναλύθηκαν αντιπροσωπευτικοί κρύσταλλοι χλωρίτη, τόσο από τους δολερίτες της Πίνδου, όσο και από του Βούρινου (Πίνακας 1). Τα χαμηλά σύνολα, που εμφανίζονται στις περισσότερες από τις αναλύσεις, οφείλονται πιθανά σε οξείδωση μέρους του Fe από Fe 2+ σε Fe 3+, συνοδευόμενη από απώλεια σε Η (Deer et al. [8]). Από το διάγραμμα ταξινόμησης των χλωριτών κατά Hey [14], προκύπτει ότι οι κρύσταλλοι χλωρίτη από τους δολερίτες του οφιολιθικού συμπλέγματος της Πίνδου έχουν σύσταση κλινόχλωρου, ενώ του Βούρινου έχουν σύσταση διαβαντίτη και πυκνοχλωρίτη (δεν παρουσιάζεται).

5 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, I, τεύχ , Tech. Chron. Sci. J. TCG, I, No 3 53 Πίνακας 1: Αντιπροσωπευτικές ορυκτοχημικές αναλύσεις κρυστάλλων πλαγιοκλάστων, πυροξένων, αμφιβόλων και χλωριτών από τους δολερίτες της Πίνδου (δείγματα PVN1 και PVN2) και του Βούρινου (δείγματα Β4 και Β5) (*: κάτω από το όριο ανιχνευσιμότητας). Table 1: Representative microanalyses of plagioclases, pyroxenes, amphiboles and chlorites from the Pindos (samples PVN1 and PVN2) and Vourinos (samples B4 and B5) dolerites (*: below detection limit). µ B4 B5 PVN1 PVN2 B4/1 B4/2 PVN1 PVN2 5/1 5/2 PVN1/1 PVN1/2 4 5 PVN1 PVN2 SiO 2 68,43 69,43 51,01 53,43 SiO 2 54,49 52,56 54,12 52,62 SiO 2 51,15 52,36 38,66 52,79 SiO 2 31,46 30,69 32,17 31,52 TiO 2 * * * * TiO 2 * 0,76 * 0,68 TiO 2 * 0,74 * * TiO 2 * * * * Al 2O3 19,55 18,93 31,06 28,94 Al 2O3 2,39 2,87 1,96 4,85 Al 2O3 1,12 4,22 22,99 1,78 Al 2O3 17,53 18,54 18,47 16,96 FeO 0,39 0,29 0,61 0,82 FeO 5,55 13,74 5,97 5,55 FeO 15,80 18,08 12,91 14,89 FeO 22,25 21,89 20,86 19,26 MnO * * * * MnO 0,58 * * * MnO 0,85 0,31 * 0,72 MnO * * 0,24 * MgO * * * * MgO 15,39 11,15 16,38 15,70 MgO 6,59 10,78 * 10,61 MgO 16,02 15,73 19,70 19,23 CaO 0,21 0,37 14,88 12,78 CaO 21,47 18,74 21,12 20,47 CaO 21,19 11,14 23,16 16,45 CaO * * * * Na 2O 10,88 10,26 2,78 4,22 Na2O * * * * Na2O 0,32 0,49 * * Na2O * * * * K 2O 0,52 * * * K2O * * * * K2O * * * * K2O 0,51 0,49 * * 99,98 99,28 100,34 100,19 Cr 2O3 * * 0,51 * Cr 2O3 * * 0,63 * NiO * * * * µ µ 8 µ 99,87 99,82 100,06 99,87 97,02 98,12 98,35 97,24 Cr 2O3 * * * * Si 2,99 3,03 2,31 2,42 µ µ 6 µ µ µ 23 µ µ Ca-Na-K=13 87,77 87,34 91,44 86,97 Al 1,01 0,98 1,66 1,54 Si 1,99 1,98 1,98 1,92 Si 7,79 7,62 5,76 7,82 µ µ 28 µ Fe 3+ 0,01 0,01 0,02 0,03 Al IV 0,01 0,02 0,02 0,08 Al IV 0,20 0,38 2,24 0,18 Si 6,44 6,31 6,25 6,40 Ti ,00 2,00 2,00 2,00 7,99 8,00 8,00 8,00 Al IV 1,56 1,69 1,75 1,60 4,01 4,02 4,00 3,99 Al VI 0,09 0,10 0,06 0,12 Al VI - 0,34 1,80 0,13 8,00 8,00 8,00 8,00 Mn Fe Ti -0,01 0, Al VI 2,67 2,80 2,49 2,47 Mg Ti - 0,02-0,02 Fe , Ti Ca 0,01 0,02 0,72 0,62 Cr - - 0,01 - Cr - - 0,07 - Cr Na 0,92 0,87 0,24 0,37 Mg 0,84 0,63 0,89 0,85 Mg 1,50 2,34-2,34 Mg 4,89 4,82 5,71 5,83 K 0, Fe 2+ 0,07 0,25 0,03 0,01 Fe 2+ 2,01 1,93 1,61 1,85 Fe 3,81 3,76 3,39 3,27 0,96 0,89 0,97 0,99 Mn Mn 0,11 0,04-0,09 Ni Or 3, ,00 1,00 1,00 1,00 3,61 5,00 3,48 4,41 Mn - - 0,04 - Ab 95,96 98,05 25,27 37,40 Mg Mg Ca An 1,02 1,95 74,73 62,60 Fe 2+ 0,10 0,18 0,15 0,16 Fe Na Mn 0, Mn K 0,13 0, Ca 0,84 0,76 0,83 0,80 Ca 2,00 1,74 2,00 2,00 11,51 11,51 11,63 11,56 Na Na - 0, K ,00 2,00 2,00 2,00 0,96 0,94 0,97 0,96 Ca 1,46-1,70 0,61 En 44,92 34,49 46,92 46,83 Na 0, Fs 10,05 23,84 9,59 9,29 K Wo 45,03 41,66 43,48 43,88 1,55 0,00 1,70 0,61

6 54 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, I, τεύχ , Tech. Chron. Sci. J. TCG, I, No 3 4. ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ Οι γεωχημικές αναλύσεις, που πραγματοποιήθηκαν στους υπό μελέτη δολερίτες, παρατίθενται στον Πίνακα 2. Πρόκειται για τυπικά βασικά πετρώματα με ποσοστό σε SiO 2 που κυμαίνεται από 49,15% έως 56,37%. Τα ποσοστά σε Na, Ca και Al αντικατοπτρίζουν, κατά κύριο λόγο, τη συμμετοχή των πλαγιοκλάστων στα πετρώματα αυτά. Οι δολερίτες του Βούρινου χαρακτηρίζονται από υψηλές περιεκτικότητες σε Νa και χαμηλές σε Ca, ενώ της Πίνδου από υψηλές σε Ca και χαμηλές σε Na. Η διαφοροποίηση αυτή στο χημισμό τους αποδίδεται στην αλβιτίωση των πλαγιοκλάστων των δολεριτών του Βούρινου. Παρατηρείται, επίσης, ότι το ποσοστό σε απώλεια πύρωσης (LOI), στα υπό μελέτη δείγματα, κυμαίνεται από 1,66% έως 3,83%, αποτελώντας ένδειξη των εξαλλοιωτικών διεργασιών που έχουν λάβει χώρα λόγω της κυκλοφορίας υδρο-θερμικών διαλυμάτων. Η δυνητική ορυκτολογία (Πίνακας 2) υπολογίστηκε με βάση τη μέθοδο C.I.P.W. των Cross et al. [6]. Πίνακας 2: Γεωχημικές αναλύσεις και δυνητική ορυκτολογία αντιπροσωπευτικών δειγμάτων δολεριτών από τα οφιολιθικά πετρώματα του Βούρινου και της Πίνδου (*: κάτω από το όριο ανιχνευσιμότητας). Table 2: Geochemical analyses and normative mineralogy of representative doleritic samples from the ophiolitic rocks of Vourinos and Pindos (*: below detection limit). (%..) B4 B5 PVN1 PVN2 SiO 2 55,26 56,37 55,42 49,15 Al 2 O 3 14,36 14,40 14,68 17,33 Fe 2 O 3 10,59 10,81 9,33 8,46 MnO 0,16 0,16 0,13 0,12 MgO 4,36 4,08 6,70 7,56 CaO 4,78 5,03 8,30 10,69 Na 2 O 5,51 6,24 1,84 2,66 K 2 O 0,11 0,11 0,10 0,05 TiO 2 0,70 0,82 0,20 0,98 P 2 O 5 0,05 0,06 0,02 0,08 LOI 3,83 1,66 2,97 2,32 99,71 99,72 99,69 99,40 C.I.P.W. 4,83 2,14 17,17 9,56 69,92 71,93 53,15 63,50 0,77 0,76 0,71 0,73 20,80 21,37 26,26 22,60 µ 0,85 0,98 0,24 1,25 2,71 2,69 2,39 2,25 0,11 0,13 0,04 0,05 * * * 0,01 µ * * 0,04 0,06 5. ΦΥΣΙΚΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Πραγματοποιήθηκαν εργαστηριακές δοκιμές, οι οποίες αναφέρονται στα φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά των υπό μελέτη δειγμάτων (βλ. Πίνακα 3). Οι περισσότερες δοκιμές έγιναν με βάση τις Αμερικάνικες προδιαγραφές (ASTM) σε δύο αντιπροσωπευτικά δείγματα από τους δολερίτες του Βούρινου και δύο από τους δολερίτες της Πίνδου. H επιλογή των υπό μελέτη δειγμάτων έγινε, κυρίως, με βάση την ορυκτολογική τους σύσταση, η οποία καθορίζει σε σημαντικό βαθμό την ποιότητα των αδρανών υλικών (Shakoor και Bonelli [24], Tuğrul και Zarif [28], Τσικούρας κ.α. [27], Al-Oraimi et al. [2]). Το δείγμα Β4 από τους δολερίτες του Βούρινου ανήκει στην ομάδα που χαρακτηρίζεται από υψηλή περιεκτικότητα σε χαλαζία, ενώ το Β5 ανήκει στην ομάδα που χαρακτηρίζεται από χαμηλή περιεκτικότητα σε χαλαζία και υψηλή σε ακτινόλιθο. Από την άλλη πλευρά, το δείγμα PVN1 από τους δολερίτες της Πίνδου χαρακτηρίζεται από την παρουσία ακτινόλιθου, σε αντίθεση με το PVN2, όπου απουσιάζει ο ακτινόλιθος και συμμετέχει ο χλωρίτης. Πίνακας 3: Αποτελέσματα φυσικομηχανικών ιδιοτήτων των υπό μελέτη δειγμάτων. Table 3: Results of the physicomechanical properties of the studied samples. µ µ PVN1 PVN2 B4 B5 µ µµ (%) 73,00 70,00 66,00 67,00 L.A.A.V. (%) 10,72 11,37 18,70 17,06 11,16 12,25 19,78 17,87 micro-deval (%) 5,90 6,25 7,33 7,12 µ (MPa) 169,68 163,94 94,80 100,60 (%) 0,52 0,51 0,42 0,24 (%) 0,53 0,55 0,69 0,42 (gr/cm 3 ) 2,63 2,77 2,62 2,69 µ (gr/cm 3 ) 2,55 2,58 2,49 2,62 (%) 3,04 6,86 4,96 2,60 0,03 0,07 0,05 0,03 Όσον αφορά στις φυσικές ιδιότητες, προσδιορίστηκαν η φυσική υγρασία (ΑSTM C 566), ο συντελεστής υδαταπορροφητικότητας (ASTM C-128), το απόλυτο ειδικό βάρος (AASHTO T100-T85) και το φαινόμενο ειδικό βάρος (ASTM C-127), ενώ υπολογίστηκαν επίσης το ολικό πορώδες (n) και ο λόγος κενών (e) από τις παρακάτω σχέσεις: p n n 1 e, p 1 n όπου p α και p φ το απόλυτο και το φαινόμενο ειδικό βάρος αντίστοιχα. Οι δοκιμές εκτελέστηκαν τρεις φορές η καθεμία για κάθε δείγμα και υπολογίστηκε ο μέσος όρος. Οι δολερίτες της Πίνδου εμφανίζουν ασθενώς υψηλότερες τιμές φυσικής υγρασίας σε σχέση με του Βούρινου, ενώ οι τιμές των υπόλοιπων φυσικών ιδιοτήτων είναι σχεδόν παραπλήσιες για τα πετρώματα των δύο περιοχών. Ωστόσο, τα δείγματα PVN2 και B4 παρουσιάζουν μεγαλύτερες τιμές συντελεστή υδαταπορροφητικότητας και πορώδους σε σχέση με τα PVN1 και Β5 (Πίνακας 3). Οι δοκιμές, που πραγματοποιήθηκαν με σκοπό τον προσδιορισμό της μηχανικής αντοχής των πετρωμάτων,

7 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, I, τεύχ , Tech. Chron. Sci. J. TCG, I, No 3 55 περιλαμβάνουν τη δοκιμή αντοχής σε μοναξονική θλίψη (ΕΛΟΤ 408), τη δοκιμή αντοχής σε φθορά από τριβή και κρούση με τη μηχανή Los Angeles (ASTM C 535) (η δοκιμή πραγματοποιήθηκε σε δύο διαφορετικές διαβαθμίσεις που αφορούν στη χρήση τους ως αντιολισθηρά αδρανή ασφαλτομιγμάτων και ως σκύρα βάσης σιδηροτροχιών), τη δοκιμή Μicro-Deval, μέσω της οποίας προσδιορίζεται η αντίσταση του υλικού σε φθορά (ΕΛΟΤ ΕΝ ) και τη δοκιμή ισοδύναμου άμμου (ASTM D-2419). Οι δολερίτες της Πίνδου παρουσιάζουν μεγαλύτερη αντοχή σε μοναξονική θλίψη σε σχέση με του Βούρινου, όπως φαίνεται στον Πίνακα 3. Ακόμη, από τη δοκιμή Los Angeles γίνεται εμφανές ότι οι δολερίτες του Βούρινου παρουσιάζουν μικρότερη αντοχή στη φθορά από τριβή και κρούση σε σχέση με της Πίνδου. Ο δείκτης ισοδύναμου άμμου είναι αρκετά μεγάλος σε όλα τα υπό μελέτη δείγματα και κυμαίνεται από 66% έως 73%, ωστόσο οι δολερίτες της Πίνδου εκθέτουν υψηλότερες τιμές σε σχέση με του Βούρινου. Ο δείκτης Μicro-Deval είναι αρκετά χαμηλός για όλα τα υπό μελέτη δείγματα και υποδεικνύει πετρώματα ιδιαίτερα ανθεκτικά στη φθορά (Πίνακας 3). Με τη χρήση της ευθείας γραμμικής συσχέτισης (Βevington και Robinson [4]), προέκυψε ότι υπάρχουν αντιστρόφως ανάλογες σχέσεις μεταξύ του δείκτη Los Angeles (L.A.A.V.) και της αντοχής σε μοναξονική θλίψη (U.C.S.) (Σχήμα 4α), καθώς επίσης και μεταξύ του δείκτη Los Angeles και του δείκτη ισοδύναμου άμμου (S.E.) (Σχήμα 4β). Επίσης, παρατηρείται ότι ο δείκτης Los Angeles μεταβάλλεται ανάλογα με το δείκτη Micro-Deval (Μ.D.) (Σχήμα 4γ). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι τιμές L.A.A.V. για τις δύο διαφορετικές διαβαθμίσεις είναι παραπλήσιες και για το λόγο αυτό στα διαγράμματα συσχέτισης προβάλλονται μόνο οι τιμές που αφορούν στη χρήση τους ως αντιολισθηρά αδρανή ασφαλτομιγμάτων. Από τα αντίστοιχα διαγράμματα προκύπτουν οι παρακάτω εξισώσεις, οι οποίες έχουν υψηλό βαθμό συσχέτισης: U.C.S. (MPa) = -9,92 (L.A.A.V. %) + 275,76 (R 2 = 0.99) S.E. (%) = -0,75 (L.A.A.V. %) + 79,78 (R 2 = 0.89) Μ.D. (%) = 0,17 ((L.A.A.V. %) + 4,21 (R 2 = 0,98) Ακόμη, έγινε προσπάθεια να συσχετιστεί ο δείκτης Los Angeles με τη δυνητική ορυκτολογική σύσταση των υπό μελέτη λιθοτύπων. Oι δολερίτες του οφιολιθικού συμπλέγματος της Πίνδου είναι πλουσιότεροι σε δυνητικό πυρόξενο και χαλαζία και φτωχότεροι σε δυνητικό πλαγιόκλαστο σε σχέση με του Βούρινου (βλ. Πίνακα 2). Από τα αντίστοιχα διαγράμματα προκύπτει ότι αυξανομένης της επί τοις εκατό κατ όγκο δυνητικής περιεκτικότητας σε πυρόξενο και χαλαζία, αυξάνεται η αντοχή σε φθορά από τριβή και κρούση με τη μηχανή Los Angeles, ενώ μειώνεται αυξανομένης της δυνητικής περιεκτικότητας σε πλαγιόκλαστο (Σχήμα 4 δ, ε, στ). (L.A.A.V. %) = -1,36 (norm. pyroxene Vol. %) + 45,38 (R 2 = 0,69) (L.A.A.V. %) = -0,52 (norm. quartz Vol. %) + 18,85 (R 2 = 0,73) (L.A.A.V. %) = 0,41 (norm. plagioclase Vol. %) - 12,02 (R 2 = 0,75) Οι παραπάνω εξισώσεις είναι ενδεικτικές του τρόπου με τον οποίο μεταβάλλονται οι φυσικομηχανικές ιδιότητες των υπό μελέτη πετρωμάτων και του ρόλου της δυνητικής ορυκτολογικής σύστασης στη μηχανική τους αντοχή. Ωστόσο, η αξιοπιστία του υπολογισμού της μιας μεταβλητής από την άλλη είναι μικρή, δεδομένου ότι ο αριθμός των δειγμάτων που προβάλλονται στα διαγράμματα είναι μικρός. 6. ΣΥΖΗΤΗΣΗ Η ποιότητα των αδρανών υλικών καθορίζεται σε σημαντικό βαθμό από την ορυκτολογική σύσταση, τον ιστό και την υφή του πετρώματος, το ποσοστό συμμετοχής των επιμέρους ορυκτολογικών συστατικών, καθώς επίσης από το βαθμό εξαλλοίωσης και τεκτονισμού του υπό μελέτη λιθότυπου (Hartley [13], Olsson [21], Ramsay et al. [23], Fahy και Guccione [9], Kazi και Al-Mansour [16], Howarth και Rowlands [15], Shakoor και Bonelli [24], Haney και Shakoor [11], Tuğrul και Zarif [28], Smith και Collis [26], Τσικούρας κ.α. [27], Al-Oraimi et al. [2]). Μεταβολές των παραπάνω χαρακτηριστικών στους δολερίτες του Βούρινου και της Πίνδου έχουν ως αποτέλεσμα τη διαφοροποίηση των φυσικομηχανικών τους ιδιοτήτων και κατά συνέπεια της ποιότητάς τους ως αδρανή υλικά. Από την πετρογραφική εξέταση, προέκυψε ότι οι δολερίτες του Βούρινου και της Πίνδου παρουσιάζουν σε γενικές γραμμές την ίδια ορυκτολογική σύσταση. Ωστόσο, οι δολερίτες του Βούρινου χαρακτηρίζονται από τη συμμετοχή δευτερογενών ορυκτών σε υψηλότερο ποσοστό σε σχέση με της Πίνδου, υποδεικνύοντας το μεγαλύτερο βαθμό εξαλλοίωσής τους. Η συμμετοχή ορισμένων από τα δευτερογενή ορυκτά (π.χ. χλωρίτης) επηρεάζει αρνητικά τις φυσικομηχανικές ιδιότητες των υπό μελέτη λιθοτύπων (Smith και Collis [26]). Τα δείγματα PVN2 και B4 παρουσιάζουν μεγαλύτερες τιμές συντελεστή υδαταπορροφητικότητας και πορώδους σε σχέση με τα PVN1 και B5, προφανώς λόγω της συμμετοχής χλωρίτη σε αυτά. Πειραματικές μετρήσεις έχουν δείξει ότι πετρώματα με συντελεστή υδαταπορροφητικότητας μεγαλύτερο από 3% είναι ευπαθή σε απότομες θερμοκρασιακές μεταβολές (Shakoor et al. [25]). Στην παρούσα μελέτη, οι τιμές του συντελεστή υδαταπορροφητικότητας όλων των υπό μελέτη δειγμάτων είναι εντός των επιτρεπτών ορίων (Πίνακας 3). Η αντιστρόφως ανάλογη σχέση, που παρατηρείται μεταξύ του δείκτη Los Angeles και της αντοχής σε μοναξονική θλίψη, έχει μελετηθεί επίσης από τους Ballivy και Dayre [3] και Cargill και Shakoor [5]. Οι δολερίτες του Βούρινου παρουσιάζουν υψηλότερες τιμές L.A.A.V. και χαμηλότερες τιμές U.C.S. σε σχέση με της Πίνδου (Σχήμα 4). Αυτό αποδίδεται στο μεγαλύτερο βαθμό εξαλλοίωσης των δολεριτών

8 56 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, I, τεύχ , Tech. Chron. Sci. J. TCG, I, No 3 του Βούρινου, που υποδεικνύεται από την αλβιτίωση των πλαγιοκλάστων και τη συμμετοχή δευτερογενών ορυκτών σε υψηλό ποσοστό. Ιδιαίτερα, το δείγμα Β4 παρουσιάζει χαμηλότερη μηχανική αντοχή σε σχέση με τα υπόλοιπα, πιθανά λόγω της συμμετοχής σε αυτό χλωρίτη σε σημαντικό ποσοστό. Αντίστοιχη σχέση παρατηρήθηκε μεταξύ του L.A.A.V. και του S.E (Σχήμα 4). Οι δολερίτες του Βούρινου παρουσιάζουν χαμηλότερες τιμές S.E., λόγω της εξαλλοίωσης των πλαγιοκλάστων και της συμμετοχής τους σε μεγαλύτερο ποσοστό συγκριτικά με τους δολερίτες της Πίνδου. Ακόμη, παρατηρήθηκε ότι ο δείκτης Los Angeles μεταβάλλεται ανάλογα με το δείκτη Μicro-Deval (Σχήμα 4). Όσον αφορά στις δοκιμές Los Angeles και Μicro- Deval, οι τιμές που προσδιορίστηκαν για τους υπό μελέτη δολερίτες είναι χαμηλότερες από τις μέγιστες οριακές τιμές (24 και 15 αντίστοιχα), που ορίζει ο ΕΛΟΤ ΕΝ για σκύρα βάσης σιδηροτροχιών. Επιπλέον, οι τιμές S.E. είναι μεγαλύτερες από τα ελάχιστα επιτρεπτά όρια 50 και 40 που ορίζει το ΕΝ για αδρανή βάσεων και υποβάσεων αντίστοιχα και 55 που ορίζει ο ΕΛΟΤ EN 933-8:2000 για PVN1 PVN2 y = -9,92x + 275,76 R 2 = 0, PVN1 y = -0,75x + 79,78 R 2 = 0,89 U.C.S. (Mpa) B5 B4 S.E. (%) PVN2 B B L.A.A.V. (% ) L.A.A.V. (% ) 7,4 y = 0,17x + 4,21 R 2 = 0,98 B5 B y = -0,52x + 18,85 R 2 = 0,73 7,0 5 Micro-Deval (%) 6,6 6,2 PVN2 L.A.A.V. (%) PVN2 PVN1 PVN1 10 5, L.A.A.V. (%) normative quartz (Vol. % ) y = 0,41x - 12,02 R 2 = 0, y = -1,36x + 45,38 R 2 = 0, L.A.A.V. (%) PVN1 PVN2 L.A.A.V. (%) PVN2 PVN normative plagioclase (Vol. %) normative pyroxene (Vol. %) Σχήμα 4: Διαγράμματα μεταβολής των συντελεστών U.C.S., S.E. και Micro-Deval ως προς το L.A.A.V. (α, β, γ) και του L.A.A.V. ως προς τη δυνητική σύσταση των δειγμάτων σε χαλαζία, πλαγιόκλαστο και πυρόξενο (δ, ε, στ). Figure 4: Diagrams of variation of U.C.S., S.E. και Micro-Deval coefficients vs. L.A.A.V. (α, β, γ) and of L.A.A.V. vs. normative quartz, plagioclase and pyroxene of the samples (δ, ε, στ).

9 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, I, τεύχ , Tech. Chron. Sci. J. TCG, I, No 3 57 αδρανή ασφαλτομιγμάτων. Από τα διαγράμματα συσχέτισης μεταξύ του δείκτη Los Angeles και της δυνητικής ορυκτολογικής σύστασης των υπό μελέτη λιθοτύπων, προέκυψε ότι, αυξανομένης της επί τοις εκατό κατ όγκο δυνητικής περιεκτικότητας σε πυρόξενο και χαλαζία, αυξάνεται η αντοχή σε φθορά από τριβή και κρούση με τη μηχανή Los Angeles, ενώ μειώνεται αυξανομένης της δυνητικής περιεκτικότητας σε πλαγιόκλαστο. Παρόμοιες συσχετίσεις έχουν πραγματοποιηθεί από τον Davis [7] σε γρανιτικά πετρώματα. Οι δολερίτες του Βούρινου παρουσιάζουν χαμηλότερη περιεκτικότητα σε δυνητικό χαλαζία και πυρόξενο και μεγαλύτερη σε πλαγιόκλαστο σε σχέση με της Πίνδου και είναι λιγότερο ανθεκτικοί στη φθορά από τριβή και κρούση με τη μηχανή Los Angeles. Ιδιαίτερη προσοχή δόθηκε στη συμμετοχή αμιαντούχων ορυκτών στα υπό μελέτη πετρώματα. Με βάση την ελληνική νοµοθεσία (π.χ. Υπουργική Απόφαση 1154/93), ως αµιαντούχα ορυκτά θεωρούνται ο ακτινόλιθος, ο τρεµολίτης, ο κροκιδόλιθος, ο αµοσίτης και ο χρυσοτίλης. Τα µεγέθη των κρυστάλλων, που θεωρούνται επικίνδυνα για τη δηµόσια υγεία, παρουσιάζουν διάµετρο <3µm, µήκος >5µm και ταυτόχρονα λόγο µήκους προς διάµετρο >3. Από τα παραπάνω αµιαντούχα ορυκτά ανιχνεύθηκε ακτινόλιθος σε ορισμένα από τα υπό μελέτη δείγματα. Με τη βοήθεια ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM) πραγματοποιήθηκαν 100 στατιστικές μετρήσεις σε κάθε δείγμα, σε κρυστάλλους ακτινόλιθου, από όλες τις τάξεις μεγέθους και από όλη την έκταση των τομών. Από τη στατιστική επεξεργασία των μετρήσεων αυτών, προκύπτει ότι ακτινόλιθος με αμιαντούχο μορφή συμμετέχει σε ποσοστό 1,2-1,9% και 1,9-2,3% σε ορισμένα μόνο από τα δολεριτικά δείγματα του Βούρινου και της Πίνδου αντίστοιχα. 7. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Οι δολερίτες της Πίνδου και του Βούρινου παρουσιάζουν παρόμοια ορυκτολογική σύσταση, ωστόσο του Βούρινου χαρακτηρίζονται από τη συμμετοχή δευτερογενών ορυκτών σε υψηλότερο ποσοστό σε σχέση με της Πίνδου, υποδεικνύοντας το μεγαλύτερο βαθμό εξαλλοίωσής τους. Διακρίθηκαν δύο επιμέρους ομάδες δολεριτών σε καθεμία περιοχή μελέτης. Στη μία από τις δύο ομάδες συμμετέχει ακτινόλιθος σε σημαντικό ποσοστό, ενώ στη δεύτερη σχεδόν απουσιάζει. Με τη βοήθεια του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου, προέκυψε ότι στα δείγματα της πρώτης ομάδας οι ινώδεις κρύσταλλοι ακτινόλιθου, οι οποίοι χαρακτηρίζονται ως αμιαντούχοι από άποψη μεγέθους, δεν υπερβαίνουν το 2,3% στους δολερίτες της Πίνδου και το 1,9% στους δολερίτες του Βούρινου. Οι φυσικομηχανικές ιδιότητες, που υπολογίστηκαν σε αντιπροσωπευτικά δείγματα, υποδεικνύουν ότι πρόκειται για πετρώματα υψηλής αντοχής. Ωστόσο, οι δολερίτες της Πίνδου εκθέτουν σχετικά καλύτερες τιμές L.A.A.V., U.C.S., Μicro-Deval και S.E. συγκριτικά με αυτούς του Βούρινου, λόγω του μεγαλύτερου βαθμού εξαλλοίωσης των τελευταίων. Επιπλέον, προέκυψε από τα διαγράμματα συσχέτισης μεταξύ του δείκτη Los Angeles και της δυνητικής ορυκτολογικής σύστασης ότι, αυξανομένης της επί τοις εκατό κατ όγκο δυνητικής περιεκτικότητας σε πυρόξενο και χαλαζία, αυξάνεται η αντοχή σε φθορά από τριβή και κρούση με τη μηχανή Los Angeles, ενώ μειώνεται, αυξανομένης της δυνητικής περιεκτικότητας σε πλαγιόκλαστο. Οι δολερίτες του Βούρινου παρουσιάζουν χαμηλότερη περιεκτικότητα σε δυνητικό χαλαζία και πυρόξενο και μεγαλύτερη σε πλαγιόκλαστο σε σχέση με της Πίνδου και είναι λιγότερο ανθεκτικοί στη φθορά από τριβή και κρούση με τη μηχανή Los Angeles. Οι υπό μελέτη δολερίτες θεωρούνται κατάλληλοι για χρήση τους ως αδρανή σε πολλές εφαρμογές, όπως για σκύρα βάσης σιδηροτροχιών, αδρανή βάσεων και υποβάσεων και αντιολισθηρά αδρανή ασφαλτομιγμάτων. 8. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Ευχαριστούμε το Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο (ΕΚΤ), Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Εκπαίδευση και Αρχική Επαγγελματική Κατάρτιση (ΕΠΕΑΕΚ ΙΙ) και ειδικότερα το Πρόγραμμα ΠΥΘΑΓΟΡΑΣ Ι για τη χρηματοδότηση αυτού του έργου. Επίσης, ευχαριστούμε θερμά δύο ανώνυμους κριτές για την αξιολόγηση της εργασίας. 9. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Alonso, E, Martinez, L, Martinez, W. and Villasenor, L., Mechanical properties of concrete elaborated with igneous aggregates, Cement and Concrete Research, 32, 2002, Al-Oraimi, S.K., Taha, R. and Hassan, H.F., The effect of the mineralogy of coarse aggregate on the mechanical properties of highstrength concrete, Construction and Building Materials, 20, 2006, Ballivy, G. and Dayre, M., Mechanical behaviour of aggregates related to the physico-mechanical properties of rocks (in French), Int Assoc Engng (paper to the international symposium on aggregates), 1984, Bevington, P.R. and Robinson, D.K., Data reduction and error analysis for the Physical sciences, 3 rd ed., 2002, 320 p. 5. Cargill, J.S. and Shakoor, A., Evaluation of empirical methods for measuring the uniaxial compressive strength of rock, International Journal of Rock Mechanics and Mining Science & Geomechanics Abstracts, 27, 1990, Cross, C.W., Iddings, J.P., Pirsson, L.V. and Washington, H.S., A quantitative chemico-mineralogical classification and nomenclature of igneous rocks, Journal of Geology, 10, 1902, Davis, G.H., Tentative correlation between the pl (plagioclase) normin and L.A. Wear Percent in Precambrian mid-continent granites, [abs.], in Seeger, C.M., ed., Forum on the Geology of Industrial Minerals, 38 th, St. Louis, Mo, Proceedings: Jefferson City, Missouri Division of Geology and Land Survey, p Deer, W.A., Howie, R.A. and Zussman, J., Rock-forming minerals, Orthosilicates (2 nd ed.) Longman Group, London, 1A, 1992, 919 p.

10 58 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, I, τεύχ , Tech. Chron. Sci. J. TCG, I, No 3 9. Fahy, M.P. and Guccione, M.J., Estimating strength of sandstones using petrographic thin-section data, Bull. Assoc. Eng. Geol., 16 (4), 1979, Griffiths, J., Olivine, volume the key to success, Ind. Minerals, 1, 1989, Haney, M.G. and Shakoor, A., The relationship between tensile and compressive strengths for selected sandstones as influenced by index properties and petrographic characteristics, Proc. 7 th Int. IAEG Cong., Lisbon, Portugal, IV, 1994, Harben, P.W., and Bates, R.L., Industrial minerals, geology and world deposits. London: Industrial Minerals Division, Metal Bulletin Plc, 1990, 312p. 13. Hartley, A., A review of the geological factors influecing the mechanical properties of road surface aggregates, Quart. J. Eng. Geol., 7, 1974, Hey, M.H., A new review on the chlorites, Mineral. Mag., 224, 1954, Howarth, D.F. and Rowlands, J.C., Development of an index to quantify rock texture for qualitative assessment of intact rock properties, Geotech. Testing J., 9 (4), 1986, Kazi, Α. and Al-Mansour, Z.R., Influence of geological factors on abrasion and soundness characteristics of aggregates, Eng. Geol., , Korkanç, M. and Tuğrul, A., Evaluation of selected basalts from Niğde, Turkey as source of concrete aggregate, Eng. Geol., 75, 2004, Leake, B.E., Wooley, A.R., Arps, C.E.S., Birch, W.D., Gilbert, M.C., Grice, J.D., Hawthorne, F.C., Kato, A., Kisch, H.J., Krivovichev, V.G., Linthout, K., Laird, J., Mandarino, J., Maresch, W.V., Nickel, E.H., Rock, N.M.S., Schumacher, J.C., Smith, D.C., Stephenson, N.C.N., Ungaretti, L., Whittaker, E.J.W. and Youzhi, G. Nomenclature of amphiboles; report of the Subcommittee on amphiboles of the International Mineralogical Association Commission on New Minerals and Mineral Names, Eur. J. Mineral., 9, 1997, Morimoto, N., Fabries, J., Ferguson, A.K., Ginzburg, I.V., Ross, M., Seifert, F.A., Zussman, J., Aoki, K. and Gottardi, G., Nomenclature of pyroxenes, Am. Mineral., 73, 1988, Olerud, S., Norway s industrial minerals, Ind. Minerals, 12, 1995, Olsson, W.A., Grain size dependence on yield stress in marble, J. Geophys. Res., 79 (32), 1974, Ragan, D.M., The twin Sisters dunite, Washington. In: Ultramafic and related rocks, Wyllie P.J. (ed.), John Wiley, New York, 1967, Ramsay, D.M., Dhir R.K. and Spence, I.M., The role of rock and clast fabric in the physical performance of crushed rock aggregate, Eng. Geol., 8, 1974, Shakoor, A. and Bonelli, R.E., Relationship between petrographic characteristics, engineering index properties, and mechanical properties of selected sandstones, Bull. Int. Assoc. of Eng. Geol., XXVIII (1), 1991, Shakoor, A., West, T.R. and Scholer, C.F., Physical characteristics of some Indiana argillaceous carbonates regarding their freeze-thaw resistance in concrete, Bull. Ass. Eng. Geol., 19, 4, 1982, Smith, M.R. and Collis, L., Aggregates: Sand Gravel and Crushed Rock aggregates for Construction Purposes, Geological Society, London Eng. Geol., Sp. Publ. 17, 2001, 339p. 27. Τσικούρας, Β., Πομώνης, Π., Ρηγόπουλος, Ι. και Χατζηπαναγιώτου, Κ., Διερεύνηση καταλληλότητας βασικών οφιολιθικών πετρωμάτων της περιοχής Μικροκλεισουρας Γρεβενών για χρήση τους ως αντιολισθηρών αδρανών και σκύρων βάσης σιδηροτροχιών, Πρακ. 2 ου Συνεδρίου της Επιτροπής Οικονομικής Γεωλογίας, Ορυκτολογίας και Γεωχημείας, 2005, Tuğrul, Α. and Zarif, I.H., Correlation of mineralogical and textural characteristics with engineering properties of selected granitic rocks from Turkey, Eng. Geol., 51, 1999, Ιωάννης Ρηγόπουλος Υποψήφιος Διδάκτορας, Πανεπιστήμιο Πατρών, Τμήμα Γεωλογίας Τομέας Ορυκτών Πρώτων Υλών, Πάτρα. Παναγιώτης Πομώνης Διδάκτωρ Γεωλόγος, Πανεπιστήμιο Πατρών, Τμήμα Γεωλογίας Τομέας Ορυκτών Πρώτων Υλών, Πάτρα. Βασίλειος Τσικούρας Λέκτορας Τμήματος Γεωλογίας, Πανεπιστήμιο Πατρών, Τμήμα Γεωλογίας Τομέας Ορυκτών Πρώτων Υλών, Πάτρα. Κωνσταντίνος Χατζηπαναγιώτου Καθηγητής Τμήματος Γεωλογίας, Πανεπιστήμιο Πατρών, Τμήμα Γεωλογίας Τομέας Ορυκτών Πρώτων Υλών, Πάτρα.

11 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, I, τεύχ , Tech. Chron. Sci. J. TCG, I, No 3 59 Extended summary Comparative Evaluation of Dolerites from the Pindos and Vourinos Ophiolitic Rocks for their Use as Aggregates IOANNIS RIGOPOULOS Geologist, Ph.D. Student, University of Patras BASILIOS TSIKOURAS Lecturer, University of Patras PANAGIOTIS POMONIS Geologist Ph.D., University of Patras KONSTANTIN HATZIPANAGIOTOU Professor, University of Patras Abstract The study presented in this paper deals with the suitability of the dolerites from the Pindos and Vourinos ophiolitic rocks as aggregates. Petrographical, minera-logical, geochemical and physicomechanical properties were investigated in order to compare the quality of the dolerites from the two different areas and to determine their suitability. Particular emphasis was placed on the determination of fibres of actinolitic asbestos, which are considered dangerous for public health. The samples of this study, did not contain high concentrations of those fibres. The results for the physicomechanical properties were compared to the typical acceptance limits in Greek and European standards. Although Pindos dolerites have slightly better quality compared to the Vourinos, all samples studied were found to be suitable for the production of crushed rock aggregates. 1. INTRODUCTION Ophiolitic rocks represent remnants of the Earth s upper mantle, derived from mid-ocean ridges. Dolerites (the term dolerite in European bibliography is synonymous to the term diabase in American) are magmatic rocks, which comprise part of ophiolitic rocks and are among the most important sources of aggregates worldwide (e.g. Ragan [22], Griffiths [10], Harben and Bates [12], Olerud [20], Alonso et al. [1], Korkanç and Tuğrul [17], Τsikouras et al. [27]). Norway, Austria and the U.S.A. are the major countries that exploit ophiolitic rocks; however, the exploitation of ophiolitic rocks in Greece has been increasing in recent years. The samples from the Vourinos ophiolitic rocks, in NE Greece (Figure 1a), have a dark green color and do not show alteration of the Sonnenbrand type. Their visible thickness is over 100 m. The study area is crosscut by two directions of faults: the first strikes N-S and dips 70 ο - 80 ο to the east and the second strikes NE-SW with a vertical dip. The samples from the Pindos ophiolitic rocks, in NW Submitted: July 4, 2006 Accepted: Oct. 16, 2006 Greece (Figure 1b), are grayish dolerites, which have been deformed by NW-SE verging shear zones. The area of interest is also crosscut by joints of E-W and N-S strikes. 2. PETROGRAPHY Dolerites from the Vourinos ophiolite are fine-grained with subophitic texture. They are composed mainly of plagioclase with a lesser amount of clinopyroxene and opaque minerals. Titanite participates as an accessory phase. Albite, chlorite, quartz, epidote, locally prehnite and calcite, are alteration products, characteristic of ocean-floor metamorphism. The Vourinos dolerites have been classified into two groups, according to their quartz content. The first group comprises samples rich in quartz (10%-20%), while the second group is characterised by a lesser amount of quartz (3%-4%) and the presence of actinolite (20%-25%). The Pindos dolerites are fine to medium-grained with subophitic texture. Laths of subhedral plagioclase and interstitial anhedral clinopyroxene comprise the subophitic groundmass. Opaque mineral content is analogous to the Vourinos dolerites. Chlorite, quartz, epidote, actinolite, clinozoisite and secondary titanite are alteration products. Two groups of Pindos dolerites have been distinguished according to their secondary minerals contents. The first group is characterised by significant amounts of actinolite and quartz, while the second group displays variable amounts of chlorite and secondary titanite. Emphasis was placed on the study of asbestiform actinolite, as it may become dangerous for public health when it exists in high proportions in the rock. Both Vourinos and Pindos dolerites display two populations of actinolite crystals according to their form. The major population, contains non-asbestos fibre crystals, while the second one contains small proportions

12 60 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, I, τεύχ , Tech. Chron. Sci. J. TCG, I, No 3 (1.2% -2.3%) of asbestos fibres. These proportions are even smaller if one takes into account that actinolite participates only in a small number of the dolerite samples. 3. MINERAL CHEMISTRY Representative results of 96 microprobe analyses from the Pindos and Vourinos dolerites are given in Table 1. The dolerite from the Vourinos ophiolite contains secondary plagioclase of albite (Ab ) composition. The plagioclase from the Pindos ophiolite is labradorite-anorthite (An ), while there is a small proportion of secondary plagioclase of albite composition. Relic clinopyroxenes from both Vourinos and Pindos dolerites are augites. The analysed amphiboles from both Vourinos and Pindos ophiolites are classified as actinolite, while two analyses from the Vourinos dolerites have magnesiohornblende composition (Figure 3). The analysed chlorites replace primary clinopyroxene crystals. Chlorites from Pindos dolerites are classified as clinochlore, while those from Vourinos dolerites have compositions between diabantite and pycnochlorite. specific gravity (ASTM C-127). Additionally, porosity (n) and void ratio (e) were calculated. Three tests were carried out for each property and the mean values were used. Samples PVN2 and B4 showed higher water absorption and porosity values in comparison to samples PVN1 and B5 (Table 3). The tests carried out in order to determine the mechanical strength of the dolerites included uniaxial compressive strength (ΕLΟΤ 408), Los Angeles abrasion value (ASTM C 535), Micro-Deval (ΕLΟΤ ΕΝ ) and sand equivalent (ASTM D-2419). The dolerites of the Pindos ophiolitic rocks showed slightly better values of mechanical properties in comparison to those from Vourinos (Table 3). Using regression analysis (Βevington and Robinson [4]), it was found that a good correlation existed between Los Angeles coefficient and uniaxial compressive strength and between Los Angeles coefficient and sand equivalent. Los Angeles coefficient tended to increase with decreasing uniaxial compressive strength and sand equivalent (Figure 4 α, β, γ). There was also a strong positive correlation between the Los Angeles coefficient and the Micro-Deval coefficient. Additionally, Los Angeles coefficient tended to decrease as the percentage of normative pyroxene and quartz increased and the percentage of normative plagioclase decreased (Figure 4 δ, ε, στ). 4. WHOLE-ROCK CHEMISTRY 6. DISCUSSION Whole-rock geochemical analyses and C.I.P.W. norms (Cross et al. [6]) from both Vourinos and Pindos dolerites are shown in Table 2. According to their SiO 2 content (49.15% %), the studied samples were classified as basaltic rocks. The higher Na content of the Vourinos dolerites relative to the Pindos ones is due to the extensive replacement of primary plagioclase crystals by albite. Loss on ignition varies between 1.66% and 3.83%, reflecting the small degree of alteration of the studied rocks. 5. PHYSICOMECHANICAL PROPERTIES Various tests were carried out in order to determine the physical and mechanical properties of representative samples of the dolerites. Sample B4 from Vourinos ophiolite, belongs to the group with high concentrations of quartz, while sample B5 belongs to the group with concentrations low in quartz and high in actinolite. From the Pindos ophiolite, sample PVN1 was characterised by the presence of actinolite, while sample PVN2, was characterised by the absence of actinolitic asbestos and the presence of chlorite. Physical properties investigated included moisture content (ΑSTM C 566), water absorption (ASTM C-128), bulk specific gravity (AASHTO T100-T85) and apparent The quality of aggregates depends significantly on the mineralogical characteristics, the texture, the alteration and the deformation of the source rock (Hartley [13], Olsson [21], Ramsay et al. [23], Fahy and Guccione [9], Kazi and Al-Mansour [16], Howarth and Rowlands [15], Shakoor and Bonelli [24], Haney and Shakoor [11], Tuğrul and Zarif [28], Smith and Collis [26], Τsikouras et al. [27], Al-Oraimi et al. [2]). The Vourinos and Pindos dolerites generally show the same petrographic characteristics, however the Vourinos dolerites have higher concentrations in secondary minerals, which influence their physicomechanical properties (Smith and Collis [26]). The negative correlation between the Los Angeles coefficient and the uniaxial compressive strength was also studied by Ballivy and Dayre [3] and Cargill and Shakoor [5]. In addition, there was a negative correlation between the Los Angeles coefficient and the sand equivalent (Figure 4). The Vourinos dolerites showed higher Los Angeles and Micro- Deval coefficient values and lower uniaxial compressive strength and sand equivalent values in comparison to the Pindos, because of their higher degree of alteration. Correlations were also found between normative mineralogy and the Los Angeles coefficient. The Pindos dolerites have higher concentrations in normative pyroxene and quartz and lower concentrations in normative plagioclase than Vourinos and are more resistant to fragmentation.

13 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, I, τεύχ , Tech. Chron. Sci. J. TCG, I, No 3 61 Los Angeles, Micro-Deval and sand equivalent values indicate rocks suitable for production of crushed rock aggregates for railway ballast, bases and sub-bases and bituminous mixtures in accordance with European Standards (ΕLΟΤ ΕΝ 13450, ΕΝ 13242, ΕLΟΤ EN 933-8). Ιn addition, scanning electron microscopy (SEM) studies were conducted in order to determine the percentage of fibres of actinolitic asbestos. It was found statistically that the percentage of the dangerous fibres does not exceed 1.9% and 2.3% in the Vourinos and Pindos samples, respectively. These proportions are even smaller if we take into account that actinolite occurred in only a small number of the dolerite samples studied. 7. CONCLUSIONS Two groups of dolerites were distinguished, based on petrographic data. The first group was characterised by the presence of actinolite in relatively high concentrations, whereas the second group was characterised by the absence of actinolite. By using scanning electron microscopy (SEM), it was found that the dolerite samples of the first group have concentrations of actinolitic asbestos that do not exceed 1.9% and 2.3% in the Vourinos and Pindos samples, respectively. Physicomechanical properties were determined in representative samples and indicated high quality aggregates. The Pindos dolerites have relatively better Los Angeles coefficient, uniaxial compressive strength, Micro-Deval coefficient and sand equivalent values in comparison to the Vourinos samples, because of the higher degree of alteration of the latter. The Vourinos dolerites have lower concentrations of normative quartz and pyroxene and higher concentrations of normative plagioclase in comparison to the Pindos rocks, and display higher Los Angeles coefficient values. The dolerites of this study are suitable for the production of crushed rock aggregates for railway ballast, bases and sub-bases and anti-skid bituminous mixtures. Ioannis Rigopoulos Ph.D. Student, University of Patras, Department of Geology, Section of Earth Materials, GR Patras, Greece. Panagiotis Pomonis Geologist Ph.D., University of Patras, Department of Geology, Section of Earth Materials, GR Patras, Greece. Basilios Tsikouras Lecturer, University of Patras, Department of Geology, Section of Earth Materials, GR Patras, Greece. Konstantin Hatzipanagiotou Professor, University of Patras, Department of Geology, Section of Earth Materials, GR Patras, Greece.