Μελέτη καταλληλότητας ανθρακικών πετρωμάτων του Νομού Αχαΐας για χρήση τους ως αδρανών υλικών σε κατασκευαστικές και περιβαλλοντικές εφαρμογές.

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΟΡΥΚΤΕΣ ΠΡΩΤΕΣ ΥΛΕΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ» Μελέτη καταλληλότητας ανθρακικών πετρωμάτων του Νομού Αχαΐας για χρήση τους ως αδρανών υλικών σε κατασκευαστικές και περιβαλλοντικές εφαρμογές. Από Γιαννακοπούλου Παναγιώτα Μεταπτυχιακή Διατριβή Πάτρα 2013

2 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΟΡΥΚΤΕΣ ΠΡΩΤΕΣ ΥΛΕΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ» Μελέτη καταλληλότητας ανθρακικών πετρωμάτων του Νομού Αχαΐας για χρήση τους ως αδρανών υλικών σε κατασκευαστικές και περιβαλλοντικές εφαρμογές. Από Γιαννακοπούλου Παναγιώτα Μεταπτυχιακή Διατριβή Πάτρα 2013

3 Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή: 1. Β. Τσικούρας, Αναπληρωτής Καθηγητής Τμ. Γεωλογίας Παν/μιου Πατρών (Επιβλέπων καθηγητής) 2. Κ. Χατζηπαναγιώτου, Καθηγητής Τμ. Γεωλογίας Παν/μιου Πατρών 3. Ν. Σαμπατακάκης, Καθηγητής Τμ. Γεωλογίας Παν/μιου Πατρών

4 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα διατριβή εστιάζεται στη μελέτη καταλληλότητας ανθρακικών πετρωμάτων του Νομού Αχαΐας για χρήση τους ως αδρανών υλικών σε κατασκευαστικές και περιβαλλοντικές εφαρμογές. Σήμερα η ολοένα και αυξανόμενη ζήτηση των αδρανών σε παγκόσμια κλίμακα εξαιτίας της ραγδαίας αύξησης του πληθυσμού και κατ επέκταση και των αναγκών του είναι δεδομένη. Τα αδρανή είναι ζωτικής σημασίας για την Ελλάδα αφού αντιπροσωπεύουν ένα μεγάλο ποσοστό της συνολικής ετήσιας παραγωγής βιομηχανικών ορυκτών και πετρωμάτων. Οι ολοένα αυξανόμενες απαιτήσεις για αδρανή χαμηλού κόστους, προσδίδουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον στη διερεύνηση της καταλληλότητας των ανθρακικών πετρωμάτων σε διάφορους κλάδους της κατασκευαστικής βιομηχανίας αλλά και περιβαλλοντικών εφαρμογών. Από αυτή τη θέση, θα ήθελα να εκφράσω τις θερμές ευχαριστίες μου σε όσους με βοήθησαν με οποιονδήποτε τρόπο να ολοκληρώσω την μεταπτυχιακή διατριβή μου. Καταρχάς, ευχαριστώ ιδιαίτερα τον Αν. Καθηγητή και Επιστημονικό Επιβλέποντα της παρούσας διατριβής τον Δρ.Β.Τσικούρα για το ενδιαφέρον του, τον χρόνο που διέθεσε, την εμπιστοσύνη που μου έδειξε, καθώς και την ηθική υποστήριξη που μου προσέφερε. Η καθοδήγηση του και οι συμβουλές του καθόλη τη διάρκεια της διατριβής μου ήταν καθοριστικής σημασίας. Επίσης, εκφράζω τις θερμές ευχαριστίες μου στον Καθηγητή και μέλος της Τριμελούς εξεταστικής επιτροπής μου Δρ.Κ.Χατζηπαναγιώτου για την ευκαιρία που μου έδωσε να ασχοληθώ με την παρούσα διατριβή, τον χρόνο που διέθεσε, τις χρήσιμες συμβουλές του, την σωστή καθοδήγηση του, καθώς και για την στήριξή του όλα αυτά τα χρόνια. Στην Τριμελή εξεταστική επιτροπή μου συμμετείχε και ο Καθηγητής Δρ. Ν.Σαμπατακάκης, τον οποίο ευχαριστώ θερμά για τον χρόνο που διέθεσε, καθώς και για τις εύστοχες παρατηρήσεις και διορθώσεις του. Οφείλω ειλικρινείς ευχαριστίες στον Καθηγητή Δρ.Ν.Κοντόπουλο, τόσο για τον χρόνο που διέθεσε, όσο και για τις επιστημονικές συμβουλές του, οι οποίες κρίθηκαν ιδιαίτερα χρήσιμες για την ολοκλήρωση της διατριβής μου. Στο σημείο αυτό θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον υποψήφιο διδάκτορα Ι. Μπαλάτσα για την βοήθεια που μου προσέφερε τόσο κατά την διάρκεια της δειγματοληψίας, την εκτέλεση των μηχανικών δοκιμών που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, όσο και για το συνολικό ενδιαφέρον και στήριξη που μου προσέφερε.

5 Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά και τους Διδάκτορες Δρ.Ι.Ρηγόπουλο και Δρ.Ε.Κουτσοπούλου για την καλοπροαίρετη διάθεση να με βοηθήσουν όποτε τους το ζήτησα. Σε αυτό το σημείο θα ήθελα να ευχαριστήσω 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. Θα ήταν άδικο εκ μέρους μου να μην εκφράσω ένα μεγάλο ευχαριστώ στους συμφοιτητές μου Ρογκάλα Κατερίνα και Σκληρό Βασίλη για τις συμβουλές τους και την στήριξη τους καθόλη τη διάρκεια της διατριβής μου. Επίσης ένα ειλικρινές ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ οφείλω στον συμφοιτητή μου Πετρούνια Πέτρο τόσο για την άψογη συνεργασία μας και βοήθειά του κατά την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών, όσο και για την συνολική στήριξη που μου προσέφερε. Άφησα για το τέλος τους δικούς μου ανθρώπους, την οικογένεια μου και τους φίλους μου, των οποίων όμως η προσφορά όλα αυτά τα χρόνια είναι πιθανότατα και η σημαντικότερη όλων. Επιλέγω συνειδητά να μην τους ονοματίσω, αφενός για να μην αδικήσω κανέναν και αφετέρου για να μπορέσει ο καθένας που αισθάνεται ότι συνέβαλε στην προσπάθεια αυτή να αναγνωρίσει τον εαυτό του σε αυτές τις γραμμές. Γιαννακοπούλου Παναγιώτα Πάτρα 2013

6

7 Αφιερώνεται στους γονείς μου

8 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ... 5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΑΝΘΡΑΚΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ-ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΤΩΝ ΑΝΘΡΑΚΙΚΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ ΧΗΜΙΚΗ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΒΙΟΓΕΝΗΣ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΙΚΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΙ-ΚΟΚΚΟΙ-ΑΝΘΡΑΚΙΚΗ ΙΛΥΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΩΝ ΔΙΑΓΕΝΕΣΗ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΩΝ ΤΟ ΠΟΡΩΔΕΣ ΣΤΑ ΑΝΘΡΑΚΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΩΝ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΑΔΡΑΝΗ-ΟΡΙΣΜΟΣ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΑΔΡΑΝΩΝ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟΝ ΤΡΟΠΟ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΤΟΥ ΜΗΤΡΙΚΟΥ ΠΕΤΡΩΜΑΤΟΣ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΑΔΡΑΝΩΝ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΗΝ ΠΗΓΗ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΤΟΥΣ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ ΕΙΔΙΚΟ ΒΑΡΟΣ ΤΟΥΣ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ ΜΕΓΕΘΟΣ ΤΩΝ ΚΟΚΚΩΝ ΤΟΥ ΑΔΡΑΝΟΥΣ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΑΔΡΑΝΩΝ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥΣ ΛΑΤΟΜΕΙΑ ΑΔΡΑΝΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΣΤΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΚΗ ΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΝΕΟΓΕΝΟΥΣ ΥΠΟΒΑΘΡΟΥ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΙΟΝΙΑ ΖΩΝΗ ΖΩΝΗ ΓΑΒΡΟΒΟΥ-ΤΡΙΠΟΛΗΣ ΖΩΝΗ ΩΛΟΝΟΥ-ΠΙΝΔΟΥ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΥΠΑΙΘΡΟΥ

9 4.4.1 Χαρακτηριστικά Ασβεστολίθων Κρητιδικής, Ιουρασικής και Τριαδικής ηλικίας της ζώνης Γαβρόβου-Τρίπολης(Ν. Αχαΐας) ύστερα από μελέτη υπαίθρου Χαρακτηριστικά Ασβεστολίθων Κρητιδικής ηλικίας της ζώνης Πίνδου ((Ν. Αχαΐας) ύστερα από μελέτη υπαίθρου Θέσεις Δειγματοληψίας ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΣΠΑΡΙΤΕΣ ΒΙΟΣΠΑΡΙΤΕΣ ΔΥΣΜΙΚΡΙΤΕΣ-ΑΠΟΛΙΘΩΜΑΤΟΦΟΡΟΙ ΜΙΚΡΙΤΕΣ Αραιός / Διάσπαρτος Βιομικρίτης Συμπαγής /Συνεκτικός Βιομικρίτης ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΔΙΑΛΥΤΟΥ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑΤΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΕΙΓΜΑ ΑΧΑ ΔΕΙΓΜΑ ΑΧΑ ΔΕΙΓΜΑ ΑΧΑ ΔΕΙΓΜΑ ΑΧΑ ΔΕΙΓΜΑ ΑΧΑ ΔΕΙΓΜΑ ΑΧΑ ΔΕΙΓΜΑ ΑΧΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΗ ΥΓΡΑΣΙΑ ΥΔΑΤΑΠΟΡΡΟΦΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΚΙΜH LOS ANGELES ΑΔΙΑΛΥΤΟ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΑΜΜΟΥ ΜΠΛΕ ΤΟΥ ΜΕΘΥΛΕΝΙΟΥ ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΜΟΝΟΑΞΟΝΙΚΗ ΘΛΙΨΗ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΤΗΝ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ Να 2 SO 4 ( ΔΟΚΙΜΗ ΥΓΕΙΑΣ) ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΗ ΥΓΡΑΣΙΑ ΥΔΑΤΑΠΟΡΡΟΦΗΤΙΚΟΤΗΤΑ%

10 6.3.3 LOS ANGELES% ΑΔΙΑΛΥΤΟ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΑΜΜΟΥ ΜΠΛΕ ΤΟΥ ΜΕΘΥΛΕΝΙΟΥ ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΜΟΝΟΑΞΟΝΙΚΗ ΘΛΙΨΗ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΤΗΝ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ Να 2 SO 4 ( ΔΟΚΙΜΗ ΥΓΕΙΑΣ) ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΡΗΣΗ PH ΟΞΙΝΟΥ ΔΙΑΛΥΜΑΤΟΣ ΜΕ ΣΚΟΠΟ ΤΟΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΟΞΙΝΙΣΜΕΝΩΝ ΝΕΡΩΝ ΕΞΑΙΤΙΑΣ ΤΗΣ ΟΞΙΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΟΞΙΝΗ ΑΠΟΡΡΟΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΔΟΚΙΜΗΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ ΟΡΙΣΜΟΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΑΠΟ ΑΔΡΑΝΗ ΑΝΘΡΑΚΙΚΗΣ, ΒΑΣΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΕΡΒΑΣΙΚΗΣ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗΣ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΥΠΑΙΘΡΙΑ-ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΣΥΣΧΕΤΙΣΕΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΟΞΙΝΙΣΜΕΝΩΝ ΝΕΡΩΝ ΕΞΑΙΤΙΑΣ ΤΗΣ ΟΞΙΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ ΓΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΑΔΡΑΝΗ ΥΛΙΚΑ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΩΝ ΦΙΛΤΡΑ ΒΡΑΧΟΙ ΘΩΡΑΚΙΣΗΣ ΑΔΡΑΝΗ ΥΛΙΚΑ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ

11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο εντοπισμός, η αξιολόγηση και η εξόρυξη βιομηχανικών ορυκτών και πετρωμάτων διαφόρων εφαρμογών είναι καταλυτικής σημασίας για την εξέλιξη της βιομηχανίας και κατ επέκταση για την οικονομική ανάπτυξη μιας χώρας. Όσον αφορά τα αδρανή, τα οποία αποτελούν έναν από τους σπουδαιότερους τομείς εξόρυξης, τις τελευταίες δεκαετίες παρατηρείται έντονη αύξηση των αναγκών παραγωγής τους, καθώς ο πληθυσμός αυξάνεται ραγδαία και κατά συνέπεια αυξάνεται και η ανάγκη για παραπάνω κατασκευές. Αξίζει να σημειωθεί ότι η ετήσια παγκόσμια παραγωγή αδρανών υλικών ανέρχεται στους 16.5 δισεκατομμύρια τόνους, με συνεχόμενη ανοδική πορεία. Για τους ίδιους λόγους, στην Ελλάδα, η εξορυκτική δραστηριότητα αυξάνεται με ταχείς ρυθμούς, επειδή η ανάγκη εξόρυξης μεγαλύτερων ποσοτήτων αδρανών αυξάνεται συνεχώς, επίσης. Στον Ελληνικό χώρο, τα ασβεστολιθικά πετρώματα αποτελούν την κύρια πρώτη ύλη στην κατασκευαστική βιομηχανία λόγω των άφθονων εμφανίσεων τους και των πολυάριθμων εφαρμογών που παρουσιάζουν, παρότι σε ορισμένες περιπτώσεις απαιτείται η χρήση μηχανικά ανθεκτικότερων λιθότυπων, όπως για παράδειγμα στην περίπτωση των σκύρων σιδηροδρομικής γραμμής που προορίζονται για τραίνα υψηλών ταχυτήτων. Τα αδρανή, λοιπόν, είναι ζωτικής σημασίας για την οικονομία της Ελλάδας, αφού αντιπροσωπεύουν ένα μεγάλο ποσοστό της συνολικής ετήσιας παραγωγής βιομηχανικών ορυκτών και πετρωμάτων. Οι ολοένα και αυξανόμενες απαιτήσεις για ανθεκτικά και παράλληλα οικονομικά αδρανή υλικά, προσδίδουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον στην μελέτη της καταλληλότητας των ανθρακικών πετρωμάτων σε διάφορους κλάδους της κατασκευαστικής βιομηχανίας, που πραγματοποιείται στα πλαίσια της παρούσας διατριβής. 1.2 ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ Η παρούσα διατριβή εστιάζεται στη συσχέτιση των ορυκτοπετρογραφικών και φυσικομηχανικών ιδιοτήτων των ανθρακικών πετρωμάτων του Νομού Αχαΐας και πιο 4

12 συγκεκριμένα των ασβεστολίθων Κρητιδικής ηλικίας της Ζώνης Πίνδου, και στην εκτίμηση της καταλληλότητας τους ως αδρανών υλικών σε κατασκευαστικές και βιομηχανικές εφαρμογές. Από τις εμφανίσεις των ασβεστολίθων Κρητιδικής ηλικίας της Ζώνης Πίνδου συλλέχθηκε αντιπροσωπευτικός αριθμός δειγμάτων. Η αξιολόγηση των υπό μελέτη λιθότυπων αφορά κατά κύριο λόγο στη χρήση τους ως αδρανών υλικών διαφόρων εφαρμογών. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η αφθονία των ανθρακικών πετρωμάτων στον Ελλαδικό χώρο και πιο συγκεκριμένα στον Νομό Αχαΐας όπου οι ασβεστόλιθοι αποτελούν πάνω από τα ¾ των συνολικών πετρωμάτων, αποτελούν σημαντικό κίνητρο για την μελέτη των συγκεκριμένων λιθότυπων. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στον τρόπο με τον οποίο μεταβάλλονται οι προσδιορισθείσες φυσικομηχανικές ιδιότητες των συλλεχθέντων δειγμάτων συναρτήσει των ορυκτολογικών τους χαρακτηριστικών και των διάφορων δομών. Με χρήση σύγχρονων μεθόδων ποσοτικοποίησης, επιτυγχάνεται η λεπτομερής απεικόνιση των ιδιαίτερων μικροσκοπικών χαρακτηριστικών του κάθε λιθότυπου. 1.3 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΣΤΑΔΙΟ Α Το στάδιο αυτό περιλαμβάνει την επιλογή και την συλλογή των δειγμάτων. ΣΤΑΔΙΟ Β Περιλαμβάνει την εργαστηριακή έρευνα, κατά την οποία πραγματοποιήθηκε η επεξεργασία των δειγμάτων και η Παρασκευή λεπτών τομών στο Εργαστήριο Έρευνας Ορυκτών και Πετρωμάτων του Τμήματος Γεωλογίας, του Πανεπιστημίου Πατρών. Στο ίδιο Εργαστήριο πραγματοποιήθηκε η μικροσκοπική μελέτη των δειγμάτων σε πολωτικό μικροσκόπιο Leitz SM-LUX POL ORTHOPLAN, ενώ οι φωτογραφίες που εμπεριέχονται στην παρούσα διατριβή ελήφθησαν με τη βοήθεια κάμερας PROGRESS στο παραπάνω μικροσκόπιο και του λογισμικού Progress Capture, προκειμένου να προσδιοριστεί η ορυκτολογική τους σύσταση, οι δομικές σχέσεις των ορυκτών μεταξύ τους. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν αναλύσεις με τη μέθοδο της περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ (XRD) για την ταυτοποίηση των αργιλικών ορυκτών που περιέχονται στα ανθρακικά πετρώματα. Το περιθλασίμετρο κόνεως που χρησιμοποιήθηκε είναι τύπου Bruker D8 Advance. Η ποιοτική ανάλυση των περιθλασιογραμμάτων πραγματοποιήθηκε με το λογισμικό πακέτο ΕVA. 5

13 ΣΤΑΔΙΟ Γ Σε αυτό το στάδιο πραγματοποιήθηκε μία σειρά εργαστηριακών δοκιμών(οι οποίες θα αναλυθούν πλήρως σε επόμενο κεφάλαιο). Προσδιορίστηκαν έτσι οι περισσότερες φυσικές, μηχανικές, φυσικομηχανικές και χημικές ιδιότητες των συλλεχθέντων δειγμάτων. Οι παραπάνω δοκιμές πραγματοποιήθηκαν στα Εργαστήρια Έρευνας Ορυκτών και Πετρωμάτων και Τεχνικής Γεωλογίας, του Πανεπιστημίου Πατρών και στα εργαστήρια της Περιφέρειας Δυτικής Ελλάδας. Η στατιστική επεξεργασία του συνόλου των δεδομένων πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του λογισμικού MS EXCEL 7. 6

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΑΝΘΡΑΚΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ-ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Τα ανθρακικά ορυκτά αποτελούν το βασικό συστατικό των ανθρακικών πετρωμάτων. Τα ανθρακικά πετρώματα ανήκουν στην κατηγορία των ιζηματογενών πετρωμάτων. Τα πιο διαδεδομένα μέλη είναι η κρητίδα, ο ασβεστόλιθος και το μάρμαρο. Η προέλευσή τους μπορεί να είναι χημική αλλά και βιογενής. Αποτελούν το25% του συνόλου των ιζηματογενών πετρωμάτων και η ηλικία τους φτάνει μέχρι 2,7 δισεκατομμύρια χρόνια. Έχουν χρώμα συνήθως τεφρό, αλλά ακόμη και λευκό,καστανό, ερυθρό, υποκύανο ή μαύρο. Αποτελούν ιδιαίτερα χρήσιμα υλικά στη βιομηχανία της χώρας μας. Χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες για την υαλουργία,στην δημιουργία πυρίμαχων υλικών, για την παραγωγή κεραμικών, ως συνθετικό σε κράματα αλουμινίου (μαγνησίτης), ως δομικά υλικά(μάρμαρο), ως φίλτρα και πληρωτικά, ως διακοσμητικά, στις χαρτοβιομηχανίες,έχουν οπτικές εφαρμογές (ασβεστίτης). Εκτός από τις πολλές χρήσεις τους στη βιομηχανία έχουν και αρκετές και σημαντικές περιβαλλοντικές χρήσεις οι οποίες θα αναλυθούν παρακάτω. Τα κυριότερα χαρακτηριστικά τους γνωρίσματα είναι τα εξής: Οι κόκκοι τους κατανέμονται σε δύο μεγέθη : μέγεθος άμμου μέχρι μεσόκοκκης ιλύος και μέγεθος λεπτόκοκκης ιλύος μέχρι αργίλου. Τα περισσότερα ανθρακικά πετρώματα αποτελούνται από κόκκους ασβεστίτη μεγέθους άμμου μέχρι λεπτόκοκκης ιλύος. Η συνεισφορά των λειψάνων των οργανισμών στο σχηματισμό αυτών των πετρωμάτων. Η απόθεση και ο σχηματισμός των ανθρακικών πετρωμάτων σε ρηχά νερά. Ο διαφορετικός ρυθμός ιζηματογένεσης υλικών με το σχηματισμό παχιών ή λεπτών ανθρακικών στρωμάτων. 7

15 2.2 ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΤΩΝ ΑΝΘΡΑΚΙΚΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ ΧΗΜΙΚΗ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ Τα χημικά ιζήματα προέρχονται από την καθίζηση αποσαθρωμένου υλικού που βρίσκεται διαλυμένο στο διαλυτικό μέσο (συνήθως γλυκό ή θαλασσινό νερό), σε συνδυασμό με την εξάτμιση του διαλυτικού μέσου. Η ιζηματογένεση (καθίζηση) του υλικού γίνεται δυνατή λόγω αλλαγής συνθηκών διαλυτότητας (θερμοκρασία νερού, πίεση, περιεκτικότητα σε CO2, ph κλπ). Τα χημικά ιζήματα είναι δηλαδή καθαρά προϊόντα επενέργειας χημικών παραγόντων. Κατά τη χημική αποσάθρωση παρατηρείται το φαινόμενο της διάλυσης προϋπαρχόντων ορυκτών και πετρωμάτων κάτω από την επίδραση διαφόρων οξέων. Η πιο χαρακτηριστική περίπτωση χημικής αποσάθρωσης με διάλυση είναι αυτή του ανθρακικού ασβεστίου, το οποίο διαλύεται εύκολα στο νερό παρουσία CO2, κατά την αντίδραση: CaCO 3 + Η 2 Ο+ CO 2 Ca (HCO 3 ) 2 Αποτέλεσμα της διεργασίας αυτής είναι η διάλυση του στερεού ανθρακικού ασβεστίου και η εν συνεχεία μεταφορά του υπό μορφή διαλυμένου δισανθρακικού ασβεστίου σε διάφορες ιζηματογενείς λεκάνες. Το φαινόμενο αυτό είναι δυνατόν να πραγματοποιηθεί και αντίστροφα (αμφίδρομη αντίδραση). Κάτω από ειδικές συνθήκες μπορεί το διαλυμένο δισανθρακικού ασβέστιο να μεταπέσει πάλι σε ουδέτερο στερεό ανθρακικό ασβέστιο, το οποίο στη συνέχεια καθιζάνει στον πυθμένα της ιζηματογενούς λεκάνης. Έχουμε δηλαδή, λόγω κυρίως της ελάττωση του CO2, διαταραχή της σταθεράς ισορροπίας της αντίδρασης με αποτέλεσμα η αντίδραση της πιο πάνω εξίσωσης να βαδίζει τώρα από το δεξιό σκέλος προς το αριστερό. Στη διαδικασία αυτή στηρίζεται ο σχηματισμός των χημικών ανθρακικών πετρωμάτων. Πετρογραφικοί τύποι ανθρακικών πετρωμάτων χημικής προέλευσης είναι: ο τραβερτίνης, ο ασβεστολιθικός τόφφος, ο ασβεστολιθικός όνυχας, ο ασβεστολιθικός ωόλιθος, ο λιθογραφικός ασβεστόλιθος, ο σταλακτίτης και σταλαγμίτης, ο αραγωνίτης και ο δολομίτης. 8

16 2.2.2 ΒΙΟΓΕΝΗΣ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ Τα βιογενή πετρώματα σχηματίζονται ύστερα από την επίδραση βιομηχανικών και βιοχημικών διεργασιών. Οι διεργασίες αυτές οφείλονται στη δράση του βιόκοσμου που ζει και πεθαίνει συνήθως μέσα στο νερό. Ο οργανικός κόσμος δηλαδή, ζωικός και φυτικός, συμμετέχει στη γένεση και εμφάνιση των πετρωμάτων της ομάδας αυτής. Λείψανα από τους οργανισμούς μπορεί να διατηρούνται μέσα στις μάζες των ιζημάτων ή να αφήνουν ίχνη τους ή ακόμα εξαιτίας της εντονότερης επεξεργασίας τους να μην διακρίνεται κανένα ίχνος τους. Η επενέργεια του οργανικού κόσμου κατά τον σχηματισμό των βιοχημικών ιζημάτων είναι πολλαπλή. Έτσι ο οργανικός κόσμος παραλαμβάνει διάφορες ανόργανες ουσίες από το άμεσο περιβάλλον του για τον σχηματισμό κελυφών, οστράκων, σκελετών κλπ. Μετά το θάνατο τους τα λείψανα αποτίθενται, συγκεντρώνονται και αποτελούν υλικά συστατικά των πετρωμάτων. Ορισμένα φύκη παίρνουν από το περιβάλλον το απαραίτητο για αυτά CO2 και έτσι συντελούν στην καθίζηση του CaCO 3 με την μεταβολή του Ca (HCO 3 ) 2 σε ουδέτερο CaCO 3. Η καθίζηση αυτή δεν προκαλείται από χημικά αίτια, αλλά συντελείται με την παρεμβολή του οργανικού κόσμου. Κατά τον εμπλουτισμό των οργανικών λειψάνων σχηματίζονται εξαιτίας της σήψης τους διάφορα αμμωνιακά άλατα, τα οποία είναι δυνατό να προκαλέσουν αναγωγικά φαινόμενα. Επειδή στον πυθμένα των θαλασσών, λιμνών κλπ συγκεντρώνονται τα θειικά άλατα ως χημικά ιζήματα, είναι δυνατή η μετατροπή τους σε ανθρακικά με την επίδραση μικροοργανισμών που προκαλούν φαινόμενα αποθείωσης: (NH 4 )2CO 3 + CaSO 4 CaCO 3 + (NH 4 )2SO 4 Τα ασβεστολιθικής σύστασης ανθρακικά βιοχημικά ιζήματα αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της ομάδας αυτής, ενώ πολύ σπάνια συναντάμε ανθρακικά βιοχημικά ιζήματα δολομιτικής σύστασης δεδομένου ότι από τους οργανισμούς δεν παραλαμβάνεται δολομιτικό υλικό, αλλά κυρίως ασβεστολιθικό. Οι οργανογενείς ασβεστόλιθοι παρουσιάζουν μεγάλη εξάπλωση. Πετρογραφικοί τύποι ανθρακικών πετρωμάτων βιογενούς προέλευσης είναι: η ασβεστολιθικής ιλύς, η κρητίδα, ο απολιθωματοφόρος ασβεστόλιθος, ο ραουβάκης και η μάργα. 9

17 2.2.3 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΙΚΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Οι ασβεστόλιθοι είναι από τα σημαντικότερα ιζηματογενή πετρώματα. Συνίστανται κατά κύριο λόγο από CaCO 3 (ανθρακικό ασβέστιο ) με τη μορφή του ορυκτού ασβεστίτη, αλλά υπάρχουν και άλλοι σημαντικοί τύποι ανθρακικών ορυκτών, με τους οποίους σχετίζεται ο ασβεστόλιθος. Υπάρχουν δύο κατηγορίες ανθρακικού ασβεστίου : ο αραγωνίτης, οποίος κρυσταλλώνεται στο ορθορομβικό κρυσταλλικό σύστημα και ο ασβεστίτης, ο οποίος κρυσταλλώνεται στο εξαγωνικό σύστημα. Ο αραγωνίτης αποτελεί ένα πολύ σημαντικό συστατικό της ανθρακικής ιλύς, όπως και πολλών κελυφών. Είναι σχετικά ασταθής σε υποεπιφανειακές συνθήκες, και γρήγορα μετατρέπεται σε διάλυμα, το οποίο συχνά δημιουργεί πορώδες τύπου moldic, είτε επιφανειακά είτε θαμμένο σε μικρό βάθος. Πολύ σπάνια διατηρείται σε παλιούς ή μεγάλου βάθους ασβεστόλιθους. Ο ασβεστίτης απαντάται σε πολλά κελύφη αλλά και σε άλλους ανθρακικούς κόκκους. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι είναι πιο σταθερός από τον αραγωνίτη. Ο δολομίτης είναι το τρίτο και πολύ σημαντικό ορυκτό το οποίο σχετίζεται με τους ασβεστόλιθους. Σπάνια σχηματίζεται στην επιφάνεια, ενώ κυρίως σχηματίζεται σε υποεπιφανειακές συνθήκες. Ο μαγνησίτης, ο ανκερίτης και ο σιδηρίτης είναι πιο σπάνια συστατικά των ασβεστολίθων. Οι ασβεστόλιθοι έχουν χρώμα συνήθως τεφρό, εμφανίζονται όμως και με ποικίλα άλλα χρώματα. Περιέχουν κατά κύριο λόγω ασβεστίτη. Συνηθισμένα συστατικά τους σε πολύ μικρές αναλογίες είναι επίσης ο δολομίτης, χαλαζίας ή χαλκηδόνιος, άστριοι, αργιλικά ορυκτά, σιδηρίτης και σιδηροπυρίτης. Οι ασβεστόλιθοι σχηματίζονται από οργανικές ή ανόργανες διεργασίες και μπορεί να είναι χημικοί ή βιογενείς, κλαστικοί, κρυσταλλικοί ή ανακρυσταλλωμένοι. Αρκετοί είναι σε υψηλό βαθμό απολιθωματοφόροι. Είναι τα πιο κοινά και πιο διαδεδομένα ανθρακικά πετρώματα με ιδιαίτερη αξία για στρωματογραφικούς προσδιορισμούς, εξαιτίας των ποικίλων απολιθωμάτων που περιέχουν. Έχουν μεγάλο πορώδες και διαπερατότητα. Όλες οι πρόσφατες εμφανίσεις ασβεστολιθικών πετρωμάτων στερούνται σχεδόν κλαστικών και πυριτικών κόκκων. Τα ανθρακικά θραύσματα είναι πολύ μαλακά σε σύγκριση με το χαλαζία σε σημαντικά ποσά. Επίσης, επειδή τα περισσότερα ανθρακικά θραύσματα είναι άμεσα ή έμμεσα το αποτέλεσμα οργανικών διεργασιών, η εισροή κλαστικών πυριτικών υλικών περιορίζει δραστικά την οργανική παραγωγή και έτσι ελαττώνει το βαθμό σχηματισμού ασβεστολιθικών πετρωμάτων. Ο ασβεστόλιθος κατηγοριοποιείται ανάλογα με το περιεχόμενό του σε MgCO 3 σε: Ca-ασβεστόλιθος (με <5% MgCO 3 ) 10

18 Mg- ασβεστόλιθος (με 5-35% MgCO 3 ) Και δολομιτικός ασβεστόλιθος (με 35-45% MgCO 3 ) ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΙ-ΚΟΚΚΟΙ-ΑΝΘΡΑΚΙΚΗ ΙΛΥΣ Οι ασβεστόλιθοι, όπως και οι ψαμμίτες συνίστανται από σκελετικούς κόκκους, ανθρακική ιλύ, συγκολλητικό υλικό και ορισμένες φορές πορώδες. Υπάρχουν πολλοί τύποι ανθρακικών κόκκων. Ο πιο κοινός τύπος κόκκου στους ασβεστόλιθους είναι η δερβιτική ροή. Πράγματι, πολλοί ασβεστόλιθοι δημιουργούνται από ικανοποιητικό αριθμό απολιθωμάτων, ολόκληρων ή θραύσματα αυτών. Η επίσημη ονομασία τους είναι βιοκλάστες ή βιογενείς ασβεστόλιθοι. Εξαιτίας της προελευσής τους, η παλαιοοικολογία αποτελεί χρήσιμο εργαλείο για την διάγνωση του περιβάλλοντος απόθεσης. Μικροσκοπικά μπορούν να αναγνωριστούν όχι μόνο ολόκληρα απολιθώματα αλλά και θραύσματα τους, όπου ακόμα και αυτά έχουν διαγνωστική αξία. Ορισμένοι ασβεστόλιθοι συνίστανται από στρογγυλεμένους κόκκους, οι οποίοι ονομάζονται ωόλιθοι και δείχνουν ομοκεντρική ανάπτυξη γύρω από ένα κόκκο χαλαζία ή κελύφους, ή ακόμα και θραύσματος κελύφους. Οι ασβεστόλιθοι που περιέχουν ωόλιθους σχηματίζονται σε ρηχά, υψηλής ενέργειας, υψηλών θερμοκρασιών και αλατότητας πελαγικά περιβάλλοντα, όπου ανθρακικά ιζήματα κυκλώνουν έναν κόκκο ο οποίος αναταράσσεται. Μεγαλύτερου μεγέθους ομοκεντρικοί ανθρακικοί κόκκοι γνωστοί ως πισσόλιθοι, είναι κλαστικοί κόκκοι επικαλυμμένοι από μικροφύκη. Οι ενδοκλάστες, οι οποίοι μπορούν να περιέχονται στους ασβεστόλιθους, είναι ακανόνιστοι, με πλατύ σχήμα και ανθρακικούς κόκκους ποικίλων μηκών και μεγεθών. Οι ενδοκλάστες, τυπικά, απαντώνται σε ηπειρωτικές υφαλοκρηπίδες και περιβάλλοντα απότομων κλίσεων. Ανάμεσα στους σκελετικούς κόκκους είναι πιθανό να μία πιο λεπτόκοκκη συνιζηματογενής ανθρακική ιλύς, η οποία είναι γνωστή και ως μικριτική μάζα. Η μικριτική μάζα ορισμένες φορές είναι αραγωνιτική και άλλες ασβεστιτική. Η προέλευση της μικριτικής μάζας ποικίλει. Σχηματίζεται όταν μικροφύκη αποσυντίθενται και απελευθερώνουν βελόνες αραγωνίτη μέσα στο νερό. Κύματα και παλιρροιακά ρεύματα μαζί με προϋπάρχοντα κελύφη παίζουν σημαντικό ρόλο στην δημιουργία ασβεστολιθικής ιλύς. Οι ασβεστόλιθοι οι οποίοι συνίστανται κατά κύριο λόγο από κρυστάλλους ασβεστίτη ονομάζονται σπαρίτες. 11

19 2.2.5 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΩΝ Όλα τα ανθρακικά ιζήματα έχουν αποτεθεί μέσω οργανικών διαδικασιών, είτε απευθείας ως καθίζηση ανθρακικών σκελετών φυτών και ζώων, είτε έμμεσα λόγω βιοχημικών μεταβολών στο νερό, οι οποίες προκαλούν την καθίζηση ως ξεχωριστούς κρυστάλλους. Εκτός από λίγα βαθιά πελαγικά περιβάλλοντα, όλα τα οικοσυστήματα βασίζονται στα φυτά, και όλα τα φυτά απαιτούν το φως του ήλιου ια την φωτοσύνθεση και κατά συνέπεια την ανάπτυξή τους. Οι ανώτεροι οργανισμοί της τροφικής αλυσίδας προμηθεύονται την τροφή τους από τα φυτά, έτσι ώστε να αναπτυχθούν. Τοιουτοτρόπως, η ανθρακική καθίζηση προκαλείται από τα φυτά, που απαντώνται σε ρηχά νερά. Η καθίζηση αυτή λαμβάνει χώρα στον πυθμένα. Η ανάπτυξη των ανθρακικών σκελετών μειώνεται καθώς αυξάνεται το βάθος του νερού, επειδή το σκοτάδι παρεμποδίζει την διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Με την πάροδο του χρόνου ωστόσο, μία ανθρακική πλατφόρμα θα αναπτυχθεί σ έναν ήπιας κλίσης πυθμένα. Εάν το επίπεδο της θάλασσας παραμείνει σταθερό, τότε η πλατφόρμα προοδευτικά θα αποδομηθεί ή θα αναπτυχθεί σε βαθύτερα νερά. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτή η ήπια κεκλιμένη ράμπα μπορεί να έχει απότομη διακοπή της κλίσης. Αυτό μπορεί να απαντηθεί με δύο τρόπους. Ένα ρήγμα έχει υποβιβάσει τον θαλάσσιο πυθμένα σε βαθύτερα νερά. Ταχύτερη βάθυνση μπορεί να υπάρξει αν κατέβει το επίπεδο της θάλασσας, διαβρώσει ένα θαλάσσιο πρανές και ανέβει ξανά, όπου το περιθώριο θα επικαλυφθεί από ταχεία ανάπτυξη ανθρακικών ορυκτών στην κορυφή της βυθισμένης θαλάσσιας κορυφής. Αυτές οι διεργασίες οδηγούν σε δύο ανθρακικά περιβάλλοντα, την ήπιας κλίσης ράμπα προσαύξησης, και στο κέντρο την ανθρακική πλατφόρμα. 12

20 Εικ.2.1: Εγκάρσια τομή που απεικονίζει την συσχέτιση ανάμεσα στα περιβάλλοντα απόθεσης και στους τύπους των ανθρακικών πετρωμάτων (κόκκους και υφή ) για μία πλευρική ανθρακική πλατφόρμα(κορυφή) και μία ανθρακική ράμπα(πυθμένας).(spring D et Hansen OP, 1998) Η επίδραση της μορφολογίας της πλατφόρμας και το επίπεδο της θάλασσας σε μία ανθρακική ακολουθία.(special Publication of the Geological Society of London 132, pp London : Geological Society of London.) Η εικόνα αυτή (Εικ.2.1) δείχνει επίσης τον τύπο και την υφή του κόκκου των ανθρακικών λιθοτύπων σ αυτά τα περιβάλλοντα και δείχνει ακόμα το πώς ο τύπος των ανθρακικών πετρωμάτων συσχετίζεται με το περιβάλλον απόθεσης. Αν το δούμε με περισσότερες λεπτομέρειες, η ακόλουθη σειρά των ανθρακικών ιζημάτων δύναται να βρεθεί 13

21 συνεχώς ξεκινώντας από τον πυθμένα της λεκάνης σε όλο το μήκος της πλευράς προς τα ανώτερα στρώματα. Η ανθρακική ιλύς στην λεκάνη δύναται να σχηματιστεί από την απόθεση οργανικών εκτριμμάτων φυτών και πλαγκτόν, τα οποία παρασύρθηκαν κοντά στην επιφάνεια. Με αυτόν τον τρόπο σχηματίζονται και άλλα πολλά ανθρακικά πετρώματα που περιέχουν ιλύ, συμπεριλαμβανομένης και της κρητίδας. Αυτοί οι τύποι ιλύος δύναται να βρίσκονται διαστρωματωμένοι με ανθρακικά ιζήματα ρηχού νερού τα οποία μεταφέρθηκαν υπό μορφή τουρβιδιτικών ροών προς τα κάτω, υποθαλάσσιων δερβιτικών ροών και ολισθήσεων. Τέτοιου τύπου μεταφερόμενα ανθρακικά πετρώματα, τα οποία μερικές φορές αποκαλούνται επαναποθετιμμένοι (re-deposited) ασβεστόλιθοι, είναι ιδιαίτερα συνηθισμένα σε απότομες πλευρές πλατφορμών και υφάλων. Σε ζεστά, καθαρά και ρηχά νερά, δύναται να σχηματιστούν οργανικοί ύφαλοι από την επιτόπια ανάπτυξη κοραλλιών, βρυόζωων, μικροφυκών και πολλών άλλων μη μετακινούμενων οργανισμών. Σε τουρβιδιτικές συνθήκες, δύναται να σχηματιστούν αβαθείς περιοχές (shoals) ωολιθικά και σκελετικά κοκκοστηριζόμενα ανθρακικά πετρώματα, όπως στις ανθρακικές ακτές στις Μπαχάμες. Τα αβαθή που βρίσκονται μέσα σε λιμνοθάλασσες πέραν από τα περιβάλλοντα υψηλής ενέργειας, υφάλων και αβαθών, θαλάσσια ζώα ζουν μέσα σε λαγούμια (burrow) μπορούν να εκκρίνουν περιττώματα σβόλων (pellets) και να αποθέσουν πελοειδή μεγάλου πάχους. Σε άνυδρες κλιματικές συνθήκες αυτά τα ιζήματα, δύναται να περάσουν με τη σειρά στη sabkha,όπου δολομίτες και εβαπορίτες μπορούν να σχηματιστούν. Σε υγρές κλιματικές συνθήκες, όπου χερσαία ιζήματα εισρέουν από την ξηρά, οι λιμνοθάλασσες που περιέχουν ανθρακικά πετρώματα μπορούν να συσχετιστούν με πυριτική άμμο και ιλύ ΔΙΑΓΕΝΕΣΗ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΩΝ Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα ορυκτά τα οποία σχηματίζουν τους ασβεστόλιθους είναι πολύ πιο ασταθή στις υποεπιφανειακές συνθήκες από ότι αυτά που σχηματίζουν τους ψαμμίτες. Πρόσφατα ανθρακικά ιζήματα στην επιφάνεια της Γης αποτελούνται από δύο ισόμορφα ορυκτά : τον αραγωνίτη και τον ασβεστίτη. Η πιο πρόσφατη ασβεστολιθική ιλύς είναι κυρίως αραγωνιτική, ενώ το σκελετικό υλικό αποτελείται από δύο είδη τα οποία ποικίλουν σε σπουδαιότητα μεταξύ φυτικών και ζωικών ομάδων. 14

22 Κατά τη διάρκεια του ενταφιασμού, η αραγωνιτική ιλύς υφίστανται μία αναδιάταξη του κρυσταλλικού πλέγματος και σχηματίζει ασβεστίτη. Αυτή η αλλαγή γίνεται ταυτόχρονα με την μείωση του πορώδους και την αύξηση του όγκου της τάξης του 8 %. Αυτός είναι και ο λόγος που οι παλαιότεροι ασβεστόλιθοι, ειδικά αυτοί της προ-μεσοζωικής ηλικίας, είναι πετρώματα μεγάλης σκληρότητας, συμπαγή και τραχειά. Αντιθέτως, πολλά πετρώματα Κρητιδικής ή και νεότερης ηλικίας είναι πιο ελαφριά, πορώδη και εύθρυπτα. Η διαγένεση των ανθρακικών άμμων κατά τη διάρκεια του μικρού βάθους ενταφιασμού, η πρώιμη συμπαγοποίηση μπορεί να καταστρέψει εν μέρει το πορώδες, αλλά η διάλυση του αραγωνίτη μπορεί να το αυξήσει. Όσο ο ενταφιασμός συνεχίζεται, το συγκολλητικό υλικό μπορεί να πληρώσει το εσωτερικό των βιοκοιλοτήτων και οποιουδήποτε υπολειπόμμενου ενδοκοκκώδους πορώδους. Υπάρχουν όμως διάφορες άλλες διαγενετικές διαδικασίες τις οποίες μπορεί να υποστεί ένας συμπαγοποιημένος ασβεστόλιθος. Οι ασβεστόλιθοι πιθανά υφίστανται ανακρυστάλλωση, κατά τη διάρκεια της οποίας όλο ή μέρος του αρχικού ιστού μπορεί να έχει καταστραφεί. Μεμονωμένοι ανθρακικοί κόκκοι, βιοκλάστες ή ωόλιθοι μπορεί να υφίστανται διάλυση υπό πίεση. Αυτή είναι μια διαδικασία σύμφωνα με την οποία, διάλυση απαντάται σε επαφές κόκκων εξαιτίας της υπερκείμενης πίεσης. Παράλληλα, οι διαλυμένες ουσίες μπορεί να καθιζήσουν σαν συγκολλητικό υλικό στους γειτονικούς πόρους. Μία επιπλέον ένδειξη της διαλυτοποίησης παρέχεται από τους στυλόλιθους. Οι στυλόλιθοι είναι επιφάνειες με τη μορφή ραφών, γενικά υποπαράλληλων στη στρώση, όπου η εκτεταμένη διάλυση άφησε αδιάλυτο υπόλειμμα αργιλικών υλικών, κηρογόνων και άλλων κατά μήκος της ραφής. Οι στυλόλιθοι απαντώνται τόσο σε καθαρούς ασβεστόλιθους, όσο και σε χαλαζιακούς ψαμμίτες. Η διαγένεση δεν θα πρέπει να θεωρείται μονόδρομος, ο οποίος οδηγεί στην ολική απώλεια του πορώδους και της διαπερατότητας. Οι ασβεστόλιθοι μπορεί να εμποτίζονται από όξινα υγρά στους πόρους τους, όπου οι ιδιότητες έκπλυσης των υγρών μπορούν να δημιουργήσουν δευτερογενές πορώδες στο μέτωπο μιας εισόδου πετρελαίου. Πιο συχνά, το δευτερογενές πορώδες διάλυσης προκύπτει από την ανύψωση (uplift), την μηχανική διάβρωση και από την έκπλυση των ασβεστολίθων από όξινο μετεωρικό νερό. Η διάλυση σχηματίζει πορώδη τύπου moldic και κοιλότητας. Συγχρόνως μπορεί να διευρύνει τις διακλάσεις και να δημιουργήσει καρστικές σπηλαιώδεις δομές με ταυτόχρονη κατάρρευση λατύπων. Πολλά από τα ρεζερβουάρ πετρελαίου που υπάρχουν στον κόσμο συναντώνται σε πορώδη που έχουν δημιουργηθεί από την διάλυση του ασβεστολίθου και όχι από τεκτονικές καταπονήσεις. 15

23 δολομιτίωση. Μία από τις σημαντικότερες διαδικασίες σχηματισμού των ασβεστολίθων είναι η ΤΟ ΠΟΡΩΔΕΣ ΣΤΑ ΑΝΘΡΑΚΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Η έννοια του πορώδους στα ανθρακικά πετρώματα εκφράζεται ως τμήμα ή ποσοστό ενός όγκου, το οποίο μπορεί να οριστεί σε λεπτές τομές ή σε λεπτές τομές εμποτισμένες με χρωστική ουσία, είτε ποιοτικά είτε ποσοτικά χρησιμοποιώντας λογισμικό ανάλυσης εικόνας. Στην βιομηχανία πετρελαίου, η απεικόνιση μέσω του NMR (Νuclear Μagnetic Resonance) χρησιμοποιείται ευρέως για την μέτρηση του πορώδους των τοιχωμάτων των γεωτρήσεων, αλλά υπάρχουν και άλλες μέθοδοι μέσω του NMR, σύμφωνα με τις οποίες μπορούν να καθοριστεί το πορώδες των κορεσμένων σε νερό πυρήνων των γεωτρήσεων.(arnold et al., 2006) Tα δεδομένα είναι πιο περίπλοκο να ερμηνευτούν στα ανθρακικά πετρώματα σε σχέση με τα αργιλοπυριτικά ιζήματα (Westphal et al., 2005) αν και μπορούμε να πάρουμε πληροφορίες γύρω από το μέγεθος του πόρου και το συνολικό πορώδες. ( Kappes et al., 2007).Το ανοιχτό ή ενεργό πορώδες σε δείγματα πυρήνων γεωτρήσεων μπορεί να καθοριστεί μέσω μιας προσέγγισης τριπλού ζυγίσματος, μετρώντας σταδιακά το βάρος του κορεσμένου σε νερό δείγματος, του δείγματος που έχει ξηρανθεί στους 110 C και του δείγματος το οποίο βρίσκεται σε αιώρηση σε νερό το οποίο βρίσκεται σε θάλαμο κενού.(pulido-bosch et al., 2004) Είναι χρήσιμο να διακρίνουμε το πρωτογενές πορώδες το οποίο αντιπροσωπεύει τις κοιλότητες, οι οποίες ήταν εξ αρχής παρούσες κατά την στιγμή της απόθεσης, από το δευτερογενές πορώδες, το οποίο καλύπτει όλους τους μεταγενέστερους δημιουργημένους χώρους. Στα αργιλοπυριτικά ιζήματα και πετρώματα, το πρωτογενές ίζημα συνίσταται από κόκκους κανονικού σχήματος οι οποίοι διασχίζουν τους πρωτογενείς πόρους σε μία κλίμακα συγκρίσιμη με αυτή των κόκκων. Αυτοί τείνουν να εξαλειφθούν σταδιακά από ένα συνδυασμό φυσικής συμπαγοποίησης και συγκόλλησης καθώς το ίζημα ενταφιάζεται. Αν και το δευτερογενές πορώδες μπορεί να σχηματιστεί μέσω της έκπλυσης ( επιλεκτική διάλυση) ορισμένων κόκκων και συγκολλητικού υλικού τόσο σε υποεπιφανειακές συνθήκες όσο και σε περιβάλλοντα μετεωρικού νερού.( Scholle & Schluger, 1979) 16

24 Το πορώδες των ανθρακικών πετρωμάτων είναι πολύ περίπλοκο και ενδιαφέρει ιδιαίτερα την βιομηχανία πετρελαίου εξαιτίας της σημασίας του για τον καθορισμό των ιδιοτήτων των ταμιευτήρων από τα οποία εξορύσσονται οι υδρογονάνθρακες, και αυτή η έρευνα έχει ως επακόλουθο αρκετές μελέτες που αφορούν καρστικοποιημένα ανθρακικά πετρώματα.(μoore, 2001) Μία ευρέως χρησιμοποιούμενη ταξινόμηση των διάφορων τύπων πορώδους έγινε το 1970 από τους Choquette και Pray όπου και απεικονίζεται στην παρακάτω εικόνα, στην οποία γίνεται αναφορά των πόρων με τους όρους Μεγαπόρος(>4 mm),μεσοπόρος(1/16-4mm) και Μικροπόρος(<1/16 mm). Η κύρια διάκριση ανάμεσα στο ιστοεκλεκτικό και μη ιστοεκλεκτικό τύπο πορώδους είναι διαφορετική από αυτή του πρωτογενούς και δευτερογενούς πορώδους. Οι περισσότεροι από τους ιστοεκλεκτικούς τύπους πορώδους μπορεί να είναι πρωτογενείς, αλλά από την άλλη πλευρά το δευτερογενές πορώδες μπορεί να εκδηλωθεί σε όλους τους τύπους πορώδους. 17

25 Εικ. 2.2:. Τύποι πορώδους ανθρακικών πετρωμάτων κατά Choquette και Pray (1970), αργότερα τροποποιήθηκε από τους Tucker Wright( 1990). Ο πιο εμφανής τύπος πρωτογενούς πορώδους είναι ο διακοκκώδης, αλλά σκελετικοί οργανισμοί μπορούν επίσης να περιέχουν πόρους, διακρινόμενους σε ενδοκοκκώδεις ή σε ικριώματα που εξαρτώνται από το εάν βρίσκονται μέσα σε αλλοχημικά ή σε οργανική ανάπτυξη ικριωμάτων. Κοιλότητες τύπου shelter προκύπτουν από την έλλειψη συγκολλητικού υλικού κάτω από σχετικά μεγάλα αλλοχημικά όπου κοιλότητες παραθυρεοειδούς δομής (fenestral) είναι ανοιχτοί χώροι οι οποίοι παράγονται από ένα εύρος διαδικασιών όπως πρώιμης αποσύνθεσης οργανικού υλικού, δημιουργίας αερίων και αποξήρανσης. Όπου το ίζημα είναι χημικό, το διακρυσταλλικό πορώδες μπορεί να είναι πρωτογενές. Το διακρυσταλλικό πορώδες των πιο αδρόκοκκων ανθρακικών πετρωμάτων τείνει να μετατραπεί είτε μέσω συγκόλλησης, είτε μέσω διάλυσης, όπου η ανθρακική ιλύς χάνει το πορώδες διαρκώς κατά την συμπαγοποίηση. Η πιο συστηματική και καλύτερα αντιληπτή συμπεριφορά φαίνεται από αποθέσεις πελαγικών ανθρακικών πετρωμάτων, όπως σε Κρητιδικές- Καινοζωικές θαλάσσιες κολλοειδείς λάσπες, κρητίδα και ασβεστόλιθους οι οποίοι συνίστανται κυρίως από φτωχούς σε Mg ασβεστίτες και διατηρούν υψηλό πρωτογενές διακοκκώδες πορώδες. Δείχνουν συστηματικές τάσεις απώλειας του πορώδους από αρχικές 18

26 τιμές της τάξης του 60-80%, ελλαττούμενο σε 40% από έναν συνδυασμό μηχανικής συμπαγοποίησης και ανακρυστάλλωσης, αλλά σε ένα κρίσιμο βάθος των m ενταφιασμού, χημική συμπαγοποίηση λαμβάνει χώρα με μία μείωση του πορώδους της τάξης του 20-30% που σχετίζεται με τοπική ανακαθίζηση ασβεστιτικού συγκολλητικού υλικού (Fabricius, 2003, Ando et al., 2006). Όπου εμφανίζονται μετασταθή ανθρακικά ορυκτά οδηγούνται προς ορυκτολογική σταθερότητα. Αυτό σε συνδυασμό με συμπαγοποίηση και συγκόλληση, οδηγεί στην απώλεια (<10%) του πρωτογενούς πορώδους σε Παλαιοζωικά και πολλά Μεσοζωικά-Καινοζωικά ανθρακικά πετρώματα. Το δευτερογενές πορώδες προκύπτει από την διεύρυνση των ήδη υπαρχουσών κοιλοτήτων και την απομάκρυνση των πιο ευπαθών συστατικών από διάλυση, ή μπορεί να είναι το παραμένον πορώδες ανάμεσα σε δευτερογενείς κρυστάλλους (π.χ του δολομίτη) οι οποίοι έχουν αντικαταστήσει τις πρωτογενείς φάσεις. Όπου κοιλότητες είναι ικανοποιητικά μεγάλες και διαμπερείς, μπορεί να υπάρξει φυσική διάβρωση, μεταφορά και απόθεση κόκκων ιζήματος. Ιστοσκελετική διάλυση μπορεί να ξαναδημιουργήσει πρωτογενείς τύπους πόρων( συμπεριλαμβανομένων των διακένων και των διάτρητων δομών) ή που σχετίζονται με εκλεκτική διάλυση απολιθωμάτων ώστε να προκύψει πορώδες τύπου εκμαγείου( mouldic). Oι κοιλότητες είναι πόροι που κόβουν κατά μήκος τον αρχικό ιστό του πετρώματος, αλλά είναι πιθανό να έχουν προκύψει από διάλυση ή διεύρυνση άλλων τύπων πόρων. (Choquette & Pray, 1970) ή συσσωματώματα ευδιάλυτων ορυκτολογικών φάσεων όπως για παράδειγμα του ανυδρίτη. Οι ρωγμές είναι κυρίως δυσδιάστατες ασυνέχειες που προέρχονται από εφελκυστικές τάσεις και πλευρικές μετατοπίσεις(ρήγματα). Το σπηλαιώδες πορώδες μπορεί να σχετίζεται με χαρακτηριστικά κατάρρευσης και κάπως έτσι αναπτύσσεται το πορώδες τύπου λατυποπαγούς(breccias porosity). Οι στυλόλιθοι είναι ακανόνιστες επιφάνειες που έχουν δημιουργηθεί από διάλυση υπό πίεση ανθρακικών πετρωμάτων, αφήνοντας ένα αδιάλυτο υπόλειμμα το οποίο αποτελείται από πυριτικές και οργανικές φάσεις ή οξείδια. Κατά τη διάρκεια μεταγενέστερης τεκτονικής παραμόρφωσης, οι στυλόλιθοι είναι πιο επίπεδες ( πλούσιες σε αργιλικά) διαλυμένες υπό πίεση επιφάνειες, οι οποίες μπορούν να είναι θέσεις ανοιχτών μικρορωγμών (Graham Wall, 2006) έτσι οι Tucker και Wright (1990) συμπεριέλαβαν τους στυλόλιθους στους τύπους πορώδους.( Ο όρος «μικρορωγμές» χρησιμοποιείται ως ευρύτερος όρος, ο οποίος περικλείει όλες τις επίπεδες κοιλότητες.) Η ανύψωση και η αποσάθρωση ενός τοπίου έχουν ως αποτέλεσμα την δημιουργία διακλάσεων από εκτόνωση της πίεσης. Αυτές μπορεί 19

27 να είναι υποοριζόντιες κοντά στην επιφάνεια της χέρσου ή γειτονικά επίπεδων επιφανειών, σχεδόν κάθετων. Όπου υπάρχουν στρώματα με επίπεδες στρώσεις δίπλα σε ένα πρανές, είναι δυνατόν να εμφανίζουν φαινόμενα κάμψης όπου υπάρχει κλίση των υποκείμενων αργιλικών ενοτήτων που οδηγούν στο σχηματισμό απότομων μικρορωγμών που λεπταίνουν προς τα κάτω, {χρησιμοποιείται ο όρος φρέαρ «gulls» (Parks,1991 )} οι οποίες μπορούν να γίνουν σπήλαια.( Simms,1994. Murphy & Lundberg, 2009) ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΩΝ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΩΝ Οι ασβεστόλιθοι είναι μεγάλης οικονομικής αξίας για πολλούς λόγους. Πρώτα από όλα, οι ασβεστόλιθοι περιέχουν το ασβέστιο, ένα από τα πιο ουσιώδη συστατικά για την ανάπτυξη των φυτών, και γι αυτό οι ασβεστόλιθοι είναι πολύ χρήσιμα πετρώματα σε όξινα εδάφη και σε εδάφη φτωχά σε ασβέστιο. Εδώ αξίζει να αναφερθεί ότι η οξύτητα των εδαφών είναι ένας περιοριστικός παράγοντας στην ανάπτυξη των φυτών. Δημιουργείται από όξινα μητρικά υλικά με μικρές ποσότητες βασικών κατιόντων ή από την απομάκρυνση αυτών με έκπλυση ή απορρόφηση από τα φυτά,καθώς και από τη συνεχή χρησιμοποίηση αζωτούχων λιπασμάτων. Η οξύτητα των εδαφών οφείλεται στην τοξικότητα του Al, Mn, H ή άλλων ιόντων, στην έλλειψη Ca, Mg, P και Mo και στη διατάραξη των σχέσεων μεταξύ μετάλλων όπως Al-Fe, ενώ παρεμποδίζεται η ανάπτυξη ορισμένων μικροοργανισμών. Ένας τρόπος βελτίωσης των όξινων εδαφών είναι η πρακτική της ασβέστωσης, δηλαδή της προσθήκης υλικών που περιέχουν ενώσεις του Ca και Mg. Σπουδαίο ρόλο παίζει ο τρόπος, τα μέσα και η κατάλληλη εποχή διασκορπισμού του κονιοποιημένου ασβεστολίθου στο έδαφος, το αναγκαίο βάθος διείσδυσης, ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ δύο διασκορπισμών, οι ανάγκες κατά κατηγορία φυτών ή καρπών, ο τρόπος προσδιορισμού του ph των εδαφών κτλ. Σημειώνεται ακόμη η μεγάλη σπουδαιότητα του μεγέθους των κόκκων. Κόκκοι ασβεστολίθου μεγέθους περίπου 0,2mm δρουν σε 2-4 εβδομάδες, ενώ κόκκοι μεγέθους 2mm χρειάζονται 6-12 μήνες. Αυτό είναι ιδιαίτερα αισθητό στο δολομιτικό ασβεστόλιθο που εξαιτίας του περιεχομένου MgO αντιδρά βραδύτατα, όταν είναι σε μεγάλα τεμάχια( Τσιραμπίδης, 1996). 20

28 Πορώδεις και διαπερατοί ασβεστόλιθοι χρησιμοποιούνται ως υδροφόρα στρώματα(aquifers ), ενώ υψηλής σκληρότητας ασβεστόλιθοι χρησιμοποιούνται στις κατασκευές και ως αδρανή, όπως θα αναλυθεί πλήρως σε επόμενα κεφάλαια. Επίσης οι ασβεστόλιθοι χρησιμοποιούνται στην βιομηχανία του τσιμέντου και φιλοξενούν πολλά μεταλλικά ορυκτά. Τέλος, γύρω στο 45 % των γνωστών αποθηκών πετρελαίου στον κόσμο απαντάται σε ανθρακικά πετρώματα.( ασβεστόλιθους και δολομίτες ). 21

29 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΑΔΡΑΝΗ-ΟΡΙΣΜΟΣ Με τον όρο αδρανή εννοούμε τα τεμάχη πετρώματος, τα οποία χρησιμοποιούνται είτε αυτούσια είτε με κάποιο συγκολλητικό μέσο. Ετυμολογικά ο όρος προκύπτει από την κλασσική αντίληψη ότι τα υλικά αυτά δεν αντιδρούν χημικά με το συγκολλητικό μέσο παρά μόνο συγκρατούνται από αυτό. Στην πραγματικότητα όμως πρόκειται για υλικά χημικά ενεργά που ελέγχουν τις ιδιότητες και τη συμπεριφορά της μάζας στην οποία συμμετέχουν. Τα αδρανή είναι βασικό συστατικό κάθε τεχνικού έργου και ανάλογα με την εκάστοτε χρήση τους, θα πρέπει να πληρούν συγκεκριμένες προδιαγραφές, οι οποίες ορίζονται από τα αντίστοιχα πρότυπα. Χρησιμοποιούνται επίσης όλο και περισσότερο σε διάφορες περιβαλλοντικές εφαρμογές όπως στην προστασία των εδαφών από τη διάβρωση,σαν φίλτρα για τον καθαρισμό των νερών, στη ευστάθεια φυσικών και τεχνητών πρανών, στη σταθεροποίηση κατολισθητικών φαινομένων κ.α.(κουκησ και ΣΑΜΠΑΤΑΚΑΚΗΣ,2007) Αν και η αξία τους είναι χαμηλή,σαν βασικά προϊόντα, αποτελούν βασικό δείκτη στην οικονομική ανάπτυξη ενός τόπου. Ο Ν.1428/1984 περί εκμετάλλευσης λατομείων δίνει ένα τεχνοκρατικό ορισμό για τα αδρανή υλικά. Έτσι αδρανή είναι τα υλικά διαφόρων διαστάσεων που προέρχονται από την εξόρυξη κατάλληλων πετρωμάτων ή την απόληψη φυσικών αποθέσεων θραυσμάτων τους και χρησιμοποιούνται όπως έχουν ή μετά από θραύση ή λειοτρίβηση ή ταξινόμηση για την κατασκευή σκυροδεμάτων ή κονιαμάτων ή με τη μορφή σκύρων ή μεγαλύτερων κομματιών στην οδοποιία ή σε λοιπά τεχνικά έργα ή σε οικοδομές, καθώς και τα ασβεστολιθικά πετρώματα που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ασβέστη ή υδραυλικών κονιών ή συλλιπασμάτων μεταλλουργίας. 3.2 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΑΔΡΑΝΩΝ Η ταξινόμηση των αδρανών γίνεται με βάση τον τρόπο σχηματισμού τους, την ορυκτολογική τους σύσταση, τα ιστολογικά χαρακτηριστικά τους, την περιεκτικότητά τους σε απολιθώματα, το χρώμα τους, την χρήση τους και τις φυσικομηχανικές τους ιδιότητες. 22

30 Έτσι τα αδρανή ταξινομούνται ανάλογα με βάση : α) τον τρόπο σχηματισμού του μητρικού πετρώματος, β) την πηγή προέλευσής τους, γ) το ειδικό βάρος τους, δ) το μέγεθος των κόκκων τους, ε)και τέλος με βάση την χρήση τους ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟΝ ΤΡΟΠΟ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΤΟΥ ΜΗΤΡΙΚΟΥ ΠΕΤΡΩΜΑΤΟΣ - Αδρανή υλικά μαγματικών πετρωμάτων Η καταλληλότητα για την χρήση τους ως αδρανή σχετίζεται με την υφή, τον ιστό, την ορυκτολογική τους σύσταση, τον βαθμό εξαλλοίωσης και αποσαθρωσής τους. Τα πλουτώνια πετρώματα, τα οποία έχουν σχηματιστεί σε σημαντικό βάθος, όπως για παράδειγμα γρανίτες και διορίτες, είναι ανθεκτικά στην αποσάθρωση και τον παγετό είναι κατάλληλα για έρμα σιδηροδρομικών γραμμών και ως υλικά οδοστρωσίας. Τα ηφαιστειακά πετρώματα χαρακτηρίζονται από τη συμμετοχή άμορφης υαλώδους μάζας και χαρακτηρίζονται ως αδρανή υλικά υψηλής ποιότητας. Χαρακτηριστικοί λιθότυποι ηφαιστειακών πετρωμάτων που χρησιμοποιούνται ως αδρανή είναι οι ρυόλιθοι, οι ανδεσίτες, οι δακίτες και οι βασάλτες. Οι τελευταίοι είναι κατάλληλοι για έρμα σιδηροδρομικών γραμμών (ΡΗΓΟΠΟΥΛΟΣ Ι., 2009). - Αδρανή υλικά ιζηματογενών πετρωμάτων Προέρχονται από την αποσάθρωση και διάβρωση προϋπαρχόντων πετρωμάτων και ανάλογα με τις διαδικασίες σχηματισμού τους, υποδιαιρούνται σε κλαστικά ή μηχανικά, σε χημικά και βιοχημικά ιζηματογενή πετρώματα. Οι ασβεστόλιθοι και οι ψαμμίτες αποτελούν τους κύριους εκπροσώπους της κατηγορίας αυτής. Τα ιζηματογενή πετρώματα, αν και έχουν μικρότερη μηχανική αντοχή σε σχέση με τα μαγματικά, χρησιμοποιούνται ευρέως λόγω της ευκολίας εξόρυξής τους. Επί προσθέτως τα ιζηματογενή πετρώματα δεν μπορούν πια να χρησιμοποιηθούν ως έρμα σιδηροδρομικής γραμμής τρένων υψηλών ταχυτήτων καθώς σύμφωνα και με τις νέες προδιαγραφές της ΕΡΓΑΟΣΕ αποκλείονται λόγω χαμηλής αντοχής. - Αδρανή υλικά μεταμορφωμένων πετρωμάτων Προέρχονται από προϋπάρχοντα μαγματικά, ιζηματογενή ή ακόμα και μεταμορφωμένα πετρώματα, ύστερα από την επίδραση θερμοκρασιών και πιέσεων διαφορετικών από εκείνων που επικρατούσαν κατά τον αρχικό σχηματισμό τους. Χαρακτηριστικοί λιθότυποι αυτής της 23

31 κατηγορίας είναι οι γνεύσιοι ( κατάλληλοι για σκυροδέματα ), οι ορθογνεύσιοι (κατάλληλοι για υλικά οδοστρωσίας )και ο χαλαζίτης (κατάλληλος για σκυροδέματα, έρμα σιδηροδρομικών γραμμών και για υλικά οδοστρωσίας) ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΑΔΡΑΝΩΝ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΗΝ ΠΗΓΗ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΤΟΥΣ -Αδρανή υλικά φυσικής προέλευσης Είναι τα αδρανή τα οποία έχουν ληφθεί από το φυσικό και δεν έχουν υποστεί τίποτε περισσότερο από μηχανική επεξεργασία θραύσης, πλυσίματος και διαλογής (π.χ αλλουβιακοί σχηματισμοί, λιμναίες και ποτάμιες αποθέσεις, λάβα ). Αποτελούν τον κύριο όγκο των αδρανών υλικών που χρησιμοποιούνται και ταξινομούνται σε : -αμμοχαλικώδεις χαλαρές των οποίων απόληψη είναι εύκολη, ενώ βρίσκονται συνήθως σε περιοχές με ήπιο ανάγλυφο και εύκολη πρόσβαση. Χρησιμοποιούνται κοντά στην πηγή λήψης λόγω υψηλού κόστους επεξεργασίας και μεταφοράς. -θραυστά υλικά των οποίων οι διαδικασίες απόληψης απαιτούν διάνοιξη εκτεταμένων λατομείων. Οι αμμοχαλικώδεις χαλαρές αποθέσεις κερδίζουν συνεχώς έδαφος στη βιομηχανία των υλικών κατασκευής, δεδομένου ότι είναι εύκολη η αποληψή τους, ενώ βρίσκονται συνήθως σε περιοχές με ήπιο ανάγλυφο και εύκολη πρόσβαση. Χρειάζεται μόνο η διάνοιξη ενός δρόμου προσπέλασης, για να μπορούν τα μεταφορικά μέσα να φτάσουν στο σημείο φόρτωσης ενώ όταν πρόκειται για έργα που απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή, μπορεί να εγκατασταθούν μηχανικά κόσκινα για την ταξινόμηση των υλικών κατά το μέγεθος των κόκκων τους, καθώς και μηχανικές πλύσεως για τον καθαρισμό τους από επιβλαβείς ουσίες (άλατα, οργανικές ουσίες κλπ.).επειδή δεν μπορούν να δώσουν υψηλής ποιότητας αδρανή υλικά και σε συνδυασμό με το υψηλό κόστος μεταφοράς των υλικών, τα προϊόντα αυτά χρησιμοποιούνται μόνο σε κατασκευές κοντά στην πηγή λήψης. -Αδρανή υλικά τεχνητά ή βιομηχανικά Είναι τα αδρανή που έχουν προκύψει ως προϊόντα ή παραπροϊόντα βιομηχανικής δραστηριότητας, από χημικά ή θερμική επεξεργασία πρώτων υλών ορυκτής ή άλλης 24

32 προέλευσης. Τα κυριότερα είναι :μπετονίτης, ιπτάμενη τέφρα λιγνιτών,περλίτης, βερμικουλίτης, κίσσηρης. -Ανακυκλωμένα αδρανή υλικά Είναι τα αδρανή που προκύπτουν από την επεξεργασία και επαναχρησιμοποίηση δομικών υλικών από υφιστάμενες κατασκευές (υλικά κατεδάφισης, σκυροδέματος,τοιχοποιίας, ασφαλτικών έργων κλπ). Η ραγδαία αστική ανάπτυξη σε χώρες όπως οι ΗΠΑ, όπου τα αδρανή υλικά αποτελούν το 70-73% των πρώτων υλών που χρησιμοποιούνται στη χώρα ( U.S.Geological Survey FS 181,2000), καθιστούν αναγκαία την ανάπτυξη των ανακυκλωμένων υλικών καθώς η δημιουργία νέων λατομείων κοντά στις μεγαλουπόλεις είναι πολύ δύσκολη ενώ παράλληλα ο όγκος των μπαζών από κατεδαφίσεις κτιρίων και αλλαγές oδοστρωμάτων σε δρόμους φτάνει τα 200 εκ. τόνους ετησίως ( U.S.G.S.-FS 181, 2000).Τα ανακυκλωμένα υλικά χρησιμοποιούνται κατά 80% ως υλικά οδοποιίας, ενώ ένα 20% για τη δημιουργία ασφαλτικού σκυροδέματος. Τα μπάζα μπορούν να ανακυκλώνονται είτε σε σταθερές μονάδες ανακύκλωσης, είτε στον τόπο εξόρυξής τους με φορητό εξοπλισμό ώστε να μειώνεται το κόστος αφού μπορούν να χρησιμοποιηθούν άμεσα για την αντικατάσταση ενός δρόμου χωρίς να χρειάζεται η μεταφορά και επεξεργασία τους σε άλλο χώρο. Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα αδρανών με βάση την προέλευση τους Θραυστά αδρανή προϊόντα που προέρχονται από εξόρυξη λατομείων. Πλεονεκτήματα : είναι υγιές υλικό όταν η εξόρυξη και η παραγωγική διαδικασία γίνεται με επιμέλεια. Παρουσιάζουν σταθερή και ελεγχόμενη δομή. Μειονεκτήματα : τα λεπτόκοκκα κλάσματα περιέχουν ποσοστό παιπάλης πολύ μεγαλύτερο από αντίστοιχα φυσικά αδρανή. Θραυστά Αδρανή, προϊόντα θραύσης φυσικών αποθέσεων (ποταμοί, λίμνες, χείμαρροι) Πλεονεκτήματα : έχουν μεγάλη σκληρότητα και περιέχουν μικρό ποσοστό παιπάλης. Μειονεκτήματα : Προσμίξεις αργίλου. Επιβάλλεται το πλύσιμο προ της θραύσης. Ενδεχόμενη παρουσία, κυρίως στα υλικά που προέρχονται από τα ποτάμια, υψηλού ποσοστού άμορφου SiO 2 που αντιδρά με τα αλκάλια του τσιμέντου. Χρειάζονται εξέταση πριν την χρήση τους σε σκυρόδεμα ή σε κονιάματα. 25

33 Φυσικά αδρανή, προϊόντα ταξινόμησης φυσικών αποθέσεων (ποταμοί, χείμαρροι, λίμνες ). Πλεονεκτήματα : Τα λεπτόκοκκα φυσικά αδρανή έχουν πολύ χαμηλό ποσοστό παιπάλης. Μειονεκτήματα : προσμίξεις χώματος. Επιβάλλεται το πλύσιμο. Λεία επιφάνεια και στρογγυλεμένο σχήμα κόκκων. Άμμος Θαλάσσης. Πλεονεκτήματα : Λεπτόκοκκη άμμος. Κατάλληλη για κονιάματα. Μειονεκτήματα : Ύπαρξη κοχυλιών και χλωριόντων. Επιβάλλεται το πλύσιμο πριν την χρήση. Τεχνητά αδρανή από επεξεργασία πετρωμάτων. (π.χ κίσσηρη, περλίτη ). Πλεονεκτήματα : Ελαφροβαρή αδρανή για οδοποιία και ελαφροβαρές σκυρόδεμα. Μειονεκτήματα : Χρειάζονται βιομηχανική επεξεργασία. Σκωρίες (slags ) Πλεονεκτήματα :αποτελούν λύση για την παραγωγή αντιολισθηρών αδρανών οδοποιίας. Μειονεκτήματα : Πρέπει να εξετάζονται οι ιδιότητες πριν την χρήση τους. Ανακυκλωμένα αδρανή από τη θραύση παλαιών κατασκευών (σκυρόδεμα, ασφαλτοτάπητες ). Πλεονεκτήματα : Περιβαλλοντικά και οικονομικά πλεονεκτήματα. Αποτελούν καλή λύση για υλικά υπόβασης ή για παραγωγή άοπλου σκυροδέματος σε κατασκευές (σκυρόδεμα καθαριότητας ) Μειονεκτήματα : Δύσκολη η προδιαλογή τους (π.χ διαχωρισμός σκυροδέματος από χάλυβα οπλισμού).πρέπει πριν την χρήση τους να προσδιορίζεται το % SO 3 καθώς και το % χλωριόντων που πιθανά να είναι αυξημένο.(τσιάβου κ.α., 2004) ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ ΕΙΔΙΚΟ ΒΑΡΟΣ ΤΟΥΣ -Ελαφροβαρή,με ειδικό βάρος <2 Μg/m 3. -Κανονικού ειδικού βάρους, των οποίων το ειδικό βάρος κυμαίνεται από 2 έως 3 Μg /m 3. -Βαρέα, με ειδικό βάρος 3 Mg/m 3.(ΡΗΓΟΠΟΥΛΟΣ Ι.,2009) 26

34 3.2.4 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ ΜΕΓΕΘΟΣ ΤΩΝ ΚΟΚΚΩΝ ΤΟΥ ΑΔΡΑΝΟΥΣ ( σύμφωνα με τους νέους Ευρωπαϊκούς κανονισμούς αδρανών υλικών EN 12620) : -Αδρόκοκκα, με μέγιστο μέγεθος κόκκου > 4 mm και ελάχιστο >2 mm (ογκόλιθοι, κροκάλες, έρμα, χαλίκι, γαρμπίλι, ρύζάκι). -Λεπτόκοκκα, με μέγιστο μέγεθος κόκκου 4 mm (διάφορα είδη άμμων). -Παιπάλη, είναι το διαβαθμισμένο υλικό με μέγιστο μέγεθος κόκκων 2 mm, το οποίο διέρχεται σε ποσοστό % από κόσκινο οπής 0,063 mm. Προστιθέμενο σε δομικά υλικά προσδίδει συγκεκριμένες ιδιότητες ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΑΔΡΑΝΩΝ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥΣ -Αδρανή σκυροδεμάτων. -Αδρανή κονιαμάτων. -Αδρανή ασφαλτομιγμάτων. -Αδρανή σκύρων σιδηροτροχιών. -Αδρανή που χρησιμοποιούνται ως ογκόλιθοι για υδραυλικά και λιμενικά έργα. -Αδρανή που χρησιμοποιούνται ως μέσα φιλτραρίσματος. -Αδρανή σταθεροποιημένων και μη βάσεων και υποβάσεων οδοστρωμάτων και έργων πολιτικού μηχανικού (ΡΗΓΟΠΟΥΛΟΣ Ι., 2009). 27

35 3.3 ΛΑΤΟΜΕΙΑ ΑΔΡΑΝΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ Στη χώρα λειτουργούν λατομεία αδρανών υλικών είτε εντός των ορίων θεσμοθετημένων λατομικών περιοχών είτε σε μεμονωμένες θέσεις. Πριν την περίοδο της ύφεσης, είχαμε ένα συνολικό όγκο παραγωγής από 100 εκατομμύρια τόνους αδρανών που το 2009 έπεσε στα εκατομμύρια τόνους. Σύμφωνα με τα στοιχεία του ΥΠΕΚΑ αλλά και 28

36 την αξιολόγηση των στοιχείων των αρμόδιων (για την αδειοδότηση των λατομείων αδρανών) Υπηρεσιών των Νομαρχιών και των Περιφερειών, προκύπτουν τα εξής: Ο αριθμός των αδειοδοτηθέντων δημόσιων, δημοτικών και ιδιωτικών λατομείων αδρανών υλικών που λειτουργούν εντός ή κατ εξαίρεση εκτός λατομικής περιοχής ανέρχεται σε 195. Φυσικά υπάρχει κι ένας αριθμός λατομείων που λειτουργούν χωρίς την απαιτούμενη άδεια και των οποίων ο υπολογισμός καθίσταται δυσχερώς. Ο αριθμός των δημόσιων, δημοτικών και ιδιωτικών λατομείων αδρανών υλικών που λειτουργούν με αποκλειστικό σκοπό την αποκατάσταση περιβάλλοντος ανέρχεται στα 36. Πάντα σύμφωνα με τα παραπάνω στοιχεία το 77.37% των λατομείων αδρανών υλικών λειτουργεί εντός λατομικών περιοχών, ενώ το 22.63% λειτουργεί εκτός λατομικών περιοχών. Σχετικά με το ιδιοκτησιακό καθεστώς λατομείων αδρανών υλικών το % αυτών είναι δημόσια, το 28.72% ιδιωτικά και το 17.02% δημοτικά/κοινοτικά. 29

37 Διαφοροποίηση ως προς το ιδιοκτησιακό καθεστώς εμφανίζεται στα λατομεία αδρανών που λειτουργούν με σκοπό την αποκατάσταση του περιβάλλοντος Ν. 2837/2000. Από αυτά το 29.17% είναι δημόσια, το 33.33% ιδιωτικά και το 37.50% δημοτικά/κοινοτικά. 30

38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ Ο Νομός Αχαΐας βρίσκεται στο ΒΔ/κο τμήμα της Πελοποννήσου. Βόρεια βρέχεται από τον Πατραϊκό και τον Κορινθιακό κόλπο, οι οποίοι διαχωρίζονται από το στενό του Ρίου Αντιρρίου ενώ δυτικά βρέχεται από το Ιόνιο Πέλαγος (κόλπος Κυλλήνης). Παρά την άμεση γειτνίαση του με την θάλασσα, ο νομός Αχαΐας θεωρείται ημιορεινή ορεινή περιοχή καθώς το 60% της συνολικής του έκτασης είναι ορεινό. Οι κύριοι ορεινοί όγκοι είναι το Παναχαϊκό, στο βόρειο και κεντρικό τμήμα με μέγιστο υψόμετρο 1926 m, ο Ερύμανθος ή Ωλονός, νότια του Παναχαϊκού, με μέγιστο υψόμετρο 2224 m και τα Αροάνια ή Χελμός στο ανατολικό τμήμα ( με μέγιστο υψόμετρο 2341 m ). Οι παραπάνω ορεινοί όγκοι με διεύθυνση ΒΔ- ΝΑ/κή, δημιουργήθηκαν κατά τις Αλπικές πτυχώσεις και αποτελούν συνέχεια των ορεινών όγκων της Κεντρικής Ελλάδας. Το κύριο υδρογραφικό δίκτυο του νομού αναπτύσσεται στα Πλειο-Πλειστοκαινικά και Πλειστοκαινικά ιζήματα του νομού και αποτελείται από τις λεκάνες των ποταμών Πείρου, Γλαύκου, Φοίνικα, Σελινούντα, Βουραϊκού και Κράθι. Οι ποταμοί αυτοί διαρρέουν μία περιοχή που βρίσκεται σε γεωδυναμική εξέλιξη, λόγω της έντονης νεοτεκτονικής δραστηριότητας και μεταφέρουν σημαντική ποσότητα ιζημάτων στις βόρειες ακτές, προκαλώντας έτσι διάβρωση των Πλειο-Πλειστοκαινικών ιζημάτων και των πρόσφατων αποθέσεων της περιοχής. Η γεωμορφολογική εικόνα της περιοχής είναι αποτέλεσμα της λιθολογικής σύστασης, της τεκτονικής και της συνδυασμένης δράσης της διάβρωσης και της αποσάθρωσης.το σημερινό ανάγλυφο είναι αποτέλεσμα των μεταλπικών τεκτονικών κινήσεων, καθώς και της εξέλιξης των διαφόρων μορφολογικών κύκλων που συνεχίζονται μέχρι και σήμερα (Βουδούρης, 1995). 31

39 4.2 ΓΕΩΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ Στην Πελοπόννησο οι μικροπλάκες της Απούλιας και της Πελαγονικής συμπεριλήφθηκαν στην τεκτονική σύγκλισης στο τέλος Ηωκαίνου με σύγχρονη καταβύθιση του φλοιού του ωκεανού της Πίνδου στα ανατολικά (Εικ.1). Κατά τη διάρκεια αυτής της σύγκλισης τα πετρώματα της ζώνης της Πίνδου επωθήθηκαν προς τα δυτικά και τοποθετήθηκαν τεκτονικά επάνω από τους ασβεστόλιθους της Τρίπολης (Εικ.3). Ως αποτέλεσμα αυτών των κινήσεων η Απούλια πλάκα παχύνθηκε, ανυψώθηκε και συγχρόνως υποδιαιρέθηκε σε συνορογενείς λεκάνες του φλύσχη, οι οποίες σχηματίστηκαν κατά την προέλαση των επωθήσεων και πτυχών προς τα νοτιοδυτικά (Xypolias and Doutsos 2000). Εικ.1 : Συνθετική τομή εγκάρσια στη ΒΔ Πελοπόννησο που δείχνει την σύγκρουση της Απούλιας με την Πελαγονική μικροπλάκα. Τα ελλειψοειδή περιγράφουν την εσωτερική παραμόρφωση των φυλλιτών (PQS : Φυλλιτική Χαλαζιτική σειρά )( Xypolias and Doutsos, 2000). H Δυτική Ελλάδα μετά το τελευταίο στάδιο της Αλπικής ορογένεσης ( Άνω Ηώκαινο-Μέσο Ηώκαινο) και τις συμπιεστικές τάσεις που επικράτησαν κατά τη διάρκεια αυτού, βρίσκεται σε μία συνεχή γεωδυναμική και νεοτεκτονική εξέλιξη από το Άνω Πλειόκαινο μέχρι και σήμερα, που χαρακτηρίζεται από γενική διαστολή λόγω της διαρκούς μετανάστευσης της επέκτασης του Αιγιακού τόξου προς τα δυτικά (Εικ.2). Στα πλαίσια αυτής της διαστολής σχηματίζονται οι τάφροι των Πατρών, του Ρίου, της Κορίνθου και των Σταμνών.(Doutsos et al.,1987,1988) 32

40 Εικ. 2 :Σχηματικά τρισδιάστατα διαγράμματα που δείχνουν την εξέλιξη των τάφρων της Δυτικής Ελλάδας κατά την προς δυσμάς μετατόπιση του ορογενετικού μετώπου (Doutsos et al., 1988). Κατά τη μεσορογενετική ανύψωση και διαστολή σχηματίστηκαν στο Αν. Πλειόκαινο οι τάφροι του Ρίου (ΑΒΑ/κής διεύθυνσης) και των Σταμνών (ΒΒΔ/κής διεύθυνσης ). Στο Πλειστόκαινο η μετατόπιση προς τα δυτικά του μετώπου της ορογένεσης, καθώς και της διαστολής πίσω από αυτό, έχει ως αποτέλεσμα την επέκταση της Κορινθιακής τάφρου προς το νότο και δυτικά.έτσι η τάφρος της Κορίνθου συναντά την τάφρο του Ρίου, όπου η κίνηση μετασχηματίζεται προς το νότο και δημιουργείται η τάφρος των Πατρών. Παράλληλα δημιουργείται και η τάφρος της Τριχωνίδας, η οποία θεωρείται προέκταση της Κορινθιακής τάφρου. Το πλήθος των αναβαθμίδων που παρατηρούνται κατά μήκος των ακτών πιστοποιούν ακόμα και σήμερα μία ανύψωση της περιοχής. Οι Kelletal et al (1976) συνόψισαν τις κατακόρυφες κινήσεις που προέκυψαν από έρευνές σε ολόκληρη την Πελοπόννησο και διαπίστωσαν ότι η περιοχή στρέφεται γύρω από έναν ΒΒΔ διευθυνόμενο άξονα. Κατά το Αν. Πλειστόκαινο μέχρι το Ολόκαινο οι Collier et al.(1992), υπολόγισαν για την λεκάνη της Κορίνθου και των Μεγάρων, ρυθμούς ανύψωσης της τάξης των 0,3 mm/έτος. 33

41 Στη βόρεια Πελοπόννησο η μεγαλύτερη βύθιση/ανύψωση παρατηρείται στις ακτές κατά μήκος ενός μεγάλου περιθωριακού ρήγματος. Οι ακτές της Αχαΐας στη βάση αυτού του ρήγματος έχουν υποστεί μία ανύψωση μέγιστου ύψους 600 περίπου μέτρων, όπως αυτό φαίνεται από την παρουσία σε ανάλογα ύψη θαλάσσιων μαργών και αναβαθμίδων (Δούτσος, 2000). Κατά τη διάρκεια του Ολοκαίνου, λόγω της βύθισης (με 10 mm/έτος ) του νοτιοδυτικού τμήματος του Πατραϊκού κόλπου, αποτέθηκαν ιζήματα πάχους 40 μέτρων, πάνω από το Νεογενές Πλειστοκαινικό υπόβαθρο και έχουν διαταχθεί σε μία σειρά από τεμάχη προερχόμενα από λιστρικά ρήγματα που έχουν επηρεάσει το βυθό και έχουν συντελέσει στην ασύμμετρη ανάπτυξη του (Ferentinos et al., 1985). Oι Chronis et al.(1991) υπολόγισαν ότι τι κεντρικό τμήμα του Πατραϊκού βυθίζεται με ταχύτητα 3-5 mm/έτος και το βορειότερο 1-2 mm/έτος. Στα περιθώρια των λεκανών του Πατραϊκού και του Κορινθιακού αποτίθενται δελταϊκά ριπιδιακά ιζήματα κατά μήκος των ουλών λιστρικών ρηγμάτων καθ όλη τη διάρκεια του Ολοκαίνου και μέχρι σήμερα. Όπως αναφέρει ο Zelilidis (2003), οι ρυθμοί ανύψωσης όπως έχουν προσδιοριστεί σε τεταρτογενείς αναβαθμίδες είναι 0,8 mm/έτος (Stamatopoulos et al., 1994) στην υπολεκάνη της Πάτρας, ενώ κοντά στην πόλη της Πάτρας 1 mm/έτος (Piper et al.,1990). Επίσης ο μεγαλύτερος ρυθμός ανύψωσης έχει προσδιοριστεί στη λεκάνη του Ρίου (4,5mm/έτος) από τους Kontopoulos et Zelilidis (1997) ενώ ο ρυθμός ανύψωσης μειώνεται προς τα ανατολικά στην λεκάνη του Κορινθιακού από 2,2 mm/έτος κοντά στο Αίγιο (Frydas 1991, Poulimenos et al., 1993), σε 1,5 mm/έτος στην κεντρική περιοχή της λεκάνης (Doutsos et Piper,1990) και μόλις 0,3-0,4mm/έτος κοντά στη Κόρινθο (Keraudren and Sorel 1987, Armijo et al.1996, Dia et al. 1997). 34

42 Εικ. 3. Γεωτεκτονική διάταξη των Ελληνίδων ζωνών Rh: Μάζα της Ροδόπης, Sm:Σερβομακεδονική μάζα, CR: Περιροδοπική ζώνη, Pe: Ζώνη Παιονίας, Ρα: Ζώνη Πάικου, Αl:Ζώνη Αλμωπίας, Pl Πελαγονική ζώνη, Ac: Αττικο-Κυκλαδική ζώνη, Sp: Υποπελαγονική ζώνη, Pk: Ζώνη Παρνασσού - Γκιώνας, Ρ: Ζώνη Πίνδου, G: Ζώνη Γαβρόβου -Τρίπολης, Ι: Ιόνια ζώνη, Ρx: Ζώνη Παξών ή Προαπούλια, Au: Ενότητα πλακωδών ασβεστολίθων (Plattencalk) (Mountrakis et al. 1983). 35

43 4.3 ΣΤΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΚΗ ΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΝΕΟΓΕΝΟΥΣ ΥΠΟΒΑΘΡΟΥ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ Όπως αναφέρθηκε παραπάνω στη γεωλογική δομή του νομού Αχαΐας συμμετέχουν σχηματισμοί από την Ιόνια ζώνη, τη ζώνη Γαβρόβου Τρίπολης, και τη ζώνη Πίνδου. Οι σχηματισμοί της Ιόνιας ζώνης εμφανίζονται στο βορειοδυτικό τμήμα του νομού, στην περιοχή του Ακρωτηρίου Άραξος. Η επιφανειακή εξάπλωση τους είναι σχετικά μικρή λόγω της κάλυψης τους από νεογενείς και τεταρτογενείς αποθέσεις. Παλαιογεωγραφικά η ζώνη αυτή αποτελούσε αύλακα μέχρι και το μέσο Ηώκαινο. Η ζώνη Γαβρόβου- Τρίπολης συναντάται στο δυτικό τμήμα του νομού Αχαΐας ανατολικότερα από την Ιόνια ζώνη και εφιππεύεται από την ζώνη της Πίνδου. Η ζώνη αυτή αποτελούσε ένα τεράστιο ύβωμα ανάμεσα στις δύο θαλάσσιες αύλακες, την Ιόνια και την Πινδική ( έως το μέσο Ηώκαινο), που καταλάμβανε τόσο το χώρο της άλλοτε ζώνης του Γαβρόβου ( δυτικό τμήμα ), όσο και τον χώρο της Τρίπολης ( ανατολικό τμήμα). Μεταξύ των τμημάτων αυτών υπάρχουν μικρές διαφορές ως προς την στρωματογραφικήπαλαιογεωγραφική και τεκτονική τους εξέλιξη, οι οποίες σε καμία περίπτωση δεν δικαιολογούν τη διάκριση των τμημάτων αυτών σε δύο χωριστές και ανεξάρτητες παλαιογεωγραφικές ενότητες (Κατσικάτσος, 1992) όπως υποστήριζαν ορισμένοι ερευνητές. (Φυτρολάκης 1972, Κισκύρας 1988). Η ζώνη Ωλονού Πίνδου ήταν μια βαθιά αύλακα ανάμεσα στα υβώματα της Πελαγονικής προς τα ανατολικά και της Γαβρόβου προς τα δυτικά. Η ονομασία δόθηκε για πρώτη φορά από τον Philipson (1898) από το βουνό Ωλονός της Πελοποννήσου και την οροσειρά της Πίνδου, όπου γίνεται και η κύρια ανάπτυξη της ζώνης.από τεκτονική άποψη αποτελεί επωθησιγενές κάλυμμα στα ιζήματα της ζώνης Γαβρόβου- Τρίπολης, της οποίας καλύπτει μεγάλο τμήμα.τα επάλληλα τεκτονικά λέπια, κυρίως στη μετωπική περιοχή του καλύμματος, τα οποία προκαλούνται εξαιτίας της έντονης τεκτονικής δράσης, χαρακτηρίζουν από πλευρά τεκτονικής τη ζώνη αυτή.η ιζηματογενής σειρά της ζώνης αυτής, που είναι συνεχής από το Τριαδικό μέχρι το Ηώκαινο, έχει μεγάλη εξάπλωση στο ανατολικό τμήμα του Νομού. Παρακάτω αναλύονται οι τρεις ζώνες. 36

44 4.3.1 ΙΟΝΙΑ ΖΩΝΗ Η Ιόνια ζώνη, στον ελλαδικό χώρο, εκτείνεται από την Ήπειρο, περνά από τμήμα των Ιονίων νήσων, τη Στερεά, τη δυτική Πελοπόννησο και φτάνει μέχρι την Κρήτη και ορισμένες περιοχές των Δωδεκανήσων. Στην Πελοπόννησο η Ιόνια ζώνη εμφανίζεται μόνο ΒΔ μεταξύ Κυλλήνης και Αράξου. Η Ιόνια ζώνη αποτελεί μια υποθαλάσσια αύλακα, διακοπτόμενη από υβώματα και αντίκλινα, με αποτέλεσμα να παρουσιάζονται στρωματογραφικά κενά και ασυμφωνίες και τα πάχη των ιζημάτων να μην είναι σταθερά. Η βάση της στρωματογραφικής στήλης της Ιόνιας ζώνης συνίσταται από εβαπορίτες που αποτέθηκαν σε μια στενή και επιμήκη λεκάνη κατά το Τριαδικό (Εικ. 4). Το μέγιστο πάχος των εβαποριτών είναι 1600m. Οι εβαπορίτες αποτελούνται από εναλλαγές γύψου, ανυδρίτη, αλίτη, συλβίτη (σε μικρότερα ποσοστά) με ενδιαστρώσεις δολομίτη και ασβεστολίθου. Το Ανώτερο Τριαδικό ξεκινά η ανθρακική ιζηματογένεση. Αρχικά αποτίθενται μαύροι υπολιθογραφικοί ασβεστόλιθοι οι «ασβεστόλιθοι Φουσταπήδημα» και μαζώδεις δολομίτες του κατώτερου Νορίου. Στη συνέχεια κατά τη διάρκεια Νορίου-Μέσου Λιασίου αποτίθενται νηριτικοί ασβεστόλιθοι οι «ασβεστόλιθοι του Παντοκράτορα». Έπειτα κατά το Ανώτερο Λιάσιο και Κατώτερο Δογγέριο παρουσιάζονται δύο φάσεις, κιτρινοπράσινοι σχιστώδεις μαργαικοί ασβεστόλιθοι με παρενστρώσεις μαύρων κερατολίθων στην αξονική περιοχή και κόκκινοι λεπτοπλακώδεις ασβεστόλιθοι με πυριτόλιθους (Ammonitico Rosso) στις περιθωριακές περιοχές. Στη συνέχεια αποτίθενται οι «ασβεστόλιθοι της Βίγλας» (λεπτοπλακώδεις πελαγικοί ασβεστόλιθοι με παρενστρώσεις κερατολίθων). Από το Ανώτερο Ηώκαινο ξεκινά η κλαστική ιζηματογένεση και τη δημιουργία φλύσχη μέχρι και το Κατώτερο Μειόκαινο. Ο φλύσχης και το Μεσοζωικό επικάλυμμα των ανθρακικών πετρωμάτων βρίσκονται συχνά πάνω από ένα άγνωστο υπόβαθρο λόγω της ζώνης αποκολλήσεως που δημιουργούν οι εβαπορίτες στη βάση της Ιόνιας. Παλαιογραφική και τεκτοορογενετική εξέλιξη της Ιόνιας ζώνης Παλαιογεωγραφικό ενδιαφέρον παρουσιάζει το θέμα του σχηματισμού των κοιτασμάτων εβαποριτών (γύψου και ορυκτού άλατος) Περμιοτριαδικής ηλικίας. Δύο παραπλήσιες παλαιογεωγραφικές συνθήκες έχουν προταθεί για την εξήγηση σχηματισμού των εβαποριτών: Σύμφωνα με την πρώτη, κατάλληλο περιβάλλον εξάτμισης και επομένως σχηματισμού των κοιτασμάτων των εβαποριτών ήταν πολλές συνεχόμενες στοματολίμνες, δηλαδή παραθαλάσσιες ρηχές λίμνες που η επικοινωνία τους με τη θάλασσα φράσσονταν με 37

45 χαμηλούς βραχίονες. Με τις παλίρροιες η θάλασσα κατόρθωνε να υπερπηδά τους βραχίονες και να εμπλουτίζει τις λίμνες με άλατα. Κατά την δεύτερη υπήρχαν μεγάλες, ρηχές, κλειστές λίμνες - λεκάνες, χωρίς επικοινωνία με τη θάλασσα αλλά με συνεχή τροφοδοσία σε άλατα από ποταμούς που προέρχονταν από περιοχές με αλατούχα πετρώματα. Ανεξάρτητα από το πιο από τα δύο ήταν το καταλληλότερο περιβάλλον, γεγονός είναι ότι η Ιόνια ζώνη ήταν κατά τη διάρκεια του Περμιο-Τριαδικού μια χερσαία ή πολύ ρηχή θαλάσσια περιοχή έτσι ώστε να έχει τη δυνατότητα να χερσεύει συχνά και να σχηματίσει τελικά τα τόσο μεγάλου πάχους στρώματα των εβαποριτών. Παρόμοια σχεδόν ήταν η παλαιογεωγραφική κατάσταση της ζώνης όλο το Τριαδικό και το Κάτω Ιουρασικό, με την απόθεση νηριτικών ιζημάτων δολομίτες και ασβεστόλιθοι Παντοκράτορα) και μόνο από το Μέσο Ιουρασικό διαμορφώνεται σε γεωσύγκλινο με πελαγική - ημιπελαγική ιζηματογένεση. Τα κοιτάσματα της γύψου που προαναφέραμε, εκτός από την κανονική στρωματογραφική τους θέση στη βάση των αλπικών ιζημάτων, βρίσκονται συχνά και ενδιάμεσα στα νεώτερα στρώματα της ζώνης (Κρητιδικά και Ηωκαινικά) όπου έχουν ανέλθει διαπυρικά δια μέσου των ρηγμάτων. Αυτή η προς τα πάνω μετανάστευση της γύψου γίνεται από την θερμότητα που αναπτύσσεται λόγω γεωθερμικής βαθμίδας και από τις ψηλές πιέσεις που ασκούνται στο βάθος από τα υπερκείμενα στρώματα, συνθήκες που κάνουν τη γύψο πλαστική με ικανότητες ροής. Αυτή η δευτερογενής θέση της γύψου μέσα στα νεώτερα στρώματα είχε οδηγήσει παλιότερα τους ερευνητές στο χαρακτηρισμό των κοιτασμάτων με τους όρους «κρητιδική γύψος», «ηωκαινική γύψος» κ.λ.π. Η πτύχωση της Ιόνιας ζώνης έγινε το Κάτω Μειόκαινο με την ονομαζόμενη Στυριακή φάση πτυχώσεων. Τα στρώματα της ζώνης υπέστηκαν έντονη λεπίωση στην οποία τα στρώματα της γύψου έπαιξαν το ρόλο του λιπαντικού μέσου που διευκόλυνε τις εσωτερικές ολισθήσεις. Το στυλ των πτυχών που προκλήθηκαν από την τελική Τριτογενή πτύχωση σπάνια είναι απλό. Συνήθως συνοδεύεται από διαρρήξεις στις πτέρυγες έτσι ώστε να δημιουργούνται _συνεχείς επωθήσεις ή εφιππεύσεις και να εμφανίζονται παραμορφωμένες πτυχωμένες μορφές. Χαρακτηριστικό γνώρισμα της τεκτονικής δομής της Ιονίου ζώνης στην Ήπειρο - Στερεά Ελλάδα είναι μια σειρά από επάλληλα μεγασύγκλινα και μεγααντίκλινα τα οποία με βασική αξονική διεύθυνση ΒΒΔ ΝΝΑ έως ΒΔ - ΝΑ (διεύθυνση η οποία είναι γενικότερα γνωστή με το όνομα «Διναρική διεύθυνση» επωθούνται ή εφιππεύουν το ένα πάνω στο άλλο προς τα Δυτικά. Τόσο οι μεγαπτυχές αυτές όσο και οι πτυχές μικρότερης κλίμακας είναι ασύμμετρες με σταθερή απόκλιση προς ΔΝΔ. 38

46 Εικ. 4: Στρωματογραφική στήλη Ιόνιας ζώνη Τα κυριότερα μεγασύγκλινα και μεγαντίκλινα της Ιονίου ζώνης είναι τα παρακάτω: α) Στην Εσωτερική Ιόνιο Το μεγάλο σύγκλινο Ηπείρου - Ακαρνανίας που δέχεται κυρίως την επώθηση του τεκτονικού καλύμματος της Πίνδου. Το μεγααντίκλινο Ξεροβουνιού β) Στην Αξονική Ιόνιο Το αντικλινόριο των Ιωαννίνων Το Ανατολικό αντικλινόριο που περιλαμβάνει το τεκτονικό λέπιο του 39

47 ποταμού Λούρου Το μεγααντίκλινο του βουνού Μιτσικέλι Το σύγκλινο Δερβιτσιάνας Το αντίκλινο θεσπρωτικού Το σύγκλινο Βοτσάρας Το Δυτικό αντικλινόριο που περιλαμβάνει τα αντίκλινα Σουλίου και Παραμυθιάς γ) Στην Εξωτερική Ιόνιο Το μεγάλο σύγκλινο της Παραμυθιάς που εφιππεύει προς τα Δυτικά πάνω στα αντικλινικά λέπια Μαργαρίτιου και Πάργας. Τέλος βασικής σπουδαιότητας για την τεκτονική δομή της Ιόνιας ζώνης είναι τα μεγάλα εγκάρσια ρήγματα οριζόντιας μετατόπισης τα οποία με διεύθυνση γενική ΑΔ ή ΑΒΑ - ΔΝΔ σχηματίστηκαν αρχικά στη διάρκεια της τελικής πτύχωσης κάθετα στους άξονες των μεγαπτυχών. Επίσης βασικής σημασίας είναι και τα επιμήκη ρήγματα, με διεύθυνση ΒΒΔ - ΝΝΑ, τα οποία είναι είτε ρήγματα ανάστροφα (της λεπίωσης), είτε ρήγματα κανονικά μεταγενέστερα που προκάλεσαν το σχηματισμό των μεγάλων τάφρων - λεκανών στο χώρο Ηπείρου - Δυτικής Στερεάς ΖΩΝΗ ΓΑΒΡΟΒΟΥ-ΤΡΙΠΟΛΗΣ Η ζώνη αυτή καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος της Πελοποννήσου και σημαντικό τμήμα της Δυτικής Ηπειρωτικής Ελλάδας. Ο χώρος στον οποίο αποτέθηκαν τα ιζήματα της ζώνης Γαβρόβου-Τρίπολης αποτελούσε μία τεράστια υποθαλάσσια τράπεζα ανάμεσα στις δύο θαλάσσιες αύλακες, την Ιόνια και την Πινδική. Στο χώρο αυτό από το Μέσο-Ανώτερο Τριαδικό μέχρι και το Ηώκαινο λάμβανε χώρα νηριτική και υφαλογόνα ιζηματογένεση με ασβεστόλιθους και δολομίτες, με τοπικές ανωμαλίες όπως είναι η λόγω ρηγμάτων πρόσκαιρη και τοπική βάθυνση της θάλασσας με αποτέλεσμα να γίνει πελαγική. Οι ασβεστόλιθοι που αποτέθηκαν είναι σκοτεινοί τεφροί έως μαύροι κατά τόπους λατυποπαγείς και πλούσιοι σε απολιθώματα. Η ανθρακική ιζηματογένεση στη ζώνη αυτή ήταν συνεχής με εξαίρεση μιας 40

48 μικρής διάρκειας διακοπή κατά το Μέσο Ηώκαινο. Κατά την περίοδο αυτή η ζώνη χέρσευσε για ένα μικρό διάστημα και έπειτα ξαναβυθίστηκε με αποτέλεσμα τη γένεση μικρών βωξιτικών οριζόντων. Ασύμφωνα πάνω επάνω στην ανθρακική σειρά αναπτύχθηκε ο φλύσχης ο οποίος αποτέθηκε έως το Κατώτερο Μειόκαινο. Η διάρκεια της χέρσευσης της περιοχής,που είχε και ως αποτέλεσμα την ασυμφωνία αυτή, είχε συνοδευτεί από ρηγματογόνο τεκτονισμό και από καρστικοποίση της περιοχής πριν από τη έναρξη της απόθεσης του Φλύσχη. Η ακολουθία του φλύσχη δομείται κυρίως από εναλλαγές ψαμμιτών και πηλιτών με συχνές παρεμβολές κροκαλοπαγών. Σαν υπόβαθρο της ζώνης της Τρίπολης αναφέρονται τα ημιμεταμορφωμένα πετρώματα της φυλλιτικής-χαλαζιτικής σειράς, η οποία αποτελείται από τους «πραγματικούς φυλλίτες» και τα «στρώματα του Τυρού» και οι πλακώδεις ασβεστόλιθοι (Plattenkalk). Οι δύο παραπάνω ενότητες εμφανίζονται στην Πελοπόννησο υπό μορφή τεκτονικών παραθύρων και αποτελούν σύμφωνα με κάποιους ερευνητές το υπόβαθρο της Πελοποννήσου. Προς τα ανατολικά η ζώνη Γαβρόβου-Τρίπολης χωρίζεται από τη ζώνη της Πίνδου με μία από τις μεγαλύτερες επωθήσεις που συναντώνται στον ελληνικό χώρο, την «επώθηση της Πίνδου». Το Πινδικό κάλυμμα έχει μεταφερθεί και επωθηθεί πάνω από τη ζώνη της Τρίπολης. Ως αποτέλεσμα αυτού είναι να εμφανίζεται η ζώνη της Τρίπολης στην Πελοπόννησο σε μορφή τεκτονικών παραθύρων(εικ. 5). Τεκτονική εξέλιξη της ζώνης Γαβρόβου-Τρίπολης Στο γενικό γεωτεκτονικό σχήμα των Ελληνίδων η ζώνη αυτή θεωρείται ως αυτόχθονη ή παρα-αυτόχθονη γεωτεκτονική ζώνη πάνω στην οποία έχει επωθηθεί σε μεγάλη κλίμακα το αλλόχθονο τεκτονικό κάλυμμα της ζώνης Πίνδου. Η ίδια η ζώνη Γαβρόβου- Τρίπολης εμφανίζεται επωθημένη πάνω στην Ιόνιο ζώνη ή πανω στη σειρά Plattenkalk ή κατά θέσεις στη σειρά των φυλλιτών. Η επώθηση της Πίνδου πάνω στη ζώνη Γαβρόβου- Τρίπολης φαίνεται σε όλο το μήκος της επαφής των δύο ζωνών ιδιαίτερα όμως εντυπωσιακή εμφανίζεται στην Πελοπόννησο όπου κάτω από το κάλυμμα της Πίνδου αποκαλύπτεται η ζώνη Γαβρόβου-Τρίπολης υπό μορφή τεκτονικών παραθύρων. Εκτός από το μεγάλης έκτασης τεκτονικό παράθυρο Τρίπολης που καταλαμβάνει μεγάλο τμήμα της κεντρικής και νότιας Πελοποννήσου, έχουν ακόμη επισημανθεί στη βόρεια Πελοπόννησο αλλά πολύ μικρής έκτασης τεκτονικά παράθυρα της Γαβρόβου- Τρίπολης τα οποία αναλύονται παρακάτω: Το παράθυρο της Δημητσάνας, όπου αποκαλύπτεται η ζώνη Γαβρόβου- 41

49 Τρίπολης με ασβεστόλιθους και δολομιτικούς ασβεστόλιθους Άνω Κρητιδικού, Παλαιοκαίνου, Κάτω-Μέου Ηωκαίνου και φλύσχη Ανωτέρου Ηωκαίνου. Το παράθυρο των Λαγκαδιών, νότια του ποταμού Λάδωνα, με ασβεστόλιθους Ηωκαίνου και Φλύσχη. Το παράθυρο της Βυτίνας, στο βουνό Μαίναλο, όπου εμφανίζονται ασβεστόλιθοι Μέσου Κρητιδικού-Ηωκαίνου. Το παράθυρο της ορεινής μάζας του Χελμού (Αροάνια), όπου αποκαλύπτεται ολόκληρη σχεδόν η αλπική σειρά της ζώνης Γαβρόβου-Τρίπολης. Το παράθυρο της λίμνης Στυμφαλίας, επίσης με όλους τους ασβεστόλιθους από το Τριαδικό μέχρι το Ηώκαινο. Το παράθυρο των Δερβενακίων, με ασβεστόλιθους Κρητιδικού, Παλαιοκαίνου, Ηωκαίνου και φλύσχη Ανώτερου Ηωκαίνου. Το παράθυρο του βουνού Κυλλήνη με ασβεστόλιθους Ιουρασικού-Κρητιδικού. 42

50 Εικ.5 :Στρωματογραφική στήλη ζώνης Γαβρόβου-Τρίπολης Εκτός από τα τεκτονικά παράθυρα της Πελοποννήσου η ζώνη Γαβρόβου-Τρίπολης αποκαλύπτεται μέσα στο χώρο της Πελαγονικής ζώνης στο γνωστό τεκτονικό παράθυρο του Ολύμπου, που η ανακάλυψη του αποτέλεσε μία σπουδαία επιβεβαίωση της γενικότερης επώθησης όλων των Εσωτερικών ζωνών από τα Ανατολικά προς τα δυτικά πάνω στις Εξωτερικές ζώνες. Ιδιαίτερα για τη ζώνη Γαβρόβου-Τρίπολης το παράθυρο του Ολύμπου 43

51 έδειξε ότι όχι μόνο δέχτηκε την επώθηση της ζώνης Πίνδου αλλά όλων των πιο εσωτερικών ζωνών. Τα τελευταία χρόνια έχουν διατυπωθεί επίσης υπόνοιες ότι ορισμένες σειρές μεταμορφωμένων ανθρακικών πετρωμάτων που εμφανίζονται στην περιοχή Αλμυροποτάμου της Νότιας Εύβοιας και στην Πεντέλη Αττικής αποτελούν τεκτονικά παράθυρα της ζώνης Γαβρόβου-Τρίπολης αντίστοιχα με αυτά που περιγράφηκαν προηγουμένως για την Πελοπόννησο και τον Όλυμπο. Τα στρώματα της ζώνης Γαβρόβου-Τρίπολης εμφανίζονται πτυχωμένα σε ανοιχτές πτυχές με άξονες γενικής διεύθυνσης Β-Ν. Πρόκειται κυρίως για συγκλινικές και αντικλινικές μορφές μεγάλης κλίμακας που προκλήθηκαν κατά την τελική φάση πτυχώσεων ως αποτέλεσμα μιας συμπιεστικής τεκτονικής που έλαβε χώρα στο τελικό Ολιγόκαινο-Κάτω Μειόκαινο. Στην περιοχή του βουνού Γάβροβο η ζώνη εμφανίζεται με τη μορφή μεγάλου αντικλινικού θόλου μιας ανοιχτής μεγα-πτυχής. Πτυχές μικρού μήκους κύματος με την ίδια αξονική διεύθυνση παρατηρούνται κυρίως στο μέτωπο της επώθησης της ζώνης πάνω στην Ιόνιο, γεγονός που δείχνει ότι τα επωθητικά φαινόμενα έλαβαν χώρα επίσης στη διάρκεια της τελικής φάσης των πτυχώσεων. Αντίθετα με τα Αλπικά ιζήματα της ζώνης που εμφανίζονται απλά πτυχωμένα με πτυχές της τελικής φάσης, τα φυλλιτικά πετρώματα του πιθανού υποβάθρου της ζώνης εμφανίζονται έντονα πτυχωμένα από τρεις παραμορφωτικές φάσεις. Εντούτοις οι παραμορφώσεις αυτές δεν λογίζονται στη ζώνη Γαβρόβου-Τρίπολης λόγω της αβέβαιης γεωτεκτονικής τοποθέτησης της σειράς των φυλλιτών. Τέλος κατά το Πλειοτεταρτογενές, αφού είχαν ήδη τελειώσει οι επωθητικές κινήσεις των Εξωτερικών ζωνών, άρχισε η περίοδος εφελκυσμού του ευρύτερου ελληνικού χώρου με αποτέλεσμα τον τεμαχισμό των στρωμάτων της ζώνης Γαβρόβου-Τρίπολης από ρήγματα κανονικά που ακολούθησαν κυρίως τη διεύθυνση Β-Ν των αξόνων των πτυχών. Μία δεύτερη ομάδα ρηγμάτων με διεύθυνση περίπου 75 0 έως 90 0 είναι ολιγαριθμότερη ΖΩΝΗ ΩΛΟΝΟΥ-ΠΙΝΔΟΥ Η ζώνη Ωλονού-Πίνδου αναπτύχθηκε κατά μήκος του ανατολικού παθητικού περιθωρίου της Απούλιας μικροπλάκας, το οποίο μετέβαινε προς τα ανατολικά στον ωκεανό της Πίνδου. Στη βάση της στρωματογραφικής στήλης συναντάται ο «σχηματισμός Πριολίθου», ο οποίος αποτελείται από ψαμμίτες με παρεμβολές πηλιτικών και αργιλικών στρωμάτων Μέσο Τριαδικής ηλικίας. Το μέγιστο πάχος των πετρωμάτων αυτών υπολογίζεται 44

52 περίπου 40-50m. Παρουσιάζονται τέσσερις κύριες φάσεις: (α) Λιθαρενίτες, (β) αργιλικοί σχιστόλιθοι/ ιλυόλιθοι, (γ) μικρίτης και (δ) κονδυλώδεις ασβεστόλιθοι. Φάση Μικρίτη: ο σκοτεινόχρωμος μικρίτης εμφανίζεται σε μεμονωμένα στρώματα, πάχους 10-42cm, μέσα σε ψαμμίτες και αργιλικούς σχιστόλιθους. Μερικά στρώματα έχουν υποστεί πυριτίωση και ίσως περιέχουν θραύσματα κελυφών halobia sp. Οι σφαίρες κρυπτοκρυσταλλικού χαλαζία υποδηλώνουν παρουσία ραδιολάριων. Φάση Κονδυλωδών ασβεστολίθων: Ροδόχροοι κονδυλώδεις ασβεστόλιθοι οι οποίοι σχετίζονται με βασικά ηφαιστειακά πετρώματα. Μεμονωμένα μπλοκ απ αύτη τη φάση βρίσκονται σε μία τεκτονο-στρωματογραφική mélange. Αν και αυστηρά δεν αποτελεί τμήμα του σχηματισμού Πριολίθου, αφού δεν είναι αποθετική επαφή με τα άλλα ιζήματα της ομάδας της Πίνδου, αυτή η φάση περιλαμβάνεται εδώ καθώς η γένεση είναι στενά συνδεδεμένη με την ιζηματολογία της βαθιάς θάλασσας της ζώνης της Πίνδου από τα πετρώματα της ανθρακικής πλατφόρμας τα οποία είναι τεκτονικά υποκείμενα της ζώνης Γαβρόβου-Τρίπολης. Προς τα πάνω ακολουθεί ο «σχηματισμός του Δρυμού»(Εικ. 6). Ο σχηματισμός αυτός αποτελείται από τουρβιδιτικούς και ημιπελαγικούς ασβεστόλιθους συχνά με παρενστρώσεις ραδιολαριτών ή δολομιτών. Η ηλικία των παραπάνω πετρωμάτων έχει προσδιορισθεί Ανώτερο Κάρνιο-Λιάσιο, ενώ το μέγιστο πάχος αυτών είναι περίπου 150m. Στη συνέχεια και καθόλη τη διάρκεια του Ιουρασικού αποτίθενται ραδιολαρίτες και πηλίτες που εναλλάσσονται με λεπτοπλακώδεις ασβεστολίθους. Οι κερατόλιθοι συνίσταται από διάφορες φάσεις όπως γκρίζοι ή και ερυθροί υαλώδεις κερατόλιθοι, αργιλικοί κερατόλιθοι, μαγγανιούχοι κερατόλιθοι. Ο σχηματισμός αυτός εμφανίζεται με μέγιστο πάχος 200m. Πάνω στους ραδιολαρίτες αναπτύσσεται ο πρώτος φλύσχης της ζώνης Πίνδου. Ο σχημαστισμός αυτός αποτελείται από πηλίτες με λεπτά στρώματα ασβεστολίθων και ψαμμίτες. Έπειτα μέχρι το Άνω Κρητιδικό αποτέθηκαν πελαγικοί λεπτοπλακώδεις ασβεστόλιθοι με πυριτόλιθους πάχους περίπου 100m, όπου αποτελούν τα μεταβατικά πετρώματα προς τον κύριο φλύσχη που ακολουθεί. Ο σχηματισμός του Πινδικού φλύσχη είναι το στρωματογραφικά ανώτερο μέλος της ζώνης της Πίνδου και αποτελεί μια τυπική κλαστική ακολουθία τουρβιδιτών δομημένη από εναλλαγές ψαμμιτών, αργιλοπηλιτών και μαργών. Το πάχος του φλύσχη είναι απροσδιόριστο, ενώ από τα απολιθώματα που βρέθηκαν αντιστοιχούν σε Παλαιοκαινική ηλικία. 45

53 Τεκτονική εξέλιξη της ζώνης Ωλονού-Πίνδου Τα στρώματα της ζώνης Ωλονού - Πίνδου αναδύθηκαν με την τελική φάση πτυχώσεων που ήταν η Ελβετική φάση στο Κάτω Ολιγόκαινο ή σύμφωνα με άλλους ερευνητές η Πυρηναϊκή φάση στο Πριαμπόνιο του Ηωκαίνου. Ανεξάρτητα από το πότε ακριβώς εκδηλώθηκε η πτύχωση, είναι γεγονός ότι ήταν η μοναδική φάση που έπληξε τη ζώνη. Δεν επέδρασαν δηλαδή πρώιμες ορογενετικές φάσεις όπως στις εσωτερικές ζώνες. Με την μοναδική αυτή φάση πτυχώσεων έγινε η προς τα δυτικά επώθηση της ζώνης Ωλονού υπό μορφή καλύμματος και ταυτόχρονα η λεπίωση των στρωμάτων της. Η ζώνη λοιπόν της Πίνδου αποτελεί ένα τεκτονικό κάλυμμα που έχει επωθηθεί προς τα δυτικά πάνω στη ζώνη Γαβρόβου - Τριπόλεως. Η επώθηση αυτή σε ορισμένες θέσεις υπολογίζεται ότι ξεπέρασε τα 100 m. Σε μερικές περιοχές, όπως π.χ. στα Αθαμανικά όρη (Τζουμέρκα) και στη Βόρεια Πίνδο, το επωθημένο τεκτονικό κάλυμμα της Πίνδου υπερκάλυψε τη ζώνη Γαβρόβου - Τριπόλεως και εμφανίζεται τοποθετημένο τεκτονικά απ' ευθείας πάνω στην Αδριατικο -ιόνιο ζώνη ενώ η ζώνη Γαβρόβου - Τριπόλεως δεν εμφανίζεται καθόλου. Τα τεκτονικά λέπια της Πίνδου εμφανίζονται επωθημένα το ένα πάνω στο άλλο, με κατεύθυνση από τα ανατολικά προς τα δυτικά και δημιουργούν συνεχείς επαναλήψεις των στρωμάτων της ζώνης και πολλές φορές αυξάνουν το φαινομενικό τους πάχος. Μια συνεχής σειρά από ένδεκα τέτοια λέπια, αναφέρεται για την οροσειρά της Πίνδου, με γενική διεύθυνση Β - Ν ως ΒΒΔ - ΝΝΔ και κλίση Α. Κατά τη διάρκεια της πτύχωσης δημιουργήθηκε επίσης σε όλη την έκταση της ζώνης μεγάλος αριθμός εγκάρσιων ρηγμάτων οριζόντιας μετατόπισης τα οποία διακόπτουν την επιμήκη συνέχεια των λεπιών. Πάνω στα στρώματα της ζώνης Πίνδου βρίσκονται επωθημένες οφιολιθικές μάζες, η τοποθέτηση των οποίων ήταν και παραμένει βασικό γεωλογικό πρόβλημα που συνδέεται με την παλιά θέση της Τηθύος. Προέρχονται δηλαδή οι οφιόλιθοι από ένα κατεστραμμένο ωκεάνιο φλοιό που βρίσκονταν μεταξύ Πίνδου και Υποπελαγονικής ή προέρχονται από πιο ανατολικά από τη ζώνη Αξιού; Το πιθανότερο και πιο γενικά αποδεκτό είναι ότι προέρχονται από τον δυτικό ωκεάνιο χώρο της Υποπελαγονικής και επωθήθηκαν πάνω στον φλύσχη της Πίνδου κατά τη διάρκεια της τελικής Τριτογενούς πτύχωσης, μετά φυσικά τη λήξη της ιζηματογένεσης του φλύσχη. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η παλαιογεωγραφική θέση και η τεκτονική συμπεριφορά της ζώνης Πίνδου στην Πελοπόννησο. Η ζώνη Ωλονού Πίνδου περιβάλλει τη ζώνη Τριπόλεως. Για την εξήγηση αυτής της θέσης εκφράσθηκαν στο παρελθόν διάφορες απόψεις, όπως ότι η θέση αυτή είναι αυτόχθονη και παλαιογεωγραφικά η ζώνη Ωλονού-Πίνδου περιέβαλε το ύβωμα Τριπόλεως το οποίο έτσι ήταν ανεξάρτητο από το 46

54 ύβωμα Γαβρόβου στο βορρά ή ότι πρόκειται για δύο διαφορετικές ζώνες ανατολικά και δυτικά του υβώματος Τρίπολης. Σήμερα φυσικά έχει αποδειχθεί ότι η τωρινή θέση της ζώνης Ωλονού-Πίνδου οφείλεται στην επώθησή της υπό μορφή καλύμματος από τα ανατολικά προς τα δυτικά πάνω στη ζώνη Γαβρόβου-Τριπόλεως, που στη συνέχεια αποκαλύφθηκε ενδιάμεσα υπό μορφή πολλών τεκτονικών παράθυρων μικρής ή μεγάλης έκτασης, το σπουδαιότερο των οποίων είναι στην περιοχή της Τρίπολης. Η εξήγηση του επωθημένου τεκτονικού καλύμματος της Πίνδου συμφωνεί με τη σύγχρονη αντίληψη για την επώθηση προς τα Δυτικά των Ελληνικών ζωνών και επιβεβαιώνεται από το παράθυρο του Ολύμπου όπου αποκαλύπτεται επίσης η ζώνη Γαβρόβου Τριπόλεως. Εικ. 6: Στρωματογραφική στήλη ζώνης Ωλονού Πίνδου 47

55 4.4 ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΥΠΑΙΘΡΟΥ Χαρακτηριστικά Ασβεστολίθων Κρητιδικής, Ιουρασικής και Τριαδικής ηλικίας της ζώνης Γαβρόβου-Τρίπολης(Ν. Αχαΐας) ύστερα από μελέτη υπαίθρου. Βασική διάκριση των ασβεστολίθων αυτής της ζώνης είναι σε κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους(σπαρίτες) και σε λεπτοκρυσταλλικούς ασβεστόλιθους(μικρίτες). Όσον αφορά τους κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους, το χρώμα των οποίων κυμαίνεται από λευκό έως τεφρό εμφανίζονται μεσοπαχυστρωματώδεις, έντονα κερματισμένοι, με διακλάσεις και τοπικά λατυποπαγοποιημένοι(εικ. 7,8 ). Το πάχος της στρώσης κυμαίνεται από 20 έως 50 cm. Αξίζει να αναφερθεί η παρουσία βιτουμένιων με χαρακτηριστική οσμή κατά την θραύση τους. Όσον αφορά τους λεπτοκρυσταλλικούς ασβεστόλιθους, των οποίων το χρώμα ποικίλει από ανοιχτό τεφρό έως τεφρό, εμφανίζονται μεσοστρωματώδεις με πάχος 5 έως 20 cm, αλλά κατά τόπους βρίσκουμε πάχη έως 40 cm,κατακερματισμένοι, κεκλιμένοι, έντονα πτυχωμένοι με ανοιχτές πτυχές. Αξίζει να αναφερθεί ότι κατά την θραύση των λεπτοκρυσταλλικών ασβεστολίθων δημιουργείται κογχώδης θραυσμός. Τέλος, σημαντική είναι η παρουσία ασβεστιτικών φλεβιδίων, των οποίων το πάχος δεν ξεπερνά τα 3cm. Εικ.7: Έντονα κεκλιμένοι, μεσοστρωματώδεις κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι τεφρού χρώματος. 48

56 Εικ.8: Λευκού χρώματος κρυσταλλικός ασβεστόλιθος, ο οποίος περιέχει βιτουμένια με χαρακτηριστική οσμή κατά την θραύση του Χαρακτηριστικά Ασβεστολίθων Κρητιδικής ηλικίας της ζώνης Πίνδου ((Ν. Αχαΐας) ύστερα από μελέτη υπαίθρου (θα αναλυθεί εκτενέστερα αφού αποτελεί το θέμα της παρούσας διατριβής) Βασική διάκριση των ασβεστολίθων Κρητιδικής ηλικίας της ζώνης Πίνδου είναι σε κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους (σπαρίτες) και σε λεπτοκρυσταλλικούς ασβεστόλιθους (μικρίτες). Όσον αφορά τους κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους εμφανίζονται συνήθως πλακώδεις, κερματισμένοι, κατά θέσεις έντονα τεκτονισμένοι, πτυχωμένοι με ανοιχτές και κλειστές πτυχές. Το χρώμα τους κυμαίνεται από υπόλευκο, ανοιχτό τεφρό έως τεφρό(εικ. 9). Σε ορισμένους κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους παρατηρούνται δενδριτικές δομές. Αξίζει να σημειωθεί το πλήθος των ασβεστιτικών φλεβών ακανόνιστου σχήματος που παρατηρείται στους κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους. Τέλος, σε ορισμένους κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους περιέχονται βιτουμένια με χαρακτηριστική οσμή κατά την θραύση τους. 49

57 Όσον αφορά τους λεπτοκρυσταλλικούς ασβεστόλιθους, το χρώμα των οποίων ποικίλει από υπόλευκο, ανοιχτό κίτρινο, ερυθρό έως τεφρό, εμφανίζονται συνήθως λεπτοπλακώδεις με πάχη στρωμάτων από 5 έως 15 cm, ενώ ορισμένοι εμφανίζονται κατά θέσεις συμπαγείς και παχυστρωματώδεις. Επίσης παρουσιάζονται έντονα κεκλιμένοι και πτυχωμένοι με ενστρώσεις πυριτολίθων σε ορισμένες θέσεις(εικ. 10). Ακόμα συχνή είναι η παρουσία ρηγμάτων. Αξίζει να αναφερθεί και η παρουσία ασβεστιτικών φλεβών πάχους έως 3 cm που τέμνουν την λεπτοκρυσταλλική μάζα. Σε ορισμένους λεπτοκρυσταλλικούς ασβεστόλιθους, κυρίως τεφρού χρώματος, περιέχονται βιτουμένια με χαρακτηριστική οσμή κατά την θραύση τους. Τέλος, ο ερυθρός λεπτοκρυσταλλικός ασβεστόλιθος παρουσιάζεται αρκετά εύθρυπτος και περιέχει οξείδια Fe 3+. Εικ.9: Έντονα πτυχωμένος κρυσταλλικός ασβεστόλιθος τεφρού χρώματος. 50

58 Εικ.10: Εναλλαγή έντονα κεκλιμένων και πτυχωμένων λεπτοκρυσταλλικών ασβεστολίθων ερυθρού και ανοιχτού τεφρού χρώματος Θέσεις Δειγματοληψίας Στη συνέχεια παρατίθονται πιο αναλυτικά παρατηρήσεις υπαίθρου επιλεγμένων θέσεων δειγματοληψίας ασβεστολίθων Κρητιδικής ηλικίας της ζώνης Πίνδου. ΘΕΣΗ 17 Αυτή η θέση δειγματοληψίας βρίσκεται Νοτιοανατολικά του χωριού Πτέρης. Στην θέση αυτή συναντάμε λεπτοκρυσταλλικούς ασβεστόλιθους, υπόλευκου χρώματος, με ενστρώσεις πυριτολίθων. Τα πάχη των στρώσεων κυμαίνονται από 5 έως 20 cm.ανάμεσα στις στρώσεις του λεπτοκρυσταλλικού ασβεστόλιθου παρουσιάζονται ελάχιστες αργιλικές στρώσεις. Οι λεπτοκρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι εμφανίζονται έντονα κεκλιμένοι και πτυχωμένοι(εικ. 12). Ταυτόχρονα με τους λεπτοκρυσταλλικούς ασβεστόλιθους συναντάμε κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους, ανοιχτού τεφρού χρώματος, πλακώδεις, κερματισμένους και έντονα πτυχωμένους(παρουσία ανοιχτών και κλειστών πτυχών)(εικ. 11).Αξίζει να αναφερθεί ότι το πάχος των στρωμάτων κυμαίνεται από 10 cm έως και 500 cm σε ορισμένα σημεία. 51

59 Εικ.11: Έντονα πτυχωμένοι ανοιχτού τεφρού χρώματος κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι. Εικ.12: Υπόλευκος μικριτικός ασβεστόλιθος με έντονη παρουσία της τεκτονικής. 52

60 ΘΕΣΗ 5 Αυτή η θέση δειγματοληψίας βρίσκεται Βορειοδυτικά του χωριού Δρυμός. Στην θέση αυτή συναντάμε εναλλαγές δύο λεπτοκρυσταλλικών ασβεστολίθων και ενός κρυσταλλικού. Όσον αφορά τους λεπτοκρυσταλλικούς ασβεστόλιθους, υπόλευκου και ανοιχτού κίτρινου χρώματος, παρατηρούμε πλήθος ρηγμάτων και πτυχών(εικ. 13). Σημαντική είναι η παρουσία της τεκτονικής και των ασβεστιτικών φλεβών το πάχους των οποίων δεν ξεπερνά τα 3 cm. Όσον αφορά τον κρυσταλλικό ασβεστόλιθο τεφρού χρώματος, εμφανίζει δενδριτικές δομές κατά τόπους. Περιέχει επίσης βιτουμένια με χαρακτηριστική οσμή κατά την θραύση του. Αξίζει να αναφερθεί το πλήθος των λευκών ασβεστιτικών φλεβών, ακανόνιστου σχήματος προς κάθε διεύθυνση. Στο σημείο αυτό πρέπει να σημειωθεί ότι κατά θέσεις υπάρχουν ακανόνιστες θέσεις ασβεστίτη, κάτι που πιθανά να υποδεικνύει φαινόμενα «νεομορφισμού». Τέλος, παρατηρούμε παρεμβολές αργιλικών σχιστών κίτρινου και ερυθρού χρώματος(εικ. 14). Εικ.13: Επαφή κρυσταλλικού τεφρού ασβεστόλιθου με κίτρινο λεπτοκρυσταλλικό ασβεστόλιθο. 53

61 Εικ.14: Επαφή υπόλευκου λεπτοκρυσταλλικού ασβεστόλιθου με τεφρό κρυσταλλικό ασβεστόλιθο, όπου ανάμεσα στην επαφή τους εμφανίζονται κίτρινου και κόκκινου χρώματος αργιλικοί σχίστες. ΘΕΣΗ 20 Αυτή η θέση δειγματοληψίας βρίσκεται Βορειοδυτικά του χωριού Αγρίδι. Στην θέση αυτή παρατηρούνται εναλλαγές κρυσταλλικού και λεπτοκρυσταλλικού ασβεστόλιθου. Ο 54

62 λεπτοκρυσταλλικός ασβεστόλιθος κίτρινου χρώματος είναι έντονα τεκτονισμένος, λεπτοπλακώδης, με πάχη στρωμάτων να ποικίλουν από 5 έως 10 cm(εικ. 16). Από την άλλη μεριά, ο κρυσταλλικός ασβεστόλιθος τεφρού χρώματος περιέχει βιτουμένια με χαρακτηριστική οσμή κατά την θραύση του(εικ. 15). Αξίζει να αναφερθεί ότι τόσο οι λεπτοκρυσταλλικοί, όσο και οι κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι βρίσκονται σε επαφή με κερατόλιθους Ιουρασικής ηλικίας. Εικ.15: Κρυσταλλικός μεσοπαχυστρωματώδης ασβεστόλιθος τεφρού χρώματος. 55

63 Εικ.16: Λεπτοπλακώδεις πτυχωμένοι μικριτικοί ασβεστόλιθοι. ΘΕΣΗ 21 Αυτή η θέση δειγματοληψίας βρίσκεται Νοτιοανατολικά του χωριού Κάτω Χόβολη. Στη θέση αυτή παρατηρούμε εναλλαγές κρυσταλλικού ασβεστόλιθου με δύο διαφορετικούς λεπτοκρυσταλλικούς ασβεστόλιθους, οι οποίοι επικρατούν του υπόλευκου έως τεφρού κρυσταλλικού(εικ. 17,19). Οι μικριτικοί ασβεστόλιθοι παρουσιάζονται παχυστρωματώδεις κατά τόπους. Ο ερυθρός μικρίτης είναι πολύ εύθρυπτος, εμφανίζει πάχος περίπου 30 cm και περιέχει οξείδια Fe 3+ (Εικ. 18). Ο υπόλευκος μικρίτης περιέχει βιτουμένια με χαρακτηριστική οσμή κατά τη θραύση. Κατά τόπους συναντάμε ζώνες ακαθόριστου σχήματος που πιθανά να έχουν υποστεί ανακρυστάλλωση. 56

64 Εικ.17: Κρυσταλλικός ασβεστόλιθος τεφρού χρώματος. Εικ.18: Επαφή ερυθρού με υπόλευκο λεπτοκρυσταλλικό ασβεστόλιθο. 57

65 Εικ.19: Εναλλαγές τεφρού κρυσταλλικού με υπόλευκου λεπτοκρυσταλλικού ασβεστόλιθου. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η πετρογραφία χρησιμοποιήθηκε για την συστηματική περιγραφή και ταξινόμηση των πετρωμάτων στις αρχές του 19 ου αιώνα, όπου η απλή ποιοτική και η ημιποσοτική περιγραφή των διάφορων λιθότυπων έδινε απαντήσεις σε πολλά ερωτήματα των γεωλόγων εκείνης της εποχής. Η πετρογραφική εξέταση είναι πολύ σημαντική για κάθε γεωλογική μελέτη, επειδή μπορούν να προσδιοριστούν όλες οι παράμετροι, οι οποίες όχι μόνο καθορίζουν την ονοματολογία και ταξινόμηση των πετρωμάτων, αλλά ρυθμίζουν και τις διάφορες γεωμετρικές φυσικές, μηχανικές, φυσικομηχανικές και χημικές τους ιδιότητες. Οι Knight & Knight (1935), Rhoades & Mielenz (1946) και Mather & Mather (1950) ήταν από τους πρώτους που αξιολόγησαν αδρανή υλικά με βάση τα πετρογραφικά τους χαρακτηριστικά. Παρότι οι μικροσκοπικές παρατηρήσεις τους ήταν ημιποσοτικές, μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για μια πρώτη εκτίμηση των μηχανικών ιδιοτήτων των πετρωμάτων. Τα επόμενα χρόνια, προτάθηκαν διάφοροι μικροπετρογραφικοί δείκτες και προσδιορίστηκαν 58

66 πολυάριθμες σχέσεις μεταξύ των πετρογραφικών χαρακτηριστικών και των φυσικομηχανικών ιδιοτήτων για συγκεκριμένες κατηγορίες πετρωμάτων (π.χ Mendes et al.1966, Dixon 1969, Merriam 1978, Brattli 1992,Turgul & Zarif 1999, Raisanen 2004).Oι πετρογραφικές αυτές σχέσεις έχουν ιδιαίτερη σημασία, γιατί μέσω αυτών μπορεί να γίνει γρήγορη εκτίμηση της μηχανικής αντοχής αντίστοιχων λιθότυπων, προσδιορίζοντας απλά τα ποσοστά των ορυκτών τους και χωρίς την πραγματοποίηση χρονοβόρων κι οικονομικά ασύμφορων δοκιμών. Σε γενικές γραμμές, η ορυκτολογική σύσταση, τα ιστολογικά χαρακτηριστικά (μέγεθος,σχήμα και κατανομή των ορυκτών κόκκων στο χώρο),ο βαθμός εξαλλοίωσης και αποσάθρωσης, αποτελούν τους κυριότερους παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα των αδρανών υλικών και συνεπώς την καταλληλότητα τους για χρήση σε διάφορες εφαρμογές ( Hartley 1974, Shakoor &Bonelli 1991, Smith & Collis 2001, Miskovsky et al.2004, Al-Oraimi et al. 2006, Tamrakar et al ). Κατά την πετρογραφική εξέταση, θα πρέπει να συλλέξουμε τις απαραίτητες πληροφορίες που απαιτούνται για την συγκεκριμένη κάθε φορά χρήση του υλικού.η σημασία της πετρογραφικής εξέτασης είναι μεγάλη και περικλείεται στους ακόλουθους λόγους: Περιγράφονται η υφή και ο ιστός του πετρώματος, στοιχεία που επηρεάζουν τη μηχανική αντοχή του πετρώματος σε σημαντικό βαθμό. Προσδιορίζονται τα ορυκτολογικά συστατικά και ως εκ τούτου ο χημισμός του πετρώματος, παράγοντες που ρυθμίζουν σε μεγάλο βαθμό την ποιότητα του υλικού και την καταλληλότητά του για χρήση στις διάφορες εφαρμογές της βιομηχανίας. Γίνεται μια πρώτη εκτίμηση της πιθανότητας ύπαρξης αργιλικών ορυκτών, τα οποία είναι δυνατό να υποστούν διόγκωση. Η συμμετοχή αργιλικών ορυκτών σε αδρανή υλικά οδοποιίας μπορεί να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα, έως και αστοχία του έργου. (ΡΗΓΟΠΟΥΛΟΣ 2009) Στα πλαίσια αυτής της διατριβής μελετήθηκαν μακροσκοπικά και μικροσκοπικά δείγματα ανθρακικών πετρωμάτων του Νομού Αχαΐας Κρητιδικής ηλικίας της ζώνης Πίνδου. 59

67 5.2 ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ Στο κεφάλαιο αυτό πραγματοποιείται μελέτη αρχικά των μακροσκοπικών χαρακτηριστικών και στη συνέχεια των μικροσκοπικών ιδιοτήτων των δειγμάτων που συλλέχθηκαν και κατάταξή τους στους ακόλουθους λιθότυπους σύμφωνα με τους Folk(1959) και Dunham(1962)(Εικ. 1,2). 60

68 Εικ. 1: Ονοματολογία ασβεστολίθων κατά Folk(1959). Εικ. 2: Ονοματολογία ασβεστολίθων κατά Dunham. 61

69 5.2.1 ΣΠΑΡΙΤΕΣ Μακροσκοπική Μελέτη Πρόκειται για τεφρού χρώματος κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους. Η συνοχή τους διακόπτεται από την παρουσία διακλάσεων οι οποίες δεν πληρώνονται από κάποιο υλικό και έχουν προκύψει ως αποτέλεσμα εύθραστης παραμόρφωσης. Πυκνό δίκτυο ασβεστιτικών φλεβών παρατηρείται, με φλέβες μέσου πάχους. Εικ 3: Κρυσταλλικός ασβεστόλιθος ανοιχτού τεφρού χρώματος με εμφανείς ασβεστιτικές φλέβες. Μικροσκοπική Μελέτη Στα δείγματα που μελετήθηκαν παρατηρήθηκε σπαριτική θεμελιώδης μάζα.αξιοσημείωτη είναι η απουσία απολιθωμάτων και η ύπαρξη μεταλλικών ορυκτών σε επουσιώδη ποσοστά(<5%) ενώ μέσα στο σπαριτικό υλικό οι κρύσταλλοι ασβεστίτη είναι πολύ καλά διαμορφωμένοι (Εικ. 5). Ακόμα αναγνωρίστηκε πορώδες τύπου vug(κοιλότητας) 62

70 (Εικ. 4), fracture(ρωγμάτωσης) και στυλόλιθοι, οι οποίοι έχουν πληρωθεί με οξείδια Fe 3+ και αργιλικό υλικό. (Εικ. 6) Σε ορισμένα δείγματα παρατηρείται πυριτικό υλικό να πληρεί τους πόρους. Στο δείγμα ΑΧΑ 17 παρατηρούνται στηλοειδείς κρύσταλλοι ασβεστίτη, οι οποίοι αναπτύσσονται κάθετα στα τοιχώματα. Τέλος, η ονομασία των δειγμάτων κατά Folk (1959) είναι sparite(σπαρίτης) και κατά Dunham (1962) crystalline carbonate(ολοκρυσταλλικό ανθρακικό πέτρωμα). Εικ.4 : Πορώδες τύπου κοιλότητας. Εικ 5 Εικ 6 Εικ.5 : Καλά διαμορφωμένοι κρύσταλλοι ασβεστίτη. Εικ. 6: Στυλόλιθοι οι οποίοι πληρούνται από αργιλικό υλικό. 63

71 5.2.2 ΒΙΟΣΠΑΡΙΤΕΣ Μακροσκοπική Μελέτη Πρόκειται για ανοιχτού τεφρού χρώματος κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους. Παρατηρείται έντονη παρουσία διακλάσεων και πορώδους, συνήθως τύπου καναλιού ή στυλολιθικό και ασήμαντη παρουσία κόκκων άλλων ορυκτών πέραν του ασβεστίτη. Αξίζει να σημειωθεί ότι η κρυσταλλική μάζα τέμνεται από ένα πυκνό δίκτυο ασβεστιτικών φλεβών ποικίλου πάχους. Εικ.7: Κρυσταλλικός ασβεστόλιθος τεφρού χρώματος με ασβεστιτικές φλέβες μέσου πάχους. Εικ.8: Κρυσταλλικός ασβεστόλιθος τεφρού χρώματος. 64

72 Μικροσκοπική Μελέτη Στα δείγματα που μελετήθηκαν παρατηρείται σπαριτική θεμελιώδης μάζα. Αυξημένη είναι η παρουσία στυλόλιθων, οι οποίοι έχουν πληρωθεί από αργιλικό υλικό και οξείδια Fe 3+ που συνδέονται με το πορώδες, το οποίο είναι τύπου vug(κοιλότητας), fracture(ρωγμάτωσης) και channel(καναλιού) (Εικ.13) σε ορισμένα δείγματα. Επιπρόσθετα στο δείγμα ΑΧΑ 6 παρατηρήθηκε μέσα στους πόρους υψηλή παρουσία αργιλικού υλικού, κρυστάλλων χαλαζία, μοσχοβίτη και χλωρίτη. Αναγνωρίστηκαν κρύσταλλοι μεταλλικών ορυκτών, αργιλικό υλικό, το ποσοστό των οποίων δεν ξεπερνά το 5%.Επίσης αναγνωρίστηκαν κρύσταλλοι χαλαζία ( στο δείγμα ΑΧΑ 20 παρατηρήθηκαν θραύσματα πολυκρυσταλλικού χαλαζία), κρύσταλλοι μοσχοβίτη, βιοτίτη σε επουσιώδη ποσοστά.συγκεκριμένα στο δείγμα ΑΧΑ 1 αναγνωρίζονται καλά σχηματισμένοι κρύσταλλοι δολομίτη, ορισμένοι από τους οποίους παρουσιάζουν την χαρακτηριστική ζώνωση. Κρύσταλλος σπινέλιου,ο οποίος περιβάλλεται από χλωρίτη και πιθανά σχετίζεται με οφιολιθικά πετρώματα της ζώνης Πίνδου παρατηρήθηκε στο δείγμα ΑΧΑ 21. Εικ.9 : Poorly washed sparite στα παράλληλα Nicols. 65

73 Εικ.10 : Poorly washed sparite στα κάθετα Nicols. Εικ.11: Σπαριτική φλέβα μεγάλου πάχους. 66

74 Εικ.12 : Σπαριτική φλέβα με καλά σχηματισμένους κρυστάλλους ασβεστίτη. Εικ.13 : Έντονο πορώδες τύπου καναλιού. 67

75 Εικ.14 : Παρατηρούμαι κάμψη στον σχισμό του ασβεστίτη. Εικ.15: Διάσπαρτα απολιθώματα (miliolide). 68

76 5.2.3 ΔΥΣΜΙΚΡΙΤΕΣ-ΑΠΟΛΙΘΩΜΑΤΟΦΟΡΟΙ ΜΙΚΡΙΤΕΣ Μακροσκοπική Μελέτη Πρόκειται για λεπτοκρυσταλλικούς ασβεστόλιθους (μικρίτες), των οποίων το χρώμα ποικίλει από ανοιχτό τεφρό, ερυθρό σε ορισμένα δείγματα έως και κίτρινο. Παρατηρείται επίσης, έντονη παρουσία της τεκτονικής σε ορισμένα δείγματα. Αξίζει να τονιστεί η παρουσία δενδριτικών δομών. Τέλος, πρέπει να αναφερθεί και το πυκνό δίκτυο ασβεστιτικών φλεβών ποικίλου πάχους. Εικ.16 :Λεπτοκρυσταλλικός ασβεστόλιθος τεφρού χρώματος με εμφανείς διακλάσεις. 69

77 Εικ.17: Λεπτοκρυσταλλικός ασβεστόλιθος κίτρινου έως τεφρού χρώματος με πυκνό δίκτυο ασβεστιτικών φλεβών μεγάλου πάχους. Μικροσκοπική Μελέτη Στα δείγματα που μελετήθηκαν παρατηρήθηκε συνδετικό υλικό το οποίο διατέμνεται από δίκτυο σπαριτικών φλεβών(εικ.18) με καλά ανεπτυγμένους κρυστάλλους ασβεστίτη με εμφανή τον σχισμό τους. Το πάχος των σπαριτικών φλεβών κυμαίνεται από 0,062mm έως3,78mm.(εικ.19)ταυτόχρονα παρατηρήθηκαν πολυάριθμα αδιαφανή διασταυρούμενα τριχοειδή φλεβίδια(εικ.20), που συχνά πληρούνται με οξείδια Fe 3+.Διακρίνονται στυλόλιθοι οι οποίοι δεν πληρούνται από κάποιο υλικό και φλέβες πληρωμένες με σπαριτικό υλικό, ορισμένες από τις οποίες πληρούνται από οξείδια Fe 3+.Συγκεκριμένα στο δείγμα ΑΧΑ 2 (τομή 2Γ) παρατηρήθηκε ένα φλεβίδιο το οποίο είχε πληρωθεί από αργιλικό υλικό και χλωρίτη. Το πορώδες είναι τύπου channel (καναλιού), fracture (ρωγμάτωσης), vug (κοιλότητας). Επιπρόσθετα αναγνωρίζονται μεταλλικά ορυκτά σε ασήμαντα ποσοστά και κρυστάλλους μοσχοβίτη, χαλαζία και χλωρίτη σε επουσιώδη ποσοστά. Αξίζει να αναφερθεί 70

78 ότι η παρουσία των απολιθωμάτων δεν ξεπερνά το 20-30%(Εικ.20). Τέλος η ονομασία των δειγμάτων κατά Folk (1959) dismicrite (δυσμικρίτης) και fossiliferous micrite (απολιθωματοφόρος μικρίτης) και κατά Dunham είναι mudstone (ιλυοστηριζόμενο <10%) έως wackestone. ( ιλυοστηριζόμενο >10%). Εικ.18 : Δίκτυο φλεβών ποικίλου πάχους Εικ.19 : Πυκνό δίκτυο φλεβών ποικίλου πάχους 71

79 Εικ.20 : Διασταυρούμενα αδιαφανή τριχοειδή φλεβίδια Εικ.21 :Σπαριτικές φλέβες μεγάλου πάχους μέσα σε μικριτική μάζα. 72

80 Εικ.22: Μικρό ποσοστό απολιθωμάτων μέσα στη μικριτική μάζα Αραιός / Διάσπαρτος Βιομικρίτης Μακροσκοπική Μελέτη Πρόκειται για λεπτοκρυσταλλικούς ασβεστόλιθους, των οποίων το χρώμα ποικίλει από ανοιχτό τεφρό έως κίτρινο. Παρατηρείται έντονη τεκτονική και δενδριτικές δομές. Ακόμα παρατηρείται ένα πυκνό δίκτυο ασβεστιτικών δομών ποικίλου πάχους. Τέλος παρατηρείται στυλολιθικό πορώδες, το οποίο πιθανά να έχει πληρωθεί από αργιλικά υλικά. 73

81 Εικ.23 : Λεπτοκρυσταλλικός ασβεστόλιθος κίτρινου χρώματος. Εμφανές στυλολιθικό πορώδες και ασβεστιτικές φλέβες μεγάλου πάχους. Μικροσκοπική μελέτη Στα δείγματα που μελετήθηκαν παρατηρήθηκε μικριτικό συνδετικό υλικό, το οποίο διατέμνεται από δίκτυο σπαριτικών φλεβών με καλά ανεπτυγμένους κρυστάλλους ασβεστίτη( σε πολλούς κρυστάλλους ασβεστίτη παρατηρείται κάμψη των σχισμών του.).συχνά οι σπαριτικές φλέβες περιέχουν αργιλικό υλικό. Πιο συγκεκριμένα στο δείγμα ΑΧΑ 26 παρατηρήθηκε φλέβα που έχει πληρωθεί με γύψο. Το πάχος των φλεβών ποικίλει και κυμαίνεται από 0,05mm έως 2,72mm(Εικ.24,25). Σημαντική είναι η ύπαρξη διασταυρούμενων τριχοειδών φλεβιδίων τα οποία έχουν πληρωθεί με αργιλικό υλικό και κρυστάλλους ασβεστίτη. Παρατηρήθηκε ακόμα σημαντικό πορώδες τύπου channel (καναλιού), vug (κοιλότητας, intra-particle (ενδοκοκκώδες), fracture (ρωγμάτωσης) και στυλόλιθοι στους οποίους αναπτύσσονται κρύσταλλοι ασβεστίτη κάθετα στα τοιχώματα τους (Εικ.26,27). Οι πόροι πληρώνονται επίσης με οξείδια Fe 3+ και με αργιλικό υλικό. Στο σύνολο των δειγμάτων παρατηρούνται ασήμαντες ποσότητες μεταλλικών ορυκτών. Επιπρόσθετα κρύσταλλοι χαλαζία και γύψου παρατηρούνται διάσπαρτοι σε μικρό αριθμό δειγμάτων (π.χ δείγμα ΑΧΑ 28 τομή 28 Α ).Σημαντική είναι η παρουσία των απολιθωμάτων στο σύνολο των δειγμάτων που κυμαίνονται από 40-70%.Τέλος η ονομασία των δειγμάτων κατά Folk 74

82 (1959) είναι sparse biomicrite (αραιός/διάσπαρτος βιομικρίτης) και κατά Dunham είναι Wackestone ( ιλυοστηριζόμενο >10%). Εικ.24: Σπαριτική φλέβα μεγάλου πάχους μέσα στη μικριτική μάζα. 75

83 Εικ.23 : πυκνό δίκτυο φλεβών- στυλολιθικό πορώδες και πορώδες τύπου κοιλότητας και καναλιού. Εικ.26 : Πορώδες τύπου κοιλότητας και καναλιού. Εικ.27 : Στυλόλιθος ο οποίος έχει πληρώνεται από οξείδια Fe 3+, ομοιόμορφα κατανεμημένα απολιθώματα και πυκνό δίκτυο φλεβιδίων. 76

84 5.2.5 Συμπαγής /Συνεκτικός Βιομικρίτης Μακροσκοπική Μελέτη Πρόκειται για λεπτοκρυσταλλικούς ασβεστόλιθους, των οποίων το χρώμα κυμαίνεται από ανοιχτό τεφρό, ανοιχτό ερυθρό, κίτρινο έως λευκό. Παρατηρούνται διακλάσεις, οι οποίες τέμνουν τις ασβεστιτικές φλέβες ποικίλου πάχους. Σε ορισμένα δείγματα εμφανίζονται χαρακτηριστικά δενδριτικές δομές. Εικ. 28: Λεπτοκρυσταλλικός ανοιχτού τεφρού χρώματος ασβεστόλιθος. Την λεπτοκρυσταλλική μάζα τέμνουν ασβεστιτικές φλέβες ποικίλου πάχους. 77

85 Εικ.29: Λεπτοκρυσταλλικός ασβεστόλιθος ανοιχτού τεφρού χρώματος με έντονες διακλάσεις και φλέβες ποικίλου πάχους. Εικ.30: Επαφή κίτρινου λεπτοκρυσταλλικού ασβεστόλιθου με ολοκρυσταλλικό ασβεστόλιθο τεφρού χρώματος με ασβεστιτικές φλέβες ποικίλου πάχους. 78

86 Μικροσκοπική μελέτη Στα δείγματα που μελετήθηκαν παρατηρήθηκε μικριτικό συνδετικό υλικό (μικριτική μάζα ) το οποίο σπάνια διατέμνεται από σπαριτικές φλέβες με πάχη τα οποία κυμαίνονται από 0,30mm έως 1,52 mm. To πορώδες που αναγνωρίζεται είναι τύπου channel (καναλιού), vug (κοιλότητας), shelter (προστατευτικό),fracture (ρωγμάτωσης) και πλήθος στυλόλιθων που οι περισσότεροι πληρούνται με οξείδια Fe 3+ και με αργιλικό υλικό(εικ.33). Εμφάνιση πολλών διασταυρούμενων τριχοειδών φλεβιδίων δεν απαντάται σε όλα τα δείγματα αυτού του λιθότυπου. Παρουσία κρυστάλλων γύψου (δείγμα ΑΧΑ 24, ΑΧΑ 3, ΑΧΑ 17 ), μοσχοβίτη, χαλαζία, βιοτίτη, χλωρίτη (δείγμα ΑΧΑ 21 ) και παρουσία ενός πυριτικού θραύσματος.(δείγμα ΑΧΑ 17, ΑΧΑ 24) Στο συγκεκριμένο δείγμα (ΑΧΑ 17) οι λιθοκλάστες του ασβεστίτη που υπάρχουν είναι προσανατολισμένοι παράλληλα στη στρώση. Επιπρόσθετα στο δείγμα (ΑΧΑ 24 τομή 24 Α) αξιοσημείωτη είναι και η παρουσία του ανυδρίτη και του αραγωνίτη.στο τελευταίο παρουσιάζονται χαρακτηριστικοί ψευδοπλεοχρωϊκοί κροσσοί. Όσον αφορά στην κατανομή των απολιθωμάτων σε ορισμένα δείγματα αυτού του λιθότυπου παρατηρούμε ότι το εσωτερικό των απολιθωμάτων έχει πληρωθεί από σπαριτικό υλικό όπως και τα τοιχωματά τους (Εικ.32,34). Το ποσοστό των απολιθωμάτων κυμαίνεται από 70% έως 90%.Τέλος η ονομασία τους κατά Folk είναι Packed biomicrite (συνεκτικός βιομικρίτης) και κατά Dunham packstone (κοκκοστηριζόμενος βιομικρίτης). Εικ.31 79

87 Εικ.32: Στυλόλιθος ο οποίος έχει γεμίσει με οξείδια Fe 3+ Εικ 33: Στυλόλιθος που έχει γεμίσει με οξείδια Fe 3+ και ομοιόμορφα κατανεμημένα απολιθώματα ανάμεσα σε σπαριτικές φλέβες ποικίλου πάχους. 80

88 Εικ.34 : Απολιθώματα και ενδοκλάστες μέσα στη μικριτική μάζα. 5.3 ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΔΙΑΛΥΤΟΥ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑΤΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Για την εξακρίβωση της ορυκτολογικής σύστασης του αδιάλυτου υπολείμματος των δειγμάτων με τιμή αδιάλυτου υπολείμματος να κυμαίνεται από 5,6 έως 15 χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της περιθλασιμετρίας ακτινών-χ (X-ray diffraction). Η εξαγωγή συμπερασμάτων για τον προσανατολισμό των κρυστάλλων ενός υλικού κατά την τεχνική XRD γίνεται με αρκετές μεθόδους. Η πλέον κλασσική μέθοδος Περιθλασιμετρίας πολυκρυσταλλικών υλικών είναι των Debye-Scherrer (μέθοδος DS). Σύμφωνα με αυτήν, η μονοχρωματική ακτινοβολία X που προσπίπτει σε περιστρεφόμενο δοκίμιο κατά γωνία θ περιθλάται με διαφορετικό τρόπο σε κάθε κρυσταλλικό επίπεδο (100, 110 κλπ), σύμφωνα πάντα με τη συνθήκη Bragg, η οποία είναι nλ = 2dsinθ, όπου n είναι η τάξη της περίθλασης, λ το μήκος κύματος, θ η γωνιά περίθλασης και d η διαπλεγματική απόσταση. Το αποτέλεσμα μιας μέτρησης XRD είναι ένα διάγραμμα, το οποίο δείχνει τις παρούσες φάσεις (θέση της κορυφής), την συγκέντρωση των φάσεων (ύψος κορυφής), το περιεχόμενο της άμορφης φάσης (βάθος) και το μέγεθος των 81

89 κρυστάλλων (εύρος κορυφής). Μεγάλοι κρύσταλλοι δίνουν οξείες κορυφές, ενώ το εύρος μεγαλώνει όσο το μέγεθος των κρυστάλλων μικραίνει. Γενικά, στο διάγραμμα περίθλασης ακτίνων X κάθε κορυφή αυτού αντιστοιχεί σε γωνία 2θ, στην οποία υφίσταται μέγιστη ανάκλαση, δηλαδή ικανοποιείται η συνθήκη του Bragg για μια οικογένεια πλεγματικών επιπέδων. Οι γωνίες 2θ (γωνία περιστροφής του ανιχνευτή) των ανακλάσεων εξαρτώνται από το σχήμα και το μέγεθος της μοναδιαίας κυψελίδας του υλικού, δηλαδή τα προσδιοριζόμενα μήκη d είναι χαρακτηριστικά για κάθε υλικό. Επιπλέον, οι εντάσεις των κορυφών του διαγράμματος εξαρτώνται από το είδος και τη θέση των ατόμων στη μοναδιαία κυψελίδα, καθώς και από την ικανότητα σκέδασης της ακτινοβολίας. Εικ.35: Περιθλασιόμετρο Ακτίνων Χ Η μέθοδος XRD αποτελεί την βασικότερη τεχνική ανάλυσης της κρυσταλλικής δομής και του χαρακτηρισμού υλικών, καθώς παρέχει ποιοτική και ποσοτική ανάλυση φάσεων, αλλά και ανίχνευση του κρυσταλλογραφικού ιστού. 82

90 5.3.2 ΔΕΙΓΜΑ ΑΧΑ 1 δολομίτης χαλαζίας Εικ. 36: Ορυκτολογική σύσταση αδιάλυτου υπολείμματος δείγματος ΑΧΑ 1. 83

91 5.3.3 ΔΕΙΓΜΑ ΑΧΑ 2 χαλαζίας τιτανομαγνητίτης ιλλίτης μοντμοριλλονίτης Εικ. 37 : Ορυκτολογική σύσταση αδιάλυτου υπολείμματος δείγματος ΑΧΑ 2. 84

92 5.3.4 ΔΕΙΓΜΑ ΑΧΑ 5 χαλαζίας ιλλίτης μοσχοβίτης βερμικουλίτης Εικ. 38: Ορυκτολογική σύσταση αδιάλυτου υπολείμματος δείγματος ΑΧΑ 5. 85

93 5.3.5 ΔΕΙΓΜΑ ΑΧΑ 10 μοντμοριλλονίτης χαλαζίας Εικ. 39: Ορυκτολογική σύσταση αδιάλυτου υπολείμματος δείγματος ΑΧΑ

94 5.3.6 ΔΕΙΓΜΑ ΑΧΑ 13 χαλαζίας mica ιλλίτης Εικ. 40: Ορυκτολογική σύσταση αδιάλυτου υπολείμματος δείγματος ΑΧΑ

95 5.3.7 ΔΕΙΓΜΑ ΑΧΑ 16 χαλαζίας βερμικουλλίτης mica Εικ. 41: Ορυκτολογική σύσταση αδιάλυτου υπολείμματος δείγματος ΑΧΑ

96 5.3.8 ΔΕΙΓΜΑ ΑΧΑ 24 χαλαζίας mica ιλλίτης βερμικουλίτης Εικ. 42: Ορυκτολογική σύσταση αδιάλυτου υπολείμματος δείγματος ΑΧΑ

97 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ Στο συγκεκριμένο κεφάλαιο περιγράφονται οι εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια αυτής της διατριβής, με σκοπό να προσδιοριστούν τα γεωμετρικά, φυσικομηχανικά και χημικά χαρακτηριστικά των συλλεχθέντων δειγμάτων και κατ επέκταση η καταλληλότητα τους ως αδρανών υλικών διαφόρων κατασκευαστικών βιομηχανικών εφαρμογών. Βασικός στόχος των εργαστηριακών δοκιμών για αδρανή υλικά είναι η εξομοίωση των συνθηκών φθοράς-μηχανικής καταπόνησης που λαμβάνουν χώρα κατά την χρήση τους. Για την σωστή εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών απαραίτητη προϋπόθεση αποτελεί η σωστή συλλογή των δειγμάτων. Θα πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή κατά την δειγματοληψία, έτσι ώστε το δείγμα να συμπεριλαμβάνει όλο το εύρος των διακυμάνσεων που παρατηρείται μακροσκοπικά. Η μεγαλύτερη ποσότητα δείγματος που συλλέγεται από τις πιθανές θέσεις θραύεται στο εργαστήριο, ώστε να προκύψουν τα απαραίτητα κλάσματα για τις διάφορες δοκιμές που θα πραγματοποιηθούν. Αξίζει να σημειωθεί ότι το θραυστό υλικό που παράγεται στο εργαστήριο πιθανά διαφέρει σημαντικά σε σχέση με το θραυστό υλικό το οποίο προκύπτει από τη θραύση των πετρωμάτων και την παραγωγή αδρανών σε βιομηχανική κλίμακα. Ο Shergold (1963) θεωρεί ότι οι κόκκοι του αδρανούς που παράγονται στο εργαστήριο είναι περισσότερο γωνιώδεις και παρουσιάζουν αυξημένη επιφανειακή τραχύτητα ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΗ ΥΓΡΑΣΙΑ Η δοκιμή της Περιεχόμενης Υγρασίας (moisture-content-w) πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τις Αμερικάνικες προδιαγραφές (ΑΑSΗΤΟ Τ255). Η ποσότητα του αδρανούς υλικού που απαιτείται, εξαρτάται από το μέγεθος του κλάσματος που χρησιμοποιείται κάθε φορά. 90

98 Μέγιστο μέγεθος κόκκων (mm) Ελάχιστο βάρος δείγματος (kg) Πίν.7.1 : Ποσότητα υλικού που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της περιεχόμενης υγρασίας των αδρανών υλικών ανάλογα με το μέγεθος του κλάσματος. Τα βήματα για τον υπολογισμό της Περιεχόμενης Υγρασίας είναι τα ακόλουθα : Αρχικά το δείγμα ζυγίζεται στη φυσική του κατάσταση. Καταγράφεται το βάρος του με ακρίβεια 0.1 gr. (m 1 ) Στη συνέχεια, το δείγμα ξηραίνεται σε κλίβανο όπου και μεταφέρεται στους 110 ±5 C έως ότου σταθεροποιηθεί το βάρος του, το οποίο καταγράφεται με ακρίβεια 0.1 gr (m 2 ). Πρέπει να σημειωθεί ότι το δείγμα έχει αποκτήσει σταθερό βάρος όταν διαδοχικές ζυγίσεις, με διαφορά μιας ώρας η μία από την άλλη, δεν διαφέρουν μεταξύ τους περισσότερο από 0.1%. Ο υπολογισμός της Περιεχόμενης Υγρασίας γίνεται βάση του τύπου : 91

99 6.2.2 ΥΔΑΤΑΠΟΡΡΟΦΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Ο προσδιορισμός της υδαταπορροφητικότητας (water absorption-w a ) πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τις νέες Ευρωπαϊκές προδιαγραφές (ΕΛΟΤ ΕΝ ). Η ποσότητα του αδρανούς υλικού που χρησιμοποιείται εξαρτάται από το μέγεθος του κλάσματος. Μέγιστο μέγεθος κόκκων δείγματος (mm) Ελάχιστο βάρος δείγματος(kg) <4 1 Πίν 7.2.: Βάρος αδρανούς υλικού που απαιτείται ανάλογα με το κοκκομετρικό μέγεθος. Για ενδιάμεσες διαβαθμίσεις το βάρος του δείγματος λαμβάνεται με παρεμβολή. Τα βήματα για τον υπολογισμό της Υδαταπορροφητικότητας είναι τα ακόλουθα : Αρχικά το υλικό ξεπλένεται, με σκοπό να απομακρυνθεί το λεπτόκοκκο υλικό. Στη συνέχεια, το υλικό τοποθετείται σε συρμάτινο καλάθι και βυθίζεται σε δεξαμενή, η οποία έχει γεμίσει με νερό έως τα 50 mm. Ακολούθως, το καλάθι ανασηκώνεται περίπου 25 mm από τον πυθμένα της δεξαμενής και αφήνεται να πέσει απότομα 25 φορές με ρυθμό 1 πτώση/sec, με σκοπό τον απεγκλωβισμό του αέρα, ο οποίος υπάρχει μεταξύ των κόκκων του αδρανούς. Στη συνέχεια, το δείγμα αφήνεται βυθισμένο στο νερό περίπου για 24 ώρες. 92

100 Παρακάτω, το καλάθι μαζί με το δείγμα αναρτώνται στο ζυγό και αφού ανακινηθεί το υλικό, ζυγίζονται μέσα στο νερό και καταγράφεται το βάρος του με ακρίβεια 0.1 gr.(m 2 ) Μετέπειτα, το δείγμα αφήνεται να στραγγίξει μέσα στο καλάθι για λίγα λεπτά μέχρι να τοποθετηθεί σε στεγνό ύφασμα, όπου θα στεγνώσει επιφανειακά. Πρέπει να σημειωθεί ότι τα αδρανή έχουν στεγνώσει μόνο επιφανειακά, αλλά παραμένουν κορεσμένα όταν δεν υπάρχουν εμφανείς υμένες νερού πάνω στους κόκκους τους και ταυτόχρονα βρίσκονται σε μία νωπή κατάσταση. Σε αυτή την φάση ζυγίζεται και καταγράφεται το βάρος του με ακρίβεια 0.1 gr.(m 1 ) Ακολούθως, το δείγμα ξηραίνεται σε θερμοκρασία 110±5 C,στον κλίβανο όπου έχει μεταφερθεί, έως ότου σταθεροποιηθεί το βάρος του, όπου θα ζυγιστεί με ακρίβεια 0.1 gr.(m 4 ) Τέλος, το καλάθι επιστρέφεται στην δεξαμενή, όπου αναταράσσεται και ζυγίζεται μέσα στο νερό με ακρίβεια 0.1 gr(m 3 ) O υπολογισμός της Υδαταπορροφητικότητας γίνεται βάση του παρακάτω τύπου : ΔΟΚΙΜH LOS ANGELES H δοκιμή σε φθορά από τριβή και κρούση με τη μηχανή Los Angeles (L A) αποτελεί μία από τις σημαντικότερες δοκιμές για τον προσδιορισμό της μηχανικής των αδρανών υλικών. Η μηχανή Los Angeles αποτελείται από ένα χαλύβδινο κύλινδρο εσωτερικής διαμέτρου 711 ±5 mm και μήκους 518 ±5 mm. 93

101 Εικ: 6.1 Συσκευή Los Angeles. Στηρίζεται με τέτοιο τρόπο, ώστε να μπορεί να περιστρέφεται οριζόντια. Στην πλευρική επιφάνεια του κυλίνδρου υπάρχει μία θυρίδα, από όπου εισάγεται το δείγμα και η οποία κλείνει αεροστεγώς. Η θυρίδα είναι σχεδιασμένη έτσι ώστε να διατηρεί την ίδια καμπυλότητα του κυλίνδρου. Στην εσωτερική επιφάνεια του κυλίνδρου υπάρχει χαλύβδινη προεξοχή μήκους ίσου με αυτό του κυλίνδρου και πλάτους 89±2 mm, η οποία έχει τη διεύθυνση της ακτίνας του κυλίνδρου. Εντός της μηχανής εισάγονται χαλύβδινες σφαίρες διαμέτρου περίπου 47.5 mm και βάρους gr η καθεμία. Ο αριθμός καθώς και το συνολικό βάρος των σφαιρών που χρησιμοποιούνται, εξαρτάται από τη διαβάθμιση του υλικού που μελετάμε κάθε φορά. 94

102 Διαβάθμιση Αριθμός Σφαιρών Βάρος Σφαιρών (gr) A ±25 B ±25 C ±20 D ±15 E ±25 F ±25 G ±25 Πίν.6.3: Αριθμός και συνολικό βάρος σφαιρών που εισάγονται στη συσκευή Los Angeles ανάλογα με τη διαβάθμιση του υλικού. Τα βήματα για τον υπολογισμό του δείκτη Los Angeles είναι τα παρακάτω: Αρχικά, το δείγμα ξηραίνεται στους 110±5 C έως ότου σταθεροποιηθεί το βάρος του. Πρέπει να σημειωθεί ότι η ποσότητα του συνολικού δείγματος είναι 5000±10 gr και η κατάλληλη διαβάθμιση επιλέγεται ανάλογα με την εκάστοτε χρήση του υλικού. Στη συνέχεια, συνδυάζεται και λαμβάνεται ποσότητα που αντιστοιχεί σε μία από τις διαβαθμίσεις Α,B,C,D ή E,F,G για τα πιο χονδρόκοκκα αδρανή. Ακολούθως, η συσκευή ρυθμίζεται να πραγματοποιήσει 500 ή 1000 στροφές, ανάλογα με το αν το υλικό ανήκει σε μία από τις Α,B,C,D ή E,F,G διαβάθμισης αντίστοιχα. Στη συνέχεια, το δείγμα μαζί με τον αντίστοιχο αριθμό σφαιρών εισάγονται στη μηχανή Los Angeles, η οποία περιστρέφεται με ταχύτητα στροφές/ min. Όταν συμπληρωθεί ο απαιτούμενος αριθμός στροφών, λαμβάνεται το υλικό. Μετέπειτα το υλικό κοσκινίζεται στο Ν ο 12 (1.7mm). Στη συνέχεια, το υλικό που συγκρατείται πλένεται, ξηραίνεται στους 110±5 C και ζυγίζεται με ακρίβεια 1 gr. 95

103 Πίν. 6.4: Διαβαθμίσεις αδρανών για τη δοκιμή Los Angeles κατά ASTM Ο υπολογισμός του ποσοστού φθοράς(δείκτη Los Angeles) γίνεται βάση του τύπου: όπου Μ 1 = το αρχικό βάρος του δείγματος σε gr. Μ 2 = το συγκρατούμενο βάρος από το κόσκινο Ν ο 12 σε gr. Στα δείγματα που μελετήθηκαν ο υπολογισμός του δείκτη Los Angeles προσδιορίστηκε στη διαβάθμιση Α σύμφωνα με τις Αμερικάνικες προδιαγραφές (ASTM C-131), η οποία αντιστοιχεί σε εφαρμογές οδοποιίας, όπως επίσης και στη διαβάθμιση των σκύρων σύμφωνα με τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές ( ΕΛΟΤ ΕΝ ). 96

104 6.2.4 ΑΔΙΑΛΥΤΟ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑ Ο υπολογισμός του Αδιάλυτου υπολείμματος γίνεται με σκοπό τον προσδιορισμό των αργιλικών υλικών μέσα στα δείγματα που συλλέχθηκαν. Τα βήματα που ακολουθήθηκαν για τον υπολογισμό του Αδιάλυτου υπολείμματος είναι τα παρακάτω : Αρχικά ζυγίζονται 5 gr δείγματος το οποίο έχει περάσει από το κόσκινο Ν ο 200. Στη συνέχεια το δείγμα εισέρχεται σε ποτήρι ζέσεως 300 ml. Στο ποτήρι ζέσεως ρίχνονται 75 ml οξικού οξέος, όπου αναδεύεται και στη συνέχεια ρίχνονται άλλα 75 ml οξικού οξέος, αναδεύεται και πιθανά άλλα 75 ml οξικού οξέος σε περίπτωση που χρειαστεί. Στη συνέχεια το δείγμα αφήνεται σε ηρεμία για 24 ώρες περίπου. Ακολούθως, μετά το πέρας των 24 ωρών, το οξικό οξύ το οποίο περισσεύει αδειάζεται στο δοχείο λυμάτων. Μετέπειτα, το δοχείο μπαίνει στη συσκευή φυγοκέντρησης για περίπου 3 λεπτά. Η παραπάνω διαδικασία επαναλαμβάνεται άλλες δύο φορές για 3 λεπτά κάθε φορά. Στη συνέχεια ζυγίζουμε ένα διηθητικό χαρτί και το τοποθετούμε σε γυάλινα χωνιά. Ακολούθως, ρίχνουμε το διάλυμα, συμπληρώνοντας με απιονισμένο νερό με σκοπό να ξεπλυθεί όλο το δείγμα. Στη συνέχεια, το δείγμα το οποίο βρίσκεται στο διηθητικό χαρτί αφήνεται σε ηρεμία έως ότου ξεραθεί πλήρως. Αφού το δείγμα ξεραθεί, καταγράφεται το βάρος του με ακρίβεια 0.1 gr. Ο υπολογισμός του Αδιάλυτου υπολείμματος γίνεται βάση του εξής τύπου: 97

105 6.2.5 ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΑΜΜΟΥ Η δοκιμή αυτή πραγματοποιείται με σκοπό την ταχεία διαπίστωση παρουσίας ανεπιθύμητων αργιλικών ουσιών στα αδρανή υλικά. Έτσι προσδιορίζεται το ποσοστό παιπάλης ή των λεπτόκοκκων αργιλικών υλών σε διαβαθμισμένα υλικά, τα οποία διέρχονται από το κόσκινο Ν ο 4 και στη συνέχεια ξηραίνεται έως ότου σταθεροποιηθεί το βάρος του.(στους 110 C) Τα βήματα που ακολουθούνται για τον προσδιορισμό του Ισοδύναμου άμμου είναι τα εξής : Αρχικά, μεταγγίζεται διάλυμα χλωριούχου ασβεστίου (CaCl 2 ) στον πλαστικό βαθμολογημένο κύλινδρο μέχρι την ένδειξη των 101.6±2.5mm του κυλίνδρου με την χρήση σωλήνα έκπλυσης. Στη συνέχεια, το δείγμα εισέρχεται μέσα στο βαθμολογημένο κύλινδρο. Μετέπειτα, με απότομες κινήσεις κρούεται ο πυθμένας του δοχείου έτσι ώστε να απομακρυνθούν οι φυσαλίδες του αέρα όπως επίσης και για να διαβραχεί πλήρως το υλικό. Ακολούθως, το δείγμα αφήνεται σε ηρεμία για 10 λεπτά περίπου. Στη συνέχεια, αφού περάσουν 10 λεπτά, ο κύλινδρος κλείνεται σφιχτά με πώμα και το δείγμα χαλαρώνεται από τον πυθμένα του κυλίνδρου με μερική αναστροφή του αρκετές φορές. Ακολούθως, αφού έχουμε βεβαιωθεί ότι το πώμα έχει στερεωθεί στεγανά στον κύλινδρο, τον τοποθετούμε οριζόντια στη συσκευή ανατάραξης όπου αναταράσσεται για 45±1 δευτερόλεπτα. Αμέσως μετά την ανατάραξη, ο κύλινδρος τοποθετείται όρθιος στον πάγκο εργασίας όπου και αφαιρείται το πώμα και εκπλύνεται το υλικό. Κατά την διάρκεια της έκπλυσης, ο κύλινδρος κρατείται κάθετα με τη βάση του σε επαφή με τον πάγκο εργασίας. Η έκπλυση επιτυγχάνεται με την εισαγωγή του σωλήνα έκπλυσης εντός του κυλίνδρου και την έκπλυση του υλικού από τα τοιχώματα καθώς ο σωλήνας κατεβάζεται μέχρι τον πυθμένα του κυλίνδρου. Στο σωλήνα έκπλυσης εφαρμόζεται ελαφρά πίεση και περιστροφή εντός του υλικού με παράλληλη διοχέτευση διαλύματος CaCl 2. Αυτό ξεπλένει το λεπτόκοκκο κλάσμα το οποίο ανέρχεται αιωρούμενο πάνω από τους χονδρότερους κόκκους της άμμου. Η παροχέτευση του διαλύματος CaCl 2 συνεχίζεται καθώς ο σωλήνας έκπλυσης ανυψώνεται 98

106 βραδέως μέχρι το διάλυμα να φτάσει την στάθμη των 381 mm μετά την απόσυρση του σωλήνα. Eικ. 6.2: Συσκευή ανατάραξης Στη συνέχεια, ο κύλινδρος με το περιεχόμενο του αφήνεται σε ηρεμία για 20 min ±15 sec. Μετέπειτα, αφού περάσει το χρονικό διάστημα των 20 λεπτών, καταγράφεται η πάνω στάθμη του αιωρήματος της αργίλου σαν ανάγνωση αργίλου. Σε περίπτωση που δεν σχηματιστεί σαφής διαχωριστική γραμμή μετά το πέρας της προκαθορισμένης περιόδου καθίζησης των 20 λεπτών, αφήνεται το δείγμα σε ηρεμία, έως ότου καταστεί δυνατή η ανάγνωση της στάθμης της αργίλου, οπότε διαβάζεται και καταγράφεται αμέσως η πάνω στάθμη του αιωρήματος όπως επίσης και ο ολικός χρόνος καθίζησης. Στην περίπτωση που ο ολικός χρόνος καθίζησης υπερβαίνει τα 30 λεπτά, η δοκιμή επαναλαμβάνεται από την αρχή χρησιμοποιώντας τρία χωριστά δείγματα από το ίδιο υλικό. Σ αυτήν την περίπτωση, καταγράφεται σαν ανάγνωση αργίλου, το ύψος της στήλης της αργίλου, το ύψος της στήλης της αργίλου του δείγματος που χρειάστηκε τον μικρότερο χρόνο καθίζησης. 99

107 Μετά την λήψη της ανάγνωσης αργίλου εισάγεται στον κύλινδρο το στέλεχος μετά βάρους ( και δείκτη σε ύψος 10 in από τη βάση του πόδα του ) και αφήνεται να πέσει αργά, έως ότου το πόδι αυτού να επικαθίσει της άμμου. Κατά την κάθοδο του στελέχους, ο δείκτης δεν πρέπει να χτυπήσει στο στόμιο του κυλίνδρου. Τέλος, όταν το πόδι του στελέχους μετά βάρους επικαθίσει της άμμου, το στέλεχος μετατοπίζεται ελαφρά έτσι ώστε ο δείκτης του να έρθει σε επαφή με το εσωτερικό του κυλίνδρου. Αφαιρούνται 10 in (254mm) από την στάθμη που αντιστοιχεί στην άνω επιφάνεια του δείκτη και η τιμή καταγράφεται σαν ανάγνωση άμμου. Για την σωστή εκτέλεση της δοκιμής θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι παρακάτω περιορισμοί : Διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας στους 22±3 του διαλύματος CaCl 2. Ο χώρος εκτέλεσης της δοκιμής θα πρέπει να είναι απαλλαγμένος από δονήσεις, οι οποίες θα μπορούσαν να ταχύτερη καθίζηση του υλικού αιωρήματος ΜΠΛΕ ΤΟΥ ΜΕΘΥΛΕΝΙΟΥ Η δοκιμή Μπλε του Μεθυλενίου (Methylene Blue Test) αποτελεί μία από τις σημαντικότερες φυσικομηχανικές δοκιμές των αδρανών υλικών, παρότι ταξινομείται στις γεωμετρικές ιδιότητες σύμφωνα με τα Ευρωπαϊκά πρότυπα. Χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της περιεκτικότητας των αδρανών σε ενεργά αργιλικά ορυκτά, τα οποία σε αντίθεση με τα μη ενεργά, έχουν την τάση να διογκώνονται ανάλογα με την περιεκτικότητα 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 πραγματοποιήθηκε με βάση τις νέες Ευρωπαϊκές προδιαγραφές (ΕΛΟΤ ΕΝ ). Σε αυτό το σημείο καλό θα ήταν να αναφέρουμε ότι το μπλε του μεθυλενίου είναι μία οργανική χρωστική ουσία, η οποία διαλύεται στο νερό δημιουργώντας διάλυμα χαρακτηριστικού μπλε χρώματος. Ο έλεγχος βασίζεται στην αρχή της προσρόφησης των μορίων του μπλε του μεθυλενίου επί της ενεργής επιφάνειας των αργιλικών ορυκτών. 100

108 : Ο υπολογισμός του μπλε του μεθυλενίου γίνεται ακολουθώντας τα παρακάτω βήματα Αρχικά, ζυγίζουμε 30±0.1 gr για κλάσμα 0/0.125 mm και στη συνέχεια προστίθεται σε 500 ml απιονισμένου νερού. Στη συνέχεια το διάλυμα αναδεύεται για 5 λεπτά και στη συνέχεια τιτλοδοτείται εισάγοντας μέσα σε αυτό 5 ml χρωστικής ουσίας. Ακολούθως, εκτελείται νέα ανάδευση για 1 λεπτό τουλάχιστον και μεταφέρεται με τον αναδευτήρα μία σταγόνα πάνω σε διηθητικό χαρτί(δοκιμή κηλίδας).η κηλίδα που δημιουργείται κατ αυτό τον τρόπο, αποτελείται από μία κεντρική περιοχή με σκούρο μπλε χρώμα, η οποία περιβάλλοντα από μία άχρωμη ζώνη. Τέλος, η δοκιμή θεωρείται ότι έχει ολοκληρωθεί όταν περιφερειακά της κεντρικής απόθεσης σχηματιστεί μία στεφάνη από συνεχή δακτύλιο χρώματος ανοιχτού μπλε.(πάχους περίπου 1 mm). Σε περίπτωση που η στεφάνη εξακολουθεί να μην εμφανίζεται, η διαδικασία επαναλαμβάνεται με τον ίδιο τρόπο μέχρι να παρατηρηθεί ο σχηματισμός της κηλίδας. Η δοκιμή ολοκληρώνεται, λοιπόν, εφόσον η στεφάνη παραμείνει για 5 λεπτά. Αν εξαφανιστεί στα 4 λεπτά, προστίθενται επιπλέον 5 ml χρωστικού διαλύματος, ενώ στην περίπτωση που θα εξαφανιστεί κατά τη διάρκεια του 5 ου λεπτού, προστίθενται 2 ml χρωστικού διαλύματος. Για τον υπολογισμό της τιμής του μπλε του μεθυλενίου (ΜΒ F ), ο οποίος γίνεται με τον τύπο που δίνεται στη συνέχεια, απαραίτητη είναι η καταγραφή του συνολικού όγκου του μπλε του μεθυλενίου που προστέθηκε για τον σχηματισμό της στεφάνης. ΜΒ F = ( V i / M i ) * 10 Όπου Μ i είναι η μάζα ου δείγματος σε γραμμάρια V i είναι ο συνολικός όγκος του προστιθέμενου χρωστικού διαλύματος σε χιλιοστόλιτρα. 101

109 6.2.7 ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΜΟΝΟΑΞΟΝΙΚΗ ΘΛΙΨΗ Η Αντοχή σε μονοαξονική θλίψη ( Uniaxial Compressive Strength UCS) ενός δοκιμίου ακέραιου πετρώματος αντιστοιχεί στη μέγιστη τάση που επιβάλλεται σε αυτό μέχρι τη θραύση του. Ο απαραίτητος εξοπλισμός για την εκτέλεση της δοκιμής είναι μία υδραυλική πρέσα αποτελούμενη από δύο χαλύβδινες πλάκες, οι επιφάνειες των οποίων δεν θα πρέπει να αποκλίνουν του επιπέδου περισσότερο από mm.στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, η δοκιμή πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τις Αμερικάνικές προδιαγραφές (ΑSTM D-2938), οι οποίες απαιτούν την δημιουργία δοκιμίων κυλινδρικού σχήματος,με λόγο ύψους (L) προς διάμετρο (D) μεταξύ 2 και 3. Επίσης, η διάμετρος δεν θα πρέπει να είναι μικρότερη των 54 mm. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι σε κάποιες περιπτώσεις (π.χ κατά τη μελέτη αδρανών υλικών για την παρασκευή σκυροδέματος και βράχων θωράκισης) είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν δοκίμια πετρώματος κυβικού σχήματος (ΑSTM C ). Κάτι που θα πρέπει να σημειωθεί είναι ότι οι δύο επιφάνειες του δοκιμίου πάνω στις οποίες ασκείται το φορτίο, θα πρέπει να είναι παράλληλες μεταξύ τους και λείες με μέγιστη απόκλιση 0.02 mm, έτσι ώστε να μην αποκλίνουν από την κάθετο προς τον άξονα του δοκιμίου περισσότερο από rad. Η διάμετρος των κυλινδρικών δοκιμίων μετράται με ακρίβεια 0.1 mm. Για να είναι η μέτρηση ακριβής, λαμβάνεται ο μέσος όρος δύο μετρήσεων σε ορθή γωνία μεταξύ τους στο μέσο του δοκιμίου, καθώς και στο άνω και κάτω άκρο αυτού. Ο μέσος όρος των έξι αυτών μετρήσεων, χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της εγκάρσιας διατομής του δοκιμίου. Εδώ θα πρέπει να σημειωθεί ότι ιδανικά οι συνθήκες υγρασίας του δοκιμίου κατά την εκτέλεση της δοκιμής, θα πρέπει να αντιπροσωπεύουν τις πραγματικές συνθήκες. Ωστόσο, είναι δυνατό οι συνθήκες υγρασίας να είναι διαφορετικές, οπότε θα πρέπει να αναφέρονται στο έντυπο της δοκιμής. Τα δοκίμια που εξετάζονται σε ξηρή κατάσταση, τοποθετούνται σε φούρνο στους 105 ± 5 C για 24 ώρες. Το δοκίμιο τοποθετείται στο κέντρο του άξονα φόρτισης και εφαρμόζεται σε αυτό, φορτίο με συνεχή και σταθερό ρυθμό ΜΡα/sec. Συνήθως, η θραύση επέρχεται μετά από 5-10 λεπτά. Η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη (UCS) υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση : 102

110 USC= P/A Όπου USC η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη σε kpa ή σε MPa Ρ το μέγιστο φορτίο σε KN ή MN Α το εμβαδόν της διατομής του δοκιμίου σε m ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΤΗΝ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ Να 2 SO 4 ( ΔΟΚΙΜΗ ΥΓΕΙΑΣ) Η δοκιμή ανθεκτικότητας στην αποσάθρωση ή δοκιμή υγείας πετρώματος (Soundness Test), εξομοιώνει την διαδικασία της αποσάθρωσης των αδρανών υλικών λόγω των εναλλασσόμενων καιρικών επιδράσεων και κυρίως της ψύξης και της θέρμανσης. Με την εναλλαγή των εποχιακών θερμοκρασιών επέρχεται μεταβολή του όγκου των αδρανών υλικών και στην περίπτωση των μη ανθεκτικών αδρανών, προκαλείται θρυμματισμός τους και συνεπώς καταστροφή των διαφόρων κατασκευών. Οι μεταβολές του όγκου προσομοιώνονται με την κρυστάλλωση αλάτων Na2SO4 ή MgSO4 κατά τη φάση της ξήρανσης των αδρανών. Η δοκιμή αυτή εκτελέστηκε με βάση τις Αμερικάνικες προδιαγραφές (ASTM C -88), σύμφωνα με τις οποίες χρησιμοποιείται Να 2 SO 4. Για την παρασκευή του διαλύματος προστίθενται με σταθερό ρυθμό 1500 g κρυσταλλικού άλατος ανά λίτρο παρασκευαζόμενου διαλύματος. Απαιτούνται τουλάχιστον 3 lt για κάθε δοκιμή. Κατά τη διάρκεια της παρασκευής του διαλύματος, διατηρείται η θερμοκρασία του στους C και αναδεύεται κατά τη διάρκεια της προσθήκης του άλατος. Μετά το τέλος της προσθήκης και τη διάλυση του άλατος, η θερμοκρασία μειώνεται στους 20±2 C και το διάλυμα αφήνεται να ηρεμήσει για 48±1 ώρες. Η πυκνότητα του διαλύματος θα πρέπει να είναι 1,3 gr/cm 3. Η διαδικασία που ακολουθείται στη συνέχεια έχει ως εξής: το συρμάτινο δοχείο βυθίζεται με την ποσότητα του αδρανούς μέσα στο κλειστό δοχείο, στο οποίο έχει τοποθετηθεί το διάλυμα του Να 2 SO 4, έτσι ώστε το υλικό να βρίσκεται τουλάχιστον 5 cm κάτω από το επίπεδο του διαλύματος για περίοδο 17±0.5 ώρες. Το συρμάτινο δοχείο θα πρέπει να απέχει τουλάχιστον 2 cm από τα άκρα του κλειστού δοχείου. Τα δείγματα καλύπτονται με καπάκι ούτως ώστε να αποφευχθεί η εξάτμιση. Μετά το πέρας της παραπάνω περιόδου, το συρμάτινο δοχείο μετακινείται από το διάλυμα και αφήνεται να στραγγίσει για 103

111 2±0.25 ώρες. Κατόπιν τοποθετείται στο φούρνο, όπου ξηραίνεται για 24±1 ώρες στους 110±5 C. Το δοχείο αφήνεται να κρυώσει για 5±0.25 ώρες στη θερμοκρασία του εργαστηρίου και τοποθετείται και πάλι στο διάλυμα, αφού προηγουμένως έχει ελεγχθεί η πυκνότητα του διαλύματος. Η παραπάνω διαδικασία επαναλαμβάνεται 5 φορές. Κάθε κύκλος έχει διάρκεια 48±2 ώρες. Μετά το τέλος του 5ου κύκλου, τα δείγματα ξεπλένονται με νερό μέσα στα δοχεία τους για να διαλυθεί το Να 2 SO 4. Το τέλος του ξεπλύματος μπορεί να διαπιστωθεί εξετάζοντας 10 ml του νερού από το ξέπλυμα του δείγματος, στο οποίο έχει γίνει προσθήκη λίγων σταγόνων BaCl2 και συγκρίνοντάς το με ίση ποσότητα νερού βρύσης με την ίδια ποσότητα BaCl2. Ακολούθως, κάθε δείγμα ξηραίνεται για 24±1 ώρες στους 110±5 C, 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 τον παρακάτω τύπο: όπου M1: το αρχικό βάρος του δείγματος σε gr mm. Μ2: το τελικό βάρος του δείγματος σε gr που συγκρατήθηκε από το κόσκινο των 10 Συνήθως χρησιμοποιείται υλικό διαβάθμισης mm, ωστόσο μπορούν να χρησιμοποιηθούν και άλλες διαβαθμίσεις (Πίν.6.5 ). 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 10000±100 gr αποτελούμενο από 5000±50 gr διαβάθμισης mm και 5000±50 gr διαβάθμισης mm. Οι κύκλοι εμβάπτισης ξήρανσης αυξάνονται σε 10 και το τελικό κοσκίνισμα γίνεται στο κόσκινο των 22.4 mm. Επίσης απαιτούνται περίπου 12 lt διαλύματος αντί για 3 lt. 104

112 Πιν. 6.5: Προτεινόμενα κόσκινα και μάζες για δείγματα διαβάθμισης διαφορετικής των mm. 6.3 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΗ ΥΓΡΑΣΙΑ ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΗ ΥΓΡΑΣΙΑ% ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ

113 ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ Πιν.6.6: Αποτελέσματα δοκιμής Περιεχόμενης Υγρασίας% ΥΔΑΤΑΠΟΡΡΟΦΗΤΙΚΟΤΗΤΑ% ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΥΔΑΤΑΠΟΡΡΟΦΗΤΙΚΟΤΗΤΑ% ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ Πιν.6.7: Αποτελέσματα δοκιμής Υδαταπορροφητικότητας% 106

114 6.3.3 LOS ANGELES% ΔΕΙΓΜΑΤΑ LOS ANGELES % AXA AXA AXA AXA AXA AXA AXA AXA AXA AXA AXA AXA AXA AXA AXA AXA AXA Πιν.6.8: Αποτελέσματα δοκιμής Los Angeles% ΑΔΙΑΛΥΤΟ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑ ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΑΔΙΑΛΥΤΟ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ Πιν. 6.9:Αποτελέσματα δοκιμής Αδιάλυτου Υπολείμματος 107

115 6.3.5 ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΑΜΜΟΥ ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΑΜΜΟΥ % ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ Πιν.6.10: Αποτελέσματα δοκιμής Ισοδύναμου Άμμου ΜΠΛΕ ΤΟΥ ΜΕΘΥΛΕΝΙΟΥ ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΜΠΛΕ ΤΟΥ ΜΕΘΥΛΕΝΙΟΥ gr/kg ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ Πιν.6.11: Αποτελέσματα δοκιμής Μπλε του Μεθυλενίου. 108

116 6.3.7 ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΜΟΝΟΑΞΟΝΙΚΗ ΘΛΙΨΗ ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΜΟΝΟΑΞΟΝΙΚΗ ΘΛΙΨΗ (ΜΡα) ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ Πιν.6.12: Αποτελέσματα δοκιμής Αντοχής σε Μονοαξονική θλίψη ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΤΗΝ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ Να 2 SO 4 ( ΔΟΚΙΜΗ ΥΓΕΙΑΣ) ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΥΓΕΙΑΣ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ ΑΧΑ Πιν. 6.13: Αποτελέσματα δοκιμής Υγείας. 109

117 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΠΡΟΣΘΕΤΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ 7.1 ΜΕΤΡΗΣΗ PH ΟΞΙΝΟΥ ΔΙΑΛΥΜΑΤΟΣ ΜΕ ΣΚΟΠΟ ΤΟΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΟΞΙΝΙΣΜΕΝΩΝ ΝΕΡΩΝ ΕΞΑΙΤΙΑΣ ΤΗΣ ΟΞΙΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΟΞΙΝΗ ΑΠΟΡΡΟΗ Η όξινη απορροή θεωρείται το χειρότερο περιβαλλοντικό πρόβλημα που προκαλείται από τις μεταλλευτικές δραστηριότητες εξόρυξης λιγνίτη και πολυμεταλλικών θειούχων μεταλλευμάτων(γαληνίτη PbS, σφαλερίτη ZnS, αρσενοπυρίτη FeAsS, χαλκοπυρίτη CuFeS).To νερό της βροχής και αυτό που προέρχεται από το λιώσιμο των πάγων αντιδρά με το οξυγόνο της ατμόσφαιρας και τον σιδηροπυρίτη ο οποίος προέρχεται από το μεταλλείο συνήθως, με αποτέλεσμα τη δημιουργία θειικού οξέος. Το φαινόμενο είναι εντονότερο σε εγκαταλειμμένα μεταλλεία, αλλά εμφανίζεται και σε περιοχές με φυσικές πηγές και έντονη υδροθερμική δραστηριότητα χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Η όξινη απορροή είναι συνάρτηση της ορυκτολογίας μιας περιοχής, του υδρογεωλογικού καθεστώτος και του είδους της τεχνολογίας που χρησιμοποιείται στην περιοχή ( όπως για παράδειγμα στην περίπτωση ενός μεταλλείου). Αυτό που έχει αυξημένη σημασία είναι ότι το νερό αποκτά τελικά μεγάλη οξύτητα και εμπλουτίζεται σε διαλυμένα μέταλλα. Η όξινη απορροή μεταλλείων χαρακτηρίζεται από χαμηλό Ph ( ) και υψηλές συγκεντρώσεις τοξικών ιόντων, με αποτέλεσμα να προκαλεί σημαντική περιβαλλοντική επιβάρυνση, σε περίπτωση που έλθει σε επαφή με επιφανειακά και υπόγεια νερά ή με εδάφη. Εξαιτίας της όξινης απορροής δημιουργούνται ορισμένα περιβαλλοντικά προβλήματα. Η υψηλή οξύτητα είναι δυσμενής για την επιβίωση πολλών υδρόβιων οργανισμών καθότι αυτοί επιβιώνουν συνήθως σε Ph μεταξύ 6 και 8. Αξίζει να σημειωθεί ότι εξαιτίας της μεγάλης οξύτητας διαλύονται διάφορα μέταλλα και στοιχεία. Τα στοιχεία Fe, Al, S που κυκλοφορούν δημιουργούν τοξικό περιβάλλον για τους υδρόβιους οργανισμούς. Για την μείωση και λύση του προβλήματος έχουν βρεθεί και χρησιμοποιηθεί ορισμένες μέθοδοι όπως για παράδειγμα η αλκαλικότητα, η οποία αποτελεί το μέτρο της παρουσίας υλικών που ρυθμίζουν την οξύτητα στο νερό. Υλικά όπως το ανθρακικό ασβέστιο CaCO 3 στον ασβεστόλιθο μπορούν να ρυθμίζουν την οξύτητα στα ποτάμια και στους χείμαρρους. πετρωμάτων με χαμηλά ποσοστά στα στοιχεία που προαναφέρθηκαν. 110

118 Προς αυτή την κατεύθυνση κινήθηκε η παρακάτω δοκιμή, η οποία πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με τους Πετρούνια Πέτρο και Σκληρό Βασίλη στα πλαίσια των μεταπτυχιακών διατριβών τους ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΔΟΚΙΜΗΣ Έγινε προετοιμασία διαλύματος HCl με ph 3 προσθέτοντας 5ml HCl σε 5lt νερού σε 9 λεκάνες και παράλληλα έγινε μέτρηση ph του αρχικού διαλύματος. Στην συνέχεια, μετά το πέρας μίας ώρας, τοποθετήθηκαν 2 kg πετρώματος από συγκεκριμένους λιθότυπους, τα οποία διέρχονταν από το κόσκινο 13.2mm. Τα πετρώματα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν τα εξής: 1. Μαγνησίτης 2. Σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης 3. Δολερίτης 4. Βασάλτης 5. Ασβεστόλιθος 1 6. Ασβεστόλιθος 2 7. Ασβεστόλιθος 3 8. Ασβεστόλιθος 4 9. Ασβεστόλιθος 5 Μετά το πέρας 24 ωρών πραγματοποιήθηκε η πρώτη μέτρηση Ph με την χρήση ηλεκτρονικού πεχαμέτρου (Jenway, 3510 ph meter). Η θερμοκρασία του εργαστηριακού χώρου παρέμεινε σε σταθερά επίπεδα μεταξύ 13 o C -14,5 o C. Ανά τακτά χρονικά διαστήματα (7 ημέρες) έγιναν μετρήσεις του ph. Σκοπός του πειράματος ήταν η προσομοίωση όξινων λιμνών, που δημιουργούνται από τις όξινες απορροές μεταλλείων, και στην συνέχεια εξομάλυνση του ph (μείωση της οξύτητας) με χρήση διάφορων λιθότυπων και παράλληλα την σύγκριση μεταξύ τους. Οι μετρήσεις Ph του διαλύματος διήρκησαν περίπου 45 ημέρες. 111

119 7.1.3 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα αποτελέσματα από τις μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν δίνονται στον παρακάτω πίνακα: Πιν. 7.1 : Αποτελέσματα μετρήσεων Ph. Επίσης έγινε προβολή των αποτελεσμάτων σε διάγραμμα χρόνου-αύξησης, ώστε να συσχετιστούν τα αποτελέσματα μεταξύ τους. ph t (χρόνος παραμονής δειγμάτων στο διάλυμα HCl) Διάγραμμα 7.1: Συσχέτιση των αποτελεσμάτων Ph σε συνάρτηση με τον χρόνο(t). 112

120 Διάγραμμα 7.2: Συσχέτιση των αποτελεσμάτων Ph σε συνάρτηση με τον χρόνο(t). Κατά την παρατήρηση των αποτελεσμάτων διαπιστώθηκαν τα εξής (διάγραμμα 7.1): 1. ο μαγνησίτης με τον σερπεντινιωμένο χαρτσβουργίτη δείχνουν μια συνεχή ανοδική πορεία, 2. συνολικά τα ανθρακικά πετρώματα δείχνουν μια απότομη ανοδική πορεία της αύξησης του Ph, ενώ μόνο τα ασβεστολιθικά φαίνεται ότι στις τελευταίες δύο μετρήσεις οδεύουν προς ουδέτερο περιβάλλον. 3. Ο δολερίτης και βασάλτης παρόλη την ελαφρά ανοδική τους πορεία και την αλλαγή του ph σε πιο ήπιο όξινο περιβάλλον, δεν μπορούν να εξομαλύνουν απόλυτα το Ph σε πιο ουδέτερες συνθήκες. Όσον αφορά τα ασβεστολιθικά πετρώματα παρατηρείται μερική πτώση του Ph έως την τιμή 7.2, τιμή η οποία είναι αποδεκτή αφού έχει επέλθει εξουδετέρωση του όξινου περιβάλλοντος(διάγραμμα 7.2). Τέλος αξίζει να παρατηρήσουμε ότι τις υψηλότερες τιμές Ph συναντάμε στον ασβεστόλιθο 2, ο οποίος είναι Poorly washed με τους υπόλοιπους μικριτικούς και σπαριτικούς ασβεστόλιθους να ακολουθούν αμέσως μετά ( ασβεστόλιθος 1,3-σπαρίτης, ασβεστόλιθος 4, 5 μικρίτης). 113

121 7.2 ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ ΟΡΙΣΜΟΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ Το σκυρόδεμα είναι ένα δομικό υλικό το οποίο, στην πιο διαδεδομένη μορφή του, αποτελείται από τσιμέντο Portland, χονδρόκοκκα και λεπτόκοκκα αδρανή και νερό. Ανάλογα την περίπτωση, ενσωματώνονται και υλικά που καλούνται πρόσθετα και βελτιωτικά. Ως δομικό υλικό, το σκυρόδεμα έχει χρησιμοποιηθεί περισσότερο από κάθε άλλο υλικό. Οι εφαρμογές του κατακλύζουν την καθημερινή ζωή. Τυπικές κατασκευές από σκυρόδεμα είναι κτίρια, θεμελιώσεις, πεζοδρόμια, δρόμοι, γέφυρες, φράχτες, κολώνες και πολλά άλλα. Το σκυρόδεμα χρησιμοποιείται ευρύτατα στις μέρες μας, λόγω της ευκολίας παραγωγής του, και της ευκολίας διάστρωσης του στα δομικά στοιχεία των κατασκευών. Σημαντικό σκέλος της εφαρμογής του σκυροδέματος αποτελεί η συμπύκνωση, η οποία από την πλευρά των κατασκευών, απαιτεί δόνηση του σκυροδέματος (δηλαδή επιβολή μηχανικής ενέργειας) έτσι ώστε να απομακρυνθεί ο περιεχόμενος αέρας και να μειωθεί το πορώδες, οδηγώντας σε αύξηση της αντοχής και των μηχανικών ιδιοτήτων του. Ο ασβεστόλιθος χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο στο σκυρόδεμα σαν λεπτόκοκκο πρόσμικτο, ενώ αποτελεί κύριο συστατικό του τσιμέντου για πολλά χρόνια. Εφαρμόζεται σε υψηλής απόδοσης σκυροδέματα καθώς επίσης σε μεσαίας ή και χαμηλής ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΑΠΟ ΑΔΡΑΝΗ ΑΝΘΡΑΚΙΚΗΣ, ΒΑΣΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΕΡΒΑΣΙΚΗΣ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗΣ Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε παρασκευή σκυροδεμάτων τα οποία ανήκουν στην κατηγορία C12/15 με τη χρήση αδρανών δέκα διαφορετικών λιθότυπων με αναλογίες αδρανών, άμμου τσιμέντου και νερού σύμφωνα με τον Κανονισμό Τεχνολογίας Σκυροδέματος (ΦΕΚ 315Β/ ). Τα αδρανή που χρησιμοποιήθηκαν ήταν τα εξής: δύο σπαριτικοί ασβεστόλιθοι, δύο μικριτικοί ασβεστόλιθοι, ένας ασβεστόλιθος Poorly Washed τα οποία προέρχονται από την περιοχή Αχαΐας, Κρητιδικής ηλικίας της ζώνης Πίνδου, ένας σερπεντινιωμένος λερζόλιθος, ένας σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης, ένας βασάλτης, ένας δολερίτης και ένας κατακλαστικός δολερίτης, τα οποία προέρχονται από την περιοχή μελέτης( οφιολιθικό σύμπλεγμα μεταξύ Νάουσας και Βέροιας) του κ. Πετρούνια 114

122 Πέτρου στα πλαίσια της μεταπτυχιακής του διατριβής. Τα αδρανή που χρησιμοποιήθηκαν πέρασαν από τα απαραίτητα κόσκινα και στη συνέχεια παρέμειναν σε κλίβανο για 24 ώρες. Στη συνέχεια, μεταφέρθηκαν μαζί με το τσιμέντο Portland και την ανθρακική άμμο στην Περιφέρεια Δυτικής Ελλάδος, όπου και πραγματοποιήθηκε η παρασκευή του σκυροδέματος σε κυβικά δοκίμια με διαστάσεις 15*15 cm. Αφού δημιουργήθηκε μίγμα από αδρανή, άμμο, τσιμέντο και νερό τοποθετήθηκε το μισό από αυτό στη μήτρα. Μετέπειτα, με τη χρήση μίας μεταλλικής ράβδου χτυπήθηκε 25 φορές κατακόρυφα με σκοπό να απεγκλωβιστεί ο αέρας που βρίσκεται μέσα στο μίγμα και συμβάλλει στη μείωση της αντοχής του σκυροδέματος. Στη συνέχεια, τοποθετήθηκε στη μήτρα και το υπόλοιπο μίγμα και ακολουθήθηκε η ίδια διαδικασία για τον απεγκλωβισμό του αέρα. Αφού όλο το μίγμα τοποθετήθηκε στο κυβικό δοκίμιο( μήτρα), με τη χρήση ενός μεταλλικού χάρακα κάναμε επίπεδη την επιφάνεια του σκυροδέματος η οποία έμενε ακάλυπτη στο άνω τμήμα του δοκιμίου. Τα δοκίμια παρέμειναν για 24 ώρες σε ηρεμία και έπειτα τοποθετήθηκαν σε θάλαμο συντήρησης για 28 ημέρες. Μετά το πέρας της ωρίμανσης τα σκυροδέματα βγήκαν από τα κυβικά δοκίμια και τοποθετήθηκαν σε μηχανή ελέγχου αντοχής σε μονοαξονική θλίψη σύμφωνα με τον ισχύοντα Κανονισμό Τεχνολογίας Σκυροδέματος (ΦΕΚ 315Β/ ). Τα αποτελέσματα της δοκιμής αντοχής σε μονοαξονική θλίψη των σκυροδεμάτων όλων των λιθότυπων δίνονται στον παρακάτω πίνακα (Πιν. 7.2). Στα ασβεστολιθικά δείγματα οι τιμές κυμαίνονται από 17.4 έως 23 ΜΡα σε αντίθεση με τα βασικά και υπερβασικά δείγματα οι τιμές των οπίων δεν ξεπερνούν τα 19 ΜΡα. 115

123 Εικ.7.1: Παρασκευή σκυροδέματος. Εικ.7.2: Παρατηρούμε το σκυρόδεμα μέσα στο κυβικό δοκίμιο. Εικ.7.3: Κυβικά δοκίμια σκυροδεμάτων. 116

124 ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΜΟΝΟΑΞΟΝΙΚΗ ΘΛΙΨΗ ΜΡα ΑΧΑ 21-ΜΙΚΡΙΤΗΣ ΑΧΑ1 POORLY WASHED AXA17-ΣΠΑΡΙΤΗΣ ΑΧΑ5-ΣΠΑΡΙΤΗΣ ΑΧΑ24-ΜΙΚΡΙΤΗΣ ΒΕ 1-ΣΕΡΠΕΝΤΙΝΙΩΜΕΝΟΣ ΛΕΡΖΟΛΙΘΟΣ ΒΕ 24-ΔΟΛΕΡΙΤΗΣ ΒΕ15-ΒΑΣΑΛΤΗΣ ΒΕ12-ΣΕΡΠΕΝΤΙΝΙΩΜΕΝΟΣ ΧΑΡΤΣΒΟΥΡΓΙΤΗΣ ΒΕ43- ΚΑΤΑΚΛΑΣΤΙΚΟΣ ΔΟΛΕΡΙΤΗΣ Πιν. 7.2: Αποτελέσματα Αντοχής σε θλίψη των σκυροδεμάτων που παρασκευάστηκαν ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΩΝ Στα πλαίσια αυτής της διατριβής πραγματοποιήθηκε μελέτη των σκυροδεμάτων με χρήση πολωτικού μικροσκοπίου Leitz SM-LUX POL ORTHOPLAN, ενώ οι φωτογραφίες που εμπεριέχονται στην παρούσα διατριβή ελήφθησαν με τη βοήθεια κάμερας PROGRESS στο παραπάνω μικροσκόπιο και του λογισμικού Progress Capture. Ακόμα έγινε χρήση ηλεκτρονιακόυ μικροσκοπίου σάρωσης (SEM) εξοπλισμένο με EDS και WDS στο εργαστήριο Ηλεκτρονιακής Μικροσκοπίας και Μικροανάλυσης της Σχολής Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Πατρών με σκοπό τον σωστότερο προσδιορισμό των ορυκτών των αδρανών και των ορυκτών του τσιμέντου( Εικ. 7.4). 117

125 Εικ. 7.4: Ηλεκτρονιακό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) Παρατηρήσεις πολωτικού μικροσκοπίου Στο σύνολο των τομών παρατηρούνται ρωγμές που έχουν δημιουργηθεί εξαιτίας της θραύσης των σκυροδεμάτων λόγω της δοκιμής αντοχή σε μονοαξονική θλίψη. Οι κόκκοι των αδρανών που παρατηρούνται στις τομές είναι ποικίλης κοκκομετρίας. Σ αυτούς τους κόκκους παρατηρούνται φλέβες, τριχοειδή φλεβίδια, μικριτική μάζα, κρύσταλλοι ασβεστίτη και σε ορισμένα δείγματα διακρίνονται απολιθώματα. Στο συγκολλητικό υλικό( τσιμέντο) διακρίνονται κόκκοι ανθρακικής άμμου και ορυκτά του τσιμέντου. Παρατηρείται συνοχή μεταξύ του τσιμέντου και των κόκκων του αδρανούς, πράγμα που δικαιολογεί τις υψηλότερες τιμές αντοχής τους σε σχέση με τα αντίστοιχα σκυροδέματα που παρασκευάστηκαν από βασικά και υπερβασικά αδρανή. 118

126 Εικ.7.5 : Επαφή αδρανούς με το τσιμέντο.( το αδρανές είναι Poorly Washed) Εικ. 7.6 :Επαφή τσιμέντου με αδρανές. Στον κόκκο του αδρανούς διακρίνονται τριχοειδή φλεβίδια και απολιθώματα. Παρατηρήσεις ηλεκτρονιακού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM) Στο σύνολο των τομών που μελετήθηκαν παρατηρούνται διάφορα ορυκτά στο τσιμέντο, όπως για παράδειγμα ζεόλιθος, γρανάτης, μαντισονίτης, χατρουνίτης, χαλαζίας και 119

127 ασβεστίτης ο οποίος προέρχεται πιθανά από την ανθρακική άμμο(εικ. 7.7). Σε ορισμένες τομές ο ασβεστίτης(κόκκος αδρανούς) εμφανίζεται κερματισμένος εξαιτίας της θραύσης λόγω της δοκιμής αντοχή σε μονοαξονική θλίψη(εικ.7.8, 7.9). Επίσης παρατηρείται αρκετά μεγάλη συνοχή μεταξύ των κόκκων του αδρανούς και του τσιμέντου σε όλα τα δείγματα που μελετήθηκαν ανεξάρτητα από το είδος του ασβεστόλιθου που χρησιμοποιήθηκε σε αντίθεση με τα δείγματα όπου τα αδρανή ήταν βασικά και υπερβασικά πετρώματα (Εικ. 7.10, 7.11). Εικ. 7.7 : Στην εικόνα που προέρχεται από το SEM παρατηρούμε ρωγμή που έχει προέλθει από τη θραύση του σκυροδέματος, στο σημείο 2 κόκκο ασβεστίτη, στο σημείο 3 κόκκο ζεόλιθου και στο σημείο 4 κόκκο χαλαζία. 120

128 Εικ. 7.8: Σ αυτή την εικόνα παρατηρούμε τις ρωγμές στον κρύσταλλο του ασβεστίτη εξαιτίας της θραύσης, και την συνοχή μεταξύ του τσιμέντου και του αδρανούς. Εικ. 7.9: Χαρακτηριστική εικόνα ρωγμάτωσης του ασβεστίτη λόγω θραύσης. 121

129 Εικ 7.10: Χαρακτηριστική εικόνα στην οποία η ρωγμή λόγω θραύσης δεν τέμνει έναν κόκκο πλούσιο σε Si, ενώ τέμνει τον διπλανό κόκκο ο οποίος περιέχει λιγότερο Si αλλά περισσότερο Ca από τον προηγούμενο. Επίσης, παρατηρείται συνοχή μεταξύ κόκκων του αδρανούς και του τσιμέντου. 122

130 Εικ 7.11.: Εικόνα (SEM) από σκυρόδεμα το αδρανές του οποίου είναι βασάλτης. Παρατηρούμε ότι το αδρανές αποκολλάται από το τσιμέντο κατά την θραύση, δηλαδή δεν υπάρχει μεγάλη συνοχή μεταξύ αδρανούς και τσιμέντου σε αντίθεση με τα ασβεστολιθικά αδρανή. Στη συνέχεια παρατίθονται εικόνες (SEM) από ακανόνιστο δείγμα μικρών διαστάσεων της τάξης των 2-3 mm που μελετήθηκε στο ηλεκτρονιακό μικροσκόπιο σάρωσης. Εικ : Εικόνα (SEM) από θραύσματα σκυροδέματος στην οποία παρατηρούνται κρύσταλλοι ασβεστίτη στο κέντρο και αργιλικά υλικά- που πιθανά προέρχονται από το τσιμέντοσε μορφή ινών. 123

131 Εικ : Εικόνα (SEM) από θραύσματα σκυροδέματος στην οποία παρατηρούνται τα αργιλικά υλικά- που πιθανά προέρχονται από το τσιμέντο- σε μορφή ινών και στο κέντρο ασβεστίτης. Εικ : Εικόνα (SEM) από θραύσματα σκυροδέματος στην οποία παρατηρούνται τα αργιλικά υλικά- που πιθανά προέρχονται από το τσιμέντο. 124

132 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ΣΥΖΗΤΗΣΗ-ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 8.1 ΥΠΑΙΘΡΙΑ-ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ Βάση της υπαίθριας παρατήρησης κατά την συλλογή των δειγμάτων αλλά και σύμφωνα με τους Degnan και Robertson(1997) στη ζώνη Πίνδου συναντάμε συχνές εναλλαγές πολλών και διαφορετικών κατηγοριών μικριτικών και σπαριτικών ασβεστολίθων. Έτσι, σύμφωνα με τους Degnan και Robertson(1997) στη ζώνη Πίνδου συναντάμε αρκετούς σχηματισμούς( Πριολίθου, Δρυμού, Καστελλίου, Αροάνιας, Κακοταρίου, Πάου, Ερύμανθου), όπου σε όλους περιέχονται ασβεστόλιθοι ευρείας ποικιλίας. Στη συνέχεια παρατίθονται ενδεικτικά διάφοροι τύποι ασβεστολίθων που συναντάμε στην ζώνη αυτή. - Σκουρόχρωμος μικρίτης ο οποίος εμφανίζεται σε στρώματα πάχους cm. - Ανοιχτοί ερυθροί κονδυλώδεις ασβεστόλιθοι που κατά τόπους περιέχουν βενθικά τρηματοφόρα. - Επαναποτιθεμένοι ασβεστόλιθοι, οι οποίοι περιέχουν πυριτικούς κλάστες, πελοειδή, ωόλιθους, νηριτικά σκελετικά θραύσματα, πιο σπάνια κόκκους χαλαζία και εμφανίζονται σε παράλληλες στρώσεις. Ορισμένοι από αυτούς περιέχουν επίσης σφαιρικά τμήματα πυριτόλιθων. - Μικρίτες που εμφανίζονται σε στρώματα πάχους 2-10 cm, το χρώμα των οποίων ποικίλει από ελαιοπράσινο, τεφρό έως ανοιχτό ερυθρό. - Επαναποτιθεμένοι ασβεστόλιθοι με πάχη στρωμάτων 3-10 cm και περιέχουν επαναποτιθεμένα αλλοχημικά συστατικά ρηχής θάλασσας. Στα κατώτερα στρωματογραφικά επίπεδα συναντάμε σκούρους τεφρούς κονδύλους πυριτόλιθων ενώ στα ανώτερα στρωματογραφικά επίπεδα συναντάμε στρωματωμένους ορίζοντες πυριτόλιθων πάχους 2-3 cm( Σχηματισμός Καστελλίου). - Κίτρινοι, τεφροί δολομιτικοί ασβεστόλιθοι σε στρώσεις, που περιέχουν λευκούς, μεγάλους και σφαιρικούς κονδύλους πυριτόλιθου( στα κατώτερα στρωματογραφικά επίπεδα). - Στα ανώτερα στρωματογραφικά επίπεδα συναντάμε μικριτικό ασβεστόλιθο, ο οποίος περιέχει ανακρυσταλλωμένα απολιθώματα τύπου Globotrucana( Σχηματισμός Κακοταρίου). 125

133 - Ανοιχτός ερυθρός μικρίτης και ασβεστοαργιλίτης, οι οποίοι εμφανίζονται σε λεπτά στρώματα πάχους 5-10 cm με ποικίλα ποσά ερυθρής αργίλου. Επίσης εμφανίζονται κατά θέσεις κόνδυλοι τεφροί ή ερυθρών πυριτολίθων σε στρωματωμένους παράλληλους ορίζοντες. - Πορσελλανώδεις ασβεστόλιθοι ( Porcellaneous limestone ) λευκού χρώματος που εμφανίζονται σε στρώσεις πάχους από λίγα cm έως 3 m και περιέχουν απολιθώματα τύπου Calpionella. - Μικριτικός ασβεστόλιθος σε στρώσεις πάχους έως 10 cm. Το κυρίαρχο χρώμα είναι τεφρό ή κατά τόπους ανοιχτό ερυθρό ή πράσινο- τεφρό. Ορισμένοι ορίζοντες περιέχουν συγκεντρώσεις απολιθωμάτων τύπου Globotrucana. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής συλλέχθηκαν ασβεστολιθικά δείγματα από τον Ν. Αχαΐας της ζώνης Πίνδου Κρητιδικής ηλικίας. Η βασική διάκριση αυτών των ασβεστολίθων γίνεται σε μικριτικούς και σπαριτικούς. Οι σπαριτικοί ασβεστόλιθοι εμφανίζονται συνήθως πλακώδεις, κερματισμένοι, κατά θέσεις έντονα τεκτονισμένοι, πτυχωμένοι με ανοιχτές και κλειστές πτυχές. Το χρώμα τους ποικίλει από υπόλευκο, ανοιχτό τεφρό έως τεφρό. Ακόμα, η παρουσία πολυάριθμων ασβεστιτικών φλεβών ακανόνιστου σχήματος και η παρουσία βιτουμένιων με χαρακτηριστική οσμή κατά την θραύση τους, είναι χαρακτηριστικά που αξίζει να αναφερθούν. Όσον φορά στους μικριτικούς ασβεστόλιθους το χρώμα των οποίων ποικίλει από υπόλευκο, ανοιχτό κίτρινο, ερυθρό έως τεφρό, εμφανίζονται λεπτοπλακώδεις με πάχη στρωμάτων από 5 έως 15 cm, αν και ορισμένοι εμφανίζονται συμπαγείς και παχυστρωματώδεις κατά θέσεις. Επίσης παρουσιάζονται έντονα κεκλιμένοι και πτυχωμένοι με ενστρώσεις πυριτολίθων. Αξίζει να αναφερθεί και η παρουσία ασβεστιτικών φλεβών πάχους έως 3 cm που τέμνουν την μικριτική μάζα. Στο σημείο αυτό, αξίζει να σημειωθεί ότι ο ερυθρός μικρίτης παρουσιάζεται αρκετά εύθρυπτος και περιέχει οξείδια Fe 3+ και ο τεφρός μικρίτης περιέχει βιτουμένια με χαρακτηριστική οσμή κατά την θραύση του. Σε όλες τις θέσεις δειγματοληψίας οι μικρίτες και οι σπαρίτες παρουσιάζονται σε εναλλαγές, τέτοιες ώστε να καθιστούν δύσκολο τον διαχωρισμό τους για τις φυσικομηχανικές ιδιότητες που πραγματοποιήθηκαν, αλλά και δύσκολο να οριστεί ένας μόνο λιθότυπος σε κάθε θέση δειγματοληψίας. Το πιο σημαντικό στοιχείο της Υπαίθριας παρατήρησης από όλες τις θέσεις δειγματοληψίας είναι η συχνή εναλλαγή των μικριτικών και σπαριτικών λιθότυπων σε 126

134 απόσταση λίγων εκατοστών ή μέτρων. Στην παρακάτω εικόνα παρουσιάζεται χαρακτηριστική εναλλαγή των μικριτικών και σπαριτικών ασβεστόλιθων. Εικ. 1: Παρατηρούμε από πάνω προς τα κάτω εναλλαγή σπαρίτη-κόκκινης σχιστής αργίλου- κίτρινης σχιστής αργίλου-μικρίτη. Τόσο κατά την υπαίθρια παρατήρηση, όσο και κατά την μικροσκοπική μελέτη είναι αρκετά εμφανής η εναλλαγή των διάφορων σπαριτικών και μικριτικών λιθότυπων της περιοχής μελέτης. Κατά την μικροσκοπική μελέτη λοιπόν, παρατηρήθηκαν δύο τύποι σπαριτικών ασβεστολίθων, οι σπαρίτες και οι βιοσπαρίτες. Όσον αφορά στους σπαρίτες αξίζει να αναφερθεί η απουσία απολιθωμάτων, οι καλά σχηματισμένοι κρύσταλλοι του ασβεστίτη, και το πορώδες τύπου κοιλότητας, ρωγμάτωσης και οι στυλόλιθοι οι οποίοι εμφανίζονται πληρωμένοι με αργιλικό υλικό και οξείδια Fe 3+. Aυξημένη παρουσία στυλόλιθων παρατηρείται στους βιοσπαρίτες, το πορώδες που παρατηρείται είναι κοιλότητας, ρωγμάτωσης αλλά και τύπου καναλιού, κάτι που δεν συναντάμε στον προηγούμενο λιθότυπο. Σε ορισμένα δείγματα αυτού του λιθότυπου αναγνωρίστηκαν κρύσταλλοι χαλαζία, μοσχοβίτη, χλωρίτη, βιοτίτη και σε ένα δείγμα παρατηρήθηκε κρύσταλλος σπινέλιου,ο οποίος περιβάλλεται από χλωρίτη και πιθανά σχετίζεται με οφιολιθικά πετρώματα της ζώνης 127

135 Πίνδου. Όσον αφορά στους μικρίτες οι λιθότυποι που απαντώνται είναι απολιθωματοφόρος, ο αραιός- διάσπαρτος και συμπαγής βιομικρίτης. Σε αυτούς τους λιθότυπους η μικριτική μάζα τέμνεται από δίκτυο σπαριτικών φλεβών ποικίλου πάχους. Παρατηρούνται επίσης πολυάριθμα τριχοειδή φλεβίδια τα οποία συχνά πληρούνται από οξείδια Fe 3+. Οι τύποι πορώδους που απαντώνται είναι κοιλότητας, ρωγμάτωσης, καναλιού και μεγάλος αριθμός στυλόλιθων. Οι πόροι πληρούνται από αργιλικό υλικό, οξείδια Fe 3+ και κρυστάλλους ασβεστίτη. Σε επουσιώδη ποσοστά παρατηρούνται μεταλλικά ορυκτά, κρύσταλλοι μοσχοβίτη, βιοτίτη, χαλαζίας και χλωρίτης. Ανάλογα με τα ποσοστά των απολιθωμάτων και γενικότερα των αλλοχημικών που περιέχονται σε κάθε λιθότυπο( %, 40-70% ή 70-90%) τα δείγματα κατατάχθηκαν στους λιθότυπους που έχουν αναφερθεί προηγουμένως. Σε αυτό το σημείο αξίζει να αναφερθεί ότι σε ορισμένα δείγματα συμπαγούς βιομικρίτη το εσωτερικό των απολιθωμάτων έχει πληρωθεί από σπαριτικό υλικό όπως και τα τοιχωματά τους. Αυτό τους προσδίδει μεγαλύτερη αντοχή, κάτι που δεν συμβαίνει στους προηγούμενους λιθότυπους. Συνεκτιμώντας λοιπόν την υπαίθρια παρατήρηση, τις βιβλιογραφικές αναφορές γύρω από την περιοχή μελέτης και την μικροσκοπική μελέτη φτάνουμε στο συμπέρασμα ότι οι εναλλαγές μικριτικού και σπαριτικού ασβεστόλιθου είναι γεγονός στην περιοχή. 8.2 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΣΥΣΧΕΤΙΣΕΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ Στα πλαίσια αυτής της διατριβής πραγματοποιήθηκε μία σειρά δοκιμών με σκοπό τον προσδιορισμό της καταλληλότητας των ασβεστολίθων ως αδρανή σε κατασκευαστικές εφαρμογές.. Στη συνέχεια δημιουργήθηκαν διαγράμματα με τα αποτελέσματα των δοκιμών και βρέθηκαν οι συσχετίσεις μεταξύ των δοκιμών. Γενικά, διαγράμματα με γραμμή τάσης πάνω από 0.7 θεωρούνται υψηλής συσχέτισης, με γραμμή τάσης, η οποία να κυμαίνεται από θεωρούνται μέσης συσχέτισης και διαγράμματα με γραμμή τάσης κάτω του 0.4 θεωρούνται χαμηλής συσχέτισης. Τα διαγράμματα που δημιουργήθηκαν διακρίνονται σε μέσης συσχέτισης και χαμηλής συσχέτισης.στη συνέχεια παρατίθονται ενδεικτικά διαγράμματα και των δύο κατηγοριών. 128

136 Υδαταπορροφητικότητα% Περ. Υγρασία% Διαγράμματα μέσης συσχέτισης Αδιάλυτο υπόλειμμα-περ. Υγρασία 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 Aδιάλυτο υπόλειμμα y = 0,0409x - 0,0304 R² = 0,4857 Σειρά1 Γραμμική (Σειρά1) Εικ.2 : διάγραμμα μέσης συσχέτισης Αδιάλυτου υπολείμματος-περιεχόμενης υγρασίας% Αδιάλυτο υπόλειμμα- Υδαταπορροφητικότητα 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 Aδιάλυτο υπόλειμμα y = 1,1719e 0,0182x R² = 0,0121 Σειρά1 Εκθετική (Σειρά1) Εικ. 3 : διάγραμμα Αδιάλυτου υπολείμματος- Υδαταπορροφητικότητας%. 129

137 Αντοχή ΜΡα Αδιάλυτο υπόλειμμα% L.A-Αδιάλυτο υπόλειμμα 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 L.A% y = 0,0402e 0,1738x R² = 0,4963 Σειρά1 Εκθετική (Σειρά1) Εικ.4 : διάγραμμα μέσης συσχέτισης Los Angeles- Αδιάλυτου υπολείμματος Διαγράμματα χαμηλής συσχέτισης L.A-Aντοχή 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 L.A% y = -0,1302x + 89,093 R² = 0,0012 Σειρά1 Γραμμική (Σειρά1) Εικ. 5: διάγραμμα L.A- Αντοχή σε μονοαξονική θλίψη ΜΡα. 130

138 ΜΒF Ισοδύναμο άμμου-mbf 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0,00 50,00 100,00 150,00 Iσοδύναμο άμμου y = -0,0808x + 13,857 R² = 0,1511 Σειρά1 Γραμμική (Σειρά1) Εικ. 6: διάγραμμα συσχέτισης Ισοδύναμου άμμου-mbf Από το διάγραμμα συσχέτισης Αδιάλυτου υπολείμματος- Περιεχόμενης Υγρασίας ( Εικ. 2) παρατηρείται μία θετική τάση σύνδεσης αυτών των δύο δοκιμών, δείχνοντας πιθανά ότι το Αδιάλυτο υπόλειμμα μπορεί να είναι υπεύθυνο για την απορρόφηση του νερού από τα πετρώματα υπό φυσιολογικούς χρόνους, σε αντίθεση με το διάγραμμα Αδιάλυτου υπολείμματος- Υδαταπορροφητικότητας (Εικ. 3) το οποίο δεν φαίνεται να παρουσιάζει καλή συσχέτιση. Αυτό συμβαίνει γιατί η μεγάλη ποσότητα νερού την οποία δέχεται το πέτρωμα σε σύντομο χρονικό διάστημα δεν είναι δυνατόν να συγκρατηθεί από τα αργιλικά στρώματα που περιέχονται στο πέτρωμα. Ένας ακόμα λόγος που ενισχύει την άποψη της δύσκολης συγκράτησης του νερού από τα αργιλικά είναι και οι συνολικά χαμηλές τιμές της Περιεχόμενης Υγρασίας. Άρα συμπεραίνουμε ότι το νερό που συγκρατείται στο πέτρωμα, πιθανά αποθηκεύεται ως υμένια πάνω στις επιφάνειες των κόκκων. Από το διάγραμμα συσχέτισης L.A- Αδιάλυτου υπολείμματος παρατηρείται μία θετική τάση μεταξύ των δύο αυτών δοκιμών( Εικ. 4 ), καθώς από ότι αποδείχθηκε μέσω της μεθόδου περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ του Αδιάλυτου υπολείμματος, τα δείγματα που μελετήθηκαν δεν εμφανίζουν αυξημένη περιεκτικότητα σε αργιλικά ορυκτά, αλλά από την άλλη εμφανίζουν αυξημένη περιεκτικότητα σε χαλαζία, ο οποίος καθόσον γνωρίζουμε δεν είναι ικανός να συγκρατεί μεγάλες ποσότητες νερού. 131

139 Όσον αφορά στη συσχέτιση μεταξύ της δοκιμής Los Angeles και Αντοχής σε μονοαξονική θλίψη, η οποία καθώς φαίνεται από το διάγραμμα είναι χαμηλή, πιθανά οφείλεται στη διαφορετική φύση των δοκιμών που πραγματοποιήθηκαν(εικ. 4). Κατά την δοκιμή Los Angeles γίνεται μέτρηση σε φθορά από τριβή και κρούση του εκάστοτε δείγματος, ενώ στη δοκιμή Αντοχής σε μονοαξονική θλίψη, γίνεται μέτρηση της μέγιστης τάσης που επιβάλλεται στο εκάστοτε δοκίμιο μέχρι τη θραύση του. Η απουσία συσχέτισης πιθανά να οφείλεται στην παρουσία έντονης τεκτονικής στην περιοχή. Πιθανά, έντονα τεκτονισμένα δοκίμια να μην παρουσιάζουν υψηλές τιμές αντοχής σε μονοαξονική θλίψη λόγω της τεκτονικής, ενώ από την άλλη σε μικρότερη κοκκομετρία να εμφανίζουν διαφορετικές τιμές του δείκτη Los Angeles. Ανάμεσα στις δοκιμές Ισοδύναμου άμμου και Μπλε του μεθυλενίου(mbf) δεν φαίνεται να υπάρχει κάποια θετική τάσης συσχετισμού τους πιθανά εξαιτίας της διαφορετικής φύσης των δύο δοκιμών (Εικ.6 ), παρότι και οι δύο δοκιμές προσδιορίζουν την καθαρότητα των αδρανών από λεπτόκοκκα υλικά αργιλικού κλάσματος. Στην περίπτωση του Ισοδύναμου άμμου πραγματοποιείται προσδιορισμός των μη επιθυμητών λεπτόκκοκων συστατικών που περιέχονται στο υπό μελέτη πέτρωμα. Ενώ 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. Κατά τη δοκιμή μετράται η ποσότητα μπλε του μεθυλενίου για τη μοριακή επικάλυψη όλων των αργιλικών συστατικών των αδρανών (Λυκούδης, 2009). 132

140 8.3 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΟΞΙΝΙΣΜΕΝΩΝ ΝΕΡΩΝ ΕΞΑΙΤΙΑΣ ΤΗΣ ΟΞΙΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ Η όξινη απορροή θεωρείται το χειρότερο περιβαλλοντικό πρόβλημα που προκαλείται από τις μεταλλευτικές δραστηριότητες εξόρυξης λιγνίτη και πολυμεταλλικών θειούχων μεταλλευμάτων(γαληνίτη PbS, σφαλερίτη ZnS, αρσενοπυρίτη FeAsS, χαλκοπυρίτη CuFeS).To νερό της βροχής και αυτό που προέρχεται από το λιώσιμο των πάγων αντιδρά με το οξυγόνο της ατμόσφαιρας και τον σιδηροπυρίτη ο οποίος προέρχεται από το μεταλλείο συνήθως, με αποτέλεσμα τη δημιουργία θειικού οξέος. Το φαινόμενο είναι εντονότερο σε εγκαταλειμμένα μεταλλεία, αλλά εμφανίζεται και σε περιοχές με φυσικές πηγές και έντονη υδροθερμική δραστηριότητα χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Η όξινη απορροή είναι συνάρτηση της ορυκτολογίας μιας περιοχής, του υδρογεωλογικού καθεστώτος και του είδους της τεχνολογίας που χρησιμοποιείται στην περιοχή ( όπως για παράδειγμα στην περίπτωση ενός μεταλλείου). Αυτό που έχει αυξημένη σημασία είναι ότι το νερό αποκτά τελικά μεγάλη οξύτητα και εμπλουτίζεται σε διαλυμένα μέταλλα. Η όξινη απορροή μεταλλείων χαρακτηρίζεται από χαμηλό Ph ( ) και υψηλές συγκεντρώσεις τοξικών ιόντων, με αποτέλεσμα να προκαλεί σημαντική περιβαλλοντική επιβάρυνση, σε περίπτωση που έλθει σε επαφή με επιφανειακά και υπόγεια νερά ή με εδάφη. Εξαιτίας της όξινης απορροής δημιουργούνται ορισμένα περιβαλλοντικά προβλήματα. Η υψηλή οξύτητα είναι δυσμενής για την επιβίωση πολλών υδρόβιων οργανισμών καθότι αυτοί επιβιώνουν συνήθως σε Ph μεταξύ 6 και 8. Αξίζει να σημειωθεί ότι εξαιτίας της μεγάλης οξύτητας διαλύονται διάφορα μέταλλα και στοιχεία. Τα στοιχεία Fe, Al, S που κυκλοφορούν δημιουργούν τοξικό περιβάλλον για τους υδρόβιους οργανισμούς. Για την μείωση και λύση του προβλήματος έχουν βρεθεί και χρησιμοποιηθεί ορισμένες μέθοδοι όπως για παράδειγμα η αλκαλικότητα, η οποία αποτελεί το μέτρο της παρουσίας υλικών που ρυθμίζουν την οξύτητα στο νερό. Υλικά όπως το ανθρακικό ασβέστιο CaCO 3 στον ασβεστόλιθο μπορούν να ρυθμίζουν την οξύτητα στα ποτάμια και στους χείμαρρους. πετρωμάτων με χαμηλά ποσοστά στα στοιχεία που προαναφέρθηκαν. Τα κυριότερα πετρώματα που μπορούν να εξουδετερώσουν το όξινο ph μιας απορροής μεταλλείων είναι τα ανθρακικά και τα υπερβασικά πετρώματα. Οι δύο τύποι πετρωμάτων έχουν δοκιμαστεί πολλές φορές στο παρελθόν και χρησιμοποιούνται σήμερα στην καταπολέμηση τέτοιων όξινων περιβαλλόντων. 133

141 Όταν ένα ανθρακικό ορυκτό βρεθεί σε οξινισμένο περιβάλλον παράγει ανθρακικό οξύ που με την σειρά του διασπάται σε νερό και διοξείδιο του άνθρακα, όπως περιγράφεται στις παρακάτω αντιδράσεις: CaCO 3(s) + 2H + Ca 2+ + H 2 CO 3(aq) H 2 CO 3(aq) H 2 O + CO 2 (ph<6,4) Τα ανθρακικά πετρώματα με την προσθήκη του HCl αντέδρασαν κατευθείαν σύμφωνα με τις αντιδράσεις: CaCO 3 + HCl CaCl 2 + H 2 O +CO 2 (gas) MgCO 3 + HCl MgCl 2 + H 2 O +CO 2 (gas) Λόγω ότι το ph του διαλύματος ήταν πάνω από 6,5, το διοξείδιο του άνθρακα( CO 2 ) έφυγε από το σύστημα σε αέρια μορφή (Κομνίτσας & Ξενίδης, 2001), ενώ παράλληλα τα άλατα παρέμειναν μέσα στο νερό και καθίζησαν πάνω στα πετρώματα. Παράλληλα οι αντιδράσεις των ανθρακικών είναι έντονα εξώθερμες, με αποτέλεσμα στα συστήματα CaCO 3 CaCl 2 και MgCO 3 -MgCl 2 να υπάρχει και ελεύθερο CaO και MgO αντίστοιχα μέσα στο νερό, οπότε η ουδετεροποίηση του Ph του συστήματος στον ασβεστόλιθο ερμηνεύεται από τον ουδέτερο χαρακτήρα του CaO, όπου το Ph του είναι σύμφωνα με την βιβλιογραφία ανάμεσα στις τιμές 7-8. Το MgO αντίθετα έχει ήπιο βασικό χαρακτήρα με τιμές Ph 9-9,5. Ο σερπεντινιωμένος χαρτσβουργίτης, πλούσιος σε συστατικά με MgO, βρισκόμενος σε περιβάλλον οξύτητας απελευθερώνει στο σύστημα ιόντα μαγνησίου όπου και ανεβάζουν το Ph κοντά στις τιμές του μαγνησίτη. Χαρακτηριστικός επίσης είναι ο χρόνος που αντιδρά, χωρίς απότομες αλλαγές που φαίνεται να συνεχίζει με ανοδική πορεία προς πιο ήπιες βασικές τιμές. Ο δολερίτης και ο βασάλτης πλούσιοι σε σίδηρο (και σιδηροπυρίτη) και με μικρό ποσοστό σε MgO και CaO δεν αύξησαν το Ph του συστήματος και παραμείναν σε χαμηλά επίπεδα. Επιπλέον, η περιεκτικότητά τους σε μεταλλικά ορυκτά μπορεί να προκαλέσει απελευθέρωση στο σύστημα θειικών ενώσεων, με αποτέλεσμα να έχουμε την παρουσία δύο οξέων στο διάλυμα νερού. Τα ανθρακικά μαζί με τον σερπεντινιωμένο χαρτσβουργίτη χαρακτηρίστηκαν ως θετικά στην εξουδετέρωση όξινου περιβάλλοντος. Η περιεκτικότητά τους σε MgO και CaO 134

142 (μόνο στα ασβεστολιθικά πετρώματα) έχει ως αποτέλεσμα να υπερτερούν έναντι των έναντι πετρωμάτων με χαμηλά ποσοστά στα παραπάνω στοιχεία. Τα ανθρακικά εξαιτίας των μεγάλων εμφανίσεων τους (κυρίως στην Ελλάδα), αποτελούν, για έναν ακόμα λόγο, πολύ ικανοποιητικό πέτρωμα προς εξουδετέρωση όξινων απορροών. Βέβαια σ αυτό το σημείο θα πρέπει να αναφερθεί ότι η ποσότητα ανθρακικών ορυκτών που καταναλώνεται είναι μεγαλύτερη από ότι στα υπερβασικά. Εντούτοις και τα δύο είδη πετρωμάτων χρησιμοποιούνται στον έλεγχο όξινων απορροών, καθώς η χρήση τους καθορίζεται ανάλογα και με την περιοχή εξόρυξης και την τιμή του υλικού. Για τους παραπάνω λόγους τα ασβεστολιθικά πετρώματα συμμετέχουν ενεργά στα μέτρα επέμβασης σε οξινισμένα ποτάμια και χείμαρρους ( σε ανοιχτά ασβεστολιθικά κανάλια, σε ανοιχτούς ασβεστολιθικούς οχετούς, σε πηγάδια παράκαμψης και στη διεργασία πυρολουσίτη ). 8.4 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ ΓΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΑΔΡΑΝΗ ΥΛΙΚΑ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΩΝ Ως σκυρόδεμα (concrete) χαρακτηρίζεται το μίγμα τσιμέντου, νερού και αδρανών υλικών, όπου το τσιμέντο και το νερό αποτελούν τη συγκολλητική ύλη, ενώ τα αδρανή αποτελούν το σκελετό του σκυροδέματος, καθορίζοντας σε σημαντικό βαθμό τις μηχανικές του ιδιότητες. Τα αδρανή υλικά καταλαμβάνουν το 60-80% του συνολικού όγκου του μίγματος (70-85% του βάρους του) και επομένως αποτελούν το κύριο συστατικό του. Παραμορφώνονται λιγότερο συγκριτικά με την τσιμεντόπαστα και έτσι αναχαιτίζουν την ανάπτυξη και διάδοση των μικρορωγμών που προκαλούνται από τη συστολή ξήρανσης. Γενικά, τα αδρανή υλικά θα πρέπει να αποτελούνται από υψηλής σκληρότητας, ανθεκτικούς κόκκους, απαλλαγμένους από βλαπτικές προσμίξεις που μπορούν να επηρεάσουν τόσο την ενυδάτωση του τσιμέντου, όσο και την πρόσφυση των κόκκων του αδρανούς με την τσιμεντόπαστα. Τα διάφορα χαρακτηριστικά των αδρανών σκυροδέματος, τα οποία επηρεάζουν είτε θετικά είτε αρνητικά τις ιδιότητές του, έχουν αναφερθεί κατά καιρούς σε διάφορες μελέτες (π.χ. Orchard 1976, American Society for Testing and Materials 1978, Fookes 1980, Murdock et al. 1991, Neville 1995). 135

143 Τα αδρανή υλικά που προορίζονται για σκυροδέματα θα πρέπει να πληρούν τις προδιαγραφές που ορίζει ο Κανονισμός Τεχνολογίας Σκυροδέματος (ΚΤΣ 97), το Ελληνικό πρότυπο ΕΛΟΤ 408, καθώς και το Ευρωπαϊκό Πρότυπο ΕΛΟΤ EN Σύμφωνα με τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές, μη επιθυμητά πετρώματα για την παραγωγή αδρανών υλικών σκυροδέματος είναι εκείνα που παρουσιάζουν έντονη σχιστοποίηση (π.χ. σχιστόλιθοι, φυλλίτες), από τη θραύση των οποίων παράγονται πεπλατυσμένοι κόκκοι που δημιουργούν σημαντικά προβλήματα τόσο στην εργασιμότητα του σκυροδέματος όσο και στη μηχανική συμπεριφορά του. Άλλα μη επιθυμητά πετρώματα είναι η κρητίδα, η μάργα, καθώς και πετρώματα χαλαρά συνδεδεμένα με αργιλικά ορυκτά. Ακόμα, με βάση τις οδηγίες των ΚΤΣ 97 και ΕΛΟΤ 408 θα πρέπει να αποφεύγεται η χρήση ηφαιστειακών, δολομιτικών πετρωμάτων και ζεόλιθων, ενώ θα πρέπει να πραγματοποιείται διεξοδικός έλεγχος σε αποσαθρωμένους λιθότυπους, καθώς και σε πετρώματα που περιέχουν συγκεκριμένα ορυκτολογικά συστατικά (π.χ. ενώσεις S, Fe, Pb). Σύμφωνα με τις Ελληνικές προδιαγραφές, ο δείκτης ισοδύναμου άμμου (SE) της θραυστής άμμου που προορίζεται για την παρασκευή σκυροδέματος θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 65%, όταν αναφερόμαστε σε συνήθεις κατασκευές. Όλα τα δείγματα που μελετήθηκαν ξεπερνούν αυτό το όριο, άρα κρίνονται και κατάλληλα ενώ θα πρέπει να ξεπερνά το 75% όταν πρόκειται για κατασκευές υπό δυσμενείς συνθήκες, τιμή που δεν ξεπερνούν τρία δείγματα ( ΑΧΑ 10, ΑΧΑ 13, ΑΧΑ 28 ). Όσον αφορά τις φυσικές ιδιότητες και πιο συγκεκριμένα την υδαταπορροφητικότητα ( w a ) δεν υπάρχουν συγκεκριμένα όρια στις Ελληνικές και Ευρωπαϊκές προδιαγραφές. Ωστόσο, με βάση τα Βρετανικά πρότυπα (BS 8007) είναι αποδεκτό ότι η τιμή w a δεν θα πρέπει να υπερβαίνει το 3%. Από τα δείγματα που μελετήθηκαν μόνο δύο κρίθηκαν ακατάλληλα για παρασκευή σκυροδεμάτων. (ΑΧΑ 3, ΑΧΑ 20) Όσον αφορά τις μηχανικές ιδιότητες και πιο συγκεκριμένα τον δείκτη Los Angeles και την αντοχή σε μονοαξονική θλίψη τα όρια τίθενται από τους Ελληνικούς Κανονισμούς να είναι 40% και 65 ΜΡα αντίστοιχα. Εδώ, αξίζει να αναφερθεί ότι επιτρέπεται η χρήση αδρανών με αντοχή μητρικού πετρώματος < 45 ΜΡα, μόνο όταν πρόκειται για επιχρισμένο σκυρόδεμα. Στην συγκεκριμένη περίπτωση μπορεί να κριθεί κατάλληλο και το δείγμα ΑΧΑ 24, το οποίο έχει αντοχή σε μονοαξονική θλίψη 60 ΜΡα. 136

144 Σημαντική παράμετρος για τα αδρανή υλικά σκυροδεμάτων είναι η δοκιμή μπλε του μεθυλενίου, μέσω της οποίας προσδιορίζεται έμμεσα η περιεκτικότητα του σε ενεργά αργιλικά ορυκτά. Εδώ αξίζει να αναφερθεί ότι τα τελευταία έχουν την τάση να διογκώνονται ανάλογα με την περιεκτικότητα τους σε νερό, με αποτέλεσμα να προκαλούν σημαντική μείωση της ποιότητας του σκυροδέματος. Οι Ελληνικές προδιαγραφές δεν περιλαμβάνουν αυτή τη δοκιμή, ωστόσο στα πλαίσια αυτής της διατριβής χρησιμοποιήθηκε το ανώτατο επιτρεπόμενο όριο που ορίζουν οι Γαλλικές προδιαγραφές (NF XP P ). Έτσι λοιπόν η τιμή του MBf δεν θα πρέπει να υπερβαίνει το 10 gr/kg, κάτι που δεν συμβαίνει στα υπό μελέτη δείγματα. Ετσι λοιπόν τα ασβεστολιθικά αδρανή της περιοχής μελέτης είναι στην πλειονότητά τους κατάλληλα για την παρασκευή σκυροδεμάτων. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής παρασκευάστηκαν πέντε δοκίμια σκυροδεμάτων από ασβεστολιθικά αδρανή, όπως αναφέρθηκε πιο εκτενώς σε προηγούμενο κεφάλαιο με χρήση ανθρακικής άμμου, τσιμέντου και νερού. Ακόμα παρασκευάστηκαν λεπτές και στιλπνές τομές με σκοπό την μικροσκοπική τους μελέτη σε πολωτικό και ηλεκτρονιακό μικροσκόπιο σάρωσης, η μελέτη των οποίων, όπως σχολιάστηκε εκτενώς σε προηγούμενο κεφάλαιο ενισχύει την άποψη ότι τα ασβεστολιθικά αδρανή της περιοχής μελέτης, πλην κάποιων εξαιρέσεων είναι κατάλληλα για παρασκευή σκυροδεμάτων. Επίσης, πολύ σημαντικό στοιχείο στα σκυροδέματα τα οποία έχουν παρασκευαστεί με ασβεστολιθικά αδρανή αποτελεί η συνοχή μεταξύ του τσιμέντου και των κόκκων του αδρανούς, πράγμα που δικαιολογεί τις υψηλότερες τιμές αντοχής τους σε σχέση με τα αντίστοιχα σκυροδέματα που παρασκευάστηκαν από βασικά και υπερβασικά αδρανή. Το γεγονός αυτό, συμπεριλαμβανομένου και του χαμηλότερου κόστους μεταφοράς τους ενισχύει την ευρεία χρήση τους σε σχέση με άλλα αδρανή ΦΙΛΤΡΑ Τα αδρανή υλικά που χρησιμοποιούνται ως μέσα φιλτραρίσματος (filter media) αποτελούν ένα μικρό ποσοστό της συνολικής παραγωγής αδρανών, παρόλα αυτά η σημασία τους είναι ιδιαίτερα αυξημένη αφού παίζουν βασικό ρόλο για την κατασκευή πολυάριθμων τεχνικών έργων(π.χ έργα αποστράγγισης, παράκτιες κατασκευές, φράγματα, Χ.Υ.Τ.Α). Συνήθως, τα αδρανή αυτής της κατηγορίας περιλαμβάνουν φυσική άμμο, χαλίκι και θραυστά 137

145 πετρώματα, ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται και τεχνητά υλικά, όπως για παράδειγμα σκωρίες υψικαμίνων. Οι φυσικές ιδιότητες των αδρανών όπως για παράδειγμα η υδαταπορροφητικότητα παίζουν σημαντικό ρόλο στον προσδιορισμό καταλληλότητας των αδρανών ως φίλτρα. Σύμφωνα με τους Smith & Collis (2001) η υδαταπορροφητικότητα (w a ) δεν θα πρέπει να υπερβαίνει την τιμή 3%. Όσον αφορά τα δείγματα που μελετήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής μόνο δύο δείγματα κρίθηκαν ακατάλληλα ως προς αυτή τη χρήση, επειδή ξεπερνούν την τιμή 3% της υδαταπορροφητικότητας (ΑΧΑ 3, ΑΧΑ 20), πιθανά λόγω μεγαλύτερων πόρων που παρατηρήθηκαν κατά την μικροσκοπική έρευνα των δειγμάτων αυτών. Επίσης, θα πρέπει να λαμβάνονται σοβαρά υπόψη οι μηχανικές ιδιότητες των αδρανών όπως για παράδειγμα ο δείκτης Los Angeles(LA) ο οποίος σύμφωνα με τους Smith & Collis(2001) δεν θα πρέπει να υπερβαίνει την τιμή 40%, την οποία τιμή τα δείγματα τα οποία μελετήθηκαν δεν ξεπερνούν. Τέλος, αξίζει να αναφερθεί πως ιδιαίτερη αξία έχει η ορυκτολογική σύσταση των πετρωμάτων που χρησιμοποιούνται ως αδρανή φίλτρων για την σταθερότητα και απόδοση της εκάστοτε κατασκευής. Θα πρέπει, λοιπόν, να αποφεύγονται λιθότυποι με αυξημένο ποσοστό μαλακών ορυκτών, λόγω του ότι μπορούν να υποστούν εύκολα απότριψη, κάτι που θα προκαλέσει σταδιακή δημιουργία λεπτόκοκκου υλικού, το οποίο κατά πάσα πιθανότητα θα προκαλέσει σοβαρά προβλήματα στην λειτουργία του έργου, γεγονός που προτρέπει την χρήση των ασβεστολίθων ως φίλτρα ΒΡΑΧΟΙ ΘΩΡΑΚΙΣΗΣ 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 μίγμα αυτών. Οι κατηγορίες υδραυλικών έργων όπου χρησιμοποιούνται οι βράχοι θωράκισης 138

146 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 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 (w a ) που να μην ξεπερνούν την τιμή 0.5%. Από τα δείγματα που μελετήθηκαν μόνο δύο κρίνονται κατάλληλα προς αυτή την 139

147 χρήση, αφού μόνο δύο έχουν υδαταπορροφητικότητα που δεν ξεπερνά την επιτρεπόμενη τιμή. (ΑΧΑ 16, ΑΧΑ 28) Αυτό μας δείχνει ότι οι ασβεστόλιθοι δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν κατά κόρον ως βράχοι θωράκισης ΑΔΡΑΝΗ ΥΛΙΚΑ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΩΝ Ως οδόστρωμα ορίζεται το σύνολο των επάλληλων στρώσεων που είναι τοποθετημένες πάνω από το φυσικό έδαφος για τη δημιουργία της οδού. Στα έργα οδοποιίας, τα αδρανή υλικά χρησιμοποιούνται σε διάφορα στρώματα, είτε ασύνδετα είτε με συνδεδεμένους τους επιμέρους κόκκους μεταξύ τους με κάποιο συγκολλητικό μέσο. Θα πρέπει να παρουσιάζουν αρκετά υψηλή μηχανική αντοχή, ενώ επιπρόσθετα τα αδρανή που τοποθετούνται στην αντιολισθηρή στρώση του οδοστρώματος, θα πρέπει να χαρακτηρίζονται από ιδιαίτερα υψηλή αντίσταση στη στίλβωση που προκαλείται από τους τροχούς των διερχόμενων οχημάτων. ΒΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΥΠΟΒΑΣΕΙΣ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΩΝ Ο όρος «στρώσεις υπόβασης» (sub-base layers) αναφέρεται σε όλες εκείνες τις στρώσεις που τοποθετούνται, αν κριθούν αναγκαίες, πάνω στην εδαφική επιφάνεια ή στην εξυγιαντική στρώση, ενώ οι «στρώσεις βάσης» (roadbase layers) αποτελούν εκείνες τις στρώσεις που κείνται μεταξύ της υπόβασης ή του υπεδάφους και των επιφανειακών ασφαλτικών στρώσεων. Τα αδρανή υλικά που χρησιμοποιούνται στις στρώσεις βάσεων ή υποβάσεων θα πρέπει να ικανοποιούν ορισμένες απαιτήσεις ούτως ώστε να εξασφαλίζουν ικανοποιητική ευστάθεια κάτω από επαναλαμβανόμενα φορτία. Ανάλογα με το είδος του οδοστρώματος (εύκαμπτα ή άκαμπτα), ο ρόλος των αδρανών υλικών στις βάσεις και υποβάσεις διαφοροποιείται (εύκαμπτα ή άκαμπτα), ο ρόλος των αδρανών υλικών στις βάσεις και υποβάσεις διαφοροποιείται. 140

148 Εικ.1 : Τρισδιάστατη απεικόνιση των επιμέρους στρώσεων του οδοστρώματος (σχήμα από - Εύκαμπτα οδοστρώματα: Επειδή η βάση υπόκειται σε έντονες, επαναλαμβανόμενες καταπονήσεις, τα αδρανή υλικά που την αποτελούν θα πρέπει να χαρακτηρίζονται από ιδιότητες που να εξασφαλίζουν την αντοχή της στις υψηλές, επαναλαμβανόμενες τάσεις που επιβάλλει η κυκλοφορία, χωρίς την πρόκληση μόνιμων παραμορφώσεων. Επιπρόσθετα, θα πρέπει να παρέχουν τη δυνατότητα αποστράγγισης και να παρουσιάζουν αυξημένη ανθεκτικότητα στον παγετό. Από την άλλη πλευρά, λόγω του ότι η υπόβαση υπόκειται σε μικρότερες καταπονήσεις, τα αδρανή μπορεί να είναι χαμηλότερης ποιότητας. Ωστόσο, θα πρέπει πάντοτε να εξασφαλίζουν στις στρώσεις τη δυνατότητα αποστράγγισης, την ανθεκτικότητα έναντι στον παγετό και την προστασία των υλικών της βάσης από τη μόλυνση με εδαφικό υλικό (άργιλος, ιλύς, οργανικά υλικά). - Άκαμπτα οδοστρώματα: Τα αδρανή υλικά της βάσης θα πρέπει να προστατεύουν την κατασκευή της άκαμπτης 141