ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ Συγκριτική μελέτη ορυκτοπετρογραφικών και φυσικομηχανικών ιδιοτήτων και ποιοτική εκτίμηση όξινωνενδιάμεσων ηφαιστειακών πετρωμάτων της περιοχής Πολλών Νερών (Ν. Ημαθίας) για χρήση τους ως αδρανή υλικά ΑΠΟ ΚΑΛΠΟΓΙΑΝΝΑΚΗ Α. ΜΑΡΙΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΠΑΤΡΑ 2015

2 1

3 ΜΕΛΗ ΤΗΣ ΤΡΙΜΕΛΟΥΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗΣ: Κωνσταντίνος Χαντζηπαναγιώτου Καθηγητής Τμήματος Γεωλογίας Πανεπιστημίου Πατρών Νικόλαος Σαμπατακάκης Καθηγητής Τμήματος Γεωλογίας Πανεπιστημίου Πατρών Παναγιώτης Πομώνης Επίκουρος Καθηγητής Τμήματος Γεωλογίας Πανεπιστημίου Αθηνών 2

4 Πρόλογος Η παρούσα διπλωματική εργασία με τίτλο : «Συγκριτική μελέτη ορυκτοπετρογραφικών και φυσικομηχανικών ιδιοτήτων και ποιοτική εκτίμηση εκτίμηση των όξινων- ενδιάμεσων ηφαιστειακών πετρωμάτων της Περιοχής των Πολλών Νερών (Ν. Ημαθίας) για χρήση τους ως αδρανή υλικά σε κατασκευαστικές εφαρμογές» πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών στον κλάδο «Ορυκτές Πρώτες Ύλες και Περιβάλλον» και είχε αντικείμενο την επίδραση του συνόλου των πετρογραφικών παραμέτρων, στην αντοχή και ανθεκτικότητα τους, με απώτερο σκοπό την τελική αξιολόγηση αυτών ως αδρανή υλικά κατασκευαστικών καθώς και περιβαλλοντικών εφαρμογών. Με την ολοκλήρωση της διατριβής ολοκληρώνεται και ένα σημαντικό κεφάλαιο της ζωής μου, αυτό των σπουδών. Στο σημείο αυτό κρίνω απαραίτητο να ευχαριστήσω όλους όσους με τον δικό τους τρόπο βοήθησαν στην περάτωση της διατριβής. Αρχικά θα ήθελα να εκφράσω θερμότατες ευχαριστίες στον Επιβλέποντα Καθηγητή του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών κ.κ. Χατζηπαναγιώτου, για την ευκαιρία που μου έδωσε και την εμπιστοσύνη που έδειξε στις δυνατότητες μου καθώς και για την ηθική του υποστήριξη καθ όλη τη διάρκεια της συνεργασίας μας ώστε να φέρω εις πέρας τη μεταπτυχιακή διατριβή. Επίσης, ευχαριστώ θερμά τον καθηγητή και μέλος της Τριμελούς εξεταστικής επιτροπής Δρ. Ν. Σαμπατακάκη για την παραχώρηση του εργαστηρίου του ώστε να πραγματοποιηθούν κάποιες από τις εργαστηριακές δοκιμές. Καθώς και τον Επίκουρο καθηγητή του τμήματος Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αθηνών κύριο Π. Πομώνη καθώς επίσης και στον κύριο Βασίλειο Τσικούρα αναπληρωτή καθηγητή του τμήματος Γεωλογίας του πανεπιστημίου Πατρών για την συνεχή στήριξη και βοήθεια του κατά την διεξαγωγή της εργασίας μου. Ευχαριστίες οφείλω επίσης στους υποψήφιους διδάκτορες Πέτρο Πετρούνια και Κατερίνα Ρογκάλα για την άψογη συνεργασία μας καθώς και για τη βοήθεια και την στήριξη τους τόσο κατά τη διάρκεια της υπαίθριας εργασίας όσο και κατά την διάρκεια των μεταπτυχιακών μου σπουδών έως την ολοκλήρωση της εργασίας. Επίσης, ευχαριστώ την υποψήφια διδάκτορα Πένυ Γιαννακοπούλου που σε συνδυασμό με τους προαναφερθέντες συνέβαλε σημαντικά στην περάτωση των 3

5 εργαστηριακών δοκιμών. Ένα ευχαριστώ οφείλω και στην υποψήφια διδάκτορα Περσεφόνη Ρουμελιώτη της οποίας η βοήθεια στην ψηφιοποίηση του χάρτη με χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (GIS) ήταν καθοριστικής σημασίας. Θα ήταν άδικο να μην ευχαριστήσω τους συναδέλφους μου Γ. Πετράκο και Π. Παπαδόπουλο για την συνεργασία μας και την ανταλλαγή απόψεων σε όλη τη διάρκεια της διατριβής. Τέλος, το πιο μεγάλο ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ το οφείλω στην οικογένειά μου καθώς εξ αρχής με ενθάρρυναν και με στήριξαν τόσο υλικά όσο και ηθικά όλα αυτά τα χρόνια και είναι πάντα δίπλα μου σε όλες τις όμορφες αλλά και δύσκολες στιγμές της ζωής μου. 4

6 ΘΕΜΑ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ: Συγκριτική μελέτη ορυκτοπετρογραφικών και φυσικομηχανικών ιδιοτήτων και ποιοτική εκτίμηση όξινων-ενδιάμεσων ηφαιστειακών πετρωμάτων της περιοχής Πολλών Νερών (Ν.Ημαθίας) για χρήση τους ως αδρανών υλικών κατασκευαστικών εφαρμογών. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα διατριβή συλλέχθηκαν δείγματα Πλειοκαινικών ηφαιστειακών πετρωμάτων από την περιοχή Πολλών Νερών του Νομού Ημαθίας. Στα υπό εξέταση δείγματα μελετήθηκε η επίδραση του συνόλου των πετρογραφικών παραμέτρων, στην αντοχή και ανθεκτικότητα τους, με απώτερο σκοπό την τελική αξιολόγηση αυτών ως αδρανή υλικά κατασκευαστικών καθώς και περιβαλλοντικών εφαρμογών. Έτσι, πρωτίστως πραγματοποιήθηκε εκτενής πετρογραφική, ορυκτολογική και γεωχημική μελέτη των υπό εξέταση δειγμάτων όπου διαπιστώθηκε ότι πρόκειται για ανδεσίτες με διαφοροποιήσεις ως προς τον βαθμό εξαλλοίωσής τους. Επιπλέον, χαρακτηρίζονται για τον έντονα αλκαλικό τους χαρακτήρα και τον εμπλουτισμό τους στις ελαφριές σπάνιες γαίες. Εν συνεχεία πραγματοποιήθηκαν δοκιμές για τον υπολογισμό συγκεκριμένων φυσικό-μηχανικών ιδιοτήτων και οι τιμές που προέκυψαν συγκρίθηκαν με ελληνικά και ευρωπαϊκά πρότυπα, στα οποία αναφέρονται οι τυπικές αποδεκτές οριακές τιμές όσον αφορά στην καταλληλότητά τους για χρήση ως αδρανή, όπου στην πλειοψηφία των χρήσεων κρίθηκαν ακατάλληλα. Τέλος, οι συσχετίσεις που πραγματοποιήθηκαν μεταξύ των δοκιμών ποικίλουν, όμως στο σύνολο τους δεν αξιολογήθηκαν ως ικανοποιητικές. Η καταλληλότητα των δειγμάτων εξαρτάται από τα εγγενή χαρακτηριστικά τους και συνεπώς η πετρογραφική εξέταση αποτελεί ακρογωνιαίο λίθο στην αξιολόγηση των φυσικό-μηχανικών παραμέτρων των πετρωμάτων ως αδρανή υλικά. 5

7 Αφιερώνεται στην οικογένεια μου και στη μνήμη του παππού μου 6

8 Περιεχόμενα 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Γενικά Τα αδρανή υλικά Κατηγορίες πετρωμάτων για χρήση ως αδρανή υλικά Ταξινόμηση αδρανών υλικών Ταξινόμηση αδρανών υλικών με βάση τη πηγή προέλευσης Ταξινόμηση με βάση τη πηγή λήψης Ταξινόμηση με βάση τη κοκομετρική διαβάθμιση Ταξινόμηση με βάση το ειδικό βάρος τους Ταξινόμηση με βάση τη χρήση τους Τα αδρανή υλικά στην Ελλάδα Σκοπός Μεθοδολογία ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΕ ΓΕΩΤΕΚΤΟΝΙΚΕΣ ΖΩΝΕΣ 2.1 Γεωγραφική τοποθέτηση περιοχής μελέτης Γεωτεκτονικές ζώνες Γενικά Ζώνη Αξιού Υποζώνη Αλμωπίας Παλαιογραφική και γεωτεκτονική θέση Λιθοστρωματογραφική εξέλιξη Μετα-αλπική ηφαιστειότητα Αλμωπίας Η τεκτονική της Αλμωπίας ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ 3.1 Βιβλιογραφική αναφορά για τους ηφαιστίτες της Αλμωπίας Γεωλογική τοποθέτηση περιοχής μελέτης ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ 4.1 Πετρογραφία Εισαγωγή Ορυκτοχημεία Άστριοι Βιοτίτες Πυρόξενοι.58 7

9 5 ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ 5.1 Εισαγωγή Πλειοκαινικά ηφαιστειακά πετρώματα Έμμεσος χημικός προσδιορισμός της εξαλλοίωσης των πετρωμάτων ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 6.1 Εισαγωγή Περιγραφή εργαστηριακών δοκιμών Γενικές ιδιότητες Δειγματοληψία Πετρογραφική εξέταση ληφθέντων δειγμάτων Γεωμετρικές ιδιότητες Δείκτης πλακοειδούς Δείκτης επιμήκυνσης Ισοδύναμο άμμου φυσικές ιδιότητες Περιεχόμενη υγρασία Φαινόμενη πυκνότητα και υδαταπορροφητικότητα Μηχανικές ιδιότητες Δοκιμή Los Angeles Δοκιμή σημειακής φόρτισης (point load) Σκληρότητα πετρώματος κατά σφύρα Schmidt Αντοχή σε μοναξονική θλίψη Φυσικοχημικές ιδιότητες Ανθεκτικότητα στην αποσάθρωση με χρήση MgSO Δοκιμή μπλε του μεθυλενίου Αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών Γεωμετρικοί παράμετροι Φυσικοί παράμετροι Μηχανικές πααράμετροι Φυσικοχημικές παράμετροι ΕΠΙΠΛΈΟΝ ΔΟΚΙΜΕΣ 7.1 Γενικά Πειραματική προσομοίωση όξινων λιμνών Περιγραφή δοκιμής ΣΥΣΧΕΤΙΣΕΙΣ 8.1 Γενικά Συσχετίσεις μεταξύ παραμέτρων Υψηλές συσχετίσεις Ενδιάμεσες συσχετίσεις Ασθενείς συσχετίσεις 122 8

10 9 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΤΗΤΑ 9.1 Εισαγωγή Αδρανή υλικά για χρήση ως σκυροδέματα Αδρανή υλικά για χρήση ως κονιάματα Αδρανή υλικά για χρήση ως φίλτρα ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ- ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 9

11 Κεφάλαιο 1 1. Εισαγωγή 1.1 Γενικά Η ενασχόληση του ανθρώπου με το βράχο ξεκινά από τους προϊστορικούς χρόνους όπου πλήθος εργαλείων, όπλων και οχυρωματικών κατασκευών έχουν δημιουργηθεί από βραχώδη υλικά. Ανάμεσα στις βασικές ανάγκες του ανθρώπου ήταν και η δημιουργία στέγης η οποία προέκυψε με την εξέλιξη του ανθρώπου ώστε να προστατευτεί από τα στοιχεία της φύσης και αποτέλεσε βασικό γνώρισμα ανάπτυξης ενός πολιτισμού καθώς οι διάφορες κατασκευές απαιτούσαν και τους κατάλληλους τύπους πετρωμάτων. Ο εντοπισμός, η αξιολόγηση και η εξόρυξη τόσο βιομηχανικών ορυκτών και πετρωμάτων ποικίλων εφαρμογών όσο και αδρανών υλικών διαφόρων κατασκευαστικών εφαρμογών είναι καταλυτικής σημασίας για την εξέλιξη της βιομηχανίας και της κατασκευαστικής και συνεπώς για την οικονομική ανάπτυξη ενός τόπου. Τα αδρανή υλικά αποτελούν τη βάση κάθε είδους κατασκευής, καθορίζουν την αντοχή, την αισθητική έκφραση, την ασφάλεια και την άνεσή της. Αποτελούν επίσης έναν από τους σπουδαιότερους κλάδους εξόρυξης, όπου τις τελευταίες δεκαετίες παρατηρείται ραγδαία αύξηση των αναγκών παραγωγής τους. Λόγω της υψηλής απαιτούμενης ποσότητας τους, ο κατασκευαστικός κλάδος πρωτοστατεί στην κατανάλωση πρώτων υλών. Υπολογίζεται ότι Παγκοσμίως η ετήσια παραγωγή αδρανών υλικών ανέρχεται στους 16,5 δισεκατομμύρια τόνους, ακολουθώντας συνεχώς ανοδική πορεία. Στην Ευρώπη η χρησιμοποιούμενη ποσότητα αδρανών υλικών ξεπερνά τους 2 δισ. τόνους το χρόνο. Παράλληλα, οι ιδιότητες και οι συνδυασμοί των αδρανών υλικών καθορίζουν τις ενεργειακές απαιτήσεις των κτηρίων, γεγονός που ενισχύει την περιβαλλοντική τους σπουδαιότητα. Στην Ελλάδα τα αδρανή υλικά είναι ζωτικής σημασίας για την οικονομία, αφού αντιπροσωπεύουν το 45% περίπου της συνολικής παραγωγής βιομηχανικών ορυκτών και πετρωμάτων. Τα αποθέματα των πετρωμάτων που είναι κατάλληλα για την παραγωγή αδρανών υλικών είναι απεριόριστα και ο αριθμός των λειτουργούντων λατομείων υπερβαίνει τα 230. Στα σκυροδέματα όπου η συμμετοχή των αδρανών καταλαμβάνει το 75-80% της μάζας τους, ο ρόλος τους στην δημιουργία ενός 10

12 ανθεκτικού και συνεκτικού ιστού που θα παραλάβει τα φορτία της κατασκευής αλλά και θα αντέξει στις φυσικοχημικές επιδράσεις του περιβάλλοντος είναι καθοριστικός. Πολλές φορές χρησιμοποιούνται αδρανή χωρίς συνδετική ύλη, όπως συμβαίνει στις βάσεις και τις υποβάσεις των οδοστρωμάτων, στις κατασκευές στραγγιστηρίων, στις θερμομονωτικές στρώσεις κ.α. Εκτός από την χρήση τους στην παρασκευή σκυροδέματος τα αδρανή χρησιμοποιούνται στα επιχρίσματα, στην οδοποιία, στους σιδηροδρόμους και σε πολλές βιομηχανίες σαν πρώτη ύλη (τσιμέντο, ασβέστης) ή σαν προσθετικά (χαρτοποιία- ελαστικά). Τα αδρανή υλικά χρησιμοποιούνται από τον κατασκευαστικό κλάδο, είτε αυτόνομα είτε ως βασικό συστατικό των περισσοτέρων δομικών υλικών όπως έτοιμο σκυρόδεμα, άσφαλτο-σκυροδέματα, κονιάματα κ.λ.π., για την κατασκευή σχολείων, νοσοκομείων, σπιτιών και έργων υποδομής (αυτοκινητοδρόμων, αεροδρομίων, γεφυριών κ.λ.π.) συμβάλλοντας καθοριστικά στην ανάπτυξη. 1.2 Τα αδρανή υλικά Με τον όρο αδρανή υλικά (aggregates) εννοούμε τα διαβαθμισμένα, ορυκτής ή βιομηχανικής προέλευσης υλικά που χρησιμοποιούνται είτε αυτούσια (έρμα σιδηροδρομικών σταθμών, στραγγιστηρίων, φίλτρων διηθήσεως ή καθαρισμού, βράχοι θωράκισης, κ.λ.π.), είτε με συγκολλητικό υλικό (για παρασκευή κονιαμάτων, σκυροδεμάτων, ασφαλτομιγμάτων κ.λ.π. Χαρακτηρίζονται ως αδρανή διότι δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους αλλά ούτε και με το συγκολλητικό μέσο παρά μόνο συγκρατούνται απ αυτό. Στην πραγματικότητα όμως πρόκειται για υλικά χημικά ενεργά, που ελέγχουν τις ιδιότητες και τη συμπεριφορά της μάζας στην οποία συμμετέχουν. Αποτελούν βασικό συστατικό σε κάθε είδους τεχνικό έργο και αναλόγως της συγκεκριμένης κάθε φορά χρήσης τους, θα πρέπει να πληρούν συγκεκριμένες προδιαγραφές, οι οποίες ορίζονται από τα αντίστοιχα κάθε φορά πρότυπα. Μπορεί κανείς εύκολα να αντιληφθεί την αναγκαιότητα των αδρανών υλικών αν αναλογιστεί ότι καθημερινά κυκλοφορεί πάνω σε δρόμους από ασφαλτοτάπητα (δηλ. μίγμα αδρανών υλικών και πίσσας) οπού η κατανάλωση για κάθε χιλιόμετρο εθνικής οδού είναι τόνοι αδρανών υλικών, και ότι για ένα σπίτι μέσα στο οποίο κατοικεί ο μέσος άνθρωπος, αποτελείται κατά μεγάλο ποσοστό από σκυρόδεμα (δηλ. μίγμα αδρανών, τσιμέντου και άλλων προσμίκτων). Άρα συνειδητοποιώντας τη 11

13 παρουσία των αδρανών υλικών στη καθημερινή μας ζωή ξεκινάμε θεωρώντας την αναγκαιότητα τους δεδομένη και επιβεβλημένη. Στη χώρα λειτουργούν λατομεία αδρανών υλικών (εικ. 1.2 και εικ. 1.3) είτε εντός θεσμοθετημένων λατομικών περιοχών είτε σε μεμονωμένες θέσεις. Πριν την περίοδο της οικονομικής ύφεσης είχαμε ένα συνολικό όγκο παραγωγής πάνω από 100 εκατομμύρια τόνους αδρανών, μέγεθος που το 2009 έπεσε σε εκατομμύρια τόνους (εικ. 1.1). Εικόνα 1.1. Γράφημα με τη ποσοστιαία παραγωγή αδρανών υλικών ανά Περιφέρεια στην επικράτεια (Πηγή Ι,Γ.Μ.Ε) Όσο αφορά στο περιβάλλον η ανεξέλεγκτη λατόμευση σε θέσεις εκτός των θεσμοθετημένων λατομικών περιοχών οδηγεί σε άναρχη εκμετάλλευση που δεν ακολουθεί τους κανόνες της μεταλλευτικής επιστήμης και της τεχνολογίας αλλά κυρίως δεν συμβαδίζει με την αρχή της βιώσιμης ανάπτυξης, με αποτέλεσμα να υπάρχει αισθητική αλλοίωση η οποία δεν αποκαθίσταται αλλά και μελλοντικούς δυνητικούς κινδύνους όπως καταστροφές από ενδεχόμενες κατολισθήσεις, πλημμύρες κ.λ.π. Αν σκοπός είναι να μην ανασταλεί πλήρως η εξορυκτική δραστηριότητα των αδρανών υλικών, πρέπει να βρεθεί ένας τρόπος συνύπαρξης της παραγωγικής αυτής δραστηριότητας με τα φυσικά ενδιαιτήματα, τους οικοτόπους και την βιοποικιλότητα κάθε είδους. 12

14 Εικόνα 1.2. Αλληλουχία διεργασιών (απαραίτητες εργασίες) για την παραγωγή αδρανών υλικών σε υπαίθριο λατομείο. Εικόνα 1.3. Απεικόνιση των λατομικών εργασιών (διάτρηση, φόρτωση, μεταφορά). 13

15 Τα αδρανή υλικά έχουν μεγάλο εύρος εφαρμογής, όμως ο κύριος όγκος τους χρησιμοποιείται: Στην παρασκευή του σκυροδέματος, όπου τα φυσικά ή τεχνητά αδρανή υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν πρέπει να έχουν επαρκή αντοχή και πρόσφυση και χημική ανεκτικότητα ως προς το τσιμέντο. Τέτοια υλικά μπορεί να είναι προϊόντα θραύσης κυρίως ασβεστολιθικών πετρωμάτων, γρανίτη, μαγνητίτη(για την παρασκευή βαρέων σκυροδεμάτων που απορροφούν τις ακτινοβολίες) και βιομηχανικών παραπροϊόντων (σκωρία υψικαμίνων κ.α.). Ακόμη, τα αδρανή χρησιμοποιούνται για την παρασκευή άλλων δομικών υλών (τσιμεντόλιθων ή άλλων μορφοποιημένων προϊόντων από σκυρόδεμα). Στην οδοποιία, όπου τα αδρανή υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή των εύκαμπτων οδοστρωμάτων (περίπου το 90% αποτελείται από αδρανή) προέρχονται, κυρίως, από τη θραύση κατάλληλων πετρωμάτων ή άλλων υλικών φυσικών αποθέσεων (ποταμών ή χειμάρρων, θαλάσσιων). Καταλληλότερα πετρώματα για αδρανή οδοστρωμάτων είναι οι γρανίτες, γνεύσιοι, αμφιβολίτες, ανδεσίτες, πορφύρες, ψαμμίτες, χαλαζίτες και ορισμένοι σχιστόλιθοι, λόγω της αντοχής τους σε απότριψη (φθορά σε τριβή). Επιπλέον, για την ίδια χρήση μπορεί να χρησιμοποιηθούν και προϊόντα θραύσης σκωριών ή και από επεξεργασία απορριμμάτων ορυχείων (με θραύση και ταξινόμηση), εφόσον όμως πληρούνται οι απαιτούμενες φυσικομηχανικές ιδιότητες (αντοχή, επιφανειακή υφή, πορώδες κ.λπ.). Επιπρόσθετα, στην κατασκευή οδοστρωμάτων, για ορισμένα όμως μόνο στρώματα (βάσεις, υποβάσεις), μπορούν να χρησιμοποιηθούν και τεχνητά αδρανή ή θραυσμένα υλικά παλαιών οδοστρωμάτων κατασκευασμένων από ασφαλτόμιγμα ή ανακυκλούμενο σκυρόδεμα. Στη σιδηροδρομική, όπου χρησιμοποιούνται πολύ χονδρόκοκκα (50-65 mm) αδρανή στο υποσύστημα της επιδομής, η οποία αποτελείται από τις σιδηροτροχιές και τους στρωτήρες, για να εξασφαλίζουν την απαραίτητη κλίση και απόσταση μεταξύ τους. Η επιδομή εδράζεται σε στρώμα σκύρων, γνωστό ως έρμα (ballast), το οποίο πρέπει να έχει αντοχή σε θραύση και κρούση, να μην αποσαθρώνεται από τους κύκλους ψύξης απόψυξης (χαμηλό επιφανειακό πορώδες) και να μην επηρεάζεται από τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Καταλληλότερα υλικά είναι οι χαλαζίτες, 14

16 μικροκρυσταλλικά εκρηξιγενή και γρανιτικά πετρώματα, δηλαδή συνήθως μεταμορφωμένα πετρώματα, ενώ τα ιζηματογενή συνήθως πρέπει να αποφεύγονται. Καθώς επίσης και σε άλλες βιομηχανικές εφαρμογές, με πιο διαδεδομένη την τσιμεντοβιομηχανία, όπου απαιτούνται περίπου τόνοι αδρανών ανά τόνο τσιμέντου. Άλλες χρήσεις επίσης αποτελούν η παρασκευή υδράσβεστου [Ca(OH) 2 ], η χρήση ως συλλίπασμα στη μεταλλουργία, στην υαλουργία, η χρήση στη γεωργία, στις ζωοτροφές, στη φαρμακοβιομηχανία κ.λπ Κατηγορίες πετρωμάτων για χρήση ως αδρανή υλικά Ως κριτήριο διαχωρισμού των πετρωμάτων θεωρείται πλέον αποδεκτός από όλους ο τρόπος σχηματισμού τους, δηλαδή τα γενετικά κριτήρια και μόνο. Βάσει αυτού του κριτηρίου λοιπόν τα αδρανή υλικά διακρίνονται στις εξής κατηγορίες πετρωμάτων: α) Μαγματικά, β) Ιζηματογενή, γ) Μεταμορφωμένα. Μαγματικά πετρώματα: Ονομάζονται τα πετρώματα, τα οποία προέρχονται από τη στερεοποίηση φυσικού πυριτικού τήγματος. Η καταλληλότητα αυτών ως αδρανή εξαρτάται από το σύνολο των πετρογραφικών χαρακτηριστικών τους. Κύριοι εκπρόσωποι μαγματικών πετρωμάτων για την παραγωγή αδρανών υλικών αποτελούν οι γρανίτες και οι διορίτες, που είναι συνήθως αδροκρυσταλλικά έως μεσοκρυσταλλικά πετρώματα. Αποτελούν συμπαγή και σκληρά πετρώματα, ανθεκτικά στην αποσάθρωση και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε όλες τις κύριες εφαρμογές των αδρανών υλικών. Την τελευταία κυρίως δεκαετία χρησιμοποιούνται και πετρώματα τα οποια ανήκουν σε οφιολιθικά συμπλέγματα (κυρίως γάββροι, περιδοτίτες, δολερίτες) καθώς παρουσιάζουν αυξημένες φυσικομηχανικές ιδιότητες. Ιδιαίτερα οι δολερίτες έχουν χρησιμοποιηθεί παγκοσμίως ως αντιολισθηρά αδρανή οδοστρωσίας, αδρανή σκυροδεμάτων υψηλής αντοχής, σκύρα σιδηροτροχιών, (Ragan, Griffiths, Alonso et al., Τσικούρας κ.α.). Στα υπερβασικά πετρώματα ο βαθμός σερπεντινίωσης είναι αυτός που καθορίζει την καταλληλότητα τους ως αδρανή υλικά σε διάφορες εφαρμογές καθώς έντονα σερπεντινιωμένοι λιθότυποι παρουσιάζουν αισθητά χαμηλές φυσικομηχανικές ιδιότητες, σε σχέση με τους αντίστοιχούς μη σερπεντινιωμένους λιθότυπους. Τα ηφαιστειακά πετρώματα χαρακτηρίζονται από τη συμμετοχή άμορφης υαλώδους μάζας, και μπορούν να 15

17 αποτελέσουν υψηλής ποιότητας αδρανή υλικά. Ωστόσο, στην περίπτωση που παρουσιάζουν φολίωση ροής, πομφολυγώδη ή λατυποπαγοειδή υφή, είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν μόνο ως μέσης έως χαμηλής ποιότητας αδρανή υλικά. Όσον αφορά στα πυροκλαστικά πετρώματα, θεωρούνται ιδιαίτερα χαμηλής αντοχής. Σε ορισμένες όμως περιπτώσεις, όπως για παράδειγμα στη Νότιο Αφρική, μπορούν να παραχθούν υψηλής ποιότητας αδρανή υλικά από παλαιά ηφαιστειοκλαστικά πετρώματα (Αnon 1991). Ιζηματογενή πετρώματα: Ονομάζονται τα πετρώματα που προκύπτουν από την καθίζηση υλικού, που βρίσκεται διαλυμένο ή αιωρείται στο νερό ή σ άλλο μέσο ή στον αέρα, και αναπτύσσονται σε στρώματα με σημαντικές διαστάσεις. Το υλικό από το οποίο προέρχονται είναι υλικό αποσάθρωσης από πετρώματα που προϋπήρχαν. Κύριοι εκπρόσωποι των ιζηματογενών πετρωμάτων που χρησιμοποιούνται ως θραυστά υλικά για σκυρόδεμα και ως υλικά οδοστρωσίας είναι ο ασβεστόλιθος και ο ψαμμίτης. Αποτελούν πετρώματα μικρότερης μηχανικής αντοχής σε σχέση με τα μαγματικά, όμως χρησιμοποιούνται ευρέως κυρίως λόγω της ευκολίας που παρουσιάζεται κατά την εξόρυξη τους καθώς και της εκτεταμένης εμφάνισης τους στο σύνολο του Ελλαδικού χώρο. Μεταμορφωμένα πετρώματα: Ονομάζονται τα πετρώματα που προέρχονται από μεταμόρφωση μαγματικών ή ιζηματογενών ή και μεταμορφωμένων πετρωμάτων κάτω από την επίδραση φυσικοχημικών παραγόντων. Τα πετρογραφικά τους χαρακτηριστικά, καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό την καταλληλότητα τους ως αδρανή υλικά, τα οποία εξαρτώνται από τις συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας κάτω από τις οποίες έλαβε χώρα η μεταμόρφωση. Κύριοι εκπρόσωποι των μεταμορφωμένων πετρωμάτων ως αδρανή υλικά είναι ο γνεύσιος, που κατόπιν ελέγχου είναι εφικτό να χρησιμοποιηθεί σε σκυροδέματα και ο χαλαζίτης που χρησιμοποιείται κυρίως ως έρμα σε σιδηροδρομικές γραμμές λόγω της αυξημένης αντοχής του. Συχνά παρουσιάζονται σε μεταμορφωμένα πετρώματα ανισότροπες δομές οι οποίες προκαλούν επιφάνειες αδυναμίας, με αποτέλεσμα να μεταβάλλουν αρνητικά στο σύνολο τους κυρίως τις μηχανικές ιδιότητες καθιστώντας τα πολλές φορές ακατάλληλα για χρήση ως αδρανή. Ειδικότερα αποφεύγεται η χρήση τους ως αδρανή οδοποιίας λόγω τις ιδιαίτερα μικρής αντιολισθηρής ικανότητας τους. 16

18 1.2.2 Ταξινόμηση αδρανών υλικών Η περιγραφή και ταξινόμηση των αδρανών υλικών με έναν τρόπο που να εξυπηρετεί την κατασκευαστική βιομηχανία, έχει παρουσιάσει κατά καιρούς διαφόρων ειδών προβλήματα επιστημονικής, πρακτικής και βιομηχανικής φύσεως. Η ταξινόμησή τους μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους, συνήθως πραγματοποιείται με βάση α) την προέλευση τους, β) την πηγή λήψης τους, γ) το μέγεθος των κόκκων καθώς επίσης και δ) το ειδικό τους βάρος Ταξινόμηση αδρανών υλικών με βάση την πηγή προέλευσής τους Φυσικής προέλευσης: Έχουν ληφθεί από το φυσικό περιβάλλον και δεν έχουν υποστεί τίποτα περισσότερο από μηχανική επεξεργασία θραύσης, πλυσίματος και διαλογής. Στην κατηγορία αυτή συγκαταλέγονται τόσο τα αδρανή που προέρχονται από τη θραύση πετρωμάτων (π.χ. ασβεστολίθων, βασαλτών, δολεριτών) που αποσπώνται από τη βραχομάζα, όσο και εκείνα που προέρχονται από φυσικές αποθέσεις (π.χ. ποτάμιες, λιμναίες, θαλάσσιες, πλευρικά κορήματα, κώνοι κορημάτων, ποτάμιες αναβαθμίδες). Τεχνητά ή βιομηχανικά: Αφορούν σε αδρανή που έχουν προκύψει ως προϊόντα ή παραπροϊόντα βιομηχανικής δραστηριότητας, από χημική ή θερμική επεξεργασία πρώτων υλών ορυκτής ή άλλης προέλευσης. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν τα τεχνητά αδρανή υλικά που προέρχονται από ραδιενεργά απόβλητα. Τα ραδιενεργά απόβλητα από αντιδραστήρες ή οπλικά συστήματα θερμαίνονται σε υψηλή θερμοκρασία και το υλικό μετατρέπεται σε αδρανές μη ραδιενεργό. Ανακυκλωμένα: Έχουν προκύψει από την επεξεργασία και επαναχρησιμοποίηση δομικών υλικών από υφιστάμενες κατασκευές (π.χ. υλικά παλαιών οδοστρωμάτων, κατεδαφίσεως κατασκευών σκυροδέματος, τοιχοποιίας). Χρησιμοποιούνται ευρέως σε χώρες με αυξημένη κατανάλωση αδρανών υλικών (π.χ. Η.Π.Α., Ηνωμένο Βασίλειο), όπου η δημιουργία νέων λατομείων κοντά στις μεγαλουπόλεις είναι ιδιαίτερα δύσκολη Ταξινόμηση βάση της πηγής λήψης Φυσικά ή συλλεκτά: Ονομάζονται αυτά των οποίων η λήψη πραγματοποιείται από φυσικές αποθέσεις χωρίς να χρειαστεί η θραύση πετρωμάτων. Συνηθέστερος τόπος εναπόθεσης και συλλογής τέτοιων αδρανών είναι τα ποτάμια, οι αλλουβιακές 17

19 αποθέσεις κ.α. Βασικό τους μειονέκτημα αποτελεί η λεία επιφάνεια και το στρογγυλεμένο σχήμα των κόκκων τους. Αδρανή λατομείων: Ονομάζονται αυτά των οποίων η λήψη πραγματοποιείται αποκλειστικά από υπόγεια ή ανοιχτά λατομεία. Κατά την διαδικασία αυτή το πέτρωμα αποσπάται από τη μάζα της εμφάνισης συνήθως με χρήση εκρηκτικών υλών και έπεται περεταίρω επεξεργασία. Τα αδρανή λατομείων είναι η κύρια κατηγορία αδρανών υλικών που χρησιμοποιούνται στον Ελλαδικό χώρο, τόσο για την παραγωγή σκυροδέματος όσο και για άλλες χρήσεις Ταξινόμηση βάση της κοκκομετρικής διαβάθμισης Με κριτήριο το μέγεθος των κόκκων τα αδρανή διαχωρίζονται σύμφωνα με τους Ευρωπαϊκούς κανονισμούς (ΕΝ 12620) ως εξής: Χονδρόκοκκά: Καλούνται τα αδρανή με μέγιστο μέγεθος κόκκου >4mm και ελάχιστο >2mm (ογκόλιθοι, κροκάλες, έρμα,, χαλίκι, γαρμπίλι, ρυζάκι.). Λεπτόκοκκα: Καλούνται τα αδρανή με μέγιστο μέγεθος κόκκου μέχρι 4mm Παιπάλη: Θεωρείται το διαβαθμισμένο λεπτομερές αδρανές υλικό με μέγιστο κόκκο 2 mm και το οποίο διέρχεται κατά % από το κόσκινο με μέγεθος οπής 0,063mm. Αποτελεί ποικίλης σύστασης υλικό, κυρίως αργιλικό, ασβεστιτικό, ιλυώδες. Προστιθέμενο σε δομικές κατασκευές και αναλόγως την σύσταση προσδίδει συγκεκριμένες ιδιότητες Ταξινόμηση βάση του ειδικού βάρους Τα αδρανή υλικά μπορούν να διαχωριστούν ανάλογα με το βάρος τους σε α) κανονικού ειδικού βάρους, β) ελαφροβαρή και γ) βαρέα. Κανονικού ειδικού βάρους: Καλούνται τα αδρανή με ειδικό βάρος μεταξύ 2 και 3 Mg/m³ και αποτελούν τα πλέον ευρέως χρησιμοποιούμενα αδρανή για τεχνικά έργα. Ελαφροβαρή: Καλούνται τα αδρανή με ειδικό βάρος < 2 Mg/m³ και χρησιμοποιούνται κυρίως για ελαφροβαρή θερμομονωτικά σκυροδέματα ή κονιάματα. Βαρέα: Καλούνται τα αδρανή με ειδικό βάρος > 3 Mg/m³. Θεωρούνται δυσεύρετα και χρησιμοποιούνται μόνο σε περιπτώσεις που το μεγάλο βάρος του σκυροδέματος θεωρείται αναγκαίο (π.χ. θωρακίσεις κατασκευών για ραδιενεργές ακτινοβολίες). 18

20 1.2.3 Ταξινόμηση αδρανών υλικών με βάση τη χρήση τους Τα αδρανή υλικά, σε όποια κατηγορία από τις παραπάνω και αν ταξινομούνται, χρησιμοποιούνται ευρέως είτε αυτούσια, είτε με χρήση κάποιου συγκολλητικού μέσου μπορούν να ταξινομηθούν και στις εξής βασικές κατηγορίες ανάλογα με τη χρήση τους: - Αδρανή σκυροδεμάτων (aggregates for concrete). - Αδρανή ασφαλτομιγμάτων (aggregates for bituminous mixtures). - Αδρανή σκύρων σιδηροτροχιών (aggregates for railway track ballast). - Αδρανή κονιαμάτων (aggregates for mortar). - Αδρανή που χρησιμοποιούνται ως ογκόλιθοι για υδραυλικά και λιμενικά έργα (armourstones). - Αδρανή σταθεροποιημένων και μη βάσεων και υποβάσεων οδοστρωμάτων και έργων πολιτικού μηχανικού (aggregates for unbound and hydraulically bound materials). - Αδρανή που χρησιμοποιούνται ως μέσα φιλτραρίσματος (aggregates for filters). 1.3 Τα αδρανή υλικά στην Ελλάδα Στην Ελλάδα τα αδρανή υλικά είναι ζωτικής σημασίας για την οικονομία, αφού αντιπροσωπεύουν το 45% περίπου της συνολικής παραγωγής βιομηχανικών ορυκτών και πετρωμάτων. Στη χώρα λειτουργούν λατομεία αδρανών υλικών είτε εντός των ορίων θεσμοθετημένων λατομικών περιοχών είτε σε μεμονωμένες θέσεις απόληψης. Ο αριθμός των αδειοδοτηθέντων δημόσιων (εικ.1.4), δημοτικών/κοινοτικών και ιδιωτικών λατομείων αδρανών υλικών που λειτουργούν εντός ή κατ εξαίρεση εκτός λατομικής περιοχής ανέρχεται σε 195. Φυσικά υπάρχει και ένας αριθμός λατομείων τα οποία λειτουργούν χωρίς την απαιτούμενη άδεια και των οποίων ο υπολογισμός καθίσταται δυσχερής. 19

21 Εικόνα 1.4. Αδειοδοτηθέντα λατομεία αδρανών υλικών στον Ελλαδικό χώρο (Πηγή Ι.Γ.Μ.Ε). 1.4 Σκοπός Ως θέμα της η παρούσα διατριβής πραγματεύεται τη συγκριτική μελέτη των Ορυκτοπετρογραφικών και φυσικομηχανικών ιδιοτήτων καθώς και τη ποιοτική εκτίμηση των ηφαιστειακών πετρωμάτων, τα οποία βρέθηκαν στην περιοχή Πολλών 20

22 Νερών του Νομού Ημαθίας, Στα υπό εξέταση δείγματα μελετήθηκε η επίδραση του συνόλου των πετρογραφικών παραμέτρων, στην αντοχή και ανθεκτικότητα τους, με απώτερο σκοπό την τελική αξιολόγηση αυτών ως αδρανή υλικά κατασκευαστικών καθώς και περιβαλλοντικών εφαρμογών. 1.5 Μεθοδολογία Στο πρώτο στάδιο της διατριβής πραγματοποιήθηκε η υπαίθρια έρευνα των υπό μελέτη ηφαιστειακών πετρωμάτων της περιοχής των Πολλών Νερών του νομού Ημαθίας και η συλλογή υπαίθριων σχολίων και παρατηρήσεων σχετικά με την κατάσταση των πετρωμάτων όπως την τεκτονική καταπόνηση, την εξαλλοιωτική δράση καθώς και τις πιθανές δυνατότητες εξόρυξης της εκάστοτε εμφάνισης. Επίσης σε αυτό το στάδιο πραγματοποιήθηκε και η δειγματοληψία συμπαγών όγκων (με βάση τις προδιαγραφές δειγματοληψίας) για την πραγματοποίηση των εργαστηριακών δοκιμών. Σε δεύτερη φάση πραγματοποιήθηκε η εργαστηριακή έρευνα, αρχικά με την παρασκευή λεπτών και λεπτών-στιλπνών τομών στο Εργαστήριο Έρευνας Ορυκτών και Πετρωμάτων του Τμήματος Γεωλογίας, Πανεπιστημίου Πατρών. Στο ίδιο εργαστήριο πραγματοποιήθηκε επίσης και η μικροσκοπική μελέτη των δειγμάτων σε πολωτικό μικροσκόπιο με διερχόμενο φως, με στόχο τον προσδιορισμό της ορυκτολογική τους σύσταση καθώς και των ιστολογικών χαρακτηριστικών τους. Βάση της μικροσκοπικής μελέτης, επιλέχθηκαν αντιπροσωπευτικά δείγματα πετρωμάτων, προκειμένου να αναλυθούν ορυκτοχημικά και γεωχημικά. Οι γεωχημικές αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν στα εργαστήρια ACME Labs του Καναδά ενώ οι ορυκτοχημικές αναλύσεις στο Σαρωτικό Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο, του Εργαστηρίου Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας και Μικροανάλυσης της Σχολής Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Πατρών. Επιπροσθέτως, στα δείγματα που συλλέχθηκαν προσδιορίστηκαν οι γεωμετρικές, φυσικές, μηχανικές, φυσικομηχανικές τους ιδιότητες. Οι δοκιμές αυτές έλαβαν χώρα στα εργαστήρια Έρευνας Ορυκτών και Πετρωμάτων και Τεχνικής Γεωλογίας του τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών και στο εργαστήριο της Περιφέρειας Δυτικής Ελλάδος στον Τομέα Εδαφών. Η στατιστική επεξεργασία του συνόλου των δεδομένων πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του λογισμικού MS EXCEL

23 Κεφάλαιο 2 2. Γεωλογική τοποθέτηση περιοχής μελέτης σε γεωτεκτονικές ζώνες 2.1 Γεωγραφική τοποθέτηση της περιοχής μελέτης Τα Πολλά Νερά (Τοπική Κοινότητα Μαρίνης - Δημοτική Ενότητα Ανθεμιων), αποτελούν χωριό, oικισμό που ανήκει στον δήμο Νάουσας της Περιφερειακής Ενότητας Ημαθίας που βρίσκεται στην Περιφέρεια Κεντρικής Μακεδονίας, σύμφωνα με τη διοικητική διαίρεση της Ελλάδας όπως διαμορφώθηκε με το πρόγραμμα Καλλικράτης. Κατά τη διοικητική διαίρεση της Ελλάδας με το σχέδιο Καποδίστριας, μέχρι το 2010, τα Πολλά Νερά ανήκαν στο Τοπικό Διαμέρισμα Μαρίνης, του πρώην Δήμου Aνθέμιων του Νομού Ημαθίας. Ο Ν. Ημαθίας έχει έκταση km 2 και πληθυσμό κατοίκους. Συνορεύει Δ με το Ν. Κοζάνης, Β με το Ν. Πέλλας, Α με το Ν. Θεσσαλονίκης, ΝΑ και Ν με το Ν. Πιερίας και ΝΔ με το Ν. Κοζάνης και βρέχεται σε ένα μικρό τμήμα του από τον Θερμαϊκό κόλπο. Πρωτεύουσα του νομού Ημαθίας είναι η Βέροια. Το έδαφος της Ημαθίας είναι κατά το ήμισυ σχεδόν πεδινό και κατά το ήμισυ ορεινό. Στην Ημαθία βρίσκεται μια από τις σημαντικότερες οροσειρές της Μακεδονίας, το Βέρμιο. Η κύρια κορυφογραμμή του εκτείνεται κατά μήκος των συνόρων του με το Ν. Κοζάνης. Ψηλότερη κορυφή του είναι το Τσανακτσή (2.052 m). Άλλες κορυφές του είναι η Μαύρη Πέτρα (2.027 m), το Παλάτι (1.895 m), το Αρσούμπασι (1.874 m), το Ξεροβούνι (1.804 m) και ο Πιλάλοφος (1.749 m). Έχει μόνο μια μεγάλη πεδιάδα, στο αριστερό τμήμα της. Μεγάλο μέρος καλυπτόταν παλιότερα από τα νερά της λίμνης των Γιαννιτσών και είναι εύφορη με άφθονα νερά. Οι κυριότεροι ποταμοί της Ημαθίας είναι: ο Λουδίας που ρέει κατά μήκος των συνόρων του νομού με το Ν. Θεσσαλονίκης, ο Αλιάκμονας που διαρρέει κατά μήκος όλο το νομό, ο Τριπόταμος που περνάει από τη Βέροια, όπου σχηματίζει τους γνωστούς καταρράκτες της και η Αραπίτσα που περνάει από τη Νάουσα. Το κλίμα της Ημαθίας είναι ηπειρωτικό, με δριμείς χειμώνες και ζεστά καλοκαίρια. Όσον αφορά την περιοχή των Πολλών Νερών, βρίσκεται στο βόρειο άκρο του νομού Ημαθίας, κοντά στα όρια με τον Νομό Πέλλας και σε απόσταση 2 χιλιόμετρα. από το Λουτροχώρι (Εικόνα 5), και 26 χιλιόμετρα βορειοδυτικά της πόλης της Βέροιας. 22

24 Τα Πολλά Νερά έχουν υψόμετρο 147 m από την επιφάνεια της θάλασσας, σε γεωγραφικό πλάτος 40, και γεωγραφικό μήκος 22, Εικόνα 2.1. Δορυφορική εικόνα της περιοχής Πολλών Νερών όπου έγινε η δειγματοληψία. 2.2 Οι Γεωτεκτονικές ζώνες Γενικά Οι Ελληνικές οροσειρές, που ανήκουν στο Διναρικό κλάδο του Αλπικού συστήματος, υποδιαιρούνται σε γεωτεκτονικές ζώνες οι οποίες συνηθίστηκε να λέγονται «Ελληνίδες ζώνες». Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή το Ελληνικό γεωσύγκλινο, που άρχισε να λειτουργεί από το Τριαδικό ως τμήμα του τεράστιου Αλπικού γεωσυγκλίνου, είχε στον πυθμένα του μικρές και μεγάλες υποθαλάσσιες ράχες που διαχώριζαν βαθιές και βαθύτερες αύλακες. Το σύστημα αυτό των εναλλασσόμενων υποθαλάσσιων αυλάκων και ράχεων θεωρήθηκε ως δημιούργημα προγενέστερων πτυχώσεων, το οποίο όμως υπέστη διάφορες τροποποιήσεις κατά τη διάρκεια της Αλπικής ιζηματογένεσης, 23

25 προερχόμενες από τη δράση ενδογενών δυνάμεων που πολλές φορές είχαν ως αποτέλεσμα την προσωρινή ανάδυση ορισμένων τμημάτων του πυθμένα της Τηθύος. Με βάση το πραπάνω εναλλασσόμενο σύστημα αυλάκων και ράχεων ο Ελληνικός χώρος διακρίθηκε σε ισοπικές ζώνες, διάκριση που αντανακλά την παλαιογεωγραφική κατάσταση καθεμιάς ζώνης και στηρίζεται στα Αλπικά ιζήματα. Η διάκριση της κάθε ζώνης από την άλλη στηρίζεται στον ιδιαίτερο ρόλο της καθεμιάς στο σύστημα γεωδυναμικής εξέλιξης και ο ρόλος αυτός μεταφράζεται ως ένα βαθμό σε κάποια συγκεκριμένη παλαιογεωγραφική θέση. Σύμφωνα με τις επικρατούσες απόψεις, κάθε γεωτεκτονική ζώνη συνίσταται από μία ορισμένη στρωματογραφική διαδοχή ιζηματογενών πετρωμάτων, από τους ιδιαίτερους λιθολογικούς χαρακτήρες της και από την ιδιαίτερη τεκτονική της συμπεριφορά, στοιχεία που εξαρτώνται από την παλαιογεωγραφική της θέση καθώς και από την γεωτεκτονική της τοποθέτηση. Τα τεκτονικά σχήματα που είχαν προταθεί μέχρι το 1970 για τη διαίρεση του Ελληνικού χώρου σε γεωτεκτονικές ζώνες στηρίχθηκαν βασικά σε μία υποθετική Αλπική παλαιογεωγραφία δια μέσου του δυαδικού συστήματος αυλάκων ράχεων όπως διαμορφώθηκε στη θεωρία του Αλπικού γεωσυγκλίνου (Aubouin 1965). Οι Ελληνικές γεωτεκτονικές ζώνες (εικ. 2.2) είναι, από τα Ανατολικά προς τα Δυτικά, οι εξής: (κατά Mountrakis et al. 1983): 1) Η μάζα της Ροδόπης 2) Η Σερβομακεδονική ζώνη 3) Η Περιροδοπική ζώνη 4) Η ζώνη Παιονίας 5) Η ζώνη Πάικου ΖΏΝΗ ΑΞΙΟΥ 6) Η ζώνη Αλμωπίας 7) Η Πελαγονική ζώνη 8) Η Αττικοκυκλαδική Μάζα 9) Η ζώνη Παρνασσού-Γκιώνας 10) Η ζώνη Ωλονού Πίνδου 11) Η ζώνη Γαβρόβου-Τρίπολης 12) Η Αδριατικοϊόνιος ζώνη 13) Η ζώνη Παξών ή Προαπούλια 24

26 Εικόνα 2.2. Γεωτεκτονικό σχήμα των Ελληνίδων ζωνών (Κατά Mountrakis et al. 1983). Εκτός από τις παραπάνω δεκατέσσερις ζώνες, υπάρχουν ακόμη ως διακριτές γεωτεκτονικές μονάδες η Ενότητα "Ταλέα όρη Πλακώδεις ασβεστόλιθοι" που μάλλον ανήκει στην Αδριατικοϊόνιο ζώνη και εντοπίζεται σε Κρήτη και Πελοπόννησο, καθώς και η Ενότητα Βοιωτίας, που εμφανίζεται σε ηπειρωτική και ανατολική Ελλάδα, πιθανόν αποτελεί τμήμα της Πελαγονικής ζώνης. Από τις γεωτεκτονικές ζώνες της Ελλάδας οι μάζες Ροδόπης και Σερβομακεδονικής θεωρούνται ότι αποτελούν την "Ελληνική Ενδοχώρα", οι ζώνες Περιροδοπική, Παιονίας, Πάικου, Αλμωπίας, Πελαγονική, Αττικοκυκλαδική ονομάζονται "Εσωτερικές Ελληνίδες" και οι ζώνες Παρνασσού-Γκιώνας, Ωλονού-Πίνδου, Γαβρόβου - Τρίπολης, Αδριατικοϊόνιος και Παξών ονομάζονται "Εξωτερικές Ελληνίδες". Οι ονομασίες Εσωτερικές και Εξωτερικές Ελληνίδες οφείλονται στο ότι οι πρώτες κατέχουν τα εσωτερικά τόξα των Ελληνίδων οροσειρών, ενώ οι δεύτερες 25

27 τα εξωτερικά. Η διάκριση τους στηρίχθηκε στο γεγονός ότι οι Εσωτερικές Ελληνίδες υπέστησαν τη δράση μιας Ανωιουρασικής - Κατωκρητιδικής, ορογενετικής δράσης η οποία δεν επέδρασε στις Εξωτερικές Ελληνίδες οι οποίες επηρεάστηκαν μόνο από την τελική ορογένεση του Τριτογενούς. Στις εσωτερικές ζώνες έχουν μεγάλη εξάπλωση τα μεταμορφωμένα πετρώματα, που αντιπροσωπεύουν προαλπικά πετρώματα αλλά και αλπικά ιζήματα Τριαδικού- Ιουρασικού, καθώς επίσης υπάρχει μεγάλη εξάπλωση μαγματικών πετρωμάτων τόσο Μεσοζωικής Τριτογενούς ηλικίας όσο και Παλαιοζωικής. Αντίθετα από τις Εξωτερικές ζώνες απουσιάζουν τα μεταμορφωμένα πετρώματα του προαλπικού υποβάθρου, με μόνη εξαίρεση την ενότητα Φυλλιτών Χαλαζιτών στην Κρήτη και τη Νότια Πελοπόννησο που βρίσκονται τεκτονικά κάτω από τα Αλπικά ιζήματα της ζώνης Γαβρόβου Τρίπολης καθώς και τα μαγματικά πετρώματα με μόνη εξαίρεση περιορισμένες εμφανίσεις ηφαιστειακών που παρατηρούνται στη βάση της Ζώνη Ωλονού Πίνδου. Η περιοχή μελέτης που εντοπίζεται μεταξύ της περιοχής της Βέροιας και της Νάουσας φαίνεται ότι εντάσσεται στις ζώνες της Πελαγονικής και του Αξιού και ποιο συγκεκριμένα στην υποζώνη Αλμωπίας. Με την υποζώνη Αλμωπίας να σχηματίζει διάφορους σχηματισμούς με την μορφή λεπιών οι οποίοι εφιππεύουν τμηματικά σε τεμάχη της Πελαγονικής δημιουργώντας έτσι μείξεις πετρωμάτων. Στη συνέχεια παρατίθεται αναλυτικά η υποζώνη Αλμωπίας Ζώνη Αξιού Η ζώνη Αξιού, οφείλει το όνομα της στον ομώνυμο ποταμό της Κεντρικής Μακεδονίας και συχνά αναφέρεται στη διεθνή βιβλιογραφία με το όνομα «Ζώνη Vardar» από την αντίστοιχη ονομασία του ίδιου ποταμού στη F.Y.R.O.M.. Καθορίσθηκε αρχικά από τον Kossmat (1924) ως μία ζώνη ΒΒΔ-ΝΝΑ διεύθυνσης και πλάτους km, παρεμβαλλόμενη μεταξύ της μάζας της Ροδόπης προς τα Ανατολικά και της Πελαγονικής προς τα Δυτικά. Αρχίζει από την περιοχή των Σκοπίων της F.Y.R.O.M.., επεκτείνεται μέχρι το Θερμαϊκό κόλπο και το Αιγαίο, όπου περιλαμβάνει ορισμένα από τα νησιά των Βορείων Σποράδων και κάμπτεται στη συνέχεια προς τη Μικρά Ασία, με πιθανή διεύθυνση ΝΔ-ΒΑ. 26

28 Ο Osswald (1938) ήταν ο πρώτος βασικός ερευνητής της Ζώνης Αξιού και σύμφωνα με τις απόψεις του η ζώνη λειτούργησε κατά το Μεσοζωϊκό ως γεωσύγκλινο που διαμορφώθηκε στο Περμοτριαδικό. Βασικό χαρακτηριστικό της ζώνης Αξιού αποτελούν οι μεγάλες οφιολιθικές μάζες, που έχουν εξάπλωση σε όλο το χώρο της και συνιστούν στο σύνολο τους την εσωτερική οφιολιθική λωρίδα της Ελλάδος γνωστή και ως «IRO (Internal Ophiolite)» (Mountrakis 2010). Η παρουσία των οφιολίθων παρουσιάζει μεγάλη σημασία για τη γεωτεκτονική εξέλιξη των Ελληνίδων και καθορίζει την γεωτεκτονική θέση της Ζώνης του Αξιού ως τον παλιό ωκεάνιο χώρο με ωκεάνιο φλοιό και ιζήματα βαθιάς θάλασσας στη διάρκεια του Μεσοζωικού. Έρευνες πολλών δεκαετιών επιχειρούν να διευκρινίσουν ποιος ήταν ο ωκεάνιος αυτός χώρος. Ήταν ο ωκεανός της Παλαιο- Τηθύος που έκλεισε το Μεσο-Ιουρασικό; Ή ήταν μια μικρότερη ωκεάνια λεκάνη που άνηκε στο σύστημα της Νέο- Τηθύος του Μεσοζωικού ή μήπως μια μικρή ωκεάνια λεκάνη του ενιαίου συστήματος του ωκεανού που κάλυπτε η Τηθύς θάλασσα; Παρ όλες τις ερευνητικές προσπάθειες που έγιναν και τα αντικρουόμενα συμπεράσματα που εκφράστηκαν από αυτές, το θέμα δεν έχει καταλήξει σε μια γενικότερη αποδεκτή άποψη από όλους τους επιστήμονες οι οποίοι ασχολήθηκαν με αυτό. Όσο αφορά την τεκτονική δομή η ζώνη Αξιού χαρακτηρίζεται γενικά από την παρουσία συνεχών τεκτονικών λεπιών που είναι προσανατολισμένα με παράταξη ΒΔ- ΝΑ και με κλίση προς τα ΒΑ και το ένα εφιππεύει το άλλο προς τα δυτικά. Η τεκτονική φάση που δημιούργησε αυτή την έντονη λεπιοειδή δομή τοποθετείται στο Τριτογενές στην τελική ηπειρωτική σύγκρουση της Απούλιας με την ενιαία Κιμμερική Ευρασιατική Ήπειρο. Όσον αφορά επίσης την διαίρεση της ζώνης Αξιού, από τους παλαιότερους ερευνητές (π.χ Kossmat 1924, Osswald 1938), είχαν επισημανθεί διαφορές λιθοστρωματογραφικής εξέλιξης μεταξύ των δύο πλευρών της ζώνης Αξιού, διαφορές που τις εξέφρασαν με τον καθορισμό υποζωνών με διάφορες ονομασίες. Ο τελικός διαχωρισμός των υποζωνών πραγματοποιήθηκε από τον Mercier (1966) σε τρείς επιμέρους ζώνες τις οποίες ανάλογα με τους παλαιογεωγραφικούς χαρακτήρες ονόμασε αντίστοιχα «Αύλακα Παιονίας», «Ύβωμα Πάικου» και «Αύλακα Αλμωπίας» (εικ ). Το βασικό κριτήριο με το οποίο πραγματοποιήθηκε η διαίρεση είναι το γεγονός ότι στο Πάικο παρατηρείται μία νηριτική ασβεστολιθική 27

29 σειρά ηλικίας Ιουρασικού η οποία δείχνει ότι η περιοχή του Πάικου ήταν υποθαλάσσια ράχη με σχετικά ρηχή θάλασσα, ενώ στην Παιονία και Αλμωπία τα αντίστοιχα ιζήματα Ιουρασικού είναι βαθιάς θάλασσας αργιλικά και κερατολιθικά. Εικόνα 2.3. Χάρτης Γεωτεκτονικών ζωνών της Ελλάδας, με έντονα χρώματα παρουσιάζονται οι υποζώνες της ζώνης του Αξιού (από Mountrakis et al. 1983) Υποζώνη Αλμωπίας Παλαιογραφική και γεωτεκτονική θέση Η υποζώνη Αλμωπίας αποτελεί το δυτικό τμήμα της ζώνης Αξιού και καθορίστηκε με παλαιογεωγραφικά κριτήρια ως μία αύλακα που περιβαλλόταν Ανατολικά από το ύβωμα του Πάικου και Δυτικά από το ύβωμα της Πελαγονικής (Mercier, 1966). Σήμερα η Αλμωπία θεωρείται ότι αντιπροσωπεύει το πιο δυτικό τμήμα της παλιάς ωκεάνιας περιοχής της Τηθύος. Επίσης θεωρείται ότι είναι και το ανατολικό περιθώριο του ηπειρωτικού τεμάχους της Πελαγονικής πάνω στο οποίο επωθήθηκαν από τα Ανατολικά οι οφιόλιθοι και τα ιζήματα βαθιάς θάλασσας του ωκεανού της Τηθύος. Αποτελείται κυρίως από οφιόλιθους και ιζηματογενή πετρώματα βαθιάς θάλασσας, από τα Ανωκρητιδικά επικλυσιγενή ιζήματογενή πετρώματα καθώς και από μεταμοφωμένα πετρώματα. Στην περιοχή ανάμεσα στη Βέροια και στη Νάουσα 28

30 οι παραπάνω σχηματισμοί βρίσκονται υπο μορφή λεπιών τα οποία από τα Ανατολικά προς τα Δυτικά εφιππεύουν ή επωθούνται το ένα πάνω στο άλλο και στο σύνολο τους επωθούνται πάνω στην Πελαγονική Ζώνη. Αποτέλεσμα της λεπιοειδούς τεκτονικής, είναι τα πετρώματα της Αλμωπίας να εμφανίζονται σε συνεχείς επαναλήψεις και σχηματίζουν λέπια μικρής καθώς και μεγάλης έκτασης. Με βάση τα μεγάλα λέπια, η υποζώνη Αλμωπίας διαιρείται σε ενότητες η κάθε μια από τις οποίες συνιστά ένα μεγάλο τεκτονικό λέπι. Οι ενότητες αυτές συγκροτούνται είτε από όλους τους σχηματισμούς της υποζώνης είτε από μερικούς και εφιππεύουν η μία πάνω στην άλλη από Ανατολή προς Δύση. Οι ενότητες αυτές, όπως παρουσιάζονται και παρακάτω στον σχηματικό χάρτη με όλες τις υποενότητες της υποζώνης Αλμωπίας (εικ. 2.4)που συνήθως έχουν ονόματα χωριών της περιοχής είναι οι εξής : Ενότητες ανατολικές: Άνω Γαρέφι, Μαυρόλακου, Κρανιών Ενότητες μεσαίες: Λύκων, Μαργαρίτας, Κλεισοχωρίου, Νέας Ζωής, Μεσημερίου Ενότητες δυτικές: Κερασιάς, Κεδρώνα Ενότητες βόρειες: Πέτερνικ, Λουτρών Πόζαρ 29

31 Εικόνα 2.4. Σχηματικός χάρτης με τις ενότητες της υποζώνης Αλμωπίας. 1 : Ενότητες Αλμωπίας, 2:Πελαγονική ζώνη, 3:Υποζώνη Πάικου, 4: Τεταρτογενή, 5: μεταλπικοί ηφαιστειακοί σχηματισμοί,f:ρήγμα, φ: ανώμαλες επαφές (Κατά Mercier 1966) Λιθοστρωματογραφική εξέλιξη Οι σχηματισμοί της υποζώνης εμφανίζουν αρκετές διαφορές από περιοχή σε περιοχή, οι οποίες αντανακλούν σε πιθανές παλαιογεωγραφικές διαφορές των ενοτήτων. Οι βασικοί σχηματισμοί μπορούν να συνοψιστούν στην παρακάτω λιθοστρωματο-γραφική στήλη (εικ. 2.5) από τους βαθύτερους προς τους ανώτερους ορίζοντες. 30

32 Εικόνα 2.5. Συνοπτική λιθοστρωματογραφική στήλη της υποζώνης Αλμωπίας. 1: Ψαμμίτες, 2:αργιλικούς σχίστες, 3: κροκαλοπαγή και άλλα κλαστικά ιζήματα, 4: φακοί ασβεστολίθων, 5:ασβεστόλιθοι, 6: κερατόλιθοι, 7: ηφαιστειακά υλικά, 8: τόφφοι και ηφαιστειοκλαστικά, 9: οφιόλιθοι,10: mélange, 11: μάρμαρα και κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι, 12: δολομίτες, 13: σχιστόλιθοι, 14: αμφιβολίτες, 15: γνεύσιοι (Κατά Mountrakis et al. 1983). Σπουδαιότερος σχηματισμός λόγω της μεγάλης του έκτασης θεωρείτο οι οφιόλιθοι που εμφανίζονται με μεγάλες μάζες σε σχεδόν όλες τις ενότητες. κυρίως αποτελούνται από σερπεντινίτες, βασικές λάβες, δολερίτες και συνιστούν υπόλειμμα μιας μεγαλύτερης παλαιότερης οφιολιθικής ακολουθίας, ηλικίας Ιουρασικής, της οποίας η τεκτονική τοποθέτηση έλαβε χώρα στις αρχές του Άνω Ιουρασικού. Συμπτυχωμένες με τους οφιόλιθους βρίσκονται αρκετές ιζηματογενείς, ηφαιστειοϊζηματογενείς και κλαστικές σειρές που αναφέρονται ως ένας ορίζοντας παρόμοιας ηλικίας με τους οφιόλιθους. Οι σειρές αυτές περιλαμβάνουν κυρίως ιζηματογενή πετρώματα, όπως ραδιολαρίτες, αργιλικούς σχίστες, ψαμμίτες, πελαγικούς ασβεστόλιθους. Εντός των οφιόλιθων παρεμβάλλονται συχνά pillow lavas, δολερίτες, βασικές λάβες, ακόμα και ηφαιστειοκλαστικά υλικά και τόφφοι. 31

33 Η μετά-αλπική ηφαιστειότητα της Αλμωπίας Στο χώρο της Αλμωπίας, όπου ήταν ήδη διαμορφωμένος οριστικά από τις αλπικές πτυχώσεις, εκδηλώθηκε έντονη ηφαιστειότητα κυρίως στο τέλος του τριτογενούςαρχές τεταρτογενούς. Το ακριβής αίτιο γένεσης της ηφαιστειότητας αυτής δεν έχει ακόμα διευκρινισθεί στα διάφορα γεωτεκτονικά μοντέλα που προτάθηκαν για τον ελληνικό χώρο. Παρόλα αυτά, έχουν γίνει ισότοπα Sr-Nd όπου υποστηρίζεται πως η πετρογένεση αυτών των Πλειοκαινικών ηφαιστειακών πετρωμάτων συνδέεται με γεωτεκτονικό περιβάλλον πάνω από ζώνη καταβύθισης SSZ λόγω μερικής τήξης που συνέβη στη μανδυακή σφήνα (Eleftheriadis et al. (2003) ). Με την ηφαιστειότητα αυτή δημιουργήθηκε μια σειρά μεγάλων ηφαιστειακών κέντρων στην περιοχή του όρους Βόρας, ενώ τα τοφφικά υλικά από τις εκρήξεις αυτών κάλυψαν μια πολύ μεγαλύτερη έκταση τόσο στο Βόρα όσο και στην Νότια Αλμωπία. Η ηφαιστειότητα της Αλμωπίας μελετήθηκε από τον Σολδάτο (1955) ο οποίος και καθόρισε τον πετρολογικό τύπο και τη χημική σύσταση κάθε ηφαιστειακού κέντρου και διέκρινε τρείς βασικές ομάδες ηφαιστειακών πετρωμάτων: 1) ομάδα ανδεσιτών οι οποίοι εξαπλώνονται στο ανατολικό τμήμα του Βόρα 2) ομάδα Δελλενιτών - Λατιτών (ή τραχειανδεσιτών) οι οποίοι εξαπλώνονται στο βορειοδυτικό Βόρα 3) ομάδα τραχειτών που βρίσκονται στη νοτιοδυτική περιοχή του Βόρα. Δεν διακρίνονται μεγάλες διαφορές μεταξύ των ομάδων ενώ συγχρόνως παρατηρούνται και μεταβατικοί μεταξύ τους τύποι, πράγμα το οποίο καθιστά πολύ πιθανή την προέλευση όλων των εμφανίσεων από ένα κοινό μάγμα γενικής σύστασης λατιτικής - δελενιτικής. Η ακριβής ηλικία των ηφαιστειακών εκρήξεων προσδιορίστηκε στο Άνω Πλειόκαινο- Κατώτερο Τεταρτογενές τόσο με παλυνολογικές έρευνες όσο και με ραδιοχρονολογήσεις (5-2 Μa) και παλαιομαγνητικές μελέτες Η τεκτονική της Αλμωπίας Βασικό τεκτονικό στοιχείο της υποζώνης της Αλμωπίας είναι η τεκτονική τοποθέτηση των οφιολίθων και των συνοδών ιζημάτων της Τηθύος πάνω στο ανατολικό περιθώριο του πελαγονικού ηπειρωτικού τεμάχους κατά το Άνω Ιουρασικό. Το τεκτονικό αυτό κάλυμμα που επωθήθηκε πάνω στην Πελαγονική ζώνη 32

34 ονομάζεται «Ηωελληνικό κάλυμμα (Eohellenic nappe) και οδήγησε στο σχηματισμό των οφιολιθικών mélange. Έτσι, η υποζώνη της Αλμωπίας αποτελεί το δυτικό τμήμα της ωκεάνιας λεκάνης του Αξιού και ταυτόχρονα είναι ο χώρος της επώθησης των οφιολίθων στο ηπειρωτικό περιθώριο. Μετά την τεκτονική επώθηση των οφιολίθων, κατά το Κάτω Κρητιδικό το ηπειρωτικό περιθώριο με τους επωθημένους οφιολίθους αναδύθηκε και χέρσευσε μέχρι την Άνω Κρητιδική επίκλυση που είχε ως αποτέλεσμα την απόθεση των επικλυσιγενών ιζημάτων. Οι σχηματισμοί 9, 10, 11 αποτελούν την επικλυσιγενή ιζηματογένεση Μέσου- Άνω Κρητιδικού. Σε ορισμένες περιοχές βρίσκονται και οι τρεις με την πλήρη συγκρότησή τους, σε ορισμένες όμως άλλες ο ορίζοντας 9 περιορίζεται σε ένα πολύ λεπτό στρώμα κροκαλοπαγούς. Επιπλέον, τα στρώματα του Μέσου Άνω Κρητιδικού βρίσκονται ασύμφωνα πάνω στους προεπικλυσιγενείς σχηματισμούς (αυτούς που σχηματίστηκαν πριν την ορογένεση Άνω Ιουρασικού Κάτω Κρητιδικού). Έτσι, ο ορίζοντας 9 αποτέθηκε πάνω στους οφιόλιθους και τα συνοδά πετρώματα (ορίζοντες 5, 6, 7, 8), αλλά μερικές φορές αποτέθηκε πάνω σε προοφιολιθικά πετρώματα του ηπειρωτικού περιθωρίου (ΜΟΥΝΤΡΑΚΗΣ, 2010). Επίσης, τα μεταμορφωμένα πετρώματα της ζώνης αυτής τόσο στις βόρειες ενότητες όσο και στις δυτικές, έχουν ομοιότητες με τα πετρώματα της Πελαγονικής, με αποτέλεσμα μα πιστεύεται ότι αποτελούν τεκτονικά παράθυρα της Πελαγονικής ζώνης κάτω από τα τεκτονικά λέπια και καλύμματα της Αλμωπίας. Γενικά, τα λέπια της Αλμωπίας κατά την τελική πτύχωση προωθήθηκαν προς τα δυτικά και εφίππευσαν ή και επωθήθηκαν πάνω στην Πελαγονική ζώνη. Η επώθηση αυτή γίνεται άλλοτε πάνω στους Άνω κρητιδικούς ασβεστόλιθους της Πελαγονικής και άλλοτε πάνω στα Τριαδικοϊουρασικά μάρμαρα. Όμως, λόγω της λεπίωσης των στρωμάτων άλλοτε ο πρώτος σχηματισμός που εφιππεύει είναι το Άνω κρητιδικό κάλυμμα, άλλοτε οι οφιόλιθοι και άλλοτε τα προοφιολιθικά μεταμορφωμένα πετρώματα. Κατά τη συμπιεστική αυτή τεκτονική έγινε και το τεκτονικό κάλυμμα του Βερμίου (ΜΟΥΝΤΡΑΚΗΣ, 2010). Επιπλέον, για το σχηματισμό των λεπίων συνέβαλε και ένας μεγάλος αριθμός ανάστροφων επιμηκών ρηγμάτων με διεύθυνση ΒΔ-ΝΑ και κλίση ΒΑ. Τα ρήγματα αυτά σχηματίστηκαν κατά τη διάρκεια των τελικών πτυχώσεων του Τριτογενούς, παράλληλα στους άξονες των πτυχών με αποτέλεσμα να σχηματίσουν τα τεκτονικά λέπια. 33

35 Συμπερασματικά, είναι φανερό ότι υπήρξαν δύο μεγάλες επωθήσεις από την Αλμωπία προς την Πελαγονική: Α) μία μεγάλη επώθηση των οφιολίθων και των ωκεάνιων ιζημάτων πάνω στο περιθώριο της Πελαγονικής κατά το Άνω Ιουρασικό, που αποτέλεσε το Ηωελληνικό κάλλυμα, και Β) μία δεύτερη επώθηση κατά το Τριτογενές με την τελική πτύχωση που δημιούργησε τα τεκτονικά λέπια της Αλμωπίας, στην οποία συμμετείχαν και Άνω Κρητιδικά στρώματα. Στη συνέχεια κατά το εφελκυστικό στάδιο μετά τις πτυχώσεις, κατά το Ολιγόκαινο, δημι-ουργήθηκαν κανονικά ρήγματα τα οποία ήταν επιμήκη κατά την ΒΔ-ΝΑ διεύθυνση των πτυ-χωμένων στρωμάτων. 34

36 Κεφάλαιο 3 3. Γεωλογία της περιοχής μελέτης 3.1 Βιβλιογραφικές αναφορές για τους ηφαιστίτες της Αλμωπίας Στην παρούσα διατριβή τα δείγματα που λήφθηκαν και μελετήθηκαν από την περιοχή των πολλών νερών του Ν. Ημαθίας και ανήκουν στην ζώνη Αλμωπίας είναι ανδεσίτες. Οι πρώτες αναφορές από την μελέτη των ηφαιστειακών πετρωμάτων της Αλμωπίας, έγιναν από : Cvijic (1908) ο οποίος αναφέρει πως οι ηφαιστίτες είναι ηλικίας Άνωολιγόκαινου ενώ λιγα χρόνια αργότερα ο Kassmat (1924) (εικ. 3.1) χρονολογεί τους ηφαιστίτες Κάτω Μειοκαινικούς. και οι δυο θεωρούν γενεσιουργό αίτιο της ηφαιστειακής αυτής δράσης την ρηξιγενή τεκτονική. Εικόνα 3.1. Οι ηφαιστίτες της Αλμωπίας (τραχείτες και ανδεσίτες Μειόκαινου) όπως χαρτογραφήθηκαν από τον Kossmat (1924) Ο Osswald χαρτογραφεί το 1929 την περιοχή και ο χάρτης εκδίδεται το 1931 από την Γεωλογική υπηρεσία Ελλάδος. Μέσω του χάρτη γίνεται πρώτη φορά διάκριση 35

37 μεταξύ λαβών (τραχείτες και ανδεσίτες Μειόκαινου) και ηφαιστειοκλαστικού υλικού (τόφφοι και τοφφίτες). Για πρώτη φορα χαρτογραφούνται οι περιοχές των ηφαιστειακών εμφανίσεων της Ελλάδας από τον Σολδάτο (1955) όπου οριοθετεί τα κυριότερα ηφαιστειακά κέντρα (εικ.3.2) περιγράφοντάς τα ως θόλοι, φλέβες τροφοδοσίας ή ρεύματα και παραθέτει λεπτομερή περιγραφή των λαβών που τα αποτελούν. Πετρογραφικά αναγνωρίζει τρεις κύριες κατηγορίες, με πρώτη αυτή των ανατολικών κέντρων με χαρακτηριστική την παρουσία κεροστίλβης, δεύτερη αυτή του δυτικού τομέα με μικρό ποσοστό φαινοκρυστάλλων και τρίτη αυτή των λαβών του δυτικού τομέα με χαρακτηριστική την παρουσία σανίδινου και απουσία κεροστίλβης. Σαν υποομάδα αναφέρει τις λάβες των νοτιοδυτικών κέντρων (Κραβίτσα, Παπά, Άννα) με χαρακτηριστική την παρουσία Αυγίτη. Πετροχημικά αναφέρει μάγμα πλούσιο σε αλκάλια και θεωρεί πως «είναι πιθανή η προέλευση όλων των εμφανίσεων από κοινό μάγμα και οι διαφορές τους στην διαφοροποίηση λόγω κλασματικής κρυστάλλωσης και μετακίνησης του μάγματος.» Εικόνα 3.2: τα ηφαιστειακά κεντρα της Αλμωπίας κατά τον Σολδάτο (1955) Οι Marcier & Sauvage (1965) για πρώτη φορά αποδίδουν στην ηφαιστειακή δράση ηλικία Άνω Πλειοκαινική, βασιζόμενοι στην χρονολόγηση τοφφιτών ορεινής περιοχής με γυρεόκοκκους. Ο Mercier (1968) στα πλαίσια της γεωλογικής μελέτης της ευρύτερης περιοχής χαρτογραφεί και μελετά τις ηφαιστειακές εμφανίσεις αναφέροντας χαρακτηριστικά 36

38 «τα κέντρα εκρήξεων δημιουργήθηκαν λόγω των ηφαιστειοτεκτονικών βυθίσεων του πλειόκαινου, οφειλομένων εις την δράση των εγκάρσιων ρηγμάτων (διευθ. Β45 έως Β70) των επιβαλλόμενων επί των εγκάρσιων διαταράξεων προγενεστέρων της εφαπτομενικής φάσης του Άνω Πριαμπονίου. Επίσης υποθέτει μια πρώτη εκρηκτική δραστηριότητα που τροφοδοτείται από ρυολιθικά μάγματα και εν συνεχεία ηφαιστειακή δράση τροφοδοτείται από δελενιτικά, τραχειανδεσιτικά, τραχειτικά και ανδεσιτικά μάγματα. Οι Marakis & Sideris (1973) μελετούν πετρογραφικά και πετρολογικά δείγματα λαβών ηφαιστειοκλαστικών αποθέσεων της πεδινής περιοχής και διακρίνουν τρεις ομάδες λάβας (λατιτο-ανδεσίτες,λατίτες,τραχείτες). Εντοπίζουν ολοκρυσταλλικά μικροεγκλίσματα βασικότερης σύστασης (διοριτικά, μονζονιτικά) τα οποία θεωρούν ως αντιπροσωπευτικά του αρχικού μάγματος. Ο Ελευθεριάδης (1977) κάνει μια λεπτομερή πετρογραφική και πετρολογική μελέτη των ηφαιστειοκλαστικών αποθέσεων της Ν. Αλμωπίας και καταλήγει στα εξής: Οι ηφαιστειοκλαστικοί σχηματισμοί προέρχονται από τα ηφαιστειακά κέντρα της περιοχής του Βόρα, καθώς είναι ταυτόσημα πετρογραφικά και πετροχημικά με αυτούς και δεν παρατηρήθηκαν ηφαιστειακά κέντρα στην πεδινή περιοχή. Η μεταφορά ηφαιστειοκλαστικών υλικών έγινε μέσω λασπορευμάτων, ποταμοχειμάριων αποθέσεων και ολίσθησης μεγάλων ογκολίθων. Για πρώτη φορά διατυπώνεται η άποψη ότι η πεδιάδα της Αλμωπίας είναι κυρίως μετα-πλειοκαινικό βύθισμα, καθώς προγενέστερη ύπαρξή του δεν θα επέτρεπε την μεταφορά των ηφαιστειακών υλικών. Πετρογραφικά οι λάβες ανήκουν σε 4 τύπους (λατιτο-ανδεσίτες, λατίτες, τραχείτες Α και Β) και γίνεται συσχέτιση αυτών των τύπων με τα ορεινά κέντρα τροφοδοσίας που έχουν ορισθεί από τον Σολδάτο (1955). Τέλος, πετρολογικα, το μάγμα που τροφοδότησε την ηφαιστειακή δραστηριότητα είναι ενδιάμεσο της ασβεσταλκαλικής και αλκαλικής σειράς, και εν μέρει ανήκει στη σοσσωνιτική σειρά. Η γένεση του προκύπτει από μερική τήξη του άνω μανδύα ή του κάτω φλοιού σύμφωνα με την θεωρία των λιθοσφαιρικών πλακών. Οι Bellon et al. (1979) δημοσιεύουν 4 ηλικίες K/Ar για αντίστοιχα δείγματα ηφαιστιτών που προέρχονται από την πεδινή περιοχή. Οι ηλικίες αυτές, μεταξύ 2,65 και 4 Ma, επιβεβαιώνουν την Πλειοκαινική ηλικία των ηφαιστειακών σχηματισμών. 37

39 Οι Kolios et al. (1980) πραγματοποιούν μια εκτεταμένη δειγματοληψία των ηφαιστιτών του ορεινού όγκου του Βόρα (εικ. 3.3). Η πετρολογική μελέτη καταλήγει στο ότι το μάγμα που τροφοδοτεί την ηφαιστειακή δράση ανήκει στην υψηλή σε Κ, ασβεσταλκαλική και σοσονιτική σειρά με ενδιάμεσο περιεχόμενο πυριτίου. Τα διάφορα κέντρα τροφοδοτούνται από μάγματα διαφορετικής κάθε φορά προέλευσης. Τα αρχικά (parental) ρευστά προέρχονται από χαμηλού βαθμού μερική τήξη ενός περιδοτιτικού μανδύα με γρανάτη, πλούσιο σε μεγάλης ιοντικής ακτίνας λιθόφιλα στοιχεία. Όσον αφορά το γεωτεκτονικό περιβάλλον, η ηφαιστειότητα του Βόρα διαχωρίζεται από την άμεσα συνδεμένη με την υποβύθιση στο χώρο και το χρόνο, σοσονιτική ηφαιστειακή δράση που καταγράφεται σε Λήμνο, Λέσβο και στη δυτική Ανατολία. Τοποθετείται στην ίδια ομάδα με την καλιούχα ηφαιστειότητα που εκδηλώνεται στην Πάτμο, Bodrum (Αλικαρνασσός) και δυτική Ανατολία, η οποία δεν φαίνεται να συνδέεται με διαδικασίες υποβύθισης αλλά με εκτατικές τεκτονικές διαδικασίες σε περιοχές που υπάρχει ήδη ένας μανδύας μετασωματωμένος από παλαιότερες υποβυθίσεις και ορογενετικές διεργασίες. Εικόνα 3.3. Οι ηφαιστειακοί σχηματισμοί της Αλμωπίας κατά τους Kolios et al. (1980). 1) τεταρτογενείς αποθέσεις 2) θόλοι και ρεύματα λάβας 3) εμφανίσεις πυροκλαστικών 4) κρυσταλλικό υπόβαθρο Αλμωπίας 5) θέσεις δειγματοληψίας 38

40 Ο Ελευθεριάδης (1989) θεωρεί ως πιθανότερη την προέλευση του μάγματος από μερική τήξη ενός μετασωματωμένου μανδύα, που μετασωματώνεται από τις παλαιότερες διαδικασίες υποβύθισης εμπλουτιζόμενος σε λιθόφιλα στοιχεία μεγάλης ιοντικής ακτίνας λόγω των αποτελεσμάτων των ισοτοπικών αναλύσεων στροντίου από δείγματα ηφαιστιτών του ορεινού όγκου. Ο λόγος / κυμαίνεται μεταξύ 0,7088 και 0,7099 που αποκλείει τη γένεση του μάγματος το οποίο τροφοδότησε τη συγκεκριμένη ηφαιστειακή δράση μόνο από διαδικασίες ανάτηξης φλοιού, ενώ παράλληλα δεν επιτρέπει την θεώρηση της προέλευσής τους μόνο από μερική τήξη ενός «φυσιολογικού» περιδοτιτικού άνω μανδύα. Ο Klapsopoulos (1991) στα πλαίσια της διδακτορικής του διατριβής μελετά και δείγματα από τους ηφαιστίτες του Βόρα. Από την πετροχημική μελέτη καταλήγει στο ότι η παρουσία εκτενούς διασποράς στα διαγράμματα μεταβολής των στοιχείων και η διακύμανση που αυτά παρουσιάζουν, δείχνουν ότι απλές διεργασίες κλασματικής κρυστάλλωσης δεν είναι δυνατόν να παράγουν την παρατηρούμενη διακύμανση της σύστασης των λαβών. Επίσης οι διαφορές που εντοπίζονται στα αραχνογράμματα των δειγμάτων ερμηνεύονται ως οφειλόμενες σε διαφορετικές πηγές του αρχικού μάγματος ενώ δεν προκύπτουν εμφανή στοιχεία για μόλυνση των μαγμάτων από τον ηπειρωτικό φλοιό. Τέλος οι τάσεις των σπάνιων γαιών ερμηνεύονται ως οφειλόμενες σε μερική τήξη μιας πηγής ανομοιογενούς περιεχομένου σε σπάνιες γαίες. Η κλασμάτωση των Βαρέων σπάνιων γαιών δεν θεωρείται απαραίτητα ότι οφείλεται στην παρουσία γρανάτη στην πηγή, αλλά μπορεί να αποδοθεί και σε πηγή μετασωματωμένου περιδοτίτη με σπινέλιο. Οι λάβες της Αλμωπίας τελικά θεωρείται ότι αντιπροσωπεύουν αρχικά ρευστά χαμηλού βαθμού μερικής τήξης ενός έντονα μετασωματωμένου λερζολιθικού άνω μανδύα. Το μάγμα στη συνέχεια έχει ελάχιστα διαφοροποιηθεί από διεργασίες κλασματικής κρυστάλλωσης και μόλυνσης φλοιού, ενώ λαμβάνουν χώρα διεργασίες μίξης διαφορετικών μαγμάτων. Οι ηφαιστίτες που σήμερα βρίσκονται στο έδαφος της Π.Γ.Δ.Μ μελετήθηκαν συστηματκά για πρώτη φόρα από τον Tadjer (1940). Τόσο η χημική σύσταση όσο και το είδος των οικοδομημάτων είναι ταυτόσημη με αυτές του ελλαδικού χώρου. Μοναδική εξαίρεση αποτελεί η παρουσία βασαλτών, στους οποίους αποδίδεται τεταρτογενής ηλικία, σε πολύ περιορισμένες εμφανίσεις και σε χώρους αρκετά μακρύτερα των κύριων εμφανίσεων της Αλμωπίας. Ο Arsovski (1989) κάνει μια εκτενή επισκόπιση της ηφαιστειότητας στο χώρο της Π.Γ.Δ.Μ. Για τις αντίστοιχες 39

41 της Αλμωπίας (σε ηλικία και χημισμό) εμφανίσεις αναφέρει την ύπαρξη θόλων, λαιμών και φλεβών τροφοδοσίας ως οικοδομήματα, ενώ κάνει λόγο και για μεγάλο όγκο ηφαιστειοκλαστικών προϊόντων. Κάνει λόγο για εμφανίσεις ηφαιστιτών σε έκταση 600km 2 κα υπολογίζει τον όγκο των προϊόντων σε km 2. Αποδίδει σε ένα μέρος των προϊόντων μετά- άνω πλειοκαινική ηλικία καθώς επίκεινται άνω πλειοκαινικών ιζημάτων. Οι Karamata et al. (1994) δημοσιεύουν μια σειρά ηλικίες από ραδιοχρονολογήσεις με K-Ar ή Ar-Ar (αυτές προέρχονται από προηγούμενες δημοσιεύσεις στις οποίες δεν υπάρχει πρόσβαση). Από αυτές προκύπτει μια διακύμανση των ηλικιών των ηφαιστιτών που χρονολογήθηκαν από 6,5 έως 3,9 Ma. 3.2 Γεωλογική τοποθέτηση της περιοχής μελέτης Η περιοχή των Πολλών Νερών τοποθετείται γεωλογικά στην υποζώνη της Αλμωπίας. Στο χώρο της Αλμωπίας, όπου ήταν ήδη διαμορφωμένος οριστικά από τις αλπικές πτυχώσεις, εκδηλώθηκε έντονη ηφαιστειότητα κυρίως στο τέλος του τριτογενούς- αρχές τεταρτογενούς. Η ηφαιστειότητα της Αλμωπίας μελετήθηκε από τον Σολδάτο (1955) ο οποίος και καθόρισε τον πετρολογικό τύπο και τη χημική σύσταση κάθε ηφαιστειακού κέντρου, όπως αναφέρθηκε σε προηγούμενη παράγραφο, και διέκρινε τρείς βασικές ομάδες ηφαιστειακών πετρωμάτων: 1) ομάδα ανδεσιτών οι οποίοι εξαπλώνονται στο ανατολικό τμήμα του Βόρα 2) ομάδα Δελλενιτών - Λατιτών (ή τραχειανδεσιτών) οι οποίοι εξαπλώνονται στο βορειοδυτικό Βόρα 3) ομάδα τραχειτών που βρίσκονται στη νοτιοδυτική περιοχή του Βόρα. Τα ηφαιστειακά πετρώματα της περιοχής των Πολλών Νερών (εικ.3.5) εμφανίζονται στο ανατολικό κομμάτι του οφιολιθικού συμπλέγματος και απαντώνται στα όρια αργιλικών σχιστών και τεταρτογενών αποθέσεων οι οποίες έρχονται σε επαφή με σερπεντινίτες που έχουν επωθηθεί πάνω σε μάρμαρα Τα μεταμορφωμένα πετρώματα της ζώνης αυτής τόσο στις βόρειες ενότητες όσο και στις δυτικές, έχουν ομοιότητες με τα πετρώματα της Πελαγονικής, με αποτέλεσμα να πιστεύεται ότι αποτελούν τεκτονικά παράθυρα της Πελαγονικής ζώνης κάτω από τα τεκτονικά λέπια και καλύμματα της Αλμωπίας. 40

42 Γενικά, τα λέπια της Αλμωπίας κατά την τελική πτύχωση προωθήθηκαν προς τα δυτικά και εφίππευσαν ή και επωθήθηκαν πάνω στην Πελαγονική ζώνη. Η επώθηση αυτή γίνεται άλλοτε πάνω στους Άνω κρητιδικούς ασβεστόλιθους της Πελαγονικής και άλλοτε πάνω στα Τριαδικοϊουρασικά μάρμαρα. Όμως, λόγω της λεπίωσης των στρωμάτων άλλοτε ο πρώτος σχηματισμός που εφιππεύει είναι το Άνω κρητιδικό κάλυμμα, άλλοτε οι οφιόλιθοι και άλλοτε τα προοφιολιθικά μεταμορφωμένα πετρώματα. (ΜΟΥΝΤΡΑΚΗΣ, 2010). 41

43 Εικόνα 3.5. Τροποποιημένος χάρτης με τη χρήση του προγράμματος GIS από το φύλλο Βέροια του Ι.Γ.Μ.Ε. Το ανώτερο κομμάτι των ηφαιστειακών πετρωμάτων καλύπτεται από προσχωματικά ιζήματα αποτελούμενα από ένα συνονθύλευμα ηφαιστειακού γυαλιού και θραύσματα κυρίως βασαλτικών και ανδεσιτικών πετρωμάτων. Κατά την υπαίθρια παρατήρηση τα ηφαιστειακά πετρώματα εντοπίζονται με εναλλαγές χρωμάτων (γκρι έως κόκκινο) καθώς επίσης και κατά την μακροσκοπική παρατήρηση παρουσιάζουν ποικίλο κοκκομετρικό μέγεθος των φαινοκρυστάλλων που φτάνει έως και 2cm. Τα πετρώματα παρατηρούνται ιδιαίτερα αποσαθρωμένα και κατά θέσεις καλύπτονται από εδαφικό ορίζοντα. (εικ. 3.6) Εικόνα 3.6. Παρουσία αποσαθρωμένων Πλειοκαινικών ηφαιστειακών πετρωμάτων στην περιοχή Πολλά Νερά τα οπόια καλύπτονται από εδαφικό ορίζοντα. 42

44 Εικόνα 3.7. Εμφανίσεις Πλειοκαινικών ηφαιστειακών πετρωμάτων της περιοχής Πολλά Νερά.(ΒΕ82) Εικόνα 3.8 Εμφανίσεις Πλειοκαινικών ηφαιστειακών πετρωμάτων της περιοχής Πολλά Νερά τα οποία καλύπτονται από προσχωματικά ιζήματα. (ΒΕ81) Στην εικόνα 3.9 σε μακρό-κλίμακα παρατηρούνται στο εμπρόσθιο τμήμα τα ηφαιστειακά πετρώματα της περιοχής Πολλών Νερών τα οποία γειτνιάζουν με τεταρτογενείς αποθέσεις οι οποίες με τη σειρά τους ερχοναται σε επαφή με τμήματα του οφιολιθικού συμπλέγματος της περιοχής Βέροιας Νάουσας όπως σερπεντινίτες όπου οι τελευταίοι έχουν επωθηθεί πάνω σε μάρμαρα. 43

45 μάρμαρα Τεταρτογενείς αποθέσεις σερπεντινίτες Ηφαιστειακά πετρώματα Εικόνα 3.9 Στο εμπρόσθιο μέρος της εικόνας εμφανίζονται τα ηφαιστειακά πετρώματα τα οποία ερχονται σε επαφη με Τεταρτογενείς αποθέσεις και συναντούν στο πίσω μέρος της εικόνας σερπεντινίτες οι οποίοι έχουν επωθηθεί πάνω σε μάρμαρα. 44

46 Κεφάλαιο 4 4. Μικροσκοπική μελέτη 4.1 Πετρογραφία Εισαγωγή- Ανδεσίτες Η πετρογραφική εξέταση εστιάζεται τόσο στον προσδιορισμό της ορυκτολογικής σύστασης των πετρωμάτων όσο και στην δομική σχέση μεταξύ των ορυκτών συστατικών. Σκοπός της είναι η εξακρίβωση των δομικών στοιχείων των πετρωμάτων καθώς τα δομικά αυτά στοιχεία είναι οι παράμετροι οι οποίοι ρυθμίζουν τις γεωμετρικές, φυσικές, μηχανικές, και φυσικοχημικές ιδιότητες των πετρωμάτων. Η γνώση και η μελέτη ιδιαίτερων πετρογραφικών χαρακτηριστικών του εκάστοτε λιθότυπου είναι δυνατό να συνεισφέρει σημαντικά στην πρόβλεψη του πιθανού σχηματισμού επιφανειών αστοχίας ενός πετρώματος κατά τη διάρκεια χρήσης του στα διάφορα τεχνικά έργα. Στην παρούσα διατριβή, τα δείγματα που πάρθηκαν για την εκτέλεση εργαστηριακών δοκιμών βάση της ορυκτολογικής τους σύστασης ανήκουν στην κατηγορία των ανδεσιτών οι οποίοι διαφοροποιούνται ως προς τον βαθμό εξαλλοίωσής τους. Τα δείγματα των ανδεσιτών που συλλέχθηκαν διαπιστώθηκε ότι κατά την μακροσκοπική μελέτη διαφοροποιούνται εμφανώς μεταξύ τους κυρίως ως προς το χρώμα και το μέγεθος των φαινοκρυστάλλων ενώ μικροσκοπικά οι διαφορές διαπιστώνονται στο ποσοστό υαλώδους μάζας καθότι τα τρία εκ των πέντε υπό εξέταση πετρωμάτων παρουσιάζουν μεγαλύτερο ποσοστό ηφαιστειακού γυαλιού ενώ τα υπόλοιπα παρουσιάζουν μικροκρυσταλλική άμορφη μάζα, στο ποσοστό των πυροξένων που τα απαρτίζουν, το ποσοστό εγκλεισμάτων καθώς και την εξαλλοίωση που έχουν υποστεί. Η κύρια ορυκτολογική σύσταση και στις δύο ομάδες ανδεσιτών αποτελείται από πλαγιόκλαστα, πυρόξενους, βιοτίτες και διάσπαρτα εγκλείσματα και στη συνέχεια παρουσιάζεται η πετρογραφική μελέτη του κάθε δείγματος μεμινωμένα. 45

47 Δείγμα ΒΕ.81 Όσον αφορά στη μακροσκοπική του μελέτη το συγκεκριμένο δείγμα ανδεσίτη παρουσιάζεται με πομφολυγώδη υφή. Το χρώμα του θα μπορούσε να χαρακτηριστεί μπεζ γκρι. Στο δείγμα παρατηρούνται φαινοκρύσταλλοι πλαγιοκλάστων και Κ- αστρίων (σανίδινο). Κύριο μαφικό ορυκτό αποτελεί ο βιοτίτης και λιγότερο η κεροστίλβη (εικ. 4.1). Εικόνα 4.1. μακροσκοπική εικόνα ανδεσίτη της περιοχής Πολλά Νερά Σύμφωνα με την μικροσκοπική μελέτη σε πολωτικό μικροσκόπιο (εικ.4.2) και ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (εικ.4.3) ο ιστός μπορεί να χαρακτηριστεί πορφυριτικός έως μικρολιθικός και η κύρια ορυκτολογική σύστασή του περιλαμβάνει πλαγιόκλαστα τα οποία παρουσιάζονται ζωνωμένα, βιοτίτη, σανίδινο, κλινοπυρόξενο καθώς και χαλαζία σε κάποια μεμονωμένα σημεία της τομής. Χαρακτηριστική είναι και η ύπαρξη απατίτη μέσα σε κρυστάλλους πυροξένων. Επίσης, παρουσιάζει μικρό σχετικά ποσοστό εγκλεισμάτων και πυροξένων σε σχέση με τους υπόλοιπους υπό μελέτη ανδεσίτες. 46

48 plg Cpx εγκλείσματα bio Plg Bi Cpx San 1 mm 1 mm san 1 mm 1 mm Εικόνα 4.2 εικόνα πολωτικού μικροσκοπίου δείγματος ανδεσίτη όπου διαφαίνονται οι τα ορυκτά που απαρτίζουν την ορυκτολογική του σύσταση (san, plg, bi, Cpx,εγκλείσματα) 47

49 Εικόνα 4.3 εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης δείγματος ανδεσίτη όπου επιβεβαιώνεται η κύρια ορυκτολογική του σύσταση(plg, Cpx, Ap, San, bi) Δείγμα BE.82 Παρατηρούνται αλκαλικοί άστριοι (σανίδινο) (εικ.4.4.β), βιοτίτης καθώς και πλαγιόκλαστα τα οποία κατά το πλείστον εμφανίζονται ζωνωμένα. Η υφή του είναι πομφολυγώδη και το χρώμα του καφέ-γκρί (εικ.4.4.α) α β Εικόνα 4.4 α)μακροσκοπική εικόνα ανδεσίτη της περιοχής Πολλά Νερά, β) μακροσκοπική εικόνα υγιή κρύσταλλου σανίδινου. Κατά την μικροσκοπική μελέτη (εικ. 4.5 και 4.6) ο ιστός χαρακτηρίζεται και εδώ πορφυριτικός έως μικρολιθικός και τα ορυκτά που παρατηρήθηκαν είναι τα πλαγιόκλαστα από τα οποία κάποια παρουσιάζονται υπολειμματικά και κάποια ζωνωμένα, επίσης την ορυκτολογική σύσταση του λιθότυπου ολοκληρώνουν το σανίδινο, κλινοπυρόξενος, βιοτίτης, μεταλλικά ορυκτά καθώς και ζιρκόνιο και χαλαζίας ο οποίος παρουσιάζει κυματοειδή κατάσβεση. Το δείγμα δεν παρουσιάζει εγκλείσματα ενώ περιέχει αρκετούς οξειδωμένους πυρόξενους. 48

50 bi Plg 1 mm 1 mm plg 1 mm 1 mm Εικόνα 4.5 εικόνα μικροσκοπίου δείγματος ανδεσίτη όπου φαίνεται και η εξαλλοίωση του πλαγιοκλάστου σε αλβίτη. Εικόνα 4.6 εικόνα ηλεκτρονικού σαρωτικού μικροσκοπίου όπου φαίνονται το ζιρκόνιο και ο απατίτης καθώς και το σανίδινο με περιεκτηκότητα σε Ba 3,36-4,02 %. Δείγμα BE.88 Στο δείγμα αυτό παρατηρούνται μακροσκοπικά φαινοκρύσταλλοι πλαγιοκλάστου, σανίδινου με χαρακτηριστική διδυμία, κεροστίλβης η οποία παρουσιάζεται εξαλλοιωμένη καθώς επίσης παρατηρείται και βιοτίτης (εικ.4.7) Το χρώμα του θα μπορούσε να χαρακτηριστεί γκρι και η υφή του πομφολυγώδης. 49

51 Εικόνα 4.7 μακροσκοπική εικόνα δείγματος ανδεσίτη από την περιοχή Πολλά Νερά Μελετώντας μικροσκοπικά το συγκεκριμένο δείγμα, ο ιστός χαρακτηρίζεται πορφυριτικός έως μικρολιθικός και τα κύρια ορυκτά που παρουσιάζονται είναι τα πλαγιοκλάστα τα οποία παρουσιάζονται ζωνωμένα, ο βιοτίτης, ο χαλαζίας, ο κλινοπυρόξενος, το σανίδινο, η κεροστίλβη, ο σερικίτης, καθώς επίσης παρατηρείται και η ύπαρξη μεταλλικών ορυκτών. Συγκριτικά με τους υπόλοιπους υπό μελέτη ανδεσίτες το δείγμα ΒΕ88 παρουσιάζει το μεγαλύτερο ποσοστό εγκλεισμάτων και υγιών κρυστάλλων πυροξένων. εγκλείσματα 50

52 Σερικιτίωση σε κ-άστριο Βιοτίτης που οξειδώνεται Εικόνα 4.8 μικροσκοπικές εικόνες δείγματος ανδεσίτη όπου παρατηρούνται εγκλείσματα, σερικιτίωση σε κ-άστριο καθώς επίσης φαίνεται και ο βιοτίτης να οξειδώνεται σε οξείδια και υδροξείδια σιδήρου. Δείγμα BE.89 Το δείγμα εμφανίζεται με χρώμα σκούρο γκρι, ωστόσο υπάρχουν και πιο ανοιχτόχρωμα σημεία στην επιφάνειά του. Η υφή του είναι πομφολυγώδης και τα ορυκτά που παρατηρήθηκαν σε μεγάλο ποσοστό είναι ο βιοτίτης και η κεροστίλβη όπου περιέχονται πιθανά σε ίση αναλογία, καθώς επίσης και τα πλαγιόκλαστα (εικ. 4.9). 51

53 Εικόνα 4.9 μακροσκοπική εικόνα δείγματος ανδεσίτη των Πολλών Νερών Κατά την μικροσκοπική μελέτη ο ιστός του δείγματος χαρακτηρίζεται πορφυριτικός και τα κύρια ορυκτά είναι τα πλαγιόκλαστα τα οποία εμφανίζονται ζωνωμένα, ο κλινοπυρόξενος και ο βιοτίτης. Επίσης παρατηρήθηκαν μεταλλικά ορυκτά, κεροστίλβη η οποία παρουσιάζεται εμφανώς εξαλλοιωμένη καθώς και αργιλικά ορυκτά με τη μορφή μαύρων ζωνών. Το δείγμα ΒΕ89 όπως και το ΒΕ88 παρουσιάζει μεγάλο ποσοστό εγκλεισμάτων και υγιών κρυστάλλων πυροξένων. Αργιλικά ορυκτά Εικόνα 4.10 εικόνα μικροσκοπίου όπου φαίνονται τα αργιλικά ορυκτά με τη μορφή μαύρων ζωνών 52

54 Δείγμα BE.101 Μακροσκοπικά το συγκεκριμένο δείγμα παρουσιάζεται με χρώμα ανοιχτό καφέ-ροζ, κύριο μαφικό ορυκτό μπορεί να θεωρηθεί η κεροστίλβη, επίσης περιέχει βιοτίτη, πλαγιόκλαστα καθώς και σανίδινο (εικ.4.11). Εικόνα 4.11 μακροσκοπική εικόνα ανδεσίτη περιοχής Πολλών Νερών Από την μικροσκοπική μελέτη του συγκεκριμένου δείγματος (εικ.4.12) προκύπτει ότι ο ιστός είναι πορφυριτικός και η ορύκτολογική σύσταση αποτελείται από πλαγιόκλαστα τα οποία παρουσιάζονται ζωνωμένα, βιοτίτη, χαλαζία, πυροξένους, κεροστίλβη, σανίδινο, χαλαζία καθώς και οξείδια Fe-Ti. Το συγκεκριμένο δείγμα παρουσιάζει μεγάλο ποσοστό οξειδίων (οξειδωμένου βιοτίτη) και την μικρότερη εξαλλοίωση συγκριτικά με τους προηγούμενους ανδεσίτες. Όσον αφορά τα εγκλείσματα και τους πυρόξενους περιέχονται σε μικρότερα ποσοστά. Έπίσης, παρατηρήθηκε προσανατολισμός των κρυστάλλων του σανίδινου, ο οποίος σε συνδυασμό με τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά του δείγματος θα επηρεάσει τη συμπεριφορά του στις εργαστηριακές δοκιμές. 53

55 bi Plg Εικόνα 4.12 εικόνα μικροσκοπίου δείγματος ανδεσίτη όπου φαίνονται κρύσταλλοι bi, Cpx, plg. 54

56 Για την διαφοροποίηση των υπό μελέτη ανδεσιτών ως προς το ποσοστό άμορφης υαλώδους μάζας, το ποσοστό εγκλεισμάτων και υγιών κρυστάλλων πυροξένων δημιουργήθηκαν σχήματα τα οποία κάνουν πιο κατανοητές τις διαφορές ξεκινόντας από τα μικρότερα ποσοστά στα μεγαλύτερα. Άμορφη υαλώδης μάζα Μικροκρυσταλλική άμορφη μάζα ΒΕ82 ΒΕ88 ΒΕ81 ΒΕ 101 ΒΕ89 Ποσοστό εγκλεισμάτων ΒΕ82 ΒΕ81 ΒΕ101 ΒΕ89 ΒΕ88 55

57 Ποσοστό υγιών κρυστάλλων πυροξένων ΒΕ81 ΒΕ82 ΒΕ101 ΒΕ88 ΒΕ Ορυκτοχημεία Ορυκτοχημικά εξετάστηκαν αντιπροσωπευτικά δείγματα ανδεσιτών της περιοχής Πολλά Νερά και πιο συγκεκριμένα εξετάστηκαν τα δείγματα ΒΕ81 και ΒΕ Άστριοι Από την ορυκτολογική ομάδα των αστρίων αναλύθηκαν σημεία από αντιπροσωπευτικούς κρυστάλλους ανδεσιτών από τις υπό μελέτη εμφανίσεις. Η στοιχειομετρική κατανομή τους υπολογίστηκε με βάση 8 άτομα οξυγόνου και με την παραδοχή ότι όλος ο σίδηρος είναι τρισθενής. Από την προβολή των συστάσεών τους στο τριγωνικό διάγραμμα ταξινόμησής τους, παρατηρείται ότι προβάλλονται στο πεδίο του σανίδινου (βλ. Παράρτημα). Όσον αφορά στα πλαγιόκλαστα των ανδεσιτών (βλ. Παράρτημα) της περιοχής Πολλά Νερά, από την προβολή των συστάσεών τους στο τριγωνικό διάγραμμα ταξινόμησής τους (εικ. 4.14), παρατηρείται ότι προβάλλονται στο πεδιο του ανδεσίνη και κάποιοι κρυσταλλοι προβαλλονται στο πεδίο του ολιγόκλαστου. 56

58 δείγμα ΒΕ81 Or Sa nidine δείγμα ΒΕ82 Anorthoclas e AlbiteOligoc las eandes inel abrador Bite ytowniteanorthite Ab Δείγμα ΒΕ81 Δείγμα ΒΕ82 An Εικόνα Προβολή των αναλυμένων αστρίων από τους ανδεσίτες της περιοχής των Πολλών Νερών στο τριγωνικό διάγραμμα ταξινόμησής πλαγιοκλάστων όπου παρατηρείται ότι προβάλλονται στο πεδιο του ανδεσίνη και κάποιοι κρυσταλλοι προβαλλονται στο πεδίο του ολιγόκλαστου Βιοτίτες Ορυκτά της ομάδας αυτής αναλύθηκαν σε δείγματα ανδεσιτών της περιοχής των Πολλών Νερών του Νομού Ημαθίας. Ο υπολογισμός της στοιχειομετρικής κατανομής των μελανών μαρμαρυγιών (βλ. Παράρτημα) πραγματοποιήθηκε με βάση 22 άτομα οξυγόνου και με χρήση του γενικού χημικού τύπου: X 2 Y 4-6Z 8 O 20 (OH) 4, Όπου X=K, Na, Ca (Ba,Rb, Cs), Y=Al,Mg,Fe 2+, Fe 3+, (Mn,Cr,Ti), Z=Si,Al, (Fe 3+,Ti) Οι συστάσεις αυτές προβλήθηκαν στο διάγραμμα του «ιδανικού βιοτίτη» (εικόνα..) όπου τα ακραία μέλη είναι : EAST : Ηστονίτης K 2 (Mg 4 Al 2 )(Al 4 Si 4 O 20 )(OH) 4 SID : Σιδηροφυλλίτης = K 2 (Fe 4 Al 2 ) (Al 4 Si 4 O 20 )(OH) 4 PHL: Φλογοπίτης = K 2 Mg 6 (Al 2 Si 6 O 20 ) (OH) 4 ANN: Αννίτης = K 2 Fe 6 (Al 2 Si6O 20 ) (OH) 4 57

59 AlIV Στο διάγραμμα του «ιδανικού βιοτίτη» οι αντικαταστάσεις μεταξύ των ακραίων μελών που συμμετέχουν είναι : Mg Fe 2+ και (Mg, fe 2+ )+Si Al IV + Αl VI. Η δεύτερη αντικατάσταση είναι γνωστή ως τσερμακτιτική αντικατάσταση (Tschermak s substitution). Στο διάγραμμα αυτό (εικ. 4.15) οι ανδεσίτες προβάλλονται από φλογοπίτη έως βιοτίτη. Οι τιμές Al IV και του λόγου Fe/(Fe+Mg) στους βιοτίτες των ανδεσιτών κυμαίνονται μεταξύ και 0,593-0,724 αντίστοιχα. Οι συστάσεις των αναλυμένων βιοτιτών προβάλλονται και στο τριγωνικό διάγραμμα Al-Fe-Mg (εικ. 4.16) όπου η σύσταση παρατηρείται να τείνει ελαφρώς προς μαγνησιούχα. E as tonite 3 Sider ophyllite φλογοπίτης βιοτίτης Al IV Δείγμα ΒΕ82 Δείγμα ΒΕ Phlog opite Fe/(Fe+Mg ) A nnite Εικόνα 4.15 Προβολή των ανελυμένων μαρμαρυγιών σε διάγραμμα ιδανικού βιοτίτη όπου οι ανδεσίτες της περιοχής των Πολλών Νερών προβάλλονται από φλογοπίτη έως βιοτίτη με το δείγμα ΒΕ82 να παρουσιάζει περισσότερο Mg-ούχους βιοτίτες ενώ το δείγμα ΒΕ81 πιο Fe-ούχους βιοτίτες. 58

60 AlIV Fe2 Mg Εικόνα 4.16 διάγραμμα που φαίνεται η σύσταση των ανδεσιτών ελαφρώς μαγνησιούχα Πυρόξενοι Από την ομάδα των πυροξένων αναλύθηκαν αντιπροσωπευτικά σημεία κρυστάλλων από τα δείγματα των τραχειανδεσιτών (βλ. Παράρτημα). Ο υπολογισμός της στοιχειομετρικής τους δομής πραγματοποιήθηκε με βάση 6 άτομα οξυγόνου, σύμφωνα με το γενικό χημικό τύπο: XYZ 2 O 6, όπου X= Ca, Na, Mn, Fe +2, Mg, Y= Mn, Fe +2, Mg, Fe +3, Cr, Al και Ti Z= Si, Al Από την προβολή των αναλύσεων των πυροξένων στο τριγωνικό διάγραμμα ταξινόμησης Βολλαστονίτης (Wo)-Ενσταντίτης (En)-Φεροσιλίτης (Fs) (MORIMOTO et al., 1988), προκύπτει ότι οι κλινοπυρόξενοι των συγκεκριμένων δειγμάτων προβάλλονται στο πεδίο του διοψιδίου και του αυγίτη (Εικόνα 4.17). 59

61 Wo D iops ide Hedenber gite Augite C linoe ns tatite Pige onite C linofer ros illite En Fs Εικόνα 4.17 προβολή των αναλύσεων των πυροξένων σε τριγωνικό διάγραμμα ταξινόμησης Βολλαστονίτης (Wo)-Ενσταντίτης (En)-Φεροσιλίτης (Fs) (MORIMOTO et al., 1988) από το οποίο προκύπτει ότι οι κλινοπυρόξενοι προβάλλονται στο πεδίο του διοψιδίου και του αυγίτη. 60

62 Κεφάλαιο 5 5. ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ 5.1 Εισαγωγή Κύριο αντικείμενο της γεωχημείας είναι οι ποικίλες χημικές μεταβολές από διάφορους παράγοντες (π.χ. τα υδροθερμικά ρευστά) που κάθε πέτρωμα μπορεί να υποστεί. Τα πετρώματα είτε βρίσκονται στην επιφάνεια της Γης είτε στο εσωτερικό της, μπορούν να θεωρηθούν ως ένα χημικό σύστημα επομένως ο κύριος στόχος της γεωχημικής έρευνας είναι η μελέτη της κατανομής και μετακίνησης των χημικών στοιχείων στο χώρο και στο χρόνο. Η χημική σύσταση αντικατοπτρίζει το σύνολο των ορυκτολογικών συστατικών του κάθε λιθότυπου καθώς και τις πιθανές δευτερογενείς διεργασίες που υπέστησαν τα υπό εξέταση πετρώματα. Αυτή η χημική σύσταση, καθορίζει σε σημαντικό βαθμό, τις φυσικομηχανικές και φυσικοχημικές παραμέτρους των πετρωμάτων. 5.2 Πλειοκαινικά ηφαιστειακά πετρώματα Μελετήθηκε η γεωχημεία των ηφαιστειακών πετρωμάτων των Πολλών Νερών τα οποία σύμφωνα με την πετρογραφική και ορυκτοχημική μελέτη έχουν περιεκτηκότητα σε SiO 2 >52% και τα πλαγιόκλαστα προβάλλονται στο πεδίο του ανδεσίνη χαρακτηρίζονται ως ανδεσίτες και ηλικιακά ανήκουν στο πλειόκαινο. Οι γεωχημικές αναλύσεις κατατάσσουν τα δείγματα ανδεσιτών σε τραχειανδεσίτες το οποίο πιθανά οφείλεται σε μίξη μαγμάτων. Οι γεωχημικές αναλύσεις σε κύρια στοιχεία, ιχνοστοιχεία και σπάνιες γαίες που πραγματοποιήθηκαν σε αντιπροσωπευτικά δείγματα ανδεσιτών δίνονται στον πίνακα III (βλ.παράρτημα). Κύριο χαρακτηριστικό των ανδεσιτών είναι οι σχετικά υψηλές περιεκτικότητες σε SiO 2 (56,39-60,91%) και Κ 2 Ο (4,80-5,24%), οι οποίες υποδηλώνουν έναν ενδιάμεσο αλκαλικό χαρακτήρα. Το ποσοστό σε απώλεια πύρωσης (LOI) κυμαίνεται από 1.5% έως 2,0%, υποδεικνύοντας πετρώματα σαφώς εξαλλοιωμένα όχι όμως σε υψηλό βαθμό. Από τις προβολές των αναλύσεων στο διάγραμμα Zr/TiO 2 προς Nb/Y (Winchester & Floyd 1977), τα πετρώματα αυτά εμφανίζουν σύσταση τραχειανδεσίτη όπως προαναφέραμε πιθανά λόγω μίξης μαγμάτων (εικ. 5.1). Επίσης, στο πολυστοιχειακό διάγραμμα των σπάνιων γαιών, όπου προβάλλονται οι κανονικοποιημένες τιμές των τραχειανδεσιτών της περιοχής Πολλών Νερών (εικ.5.2), 61

63 Zr/TiO2* παρατηρείται κλασμάτωση τόσο των LREE ((La/Sm) N = 4,81-6,53),καθώς και του λόγου LREE /HREE((La/Lu) N =24,11-34,89). Τα ανδεσιτικά πετρώματα εμφανίζονται εμπλουτισμένα στις ελαφριές σπάνιες γαίες περίπου φορές μεγαλύτερες από τις χονδριτικές τιμές. Το γράφημα των βαριών σπάνιων γαιών είναι επίπεδο περίπου 10 φορές μεγαλύτερες από τις χονδριτικές. Τέλος παρουσιάζεται ασθενής αρνητική ανωμαλία στο ευρώπιο. (Εu) 5 1 C o m/pa nt Phonolite Zr/ Ti O 2 * Rhyolite Rhyodacite /Dac ite Ande s ite Ande s ite/b as alt T r ac hyte T r ac hyand B s n/nph SubA lkaline B as alt Alk-B as Nb/Y Εικόνα 5.1. Προβολή των τραχειανδεσιτών στο διάγραμμα ταξινόμησης των Winchester & Floyd (1977). 62

64 Sample/C1 Chondrite La Pr Ce Nd Eu Tb Ho Tm Lu Sm Gd Dy Er Yb Εικόνα 5.2. Προβολή των συστάσεων των σπάνιων γαιών των αναλυμένων τραχειανδεσιτών ως προς τις τιμές του μέσου χονδρίτη (τιμές κανονικοποίησης κατά Nakamura 1974). 5.3 Έμμεσος χημικός προσδιορισμός της εξαλλοίωσης των πετρωμάτων Η εξαλλοιωτική δράση που υφίστανται τα πετρώματα αποτελεί ιδιαίτερα σημαντικό παράγοντα καθώς επηρεάζει τις γεωμετρικές, φυσικές, μηχανικές, φυσικοχημικές παραμέτρους των αδρανών υλικών (Rigopoulos et al.). Ένας έμμεσος προσδιορισμός της εξαλλοιωτικής δράσης δίνεται από την τιμή της χημικής παραμέτρου LOI (Loss on ignition: παράμετρος της απώλειας πύρωσης). Επίσης αποτελούν δείκτες των εξαλλοιωτικών διεργασιών που έχουν λάβει χώρα στα πετρώματα λόγω της κυκλοφορίας υδροθερμικών ρευστών. Τα δείγματα ΒΕ81, ΒΕ82 και ΒΕ101 παρουσιάζουν το μεγαλύτερο σχετικά βαθμό εξαλλοίωσης.παρακάτω παρατίθενται με μορφή γραφήματος η διακύμανση του δείκτη LOI ανά λιθότυπο. 63

65 2,5 2 LOI % 1,5 1 0,5 0 ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 89 ΒΕ 101 LOI 1,6 2 1,5 1,7 Εικόνα 5.4 η διακύμανση του δείκτη LOI ανά λιθότυπο με τη μορφή γραφήματος. 64

66 Κεφάλαιο 6 6. Εργαστηριακές δοκιμές- Αποτελέσματα 6.1 Εισαγωγή Στο κεφάλαιο αυτό περιγράφονται οι διάφορες εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, προκειμένου να προσδιοριστούν τα φυσικά, μηχανικά, γεωμετρικά και φυσικομηχανικά χαρακτηριστικά των συλλεχθέντων δειγμάτων και κατ επέκταση η καταλληλότητά τους ως αδρανή υλικά σε διάφορες κατασκευαστικές. Η δειγματοληψία, η πετρογραφική εξέταση καθώς και οι εργαστηριακές δοκιμές υλοποιήθηκαν σύμφωνα με τα Ευρωπαϊκά (ΕΝ), Αμερικάνικα (ASTM, AASHTO) πρότυπα ενώ συγκεκριμένες δοκιμές έγιναν με βάση τις Βρετανικές προδιαγραφές. Στον παρακάτω πίνακα (πίν. 1) παρατίθενται συνοπτικά οι εργαστηριακές δοκιμές καθώς και τα πρότυπα σύμφωνα με τα οποία αυτές πραγματοποιήθηκαν. Η βασική αρχή των εργαστηριακών δοκιμών των αδρανών υλικών είναι η εξομοίωση των συνθηκών φθοράς μηχανικής καταπόνησης που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια χρήσης τους. Άλλες δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν αναδεικνύουν τη συμπεριφορά επιλεγμένων δειγμάτων στην εξυγιαντική ικανότητα που φέρουν ως ρυθμιστές του ph σε λίμνες ρυπασμένες από όξινες απορροές 65

67 Πίνακας 1: Εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν στα υπό μελέτη δείγματα. 66

68 6.2 Περιγραφή εργαστηριακών δοκιμών Γενικές ιδιότητες Δειγματοληψία Κατά τη διαδικασία της δειγματοληψίας θα πρέπει να τηρούνται συγκεκριμένοι όροι, προκειμένου να λαμβάνεται κάθε φορά το πλέον αντιπροσωπευτικό δείγμα πετρώματος. Η δειγματοληψία προηγείται οποιασδήποτε δοκιμής που πρόκειται να υποστεί οποιοδήποτε είδος αδρανούς υλικού. Ιδιαίτερη προσοχή απαιτείται, ώστε το δείγμα να συμπεριλαμβάνει όλο το εύρος των διακυμάνσεων που παρατηρούνται μακροσκοπικά. Ωστόσο, στην περίπτωση που μακροσκοπικά δύο λιθότυποι μοιάζουν, αλλά παρουσιάζουν σαφείς διακυμάνσεις, κρίνεται απαραίτητη η λήψη και των δύο όμοιων μακροσκοπικά λιθοτύπων. Από τις θέσεις δειγματοληψίας συλλέχθηκε ένας συμπαγής όγκος Kg περίπου (εικ.6.1 ). Το υλικό μεταφέρθηκε στο Εργαστήριο Έρευνας Ορυκτών και Πετρωμάτων του Τμήματος Γεωλογίας, του Πανεπιστημίου Πατρών, όπου και διασπάστηκε με τη χρήση βαριάς 10 Kg σε μικρότερα τεμάχη. Η θραύση που ακολούθησε μετά πραγματοποιήθηκε στο σπαστήρα κωνικού τύπου, που υπάρχει στο εργαστήριο, και έγινε σε διάφορα στάδια προκειμένου να προκύψουν τα συγκεκριμένα κλάσματα που απαιτούνται για την κάθε δοκιμή. Εικόνα 6.1. συλλεχθέντες όγκοι κατά την υπαίθρια εργασία 67

69 Επόμενη διαδικασία που ακολουθεί μετά από αυτή της δειγματοληψίας και της θραύσης είναι αυτή του τετραμερισμού (εικ.6.2). Κατά αυτή την διαδικασία, το προς εξέταση δείγμα αδειάζεται προσεκτικά σε μια επίπεδη επιφάνεια ώστε να σχηματιστεί ένας κώνος. Στη συνέχεια με ένα φτυάρι ή μία σπάτουλα ανακατεύεται το δείγμα και λαμβάνεται υλικό από τη βάση του κώνου το οποίο μεταφέρεται στην κορυφή του. Με φτυάρι ή σπάτουλα επιπεδώνεται η κορυφή του κώνου και χωρίζεται το υλικό σε τέσσερα τεταρτημόρια. Απομακρύνονται δύο οποιαδήποτε κατά κορυφή τεταρτημόρια και λαμβάνεται το υλικό των δύο άλλων. Στη συνέχεια η παραπάνω διαδικασία επαναλαμβάνεται άλλη μία φορά έτσι ώστε το τελικό προς εξέταση δείγμα να είναι το ένα τέταρτο περίπου του αρχικού δείγματος. Εικόνα 6.2. Διαδικασία τετραμερισμού Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία σύμφωνα με τα Ευρωπαϊκά πρότυπα (ΕΛΟΤ ΕΝ 932-1). Σκοπός ήταν η συλλογή συμπαγών, αντιπροσωπευτικών όγκων των υπό μελέτη ηφαιστειακών πετρωμάτων Πετρογραφική εξέταση ληφθέντων δειγμάτων Ένα από τα σημαντικότερα στάδια εξέτασης των αδρανών υλικών αποτελεί η πετρογραφική εξέταση, καθώς από αυτήν διεξάγονται συμπεράσματα για το σύνολο των φυσικομηχανικών, γεωμετρικών, χημικών ιδιοτήτων αφού συγκεντρώνει όλες εκείνες τις απαραίτητες πληροφορίες όπως μέγεθος, σχήμα και βαθμό αλληλοεμπλοκής ορυκτών κόκκων, κατανομή μικρορωγμών, ορυκτολογική σύσταση, βαθμός εξαλλοίωσης, συμμετοχή επιβλαβών ορυκτολογικών συστατικών κ.ά. 68

70 Μετά την παρασκευή λεπτών και λεπτών στιλπνών τομών που έλαβε χώρα στο εργαστήριο Έρευνας Ορυκτών και Πετρωμάτων του Τμήματος Γεωλογίας Πανεπιστημίου Πατρών πραγματοποιήθηκε μικροσκοπική μελέτη των υπό εξέταση λιθοτύπων σε πολωτικό μικροσκόπιο με διερχόμενο φώς με στόχο την ακριβή ορυκτολογική τους σύσταση και τις δομικές σχέσεις που παρουσιάζουν τα ορυκτά μεταξύ τους,καθώς και τη μικροτεκτονική που έχει επιδράσει σε αυτά. Η διεξοδική διερεύνηση των μικροσκοπικών χαρακτηριστικών των πετρωμάτων βασίστηκε στα Ευρωπαϊκά πρότυπα (ΕΛΟΤ ΕΝ 932-3) Γεωμετρικές ιδιότητες Δείκτης πλακοειδούς Αποτελεί ιδιαίτερα σημαντική παράμετρο κυρίως στις περιπτώσεις που τα αδρανή υλικά χρησιμοποιούνται χωρίς κάποιο συνδετικό υλικό. Κατά την επιλογή των αδρανών επιθυμητά είναι αυτά που έχουν χαμηλό δείκτη πλακοειδούς (μικρά ποσοστά πλακοειδών κόκκων). Οι επιμήκεις και πεπλατυσμένοι κόκκοι πρέπει να αποφεύγονται επειδή είναι δυνατόν να υπάρχει ανομοιόμορφη κατανομή τάσεων λόγω σχήματος με αποτέλεσμα τον κίνδυνο θραύσης των αδρανών. Επιπλέον το κυβικό σχήμα επιτυγχάνει τη βέλτιστη γεωμετρική κατανομή των κόκκων με αποτέλεσμα την μέγιστη δυνατή συμπύκνωση. Ο δείκτης πλακοειδούς αποτυπώνει το ποσοστό των πεπλατυσμένων και των επιμήκων κόκκων στη μάζα του υλικού. Προσδιορίζεται με τη χρήση ειδικών πλακοειδών κοσκίνων (εικ.6.3). Τα κόσκινα αυτά έχουν για κάθε διάμετρο D, πλάτος σχισμής d=d/2. Η δοκιμή αυτή δεν βρίσκει εφαρμογή σε κόκκους που διέρχονται από το Βρετανικό κόσκινο των 6,3 mm και συγκρατούνται στο Βρετανικό κόσκινο των 63mm. Η ποσότητα του αντιπροσωπευτικού δείγματος καθορίζεται από το ονομαστικό μέγεθος των κόκκων του αδρανούς (Πίν.2). Ονομαστικό μέγεθος θεωρείται ο μέσος όρος των ανοιγμάτων των οπών των κοσκίνων, τα οποία ορίζουν το κλάσμα που ανήκει ένας κόκκος. Το δείγμα αρχικά ξηραίνεται στους 105±5 C μέχρι σταθερού βάρους, ζυγίζεται και στη συνέχεια κοσκινίζεται χρησιμοποιώντας τα κόσκινα που αναφέρονται στον Πίνακα 2. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, απορρίπτεται το υλικό που συγκρατείται στο κόσκινο των 63 mm και διέρχεται από το κόσκινο των 6,3 mm. 69

71 Κάθε κλάσμα ζυγίζεται και φυλάσσεται χωριστά. Από το άθροισμα του βάρους των επιμέρους κλασμάτων, υπολογίζεται η εκατοστιαία αναλογία καθενός κλάσματος, απορρίπτονται τα κλάσματα που συμμετέχουν σε ποσοστό μικρότερο του 5% και υπολογίζεται το βάρος του δείγματος που παραμένει. Πίνακας 2 : Στοιχεία προσδιορισμού του δείκτη πλακοειδούς σύμφωνα με τα Βρετανικά πρότυπα Το δείγμα κοσκινίζεται χρησιμοποιώντας τα κόσκινα πλακοειδούς, ενώ σε περίπτωση που δεν υπάρχουν τα κόσκινα αυτά, οι κόκκοι διέρχονται από ειδικό μετρητή. Ακολούθως, υπολογίζεται το βάρος των διερχόμενων κόκκων. Η τιμή του δείκτη πλακοειδούς (IF) υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση: (IF)= (M3/M2)*100 όπου M2: το συνολικό βάρος των κλασμάτων (g) και M3: το βάρος των διερχόμενων όλων των κλασμάτων από τα αντίστοιχα κόσκινα του πλακοειδούς (g). Στην περίπτωση των θραυστών αδρανών υλικών, ο δείκτης επιμήκυνσης υπολογίζεται συνήθως σε συγκεκριμένα κλάσματα, αναλόγως της χρήσης για την οποία προορίζονται κάθε φορά. Η δοκιμή πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τις Βρετανικές προδιαγραφές (BS 812:105.1) 70

72 Εικόνα 6.3. Μετρητής δείκτη πλακοειδούς Δείκτης επιμήκυνσης Ο δείκτης επιμήκυνσης παρόλο που δε συμπεριλαμβάνεται στις νέες Ευρωπαϊκές προδιαγραφές, εκφράζει την εκατοστιαία αναλογία της μάζας των κόκκων του αδρανούς υλικού, των οποίων η μέγιστη διάσταση είναι μεγαλύτερη από 1,8 φορές του ονομαστικού τους μεγέθους. Η δοκιμή αυτή, εκτελέστηκε σύμφωνα με τις Βρετανικές προδιαγραφές (BS 812: 105.2), και δεν εφαρμόζεται σε κόκκους που διέρχονται από το Βρετανικό κόσκινο των 6,3 mm και συγκρατούνται στο Βρετανικό κόσκινο των 50 mm. Η ποσότητα του δείγματος καθορίζεται ανάλογα με το ονομαστικό μέγεθος των κόκκων (Πίν.3). Πίνακας 3: Αντιστοιχία κλασμάτων, ανοίγματος μεταξύ των μεταλλικών ράβδων του μετρητή μήκους και ελάχιστου βάρους δείγματος, σύμφωνα με τις Βρετανικές προδιαγραφές Χρησιμοποιώντας το μετρητή μήκους της εικόνας 6.4, καθορίζεται το κατάλληλο άνοιγμα ανάλογα με το κλάσμα που εξετάζεται και υπολογίζεται το βάρος των κόκκων που συγκρατούνται. Επιμήκεις κόκκοι θεωρούνται εκείνοι που δε διέρχονται από το άνοιγμα όταν τοποθετούνται με τη μεγαλύτερή τους διάσταση. Στη συνέχεια αθροίζονται τα βάρη όλων των συγκρατούμενων κόκκων των κλασμάτων που εξετάζονται από το μετρητή και υπολογίζεται ο δείκτης επιμήκυνσης (IE) από την παρακάτω σχέση: 71

73 I(Ε)= (M3/M2) 100 E όπου M2: το συνολικό βάρος των κλασμάτων (g) και M3: το βάρος των διερχόμενων όλων των κλασμάτων από τα αντίστοιχα ανοίγματα του μετρητή μήκους (g). Στην περίπτωση των θραυστών αδρανών υλικών, ο δείκτης επιμήκυνσης υπολογίζεται συνήθως σε συγκεκριμένα κλάσματα, αναλόγως της χρήσης για την οποία προορίζονται κάθε φορά. Εικόνα 6.4. Μετρητής δείκτη επιμήκυνσης (διαστάσεις σε mm) - (BS 812: 105.2) Iσοδύναμο άμμου Η δοκιμή ισοδυνάμου άμμου προσδιορίζει την «καθαρότητα» των αδρανών υλικών από αργιλικά υλικά και εκτελείται επί όλων των αδρανών υλικών που προορίζονται για κατασκευή βάσεων, υποβάσεων, ασφαλτικών επιστρώσεων οδών και σκυροδεμάτων. Τα αργιλικά ορυκτά λειτουργούν ως λιπαντές μεταξύ των μεγαλύτερων κόκκων με αποτέλεσμα να δημιουργούνται επιφάνειες ολίσθησης. Ωστόσο η δοκιμή ισοδυνάμου άμμου δεν είναι σε θέση να προσδιορίσει αν τα αργιλικά που εντοπίζονται ανήκουν στην οικογένεια του σμηκτίτη, τα οποία και υφίστανται διόγκωση και δημιουργούν πληθώρα προβλημάτων στα τεχνικά έργα. 72

74 Η δοκιμή πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τις Αμερικάνικες προδιαγραφές (ASTM D- 2419), όπου χρησιμοποιείται δείγμα που διέρχεται από το κόσκινο Νο 4 (4,75 mm) και υπολογίζεται η κατ όγκο σχέση της ποσότητας υλικού μεγέθους αργίλου προς την ποσότητα των κόκκων μεγέθους άμμου. Για την περάτωση της εν λόγω δοκιμής απαραίτητο εργαστηριακό εξοπλισμό αποτελεί : (α) διαφανής πλαστικός σωλήνας, εσωτερικής διαμέτρου 1 ¼ in., βαθμονομημένος μέχρι τις 15 in., (β) ορειχάλκινος λεπτός σωλήνας που καταλήγει σε κωνική απόληξη που φέρει 2 οπές, (γ) πλαστική φιάλη χωρητικότητας 3,785 lt. (1 US gal), (δ) πλαστικός λεπτός σωλήνας που συνδέει τη φιάλη με τον ορειχάλκινο σωλήνα, (ε) πιεστικό στέλεχος που αποτελείται από μεταλλική ράβδο, η οποία στη μία άκρη καταλήγει σε βάση κωνικού σχήματος και στην άλλη σε κυλινδρικό βαρίδι συνολικού βάρους 1 kg, (ζ) μεταλλικό κυλινδρικό δοχείο χωρητικότητας 85±5 cm3, (η) πλαστικό χωνί. Ακόμη απαιτείται υδατικό διάλυμα, το οποίο περιέχει άνυδρο CaCl2, γλυκερίνη και φορμαλδεΰδη. Μέσω του παραπάνω διαλύματος, επιταχύνεται η γρηγορότερη καθίζηση των κόκκων μεγέθους αργίλου. Η διαδικασία με την οποία εκτελείται η δοκιμή είναι η εξής : Λαμβάνεται αρχικά ικανή ποσότητα υλικού 1500 gr, το οποίο να διέρχεται από το κόσκινο Nο4 (4,75mm) και ξηραίνεται στους 110 ± 5 0 C. Μετά την ξήρανση και αφού επιπεδωθεί το δείγμα πραγματοποιείται τετραμερισμός του δείγματος με σκοπό την συλλογή αντιπροσωπευτικού δείγματος βάση των προτύπων. Στη συνέχεια, η πλαστική φιάλη πληρώνεται με το διάλυμα και τοποθετείται στην βάση της. Ο ογκομετρικός σωλήνας γεμίζει με διάλυμα μέχρι την κάτω χαραγή (4 in.) και με τη βοήθεια του χωνιού μεταφέρεται το δείγμα μέσα στο σωλήνα ενώ με ελάχιστο διάλυμα ξεπλένονται τα τοιχώματα του σωλήνα. Κατόπιν ο σωλήνας ανακινείται ελαφρώς με σκοπό την απελευθέρωση των εγκλωβισμένων φυσαλίδων αέρα και την πλήρη διαβροχή του δείγματος. Ο σωλήνας αφήνεται να ηρεμήσει για 10 λεπτά. Στη συνέχεια τοποθετείται το ελαστικό πώμα στον πλαστικό σωλήνα και τοποθετείται στην ειδική συσκευή ανάδευσης, που εκτελεί 90 ± 3 παλινδρομικές κινήσεις σε 30 ± 1 δευτερόλεπτα. Ακολούθως εισάγεται ο ορειχάλκινος σωλήνας μέχρι τη βάση του πλαστικού σωλήνα, ανοίγοντας την στρόφιγγα προκειμένου να ξεπλυθεί η άμμος, από το υλικό αργιλικού μεγέθους, το οποίο και ανέρχεται κατά αυτή την διαδικασία στα ανώτερα τμήματα του πλαστικού σωλήνα. Όταν το διάλυμα φτάσει κοντά στην πάνω χαραγή αφαιρείται ο σωλήνας 73

75 πλυσίματος με προσοχή ώστε η τελική στάθμη του διαλύματος να φτάσει μέχρι την άνω χαραγή(15 in). Στη συνέχεια, ο πλαστικός σωλήνας αφήνεται σε ηρεμία για 20 λεπτά. Μετά την παρέλευση του χρόνου αυτού, σημειώνεται το ύψος της αργίλου (H) και εισάγεται με προσοχή το πιεστικό στέλεχος προκειμένου να σημειωθεί το ύψος της άμμου (h) (εικ. 6.5). Το ισοδύναμο άμμου (SE) υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση: SE = (h / H) 100 Η στρογγυλοποίηση του αποτελέσματος, όταν είναι δεκαδικός αριθμός, γίνεται στον προς τα επάνω ακέραιο αριθμό. Η δοκιμή εκτελείται σε τρία δείγματα και ως τιμή ισοδύναμου άμμου λαμβάνεται ο μέσος όρος των τριών δοκιμών, στρογγυλοποιημένος στον προς τον επάνω ακέραιο αριθμό. Υψηλή τιμή ισοδύναμου άμμου υποδεικνύει καλής ποιότητας υλικό. Εικόνα 6.5. βαθμονομημένος πλαστικός σωλήνας που μετρώνται τα ύψη της αργίλου (H) και της άμμου (h) για τον υπολογισμό του ισοδυνάμου άμμου Φυσικές ιδιότητες Περιεχόμενη υγρασία Αρχικά το δείγμα ζυγίζεται στη φυσική του κατάσταση και καταγράφεται το βάρος του με ακρίβεια 0,1 g (m1) (πιν.4). Στη συνέχεια μεταφέρεται σε κλίβανο, όπου ξηραίνεται στους 110±5 Cμέχρι σταθερού βάρους και καταγράφεται το βάρος του με ακρίβεια 0,1 g (m2). Το δείγμα θεωρείται ότι έχει αποκτήσει σταθερό βάρος, όταν διαδοχικές ζυγίσεις με διαφορά μίας ώρας η μία από την άλλη, δε διαφέρουν μεταξύ τους περισσότερο από 0,1%. Η περιεχόμενη υγρασία (w) υπολογίζεται με βάση την παρακάτω εξίσωση: 74

76 m1: Δείγμα στην φυσική του κατάσταση m2: Δείγμα μετά τον κλίβανο W=[(m1-m2)/m2]*100. Πίνακας 4 : Ποσότητες υλικού που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της περιεχόμενης υγρασίας των αδρανών υλικών ανάλογα με το μέγεθος του κλάσματος Φαινόμενη πυκνότητα και υδαταπορροφητικότητα Στα υπό μελέτη δείγματα και σε συγκεκριμένη ποσότητα ανάλογα με την κοκκομετρία που επιλέγεται κάθε φορά (πίν. 5), πραγματοποιήθηκε επίσης η δοκιμή της φαινόμενης πυκνότητας και της υδαταπορροφητικότητας σύμφωνα τα Ευρωπαϊκά πρότυπα (ΕΛΟΤ ΕΝ ) Πίνακας 5: Ποσότητες υλικού που απαιτούνται για τον προσδιορισμό της φαινόμενης πυκνότητας και υδαταπορροφητικότητας ανάλογα με το κοκκομετρικό κλάσμα που χρησιμοποιείται Στην αρχή το υπό εξέταση υλικό ξεπλένεται ούτως ώστε να απομακρυνθεί από αυτό το λεπτόκοκκο υλικό. Στη συνέχεια, τοποθετείται σε συρμάτινο καλάθι και βυθίζεται σε δεξαμενή νερού μέχρι βάθος τουλάχιστον 50 mm. Ύστερα το καλάθι ανασηκώνεται περίπου 25 mm από τον πάτο της δεξαμενής και αφήνεται να πέσει απότομα 25 περίπου φορές με ρυθμό περίπου 1 πτώση/sec, προκειμένου να 75

77 απεγκλωβιστεί ο αέρος που τυχόν υπάρχει μεταξύ των κόκκων του αδρανούς. Εν συνεχεία, το δείγμα αφήνεται εξολοκλήρου βυθισμένο στο νερό για 24±0,5 ώρες. Έπειτα, το καλάθι με το δείγμα αναρτώνται στο ζυγό και αφού πρώτα ανακινηθεί το υλικό, ζυγίζονται μέσα στο νερό και καταγράφεται το βάρος m2 με ακρίβεια 0,1 g. Το δείγμα αφού αφεθεί να στραγγίξει μέσα στο καλάθι για λίγα λεπτά, ύστερα τοποθετείται σε στεγνό ύφασμα, ώστε να στεγνώσει επιφανειακά. Τα αδρανή θεωρείται ότι έχουν στεγνώσει επιφανειακά αλλά παραμένουν κορεσμένα όταν δεν υπάρχουν εμφανείς υμένες νερού πάνω στους κόκκους τους αλλά βρίσκονται σε νωπή κατάσταση. Αφού ζυγιστούν σε αυτή πλέον την κατάσταση καταγράφεται το βάρος m1 με ακρίβεια 0,1 gr. Στη συνέχεια το δείγμα μεταφέρεται σε κλίβανο θερμοκρασίας 110 ± 5 0C όπου και ξηραίνεται μέχρι σταθερού βάρους με ακρίβεια 0,1 gr (m4). Έπειτα, το καλάθι επιστρέφεται στη δεξαμενή, αναταράσσεται και ζυγίζεται μέσα στο νερό με ακρίβεια 0,1 g (m3). Το τυπολόγιο βάση του οποίου γίνεται ο υπολογισμός των αποτελεσμάτων είναι το εξής : Δίνεται ότι όπου ρw: πυκνότητα νερού (g/cm3), m1: βάρος στον αέρα του κορεσμένου και επιφανειακά ξηρού δείγματος (g), m2: βάρος καλαθιού και δείγματος στο νερό (g), m3: βάρος καλαθιού στο νερό (g), m4: βάρος στον αέρα του δείγματος που έχει υποστεί ξήρανση (g) Μηχανικές Ιδιότητες Δοκιμή Los Angeles Η δοκιμή της αντοχής των αδρανών σε τριβή και κρούση ή αλλιώς «δοκιμή Los Angeles (LA)» υπάγεται στους ελέγχους σκληρότητας και ανθεκτικότητας των αδρανών. Προσδιορίζει την έκταση της φθοράς των αδρανών, τα οποία υπόκεινται σε δράσεις τριβής, λείανσης, θρυμματισμού και κρούσης. Τα αποτελέσματά της 76

78 αξιολογούνται αναφορικά με τον καθορισμό της συμπεριφοράς των αδρανών σε συνθήκες μηχανικής καταπόνησης. Θεωρείται η πιο κατάλληλη για τον προσδιορισμό της σκληρότητας, δυσθραυστότητας και ποσοστού μαλακών τεμαχίων των αδρανών υλικών από οποιαδήποτε άλλη δοκιμή για τους παρακάτω λόγους: Η δράση επί των αδρανών είναι πολύ ισχυρή, ώστε να αποκαλύπτεται οποιαδήποτε αδυναμία του υλικού. Είναι κατάλληλη τόσο για τα θραυστά όσο και για τα φυσικά αδρανή. Η δοκιμή είναι αρκετά σύντομη. Δεν επηρεάζεται από τη μεταβολή του ειδικού βάρους των αδρανών, εξ αιτίας της μεγάλης χωρητικότητας του κυλίνδρου της μηχανής. Περιορίζεται σημαντικά η επίδραση αυτού που εκτελεί τη δοκιμή. Η δοκιμή που περιγράφεται παρακάτω είναι σύμφωνη με το πρότυπο A.S.T.M C 131, πρότυπο στο οποίο παραπέμπουν οι ισχύοντες ελληνικοί κανονισμοί. Κατά τη δοκιμή αυτή, αδρανές υλικό συγκεκριμένης μάζας και διαβάθμισης εισάγεται σε κυλινδρικό περιστρεφόμενο κάδο. Εκτός από το δείγμα εισάγεται στον κάδο φορτίο σφαιρών ορισμένης διαμέτρου και μάζας, συνολικής αλλά και μεμονωμένης για κάθε σφαίρα, ανάλογα με τη διαβάθμιση του υλικού. Με την περιστροφή του κάδου, τα αδρανή υποβάλλονται σε δράσεις τριβής που αναπτύσσεται είτε μεταξύ των ίδιων των κόκκων, είτε μεταξύ των κόκκων και των σφαιρών είτε μεταξύ των κόκκων και των τοιχωμάτων του κάδου. Καθώς η στροφή προχωρεί, το εσωτερικό πτερύγιο του κάδου ανασηκώνει προς στιγμή το μίγμα αδρανούς και φορτίου για να το απορρίψει μετά από λίγο, υποβάλλοντας το αδρανές σε δράσεις κρούσεις. Αυτές αναπτύσσονται είτε με την πρόσκρουση των κόκκων στο τοίχωμα του κάδου είτε με την πρόσκρουση των σφαιρών στους κόκκους του αδρανούς. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται διαδοχικά μέχρι την ολοκλήρωση 500 στροφών. Το δείγμα απομακρύνεται από τον κάδο, κοσκινίζεται, πλένεται σε ορισμένο κόσκινο και ξηραίνεται μέχρι σταθερής μάζας. Στη συνέχεια κοσκινίζεται με κατάλληλο κόσκινο και ζυγίζεται το διερχόμενο του κοσκίνου. Η συσκευή Los Angeles (εικ.6.6) αποτελείται από ένα χαλύβδινο κύλινδρο, κλειστό στις βάσεις του, εσωτερικής διαμέτρου (711 ± 5) mm και εσωτερικού μήκους (508 ± 5) mm. Η συσκευή αποτελείται από ατσάλινο πλαίσιο που υποστηρίζει τον περιστρεφόμενο κύλινδρο και στηρίζεται κατάλληλα ώστε να μπορεί να περιστρέφεται οριζόντια. Στην πλευρική επιφάνεια του κυλίνδρου υπάρχει θυρίδα 77

79 από την οποία εισάγεται το δείγμα και η οποία κλείνει αεροστεγώς. Η θυρίδα είναι σχεδιασμένη έτσι που να διατηρεί την ίδια καμπυλότητα του κυλίνδρου. Στη εσωτερική επιφάνεια του κυλίνδρου υπάρχει χαλύβδινη προεξοχή μήκους όσο και αυτό του κυλίνδρου, πλάτους (90 ± 2) mm και πάχους (25 ± 1) mm η οποία έχει την διεύθυνση της ακτίνας του κυλίνδρου. Εικόνα 6.6. Συσκευή Los Angeles Η συσκευή διαθέτει διάταξη ρύθμισης ώστε η ταχύτητα του κάδου να είναι σύμφωνη με τις προδιαγραφές στις στροφές το λεπτό. Ο ηλεκτρονικός πίνακας ελέγχου διαθέτει λυχνία λειτουργίας και κεντρικό διακόπτη εκκίνησης / παύσης. Από τον πίνακα ελέγχου μπορεί να προγραμματιστεί ο αριθμός των στροφών, μετά το πέρας των οποίων ο κάδος σταματάει αυτόματα να περιστρέφεται. Η συσκευή συνοδεύεται από σετ 12 σφαιρών (εικ.6.7) σύμφωνα με το ΕΝ Οι σφαίρες είναι διαμέτρου mm και βάρους g η κάθε μία. Εικόνα 6.7. Χαλύβδινες σφαίρες 78

80 Κατά την εκτέλεση της δοκιμής, αδρανές υλικό συγκεκριμένης μάζας και διαβάθμισης (Πίν. 7) αφού έχει ξηραθεί στους 110 ± 5 0C μέχρι σταθερού βάρους ίσου με 5000gr ± 10gr (M1) εισάγεται σε κυλινδρικό περιστρεφόμενο κάδο της συσκευής Los Angeles όπου τοποθετούνται και οι ατσάλινες σφαίρες. Ρυθμίζουμε το μηχάνημα έτσι ώστε να πραγματοποιηθούν 500 περιστροφές του τύμπανου με ταχύτητα στρ/min. Μετά το τέλος των περιστροφών απομακρύνεται όλο το υλικό από τον κύλινδρο και γίνεται ο πρώτος διαχωρισμός του υλικού με το κόσκινο Νο. 4 όπου και λαμβάνεται το διερχόμενο από αυτό υλικό και κοσκινίζεται με την σειρά του στο κόσκινο Νο. 12. Αυτό το υλικό που συγκρατείται πλένεται, ξηραίνεται μέχρι σταθερής μάζας με ακρίβεια 1 gr και ζυγίζεται με ακρίβεια 5 gr (Μ2). Η διαφορά μεταξύ του αρχικού και του τελικού βάρους του δείγματος, εκφρασμένη επί τοις εκατό του αρχικού βάρους, δίνει το ποσοστό φθοράς του υπό εξέταση αδρανούς υλικού. Ο συντελεστής Los Angeles (LA) υπολογίζεται από τον παρακάτω τύπο: LA= [(M1-M2)/M1]*100 όπου M1: το αρχικό βάρος του δείγματος (g) και M2: το συγκρατούμενο βάρος στο κόσκινο Νο 12 (g). Πίνακας 7: Ποσότητα δείγματος ανά διαβάθμιση 79

81 Δοκιμή σημειακής φόρτισης Ο προσδιορισμός της μηχανικής αντοχής των πετρωμάτων σε σημειακή φόρτιση (Point Load Test) αποτελεί μία γρήγορη και χαμηλού κόστους μέθοδο για τον έμμεσο προσδιορισμό της αντοχής του πετρώματος και προτάθηκε από τους Broch & Franklin (1972). Η αντοχή του πετρώματος μετριέται με την εφαρμογή μιας αντιδιαμετρικά ασκούμενης δύναμης από τα δύο κωνικά άκρα της ειδικής συσκευής (εικ. 6.8) και προσδιορίζεται ο δείκτης σημειακής φόρτισης (Is). Συσκευές σημειακής φόρτισης υπάρχουν δύο κυρίως τύπων και αποτελούνται από ένα μεταλλικό πλαίσιο, δυο μεταλλικές πλάκες που φέρουν κωνικά άκρα 600 με ακτίνα καμπυλότητας 5 mm, μια χειροκίνητη υδραυλική αντλία για την επιβολή της πίεσης, ένα έμβολο για τη μετακίνηση της μίας πλάκας και ένα ή δύο μανόμετρα για τη μέτρηση της πίεσης του εμβόλου ή του επιβαλλόμενου φορτίου. Εικόνα 6.8. Συσκευή σημειακής φόρτισης Για την εκτέλεση της δοκιμής χρησιμοποιούνται συνήθως κυλινδρικά δοκίμια του πετρώματος για διαμετρική ή αξονική φόρτιση, αλλά είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν και δοκίμια σε μορφή κύβου ή ακόμα και σε ακανόνιστη μορφή. 80

82 Βασική προϋπόθεση για τη δοκιμή κάποιου συγκεκριμένου είδους ( δηλαδή διαμετρική, αξονική ή σε ακανόνιστο δείγμα ) είναι να ικανοποιούνται οι σχέσεις μεταξύ της απόστασης των κωνικών άκρων ( D ), του μήκους ( L ) και της χαρακτηριστικής διάστασης ( W ) του δοκιμίου που φαίνονται στο Σχήμα 1&2 a b c d Σχήμα 1. Τύποι δοκιμής σημειακής φόρτισης: (a) Διαμετρική δοκιμή, (b) αξονική δοκιμή, (c) δοκιμή σε ορθογώνιο δοκίμιο και (d) δοκιμή σε ακανόνιστο δοκίμιο (ISRM 1985). 1 2 Σχήμα 2.Τυπικές μορφές αστοχίας του δοκιμίου κατά τη δοκιμή σημειακής φόρτισης.(1) Αποδεκτοί τρόποι αστοχίας, (2) Μη αποδεκτοί τρόποι αστοχίας. 81

83 Το δοκίμιο τοποθετείται μεταξύ των κωνικών άκρων, ώστε η φόρτιση να γίνεται στο μέσο μήκος του δοκιμίου και κατά τη διάμετρο του. Η επιβολή του φορτίου πρέπει να γίνεται βαθμιαία και με σταθερή ταχύτητα μέχρι τη θραύση του δοκιμίου (εικόνα 46).Με την εκτέλεση της δοκιμής υπολογίζεται ο δείκτης σημειακής φόρτισης Is (Point Load Index), που είναι ο λόγος του φορτίου θραύσης ( P ) προς το τετράγωνο της ισοδύναμης διάστασης ( De ). Is=P/De² Όπου: P σε N, De σε mm οπότε και Is σε MPa. Η ισοδύναμη διάσταση ή διάμετρος (De) για διαμετρική δοκιμή είναι ίση με την απόσταση D (διάμετρος δοκιμίου). Στους άλλους τύπους δοκιμίων η ισοδύναμη διάσταση De δίνεται από τη σχέση: De² = (4 D W)/π Όπου οι διαστάσεις D και W σε mm Ο δείκτης σημειακής φόρτισης Is μεταβάλλεται ανάλογα με την ισοδύναμη διάμετρο του δοκιμίου (De). Για τον λόγο αυτόν απαιτείται να γίνει διόρθωση του δείκτη αυτού κι η εύρεση ενός ανοιγμένου δείκτη σημειακής φόρτισης που θα αναφέρεται σε μια τυποποιημένη διάμετρο δοκιμίου. Ο νέος αυτός δείκτης Is(50) καλείται ανοιγμένος δείκτης σημειακής φόρτισης και αναφέρεται σε διαμετρική δοκιμή με τυποποιημένη διάμετρο δοκιμίου D=50mm. Ο δείκτης IS(50) υπολογίζεται από την σχέση: Is(50)=F*Is Όπου F είναι ένας συντελεστής διόρθωσης που εκτιμάται από την σχέση: F=(De/50)^0,45 Τελικά, Is(50)=(De/50)^0,45*Is (πίν. 8) 82

84 Πίνακας 8: Ταξινόμηση πετρώματος βάση του διορθωμένου δείκτη σημειακής φόρτισης Is(50) σε MPa (Bieniawski, 1975). Εικόνα 6.9. Χαρακτηριστικές θράυσεις διαμετρικής δοκιμής σε πυρήνες των υπό μελέτη δειγμάτων Σκληρότητα πετρώματος κατά σφύρα Schmidt Η δοκιμή αυτή έχει σαν σκοπό τον καθορισμό της σκληρότητας δειγμάτων πετρώματος με τη χρήση του σφυριού αναπήδησης Schmidt (εικ.6.10) τύπου L και επίσης είναι δυνατή η εκτίμηση της αντοχής τους σε ανεμπόδιστη θλίψη. Η ενέργεια κρούσης του είναι 0.74 Ν και είναι εφοδιασμένο με κλίμακα ενδείξεων των "τιμών αναπήδησης" που αντιστοιχούν στη σκληρότητα του πετρώματος. Για την εξέταση στο εργαστήριο κυλινδρικών δοκιμίων πετρώματος απαιτείται ειδική μεταλλική βάση βάρους 20 Kg περίπου, στην οποία είναι χαραγμένη αυλακωτή τομή σχήματος U ή V για τη συγκράτηση του δοκιμίου. Το εξεταζόμενο στο εργαστήριο δοκίμιο, πρέπει να είναι ορθού κυλινδρικού σχήματος (πυρήνας γεώτρησης) με διάμετρο μεγαλύτερη των 54 mm (ΝΧ) ή κυβικού σχήματος με ακμή μεγαλύτερη των 6 cm. Το σφυρί χρησιμοποιείται σε θέση οριζόντια, κατακόρυφη με το έμβολο προς τα κάτω, ή κατακόρυφη με το έμβολο προς τα πάνω. Στο εργαστήριο που 83

85 χρησιμοποιείται η μεταλλική βάση, το σφυρί τοποθετείται σε κατακόρυφη θέση με το έμβολο προς τα κάτω, ενώ για κάθε άλλο προσανατολισμό χρησιμοποιούνται οι καμπύλες διόρθωσης του κατασκευαστή. Η διεύθυνση καθώς επίσης και οι διορθωμένες τιμές αναγράφονται στο ειδικό έντυπο της δοκιμής. Επίσης, στο έντυπο αναγράφονται οι διαστάσεις του δοκιμίου, διάμετρος (D), ύψος (Η), καθώς και το βάρος (W) για τον προσδιορισμό της ξηρής πυκνότητάς του (Ρd) με τη γεωμετρική μέθοδο. Για κάθε δοκίμιο λαμβάνονται τουλάχιστον είκοσι μετρήσεις αναπήδησης, από τις οποίες οι 10 με τις χαμηλότερες τιμές απορρίπτονται και από τις υπόλοιπες 10 υπολογίζεται ο μέσος αριθμός των κρούσεων (SHV) που αναγράφονται στο έντυπο της δοκιμής. Το έμβολο του σφυριού πιέζεται σταθερά πάνω στην επιφάνεια του δείγματος, μέχρι να απελευθερωθεί το ελατήριο κρούσης και να ακουστεί ο χαρακτηριστικός ήχος. Η ένδειξη σκληρότητας διαβάζεται στη βαθμονομημένη κλίμακα που υπάρχει στο κυρίως σώμα του σφυριού, ενώ κάθε κρούση που θα επιφέρει θραύση πρέπει να απορρίπτεται. Στην περίπτωση που τα πετρώματα είναι πολύ σκληρά ή πολύ μαλακά, η μέθοδος έχει περιορισμένη εφαρμογή. Τα αποτελέσματα της δοκιμής (οι μέσοι όροι) χρησιμοποιούνται για την ταξινόμηση των πετρωμάτων με βάση μόνο τη σκληρότητά τους (πίν. 9). Η δοκιμή αυτή αποτελεί μία απλή μέθοδο για τον έμμεσο προσδιορισμό της αντοχής του πετρώματος σε ανεμπόδιστη θλίψη. Ο μέσος όρος από τις μετρήσεις αναπήδησης σε συνδυασμό με την ξηρή πυκνότητα του πετρώματος δίνει έμμεσα την αντοχή σε ανεμπόδιστη θλίψη (σc), όπως φαίνεται στο διάγραμμα του Σχήματος 3. 84

86 Εικόνα Σφύρα αναπήδησης Schmidt τύπου L 85

87 Σχήμα 3: Διάγραμμα υπολογισμού της αντοχής σε ανεμπόδιστη θλίψη του ακέραιου πετρώματος με βάση το μέσο όρο των μετρήσεων σκληρότητας (SHV) και της πυκνότητάς του (Pd) (Κούκης, Γ. και Σαμπατακάκης Ν. 2002) Πίνακας 9: Ταξινόμηση ακέραιου πετρώματος με βάση τη σκληρότητά του. (Κούκης, Γ. και Σαμπατακάκης Ν. 2002) Αντοχή σε μοναξονική θλίψη Η αντοχή σε μοναξονική θλίψη (Uniaxial Compressive Strength - UCS) ενός δοκιμίου ακέραιου πετρώματος αντιστοιχεί στη μέγιστη τάση που επιβάλλεται σε αυτό μέχρι τη θραύση του. Η θλίψη είναι ένα σύνθετο φαινόμενο εφελκυσμού και διάτμησης το οποίο επηρεάζεται άμεσα από την μικροσκοπική και μακροσκοπική δομή καθώς και από την σύσταση του υλικού. Γενικά δεν υπάρχει ένας μηχανισμός 86

88 αστοχίας για όλα τα πετρώματα. Ο Gramberg (1989) διαχώρισε τον μηχανισμό αστοχίας σε έξι διαφορετικούς τύπους οι οποίοι αντιστοιχούν σε διάφορους τύπους πετρωμάτων. Στην εικόνα 6.11 παρουσιάζονται τρεις από αυτούς τους μηχανισμούς με σχηματική απεικόνιση των ενδιάμεσων σταδίων. Εικόνα Σχηματική απεικόνιση τριών τύπων αστοχίας κατά Gramberg (Σοφιανός, 2001) Για την εκτέλεση της δοκιμής χρησιμοποιείται υδραυλική πρέσα αποτελούμενη από δύο χαλύβδινες πλάκες (Εικόνα 6.12), οι επιφάνειες των οποίων δεν θα πρέπει να αποκλίνουν του επιπέδου περισσότερο από 0,005 mm. Το δοκίμιο θα πρέπει να είναι ορθού κυλινδρικού σχήματος με λόγο ύψους (L) προς διάμετρο (D) μεταξύ 2 και 3 και διάμετρο όχι μικρότερη των 51 mm (ΝΧ). Στην παρούσα διατριβή, η δοκιμή αντοχής σε μοναξονική θλίψη πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τις Αμερικάνικες προδιαγραφές (ASTM D-2938), σύμφωνα με τις οποίες ο λόγος L/D πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ 2 και 2,5. Ακόμη, θα πρέπει η διάμετρος του δοκιμίου να είναι τουλάχιστον δεκαπλάσια του μεγέθους του μεγαλύτερου ορυκτού κόκκου που συμμετέχει στο πέτρωμα. 87

89 Εικόνα Υδραυλική πρέσα που χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της αντοχής σε μοναξονική θλίψη 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 0,001 rad. Η διάμετρος ή οι ακμές στην περίπτωση των κυλινδρικών και κυβικών δοκιμίων αντίστοιχα, μετρώνται με ακρίβεια 0,1 mm. Προκειμένου η μέτρηση αν είναι 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. Στην ιδανική περίπτωση, 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 0,5-1,0 MPa/sec. Συνήθως, η θραύση επέρχεται μετά από 5-10 λεπτά. Η αντοχή σε μοναξονική θλίψη (UCS) υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση: 88

90 όπου UCS: η αντοχή σε μοναξονική θλίψη σε KPa ή MPa, P: το μέγιστο φορτίο σε kn ή MN και Α: το εμβαδόν της διατομής του δοκιμίου σε m2. Στην παρούσα διατριβή, για τον προσδιορισμό της μοναξονικής θλίψης χρησιμοποιήθηκαν κυλινδρικά δοκίμια (D: 51 mm) για όλα τα υπό μελέτη δείγματα. Στην Εικόνα 49 παρατίθενται τυπικές θραύσεις που πραγματοποιήθηκαν σε κυλινδρικά δοκίμια των υπό μελέτη δειγμάτων (Εικόνα 6.13 α-β). α β Εικόνα Τυπικές θραύσεις σε κυλινδρικά δοκίμια των υπό μελέτη δειγμάτων: (α) δείγμα ΒΕ81 ανδεσίτης με μικρό βαθμό εξαλλοίωσης (β) δείγμα ΒΕ101 ανδεσίτης περισσότερο εξαλλοιωμένος 89

91 6.2.5 Φυσικοχημικές ιδιότητες Ανθεκτικότητα στην αποσάθρωση με χρήση MgSO4 Η δοκιμή ανθεκτικότητας στην αποσάθρωση ή δοκιμή υγείας πετρώματος (Soundness Test), εξομοιώνει τη 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 (π.χ. απώλεια φέρουσας ικανότητας, ρωγμάτωση, δημιουργία οπών). 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 νέες Ευρωπαϊκές προδιαγραφές (ΕΛΟΤ ΕΝ ), σύμφωνα με τις οποίες χρησιμοποιείται MgSO4. Ωστόσο, σημειώνεται ότι με βάση τις Αμερικάνικες προδιαγραφές (ASTM C-88) η δοκιμή μπορεί να εκτελεστεί με χρήση Na2SO4 ή MgSO4. Το πρώτο στάδιο της διαδικασίας της δοκιμής αρχίζει με την παρασκευή του διαλύματος κατά την οποία προστίθεται με σταθερό ρυθμό 1500 gr κρυσταλλικού άλατος ανά λίτρο νερού. Βασική απαίτηση της δοκιμής είναι η ύπαρξη τουλάχιστον τριών λίτρων νερού για κάθε δεξαμενή και επομένως 4500 gr άλατος. Κατά την παρασκευή του διαλύματος, διατηρείται η θερμοκρασία του στους C και αναδεύεται συνεχώς κατά την διάρκεια της προσθήκης του άλατος. Εφόσον ολοκληρωθεί η διαδικασία της προσθήκης του νερού με άλας η θερμοκρασία μειώνεται στους 20 ± 2 0C και εν συνεχεία το διάλυμα αφήνεται να ηρεμήσει για 48 ± 1 ώρες, οπότε και η πυκνότητα του διαλύματος θα πρέπει να είναι 1,3 gr/cm3. Η διαδικασία που ακολουθείται στη συνέχεια έχει ως εξής: το συρμάτινο δοχείο βυθίζεται με την ποσότητα του αδρανούς (συγκεκριμένης κοκκομετρίας) μέσα στο κλειστό δοχείο στο οποίο έχει τοποθετηθεί το διάλυμα του MgSO4, 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 έτσι ώστε να αποφευχθεί η εξάτμιση. Μετά το πέρας της παραπάνω περιόδου, το συρμάτινο δοχείο μετακινείται από το διάλυμα και αφήνεται να στραγγίσει για 2±0,25 ώρες. 90

92 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. 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 MgSO4. Ακολούθως, κάθε δείγμα ξηραίνεται για 24 ± 1 ώρες στους 110 ±5 0C, κοσκινίζεται στο κόσκινο των 10 mm (στην περίπτωση που το προς εξέταση υλικό είναι διαβάθμισης mm) και καταγράφεται το βάρος του συγκρατούμενου (Μ2) με ακρίβεια 0,1 gr. Ο δείκτης αποσάθρωσης (S) προσδιορίζεται με βάση τη παρακάτω σχέση : Όπου Μ1: το αρχικό βάρος του δείγματος (gr) και Μ2: το τελικό βάρος του δείγματος μετά το πέρας των πέντε κύκλων που συγκρατήθηκε από το κόσκινο των 10 mm. Συνήθως χρησιμοποιείται υλικό διαβάθμισης mm, ωστόσο μπορούν να χρησιμοποιηθούν και άλλες διαβαθμίσεις (Πίν.10). Στην περίπτωση των σκύρων, απαιτούνται τα κόσκινα 22,4 mm, 31,5 mm, 40 mm και 50 mm. Το δείγμα θα πρέπει να έχει μάζα ± 100 gr αποτελούμενο από 5000 ± 50 gr διαβάθμισης 31,5-40 mm και 5000 ± 50 gr διαβάθμισης mm. Οι κύκλοι εμβάπτισης και ξήρανσης από πέντε αυξάνονται σε δέκα και το τελικό κοσκίνισμα γίνεται στο κόσκινο των 22,4 mm. Καθώς και απαιτούνται περίπου 12 λίτρα διαλύματος αντί για 3 λίτρα. Πίνακας 10. Προτεινόμενα κόσκινα και μάζες για δείγματα διαβάθμισης διαφορετικής των 10 mm με 14 mm. 91

93 Μετά το πέρας της δοκιμής αυτής παρατηρήθηκε εντός ημερών η δημιουργία διαυγών κρυστάλλων όπου έπειτα από 20 ημέρες (σύνολο 65 ημέρες), σε συνθήκες απόλυτης ηρεμίας απαλλαγμένες από απότομες μεταβολές θερμοκρασίας, δηλαδή μακριά από πόρτες και παράθυρα, παρήχθησαν ευμεγέθης κρύσταλλοι, διαυγείς με χαρακτηριστικοί διδυμία οι οποίοι ύστερα από περιθλασιμετρία ακτίνων προέκυψε ότι καλούνται Εψομίτης (MgSO 4 7H 2 O) (εικ.6.14). Παρότι η δοκιμή διεξάχθηκε την ίδια χρονική περίοδο με βασικά και υπερβασικά πετρώματα διερευνάται η ταχύτερη δημιουργία των κρυστάλλων Εψομίτη στα ηφαιστειακά πετρώματα. Εικόνα 6.14 κρύσταλλοι εψομίτη 92

94 Μπλε μεθυλενίου Η δοκιμή μπλε του μεθυλενίου (Methylene Blue Test) αποτελεί μία από τις σημαντικότερες φυσικοχημικές δοκιμές των αδρανών υλικών, ωστόσο ταξινομείται ως γεωμετρική ιδιότητα σύμφωνα με τα Ευρωπαϊκά πρότυπα. Χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της περιεκτικότητας των αδρανών σε ενεργά αργιλικά ορυκτά, τα οποία σε αντίθεση με τα μη ενεργά, έχουν την τάση να διογκώνονται ανάλογα με την περιεκτικότητα τους σε νερό. Η διόγκωση αυτή έχει ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη τάσεων εντός του πετρώματος, που έχουν καταστροφικές συνέπειες τόσο για το ασφαλτόμιγμα, όσο και στις ασύνδετες στρώσεις του οδοστρώματος. Στην παρούσα διατριβή, η δοκιμή αυτή πραγματοποιήθηκε με βάση τις νέες Ευρωπαϊκές προδιαγραφές (ΕΛΟΤ EN 933-9). Το μπλε του μεθυλενίου είναι μία οργανική χρωστική ουσία, η οποία διαλύεται στο νερό δημιουργώντας διάλυμα χαρακτηριστικού μπλε χρώματος. Ο έλεγχος βασίζεται στην αρχή της προσρόφησης των μορίων του μπλε του μεθυλενίου επί της ενεργής επιφάνειας των αργιλικών ορυκτών. Αρχικά, αντιπροσωπευτικό ξηρό δείγμα του υπό μελέτη πετρώματος ( g για κλάσμα 0/2 mm ή 30±0,1 για κλάσμα 0/0,125 mm) προστίθεται σε 500 ml αποσταγμένου νερού. Το διάλυμα αναδεύεται για 5 λεπτά και στη συνέχεια τιτλοδοτείται εισάγοντας μέσα σε αυτό 5 ml χρωστικής ουσίας. Ακολούθως εκτελείται νέα ανάδευση για τουλάχιστον 1 λεπτό και μεταφέρεται με τον αναδευτήρα μία σταγόνα πάνω σε διηθητικό χαρτί (δοκιμή κηλίδας ). Η κηλίδα που δημιουργείται κατ αυτό τον τρόπο (εικ.6.14), αποτελείται από μία κεντρική περιοχή με σκούρο μπλε χρώμα, που περιβάλλεται από μία άχρωμη ζώνη. Η δοκιμή θεωρείται ότι έχει ολοκληρωθεί όταν περιφερειακά της κεντρικής απόθεσης σχηματιστεί μία στεφάνη από ένα συνεχή δακτύλιο χρώματος ανοιχτού μπλε (πάχους περίπου 1 mm). Εάν μετά την προσθήκη της αρχικής ποσότητας των 5 ml δεν εμφανιστεί η στεφάνη, προστίθενται επιπλέον 5 ml χρωστικού διαλύματος, πραγματοποιείται ανάδευση για 1 λεπτό και εκτελείται μία δεύτερη δοκιμή κηλίδας. Εάν εξακολουθεί να μην εμφανίζεται η στεφάνη, η διαδικασία επαναλαμβάνεται κατά τον ίδιο τρόπο έως ότου παρατηρηθεί ο σχηματισμός της κηλίδας. Η δοκιμή ολοκληρώνεται εφόσον η στεφάνη παραμείνει για 5 λεπτά. Αν εξαφανιστεί στα 4 λεπτά, προστίθενται επιπλέον 5 ml χρωστικού διαλύματος, ενώ αν εξαφανιστεί κατά τη διάρκεια του 5ου λεπτού, προστίθενται 2 ml χρωστικού 93

95 διαλύματος.μετά το πέρας της δοκιμής, καταγράφεται ο συνολικός όγκος του μπλε του μεθυλενίου (Vi) που προστέθηκε για να παραχθεί η στεφάνη, με ακρίβεια 1 ml. Εικόνα Ο μηχανισμός μπλε του μεθυλενίου και η μορφή της κηλίδας Η τιμή του μπλε του μεθυλενίου (MB), εκφρασμένη σε γραμμάρια χρωστικής ουσία ανά χιλιόγραμμο αδρανούς υλικού κλάσματος 0/2 mm, δίνεται από την παρακάτω εξίσωση: Όπου Μi: είναι η μάζα του δείγματος (gr) και Vi: ο όγκος του προστιθέμενου χρωστικού διαλύματος σε χιλιοστόλιτρα. Στην περίπτωση που χρησιμοποιείται το κλάσμα 0/0,125 mm, το αποτέλεσμα καταγράφεται ως MBf. Σε κάθε περίπτωση, η τιμή μπλε του μεθυλενίου καταγράφεται με ακρίβεια 0,1 gr χρωστικής ουσίας ανά χιλιόγραμμο του κλάσματος (gr/kg). 94

96 6.3 Αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών Το σύνολο των αποτελεσμάτων των εργαστηριακών δοκιμών των υπό εξέταση δειγμάτων παρατίθενται παρακάτω, υπόμορφή πινάκων, καθώς και διαγραμμάτων που δείχνουν την διακύμανση των παραμέτρων Γεωμετρικές παράμετροι. Τα αποτελέσματα των γεωμετρικών εργαστηριακών δοκιμών παρατίθενται παρακάτω, στον Πίνακα 11. Παρατηρείται διακύμανση των τιμών των παραμέτρων παρότι αποτελούνται όλα τα δείγματα από τον ίδιο λιθότυπο (ανδεσίτη). Οι τιμές του δείκτη πλακοειδούς κυμαίνονται από (10,87-18,84 %) ενώ του δείκτη επιμήκυνσης κυμαίνονται από (17,88-20,85 %). Όσον αφορά τις τιμές του ισοδύναμου άμμου παρουσιάζονται αρκετά υψηλές και κυμαίνονται από (50,60-72,88 %). Παρατηρείται ότι το δείγμα ΒΕ.88 παρουσιάζει αυξημένο ποσοστό ισοδυνάμου άμμου σε σχέση με τα υπόλοιπα. Στα γραφήματα που ακολουθούν (Εικ. 6.15) διαφαίνεται η διακύμανση των τιμών ανά δοκιμή και ανά δείγμα. Αριθμός δείγματος Ισοδύναμο άμμου(%) Δείκτης πλακοειδούς (%) Δείκτης ΒΕ81 63,07 15,42 18,34 ΒΕ82 59,42 16,91 17,88 ΒΕ88 72,88 10,87 20,04 ΒΕ89 60,08 18,84 18,63 ΒΕ101 50,60 14,06 20,85 επιμήκυνσης (%) Πίνακας 11: Προσδιορισθείσες τιμές των δεικτών πλακοειδούς (If), επιμήκυνσης (IE) και ισοδύναμου άμμου (SE) των υπό μελέτη δειγμάτων 95

97 α β γ Εικόνα 6.15: Γραφική διακύμανση των γεωμετρικών παραμέτρων (α: ισοδύναμο άμμου, β: δείκτης πλακοειδούς, γ: δείκτης επιμήκυνσης) 96

98 6.3.2 Φυσικές παράμετροι Τα αποτελέσματα των φυσικών παραμέτρων παρατίθενται στον Πίνακα 12 καθώς και γραφικά στην Εικόνα Παρατηρείται διακύμανση των τιμών όπου συσχετίζονται άμεσα με το βαθμό εξαλλοίωσης καθότι όσο αυξημένος είναι ο βαθμός εξαλλοίωσης τόσο αυξημένη είναι και η δυνατότητα να απορροφούν νερό. Για παράδειγμα το δείγμα ΒΕ.88 που είναι υγιές δείγμα παρουσιάζει χαμηλότερη υδαταπορροφητικότητα σε σχέση με το ΒΕ101 που παρουσιάζει τον υψηλότερο βαθμό εξαλλοίωσης. Οι τιμές της περιεχόμενης υγρασίας των ανδεσιτών κυμαίνονται από (0,90-1,70 %),και της φαινόμενης πυκνότητας από 2360 kg/m3 έως 3710 kg/m3. Αρκετά αυξημένη παρατηρείται η υδαταπορροφητικότητα η οποία κυμαίνεται από 2,51 % έως 6,67 %. Αριθμός δείγματος Περιεχόμενη υγρασία (%) Φαινόμενη πυκνότητα(gr/cm 3 ) Υδαταπορροφητικότητα (%) ΒΕ81 0, ,90 ΒΕ82 1, ,54 ΒΕ88 1, ,51 ΒΕ89 1, ,68 ΒΕ101 1, Πίνακας 12: Προσδιορισθείσες τιμές της περιεχόμενης υγρασίας (W), φαινόμενης πυκνότητας (Pa),υδαταπορροφητικότητας (Wa) των υπό μελέτη δειγμάτων α 97

99 β γ Εικόνα Γραφήματα που παρουσιάζεται η διακύμανση των τιμών στις φυσικές παραμέτρους (α: περιεχόμενη υγρασία, β: φαινόμενη πυκνότητα, γ:υδαταπορροφητικότητα) Μηχανικές παράμετροι Στον παρακάτω πίνακα (Πίν.13) παρατίθενται τα αποτελέσματα των μηχανικών ιδιοτήτων των υπό εξέταση δειγμάτων. Όπως και στις φυσικές παραμέτρους είναι περισσότερο έκδηλο απ ότι στις άλλες δοκιμές ότι ο βαθμός εξαλλοίωσης των ανδεσιτών σε συνδυασμό με την μηχανική καταπόνηση που έχουν υποστεί αποτελούν τον βασικό παράγοντα αντοχής των πετρωμάτων και εν τέλει της αξιολόγησης αξιοποίησης τους ως αδρανή κατασκευαστικών εφαρμογών (εικ.6.17) Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί ο δείκτης Los Angeles όπου το δείγμα ΒΕ.88 παρουσιάζει το χαμηλότερο ποσοστό φθοράς σε τριβή και κρούση σε αντίθεση με το δείγμα ΒΕ

100 Η μοναξονική η οποία πραγματοποιήθηκε με επιπέδωση, με απώτερο σκοπό την μέγιστη δυνατή ακρίβεια μετρήσεων αντοχής των δοκιμίων επιβεβαιώνει ότι τα υγιέστερα δείγματα ανθίστανται στην μοναξονική φόρτιση σε αντίθεση με τα έντονα εξαλλοιωμένα που θραύονται αρκετά πιο εύκολα. Αριθμός δειγμάτων L.A (%) Schmidt (SHV) Μοναξονική θλίψη Σημειακή φόρτιση ΒΕ81 37, ,52 4,26 ΒΕ82 39,41 50,3 35,62 1,77 ΒΕ88 18,36 54,8 53,18 6,5 ΒΕ89 23, ,64 2,71 ΒΕ101 80,36 49,3 37,5 2,71 Πίνακας 13: Προσδιορισθείσες τιμές των μηχανικών παραμέτρων (LA, UCS, Is(50), SHV.) L.A ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 α 99

101 55 UCS β ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ Is (50) γ ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ

102 SHV ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 δ Εικόνα Γραφήματα που παρουσιάζεται η διακύμανση των τιμών των μηχανικών παραμέτρων ( α: Los Angeles, β: μονοαξονική φόρτιση, γ: point load test, δ: σφυρί Schmidt,) Η επιπέδωση πραγματοποιήθηκε σε όλα τα κυλινδρικά δοκίμια με σκοπό την ιδανικότερη παραλληλοποίηση των δύο βάσεων του κυλίνδρου. Για την επιπέδωση των βάσεων του κυλίνδρου χρησιμοποήθηκε λιωμένο θείο το οποίο τοποθετήθηκε σε καλούπι και αμέσως μετά τοποθετήθηκε πάνω σε αυτό το κυλινδρικό δοκίμιο με τη βάση του. (Εικ. 6.18) α β 101

103 γ δ ε Εικόνα 6.18 διαδικασία επιπέδωσης κυλινδρικών δοκιμίων για την καλύτερη δυνατή εκτέλεση της μοναξονικής θλίψης. 102

104 Κατά τη διαδικασία αυτή δημιουργήθηκαν απόλυτα παράλληλα πεδία (εικ. 6.19) τα οποία φορτίζονται κάθετα και με αυτόν τον τρόπο τα αποτελέσματα αποκλίνουν το λιγότερο δυνατό από την πραγματικότητα. Εικόνα 6.19 κυλινδρικά δοκίμια μετά την επιπέδωση και πριν τη δοκιμή της μοναξονικής θλίψης. Κατά την διερεύνηση της μοναξονικής δοκιμής με επιπέδωση ανακύπτει το εύλογο ερώτημα του κατά πόσο το ρευστό, πλούσιο σε Θείο (S), διεισδύει στο πορώδες του πετρώματος καθότι και στις μικρορωγμές μεταβάλλοντας εν τέλει δυσμενώς τα αποτελέσματα καθότι τα αλλοιώνουν. Με αφορμή τα παραπάνω πραγματοποιήθηκαν λεπτές τομές (εικ.6.20) μετά την διαδικασία της επιπέδωσης και αφότου είχε ολοκληρωθεί η δοκιμή της μοναξονικής θλίψης από όπου προέκυψε πως το ρευστό καπελώματος δεν έχει εισχωρήσει στο πέτρωμα. 103

105 Εικόνα 6.20 εικόνες μικροσκοπίου μετά την διαδικασία της επιπέδωσης και αφότου είχε ολοκληρωθεί η δοκιμή της μοναξονικής θλίψης όπου φαίνεται πως το ρευστό καπελώματος δεν έχει εισχωρήσει στο πέτρωμα Φυσικοχημικές παράμετροι Τα αποτελέσματα των φυσικοχημικών παραμέτρων στα υπό εξέταση πετρώματα παρουσιάζονται στον Πίνακα 14 και η διακύμανση των τιμών αποτυπώνεται στα γραφήματα της εικόνας Τόσο στην δοκιμή υγείας όσο και στην δοκιμή μπλε του μεθυλενίου, γίνεται φανερό ότι οι συγκεκριμένοι ανδεσίτες παρουσιάζουν αισθητά μικρή αντοχή στην αποσάθρωση με χρήση MgSO4 καθώς και ότι περιέχουν μεγάλο ποσοστό επιβλαβών αργιλικών ορυκτών. Σ αυτήν την περίπτωση ο παράγοντας που επηρεάζει τις αντοχές είναι ο βαθμός εξαλλοίωσης τους. 104

106 Αριθμός δείγματος Αποσάθρωση με χρήση Μπλε του μεθυλενίου MgSO4[ S (%)] ΜΒf (gr/kg) ΒΕ81 77,5 5,3 ΒΕ82 67,4 16,6 ΒΕ88 26,6 7,3 ΒΕ89 26,5 6,6 ΒΕ101 88,5 8,3 Πίνακας 14: Προσδιορισθείσες τιμές των φυσικοχημικών παραμέτρων (S, MBF) Στα παρακάτω διαγράμματα παρουσιάζεται η διακύμανση των τιμών που ελήφθησαν, ως αποτέλεσμα της προσομοίωσης των μεταβολών των καιρικών συνθηκών με κύκλους εμβάπτισης και ξήρανσης (Eικ.6.17.α) καθώς και της περιεκτικότητας τους σε επιβλαβή αργιλικά ορυκτά (Eικ.6.17.β) S (%) ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 α 105

107 18 MBf (gr/kg) β ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 Εικόνα 6.21: Γραφήματα που παρουσιάζεται η έντονη διαφοροποίηση του δείκτη αποσάθρωσης με χρήση αλάτων MgSO4 ανά δείγμα καθώς και η διακύμανση που παρουσιάζεται στην περιεκτικότητα τους σε επιβλαβή αργιλικά ορυκτά 106

108 Κεφάλαιο 7 7. Επιπλέον δοκιμές - Επίλυση περιβαλλοντικών προβλημάτων με χρήση αδρανών υλικών 7.1 Γενικά Στην παρούσα διατριβή τα υπό εξέταση δείγματα μελετήθηκαν και από περιβαλλοντική σκοπιά. Γενικά, τα αδρανή υλικά βρίσκουν περιβαλλοντικές εφαρμογές ικανές να επιλύσουν σημαντικά περιβαλλοντικά προβλήματα. Η μεταλλευτική, η μεταλλουργική και γενικά η βιομηχανική δραστηριότητα επιβαρύνουν σημαντικά το περιβάλλον. Μία από τις σημαντικότερες επιπτώσεις αυτών των δραστηριοτήτων είναι η δημιουργία όξινων αποβλήτων τα οποία ρυπαίνουν μεγάλες εκτάσεις εδαφών και επιφανειακά/υπόγεια υδατικά συστήματα.η όξινη απορροή χαρακτηρίζεται από εξαιρετικά χαμηλές τιμές ph και υψηλές συγκεντρώσεις ιόντων βαρέων και τοξικών μετάλλων, όπως επίσης και θειϊκών ιόντων. Το φαινόμενο της όξινης απορροής έχει λάβει πολύ μεγάλες διαστάσεις παγκοσμίως κι αποτελεί ίσως ένα από τα σημαντικότερα περιβαλλοντικά προβλήματα. Πολλοί λιθότυποι έχουν χρησιμοποιηθεί κατά καιρούς για την απορρόφηση βαρέων μετάλλων και για την εξομάλυνση του ph σε όξινες λίμνες. Χαρακτηριστικό παράδειγμα επίλυσης περιβαλλοντικού προβλήματος με την χρήση αδρανών υλικών, φυσικών πετρωμάτων, αποτελούν οι όξινες λίμνες της Σκανδιναβίας. Βάσει βιβλιογραφίας υπολογίζεται ότι το πρόβλημα αυτό υπάρχει σε λίμνες σε ολόκληρο τον κόσμο. Η εξουδετέρωση, ή ουδετεροποίηση της όξινης απορροής έχει ως πρωταρχικό στόχο της αύξηση του ph, χρησιμοποιώντας μια αλκαλική ουσία. Τα αδρανή υλικά που χρησιμοποιούνται στην καταστολή του προβλήματος αυτού, είναι τα πετρώματα που παρουσιάζονται πλούσια σε μαγνήσιο και ασβέστιο. (Εικόνα 54). Η ορυκτολογική σύσταση των πετρωμάτων σε συνδυασμό με τη χημική τους σύσταση, καθορίζει τις φυσικοχημικές ιδιότητες των πετρωμάτων. Το πορώδες τους παρουσιάζει σημαντικό ρόλο για την επιλογή των χρήσεων, αλλά βασικό ρόλο στην συμπεριφορά των τους παίζουν οι φυσικοχημικές ιδιότητες των ορυκτών που το απαρτίζουν. Από τα ανθρακικά πετρώματα χρησιμοποιείται ο ασβεστόλιθος σε λίμνες και έλη όπου λόγω της οξύτητας η ζωή είναι φτωχή ή ανύπαρκτη, με αποτέλεσμα να αυξάνει το ph, να εξουδετερώνει δηλαδή την οξύτητα του νερού και τελικά να επανέρχεται η ζωή στα νερά τους. 107

109 Στις όξινες λίμνες της Σκανδιναβίας (που το πρόβλημα δημιουργήθηκε κυρίως από την καύση των ανθράκων στη Μεγάλη Βρετανία), αντιμετωπίζεται σήμερα κυρίως με τη χρήση του μπουφρίτη. Τα πλεονεκτήματα του μπουφρίτη έναντι των ανθρακικών πετρωμάτων φαίνονται στο σχήμα 4.. Σχήμα 4: Επίδραση δουνίτη και ανθρακικών πετρωμάτων στο ph των όξινων λιμνών (Handols Taljsten 1983), Με τη χρήση του μπουφρίτη αυξάνεται το ph και αποφεύγεται το αρχικό σοκ αύξησης του ph που επιφέρουν τα ανθρακικά πετρώματα. Οι απότομες αλλαγές του ph επιφέρουν βλάβη στα οικοσυστήματα. Επίσης, ο μπουφρίτης έχει μεγαλύτερη διάρκεια στην επίδραση του ph, απ ότι τα ανθρακικά πετρώματα (σχ. 4). Ο μπουφρίτης είναι σκόνη ολιβίνη (Mg,Fe) 2 SiO4. Προσοχή χρειάζεται στη χημική σύσταση του ολιβίνη. Ο ολιβίνης πρέπει να είναι όσο το δυνατόν περισσότερο Mgούχος και δεν πρέπει να περιέχει στο πλέγμα του μέταλλα όπως Ni, Zn, Mn κ.ά. Ο ολιβίνης στη φύση απαντάται στα υπερβασικά πετρώματα. Το πέτρωμα που είναι κατάλληλο για την παρασκευή μπουφρίτη είναι ο δουνίτης (>90% ολιβίνη). Ο δουνίτης όμως που θα επιλεχθεί πρέπει να έχει όσο το δυνατόν μικρότερο βαθμό σερπεντινίωσης και να μην περιέχει σουλφίδια (όπως χαισλεγουδίτης, πεντλανδίτης), αρσενίδια (όπως μαουχερίτης), αντιμονίδια (όπως μπρεουθαπτίτης) και κράματα μετάλλων (όπως αβαρουίτης). Τα υπερβασικά πετρώματα όπως και τα ανθρακικά 108

110 αντιδρούν με το όξινο νερό και τελικά εξουδετερώνουν το όξινο pη μέσα από σειρά αντιδράσεων. Στην παρούσα διατριβή πραγματοποιήθηκε πειραματική προσομοίωση των όξινων λιμνών και για την εξουδετέρωση της οξύτητας επιλέχθηκαν ανθρακικά πετρώματα, υπερβασικά πετρώματα αλλά και ηφαιστειακά λόγω του αλκαλικού τους χαρακτήρα βάσει των γεωχημικών αναλύσεων. 7.2 Πειραματική προσομοίωση των όξινων λιμνών και επίλυση του Προβλήματος Περιγραφή της δοκιμής Για την δημιουργία όξινου διαλύματος (ph=3) χρησιμοποιήθηκε πυκνό υδροχλωρικό οξύ περιεκτικότητας 35% w/w από το οποίο 0,5 ml αναμίχθηκαν με 5lt νερό. Το όξινο περιβάλλον δημιουργήθηκε εντός 16 λεκανών, 5 για τα ανθρακικά πετρώματα,5 για τα υπερβασικά,5 για τα ηφαιστειακά καθώς επίσης και 1 λεκάνη (Mix) όπου τοποθετήθηκε 70% Σερπεντινιωμένος Λερζόλιθος (GE.39) και 30% Μικριτικός Σπαριτικός Ασβεστόλιθος (ΓΑΡ.4). Πιο συγκεκριμένα οι λιθότυποι που έλαβαν μέρος ήταν : 1. ανδεσίτης (BE.81-BE.82-BE.88-BE.89-BE.101) 2. σερπεντινιωμένος Δουνίτης (GE.17) 3. τροκτόλιθος (GE.24) 4. σερπρντινιωμένος λερζόλιθος (GE.31 και GE.32) 5. Μικριτικοί ασβεστόλιθοι ΓΑΡ.1 και ΓΑΡ.3 6. Σπαριτικός ασβεστόλιθος ΓΑΡ.2, 7. Μικριτικός Σπαριτικός ασβεστόλιθος ΓΑΡ.4, 8. Βιτουμενιούχος ασβεστόλιθος ΤΣ.3 Μετά το πέρας μίας ώρας το σύνολο των διαφορετικών πετρωμάτων αφού πρώτα κονιοποιήθηκε και πέρασε από το κόσκινο 13,2 χιλιοστών τοποθετήθηκε εντός των λεκανών η ποσότητα των 2 κιλών από το καθένα. (εικ. 7.1) Ύστερα από 24 ώρες πραγματοποιήθηκε η πρώτη μέτρηση ph με την χρήση ηλεκτρονικού πεχαμέτρου (Jenway, 3510 ph meter). Η θερμοκρασία του εργαστηριακού χώρου παρέμεινε σε σταθερά επίπεδα μεταξύ 13 o C - 14,5 o C. Ανά τακτά χρονικά διαστήματα (7 ημέρες) πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις του ph. Τα 109

111 αποτελέσματα αυτών των περιοδικών μετρήσεων παρατίθενται στον παρακάτω πίνακα (πίνακας 15) Εικόνα 7.1.προσομοίωση όξινων λιμνών σε λεκάνες και τοποθέτηση του υπό εξέταση υλικού. ΔΕΙΓΜΑΤΑ 18- Μαρ 19- Μαρ 20- Μαρ 26- Μαρ 31- Μαρ 9-Απρ 2-Μαϊ 25-Μαϊ ΒΕ81 3 3,484 3,764 4,981 6,663 8,135 8,203 6,614 ΒΕ82 3 3,408 3,635 4,471 5,432 7,192 7,592 6,344 ΒΕ88 3 3,911 4,158 5,604 7,078 7,623 8,148 7,537 ΒΕ89 3 3,961 4,102 4,985 6,464 7,122 7,566 6,644 ΒΕ ,341 3,783 5,73 5,313 7,203 7,504 6,784 GE17 3 3,449 5,864 7,732 8,484 9,339 9,272 9,622 GE24 3 4,489 4,908 7,681 7,852 8,181 8,048 8,314 GE31 3 3,526 4,537 7,605 8,213 8,838 8,397 8,232 GE32 3 3,636 4,304 8,103 8,316 8,814 8,863 8,59 GE37 3 3,395 3,766 8,143 8,068 8,845 8,774 8,877 ΓΑΡ1 3 6,801 8,268 8,086 8,137 8,309 8,317 8,401 ΓΑΡ2 3 7,053 7,978 7,752 7,801 8,828 8,883 8,576 ΓΑΡ3 3 7,038 8,222 8,08 8,097 8,512 8,446 8,492 ΓΑΡ4 3 7,092 8,006 7,938 8,083 8,755 8,831 8,444 ΤΣ3 3 7,631 8,18 8,09 8,186 8,513 8,427 8,481 mix 70/30 3 7,313 7,492 8,218 8,502 8,63 8,734 8,743 Πίνακας 15. Πίνακας αποτελεσμάτων των μετρήσεων ph 110

112 Εικόνα 7.2. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων σε μορφή γραφήματος (Μεταβολή του ph ανά λιθότυπο σε σχέση με τον χρόνο) Στο πρώτο στάδιο της αντίδρασης του πετρώματος με το όξινο περιβάλλον η αντίδραση είναι ταχεία. Στο ενδιάμεσο στάδιο οι τιμές σταθεροποιούνται και τελικά το διάλυμα τείνει να πάρει το ph του πετρώματος που κάθε φορά χρησιμοποιείται. Χαρακτηριστικό παράδειγμα, της έντονης διακύμανσης στη τιμή του ph σε σχέση με την ορυκτολογική σύσταση παρουσιάζεται μεταξύ των βασικών, υπερβασικών λιθοτύπων (δείγματα GE ) που μελετά στα πλαίσια της μεταπτυχιακής του διατριβής ο Πετράκος Γ. (Πετράκος 2015) καθώς και των ανθρακικών πετρωμάτων τα οποία μελετά ο Παπαδόπουλος Π. στα πλαίσια της μεταπτυχιακής του διατριβής. (Παπαδόπουλος 2015). Τα ηφαιστειακά πετρώματα της περιοχής των Πολλών Νερών τα οποία είναι ανδεσίτες, φαίνεται να παρουσιάζουν μια ομαλή εξυγίανση του ph (εικ. 7.3) το οποίο ξεκινά από το 3 και στη μέση της πειραματικής περιόδου κυμαίνεται κατά μέση τιμή στο 6. Συνεχίζοντας, κατά την πειραματική περίοδο το ph συνεχίζει την ανοδική του πορεία φτάνοντας το 7,5. 111

113 9 8 7 τιμές ph ΒΕ81 ΒΕ82 ΒΕ88 ΒΕ89 ΒΕ Εικόνα 7.3 Τα αποτελέσματα των μετρήσεων σε μορφή γραφήματος (Μεταβολή του ph ανά λιθότυπο σε σχέση με τον χρόνο) για τα ανδεσιτικά πετρώματα της περιοχής Πολλά Νερά Στο τέλος της πειραματικής διαδικασίας και ως ήταν αναμενόμενο μετά το πέρας 80 περίπου ημερών το διάλυμα τείνει να πάρει το ph του πετρώματος και στην περίπτωση των ανδεσιτών το ph μειώνεται από 7,5 σε 6,5 όπου και σταθεροποιείται. Οι περισσότεροι θαλάσσιοι οργανισμοί ζουν σε ph 6-8. Όταν το ph πέφτοντας πλησιάσει το 5 τότε μη επιθυμητά είδη πλαγκτόν εμπλέκονται στο συγκεκριμένο περιβάλλον με αποτέλεσμα να μειώνονται οι πληθυσμοί των ψαριών. Σε τιμές ph κάτω από 5 οι πληθυσμοί των ψαριών αρχίζουν να εξαφανίζονταικαι ο πυθμένας καλύπτεται από πλαγκτονικά υλικά που δεν αποσιντίθονται και τα βρύα κυριαρχούν κοντά στις ακτογραμμές. Η επικράτηση πλαγκτονικών οργανισμών και βρύων έχει ως αποτέλεσμα αρχικά τον ευτροφισμό του περιβάλλοντος το οποίο στη συνέχεια λόγω αποσύνθεσης μεγάλου αριθμού νεκρών οργανισμών παρουσιάζει έλλειψη οξυγόνου. Σε τιμές ph <4 δεν επιβιώνει ουσιαστικά κανένα ψάρι. Από την άλλη σε περίπτωση που το ph ξεπεράσει το 8 δημιοθργείται αστάθεια στο περιβάλλον,οι οργανισμοί είναι επιρεπείς με αποτέλεσμα να μειώνεται ο πληθησμός στους λόγω υπερβολικών θανάτων. 112

114 Τα ανδεσιτικά πετρώματα λοιπόν σύμφωνα με τις τελικές τιμές ph που έδωσαν κρίνονται περισσότερο ιδανικά για την εξυγίανση όξινων περιβαλλόντων καθότι δρούν πιο ομαλά στην εξυγίανση του ph, άρα του όξινου περιβάλλοντος,. Έτσι μπορεί να ανατραπεί η χρήση άλλων χημικών σκευασμάτων τα οποία επιβαρύνουν το περιβάλλον καθώς επίσης μπορούν να προτιμηθούν σε σχέση με τα βασικάυπερβασικά τα οποία φτάνουν τελικά σε υψηλότερη τιμή ph αλλά και τα ανθρακικά τα οποία φαίνεται να παρουσιάζουν μια λιγότερο ομαλή εξυγίανση λόγω της ταχείας αντίδρασης του ανθρακικού ασβεστίου προκαλώντας απότομη αλλαγή του ph στο οικοσύστημα. 113

115 Κεφάλαιο 8 8. Συσχετίσεις μεταξύ φυσικών, γεωμετρικών, μηχανικών και, φυσικοχημικών παραμέτρων 8.1 Γενικά Σε αυτό το κεφάλαιο παρουσιάζονται οι συσχετισμοί μεταξύ των γεωμετρικών, φυσικών, μηχανικών και φυσικοχημικών ιδιοτήτων που προσδιορίστηκαν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, με σκοπό την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αυτές μεταβάλλονται καθώς και την εξαγωγή συμπερασμάτων της μίας ιδιότητας μέσω της άλλης. Αρχικά, κατασκευάστηκαν πινάκες με τις τιμές που ελήφθησαν ανά δοκιμή. Στη συνέχεια, οι μεταβλητές επεξεργάστηκαν με την κατασκευή διαγραμμάτων διασποράς. Τα διαγράμματα αυτά, αποτελούν μια αναπαράσταση των ζευγών (Χ,Υ) σε διαγραμματική μορφή. Η απλή ανάλυση παλινδρόμησης, η οποία εφαρμόστηκε στην προκειμένη περίπτωση, υπολογίζει τη σχέση μεταξύ των δύο μεταβλητών (εξαρτημένης-y και ανεξάρτητης-x) και μπορεί να θεωρηθεί πολύτιμη για την πρόβλεψη των τιμών της εξαρτημένης μεταβλητής από τις τιμές της ανεξάρτητης. Το μέτρο που εκφράζει το ποσοστό της μεταβλητότητας ονομάζεται συντελεστής προσδιορισμού (coefficient of determination) και λαμβάνει τιμές από 0 έως 1. Όσο η τιμή πλησιάζει τη μονάδα, τόσο περισσότερο αξιόπιστο θεωρείται το μοντέλο που προτείνεται. Οι συναρτήσεις που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή του τρόπου που μεταβάλλονται οι υπό μελέτη παράμετροι είναι κυρίως η γραμμική, η λογαριθμική, η υπερβολική και η εκθετική. 8.2 Συσχετίσεις μεταξύ παραμέτρων των αδρανών υλικών Στα γραφήματα διασποράς που πραγματοποιήθηκαν για την μελέτη των συσχετίσεων που προκύπτουν μεταξύ των φυσικών, γεωμετρικών, μηχανικών και φυσικοχημικών ιδιοτήτων, διερευνήθηκαν στο σύνολο τους όλοι οι δυνατοί συσχετισμοί μεταξύ των δοκιμών, εκ των οποίων οι αντιπροσωπευτικότερες παρατίθενται παρακάτω. Κατά την επεξεργασία των γραφημάτων, κρίθηκε χρήσιμος ο διαχωρισμός των συσχετίσεων βάση της τιμή του σε υψηλές, ενδιάμεσες και ασθενείς. Ο παραπάνω 114

116 διαχωρισμός πραγματοποιήθηκε (Πετρούνιας 2013 ) ανάλογα με την τιμή του παρακάτω διαστήματα: < 0,5ασθενής συσχέτιση 0,5< <0,7 ενδιάμεση συσχέτιση >0,7 υψηλή συσχέτιση στα Υψηλές συσχετίσεις Υψηλό βαθμό θετικής συσχέτισης φαίνεται να παρουσιάζεται μεταξύ της περιεχόμενης υγρασίας (W) και του δείκτη επιμήκυνσης που υποδεικνύει ότι με την αύξηση της υγρασίας του πετρώματος αυξάνεται η επιμήκυνση στα θραύσματα του αδρανούς. Παρόμοιες σχέσεις έχουν αναφερθεί κατά καιρούς από διάφορους ερευνητές (Koukis et al. 2007, Rigopoulos 2009). Η εξίσωση που εκφράζει τη σχέση μεταξύ των δύο αυτών ιδιοτήτων είναι η εξής : Ie=3,5188*(W)+14,827 ( =0,805) 21 20,5 20 y = 3,5188x + 14,827 R² = 0,805 BE88 BE101 Ie % 19, , ,5 BE89 BE81 BE82 0 0,5 1 1,5 2 W % Εικόνα 8.1. συσχέτιση μεταξύ της περιεχόμενης υγρασίας (W) και του δείκτη επιμήκυνσης (Ie) των υπό μελέτη ανδεσιτών. Αρκετά υψηλό βαθμό αρνητικής συσχέτισης παρουσιάζουν η υδαταπορροφητικότητα (Wa) και η αντοχή σε μοναξονική θλίψη (UCS). Όπως φαίνεται στην εικόνα 8.2 όσο αυξάνεται το ποσοστό της υδαταπορροφητικότητας μειώνεται η αντοχή σε μοναξονική θλίψη. Η εξίσωση που εκφράζει τη συσχέτιση αυτή είναι η ακόλουθη : 115

117 Wa= -0,1957*(UCS)+13,016 (R 2 =0,9072) Στο σημείο αυτό εμφανίζεται ένας διαχωρισμός των δειγμάτων βάση της υδαταποροφητικότητας. Αυτό συμβαίνει λόγω του ποσοστού υαλώδους μάζας που περιέχει το κάθε δείγμα, αξίζει να αναφερθεί ότι όλα τα δείγματα περιέχουν υαλώδες μάζα αλλά η μια ομάδα που αποτελούν τα δείγματα ΒΕ81, ΒΕ82 και ΒΕ101 περιέχει το μεγαλύτερο ποσοστό σε ηφαιστειακό γυαλί ενώ η άλλη που αποτελούν τα δείγματα ΒΕ88 και ΒΕ89 έχει μικροκρυσταλλική άμορφη μάζα. Άρα λοιπόν τα δείγματα ΒΕ81 και ΒΕ101 που περιέχουν μεγαλύτερα ποσοστά ηφαιστειακού γυαλιού παρουσιάζουν χαμηλές αντοχές στη μοναξονική θλίψη. Το δείγμα ΒΕ82 παρουσιάζει το μεγαλύτερο σε διαστάσεις (διαστάσεις πόρων) πορώδες από τα άλλα και αυτόματα καθίστανται μη ανθεκτικό μαζί με τα προαναφερθέντα. Τα δείγματα ΒΕ88 και ΒΕ89 όπου η άμορφη μάζα είναι μικρoκρυσταλλική παρουσιάζονται εμφανώς πιο ανθεκτικά.. Έπίσης, την αντοχή τωμάτων επήρεάζουν τα εγκλείσματα και οι πυρόξενοι καθότι τα δείγματα ΒΕ88 και ΒΕ89 που περιέχουν μεγαλύτερα ποσοστά παρουσιάζονται και πιο ανθεκτικά Άρα λοιπόν το μεγάλο ποσοστό πορώδους (σε πόρους και διαστάσεις των πόρων) καθώς και το μεγάλο ποσοστό υαλώδους μάζας είναι παράγοντες που επιδρούν αρνητικά στις μηχανικές ιδιότητες των ανδεσιτών ενώ το μεγάλο ποσοστό υγιών πυροξένων και εγκλεισμάτων είναι παράγοντες που επιδρούν θετικά στις μηχανικές τους ιδιότητες y = 33,666e -0,048x R² = 0,9421 BE 101 BE 81 BE 82 Wa % BE BE UCS (MPa) Εικόνα 8.2 συσχέτιση μεταξύ υδαταπορροφητικότητας (Wa) και αντοχής σε μοναξονική θλίψη(ucs) 116

118 Το συγκεκριμένο διάγραμμα εμφανίζει μια υψηλή συσχέτιση μεταξύ του δείκτη L.A και της υδαταπορροφητικότητας. Όσο αυξάνεται η υδαταπορροφητικότητα η οποία σχετίζεται με το πορώδες και την υαλώδες μάζα οι οποίοι είναι αρνητικοί παράγοντες της αντοχής τόσο μειώνεται η αντοχή του δείκτη L.A. Η εξίσωση που εκφράζει τη συσχέτιση αυτή είναι η ακόλουθη: L.A=9,9941e 0,2693UCS L.A. % y = 9,9941e 0,2693x R² = 0,8499 BE89 BE88 BE82 BE81 BE Wa % Εικόνα 8.3 συσχέτιση μεταξύ υδαταπορροφητικότητας (Wa) και δείκτη L.A Αρνητική υψηλή συσχέτιση παρουσιάζεται και μεταξύ του ισοδύναμου άμμου (SE) και του δείκτη L.A όπου είναι εμφανής η αρνητική επίδραση της παρουσίας του λεπτομερούς υλικού στην αντοχή σε φθορά από τριβή και κρούση. Χαρακτηριστικά το δείγμα ΒΕ101 παρουσιάζει αρκετά χαμηλή τιμή δείκτη L.A. λόγω του μεγάλου ποσοστού υαλώδους μάζας που περιέχει. Η εξίσωση που εκφράζει την συσχέτιση είναι : L.A= 3E+08SE -3,

119 L.A. % y = 3E+08x -3,862 R² = 0,8049 BE101 BE82 BE81 BE89 BE SE % Εικόνα 8.4. συσχέτιση μεταξύ του δείκτη Los Angeles (L.A.)και του ισοδύναμου άμμου (SE) Μία ιδιαίτερα υψηλή συσχέτιση όσον αφορά τις φυσικές και φυσικοχημικές ιδιότητες είναι αυτή μεταξύ του δείκτη υγείας (S) και της υδαταπορροφητικότητας (Wa) (εικ 8.5), κάτι που συνεπάγεται ότι όταν ένας λιθότυπος παρουσιάζει αυξημένη υδαταπορροφητικότητα τότε είναι και επιδεκτικός στην αποσάθρωση. Η υδαταπορροφητικότητα, η οποία εξαρτάται από τα ορυκτολογικά και ιστολογικά χαρακτηριστικά του πετρώματος όπως προαναφέραμε έχει διαχωρίσει τα δείγματα ανδεσιτών σε δυο κατηγορίες και καθορίζει την ποσότητα του διαλύματος MgSO4, που θα εισχωρήσει στο εσωτερικό του αδρανούς υλικού κατά την εμβάπτιση. Έπειτα κατά την διαδικασία της ξήρανσης, θα επέλθει κρυστάλλωση και διόγκωση των αλάτων στο εσωτερικό του πετρώματος. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την γρήγορη φθορά και τελικά την αποσάθρωση των πετρωμάτων. Αυτή η φυσική ερμηνεία του φαινομένου προσδίδει και την υψηλή θετική συσχέτιση. Η συνάρτηση που εκφράζει τη συσχέτιση αυτή είναι : S= 15,014*(Wa)-12,666 ( =0,995) 118

120 S (%) y = 15,014x - 12,666 R² = 0,995 BE88 BE89 BE82 BE81 BE Wa % Εικόνα 8.5. Συσχέτιση της υδαταπορροφητοκότητας και του δείκτη υγείας Ιδιαίτερα υψηλή παρουσιάζεται και η αρνητική συσχέτιση μεταξύ του δείκτη υγείας (S) και της αντοχής σε μοναξονική θλίψη (UCS) (εικ.8.6), καθώς και του δείκτη υγείας(s) με τον δείκτη Los Angeles (L.A.) (εικ.8.7). Από τις παρακάτω εικόνες φαίνεται ότι πετρώματα όσο πιο επιδεκτικό είναι ένα πέτρωμα στην αποσάθρωση με άλατα (MgSO4) τόσο χαμηλότερη αντοχή σε μοναξονικη θλίψη και σε φθορά από τριβή και κρούση παρουσιάζει. Η εξίσωση που προκύπτει από την συσχέτιση μεταξύ δείκτη υγείας και αντοχής σε μοναξονική θλίψη είναι : S= 688,11e -0,061UCS Ενώ η εξίσωση συσχέτισης του δείκτη υγείας και του δείκτη L.A είναι : S= 47,385ln(L.A)-111,24 119

121 S (%) y = 688,11e -0,061x R² = 0,9386 BE 81 BE 101 BE 82 BE 88 BE UCS Εικόνα 8.6. συσχέτιση του δείκτη υγείας (S) και της αντοχής σε μοναξονική θλίψη (UCS) S(%) y = 47,385ln(x) - 111,24 R² = 0,8454 BE88 BE89 BE81 BE82 BE L.A. % Εικόνα 8.7. συσχέτιση μεταξύ του δείκτη Los Angeles (L.A) και του δείκτη υγείας (S) Στο διάγραμμα υψηλής συσχέτισης που προέκυψε από το βαθμό απώλειας σε πύρωση (LOI) και της δοκιμής μπλέ του μεθυλενίου (εικ.8.8) καθώς και της συσχέτισης μεταξύ μπλε του μεθυλενίου και του στοιχείου Al2O3 (εικ.8.9) παρουσιάζεται χαρακτηριστικά το δείγμα ΒΕ82 το οποίο έχει μεγάλο πορώδες, εμφανώς με μεγαλύτερες τιμές ΜΒf και βαθμού απώλειας σε πύρωση, αυτό υποδεικνύει ότι το μεγάλο πορώδες ευνόησε την εξαλλοίωση άρα και τον σχηματισμό 120

122 αργιλικών ορυκτών. Η εξίσωση που εκφράζει την παρακάτω συσχέτιση μπλε μεθυλενίου και δείκτη LOI είναι: MB=22,357*LOI-28,807 Ενώ η εξίσωση που εκφράζει τη συσχέτιση μλπε μεθυλενίου και περιεκτικότητας σε Al 2 O 3 είναι: ΜΒ=12,917*Al 2 O 3-215,01 Εικόνα 8.8συσχέτιση μεταξύ δοκιμής μπλε του μεθυλενίου και δείκτη LOI Εικόνα 8.9 συσχέτιση μεταξύ δοκιμής μπλε του μεθυλενίου και περιεκτικότητας των δειγμάτων σε Al 2 O 3 121

123 8.2.2 Ενδιάμεσες συσχετίσεις Οι ενδιάμεσου βαθμού συσχετίσεις που παρουσιάζονται μεταξύ των παραμέτρων δεν οδηγεί σε εξαγωγή βέβαιων συμπερασμάτων της μίας παραμέτρου μέσω της άλλης, αλλά στην ένδειξη κάποιου βαθμού αλληλεξάρτησης μεταξύ τους. Ενδιάμεσου βαθμού αρνητική συσχέτιση εμφανίζεται ανάμεσα στον δείκτη L.A. και στην μοναξονική θλίψη (εικ. 8.10) Παράγοντες που επιδρούν θετικά στην αντοχή όπως προέκυψε από την πετρογραφική μελέτη, πέραν του ποσοστού άμορφης υαλώδους και μικροκρυσταλλικής μάζας, είναι και το ποσοστό των εγκλεισμάτων και των πυροξένων που όπως προαναφέρθηκε τα δείγματα ΒΕ88 και ΒΕ89 περιέχουν το μεγαλύτερο ποσοστό, φαίνεται να παρουσιάζουν και τις καλύτερες αντοχές. Όσον αφορά το δείγμα ΒΕ101 παρουσιάζει διαφορετική μηχανική συμπεριφορά σε σχέση με το ΒΕ81 και ΒΕ82 καθώς οι προσανατολισμένοι κρύσταλλοι σανίδινου που παρατηρήθηκαν κατά την πετρογραφική έρευνα ενισχύουν την αδυναμία να θραύονται παράλληλα στον άξονα προσανατολισμού άρα προσδίδουν χαμηλότερες αντοχές στο δείγμα. Η εξίσωση συσχέτισης L.A. και UCS: L.A=253.2,28e -0,046UCS L.A. % y = 253,28e -0,046x R² = 0,5957 BE 82 BE 81 BE 101 BE 89 BE UCS Εικόνα 8.10 συσχέτιση μεταξύ δείκτη L.A. και αντοχής σε μοναξονική θλίψη 122

124 Ενδιάμεσος βαθμός αρνητικής συσχέτισης παρουσιάζεται μεταξύ του δείκτη επιμήκυνσης και της αντοχής σε σημειακή φόρτιση. Το διάγραμμα (εικ.8.11) μας δείχνει πως όσο μικρότερο είναι το ποσοστό των πεπλατισμένων κόκκων τόσο μεγαλύτερη αντοχή παρουσιάζουν στην αντοχή σημειακής φόρτισης και η εξίσωση που δίνει τη συσχέτιση αυτή είναι: If = 20,893e -0,093pointload If % BE 82 y = 20,893e -0,093x R² = 0,6801 BE 89 BE 101 BE Point Load BE 88 Εικόνα 8.11 συσχέτιση μεταξύ δείκτη πλακοειδούς και αντοχής σε σημειακή φόρτιση Ασθενείς συσχετίσεις Στις ασθενείς συσχετίσεις δεν μπορούμε να προβούμε σε οποιασδήποτε μορφής συμπεράσματα της μίας παραμέτρου μέσω της άλλης καθότι όπως παρουσιάζεται παρακάτω, αυτές οι συσχετίσεις οφείλονται στην διαφορετική φύση, διεξαγωγή και ερμηνεία των δοκιμών. Για παράδειγμα οι μηχανικές ιδιότητες μεταξύ τους δεν είναι απαραίτητο να σχετίζονται ισχυρά καθότι η φύση των δοκιμών είναι διαφορετική. Ένας λιθότυπος για παράδειγμα μπορεί να παρουσιάζει υψηλή αντοχή σε μοναξονική θλίψη αλλά χαμηλή αντοχή σε τριβή και κρούση και αυτό γιατί παρότι μηχανικές παράμετροι, ο τρόπος διεξαγωγής είναι διαφορετικός (εικ.8.12 και 8.13). Οι εξισώσεις που προκύπτουν από τις συσχετίσεις είναι: SHV=7,3863lnUCS+23,091 SHV=61,921L.A

125 y = 7,3863ln(x) + 23,091 R² = 0,4527 BE 88 SHV BE 82 BE 101 BE 81 BE UCS Εικόνα 8.12 συσχέτιση μεταξύ της αντοχής σε σφύρας Schmidt και της αντοχής σε μοναξονική θλίψη. SHV BE88 BE89 BE82 BE81 y = 61,921x -0,057 R² = 0,4931 BE L.A. % Εικόνα 8.13 συσχέτιση μεταξύ αντοχής σε σφύρα Schmidt και του δείκτη L.A. 124

126 όσο αυξάνεται η υδαταποροφητικότητα και μειώνεται το ισοδύναμο άμμου, τόσο αυξάνεται και ο βαθμός εξαλλοίωσης του πετρώματος (εικ.8.14). Η εξίσωση που προκύπτει από την συγκεκριμένη συσχέτιση είναι: SE=75,911e -0,048Wa SE % BE88 BE89 BE82 BE y = 75,911e -0,048x R² = 0,4934 BE Wa % Εικόνα 8.14 συσχέτιση μεταξύ υδαταπορροφητικότητας και ισοδυνάμου άμμου Όπως έχει προαναφερθεί οι ανδεσίτες της περιοχής των Πολλών Νερών έχουν μεγάλα ποσοστά υαλώδους μάζας και πορώδους που επιδρά αρνητικά στις μηχανικές τους ιδιότητες. Η αύξηση της υγρασίας υποδεικνύει έμμεσα την αύξηση του πορώδους και την παρουσία λεπτόκοκκου υλικού όπως έχει προαναφερθεί, τα οποία επηρεάζουν αρνητικά την αντίσταση σε φθορά από τριβή και κρούση(εικ.8.15). Η εξίσωση που προκύπτει από την συσχέτιση αυτή είναι: W=0,0084 *(L.A)+0,

127 W % 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 BE88 BE89 BE82 BE81 BE101 y = 0,0084x + 0,8917 R² = 0, L.A. % Εικόνα 8.15 συσχέτιση μεταξύ υγρασίας και δείκτη L.A Όσο πιο επιδεκτικό είναι ένα πέτρωμα στην αποσάθρωση λόγω της επίδρασης αλάτων MgSO4, τόσο πιο χαμηλή μηχανική αντοχή θα έχει (εικ.8.16). Σχετικά με τη δοκιμή υγείας, η παρουσία φυλλόμορφων ορυκτών είναι καθοριστικός παράγοντας για τη μειωμένη αντοχή ενός πετρώματος υπό την επίδραση αλάτων MgSO4. Η εξίσωση της αρνητικής συσχέτισης που προκύπτει είναι: SHV=53,831e -0,001*S BE88 y = 53,831e -0,001x R² = 0,4664 SHV BE89 BE82 BE81 BE S (%) Εικόνα 8.16 συσχέτιση μεταξύ του δείκτη υγείας και της αντοχής σε σφύρα Schmidt 126

128 Κεφάλαιο 9 9. Αξιολόγηση - Καταλληλότητα 9.1. Εισαγωγή Στο συγκεκριμένο κεφάλαιο τα υπό μελέτη δείγματα πλειοκαινικών ανδεσιτών από την περιοχή των Πολλών Νερών τα οποία ανήκουν στη ζώνη Αλμωπίας αξιολογήθηκαν ως προς την καταλληλότητά τους σε διάφορες εφαρμογές ως αδρανή υλικά. Τα δείγματα υποβλήθηκαν σε δοκιμές από τις οποίες προσδιορίστηκαν οι γεωμετρικές,οι φυσικές, οι μηχανικές και οι φυσικοχημικές τους ιδιότητες. Οι τιμές που προέκυψαν συγκρίθηκαν με τις οριακές τιμές καταλληλότητας που ορίζονται από τα Ελληνικά και Διεθνή πρότυπα. Είναι σημαντικό σε αυτό το σημείο να αναφερθεί ότι ένα αδρανές υλικό για να αξιολογηθεί ως κατάλληλο πρέπει το σύνολο των αποτελεσμάτων των δοκιμών να υπακούει στα εκάστοτε όρια. Εξίσου σημαντικός είναι ο ρόλος της μικροσκοπικής μελέτης των δειγμάτων καθώς από τις διάφορες ορυκτό-πετρογραφικές παραμέτρους προκύπτουν έμμεσα συμπεράσματα όσον αφορά στη μηχανική συμπεριφορά των πετρωμάτων και γενικότερα στην ποιότητά τους ώστε να αξιολογηθούν ως κατάλληλα ή μη σε διάφορες κατασκευαστικές εφαρμογές. Βάση αυτών των τιμών λοιπόν, καθορίζεται η καταλληλότητα τους ως αδρανών υλικών σε διάφορες εφαρμογές. Επίσης, γίνεται αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της πειραματικής διαδικασίας όξινων λιμών για την καταλληλότητά τους στην εξομάλυνση του ph. 9.2 Χρήση αδρανών για σκυροδέματα 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. 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. 127

129 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). Όσον αφορά τα όρια καταλληλότητας του δείκτη πλακοειδούς φαίνεται οι ανδεσίτες να τα υπακούν εφόσον το όριο είναι If=40% ή If<40%. If % ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 Εικόνα 9.1 ραβδόγραμμα προβολής των τιμών If των υπό μελέτη δειγμάτων 128

130 Τα όρια καταλληλότητας SE για χρήση των αδρανών ως σκυρόδεμα φαίνεται να το τηρεί μόνο το δείγμα ΒΕ88 το οποίο θεωρείται και πιο υγιές από τα υπόλοιπα και αυτό μόνο για επιμελημένη παραγωγή και συνήθης συνθήκες SE % ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 Εικόνα 9.2 ραβδόγραμμα προβολής των τιμών SE των υπό μελέτη δειγμάτων(οι γραμμές ορίζουν τα ορια καταλληλότητας σύμφωνα με τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές. SE 75% δυσμενείς συνθήκες, 70% επιμελημένη παραγωγή, 65% συνήθης κατασκευές ) Στην υδαταπορροφητικότητα όπου τα όρια καταλληλότητας είναι από το 3 και κάτω φαίνεται να υπακούν μόνο το ΒΕ88 και ΒΕ89 τα οποία όπως αναφέραμε στην πετρογραφία είναι τα πιο υγιή ενώ τα υπόλοιπα λόγω μεγάλου ποσοστού πορώδους και μεγάλου ποσοστού άμορφης μάζας- ηφαιστειακού γυαλιού βρίσκονται εκτός ορίων εφόσον η υδαταπορροφητικότητά τους επηρεάζεται άμεσα από αυτά τους τα χαρακτηριστικά. 129

131 Wa % ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 Εικόνα 9.3 ραβδόγραμμα προβολής των τιμών Wa των υπό μελέτη δειγμάτων (η γραμμη δείχνει το όριο καταλληλότητας συμφωνα με τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές. Wa <=3) Pa (kg/m3) ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 Εικόνα 9.4 ραβδόγραμμα προβολής των τιμών ρa των υπό μελέτη δειγμάτων (οι γραμμές ορίζουν τα όρια καταλληλότητας συμφωνα με τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές. Pa κατώτατο όριο 2400 και ανώτατο 3000) 130

132 Τα δείγματα ανδεσιτών φαίνεται να μην πληρούν τα όρια καταλληλότητας για την αντοχή σε μοναξονική το οποίο είναι πάνω από 65% καθώς και για την αποσάθρωση με χρήση MgSO4 το οποίο είναι κάτω από 12% UCS (Mpa) ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 Εικόνα 9.5 ραβδόγραμμα προβολής των τιμών ucs των υπό μελέτη δειγμάτων (UCS >=65%) S % ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 Εικόνα 9.6 ραβδόγραμμα προβολής των τιμών S των υπό μελέτη δειγμάτων(η γραμμή ορίζει τα όρια καταλληλότητας σύμφωνα με τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές.) 131

133 Τα δείγματα ΒΕ88 και ΒΕ89 φαίνεται να υπακούν στα όρια του δείκτη L.A. όπου είναι κάτω από 40% καθώς επίσης και του μπλέ του μεθυλενίου που είναι κάτω από 10%. Στην πλειοψηφία των δοκιμών όμως όλα τα δείγματα ανδεσιτών κρίνονται ακατάλληλα για χρήση ως αδρανή υλικά σκυροδεμάτων εφόσον δεν πληρούν σε όλες τις δοκιμές τα όρια καταλληλότητας. L.A % ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 Εικόνα 9.7 ραβδόγραμμα προβολής των τιμών του δείκτη L.A των υπό μελέτη δειγμάτων (η γραμμή ορίζει το όριο καταλληλότητας σύμφωνα με τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές) MBf (g/kg) ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 Εικόνα 9.8 ραβδόγραμμα προβολής των τιμών ΜΒf των υπό μελέτη δειγμάτων (η γραμμή ορίζει τα όρια καταλληλότητας. MBf <=10%) 132

134 Πίνακας 18: Όρια καταλληλότητας των αδρανών για σκυροδέματα βάση Ελληνικών, Διεθνών αλλά και Βρετανικών προδιαγραφών. 9.3 Χρήση αδρανών για κονιάματα Κονιάματα είναι μίγματα μίας ή περισσοτέρων συνδετικών υλών (κονιών), νερού, λεπτόκοκκων αδρανών και παιπάλης (filler). Πιο συγκεκριμένα, τα συνηθέστερα κλάσματα που χρησιμοποιούνται είναι τα εξής: 0-1 mm, 0-2 mm, 0-4 mm, 0-8 mm, 2-4 mm και 2-8 mm. Τα αδρανή υλικά θα πρέπει να είναι καλά διαβαθμισμένα, αφού σε αντίθετη περίπτωση αυξάνεται η ποσότητα του συνδετικού υλικού και του νερού που πρέπει να προστεθούν στο μίγμα (Beningfield 1980). Επιπρόσθετα, η κοκκομετρία έχει ιδιαίτερη σημασία στα μηχανικά χαρακτηριστικά του τελικού προϊόντος. Τα κονιάματα, ανάλογα με τη χρήση τους διακρίνονται σε κονιάματα δόμησης (ή τοιχοποιίας), επιχρισμάτων, εξίσωσης δαπέδων, επισκευαστικά, συγκολλητικά και ειδικά κονιάματα. Η προσθήκη των αδρανών σε αυτά συνιστάται τόσο για οικονομικούς λόγους, αφού έχουν χαμηλότερο κόστος συγκριτικά με τις κονίες, όσο και για τεχνικούς λόγους. Τα κονιάματα που παράγονται χωρίς προσθήκη αδρανών, συστέλλονται κατά την πήξη και σκλήρυνσή τους, με αποτέλεσμα τη δημιουργία επιφανειακών ρωγματώσεων. Πιο συγκεκριμένα κατά την επιλογή και την χρήση των αδρανών, έμφαση δίνεται : α) στην κοκκομετρική διαβάθμιση όπου προτιμάται η χρήση αδρανών με σχετικά μεγάλο εύρος προκειμένου να καλύπτουν οι μικροί κόκκοι τα κενά που αφήνουν οι μεγαλύτεροι. Επιδιώκεται όπως το <250μm κλάσμα να είναι το 10-25% του συνολικού βάρους της άμμου. Εάν το κλάσμα αυτό αντιπροσωπεύει ποσοστό μικρότερο του 10%, τότε θα υπάρχουν κενά και τότε θα πρέπει να προστεθεί κονία για να βελτιωθεί η εργασιμότητα. Αυξημένο όμως ποσοστό κονίας θα οδηγήσει σε ρωγμές λόγω του αυξημένης συστολής ξήρανσης. Όταν όμως υπάρχουν αδρανή υλικά με αυξημένο λεπτόκοκκο κλάσμα (δηλαδή με μέγεθος κόκκου μικρότερο των 133

135 63 μm) σε ποσοστό μεγαλύτερο του 5%, τότε δημιουργείται έντονο πρόβλημα καθόσον καλύπτονται οι κόκκοι του αδρανούς και εμποδίζεται η ένωση του με τον πολτό. Το λεπτόκοκκο αυτό κλάσμα λέγεται παιπάλη. β) Στην παρουσία αλάτων και άλλων προσμίξεων καθώς και στην παρουσία χωματοειδών υλικών που καθιστούν δύσκολη την πρόσφυση μεταξύ αδρανούς και συνδετικού υλικού. Στα επιβλαβή συστατικά περιλαμβάνονται φυτικές και χημικές ουσίες, τεμάχια άνθρακα, τέφρες κλπ γ) Στην υγρασία όπου οι αναλογίες μίξης των συστατικών των κονιαμάτων που δίνονται στα διάφορα πρότυπα, ισχύουν με την προϋπόθεση ότι η άμμος περιέχει υγρασία περίπου 3%. Ιδιαίτερα ξηρές ή πολύ υγρές άμμοι καταλαμβάνουν διαφορετικό χώρο. Για τον λόγο αυτό κατά τον καθορισμό των αναλογιών ενός κονιάματος οι ποσότητες των άμμων πρέπει να διορθώνονται ανάλογα με την υγρασία που έχουν. Καθοριστικός παράγοντας λοιπόν για την αξιολόγηση της καταλληλότητας των αδρανών υλικών για χρήση ως κονιάματα είναι η περιεχόμενη υγρασία (w), που δε θα πρέπει να υπερβαίνει την τιμή 3% και είναι απαραίτητο να υπολογίζεται πάντοτε πριν από τον καθορισμό των αναλογιών του κονιάματος. Οι τιμές της περιεχόμενης υγρασίας (w) των υπό μελέτη δειγμάτων (εικ.10.9) κυμαίνονται από 0,9% - 1,7% άρα βρίσκεται εντός των ορίων καταλληλόητας. Εικόνα 9.9 ραβδόγραμμα προβολής των τιμών W των υπό μελέτη δειγμάτων 134

136 Επιπλέον, σύμφωνα με τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές, η πυκνότητα των αδρανών υλικών που χρησιμοποιούνται σε κονιάματα θα πρέπει να είναι 2000 kg/m3, προϋπόθεση που πληρούν όλα τα υπό μελέτη δείγματα (εικ ). Άρα βάση περιεχόμενης υγρασίας και φαινόμενης πυκνότητας κρίνονται κατάλληλα για χρήση ως κονιάματα. Εικόνα 9.10 ραβδόγραμμα προβολής των τιμών ρa των υπό μελέτη δειγμάτων Χρήση αδρανών W (%) Pa (kg/m3) κονιάματα <3 >=2000 Πίνακας 19. : Όρια καταλληλότητας των αδρανών για κονιάματα βάση Ελληνικών, Διεθνών αλλά και Βρετανικών προδιαγραφών. 6.4 Χρήση αδρανών ως φίλτρα Τα αδρανή υλικά που χρησιμοποιούνται ως μέσα διήθησης (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 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 135

137 καταλληλότητας των αδρανών ως φίλτρα. Σχετικά με τις φυσικές ιδιότητες, οι Smith & Collis (2001) προτείνουν ότι η υδαταπορροφητικότητα (wa) δε θα πρέπει να υπερβαίνει την τιμή 3% (εικ.10.13), ενώ η φαινόμενη πυκνότητα (ρa) (εικ.10.14), κατά προτίμηση, δε θα πρέπει να είναι μικρότερη από 2500 kg/m3. If % ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 If 30 Εικόνα 9.11 ραβδόγραμμα προβολής των τιμών του δείκτη If των υπό μελέτη δειγμάτων Ιε % 21, , , , , ,5 16 ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 Ie 30 Εικόνα 9.12 ραβδόγραμμα προβολής των τιμών του δείκτη Ie των υπό μελέτη δειγμάτων 136

138 Wa % ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 Εικόνα 9.13 ραβδόγραμμα προβολής των τιμών Wa των υπό μελέτη δειγμάτων (η γραμμή ορίζει τα όρια καταλληλότητας) Εικόνα 9.14 ραβδόγραμμα προβολής των τιμών ρa των υπό μελέτη δειγμάτων( η γραμμή ορίζει τα όρια καταλληλότητας) 137

139 90 40 L.A ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ 101 Εικόνα 9.15 ραβδόγραμμα προβολής των τιμών του δείκτη L.Aτων υπό μελέτη δειγμάτων (η γραμμή ορίζει τα όρια καταλληλότητας) S % ΒΕ 81 ΒΕ 82 ΒΕ 88 ΒΕ 89 ΒΕ Εικόνα ραβδόγραμμα προβολής των τιμών S των υπό μελέτη δειγμάτων(η γραμμή ορίζει τα όρια καταλληλότητας) Η ορυκτολογική σύσταση των πετρωμάτων που χρησιμοποιούνται ως αδρανή φίλτρων παίζει σημαντικό ρόλο στη σταθερότητα και στην απόδοση της κατασκευής. Λιθότυποι με αυξημένο ποσοστό μαλακών ορυκτών θα πρέπει να αποφεύγονται, λόγω του ότι υφίστανται εύκολα απότριψη. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη σταδιακή δημιουργία λεπτόκοκκου υλικού, το οποίο ενδέχεται να προκαλέσει σημαντικά προβλήματα στη λειτουργία του έργου. 138

140 Χρήση Ie (%) If (%) Wa (%) Pa L.A. (%) S (%) αδρανών (kg/m3) φίλτρα <= 30 <= 30 <=3 >=2500 <=40 <=12 Πίνακας 20: Όρια καταλληλότητας των αδρανών για φίλτρα βάση Ελληνικών, Διεθνών αλλά και Βρετανικών προδιαγραφών. 139

141 Κεφάλαιο Συμπεράσματα - Συζήτηση Στην περιοχή Πολλών Νερών εντοπίσθηκαν πλειοκαινικά ηφαιστειακά πετρώματα τα οποία γειτνιάζουν με σερπεντινίτες και μάρμαρα όπως παρατηρήθηκε κατά την υπαίθρια εργασία. Τα ηφαιστειακά πετρώματα των Πολλών Νερών εμφανίζονται στο ανατολικό κομμάτι του οφιολιθικού συμπλέγματος και απαντώνται μέσα σε τεταρτογενείς αποθέσεις. Μέσα στην πεδιάδα υπάρχουν χαμηλά ανάγλυφα που υψώνονται μερικά μέτρα πάνω από τις σύγχρονες προσχώσεις και η βάση των αναβαθμίδων έχει σχηματιστεί από μεταφερόμενο ηφαιστειακό υλικό. Σύμφωνα με την ορυκτολογική και πετρογραφική εξέταση τα δείγματα χαρακτηρίζονται ανδεσίτες και ύστερα από γεωχημική έρευνα τα ηφαιστειακά πετρώματα χαρακτηρίζονται ως τραχειανδεσίτες πιθανότατα όμως λόγω μίξης μαγμάτων. Επί το πλείστον τα ανδεσιτικά πετρώματα έχουν ως κύρια ορυκτολογική σύσταση τα πλαγιόκλαστα, την κεροστίλβη, τον βιοτίτη, το σανίδινο καθώς και χαλαζία. 140