Χαρτογραφική απεικόνιση καταλληλότητας εδαφών στην περιοχή Βασιλείων του Ν. Ηρακλείου, στα πλαίσια του γενικού πολεοδομικού σχεδιασμού Μονοπώλης Διονύσιος 1, Μανουτσόγλου Εμμανουήλ 2, Hamdan Hamdan 3, Βαφείδης Αντώνιος 3 1. Τομέας Μεταλλευτικής Τεχνολογίας Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Γεωλογίας, Τμήμα Μηχανικών Ορυκτών Πόρων, Πολυτεχνείο Κρήτης 2. Τομέας Μεταλλευτικής Τεχνολογίας Γενική Γεωλογία, Τμήμα Μηχανικών Ορυκτών Πόρων, Πολυτεχνείο Κρήτης, emanout@mred.tuc.gr 3. Τομέας Ανίχνευσης και Εντοπισμού Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Γεωφυσικής, Τμήμα Μηχανικών Ορυκτών Πόρων, Πολυτεχνείο Κρήτης, vafidis@mred.tuc.gr Περίληψη Σκοπός της έρευνας αυτής αποτέλεσε η οριοθέτηση και χαρτογραφική απεικόνιση διαβαθμισμένων εδαφών ως προς την καταλληλότητα τους για ασφαλή δόμηση στην περιοχή Βασιλειών, στο πλαίσιο της εκπόνησης Μελέτης Γενικού Πολεοδομικού Σχεδιασμού του Πολεοδομικού συγκροτήματος Ηρακλείου. Γεωμετρικού τύπου δεδομένα, (κλίσεις και παρατάξεις στρωμάτων και επιφανειών ασυνέχειας), δεδομένα που προέκυψαν από την στατιστική επεξεργασία μεσοσκοπικών τεκτονικών στοιχείων (ροδογράμματα), δεδομένα από παρατηρήσεις πεδίου καθώς και από την επεξεργασία αεροφωτογραφιών (τα όρια των γεωλογικών σχηματισμών), καθώς επίσης και τα ερμηνευμένα στοιχεία των γεωφυσικών διασκοπήσεων απεικονίστηκαν σε χάρτες, με χρήση του υπάρχοντος τοπογραφικού υποβάθρου της περιοχής σε κλίμακα 1:5.000. Από την συνδυασμένη ερμηνεία των στοιχείων των χαρτών αυτών προέκυψε μια τελική χαρτογραφική απεικόνιση, που περιέχει τις οριοθετιμένες περιοχές διαβαθμισμένων εδαφών ως προς την καταλληλότητα τους για ασφαλή δόμηση. Abstract Aim of this research was the delimitation and cartographic presentation of soils classified in terms of their suitability for secure building, in the region of Vasilia, in the frame of the General Urban Planning Study of the major Heraklion City region. Data of geometrical type, (strike and dip of layers and discontinuity surfaces), from the statistical treatment of middle-scale tectonic data (rose diagrams), boundaries of geological formations from field observations and photomaps interpretations, as well as results from the interpretation of geophysical soundings were presented in two maps, based on topographic maps of the region in scale 1:5.000. The combined interpretation of this data resulted in the finally synthetic cartographic presentation, that contains the delimited soils classified by their suitability for secure building. Ο Χάρτης στη Γεωλογία 469
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Με βάση τον ισχύοντα Ελληνικό Αντισεισμικό Κανονισμό (Ε.Α.Κ., παράγραφος 2.3.3, Σεισμική επιτάχυνση εδάφους) [1], η Κρήτη υπάγεται στη ζώνη σεισμικής επικινδυνότητας υπ αριθμό ΙΙΙ (τρία). Για την ένταξη περιοχών σε οικιστικό σχεδιασμό είναι απαραίτητη πλέων μια ουσιαστική μελέτη καταλληλότητας των «εδαφών». Αν και ανά την Ελλάδα υπάρχουν πολλές οικιστικά αναπτυσσόμενες περιοχές που δεν είναι ενταγμένες σε πολεοδομικά σχέδια, αυτό δεν ισχύει για περιοχές που αποτελούν «εξοχικές» μεγαλουπόλεων. Η περιοχή των Βασιλειών, που βρίσκεται νότια της πόλης του Ηρακλείου, αν και ο χαρακτήρας της εξακολουθεί να είναι αγροτικός, εξελίσσεται τα τελευταία έτη σε μια περιοχή του «ευ ζην», που «λειτουργεί σαν διαφυγή» από τις ασφυκτικές συνθήκες που έχουν δημιουργηθεί στο πολεοδομικό συγκρότημα του Ηρακλείου. Στο πλαίσιο του Γενικού Πολεοδομικού Σχεδίου του Δήμου Ηρακλείου, για την ένταξη της σε οικιστική περιοχή, ήταν απαραίτητη μια «Μελέτη Γεωλογικής Καταλληλότητας» για την αποτύπωση των τυχόν νεοτεκτονικών μορφών που διελαύνουν την στενή περιοχή ενδιαφέροντος, την διαπίστωση της ενεργότητας των πιθανά υφιστάμενων ρηγμάτων και την αξιολόγηση τους με συνωδά στοιχεία σεισμοτεκτονικά και γεωτεχνικά. Για την επίτευξη όλων αυτών εκπονήθηκε η μεθοδολογικά συνδυασμένη γεωλογική - γεωφυσική μελέτη της περιοχής, τα αποτελέσματα της οποίας απεικονίστηκαν χαρτογραφικά. Η μεθοδολογία οργάνωσης των γεωλογικών και γεωφυσικών δεδομένων για/και το τελικό χαρτογραφικό αποτέλεσμα, αποτελούν το αντικείμενο της παρούσης εργασίας. 2. ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ Η περιοχή των Βασιλειών βρίσκεται στην ευρύτερη γειτονία βορείως του υψώματος του Γιούχτα, νότια της πόλης του Ηρακλείου, στην Κεντρική Βόρειο Κρήτη και μορφολογικά είναι έντονα λοφώδης. Η ευρύτερη περιοχή Βασιλειών δομείται γεωλογικά από: 1. Παλαιότερες και σύγχρονες αποθέσεις, πρακτικά ασύνδετες (αλλούβια). 2. Νεογενή (sl.), κυρίως κλαστικά ιζήματα (Μειόκαινο Πλειόκαινο -Πλειστόκαινο), και 3. Αλπικό υπόβαθρο. Στην ευρύτερη περιοχή ενδιαφέροντος αναπτύσσονται κύρια σχηματισμοί του Νεογενούς (s.l.). Οι σχηματισμοί αυτοί, με βάση την κατάταξη Ι.Γ.Μ.Ε., διακρίνονται στα παρακάτω στρωματογραφικά μέλη, από τα νεότερα: α) Σχηματισμός Ηρακλείου (Πλειστόκαινο: ψαμμίτες, κροκαλοπαγή, μάργες, άργιλοι ακολουθεί με Hiatus ο β) Σχηματισμός Φοινικιάς (Πλειόκαινο: λευκοκρατικές μάργες με συσσωματώματα γύψων) και ακολουθεί με γωνιώδη ασυμφωνία ο γ) Σχηματισμός Αγίας Βαρβάρας (Αν. Μειόκαινο - Μεσσήνιο: υφαλώδεις ασβεστόλιθοι, φυλλώδεις μάργες, γύψοι) στην συνέχεια με γωνιώδη ασυμφωνία ο δ) Σχηματισμός Αμπελούζου (Αν. Μειόκαινο -Τορτόνιο: εναλλαγές μαργών ψαμμιτών ιλυολίθων με λιγνίτες) και σαν κατώτερος με γωνιώδης ασυμφωνία ο ε) Σχηματισμός Πρ. Ηλία Βιάννου (Μέσο Ανώτερο Μειόκαινο: κροκαλοπαγή με ογκολίθους (Προφήτης Ηλίας) Ιλυόλιθοι σε εναλλαγή με ψαμμίτες, με χερσαία απολιθώματα (Βιάννος)). Σχετικά με το αλπικό υπόβαθρο οι πλησιέστερες εμφανίσεις του ε- ντοπίζονται στην περιοχή του υψώματος Γιούχτα και περί τους οικισμούς Ηρακλείου και Ν. Αλικαρνασσού. Οι εμφανίσεις αυτές αποτελούνται από ανθρακικά στρώματα της γεωτεκτονικής ζώνης της «Τρίπολης» και βρίσκονται η μεν πρώτη περί το 1 χλμ. ΝΑ/κα των ορίων της πολεοδομικής έκτασης Βασιλειών, η δε δεύτερη περί τα 6 χλμ. και πλέον ΒΑ/κά [2]. 470 8 ο Εθνικό Συνέδριο Χαρτογραφίας Η Χαρτογραφία του ευ ζην, 24-26 Νοεμβρίου 2004
3. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Στα στενά όρια της πολεοδομικής έκτασης αναπτύσσονται επιφανειακά οι σχηματισμοί Φοινικιάς, Αγίας Βαρβάρας και Αμπελούζου. Το συνολικό τους πάχος υπερβαίνει τα 200 μέτρα και συνεπώς, σεισμοτεκτονικά γεωτεχνικά δεν ήταν αναγκαίο να αναζητηθούν βαθύτεροι γεωλογικοί σχηματισμοί. Για τον λόγο αυτόν οι έρευνες επικεντρώθηκαν στην γεωλογική γεωφυσική διερεύνηση των σχηματισμών αυτών. Ένα από τα πρώτα σημαντικά στοιχεία, αποτελεί το γεγονός ότι μεταξύ των σχηματισμών παρεμβάλλονται γωνιώδεις ασυμφωνίες και σημαντικά στρωματογραφικά κενά. Οι αποθέσεις του σχηματισμού Ηρακλείου εντοπίζονται σε μεγάλη έκταση στην περιοχή ενδιαφέροντος και περιλαμβάνουν μικρού πάχους προσχωματικά εδάφη και τον μανδύα εξαλλοίωσης των νεογενών αποθέσεων. Στις κοίτες των τοπικών υδατορρευμάτων οι προσχώσεις είναι αφθονότερες, ενώ εντοπίζονται στα φυσικά πρανή της περιοχής υπολειμματικές μορφές ποταμοχειμαρωδών αναβαθμίδων. Παρά τη μεγάλη ποικιλία στη λιθολογία των επιμέρους διαστρώσεων των σχηματισμών είναι δυσχερής από πλευράς γεωλογίας υπαίθρου, η διάκριση και υπαγωγή τους σε πιο λεπτομερείς χαρτογραφήσιμες λιθοφασικές ενότητες, για την σύνταξη του Τεκτονικού Χάρτη, που προϋποθέτει την ύ- παρξη αξιόπιστης γεωλογικής χαρτογράφησης στην ίδια ή ανάλογη κλίμακα της περιοχής. Η έλλειψη αυτού του βοηθήματος δυσχεραίνει το έργο της τεκτονικής μελέτης στους τομείς (α) της άμεσης επιβεβαίωσης των ζωνών ρηγμάτωσης, (β) του προσδιορισμού του άλματος της μετάπτωσης, (γ) της παλαιογεωγραφικής σημασίας των τεκτονικών μορφών και (δ) του αντικειμενικού συσχετισμού από θέση σε θέση των επιφανειακών παρατηρήσεων της Τεκτονικής Έρευνας. Σε περιπτώσεις έλλειψης λεπτομερούς γεωλογικής χαρτογράφησης, όπως στην προκείμενη περίπτωση και προκειμένου να υπερπηδηθεί στην πράξη και στο μέτρο του δυνατού, αυτό το μειονέκτημα, αναζητήθηκαν φυσικές γεωλογικές τομές και εμφανίσεις τόσο στην ευρύτερη περιοχή όσο και στα στενά όρια του Πολεοδομικού Σχεδίου για συγκριτική παρατήρηση και έμμεσο έλεγχο της ύπαρξης τεκτονικών στοιχείων. Συγκεκριμένα: Έγινε, με επανειλημμένες μεταβάσεις στο πεδίο, επίμονη αναζήτηση τεκτονικών μορφών (ρήγματα, διακλάσεις) και μετρήθηκαν τα αντίστοιχα μεγέθη (παράταξη, διεύθυνση και γωνία κλίσης). Επιπρόσθετα μετρήθηκαν σε όλες τις δυνατές θέσεις τα αντίστοιχα μεγέθη της στρώσης των διαφόρων σχηματισμών. Όπου δεν υπήρχε δυνατότητα άμεσων μετρήσεων αυτές εκτιμήθηκαν οπτικά. Για λόγους συγκριτικής παρατήρησης, αναζητήθηκαν ανάλογες εμφανίσεις και εκτός ορίων της στενής περιοχής. Τα δεδομένα επεξεργάστηκαν με το λογισμικό πακέτο StereoNet [3]. Μετά την στατιστική επεξεργασία κατασκευάστηκαν και απεικονίστηκαν με δίκτυα Schmidt και ροδοδιαγράμματα, κατά συγκρίσιμες ομάδες, τα γεωμετρικού τύπου δεδομένα (παρατάξεις, κλίσεις) των στρώσεων, των διακλάσεων και των ρηγμάτων. Οι ομάδες αυτές καταχωρήθηκαν σε διαφορετικά επίπεδα του λογισμικού πακέτου CorelDraw. Στο ίδιο πρόγραμμα χρησιμοποιούμενος σαν υπόβαθρο ο τοπογραφικός χάρτης της περιοχής σε κλίμακα 1:5.000 (έκδοση ΓΥΣ, 1972), κατασκευάστηκε ο γεωλογικός (σχήμα 1) και τεκτονικός χάρτης της περιοχής (σχήμα 2). Στον χάρτη αυτό οι μετρήσεις στρώσεων απεικονίζονται στις ακριβείς θέσεις όπου έγινε η μέτρηση, με το αντίστοιχο σύμβολο της παράταξης και αριθμούς που αντιστοιχούν στην διεύθυνση και την κλίση των στρωμάτων. Στην περίπτωση που στα στενά όρια της θέσης μέτρησης υπάρχει ορατή αλλαγή στις στρώσεις πάρθηκαν περισσότερες μετρήσεις οι οποίες επεξεργάστηκαν στατιστικά και απεικονίστηκαν στερεοδιαγραμμάτων. Ο Χάρτης στη Γεωλογία 471
Σχήμα 1: Γεωλογικός χάρτης της περιοχής μελέτης 472 8 ο Εθνικό Συνέδριο Χαρτογραφίας Η Χαρτογραφία του ευ ζην, 24-26 Νοεμβρίου 2004
Σχήμα 2: Τεκτονικός χάρτης της περιοχής μελέτης Ο Χάρτης στη Γεωλογία 473
Σχήμα 3: Θέσεις των τριών γεωηλεκτρικών τομών 474 8 ο Εθνικό Συνέδριο Χαρτογραφίας Η Χαρτογραφία του ευ ζην, 24-26 Νοεμβρίου 2004
Σχήμα 4: Χάρτης καταλληλότητας εδαφών Ο Χάρτης στη Γεωλογία 475
2. Για την σύνδεση των ασυνεχών τοπικών παρατηρήσεων, έγινε φωτογεωλογική ε- πισκόπηση με βάση αεροφωτογραφίες έκδοσης ΥΠΕΧΩΔΕ, έτους 1986, κλίμακας 1:20.000. Ο φωτογεωλογικός συσχετισμός οδήγησε σε ορισμένα αρχικά συμπεράσματα και γεωλογικές υποθέσεις, όπως συνάγονται σε συνδυασμό με τις παρατηρήσεις πεδίου. Όμως η φύση των γεωλογικών σχηματισμών, οι έντονες ανθρώπινες δραστηριότητες (καλλιέργειες, οικοδόμηση και άλλα τεχνικά έργα) αφήνουν αρκετά ανοικτά σημεία. 3. Μέσω της γεωφυσικής έρευνας επιχειρήθηκε η συμπλήρωση της γεωλογικής τεκτονικής δομής. Πραγματοποιήθηκαν συνολικά 20 γεωηλεκτρικές βυθοσκοπήσεις. Στις τρεις γεωηλεκτρικές τομές (σχήμα 3) και για το βάθος διασκόπησης που επιλέχθηκε, το οποίο είναι γύρω στα 90 μέτρα, εμφανίζονται μόνο νεογενείς σχηματισμοί όπως ήταν αναμενόμενο. 4. Συνδυάζοντας τις ανωτέρω πληροφορίες κατασκευάσθηκε ο χάρτης καταλληλότητας εδαφών (σχήμα 4). 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η χαρτογραφία, γενική και θεματική, αποτελεί το βασικό εργαλείο για τις γεωεπιστημονικές ειδικότητες. Ο γεωλογικός θεματικός χάρτης, που αποτελεί τον τρόπο παρουσίασης του γεωλογικού μοντέλου μιας περιοχής παρέχει τη δυνατότητα της παρουσίασης εξειδικευμένης επιστημονικής γνώσης με έναν κατανοητό τρόπο, σε ομάδες χρηστών με διαφορετικό επιστημονικό υπόβαθρο. Ταυτόχρονα η ύπαρξη ενός τέτοιου χάρτη σε μια περιοχή μπορεί να αποτελέσει την κοινή πλατφόρμα για διοικητικές εφαρμογές (πολεοδομικό σχεδιασμό και σχεδιασμό πολιτικής προστασίας) αλλά και τη βάση για την παρουσίαση μιας πληθώρας προσθετικών στοιχείων. Μπορεί να ενταχθεί εύκολα σε μια βάση πληροφοριακών συστημάτων για διαφορετικούς σκοπούς (επιστημονικούς, διοικητικούς, εκπαιδευτικούς). Προσφέρει τη δυνατότητα της αλληλοσυμπλήρωσης των υπαρχόντων στοιχείων, την εύκολη ένταξη νέων και υποστηρίζει τη διαδικασία ανταλλαγής πληροφοριών μεταξύ διαφόρων επιστημονικών ειδικοτήτων. 5. ΑΝΑΦΟΡΕΣ [1] Ελληνικός Αντισεισμικός Κανονισμός (Ε.Α.Κ. 2000)., σελ 257, ΟΑΣΠ/ΣΠΜΕ, Αθήνα 2001. [2] ΒΙΔΑΚΗΣ Μ. & MEULENKAMP G.E. (1996): Βασικός Γεωλογικός Χάρτης της Ελλάδος, Φύλλο Ηράκλειο, ΙΓΜΕ, Αθήνα. [3] http://homepage.ruhr-uni-bochum.de/johannes.p.duyster/stereo/stereo1.htm [4] ΜΟΝΟΠΩΛΗΣ, Δ. & ΜΑΝΟΥΤΣΟΓΛΟΥ Ε. (2002): Τεκτονική και Γεωφυσική έρευνα, τεχνική έκθεση ερευνητικού προγράμματος για την επισήμανση και τον χαρακτηρισμό της ενεργότητας των ρηγμάτων της περιοχής Βασιλειών, 20 σελίδες, αδημοσίευτη έκθεση, Δήμος Ηρακλείου. [5] ΒΑΦΕΙΔΗΣ Α. (2002): Έκθεση Γεωφυσικής έρευνας, Παράρτημα Τεχνικής έκθεσης ερευνητικού προγράμματος για την επισήμανση και τον χαρακτηρισμό της ενεργότητας των ρηγμάτων της περιοχής Βασιλειών, 19 σελίδες, αδημοσίευτη έκθεση, Δήμος Ηρακλείου. 476 8 ο Εθνικό Συνέδριο Χαρτογραφίας Η Χαρτογραφία του ευ ζην, 24-26 Νοεμβρίου 2004