Οδηγίες Χρήσης της ΓΕΩΛΟΓΙΚΗΣ ΠΥΞΙΔΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ και ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΕΩΝ Αθήνα 2010-1-
Με τη γεωλογική πυξίδα μπορούμε να μετρήσουμε τα στοιχεία των επιπέδων των γεωλογικών επιφανειών (στρώση, σχιστότητα, ρήγματα, διακλάσεις κλπ.) καθώς και τα στοιχεία γραμμικών δομών (άξονες πτυχών, τεκτονικές γραμμώσεις, γραμμές προστριβής κλπ.). Η γεωλογική πυξίδα έχει αρκετές ιδιαιτερότητες, σε σχέση με μια απλή πυξίδα και είναι έτσι φτιαγμένη ώστε με μία μόνο μέτρηση να παίρνουμε απ' ευθείας και την τιμή αλλά και τη φορά της μέγιστης κλίσης (και άρα εμμέσως και τη διεύθυνση) για τις επιφάνειες, ή την τιμή και τη φορά της βύθισης για τα γραμμικά στοιχεία. Μπορούμε επίσης να μετρήσουμε απ' ευθείας τη διεύθυνση των επιφανειών και των γραμμώσεων, αλλά και να πραγματοποιήσουμε μια σειρά από χρήσιμες εργασίες στην ύπαιθρο, όπως προσανατολισμό χάρτη, εύρεση αζιμουθίων, υπολογισμό μορφολογικών κλίσεων κλπ. Οι τύποι πυξίδας που, κυρίως, χρησιμοποιούμε στο Εργαστήριο είναι η πυξίδα Freiberg και η πυξίδα Krantz, που είναι πολύ διαδεδομένοι στην Ευρώπη. Αντίθετα στις ΗΠΑ χρησιμοποιούνται, συνήθως, συμβατικές πυξίδες, με αποτέλεσμα να απαιτούνται δύο χωριστές μετρήσεις για την κλίση και τη διεύθυνση. Υπάρχουν και ηλεκτρονικές πυξίδες (χωρίς να είναι πολύ διαδεδομένες), που αποθηκεύουν τις μετρήσεις, τις οποίες επεξεργαζόμαστε αργότερα στο PC (βλπ. επόμενη σελίδα). Τα τελευταία χρόνια, με τη μεγάλη εξάπλωση των smartphones, έχουν αναπτυχθεί εφαρμογές, τόσο σε λειτουργικό Android όσο και σε λειτουργικό για iphone, που μετατρέπουν το κινητό σε γεωλογική πυξίδα (βλπ. επόμενες σελίδες). Η ακρίβεια των μετρήσεων και η ευχρηστία, βέβαια, δεν μπορούν να συγκριθούν με μιας συμβατικής γεωλογικής πυξίδας, πλεονεκτούν, όμως, σημαντικά στη δυνατότητα αυτόματης επεξεργασίας των στοιχείων και προβολής τους σε χάρτες. ΠΡΟΣΟΧΗ! Στις οδηγίες χρήσης που ακολουθούν, ως πυξίδα αναφοράς χρησιμοποιείται η πυξίδα Freiberg. Αντίστοιχη, όμως, είναι και η πυξίδα Krantz, με ελάχιστες εμφανισιακές διαφοροποιήσεις, που παρουσιάζονται αναλυτικά στο τέλος του φυλλαδίου (σελ. 14). -2-
-3-
Χρησιμοποιώντας "έξυπνα κινητά" (Smartphones) ως ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΠΥΞΙΔΑ Για τα Smartphones που τρέχουν Android υπάρχει η εφαρμογή egeo Compass. Για το iphone (έκδοση λειτουργικού 3.0 & 4.0) υπάρχει η εφαρμογή Lambert. Πληροφορίες και οδηγίες χρήσης στο δικτυακό τόπο: www.mcfoi.it/egeo_compass Πληροφορίες και οδηγίες χρήσης στο δικτυακό τόπο: www.appstorehq.com/lambert-iphone-112101/app -4-
-5-
Τι πρέπει να προσέξουμε 1. Στον περιστρεφόμενο δακτύλιο ενδείξεων προσανατολισμού ο Βορράς (North) συμβολίζεται με Ν, ο Νότος (South) με S, η Ανατολή (East) με Ε και η Δύση (West) με W. Ο Βορράς αντιστοιχεί στις 0 0 (ή 360 0 ), η Ανατολή στις 90 0, ο Νότος στις 180 0 και η Δύση στις 270 0. Οι ενδείξεις αυτές στον περιστρεφόμενο δακτύλιο είναι διαιρεμένες με το 10. Το 17 π.χ. αντιστοιχεί στις 170 0, το 8 στις 80 0 κ.ο.κ. -6-2. Όπως φαίνεται στην αριστερή εικόνα, η μαύρη γραμμή του περιστρεφόμενου δακτυλίου, που αντιστοιχεί στις 180 0 (Νότος, S) και σημειώνεται με το βέλος a, πρέπει να ταυτίζεται με τη σταθερή μαύρη γραμμή στο πάνω μέρος του δακτυλίου (βέλος b). Αν αυτό δεν συμβαίνει μπορούμε να περιστρέψουμε το δακτύλιο ενδείξεων προσανατολισμού περιστρέφοντας (με τη χρήση ενός κέρματος), τη βίδα που βρίσκεται στο πλάι της πυξίδας (βλπ. δεξιά εικόνα), μέχρι οι δύο γραμμές να ταυτιστούν.
3. Χρησιμοποιούμε το κλισίμετρο της πλάτης για να διαβάσουμε την κλίση επιφανειών ή γραμμικών στοιχείων που μετράμε (0 0 90 0 ). Και εδώ οι ενδείξεις είναι διαιρεμένες με το 10. Δηλαδή το 3 αντιστοιχεί στις 30 0, το 6 στις 60 0 κ.ο.κ. 4. Τη φορά μέγιστης κλίσης τη διαβάζουμε από τον περιστρεφόμενο δακτύλιο ενδείξεων προσανατολισμού, ανάλογα με το σε ποια ένδειξη δείχνει η μαύρη ή η κόκκινη άκρη της μαγνητικής βελόνας της πυξίδας. Για να δούμε αν θα διαβάσουμε την μαύρη ή την κόκκινη άκρη της βελόνας χρησιμοποιούμε τον εξής κανόνα: Όπως βλέπετε στη διπλανή εικόνα, οι ενδείξεις του κλισιμέτρου της πλάτης είναι χωρισμένες σε τρεις περιοχές. Ξεκινώντας από το πάνω μέρος του κλισιμέτρου, η πρώτη περιοχή περιλαμβάνει το τμήμα από τις 0 0 έως τις 90 0 και είναι διαγραμμισμένη με κόκκινες γραμμές. Η δεύτερη περιοχή, αντιστοιχεί στο μεσαίο τμήμα των ενδείξεων από τις 90 0 έως τις 0 0 και δεν έχει καμία διαγράμμιση. Τέλος η τρίτη περιοχή περιλαμβάνει το τμήμα από τις 0 0 έως τις 45 0 και είναι και αυτή διαγραμμισμένη με κόκκινες γραμμές. Όταν διαβάζουμε την κλίση από τις διαγραμμισμένες με κόκκινο περιοχές, κοιτάμε την ένδειξη στην κόκκινη άκρη της βελόνας για να διαβάσουμε τη φορά μέγιστης κλίσης. Αντίθετα όταν διαβάζουμε την κλίση από τη μεσαία και χωρίς διαγράμμιση περιοχή, για να διαβάσουμε τη φορά μέγιστης κλίσης κοιτάμε την ένδειξη στη μαύρη άκρη της βελόνας. -7- ΠΡΟΣΟΧΗ! Σε πολλές πυξίδες η κόκκινη διαγράμμιση είτε είναι λάθος είτε λείπει τελείως. Εμείς ακολουθούμε π ά ν τ α αυτόν τον κανόνα, άσχετα με τη διαγράμμιση της πυξίδας.
Για να μετρήσουμε τα στοιχεία ενός επιπέδου Για να μετρήσουμε τα στοιχεία ενός επιπέδου θα πρέπει το εξωτερικό, ή το εσωτερικό, τμήμα της πλάτης της πυξίδας να εφάπτεται στο επίπεδο και ταυτόχρονα το κύριο σώμα της πυξίδας να είναι οριζόντιο. Αυτό το πετυχαίνουμε με τα ακόλουθα βήματα: Με το αριστερό χέρι κρατάμε το καπάκι της πυξίδας και με το δεξί το κυρίως σώμα, σε περίπου οριζόντια θέση. Πατάμε το κουμπί απελευθέρωσης της βελόνας και το κρατάμε συνέχεια πατημένο (μπορούμε να το αφήσουμε και να το πατήσουμε διαδοχικά 3-4 φορές μέχρι να σταθεροποιηθεί η μαγνητική βελόνα). Τοποθετούμε την πλάτη (καπάκι) της πυξίδας πάνω στην επιφάνεια που θέλουμε να μετρήσουμε (βλπ. διπλανή φωτογραφία) και με το αριστερό χέρι πιέζουμε ελαφρά την πλάτη ώστε να εφάπτεται συνεχώς με την επιφάνεια (θυμίζουμε ότι με το δεξί χέρι κρατάμε συνέχεια πατημένο το κουμπί απελευθέρωσης της βελόνας ώστε αυτή να περιστρέφεται ελεύθερα). Περιστρέφουμε το κυρίως σώμα της πυξίδας με τους δύο τρόπους που βλέπουμε στη διπλανή φωτογραφία (πάνω κάτω και δεξιά αριστερά, χωρίς όμως το καπάκι να χάσει την επαφή με την επιφάνεια που μετράμε), μέχρι αυτό να οριζοντιωθεί, δηλαδή μέχρι η φυσαλίδα από το αλφάδι να βρίσκεται μέσα στον κόκκινο κύκλο. Περιμένουμε για λίγο, αν χρειάζεται, στη θέση αυτή, μέχρι να σταθεροποιηθεί η μαγνητική βελόνα. -8-
Μόλις ολοκληρωθούν όλα τα παραπάνω, αφήνουμε το κουμπί απελευθέρωσης για να "μπλοκάρει" η βελόνα και να μην κινείται πλέον. Απομακρύνουμε την πυξίδα από την επιφάνεια που μετρήσαμε (προσεκτικά χωρίς να κουνηθεί το καπάκι) και από το κλισίμετρο διαβάζουμε την τιμή της μέγιστης κλίσης (βλπ. πάνω φωτογραφία). Για το παράδειγμα της φωτογραφίας αυτή είναι 15 0. Κοιτάμε αν είναι σε κόκκινη διαγραμμισμένη ή μη διαγραμμισμένη περιοχή και διαβάζουμε αντίστοιχα την ένδειξη στην κόκκινη ή μαύρη άκρη της βελόνας, για να προσδιορίσουμε τη φορά μέγιστης κλίσης (βλπ. κάτω φωτογραφία). Για το παράδειγμα της φωτογραφίας την τιμή της κλίσης τη διαβάζουμε σε μη διαγραμμισμένη περιοχή (πάνω φωτογραφία), άρα για τη φορά μέγιστης κλίσης διαβάζουμε τη μαύρη άκρη της βελόνας, που για τη συγκεκριμένη περίπτωση είναι 76 0 (κάτω φωτογραφία). Άρα τα στοιχεία της επιφάνειας που μετρήσαμε είναι 15/076. -9-
Σε περίπτωση που θέλουμε να σημειώσουμε τη μέτρηση πάνω στην επιφάνεια που μετρήσαμε και να τη φωτογραφήσουμε, ακολουθούμε τα επόμενα βήματα: Μόλις ολοκληρωθεί η μέτρηση, κρατάμε σταθερή την πλάτη (καπάκι) της πυξίδας πάνω στην επιφάνεια και με ένα αδιάβροχο μαρκαδόρο (permanent) τραβάμε μια οριζόντια γραμμή, έχοντας ως οδηγό την πάνω ακμή της πλάτης (πάνω φωτογραφία). Η γραμμή αυτή, αφού είναι οριζόντια και ανήκει πάνω στην επιφάνεια που μετρήσαμε, αποτελεί μία παράταξή της και άρα ο προσανατολισμός της αντιπροσωπεύει και τη διεύθυνση της επιφάνειας. Στη συνέχεια απομακρύνουμε την πυξίδα και με το χέρι τραβάμε μια γραμμή κάθετη στην προηγούμενη, με ένα βέλος προς τη φορά κλίσης (κάτω φωτογραφία). Η γραμμή αυτή, όπως είναι φανερό, αντιπροσωπεύει τη φορά μέγιστης κλίσης. Στη συνέχεια, δίπλα στο σύμβολο αυτό, σημειώνουμε τα στοιχεία που μετρήσαμε, για τη συγκεκριμένη περίπτωση 15/076, και φωτογραφίζουμε. -10-
Τιπς εντ Τρικς (όπως λέμε στα αγγλικά "Alla Kolpa") 1. Κάνουμε πάντα συνειδητές μετρήσεις, δηλαδή πριν μετρήσουμε υπολογίζουμε στο περίπου πόσο κλίνει η επιφάνειά μας και άρα τι τιμή αναμένεται να βρούμε με την πυξίδα. Αν η ένδειξη της πυξίδας δεν είναι συμβατή με αυτό που, στο περίπου, έχουμε υπολογίσει, κάτι δεν πάει καλά (. ειδικά κατακαλόκαιρο με 40 0 υπό σκιάν). Δηλαδή ή έχουμε χάσει τον προσανατολισμό μας και εκτιμήσαμε λάθος την αναμενόμενη τιμή, ή μετρήσαμε λάθος με την πυξίδα (κόλλησε η βελόνα? αντί για τη μαύρη διαβάσαμε την κόκκινη άκρη της βελόνας?.?). Φτου κι' απ' την αρχή. 2. Κατά τη διάρκεια της μέτρησης, στην προσπάθειά μας να οριζοντιώσουμε την πυξίδα, καλό είναι να αποφεύγουμε τις ακραίες θέσεις, είτε στην κίνηση πάνω κάτω, είτε στην κίνηση δεξιά αριστερά. Μικρές κινήσεις της πυξίδας, γύρω από την οριζόντια θέση, είναι αυτές που θα κάνουν τη φυσαλίδα να μπει στο κέντρο του κύκλου. Για παράδειγμα, από τις φωτογραφίες που ακολουθούν, μόνο η 4 δείχνει σωστή τοποθέτηση της πυξίδας. Μικρές κινήσεις γύρω από τη θέση αυτή θα οριζοντιώσουν την πυξίδα. Αντίθετα κινήσεις που τοποθετούν την πυξίδα σε θέσεις όπως στις φωτογραφίες 1, 2 και 3, είναι μάταιες και άσκοπες. 3. Δεν χρειάζεται, επίσης, σε μία μέτρηση να τρώμε πολύ χρόνο μέχρι η φυσαλίδα να είναι "ακριβώς" στο κέντρο του κύκλου. Και στην περιφέρεια του κύκλου να είναι, το λάθος στη μέτρηση δεν θα είναι παραπάνω από 1 0-2 0, δηλαδή στην ουσία μηδαμινό. Άλλωστε, η ακρίβεια της πυξίδας είναι της τάξης των 5 0, (βλπ. κλισίμετρο πλάτης). -11-
4. Στο σημείο που θέλουμε να κάνουμε τη μέτρηση καλό είναι το τμήμα της επιφάνειας που αποκαλύπτεται να είναι αρκετά μεγάλο, ώστε να υπάρχει αρκετός χώρος για να γίνουν οι κατάλληλες κινήσεις μέχρι να οριζοντιωθεί η πυξίδα. Ανάλογα με το πώς βολεύει κάθε φορά, μπορούμε να ταυτίσουμε τόσο την εσωτερική, όσο και την εξωτερική πλευρά της πλάτης της πυξίδας, με τη γεωλογική επιφάνεια που θέλουμε να μετρήσουμε. Στα σκίτσα που ακολουθούν πιο κάτω φαίνονται όλοι οι τρόποι που μπορεί να τοποθετηθεί η πυξίδα, προκειμένου να μετρήσουμε μια επιφάνεια, π.χ. τη στρώση σε κεκλιμένα στρώματα ψαμμιτών και μαργών. 5. Επισημαίνεται ότι ανάλογα με το πως τοποθετούμε την πυξίδα, διαβάζουμε την τιμή της μέγιστης κλίσης στο κλισίμετρο της πλάτης, σε κόκκινη διαγραμμισμένη ή μη διαγραμμισμένη περιοχή. Άρα για να διαβάσουμε την φορά της μέγιστης κλίσης θα πρέπει να διαβάσουμε, κατά περίπτωση, την κόκκινη ή τη μαύρη άκρη της μαγνητικής βελόνας. Από τα σκίτσα είναι φανερό ότι στις περιπτώσεις 1, 2 και 3 η τιμή της κλίσης διαβάζεται σε περιοχή με κόκκινη διαγράμμιση και άρα για τη φορά της μέγιστης κλίσης διαβάζουμε την κόκκινη άκρη της βελόνας. Αντίθετα στην περίπτωση 4, η κλίση διαβάζεται σε μη διαγραμμισμένη περιοχή και άρα διαβάζουμε τη μαύρη άκρη της βελόνας. ΠΡΟΣΟΧΗ! Στην πυξίδα που φαίνεται στα σκίτσα, λείπει η κόκκινη διαγράμμιση από την 3 η περιοχή του κλισίμετρου (0 0 45 0 ). Όμως, όπως έχουμε ήδη αναφέρει, άσχετα με το λάθος της πυξίδας, εμείς ακολουθούμε πάντα το σωστό κανόνα (βλπ. σελ. 7). -12-
6. Για την μέτρηση γραμμικών στοιχείων ακολουθούμε ακριβώς την ίδια διαδικασία με τις επιφάνειες, μόνο που στην περίπτωση αυτή ταυτίζουμε μία από τις δύο πλαϊνές ακμές της πλάτης της πυξίδας με το γραμμικό στοιχείο που θέλουμε να μετρήσουμε (βλπ. φωτογραφίες, όπου στην αριστερή μετράμε γράμμωση και στη δεξιά άξονα πτυχής). Για να οριζοντιωθεί η πυξίδα κάνουμε και εδώ δύο κινήσεις (βλπ. αριστερή φωτογραφία). Κουνάμε το κυρίως σώμα πάνω κάτω και περιστρέφουμε την πυξίδα δεξιόστροφα αριστερόστροφα, με άξονα περιστροφής την ακμή ή τη γραμμή που την έχουμε ταυτίσει. Κατά τη διάρκεια της οριζοντίωσης της πυξίδας προσέχουμε ώστε η ακμή να είναι μόνιμα ταυτισμένη με το γραμμικό στοιχείο. Για την ανάγνωση της τιμής και της φοράς της βύθισης ισχύουν ότι ακριβώς έχουμε πει για τα επίπεδα (π.χ. αν θα διαβάσουμε την κόκκινη ή τη μαύρη άκρη της βελόνας κλπ.). -13-
Οι διαφορές της πυξίδας Krantz (εκτός του ότι είναι πολύ φθηνότερη!) Οι διαφορές της πυξίδας Krantz, σε σχέση με την πυξίδα Freiberg, είναι μόνο ποιοτικές και εμφανισιακές. Όποιος έχει κατανοήσει τη διαδικασία μέτρησης με την πυξίδα Freiberg, που αναλυτικά αναπτύχθηκε στα προηγούμενα, μπορεί κάλλιστα να χρησιμοποιήσει και την πυξίδα Krantz. Παρ' όλα αυτά, για διευκόλυνση των φοιτητών, θα επισημανθούν ορισμένα σημεία που χρειάζονται προσοχή. Το κουμπί απελευθέρωσης της βελόνας λειτουργεί με αντίθετο τρόπο στην πυξίδα Krantz. Όταν δεν είναι πατημένο η βελόνα λειτουργεί ελεύθερα, ενώ όταν είναι πατημένο η βελόνα "μπλοκάρει". Το κλισίμετρο της πλάτης στην πυξίδα Krantz είναι αντίστοιχο με της Freiberg, με μόνη διαφορά ότι η διαγράμμιση των δύο ακραίων περιοχών είναι με μαύρο και όχι με κόκκινο χρώμα. Τα χρώματα της μαγνητικής βελόνας είναι διαφορετικά στις δύο πυξίδες. Στην πυξίδα Freiberg, όπως αναφέρθηκε, η μαγνητική βελόνα είναι η μισή μαύρη η μισή κόκκινη, με το μαύρο τμήμα να δείχνει το Βορρά και το κόκκινο το Νότο. Αντίθετα στην πυξίδα Krantz, το τμήμα της βελόνας που δείχνει το Βορρά είναι λευκό, ενώ το τμήμα που δείχνει το Νότο είναι μαύρο. Άρα, στην περίπτωση που διαβάζουμε την κλίση στη μεσαία μη διαγραμμισμένη περιοχή, για να διαβάσουμε τη φορά μέγιστης κλίσης θα κοιτάξουμε την άσπρη άκρη της βελόνας. Αντίθετα, στην περίπτωση που την κλίση τη διαβάζουμε στις ακραίες διαγραμμισμένες περιοχές, για τη φορά μέγιστης κλίσης θα κοιτάξουμε τη μαύρη άκρη της βελόνας. -14-
Σημείωση: Όλες οι φωτογραφίες από τα παραδείγματα, έχουν παρθεί σε ορίζοντες των πολύχρωμων μαρμάρων της ενότητας της "Μάνης", στην ορεινή περιοχή ανατολικά της Στούπας στη μεσσηνιακή Μάνη (βλπ. φωτογραφίες). Εξαιρούνται οι δύο τελευταίες φωτογραφίες για τα γραμμικά στοιχεία, που έχουν παρθεί στην ΒΑ Αττική σε μάρμαρα και σχιστολίθους του Πεντελικού όρους, αντίστοιχα... ραντεβού στην ύπαιθρο -15-