ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΘΗΝΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑΣ & ΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ 4. Πετρολογία Διδάσκων: Μπελόκας Γεώργιος Επίκουρος Καθηγητής Δρ Πολιτικός Μηχανικός Ε.Μ.Π. MSc Soil Mechanics Imperial College London Διπλ. Πολιτικός Μηχανικός Ε.Μ.Π. Εξάμηνο 2ο
Πυριγενή Πετρώματα: Προέρχονται από την στερεοποίηση του μάγματος: Στην επιφάνεια του πετρώματος χύνεται ως λάβα η οποία στερεοποιείται Π.χ. Ηφαιστειακή δραστηριότητα στη Σαντορίνη τα τελευταία 2 εκ. χρόνια Στερεοποίηση και κρυστάλλωση εντός του φλοιού της γης Π.χ. Κυκλάδες σε βάθος 8 χλμ πριν από 15 20 εκατομμύρια χρόνια: σημαντικά κοιτάσματα όπως στη Μήλο. Ηφαιστίτης Ταχεία ψύξη: υαλώδης μορφή (απουσία κρυστάλλων) και φαινοκρύσταλλοι Πλουτωνίτης Βραδεία ψύξη: πλήρης κρυστάλλωση, κρύσταλλοι ορατοί Η κρυστάλλωση συμβαίνει λόγω ψύξης πετρώματος διαρκεί δεκάδες χιλιάδες χρόνια αναπτύσσεται η κρυσταλλική υφή των πυριγενών όσο πιο αργή η ψύξη (π.χ. πλουτωνίτες) τόσο μεγαλύτεροι οι κρύσταλλοι
Τύποι πυριγενών πετρωμάτων: Πυροκλαστικά Ηφαιστειακή στάχτη Ελαφρόπετρα Ηφαιστίτες Σιδηρομαγνησιούχα Πυριτιούχα Πλουτωνίτες Φαινοκρύσταλοι Πορφυρίτης http://bc.outcrop.org/geol_b11l/lab3_14s.html
Τύποι πυριγενών πετρωμάτων: Χωρίζονται κυρίως με βάση την ορυκτολογική τους σύσταση α) Περιδοτίτες (πλουτωνίτης): Ορυκτά: μόνο σιδηρομαγνησιούχα (μελανοκρατικά περιδοτίτες σκουρόχρωμοι) Δομούν ανώτερο στερεό μανδύα. Tavşanlı Zone http://blogs.agu.org/mountainbeltway/2010 /10/26/tavsanli-zone-field-trip-part-3/
Τύποι πυριγενών πετρωμάτων: β) Γάββροι (πλουτωνίτης) και βασάλτης (το πιο συχνό ηφαιστειακό): Ορυκτά: πυρόξενοι, αβεστούχα πλαγιόκλαστα, και λιγότερο ολιβίνη, ενώ ο χαλαζίτης έχει πολύ μικρή εμφάνιση. Χρώμα: σκούρα πράσινα έως μαύρα. Γάββρος: πλουτωνίτης, χονδρόκοκκο Μεγέθυνση 2.5cm Βασάλτης: ηφαιστίτης, χονδρόκοκκος, αποτελεί το συνηθέστερο βραχώδες υπόβαθρο στον ωκεάνιο φλοιό. Διάσημος είναι ο Βασάλτης της Σπάρτης (Lapis Lacedaemonius)
Τύποι πυριγενών πετρωμάτων: Βασάλτης της Σπάρτης (Lapis Lacedaemonius) Κροκεάτης Λίθος http://www.kunstzeit.eu/gunter_langer/gunter_langer_1.htm Aπό την Βασιλική του Ιουνίου Βάσσου 331-350 μ.χ.
Τύποι πυριγενών πετρωμάτων: γ) Διορίτες (πλουτωνίτης) και ανδεσίτες (ηφαιστίτης, σύνηθες σε ηφαίστεια ακτών Ειρηνικού Ωκεανού): Ορυκτά: νατριούχα πλαγιάκλαστα, αμφίβολους και λιγότερο πυρόξενους Λόγω των ανοικτόχρωμων πλαγιόκλαστων και των σκούρων αμφιβόλων έχουν το χρώμα του αλατοπίπερου. Διορίτης: πλουτωνίτης, χονδρόκοκκος, ενδιάμεση σύσταση μεταξύ γρανίτη και γάββρου Ανδεσίτης: ηφαιστίτης λεπτόκοκκο
Τύποι πυριγενών πετρωμάτων: δ) Γρανίτες (πλουτωνίτης) και ρυόλιθος (ηφαιστειγενές - σπάνιο): Ορυκτά: καλιούχοι άστριοι, νατριούχα πλαγιόκλαστα καθώς και χαλαζία, φυλλόμορφα ορυκτά και αμβίβολοι. Λόγω αστρίων είναι ανοικτόχρωμοι (λευκοκρατικοί) Γρανίτης: πλουτωνίτης, χονδρόκοκκος, ο πιο συχνός πλουτωνίτης στην επιφάνεια της γης Οι πρόεδροι των Η.Π.Α. λαξευμένοι σε γρανίτη
Τύποι πυριγενών πετρωμάτων: δ) Γρανίτες (πλουτωνίτης) και ρυόλιθος (ηφαιστειογενές - σπάνιο): Ρυόλιθος: ηφαιστίτης, λεπτόκοκκος 5cm Φυσικός περλίτης Κατεργασμένος περλίτης Ορυχείο περλίτη στη Μήλο από ρυολιθικές λαβες Λόγω παγιδευµένου νερού διογκώνεται 7 έως 15 φορές σε θερµοκρασίες 800-950 C. Με ελεγχόμενη απότομη θέρμανση προκύπτει ένα θερμομωνοτικό ρύαξ = ποταμός!! και ηχομωνικό υλικό με μεγάλο πορώδες
Τύποι πυριγενών πετρωμάτων: Χωρίζονται επίσης με βάση την χημική τους σύσταση: ποσοστό SiO 2 Όξινα: SiO 2 > 65% Ενδιάμεσα: 65% > SiO 2 > 52% Βασικά: 52% > SiO 2 > 45% Υπερβασικά: 45% > SiO 2
Τύποι πυριγενών πετρωμάτων: χρήση http://www.anelixi.org/oikologiki-arxitektoniki/kathara-ulika-kai-texnologies/ulika-tis-gis/petromata/purigeni-petromata/
Τύποι πυριγενών πετρωμάτων: χρήση http://www.anelixi.org/oikologiki-arxitektoniki/kathara-ulika-kai-texnologies/ulika-tis-gis/petromata/purigeni-petromata/
Τύποι πλουτωνιτών ανάλογα με τη σχέση με τα περιβάλλονται πετρώματα: α) Σύμφωνοι: διεισδύουν παράλληλα στις επιφάνειες ετερογένειας των πετρωμάτων (στρώσεις, φολιώσεις κ.λπ.) Συνήθως δεν καταλαμβάνουν μεγάλη έκταση β) Ασύμφωνοι: διεισδύουν υπό γωνία με τις επιφάνειες ετερογένειας των πετρωμάτων (στρώσεις, φολιώσεις κ.λπ.) Οι βαθόλιθοι μπορούν να καταλάβουν και πάνω από 100 km 2 Άλλος τύπος οι φλέβες. Ασύμφωνοι http://www.earthonlinemedia.com/ipg/outlines/lecture_igneous_rocks.html Λακόλιθος Φλέβα Βαθόλιθος
Προέλευση των πλουτονιτών:
Ηφαιστειακές στήλες Βασάλτη (ηφαιστειακό) φαράγγι ποταμού Columbia
Στρωσιγένεια ηφαιστειογενούς πετρώματος (Περιοχή Ιερού Καβείρων Λήμνος) Η Καβειρώ είναι Νύμφη, θυγατέρα του Πρωτέως, η οποία είχε παντρευτεί τον θεό Ήφαιστο.
Τεχνική Γεωλογία Στρωσιγένεια ηφαιστειογενούς πετρώματος (Περιοχή όρους Φαρακλού Λήμνος)
Ηφαιστειακή τέφρα (τόφφος) στη Σαντορίνη Μεγάλο πορώδες, μαλακός βράχος, διαβρώνεται http://www.geo.auth.gr/765/3_products/34_tephra.htm
Φλέβες λάβας διεισδύουν στα πυροκλαστικά υλικά Πυροκλαστικό Πυροκλαστικό Φλέβα λάβας Πυροκλαστικό Φλέβα λάβας http://www.geo.auth.gr/_google/milos/route_5/5-7.htm Στηλοειδής κατάτμηση φλέβας
Ηφαιστειακή τέφρα (τόφφος) στη Σαντορίνη Μεγάλο πορώδες, μαλακός βράχος, διαβρώνεται http://www.geo.auth.gr/765/3_products/34_tephra.htm
Τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά πλουτωνιτών: Αντοχή: μεγάλη αντοχή όταν είναι υγιείς (εξαίρεση: σερπεντινίτης) Αποσάθρωση: αποσαθρώνονται σε γεωλογική χρονική κλίμακα Υλικό αποσάθρωσης βασικών πλουτωνιτών: εδαφικό άργιλος (αργή διαδικασία) Τα όξινα (γρανίτες) δίνουν μίγμα αργίλου ιλύος άμμου (γρήγορη διαδικασία). Επικρατεί η άμμος ιδανικό για υλικό επιχωμάτων. Βαθμοί αποσάθρωσης γρανίτη:
Τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά πλουτωνιτών: Ρηγμάτωση: απομένουσες ρωγμές λόγω βαθμού αποσάθρωσης επηρεάζουν τη συμπεριφορά σε εκσκαφή (ορύγματα, σήραγγες). Χρειάζεται υποστήριξη. Δειγματοληψία: η έντονη αποσάθρωση δίνει ογκόλιθους. Όταν μία δειγματοληπτική γεώτρηση συναντήσει ογκόλιθους είναι δυνατόν να μας παραπλανήσει πως έχουμε φτάσει το υγιές υπόβαθρο Διαπερατότητα: γενικά αδιαπέρατα εκτός από α) την έντονα αποσαθρωμένη ζώνη και β) κατά μήκος των ρωγμών. Φράγματα: σκυροδέματος μόνο σε βαθμούς αποσάθρωσης Ι και ΙΙ. Διευρυμένες ρωγμές μπορούν να δημιουργήσουν προβλήματα υδροπερατότητας. Το υλικό πλήρωσης ρωγμών διαβρώνεται. Υπόγεια έργα: Κάτω από 60m είναι συνήθως υγιή και ιδανικά για υπόγειες εκσκαφές, μέχρι και ανυποστήρικτες. Ωστόσο, σε μεγάλα βάθη, οι μεγάλες τάσεις μπορούν να οδηγήσουν σε ρωγμές και αποφλοιώσεις.
Τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά ηφαιστιτών: Αντοχή: μικρότερη αντοχή από τα αντίστοιχα πλουτωνικά Πυροκλαστικά τόφφοι: μεγάλο πορώδες, μικρή αντοχή, διαπερατά Αποσάθρωση: αποσαθρώνονται σε γεωλογική χρονική κλίμακα Υλικό αποσάθρωσης βασικών πλουτωνιτών: εδαφικό άργιλος (αργή διαδικασία) Ρηγμάτωση: η στερεοποιημένη λάβα ρηγματώνεται πρισματικά δημιουργώντας τεμάχια που μπορούν να ολισθήσουν ή ανατραπούν Διαπερατότητα: μεγάλη διαπερατότητα όταν: α) στηλοειδής δομή, β) ρηγματωμένοι, γ) τόφφοι.
Μεταμορφωμένα Πετρώματα: 4. Πετρώματα Μεταμορφωμένα Γένεση Δύο βασικές διεργασίες: Ανακρυστάλλωση: σε πετρώματα που αποτελούνται από ένα μόνο ορυκτό (π.χ. σε ασβεστόλιθους, ορισμένους ψαμμίτες, δουνίτες) Νεοκρυστάλλωση: νέα ορυκτά προκύπτουν από ασταθή πετρώματα του πετρώματος που αποτελούνται από ένα μόνο ορυκτό Το πετρώματα θα υποστεί μεταμόρφωση όταν βρεθεί στις βαθύτερες περιοχές του φλοιού, λόγω των συνδυασμένων διεργασιών: Πίεσης Θερμότητας
Μηχανισμοί μεταμόρφωσης: 4. Πετρώματα Μεταμορφωμένα Γένεση Πίεση: Λιθοστατική: λόγω του βάρους των υπερκείμενων πετρωμάτων (εμφανίζεται σε βάθος περίπου από 3,5km έως 55km) Τεκτονική: σχετίζεται με την κίνηση των λιθοσφαιρικών πλακών Θερμότητα: Μειώνονται οι πόροι και αυξάνεται η πυκνότητα πιο συμπαγής δομή Μερική διάλυση ορυκτών που ακολουθείται από ανακρυστάλλωση Επιταχύνει χημικές αντιδράσεις. Είναι ο βασικότερος παράγοντας μεταμόρφωσης
Δομή και Ταξινόμηση: 4. Πετρώματα Μεταμορφωμένα Δομή και Υφή Φύλλωση ή φολίωση: αποχωρίζονται εύκολα κατά την επιφάνεια φύλλωσης σχιστότητα Ζώνωση: στρώματα από λίγα χιλιοστά έως μερικά μέτρα (π.χ. όπως η ταινιωτή δομή των γνεύσιων) Τα μεταμορφωμένα πετρώματα ταξινομούνται ανάλογα με το βαθμό αποτύπωσης της φύλλωσης: Ισχυρά φυλλώδη Ασθενώς φυλλώδη Ασθενώς φυλλώδη έως μη φυλλώδη Συμπληρωματικά ταξινομούνται ανάλογα με την ορυκτολογική σύσταση και το είδος των μητρικών πετρωμάτων.
α) Ισχυρά φυλλώδη μεταμορφωμένα πετρώματα: Αργιλικός σχιστόλιθος Φυλλίτης Σχιστόλιθος Αργιλικός σχιστόλιθος: Αυξανόμενη φύλλωση 4. Πετρώματα Μεταμορφωμένα Δομή και Υφή Πολύ λεπτόκοκκο Χαμηλού βαθμού μεταμόρφωση Φυλλίτης: Πιο αδρομερές Μεγαλύτερη μεταμόρφωση Έκδηλος σχισμός Φυλλίτης Φυλλίτης
4. Πετρώματα Μεταμορφωμένα Δομή και Υφή β) Ισχυρά φυλλώδη μεταμορφωμένα πετρώματα: Σχιστόλιθος: Πιο αδρομερές Μεγαλύτερη μεταμόρφωση Έντονος σχισμός Αθηναϊκός Σχιστόλιθος
4. Πετρώματα Μεταμορφωμένα Δομή και Υφή β) Ασθενώς φυλλώδη μεταμορφωμένα πετρώματα: Γνεύσιοι Μυλωνίτες Μιγματίτες γ) Ασθενώς φυλλώδη έως μη φυλλώδη μεταμορφωμένα πετρώματα: Μάρμαρα Κερατίτες Γρανουλίτες Εκλογίτες Χαλαζίτες
Μάρμαρα: Χονδρόκοκκα από μεταμόρφωση ασβεστολίθων ή δολομιτών http://www.oryktosploutos.net/2011/04/blogpost_15.html#.vrstief0fcs 4. Πετρώματα Μεταμορφωμένα Δομή και Υφή Ακρόπολη:
Τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά μεταμορφωμένων: Αντοχή: Μη φυλλώδη: μεγάλη (π.χ. μάρμαρα) Ασθενώς φυλλώδη: μεγάλη, μικρότερη στις επιφάνειες φύλλωσης Ισχυρά φυλλώδη: εξαρτάται από το βαθμό μεταμόρφωσης (π.χ. ο αργιλικός σχιστόλιθος είναι μαλακός βράχος). Αυξανομένου του βαθμού μεταμόρφωσης αυξάνεται η αντοχή. Αποσάθρωση: αποσαθρώνονται σε γεωλογική χρονική κλίμακα Υλικό αποσάθρωσης βασικών πλουτωνιτών: εδαφικό άργιλος (αργή διαδικασία) Ασυνέχειες: φύλλωση, ρηγμάτωση (τα χαμηλής αντοχής δεν ρηγματώνονται) Διαπερατότητα: Γενικά αδιαπέρατοι, αυξημένη διαπερατότητα κατά μήκος των ρηγματώσεων