ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΘΗΝΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑΣ & ΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ 6. Ενδογενείς Διεργασίες 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
Ενδογενείς Διεργασίες Δυνάμεις: 6. Ενδογενείς Διεργασίες Γενικά Οι διεργασίες αυτές ξεκινούν από το εσωτερικό της γης έχουν την τάση να κυρίως δημιουργούν και δευτερευόντως να καταστρέφουν το ανάγλυφο της γης. Οι δύο βασικές διεργασίες δυνάμεις είναι οι: Πλουτωνικές δυνάμεις: Σχετίζονται με τις κινήσεις του μάγματος μέσα στον μανδύα Τεκτονικές δυνάμεις: Σχετίζονται με τις δυνάμεις που ασκούνται στη Λιθόσφαιρα λόγω της κίνησης των λιθοσφαιρικών πλακών
Τεκτονικές Δυνάμεις: 6. Ενδογενείς Διεργασίες Γενικά Παραδείγματα: Αμμοθίνες Λήμνου ανύψωση Ερημικό τοπίο σε υψόμετρο 85μ η «Σαχάρα της Ευρώπης» Αμμοθίνες
Τεκτονικές Δυνάμεις: 6. Ενδογενείς Διεργασίες Γενικά Παραδείγματα: Αμμοθίνες Λήμνου ανύψωση Η περιοχή αυτή ήταν κάποτε στη στάθμη της θάλασσας
Τεκτονικές Δυνάμεις: 6. Ενδογενείς Διεργασίες Γενικά Παραδείγματα: Αμμοθίνες Λήμνου ανύψωση Εδώ γυρίστηκε μέρος της ταινίας: «Μια Ελληνίδα στο χαρέμι»!
Τεκτονικές Δυνάμεις: 6. Ενδογενείς Διεργασίες Γενικά Παραδείγματα: Λιμάνι στη Φαλάσαρνα Κρήτης ανύψωση Το μοναδικό κλειστό λιμάνι στη δυτική Κρήτη 1. Το εκκλησάκι Αγιος 1 Γεώργιος. 2. Το λιμάνι. 3. Το κύριο κανάλι έξοδος προς τη θάλασσα. 4. Οχυρωματικός πύργος λιμανιού. 5. Βοηθητικό λιμάνι. 2 100μ 5 4 Χάρτης αρχαιολογικού χώρου. 3
Τεκτονικές Δυνάμεις: Παραδείγματα: Λιμάνι στη Φαλάσαρνα 6. Ενδογενείς Διεργασίες Γενικά Δέστρες λιμανιού Το 365 μ.χ. έγινε σεισμός περίπου 8.3 έως 8.7 Richter Ο μεγαλύτερος γνωστός σεισμός στη ιστορία της Μεσογείου προκάλεσε: Ανύψωση ακτής ανυψώθηκε κατά 6 9 μέτρα περίπου σε λίγες μέρες Το μεγαλύτερο γνωστό τσουνάμι στην Ιστορία (5,000 νεκροί στην Αλεξάνδρεια) Από το τσουνάμι: α) πλημμύρησε και θάφτηκε με λάσπη η πόλη καταστράφηκε ολοσχερώς και εγκαταλείφτηκε, β) έφτασαν κύματα στην Αλεξάνδρεια με αποτέλεσμα 5,000 νεκροούς
Τεκτονικές Δυνάμεις: 6. Ενδογενείς Διεργασίες Γενικά Παραδείγματα: Σεισμός στη Φαλάσαρνα ανύψωση Ανύψωση βράχου Ανύψωση Ανύψωση
Τεκτονικές Δυνάμεις: 6. Ενδογενείς Διεργασίες Γενικά Παραδείγματα: Ελαφόνησος βύθιση πόλης λόγω σεισμού (1000 π.χ. ή 375 π.χ.)
Τεκτονικές Δυνάμεις: 6. Ενδογενείς Διεργασίες Γενικά Παραδείγματα: Ελαφόνησος βύθιση πόλης λόγω σεισμού (1000 π.χ. ή 375 π.χ.)
Τεκτονικές Δυνάμεις: 6. Ενδογενείς Διεργασίες Γενικά Παραδείγματα: Αρχαίο λιμάνι Λεχαιού βύθιση
Τεκτονικές Δομές: Διακλάσεις Ρήγματα Πτυχές Οι τεκτονικές δομές είναι ασυνέχειες που κόβουν τον συμπαγή βράχο σε τεμάχια ή μορφές που έχουν προκύψει ύστερα από παραμόρφωσή τους. Κατά μήκος των τεκτονικών δομών η αντοχή είναι σημαντικά μειωμένη.
Τεκτονικές Δομές Διακλάσεις: Διαρρήξεις (ασυνέχειες) του πετρώματος κατά μήκος των οποίων έχουν συμβεί πολύ μικρές έως μηδενικές μετακινήσεις. Συνήθως υπάρχουν συστήματα διακλάσεων. Σύστημα διακλάσεων: σύνολο διακλάσεων ίδιας διεύθυνσης (δέσμη). Είναι η πιο απλή τεκτονική δομή (κλίμακα μέχρι και εκατοστό). 1. Διακλάσεις σε ιζηματογενές πετρώμα υπό γωνία με την στρωσιγένεια. Παράδειγμα: Ασβεστόλιθος στο νομό Ηλείας (ναός του Επικούρειου Απόλλωνα)
Τεκτονικές Δομές Διακλάσεις: 2. Διακλάσεις λόγω συρρίκνωσης από ψύξη. Στηλοειδείς διακλάσεις ηφαιστειακών πετρωμάτων στήλες Βασάλτη (ηφαιστειακό) φαράγγι ποταμού Columbia Στηλοειδής κατάτμηση φλέβας στη Μήλο
Τεκτονικές Δομές Διακλάσεις: 2. Διακλάσεις κάθετες στη στρωσιγένεια λόγω συρρίκνωσης από ψύξη. Ηφαιστειογενές πέτρωμα (περιοχή όρους Φαρακλού Λήμνος).
Διακλάσεις τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά: Αντοχή: Μειωμένη αντοχή κατά μήκος των διακλάσεων. Εάν υπάρχουν συστήματα διακλάσεων, τότε μιλάμε για βραχομάζα, η οποία έχει μικρότερη αντοχή από τον ακέραιο βράχο. Ενδεχομένως προβλήματα καταπτώσεων σε τοιχώματα εκσκαφών. Διαπερατότητα: Ακόμα και αν ο ακέραιος βράχος είναι αδιαπέρατος, το δίκτυο διακλάσεων μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένη διαπερατότητα. Επιταχύνει διαδικασίες αποσάθρωσης.
Τεκτονικές Δομές Ρήγματα: Διαρρήξεις (ασυνέχειες) του πετρώματος κατά μήκος των οποίων έχει συμβεί μετατόπιση.
Τεκτονικές Δομές Ρήγματα: Διαρρήξεις (ασυνέχειες) του πετρώματος κατά μήκος των οποίων έχει συμβεί μετατόπιση. Ρήγμα Πλακιάς Ρέθυμνο
Τεκτονικές Δομές Ρήγματα: Διαρρήξεις (ασυνέχειες) του πετρώματος κατά μήκος των οποίων έχει συμβεί μετατόπιση. Πλακιάς Ρέθυμνο Καθρέπτης ρήγματος Γραμμές ολίσθησης
Τεκτονικές Δομές Ρήγματα: Χαρακτηριστικά ρήγματος: Καθρέπτης: η ρηξιγενής επιφάνεια η οποία, λόγω της έντονης τριβής που προκαλεί η μετακίνηση των πετρωμάτων, έχει λειανθεί (στιλβωθεί) με ένα λεπτό επίχρισμα (επικάλλυμα) θρυμματισμένου πετρώματος. Μετατόπιση ρήγματος (άλμα): α) μετατόπιση κατά μήκος κατά Γραμμές ρήγματος την κλίση του ρήγματος (w) β) μετατόπιση κάθετη στη διεύθυνση (s) γ) κατακόρυφη μετατόπιση (t) w t v s h δ) οριζόντια μετατόπιση (h)
Τεκτονικές Δομές Ρήγματα: Χαρακτηριστικά ρήγματος: Μήκος (l) και ύψος (h): οι διαστάσεις της ρηξιγενούς επιφάνειας. Η μέγιστη μετατόπιση συμβαίνει στο κέντρο του ρήγματος και όσο απομακρυνόμαστε, μειώνεται βαθμιαία, έως ότου μηδενιστεί. Πλάτος (r): Η κάθετη απόσταση στην επιφάνεια του ρήγματος, η οποία υφίσταται μετακινήσεις Μορφή ριξηγενούς επιφάνειας: Ληστρικά: καμπύλη επιφάνεια Επίπεδα h r l/2
Τεκτονικές Δομές Ρήγματα: Ληστρικό ρήγμα: Large normal fault in Triassic to Lower Jurassic Blue Anchor Formation sediments near Blue Anchor, Somerset, UK, with several smaller normal faults in its hanging wall http://en.wikipedia.org/wiki/fault_%28geology%29
Τεκτονικές Δομές Τύποι Ρηγμάτων: Κανονικά ρήγματα (βαρύτητας): Το πάνω ρηξιγενές τέμαχος κατεβαίνει σε σχέση με το κάτω ή τα ρηξιγενή τεμάχη εκατέρωθεν του ρήγματος απομακρύνονται μεταξύ τους με ταυτόχρονη βύθιση ενδιάμεσου τέμαχους. Προκαλούνται σε εφελκυστικό πεδίο. Τεκτονικό κέρας Τεκτονική τάφρος
Τεκτονικές Δομές Τύποι Ρηγμάτων: Κανονικά ρήγματα (βαρύτητας): Normal faults defining a graben in Iran
Τεκτονικές Δομές Τύποι Ρηγμάτων: Ανάστροφα ρήγματα : Το πάνω ρηξιγενές τέμαχος ανεβαίνει σε σχέση με το κάτω ή τα ρηξιγενή τεμάχη εκατέρωθεν του ρήγματος πλησιάζουν μεταξύ τους με ταυτόχρονη βύθιση ενδιάμεσου τέμαχους. Προκαλούνται σε θλιπτικό πεδίο.
Τεκτονικές Δομές Τύποι Ρηγμάτων: Ανάστροφα ρήγματα : Ανάστροφα ρήγματα με κλίση ρήγματος >45 ο : επωθήσεις Ανάστροφα ρήγματα με κλίση ρήγματος <45 ο : εφιππεύσεις Οριζόντιες υπο οριζόντιες ρηξιγενείς επιφάνειες: τεκτονικά καλύμματα κατά τα οποία συμβαίνουν μεγάλες μετακινήσεις. Τέτοια ρήγματα (μαζί με τις πτυχές) δημιουργούνται κατά τη φάση της ορογένεσης. Οδηγούν σε αύξηση του πάχους του φλοιού
Τεκτονικές Δομές Τύποι Ρηγμάτων: Ανάστροφα ρήγματα : https://structuralgeo.wordpress.com/2013/07/17/reverse-faults/ Reverse fault zone, Ketobe Knob, Utah
Οριζόντια ρήγματα (πλάγια): Επικρατεί η οριζόντια μετατόπιση. Τεκτονικές Δομές Τύποι Ρηγμάτων: http://www.earthmagazine.org/article/killer-quakestrikes-new-zealand
Τεκτονικές Δομές Τύποι Ρηγμάτων: Οριζόντια ρήγματα (πλάγια): Νέα Ζηλανδία.
Τεκτονικές Δομές Τύποι Ρηγμάτων: Οριζόντια ρήγματα (πλάγια): ρήγμα San Andreas
Τεκτονικές Δομές Τύποι Ρηγμάτων: Οριζόντια ρήγματα (πλάγια): ρήγμα Ανατολίας http://en.wikipedia.org/wiki/north_anatolian_fault
Ρήγματα τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά: Αντοχή: Μειωμένη αντοχή στη ζώνη του ρήγματος. Η ζώνη έχει πάχος της τάξης δεκάδων μέτρων και περιστασιακά εκατοντάδων. Διαπερατότητα: Μπορούν να αποτελέσουν αγωγούς υδάτων. Σε συνδυασμό με τη μειωμένη αντοχή του πετρώματος δημιουργούν αποσταθεροποιητική εισροή υδάτων, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε παύση εργασιών. Συνδέονται και με πηγές αρτεσιανό νερό. Ενεργότητα ρήγματος: Εάν ένα ρήγμα χαρακτηριστεί ως ενεργό επηρεάζει το σχεδιασμό του έργου, διότι θα σχεδιαστεί να παραλάβει μεγαλύτερες σεισμικές δράσεις.
Τεκτονικές Δομές Πτυχές: Είναι καμπυλώσεις επιφανειών των πετρωμάτων, όπως οι στρώσεις, φολιώσεις, μαγματικές επιφάνειες κ.λπ. Αναπτύσσονται σε κλίμακα: Μικροσκοπική : μικροκυματώσεις, ορατές σε λεπτές τομές μικροσκοπίου. Μεσοσκοπική: κυματώσεις, ορατές σε τομές (ορύγματα) οδοποιίας Μακροσκοπική: καμπυλώσεις, ορατές σε μεγάλους ορεινούς όγκους http://en.wikipedia.org/wiki/syncline http://www.geo.auth.gr/courses/ ggg/ggg537y/ch6_files/p01.jpg
Τεκτονικές Δομές Είδη Πτυχών: Ανάλογα με τη διαμόρφωση των σκελών: α) ασύμμετρες, β) συμμετρικές Οι οποίες μπορεί να είναι ισοπαχείς και ανισοπαχείς Σκέλη πτυχής Αντίκλινο Σύγκλινο Κανονικό σκέλος Ανεστραμμένο σκέλος Συμμετρική Ασύμμετρη Ασύμμετρη
Τεκτονικές Δομές Είδη Πτυχών: Ανάλογα με την κλίση της αξονικής επιφάνειας: α) όρθιες (αξονική επιφάνεια κατακόρυφη), β) κεκλιμένες (αξον. επιφ. Κεκλιμένη), γ) αντεστρεμμένες (τα δύο σκέλη των πτυχών έχουν την ίδια διεύθυνση), δ) κατακεκλιμένες (οριζόντια αξονική επιφάνεια), ε) βυθισμένες (αρνητική κλίση αξονικής επιφάνειας) Σκέλη πτυχής Αντίκλινο Σύγκλινο Κανονικό σκέλος Ανεστραμμένο σκέλος Όρθια Κεκλιμένη Αντεστραμμένη
Τεκτονικές Δομές Είδη Πτυχών: Ανάλογα με μέγεθός τους: α) εκλεκτικές πτυχές: 10 100 m β) ειδικές πτυχές: 100 1000 m γ) βασικές πτυχές: 1000 50 km Ανάλογα με το μέγεθος της γωνίας των σκελών: α) ανοικτές πτυχές β) κλειστές πτυχές γ) ισοκλινείς πτυχές (τα σκέλη σχηματίζουν γωνία μικρότερη των 20 ο ) Ανάλογα με τη διαμόρφωση της άρθρωσης: α) συγκεντρικές πτυχές (ίδιο κέντρο κύρτωσης, διαφορετική ακτίνα) β) κλειστές πτυχές (διαφορετικό κέντρο κύρτωσης, ίδια ακτίνα)
Τεκτονικές Δομές Είδη Πτυχών: Α. Αλεξούλη - Λειβαδίτη https://thehiddenwater.wordpress.com/geology/geological-structures/folds/
Τεκτονικές Δομές Είδη Πτυχών: Μεσοσκοπική: Αγία Παύλος Κρήτη, πτυχωμένοι ιζηματογενείς ασβεστόλιθοι, ασύμμετρες πτυχές Ασύμμετρες ανισοπαχείς Ασύμμετρες ισοπαχείς Αντίκλινο Σύγκλινο Αξονική επιφάνεια http://www.geologyin.com/2014/06/amazing-folding-rocks-at-agia-pavlos.html
Τεκτονικές Δομές Είδη Πτυχών: Μεσοσκοπική: Syncline in the lower parking lot of Calico Ghost Town; Ψαθυρή πτυχή ψηλά Όλκιμη στη βάση Συμμετρικές πτυχές Συγκεντρικές πτυχές (ίδιο κέντρο κύρτωσης, διαφορετική ακτίνα) http://en.wikipedia.org/wiki/syncline
Τεκτονικές Δομές Είδη Πτυχών: Μεσοσκοπική: συμμετρικό σύγκλινο σε ψαμμίτη στο Sideling Hill western Maryland Αναβαθμοί ορύγματος http://en.wikipedia.org/wiki/syncline
Τεκτονικές Δομές Είδη Πτυχών: Μεσοσκοπική: σύγκλινο σε μεταμορφωμένο γνεύσιο στους λόφους Butt of Lewis, νησί Lewis, Σκωτία Αποσαθρωμένο τμήμα Κατακεκλιμένη πτυχή
Τεκτονικές Δομές Είδη Πτυχών: Μεσοσκοπική: Κατακεκλιμένη πτυχή σε Carboniferous turbidite. Millook Haven, Cornwall Ρήγμα http://myweb.facstaff.wwu.edu/talbot/cdgeol/structure/fold/folds1/recumbent.html
Τεκτονικές Δομές Είδη Πτυχών: Μεσοσκοπική: σύγκλινο σε μεταμορφωμένο αργιλόλιθο (Wilhite Slate) κατά μήκος του U.S. Highway 32
Τεκτονικές Δομές Είδη Πτυχών: Μακροσκοπική κλίμακα: πτυχωμένα ιζηματογενή πετρώματα http://www.zmescience.com/science/geology/geopicture-of-the-week-folds-at-mt-head/ Άξονας Κορυφογραμμή Αντίκλινο Σύγκλινο Σύμφωνες πτυχές (ίδια ακτίνα) Mount Head, Alberta-British Columbia
Τεκτονικές Δομές Είδη Πτυχών: Μακροσκοπική κλίμακα: πτυχωμένα ιζηματογενή πετρώματα http://blogs.agu.org/mountainbeltway/2011/09/09/friday-foldjust-kidding/ Αποσαθρωμένο τμήμα Αντίκλινο Άξονας Σύγκλινο Mount Kidd Canada
Τεκτονικές Δομές Πτυχές Μηχανισμός: Πτυχές καμπτικής ολίσθησης Πτυχές καμπτικής ροής
Τεκτονικές Δομές Πτυχές Αναγνώριση:
Τεκτονικές Δομές Πτυχές Αναγνώριση:
Τεκτονικές Δομές Πτυχές Αναγνώριση: http://www.nature.nps.gov/geology/education/
Πτυχές τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά: Συχνή μεταβολή της κλίσης των επιπέδων στρώσης: κατά μήκος των επιπέδων στρώσης έχει προκληθεί ολίσθηση λείες επιφάνειες αντοχή μειωμένη Καταπόνηση πετρώματος, πιθανός κερματισμός και, τελικά, μειωμένη αντοχή Κορυφή αντίκλινου: εφελκυσμός πετρώματος Βάση σύγκλινου: θλίψη πετρώματος Συμπεριφορά κατά τη διάνοιξη ορυγμάτων: α) άξονα σύγκλινου: ευσταθή πρανή α) άξονα αντίκλινου προβλήματα αστάθειας Εκσκαφή Δεν υπάρχει δυνητικός μηχανισμός σφήνας Φορά κίνησης δυνητικής σφήνας Δυνητική σφήνα
Πτυχές τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά: Συμπεριφορά κατά τη διάνοιξη σηράγγων: α) άξονα αντίκλινου: ευσταθή τοιχώματα, πιθανές καταπτώσεις από την οροφή β) άξονα σύγκλινου πιέσεις στα τοιχώματα και στη βάση πιθανή αστάθεια
Πτυχές τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά: Διαπερατότητα: Τα σύγκλινα μπορούν να αναπτύξουν μεγάλους υπόγειους υδροφόρους ορίζοντες: ορισμένα αρτεσιανά πηγάδια και πηγές οφείλονται σε σύγκλινες δομές. Οι πολλές ρωγμές δημιουργούν δίκτυα αυξημένης διαπερατότητας.
Πτυχές τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά: Κοιτάσματα πετρελαίου και αερίων: Σημαντικά κοιτάσματα συνδέονται με αντίκλινες δομές, οι οποίες εγκλωβίζουν αυτές τις αποθέσεις.
Πλουτωνικές Δυνάμεις: 6. Ενδογενείς Διεργασίες Πλουτωνικές Δυνάμεις Παραδείγματα: Ηφαίστειο Σαντορίνης http://www.geo.auth.gr/765/6_santorini/images/6 4/64_section.jpg
Προϊστορική Σαντορίνη «Μινωική» έκρηξη: 6. Ενδογενείς Διεργασίες Πλουτωνικές Δυνάμεις (Φώτο από: Ανδρουλάκης & Βουγιουκαλάκης)
Σαντορίνη «Μινωική» έκρηξη: Αλλεπάλληλα τσουνάμι έπληξαν την ακτογραμμή καταστρέφοντας παραλιακές πόλεις και στόλο: αποδυναμώθηκε ο Μινωικός πολιτισμός. 1450: καταστράφηκε ο Μινωικός πολιτισμός, από λεηλασίες λοιπών πολιτισμών (ίσως από Μυκηναίους, οι οποίοι είχαν καταστρέψει και την Τροία) 6. Ενδογενείς Διεργασίες Πλουτωνικές Δυνάμεις Χρονολόγηση ραδιενεργού άνθρακα κλαδιού ελιάς θαμμένου στην τέφρα της έκρηξης: 1627 έως 1600 π.χ.. Πιο πιθανό το διάστημα: 1613 έως 1614 π.χ Μετα Μινωικές Νέα και Παλιά Καμένη Όριο καλντέρας της «Μινωικής» έκρηξης (Φώτο από:http://www.geo.auth.gr/765/6_santorini/64_kameni.htm, Ανδρουλάκης & Βουγιουκαλάκης.)
Σαντορίνη «Μινωική» έκρηξη: Ηφαιστειακή τέφρα: 6. Ενδογενείς Διεργασίες Πλουτωνικές Δυνάμεις Οι αποθέσεις τέφρας στη Σαντορίνη: στάχτη και κίσσηρη πάχους μέχρι 50 m. Μινωική έκρηξη: καταστράφηκε ο Κυκλαδίτικος πολιτισμός της Θήρας. Στρώσεις τέφρας σε τέσσερις φάσεις: http://factsanddetails.com/world/cat51/sub323/item2210.html (Φώτο από:http://www.geo.auth.gr/765/6_santorini/64_kameni.htm, Σολδάτος Τ.)
Παλιά και Νέα Καμένη Εξέλιξη : 6. Ενδογενείς Διεργασίες Πλουτωνικές Δυνάμεις (Φώτο από:http://www.geo.auth.gr/765/6_santorini/64_kameni.htm, ΙΜΠΗΣ.)
Παλιά και Νέα Καμένη Εξέλιξη : 6. Ενδογενείς Διεργασίες Πλουτωνικές Δυνάμεις (Φώτο από:http://www.geo.auth.gr/765/6_santorini/64_kameni.htm)