ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ & ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ & ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ «ΣΥΝΔΥΑΣΜΕΝΗ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΣΤΟ ΣΠΗΛΑΙΟ ΛEΟΝΤΑΡΙ ΣΤΟ ΛΟΦΟ ΥΜΗΤΤΟΥ ΑΤΤΙΚΗΣ» ΔΡΑΚΟΠΟΥΛΟΣ Στ. ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ Στ. Π. ΠΑΠΑΜΑΡΙΝΟΠΟΥΛΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΠΑΤΡΑ 2010

1 Περιεχόμενα 2 ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 6 3 Abstract in English... 8 4 ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 9 5 Aρχαιολογικά Στοιχεία... 12 6 Γεωλογικά Τεκτονικά στοιχεία... 13 7 Σχηματισμός των σπηλαίων... 16 7.1 Γεωλογικό καθεστώς στα ασβεστολιθικά σπήλαια... 17 7.2 Παράγοντες δημιουργίας και ανάπτυξης των σπηλαιοθεμάτων... 18 7.3 Μακροσκοπικά χαρακτηριστικά των σπηλαιοθεμάτων... 19 8 Μεθοδολογία... 25 9 Γεωφυσική Διασκόπηση... 26 9.1 Γεωμαγνητική διασκόπηση... 26 9.1.1 Εφαρμογή γεωμαγνητικής διασκόπησης στο πεδίο... 27 9.1.2 Επεξεργασία δεδομένων γεωμαγνητικής διασκόπησης... 30 9.2 Κατακόρυφη γεωηλεκτρική απεικόνιση... 31 9.2.1 Διάταξη Wenner... 33 9.2.2 Διάταξη Wenner-Schlumberger... 34 9.2.3 Διάταξη Dipole-Dipole... 34 9.3 Έρευνα στο πεδίο με την κατακόρυφη γεωηλεκτρική απεικόνιση... 35 9.4 Επεξεργασία δεδομένων με την κατακόρυφη γεωηλεκτρική απεικόνιση... 37 10 Περιγραφή αποτελεσμάτων... 40 10.1 Γεωμαγνητική διασκόπηση... 40 10.2 Γεωηλεκτρική κατακόρυφη απεικόνιση... 43 11 Ερμηνεία αποτελεσμάτων γεωφυσικής διασκόπησης... 48 12 Συμπεράσματα... 56 13 Προβλήματα κατά την έρευνα... 59 14 Βιβλιογραφία... 61 2

Κατάλογος Εικόνων Εικόνα 4-1: Χάρτης από το Google Earth με την θέση της περιοχής έρευνας... 9 Εικόνα 6-1: Γεωτεκτονικών σχήμα των Ελληνίδων. (Κατά Mountrakis et al. 1983).. 15 Εικόνα 7-1 : Είδη σπηλαιοθεμάτων που διακρίνονται στα σπήλαια... 17 Εικόνα 7-2: χαρακτηριστική μορφή ροής από το σπήλαιο Minessota cave... 19 Εικόνα 7-3: Χαρακτηριστική μορφή σταλακτίτη... 20 Εικόνα 7-4 : Χαρακτηριστικές μορφές σταλαγμιτών... 20 Εικόνα 7-5 : Κολώνες, από την ένωση σταλακτιτών και σταλαγμιτών... 21 Εικόνα 7-6 : Κουρτίνες κυματοειδής μορφής (Junction Cave, Αυστραλία)... 21 Εικόνα 7-7 : Μορφές κουτιού (Wind Cave, Ν Ντακότα, Αμερική)... 22 Εικόνα 7-8 : Ομόκεντρη κατανομή περλών (Dave Bunnell)... 22 Εικόνα 7-9 : Σχηματισμός ελικιτών (Timpanogos Cave,Αμερική)... 23 Εικόνα 7-10 : Σχηματισμός μορφής Κυνόδοντα... 23 Εικόνα 7-11 : Σχηματισμός Moonmilk σε οροφή σπηλαίων... 24 Εικόνα 7-12 : Μπαλόνι υδρομαγνησίτη (σπήλαιο Jewel Cave, Αμερική)... 24 Εικόνα 9-1 : Άποψη του εσωτερικού του σπηλαίου με το γεωφυσικό δίκτυο... 27 Εικόνα 9-2 : Άποψη της εισόδου του σπηλαίου Λεοντάρι... 28 Εικόνα 9-3 : Χάρτης σαρώσεων με το πρωτονιακό μαγνητόμετρο... 29 Εικόνα 9-4 : Καταγραφής της γεωμαγνητικής έντασης... 29 Εικόνα 9-5 : Το πρωτονιακό μαγνητόμετρο... 31 Εικόνα 9-6 : Η κατακόρυφη γεωηλεκτρική απεικόνιση... 32 Εικόνα 9-7 : Σχηματική παράσταση της διάταξης Wenner... 33 Εικόνα 9-8 : Σχηματική παράσταση της διάταξης Wenner-Schlumberger... 34 Εικόνα 9-9 : Σχηματική παράσταση της διάταξης Dipole-Dipole... 34 Εικόνα 9-10 : Εφαρμογή της κατακόρυφης γεωηλεκτρικής απεικόνισης... 36 Εικόνα 10 1 : Κατανομή της γεωμαγνητικής έντασης κατά την διεύθυνση Ν-Β... 63 Εικόνα 10 2 : Εφαρμογή συνέλιξης κατά την διεύθυνση Ν-Β... 64 Εικόνα 10 3 : Σκίαση δεδομένων κατά την διεύθυνση Ν-Β... 65 Εικόνα 10 4 : Κατακόρυφη βαθμίδα κατά την διεύθυνση Ν-Β... 66 Εικόνα 10 5 : Κατανομή μαγνητικής επιδεκτικότητας κατά την διεύθυνση Ν-Β... 67 Εικόνα 10 6 : Αναγωγή στον Β. Πόλο κατά την διεύθυνση Ν-Β... 68 Εικόνα 10 7 : Εφαρμογή αποσυνέλιξης κατά Euler κατά την διεύθυνση Ν-Β... 69 Εικόνα 10 8 : Κατανομή της γεωμαγνητικής έντασης κατά την διεύθυνση Δ-Α... 70 Εικόνα 10 9 : Εφαρμογή της συνέλιξης κατά την διεύθυνση Δ-Α... 71 Εικόνα 10 10 : Σκίαση των δεδομένων κατά την διεύθυνση Δ-Α... 72 Εικόνα 10 11 : Κατακόρυφη βαθμίδα κατά την διεύθυνση Δ-Α... 73 Εικόνα 10 12 : Κατανομή μαγνητικής επιδεκτικότητας κατά την διεύθυνση Δ-Α... 74 Εικόνα 10 13 : Αναγωγή στον Β. Πόλο κατά την διεύθυνση Δ-Α... 75 Εικόνα 10 14 : Αποσυνέλιξη κατά Euler κατά την διεύθυνση Δ-Α... 76 Εικόνα 10 15 : Κατανομή ειδικής αντίστασης με την Wenner-Schlumberger... 79 Εικόνα 10 16 : Κατανομή της ειδικής αντίστασης με την Dipole-Dipole... 80 3

Κατάλογος Πινάκων Πίνακας 1: Παράμετροι διερεύνησης με την τεχνική της κατακόρυφης γεωηλεκτρικής απεικόνισης... 77 Πίνακας 2 : Ειδικές αντιστάσεις πετρωμάτων & ορυκτών (Π. Στεφανόπουλος 2002)... 78 4

Ευχαριστίες Πολλές ευχαριστίες αξίζουν στον Καθηγητή του τομέα Εφαρμοσμένης Γεωλογίας και Γεωφυσικής του Πανεπιστήμιου Πατρών κ. Σταύρο Παπαμαρινόπουλο για την ανάθεση αυτής της εργασίας, για τη πρόθυμη και σημαντικότατη βοήθεια του σε επιστημονικά θέματα σχετικά με το περιεχόμενο της Διπλωματικής εργασίας. Η συμβολή του υπήρξε καθοριστική για την ολοκλήρωση και την επίτευξη της. Θα ήθελα επίσης να εκφράσω τις θερμές μου ευχαριστίες στην κ. Ι. Καραλή, Καθηγήτρια στο Τμήμα Ιστορίας και Αρχαιολογίας του Εθνικού & Καποδιστριακού Πανεπιστήμιου Αθηνών. Αποτέλεσε την αφετηρία για την εφαρμογή Γεωφυσικής διασκόπησης στο Σπήλαιο Λεοντάρι στον λόφο Υμηττού και συνετέλεσε στην επιστημονική διερεύνηση της πιθανότητας για ανθρωπογενή κατάλοιπα στο ανωτέρω σπήλαιο, με τεχνική μη καταστροφική. Ένα μεγάλο ευχαριστώ οφείλω επίσης να εκφράσω στο μέλος Ε.Τ.Ε.Π του Πανεπιστημίου Πατρών κ Παναγιώτη Στεφανόπουλο, ο οποίος με την εμπειρία και τη γνώση του και τις πολύτιμες συμβουλές του συνέβαλε ουσιαστικά στην εκπόνηση της Διπλωματικής εργασίας. Είναι απαραίτητο να αναφέρω ότι διέθεσε σημαντικά στοιχεία που συλλέχθηκαν κατά την υπαίθρια εργασία του στα πλαίσια της διδακτορικής του διατριβής. Τα στοιχεία αυτά συντέλεσαν στην ολοκλήρωση και την πληρότητα της Διπλωματικής αυτής εργασίας. Θερμές ευχαριστίες εκφράζονται στην υποψήφια Διδάκτορα Ξανθή Τσένη, Mcs Γεωλόγο, Ελευθέριο Κιζηρόπουλο και τον Σπυρίδων Τσιρίγκα για την πολύτιμη βοήθεια και τη χρήσιμη ανταλλαγή απόψεων και τη συμπαράσταση τους. 5

2 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα πτυχιακή εργασία εστιάζει κυρίως στην ανάδειξη της συμβολής της γεωφυσικής διασκόπησης, στον εντοπισμό υπεδαφικών αρχαιολογικών υπολειμμάτων. Η εργασία αυτή αποτελεί τον καρπό της συνεργασίας του Εργαστηρίου Γεωφυσικής του Πανεπιστημίου Πατρών, με το Τμήμα Αρχαιολογίας του Πανεπιστημίου Αθηνών. Σκοπός ήταν η ανεύρεση ενδεικτικών στοιχείων από ανθρωπογενή παρέμβαση σε περιοχή του Λόφου του Υμηττού και ειδικότερα εντός σπηλαίου όπου εντοπίζεται στην παρειά αυτού και είναι γνωστό με την ονομασία Λεοντάρι. Με γνώμονα υπάρχουσες μαρτυρίες των Αρχαίων συγγραφέων, τις υποδείξεις της υπεύθυνης αρχαιολόγου κ. Λ. Καραλή, Καθηγήτριας στο Τμήμα Αρχαιολογίας, σε συνδυασμό με το επικρατών γεωλογικό καθεστώς αναπτύχθηκε ανάλογη μεθοδολογία για την εφαρμογή της γεωφυσικής διασκόπησης. Εφαρμόστηκε συνδυασμός δύο διαφορετικών γεωφυσικών τεχνικών. Η πρώτη αποσκοπούσε στην καταγραφή του μέτρου της ολικής έντασης του γεωμαγνητικού πεδίου, με την βοήθεια ειδικών συσκευών, γνωστών ως πρωτονιακά μαγνητόμετρα. Ως δεύτερη τεχνική επιλέχτηκε η κατακόρυφη ηλεκτρική τομογραφία, που αποσκοπούσε στην καταγραφή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης σε συνάρτηση με το βάθος. Η εφαρμογή των ανωτέρων τεχνικών πραγματοποιήθηκε επί νοητών ευθειών γνωστών και ως διατομές. Κατά την διάρκεια των μετρήσεων λήφθηκε υπόψη και το τοπογραφικό ανάγλυφο του σπηλαίου που χαρακτηρίζεται γενικά από εξάρσεις και μεγάλη κλίση. Μέσω ειδικών λογισμικών επιτεύχθηκε η επεξεργασία των ήδη καταγεγραμμένων 6

μετρήσεων και παράχθηκαν έγχρωμοι χάρτες που απεικόνιζαν την κατανομή του μετρούμενου γεωφυσικού μεγέθους. Εν συνεχεία με χρήση ειδικών πινάκων από την διεθνή βιβλιογραφία, επιχειρήθηκε η αποκρυπτογράφηση των εμφανιζόμενων γεωφυσικών ανωμαλιών, με στόχο την υπόδειξη ύπαρξης πιθανών αρχαιολογικών ευρημάτων. 7

3 Abstract in English This thesis is referred to the contribution of geophysical techniques in order to solve a difficult archaeological problem. The project was a collaboration between Laboratory of Geophysics from University of Patras and Department of Archaeology from University of Athens. Prof Karali requested from our Laboratory to investigate a cave which is located on Ymitos Hill at Athens, for the detection of possible buried archaeological remains. According to Ancient writers, this cave was used from ancient people as main home and the archaeologist believed that perhaps there were evidence from human activity. Our Laboratory accepted the request to participate in this research and begun to plan the schedule of the geophysical investigation, while there was the experience of such kinds of investigations from previous surveys. A systematic geophysical research applied inside the cave, by using two different geophysical techniques. Firstly a detailed geomagnetic survey took place, by recording the distribution of total geomagnetic intensity in ntesla. By using two proton magnetometers type Elsec 820, a detailed geophysical research applied, by measuring stations with interval equal to one meter. The geomagnetic survey applied not only on unique profile but also and on well predefined geophysical grid. As second technique applied the vertical geoelectric imaging by adopting Wenner, Dipole-Dipole & Wenner-Schlumberger electrode arrangement. The space of electrodes was varying between 0.5-1.4 m distance in order deeper possible structures to be recorded. As main objective of that technique was the distribution of resistivity according to the depth. After the research in field, the geophysical data were processed through special geophysical software, where as result was the creation of coloured scale maps with the distribution of measured geophysical property. 8

4 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο λόφος του Υμηττού εντοπίζεται στην ευρύτερη περιοχή του λεκανοπεδίου της Αττικής. Αποτελεί αυτόνομο ορεινό όγκο μετρίου υψομέτρου που αναπτύσσεται στο βόρειο τμήμα του λεκανοπεδίου και απέχει ελάχιστα από το κέντρο της πόλης των Αθηνών, με γενική διεύθυνση Βορρά - Νότου. Χαρακτηρίζεται ως συμπαγής μιας και αποτελείται ως επί το πλείστον από την παρουσία ασβεστολίθων, μαρμαρυγιακών σχιστολίθων και μεγάλες μάζες μαρμάρου, κύριο χαρακτηριστικό της γεωλογικής σειράς του Υμηττού. Οι διαστάσεις του εκτείνονται μέχρι τα είκοσι χιλιόμετρα μήκος, με πλάτος περίπου έξι χιλιόμετρα και περίμετρο περίπου εξήντα-πέντε χιλιόμετρα. Διαχωρίζεται σε βόρειο και νότιο τμήμα. Κατά τους αρχαίους χρόνους το πρώτο ήταν γνωστό ως Μέγας Υμηττός, ενώ το δεύτερο ως Ελασσών ή Άνυδρος Υμηττός. Στους τωρινούς χρόνους το βόρειο τμήμα ονομάζεται Εύζωνας και το νότιο Μαυροβούνι η Ξεροβούνι. Εικόνα 4-1: Χάρτης από το Google Earth με την θέση της περιοχής έρευνας 9

Ο Μέγας Υμηττός υπερέχει σε έκταση και υψόμετρο έναντι του Ξεροβουνίου. Γενικά το τοπογραφικό ανάγλυφο του Υμηττού μπορεί να χαρακτηριστεί ομαλό. Εντοπίζονται εξάρσεις που φτάνουν σε υψόμετρο από 627-1026 μ. Στις παρειές του Μέγα Υμηττού και σε σχετικά χαμηλό υψόμετρο, εντοπίζεται η θέση του σπηλαίου Λεοντάρι. Η ονομασία του προέρχεται από τους αρχαίους χρόνους λόγω της ύπαρξης σε αυτό του ομώνυμου σαρκοφάγου. Στην θέση αυτή και ειδικότερα στο εσωτερικό του σπηλαίου, εφαρμόστηκε γεωφυσική διασκόπηση με σκοπό τον εντοπισμό πιθανών ευρημάτων ανθρωπογενής παρέμβασης καθώς και για την χαρτογράφηση του χώρου. Η γεωφυσική έρευνα αναπτύχθηκε μέσω συνδυασμού ανεξάρτητων γεωφυσικών τεχνικών, με σκοπό την καταγραφή της διαφοροποίησης θεμελιωδών ιδιοτήτων του εδαφικού υλικού. Η επιλογή των ανωτέρων τεχνικών πραγματοποιήθηκε σε συνάρτηση με το επικρατών γεωλογικό καθεστώς, ενώ τα σημεία της διερεύνησης επιλέχτηκαν βάση των μαρτυριών των αρχαίων συγγραφέων σε συνδυασμό με τις υποδείξεις της υπεύθυνης αρχαιολόγου. Ως πρώτη τεχνική επιλέχτηκε η γεωμαγνητική διασκόπηση. Με χρήση πρωτονιακών μαγνητομέτρων τύπου Elsec 820, ήταν η εφικτή η καταγραφή της κατανομής της ολικής έντασης του γεωμαγνητικού πεδίου μέχρι βάθους 1.5 μέτρων. Στόχος ήταν ο διαχωρισμός της περιοχής έρευνας σε περιοχές χαμηλού και υψηλού ενδιαφέροντος, όσο και για την ανεύρεση πιθανά μαγνητισμένων υπεδαφικών σωμάτων. Ως δεύτερη τεχνική επιλέχτηκε η κατακόρυφη ηλεκτρική απεικόνιση. Με την βοήθεια αντιστασιόμετρου, πολύκλωνων καλωδίων και ηλεκτροδίων, ήταν εφικτή η καταγραφή της κατανομής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης επί ενός κατακόρυφου 10

επιπέδου. Το βάθος της τεχνικής αυτής ήταν σε συνάρτηση με την εφαρμοζόμενη διάταξη ηλεκτροδίων σε συνδυασμό με την μοναδιαία απόστασή τους. Με γνώμονα την βέλτιστη καταγραφή των πιθανά υπαρχόντων στόχων, εφαρμόστηκαν σταδιακά τρείς διαφορετικές διατάξεις ηλεκτροδίων. Αρχικά αναπτύχθηκε η διάταξη Wenner, με σκοπό την αναγνώριση των πιθανών στόχων, στην συνέχεια εφαρμόστηκε η διάταξη Dipole_Dipole για την σαφή καταγραφή της υπάρχουσας στρωματογραφίας, ενώ ως τελική επιβεβαίωση των ανωτέρω, χρησιμοποιήθηκε η υβριδική διάταξη Wenner-Schlumberger. Στην συνέχεια εφαρμόστηκε επεξεργασία των ψηφιακών δεδομένων μέσω εξειδικευμένων λογισμικών, τα οποία είχαν την ικανότητα της απαλοιφής της επίδρασης του τοπογραφικού ανάγλυφου, όπου απαιτείτο. Το αποτέλεσμα της επεξεργασίας αυτής ήταν η δημιουργία έγχρωμων χαρτών όπου με την βοήθεια έγχρωμης κλίμακας ήταν εφικτή η απόδοση της κατανομής του μετρούμενου γεωφυσικού μεγέθους. Στην συνέχεια πραγματοποιήθηκε περιγραφή και ερμηνεία των εμφανιζόμενων γεωφυσικών ανωμαλιών με την βοήθεια ειδικών πινάκων από την διεθνή βιβλιογραφία, που είχε ως αποτέλεσμα την αναγνώριση και υπόδειξη πιθανών υπεδαφικών ευρημάτων αρχαιολογικού ενδιαφέροντος. 11

5 Aρχαιολογικά Στοιχεία Ένας από τους κύριους όγκους της Αττικής αποτελεί ο Βόρειος Υμηττός. Σύμφωνα με τον αρχαίο συγγραφέα Παυσανία στα «Αττικά» στην κορυφή του Υμηττού, υπήρχε, άγαλμα του Υμήττιου Διός ή του Ομβρίου Διός, μια θεότητας που σύμφωνα με την αρχαία λατρεία έριχνε τα νερά στην Αττική. Σχετικά με την προέλευση της ονομασίας η λέξη Υμηττός είναι πανάρχαιη, ενώ εντοπίζεται και ως Υμησσός. Κατά τον Ελευθεριάδη, προέρχεται από την πελασγική λέξη «ουμααττ», «ουμήττ» και σημαίνει: «όρος σχηματίζον ευθείαν γραμμήν, κυρτούμενον δε κατά τα δύο άκρα ως τόξο χαλαρωμένο». Η ανωτέρω σημειολογική ερμηνεία μπορεί εύκολα να διαπιστωθεί εάν κάποιος κοιτάξει τον λόφο του Υμηττού από την περιοχή του Πειραιά. Κατά την εξερεύνηση του λόφου του Υμηττού καταγράφηκαν περισσότερα από 60 σπήλαια. Ένα από αυτά οριοθετείται στη βορειότερη πλευρά του λόφου γνωστό ως ς, «Σπήλαιο του Λεονταρίου». Εντοπίζεται στα σύνορα της Παιανίας με την Αγία Παρασκευή, στα Γλυκά Νερά, άνω της υπάρχουσας περιμετρικής οδού που εκτείνεται από το Σπήλαιο Παιανίας και καταλήγει στην Αγία Παρασκευή. Το «Σπήλαιο του Λεονταρίου» αποτελεί ένα μείζονος σημασίας αρχαιολογικό σπήλαιο. Κατά την διάρκεια ανασκαφών που πραγματοποιήθηκαν το 1926, εκτός από το μεγάλο άγαλμα του λιονταριού, ανασκάφτηκαν οστά αρκούδας ηλικίας 250.000 χρόνων, οστά από ύαινες, καθώς και από λύκους και διάφορα άλλα τρωκτικά. Με όδευση προς την Δύση μέσω του υπάρχοντος αρχαίου μονοπατιού είναι εμφανής η ύπαρξη αρχαιολογικών κατάλοιπων. 12

6 Γεωλογικά Τεκτονικά στοιχεία Το μεγάλο τεκτονικό παράθυρο του Αλμυροπόταμου Αττικής έπειτα από μια διακοπή της επιφανειακής του συνέχειας στο βύθισμα του Αμαρουσίου - Σταυρού από την κάλυψη των σχηματισμών του από μεταλπικούς σχηματισμούς, εμφανίζεται και πάλι στην περιοχή του Υμηττού. Εκτός όμως από την περιοχή του Υμηττού και όλοι, σχεδόν, οι ορεινοί όγκοι της Νότιας Αττικής δομούνται από σχηματισμούς της υπό μορφή τεκτονικού παραθύρου εμφανιζόμενης στις περιοχές αυτές ζώνης Γαβρόβου Τρίπολης οι οποίοι στο σύνολο τους αποτελούν μια σειρά σχηματισμών, της οποίας έχουμε ονομάσει Σειρά Υμηττού - Νοτιας Αττικής. Η λιθοστρωματογραφική διάρθρωση της σειράς αυτής παρουσιάζει ορισμένες διαφορές τόσο από τη σειρά σχηματισμών της Βορειοανατολικής Αττικής όσο και από τη σειρά Αλμυροπόταμου, γι αυτό αυτή εξετάζεται χωριστά από αυτές. Η Σειρά σχηματισμών της περιοχής Υμηττό Νότιας Αττικής και, γενικότερα της Αττικής διακρίθηκε, παλιότερα (1891/1893), από τον R. Lepsius σε διάφορους λιθοστρωματογραφικούς ορίζοντες, στους οποίους, με τις τότε ανακαλύψεις, δόθηκε προκάμβρια ηλικία. Η διάρθρωση αυτή διατηρείτε και σήμερα, με διαφορετικές, όμως απόψεις σχετικά για τις ηλικίες των σχηματισμών αυτών και γενικότερα, για την παλαιογεωγραφική και την τεκτονική εξέλιξη της περιοχής αυτής. Οι ορίζοντες σχηματισμών στους οποίους διακρίνεται η Σειρά Υμηττού Νότιας Αττικής, από κάτω προς τα πάνω είναι : Οι σχιστόλιθοι Βάρης, Οι δολομίτες Πιρναρής, Το κατώτερο μάρμαρο, Οι σχιστόλιθοι Καισαριανής και το Ανώτερο μάρμαρο. Οι λιθοστρωματογραφικοί αυτοί ορίζοντες έχουν ως παρακάτω : Οι Σχιστόλιθοι της Βάρης : Πρόκειται κυρίως για ασβεστιτικούς σχιστόλιθους και λεπτοστρωματώδεις κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους, που απαντώνται κυρίως στην περιοχή της Βάρη, οι οποίοι από πολλούς 13

ερευνητές έχουν περιληφθεί στα κατώτερα μέλη του ορίζοντα του Κατώτερου Μαρμάρου Οι Δολομίτες Πιρναρής : Είναι δολομίτες και δολομιτικοί σχιστόλιθοι στη βάση του Κατώτερου Μαρμάρου και συνήθως περιλαμβάνονται στο ορίζοντα του μαρμάρου αυτού. Το Κατώτερο Μάρμαρο: Είναι ο σημαντικότερος σε πάχος και επιφανειακή εξάπλωση σχηματισμός της σχετικά αυτόχθονης Σειράς Υμηττού-Νότιας Αττικής. Ολόκληρος σχεδόν ο κύριος όγκος του Υμηττού δομείται από μάρμαρα του ορίζοντα αυτού, τα οποία είναι συνήθως αδροκρυσταλλικά, υπόλευκα ή τεφροκύανα και κατά θέσεις ροδόχρωμα. Κατά κανόνα είναι καλά στρωμένα, αλλά υπάρχουν περιπτώσεις που αυτά είναι παχυστρωματώδη έως άστρωτα. Στα μάρμαρα του ορίζοντα αυτού βρέθηκαν από τους Γ. Μαρίνο και W.E Petrascheck (1956) στο κερατοβούνι της Λαυρεωτικής ( Πάνειο όρος) τομές Βραχιόποδα ( Terebratula) και ασβεστοφύκη (Macroporella), Τριαδικής Ιουρασικής ηλικίας. Το μέγιστο πάχος του Κατώτερου Μαρμάρου συμπεριλαμβανομένων και των Σχιστόλιθων της Βάρης και των Δολομιτών Πιρναρής, υπερβαίνει τα 800m. Οι Σχιστόλιθοι Καισαριανής: Είναι κυρίως μοσχοβιτικοί και ασβεστιτικοί σχιστόλιθοι και φυλλίτες, με ενστρώσεις μαρμάρων, συνήθως λεπτοστρωματωδών, που υπέρκεινται του ορίζοντα του Κατώτερου Μαρμάρου ή αποτελούν πλευρική μετάβαση των ανωτέρων μελών του ορίζοντα αυτού, με αποτέλεσμα τη μεγάλη διακύμανση του πάχους των σχιστόλιθων αυτών. Ακριβέστερα, το πάχος των Σχιστόλιθων της Καισαριανής κυμαίνεται από λίγα μέχρι 300m περίπου. 14

Το Ανώτερο Μάρμαρο : Έχει σημαντική ανάπτυξη στη Βορειοδυτική πλευρά του Υμηττού, όπου τα μάρμαρα του ορίζοντα αυτού υπέρκεινται των Σχιστόλιθων Καισαριανής. Συνήθως είναι μάρμαρα λεπτό- έως μεσοστρωματώδη, χρώματος τεφρού και σπάνια λευκού. Σε πολλές περιπτώσεις, σ αυτά απαντώνται ενστρώσεις μοσχοβιτικών και ασβεστιτικών σχιστόλιθων, καθώς επίσης παρεμβολές δολομιτών και δολομιτικών ασβεστόλιθων. Σε μάρμαρα και κυρίως σε δολομίτες του ορίζοντα αυτού βρέθηκαν απολιθώματα, τα οποία δίνουν στον ορίζοντα αυτόν Τριαδική Ιουρασικής ηλικίας. Εικόνα 6-1: Γεωτεκτονικών σχήμα των Ελληνίδων. (Κατά Mountrakis et al. 1983) 15

7 Σχηματισμός των σπηλαίων Με τον όρο σπήλαιο γίνεται αναφορά σε ένα φυσικό άνοιγμα που συνήθως δημιουργείται εντός γεωλογικών σχηματισμών. Το μέτωπο εισόδου χαρακτηρίζεται από σχετικά μεγάλη διάσταση ώστε να επιτρέπεται η είσοδος του ανθρώπου (Gunn, 2004). Ανάλογα με τον τρόπο σχηματισμού τους διακρίνονται σε ηφαιστειακά, παγετώδη, τεκτονικά και λόγω διάβρωσης. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι σπηλαίων στο Ελλαδικό χώρο είναι αυτά που σχηματίζονται εντός γεωλογικού σχηματισμού αποτελούμενου κυρίως από ασβεστόλιθο και γύψο. Ως κύρια διεργασία κατά τον σχηματισμό τους είναι η διάλυση των πετρωμάτων, ενώ ενδέχεται να συμβάλλουν και άλλες διεργασίες όπως η διάβρωση, η βαρύτητα, ακόμα και η κατάρρευση, που ενδέχεται να αποτελούν μέρος της εξέλιξης του (Plammer, 1991). Κατά τη διάρκεια των βροχοπτώσεων, τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα, εισχωρούν στον εδαφικό ορίζοντα και αναμιγνύονται με το υπάρχων CO 2 από την δράση των διάφορων φυτών. Λόγω της ελαφριάς όξινης υφής του, δημιουργείται ένα ασθενές οξύ (το ανθρακικό), που χημικά εκφράζεται με την παρακάτω αντίδραση:, η οποία είναι η πρώτη από μια σειρά αντιδράσεων που ακολουθούν για τη διάλυση των ανθρακικών πετρωμάτων και τη δημιουργία σπηλαίου. Η κατείσδυση του όξινου νερού στο ασβεστολιθικό υπόβαθρο επιτυγχάνεται, μέσω διακλάσεων και κοιλοτήτων. Ως αποτέλεσμα έχει την διάλυση με αργούς ρυθμούς των γεωλογικών σχηματισμών και συντείνει στην αύξηση των ήδη υπαρχόντων γεωλογικών ασυνεχειών. Η διεργασία αυτή χρονικά μπορεί να διαρκέσει και περισσότερο από 100000 χρόνια, μέχρι να επιτευχθεί το σημερινό μέτωπο εισόδου αυτών. (Plammer, 1991). Η ύπαρξη υδροφόρου ορίζοντα κάτω από την ζώνη ανθρακικών πετρωμάτων 16

συμβάλει στην δημιουργία σπηλαίου, λόγω αύξησης της έντονης διάλυσης των ανωτέρω ανθρακικών σχηματισμών. Στην αντίθετη περίπτωση η δημιουργία σπηλαίου μετακινείται σε βαθύτερα σημεία, ενώ στην επιφάνεια παραμένουν παλαιότερα ανοίγματα που υφίστανται επίδραση από το επιφανειακό νερό σε συνδυασμό με τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα. Ως αποτέλεσμα είναι η απόθεση ανθρακικού ασβεστίου σε διάφορες μορφές γνωστές με την ονομασία σπηλαιοθέματα. 7.1 Γεωλογικό καθεστώς στα ασβεστολιθικά σπήλαια Σε σπήλαια με ανθρακική σύσταση, τόσο στον Ελλαδικό χώρο όσο και παγκοσμίως, απαντάται μια ποικιλία ορυκτών, που αποτελούν τον εσωτερικό διάκοσμο των σπηλαίων (σπηλαιοθέματα). Τα σπηλαιοθέματα (Εικ. 7.1) αναπτύσσονται στην οροφή στο δάπεδο ακόμα και στους τοίχους των σπηλαίων. Ο σχηματισμός αυτών εξαρτάται από τους παρακάτω παράγοντες: Το ποσοστό του επιφανειακού νερού το οποίο διεισδύει στο έδαφος πάνω από το σπήλαιο, τον τύπο των πετρωμάτων γύρω από το σπήλαιο, τα διαλελυμένα συστατικά, τα οποία περιέχει το νερό όταν αυτό εισέρχεται μέσα στο σπήλαιο, τις κλιματικές συνθήκες μέσα στο σπήλαιο, δηλαδή το ποσό της υγρασίας του αέρα, την ποσότητα του αέρα που κυκλοφορεί μέσα στο σπήλαιο και τέλος τη θερμοκρασία του αέρα. Εικόνα 7-1 : Είδη σπηλαιοθεμάτων που διακρίνονται στα σπήλαια 17

7.2 Παράγοντες δημιουργίας και ανάπτυξης των σπηλαιοθεμάτων Ένας από τους βασικότερους παράγοντες στην γένεση των σπηλαιοθεμάτων είναι ο κλιματικός παράγοντας, το τοπογραφικό ανάγλυφο και το υψόμετρο. Οι διάφορες μεταβολές του επηρεάζουν το χρονικό πλαίσιο της γένεσης, την ποσότητα του νερού από κατείσδυση και το ποσοστό εξάτμισης, ενώ σε συνδυασμό με το τοπογραφικό ανάγλυφο και το υψόμετρο ελέγχουν τον τρόπο εξατμισοδιαπνοής των φυτών. Ο τελευταίος παράγοντας συμβάλει σημαντικά στην αλλαγή της σύστασης και ιδιότητες του εδάφους (διευκολύνοντας μ αυτό τον τρόπο την σπηλαιογένεση). Σε γενικές γραμμές τα σπηλαιοθέματα τροφοδοτούνται από σταλάγματα διαλυμάτων με μεγάλο ποσοστό νερού, προερχόμενο από το πορώδες των διάφορων πετρωμάτων. Παράλληλα μείζονος σημασίας είναι η ανακύκλωση του αέρα εντός του σπηλαίου, που οδηγεί στην απομάκρυνση της υγρασίας και στην καθίζηση ανθρακικών ορυκτών. Η Κλιματική ξηρότητα δρα ανασταλτικά στον σχηματισμό των σπηλαιοθεμάτων. Η δημιουργία τους ευνοείται σε ημίξηρες συνθήκες, με την προϋπόθεση ο υδροφόρος ορίζοντας να χαρακτηρίζεται με ικανοποιητική ικανότητα αποθήκευσης, ώστε να μπορεί να διαλύει τα ανθρακικά ορυκτά και στη συνέχεια να τα εναποθέτει. Στο γεγονός αυτό θα πρέπει να προστεθεί η ύπαρξη μεγάλου ποσοστού βαρέων ισοτόπων στα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα και η απρόσκοπτη μεταφορά τους εντός του σπηλαίου. Η φυτική και ζωική δραστηριότητα συμβάλει στη δημιουργία μακροπόρων, οι οποίοι τοπικά επαναφορτίζουν τον υποκείμενο καρστικό υδροφόρο ορίζοντα (Τοoth & Fairchild 2003). Μείωση της εξατμισιοδιαπνοής από ενδεχόμενη τοπική αποψίλωση οδηγεί σε αύξηση της ποσότητας των διαλυμένων υλικών που κατεισδύουν μέσα στο σπήλαιο. 18

Η μορφή των διάφορων περασμάτων ενός σπηλαίου επηρεάζει την κατανομή των σπηλαιοθεμάτων. Σε αυτό θα πρέπει να προστεθεί ο βαθμός ανακύκλωσης των αέριων μαζών καθώς και ο ρυθμός των διεισδυόντων υγρών.(klimchouk, et al 2000). 7.3 Μακροσκοπικά χαρακτηριστικά των σπηλαιοθεμάτων Μορφές ροής ( Flowstones): Οι μορφές ροής είναι διάσπαρτα καλύμματα του πατώματος και των τοιχωμάτων που αναπτύσσονται σχεδόν παράλληλα με την επιφάνεια του πετρώματος ξενιστή ενδέχεται να αναπτυχθεί σε δεκάδες και εκατοντάδες μέτρα στα κατάντη της πηγής του νερού ( Ford &Williams, 1989). Έχουν μορφολογία συνεχόμενη ή κυματοειδείς, ενώ κυριαρχεί η ζωνοειδής δομή που είναι παράλληλη στον άξονα ανάπτυξης. Οι μορφές ροής δημιουργούνται από υπέρκορες σε ανθρακικό ασβέστιο, λεπτές ροές και η ανάπτυξη τους είναι πολύ αργή. Εικόνα 7-2: χαρακτηριστική μορφή ροής από το σπήλαιο Minessota cave Σταλακτίτες (stalactite): Η δημιουργία τους επιτυγχάνεται όταν σταγόνες του νερού συγκρατείται στην οροφή ενάντια στη βαρύτητα λόγω επιφανειακών τάσεων που δημιουργούνται από το νερό (Εικ.7.3). Χαρακτηρίζονται από κυλινδρικό/κωνικό σχήμα. Ανάλογα με το ποσοστό ανθρακικού ασβεστίου σε συνάρτηση με την ταχύτητα ροής ο χρόνος σχηματισμούς τους διαρκεί από ελάχιστα χρόνια ή και μερικούς αιώνες. Οι διάφοροι χρωματισμοί αυτών οφείλονται στην παρουσία οξειδίων, που περιέχονται διαλυμένα μέσα στο νερό, ενώ το μήκος τους κυμαίνεται από μερικά εκατοστά μέχρι και πολλά μέτρα. 19

Εικόνα 7-3: Χαρακτηριστική μορφή σταλακτίτη Σταλαγμίτες (stalagmite) : Οι σταλαγμίτες (Εικ.7.4) αναπτύσσονται κάθετα με φορά από το δάπεδο προς την οροφή του σπηλαίου, όταν σταγόνες νερού πέφτουν λόγω αυξημένης βαρύτητας. Συνήθως είναι κυκλικοί, κωνικοί με μη ομοιόμορφη κατανομή και ορισμένες φορές λεπταίνουν προς τα άνω. Εικόνα 7-4 : Χαρακτηριστικές μορφές σταλαγμιτών Στήλες ή Κολώνες ( Pilar): Αποτελούν σταλακτίτες και σταλαγμίτες, με ταυτόχρονη αύξηση προς την ίδια διεύθυνση ώστε τελικά ενώνονται. Η διαδικασία ένωσης μπορεί να διαρκέσει εκατοντάδες χρόνια και να προκύψουν τελικά τα σπηλαιοθέματα που ονομάζονται στήλες ή κολώνες. 20

Εικόνα 7-5 : Κολώνες, από την ένωση σταλακτιτών και σταλαγμιτών Κουρτίνες (Curtain): Αναφέρονται σε ασβεστιτικούς σχηματισμούς με μορφή ενός διπλωμένου / κυματοειδούς σεντονιού που κρέμεται από την οροφή ή τα τοιχώματα του σπηλαίου. Δημιουργούνται στην περίπτωση όπου το νερό διατρέχει την οροφή και τα τοιχώματα του σπηλαίου. Εικόνα 7-6 : Κουρτίνες κυματοειδής μορφής (Junction Cave, Αυστραλία) Μορφές κουτιού ( Box work): Τέτοιου είδους μορφές δημιουργούνται ως επί το πλείστον κατά την φάση της ορογένεσης. Λόγω τεκτονικών διεργασιών η ανάπτυξη ισχυρών πιέσεων, έχει ως συνέπεια την πτύχωση των ανθρακικών σχηματισμών, καθώς και τον κατακερματισμό τους. Έτσι είναι δυνατή η ανάπτυξη ενός κυβικού συστήματος διακλάσεων, που σχηματικά ομοιάζουν με τη μορφή σκακιέρας. Χαρακτηρίζονται από μεγάλο πορώδες με αποτέλεσμα την εύκολη διέλευση του νερού και την εφικτή απόθεση ασβεστίτη στις κυβικές ασυνέχειες σχηματίζοντας έτσι μορφές κουτιού ( box work) (Εικ. 7.7). 21

Εικόνα 7-7 : Μορφές κουτιού (Wind Cave, Ν Ντακότα, Αμερική) Πέρλες σπηλαίων (Cave pearl): Αποτελούν σπάνιο σχηματισμό. Η δημιουργία τους απαιτεί απόθεση ασβεστίτη γύρω από ένα μικρό κόκκο άμμου ή ένα μικρό θραύσμα πετρώματος. Απαιτείται κίνηση των σχηματισμών ή οποία να επιτρέπει το ανασήκωμα των πυρήνων και έτσι να αναπτύσσονται ομοιόμορφες σφαιρικές στρώσεις γύρω απ αυτούς. Κατά την περίοδο του σχηματισμού τους υπόκεινται στην επιφανειακή τάση που δημιουργεί το λεπτό στρώμα νερού η οποία τους επιτρέπει να περιστρέφονται και να σχηματίζουν τέλειες σφαίρες. Μετά την δημιουργία τους λόγω αυξημένου βάρους συγκεντρώνονται στον πυθμένα της λίμνης (Εικ. 7.8). Εικόνα 7-8 : Ομόκεντρη κατανομή περλών (Dave Bunnell) Ελικίτες ( Helicites): Είναι ελικοειδείς σχηματισμοί που δημιουργούνται από ασβεστίτη. Κατά το στάδιο του σχηματισμού τους πραγματοποιείται μετάθεση του άξονα τους ως προς την κατακόρυφο (Εικ.7.9). Χαρακτηρίζονται από καμπυλόγραμμη ή γωνιώδη ανάπτυξη όπου η βαρύτητα δεν παίζει σημαντικό ρόλο. Τροφοδοτούνται από μικρά ανοίγματα στο γεωλογικό υλικό, με αργό ρυθμό έτσι ώστε οι σταγόνες του νερού να εξατμίζονται στα άκρα της δομής και να μην πέφτουν στο δάπεδο. 22

Εικόνα 7-9 : Σχηματισμός ελικιτών (Timpanogos Cave,Αμερική) Κρυσταλλικοί σχηματισμοί μορφής κυνόδοντα (Dogtooth spar): Είναι ειδικοί σχηματισμοί ασυνήθιστα μεγάλου μεγέθους ασβεστιτικής σύστασης και ομοιάζουν με την μορφή κυνόδοντα (Εικ.7.10). Αποτελούνται από γωνιώδεις κρυστάλλους οι οποίοι αναπτύσσονται μέχρι και 10cm εντός στάσιμων υδάτων. Εμφανίζονται τόσο στην οροφή όσο και στα δάπεδα των σπηλαίων. Εικόνα 7-10 : Σχηματισμός μορφής Κυνόδοντα Moonmilk: Πρόκειται για δευτερογενείς σχηματισμούς που εντοπίζονται σε οροφές, δάπεδα και τοιχώματα (Εικ.7.11). Είναι ημιστέρεοι και δεν υπόκειται σε συμπαγοποίηση, ενώ χαρακτηρίζονται ως επί το πλείστον από λευκό χρώμα. 23

Εικόνα 7-11 : Σχηματισμός Moonmilk σε οροφή σπηλαίων Μπαλόνια (Baloons): Χαρακτηρίζονται από μικρό μέγεθος και αποτελούνται από ένα σακίδιο από υδρομαγνησίτη, γεμάτο αέρια, (Εικ.7.12 ) Η προέλευση αυτών των δομών δεν είναι γνωστή αλλά φαίνεται να έχουν σχέση με τα moonmilk. Τα μπαλόνια πιθανόν να δημιουργούνται όταν διαλύματα υπό πίεση περνούν αργά από ρωγμές του σπηλαίου ή ακόμα και από τα πορώδη τοιχώματα των ανθρακικών σπηλαίων Εικόνα 7-12 : Μπαλόνι υδρομαγνησίτη (σπήλαιο Jewel Cave, Αμερική) 24

8 Μεθοδολογία Η εφαρμογή της γεωφυσικής διασκόπησης επιτεύχθηκε μέσω των επόμενων βημάτων: Δημιουργία Γεωφυσικού δικτύου κυμαινόμενης διάστασης με γνώμονα την διάσταση του εσωτερικού χώρου του σπηλαίου. Εφαρμογή της γεωμαγνητικής διασκόπησης για την καταγραφή της κατανομής της ολικής έντασης του γεωμαγνητικού πεδίου Εφαρμογή γεωηλεκτρικής διασκόπησης για την καταγραφή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης μέσω της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης. Επεξεργασία των δεδομένων της γεωμαγνητικής και γεωηλεκτρικής διασκόπησης μέσω εξειδικευμένου γεωφυσικού λογισμικού Παρουσίαση των αποτελεσμάτων με την μορφή έγχρωμων χαρτών όπου παρουσιάζεται η κατανομή της μετρούμενης φυσικής ιδιότητας. Περιγραφή των παρατηρούμενων γεωφυσικών ανωμαλιών τόσο από την γεωμαγνητική διασκόπηση όσο και από την κατακόρυφη γεωηλεκτρική απεικόνιση. Ερμηνεία των παρατηρούμενων γεωφυσικών ανωμαλίων από τις ανωτέρω τεχνικές. 25

9 Γεωφυσική Διασκόπηση Με τον όρο γεωφυσική διασκόπηση, εννοείται ένα σύνολο τεχνικών που εφαρμοζόμενες στην επιφάνεια του Γήινου φλοιού μπορούν να δώσουν πληροφορίες για υποκείμενες δομές απομακρυσμένες στην άμεση παρατήρηση. Με την βοήθεια ειδικών γεωφυσικών συσκευών στηριζόμενες πάνω σε γνωστούς νόμους της Φυσικής γίνεται δυνατή η καταγραφή των διάφορων φυσικών ιδιοτήτων των γεωλογικών υλικών με έμφαση στην μεταβολή αυτών μεταξύ του υποκείμενου στόχου και του περιβάλλοντος εδαφικού υλικού. Ως πρώτη τεχνική εφαρμόστηκε η γεωμαγνητική διασκόπηση. Με χρήση δύο πρωτονιακών μαγνητομέτρων, γίνεται εφικτή η σημειακή καταγραφή της τιμής της ολικής έντασης του γεωμαγνητικού πεδίου, σε βάθους περίπου 1.5 μ. Σκοπός της τεχνικής αυτής ήταν η διερεύνηση του χώρου για την ύπαρξη πιθανών υποεπιφανειακών μαγνητισμένων σωμάτων. Ως δεύτερη τεχνική εφαρμόστηκε η κατακόρυφη γεωηλεκτρική απεικόνιση. Με την βοήθεια ενός αντιστασιόμετρου, πολύκλωνων καλωδίων και ηλεκτροδίων έγινε προσπάθεια για την καταγραφή της κατανομής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης επί ενός κατακόρυφου επιπέδου σε σχέση με το βάθος. Σκοπός ήταν η διερεύνηση της περιοχής για την ύπαρξη πιθανών γεωλογικών ασυνεχειών και ανθρώπινων παρεμβάσεων. Τόσο η πρώτη όσο και η δεύτερη τεχνική χαρακτηρίζονται από μη καταστροφική εφαρμογή. 9.1 Γεωμαγνητική διασκόπηση Αποτελεί μια από τις ευρύτερα διαδεδομένες τεχνικές που χαρακτηρίζονται από γρήγορη εφαρμογή, δεν απαιτούν την παρουσία μεγάλου όγκου ανθρώπινου δυναμικού και παρέχουν την δυνατότητα έγκαιρων και έγκυρων αποτελεσμάτων. Με 26

βάση το μετρούμενο γεωφυσικό μέγεθος, διακρίνονται σε μετρήσεις ολικού πεδίου και κατακόρυφης βαθμίδος. Στην προκειμένη περίπτωση επιλέχτηκε η καταγραφή της ολικής έντασης του γεωμαγνητικού πεδίου, με στόχο τον εντοπισμό πιθανών υπεδαφικών δομών με όσο το δυνατόν σαφή λεπτομέρεια. Η γεωμαγνητική διασκόπηση εφαρμόστηκε ως επικουρική πιλοτική τεχνική με σκοπό τον διαχωρισμό της υπό έρευνας περιοχής σε υποσύνολα χαμηλού και υψηλού ενδιαφέροντος, ώστε η κύρια τεχνική να εστιάσει πλήρως στις ήδη αναγνωρισμένες γεωφυσικές ανωμαλίες που θα προέκυπταν από την εφαρμογή της τεχνικής αυτής. 9.1.1 Εφαρμογή γεωμαγνητικής διασκόπησης στο πεδίο Η έρευνα στο πεδίο περιελάμβανε κάποια στάδια η εφαρμογή των οποίων θα είχαν ως αποτέλεσμα την ασφαλή έκβαση της όλης διαδικασίας όσον αφορά την τεχνική αυτή. Έτσι αρχικά πραγματοποιήθηκε η οριοθέτηση τόσο των μεμονωμένων διατομών καθώς και των γεωφυσικών δικτύων με την βοήθεια μη μαγνητικών μέσων. Η διαδικασία αυτή ήταν απολύτως απαραίτητη ώστε να είναι εμφανές έκαστο σημείο μέτρησης καθώς και η απομάκρυνση του γεγονότος της μόλυνσης των δεδομένων από τυχόν μαγνητικά σκουπίδια που θα είχαν ως συνέπεια την αλλοίωση του αποτελέσματος. Εικόνα 9-1 : Άποψη του εσωτερικού του σπηλαίου με το γεωφυσικό δίκτυο 27

Στην συνέχεια διερευνήθηκε ο εξωτερικός χώρος του σπηλαίου για την εύρεση ενός μαγνητικά ήσυχου σημείου, το οποίο θα προοριζόταν για την εγκατάσταση του σταθερού μαγνητομέτρου. Παράλληλα έγινε η απαραίτητη ρύθμιση των δύο μαγνητομέτρων τύπου Elsec 820 σε σχέση με τις παραμέτρους του γεωμαγνητικού πεδίου καθώς και της χρονικής καταγραφής των δεδομένων. Εικόνα 9-2 : Άποψη της εισόδου του σπηλαίου Λεοντάρι Τοποθετήθηκε το σταθερό μαγνητόμετρο στο προκαθορισμένο σημείο και δηλώθηκε η σημειακή καταγραφή της ολικής έντασης του γεωμαγνητικού πεδίου ανά διάστημα 10 δευτερολέπτων, ενώ ο γεωμαγνητικός αισθητήρας τοποθετήθηκε σε ύψος 0.30 μ με προσανατολισμό στον γεωμαγνητικό βορρά. Η ύπαρξη του σταθερού μαγνητομέτρου ήταν επιτακτική ανάγκη μιας και είναι γνωστό ότι η ένταση του γεωμαγνητικού πεδίου χαρακτηρίζεται από μεταβολή κατά την διάρκεια της ημέρας γνωστή και ως γεωμαγνητική ολίσθηση. Στο εσωτερικό του σπηλαίου άρχισε η σημειακή καταγραφή της κατανομής της ολικής έντασης του γεωμαγνητικού πεδίου. Η διαδικασία αυτή πραγματοποιήθηκε κατά μήκος του άξονα Νότος Βορράς και Δύσης Ανατολής με βήμα μισού μέτρου και αρχή πάντοτε από την ΝΔ άκρη έκαστης διατομής, ενώ είχε ληφθεί μέριμνα ώστε ο γεωμαγνητικός αισθητήρας να βρίσκεται σε ύψος 0.30 μ και σε διεύθυνση 28

παράλληλη προς τον γεωμαγνητικό βορρά. Εικόνα 9-3 : Χάρτης σαρώσεων με το πρωτονιακό μαγνητόμετρο Εικόνα 9-4 : Καταγραφής της γεωμαγνητικής έντασης Στόχος της σημειακής καταγραφής ήταν η λεπτομερής γεωμαγνητική αποτύπωση του υπεδάφους του σπηλαίου μέχρι βάθους που κυμαινόταν 3-5 φορές το ύψος του γεωμαγνητικού αισθητήρα από την επιφάνεια του εδάφους. Με τον τρόπο αυτό ήταν εφικτός ο εντοπισμός πιθανά μαγνητισμένων σωμάτων προερχόμενων από ανθρωπογενή παρέμβαση. Ως κύρια αναγνωριστικά χαρακτηριστικά αυτών ήταν η 29

ανάπτυξη σαφής γεωμετρίας καθώς και σχετικά υψηλή παραμένουσα μαγνήτιση. 9.1.2 Επεξεργασία δεδομένων γεωμαγνητικής διασκόπησης Μετά την ολοκλήρωση της έρευνας στο πεδίο, τα δεδομένα (κινητού & σταθερού) μεταφέρθηκαν σε υπολογιστή με την βοήθεια ειδικού λογισμικού (milkmag) και σειριακή σύνδεση τύπου RS232. Πριν την έναρξη της επεξεργασίας των δεδομένων, πραγματοποιήθηκε έλεγχος των καταγεγραμμένων τιμών τόσο στο σταθερό όσο και στο κινητό μαγνητόμετρο για τυχόν ύπαρξη προβληματικών τιμών και κυρίως στο σταθερό. Η εφαρμογή του ελέγχου πραγματοποιήθηκε αφενός μεν μέσω ανάγνωσης των καταγεγραμμένων μετρήσεων, αφετέρου με απεικόνιση αυτών επί καρτεσιανού διαγράμματος σε συνάρτηση με τον χρόνο καταγραφής. Ως πρώτο βήμα επεξεργασίας ήταν η απομάκρυνση της ημερήσιας γεωμαγνητικής ολίσθησης από τα δεδομένα του κινητού μαγνητομέτρου. Με την βοήθεια του λογισμικού (correct) εφαρμόστηκε η ανωτέρω διαδικασία. Κατά την διόρθωση πραγματοποιείται χρονικός έλεγχος των καταγεγραμμένων τιμών και στην συνέχεια οι τιμές του σταθερού μαγνητόμετρου αφαιρούνται από το αρχείο του κινητού ώστε να παραμένει η πραγματική γεωφυσική ανωμαλία. Σε επόμενο βήμα εφαρμόστηκε διαχωρισμός των διορθωμένων τιμών σε επιμέρους γεωφυσικά δίκτυα, ενώ έκαστη τιμή ονοματίστηκε με την βοήθεια καρτεσιανών συντεταγμένων, βάση της έκτασης του υπάρχοντος γεωφυσικού δικτύου. Από το σημείο αυτό ανέλαβε το ειδικό λογισμικό επεξεργασίας γεωφυσικών δεδομένων Oasis Montaj. Με την βοήθειά του δημιουργήθηκαν έγχρωμοι χάρτες όπου παρουσίαζαν την κατανομή της ολικής έντασης του γεωμαγνητικού πεδίου με την βοήθεια έγχρωμης κλίμακας. Λόγω του γεγονότος ότι η παρούσα γεωφυσική διασκόπηση εφαρμόστηκε εντός σπηλαίου, κρίθηκε απαραίτητη η διερεύνηση 30

περαιτέρω των καταγεγραμμένων μετρήσεων για τον πιθανή επηρεασμό αυτών από την συγκέντρωση φορτισμένων σωματιδίων μέσω ανάλυσης του εξαγόμενου σήματος από την συσκευή. Παράλληλα υπολογίστηκε η κατακόρυφη βαθμίδα του γεωμαγνητικού πεδίου καθώς και η μαγνητική επιδεκτικότητα, μέσω ειδικού μαθηματικού αλγορίθμου ώστε να διερευνηθεί η ύπαρξη τυχόν επιπλέον λεπτομερειών που πιθανά δεν είχαν εντοπιστεί κατά την βασική επεξεργασία των δεδομένων. Ενώ επιπροσθέτως εφαρμόστηκε η προβολή στον Βόρειο πόλο. Ως τελευταίο στάδιο επεξεργασίας εφαρμόστηκε η αποσυνέλιξη κατά Euler. Η εφαρμογή της είχε ως αποτέλεσμα την επεξεργασία των δεδομένων μέσω πολυωνιμικής συνάρτησης που λάμβανε υπόψη την διάταξη και έκαστη των αναγνωρισμένων γεωφυσικών ανωμαλιών και προσπαθούσε να εντοπίσει την ύπαρξη πιθανά μαγνητισμένων σωμάτων και να δημιουργήσει ένα μαγνητικό πρότυπο τριών διαστάσεων, με την κατανομή αυτών σε σχέση με το βάθος εντοπισμού τους. Εικόνα 9-5 : Το πρωτονιακό μαγνητόμετρο 9.2 Κατακόρυφη γεωηλεκτρική απεικόνιση Η κατακόρυφη γεωηλεκτρική απεικόνιση εφαρμόστηκε ως η βασική τεχνική με σκοπό τον εντοπισμό υποεπιφανειακών γεωλογικών ασυνεχειών καθώς και την 31

διερεύνηση ύπαρξης δομών πιθανούς ανθρωπογενούς προέλευσης. Αποτελεί μια νέα σχετικά τεχνική που βασίζεται επί γνωστών ηλεκτροδιακών διατάξεων και στοχεύει στην καταγραφή της κατανομής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης επί κατακόρυφου επιπέδου. Στην πραγματικότητα εστιάζει στην διαφοροποίηση της μετρούμενης φυσικής ιδιότητας μεταξύ του υποεπιφανειακού στόχου και του περιβάλλοντος εδαφικού υλικού. Η επιλογή της τεχνικής αυτής πραγματοποιήθηκε με γνώμονα τις επόμενες παραμέτρους. Παρέχει Ευελιξία στο πεδίο, µε χρήση συσκευών μικρού βάρους, χαρακτηριζόμενα από ενεργειακή αυτονομία καθώς και εύκολη λήψη των µετρήσεων πεδίου. Επιτρέπει ποιοτική και πολλές φορές ποσοτική ερµηνεία των µετρήσεων κατά τη διάρκεια διεξαγωγής τους στο πεδίο µε δυνατότητα άµεσης επέµβασης και διόρθωσης λαθών αποφεύγοντας έτσι επανάληψη εργασιών και επιπλέον κόστος. Κατά την εφαρμογή της απαιτείται η ύπαρξη ενός αντιστασιόμετρου, πολύκλωνων καλωδίων και ηλεκτροδίων. Στην προκειμένη περίπτωση ως αντιστασιόμετρο χρησιμοποιήθηκε η συσκευή Geopulse Signal, ενώ ο έλεγχος της όλης διαδικασίας είχε ανατεθεί σε φορητό ηλεκτρονικό υπολογιστή. Εικόνα 9-6 : Η κατακόρυφη γεωηλεκτρική απεικόνιση Πρακτικά η τεχνική αυτή εφαρμόζεται με την τοποθέτηση 25 συνευθειακών ηλεκτροδίων που ισαπέχουν σταθερή απόσταση, και τοποθετούνται επί του εδάφους με την βοήθεια μετροταινιών και σφυριού βάρους 1-2 κιλών. Ανάλογα με την επιλεγόμενη διάταξη είναι δυνατή η διερεύνηση 8 διαφορετικών βαθών, όπου έκαστο 32

βάθος χαρακτηρίζεται από προκαθορισμένο αριθμό ηλεκτροδίων, άνοιγμα και αριθμό μετρούμενων σημείων. Έκαστο σημείο μέτρησης προέρχεται από τον συνδυασμό τεσσάρων ηλεκτροδίων εκ των οποίων δύο χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρόδια ρεύματος και δύο ως δυναμικού, τα οποία κατά την διάρκεια των μετρήσεων εφαρμόζεται εναλλαγή ρόλων με σκοπό την αποφυγή πιθανής ανάπτυξης του φαινομένου της πόλωσης. Από το αντιστασιόμετρο διοχετεύεται ηλεκτρικό πεδίο με μορφή τετραγωνικού παλμού γνωστών χαρακτηριστικών, με κυμαινόμενη ένταση ανάλογα με το βάθος διερεύνησης και μετράται η αναπτυσσόμενη διαφορά δυναμικού. Κατά την διάρκεια των μετρήσεων γίνεται μέτρηση μιας πρακτικά ανύπαρκτης ποσότητας που ονομάζεται φαινόμενη ειδική αντίσταση, ενώ στην συνέχεια μέσω ειδικού δισδιάστατου λογισμικού (RES2DINV) επιτυγχάνεται ο υπολογισμός της ειδικής αντίστασης. Στην προκειμένη περίπτωση χρησιμοποιήθηκαν οι ηλεκτροδιακές διατάξεις Wenner, Dipole-Dipole & Wenner-Schlumberger. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να αναφερθεί ότι έκαστη ηλεκτροδιακή διάταξη εφαρμόζεται χωρίς να απαιτείται η μετακίνηση των ηλεκτροδίων. 9.2.1 Διάταξη Wenner Εικόνα 9-7 : Σχηματική παράσταση της διάταξης Wenner Τέσσερα ηλεκτρόδια διατάσσονται επί μιας νοητής ευθείας σε ισαπέχουσες αποστάσεις. Τα δύο εξωτερικά αντιστοιχούν στα ηλεκτρόδια ρεύματος και διακρίνονται σε πρωτεύον και δευτερεύον. Αντιθέτως τα δύο εσωτερικά αντιπροσωπεύουν τα ηλεκτρόδια δυναμικού όπου και αυτά διαχωρίζονται σε πρωτεύον και δευτερεύον. Από το πρωτεύον ρεύματος, διοχετεύεται ηλεκτρικό πεδίο 33

γνωστών χαρακτηριστικών και μετράτε η αναπτυσσόμενη διαφορά δυναμικού. Έκαστο σημείο μέτρησης οριοθετείται στο μέσον της απόστασης των ηλεκτροδίων δυναμικού. Ο υπολογισμός της φαινόμενης ειδικής αντίστασης δίνεται από την εξίσωση 9.2.2 Διάταξη Wenner-Schlumberger Εικόνα 9-8 : Σχηματική παράσταση της διάταξης Wenner-Schlumberger Η διάταξη αυτή αποτελεί ένα συνδυασµό των διατάξεων Wenner & Schlumberger. Χρησιμοποιούνται τέσσερα ηλεκτρόδια. Τα ηλεκτρόδια του δυναµικού εμπεριέχονται μεταξύ των ηλεκτροδίων του ρεύµατος. Η απόσταση µεταξύ των πρώτων παραµένει σταθερή και ίση µε το µοναδιαίο άνοιγµα. Αντίθετα τα ηλεκτρόδια του ρεύµατος αποµακρύνονται κατά µια τιµή που αποτελεί ακέραιο πολλαπλάσιο του µοναδιαίου ανοίγµατος. Ο υπολογισμός της φαινόμενης ειδικής αντίστασης δίνεται από την εξίσωση 9.2.3 Διάταξη Dipole-Dipole Εικόνα 9-9 : Σχηματική παράσταση της διάταξης Dipole-Dipole Κατά την εφαρµογή της διάταξης αυτής τα ηλεκτρόδια κατανέµονται σε δύο ζεύγη. Το πρώτο αποτελείται από τα ηλεκτρόδια ρεύµατος και το δεύτερο από τα ηλεκτρόδια του δυναµικού. Η απόσταση µεταξύ των ηλεκτροδίων του κάθε ζεύγους 34

παραµένει σταθερή και ίση µε το µοναδιαίο άνοιγµα αυτών (α), ενώ η απόσταση µεταξύ των δύο ζευγών αλλάζει κατά µια τιµή που είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του µοναδιαίου ανοίγµατος. Το σηµείο µέτρησης είναι το µέσον της απόστασης µεταξύ των ηλεκτροδίων c1 & p1. Ο υπολογισμός της φαινόμενης ειδικής αντίστασης δίνεται από την εξίσωση 9.3 Έρευνα στο πεδίο με την κατακόρυφη γεωηλεκτρική απεικόνιση Κατά την έρευνα στο πεδίο η ανάπτυξη των συνευθειακών ηλεκτροδίων πραγματοποιήθηκε σε σημείο όπου ήταν εφικτή η πάκτωση αυτών επί του εδάφους λόγω της ιδιαιτερότητας του σπηλαίου. Ως βασικός άξονας εφαρμογής της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης επιλέχτηκε ο διάδρομος του σπηλαίου. Η χωρική του διεύθυνση είχε προσανατολισμό από Νότο προς Βορρά και αποτελούσε το ιδανικότερο τμήμα με το μεγαλύτερο μήκος. Η τοποθέτηση των ηλεκτροδίων, πραγματοποιήθηκε μέσω πίεσης με χρήση σφυριού βάρους 1-1.5 κιλών, ενώ στην βάση έκαστου τοποθετήθηκε ικανή ποσότητα αλατούχου διαλύματος για την αποφυγή ανάπτυξης υψηλών αντιστάσεων και την εύκολη πρόσβαση του διοχετευόμενου ηλεκτρικού πεδίου. Συνολικά σαρώθηκε μια διατομή με τρείς διαφορετικές διατάξεις και κυμαινόμενο άνοιγμα ηλεκτροδίων σε αποστάσεις 0.5, 1 και 1.4 μ αντίστοιχα, ενώ δόθηκε προτεραιότητα στην διατήρηση του ιδίου κέντρου της διάταξης κατά την σταδιακή αύξηση του ανοίγματος των ηλεκτροδίων. 35

Εικόνα 9-10 : Εφαρμογή της κατακόρυφης γεωηλεκτρικής απεικόνισης Αρχικά εφαρμόστηκε η τεχνική Wenner με σκοπό την οριοθέτηση πιθανών υποεπιφανειακών στόχων σε σχετικά μικρό βάθος, δυστυχώς όμως κατέστη αδύνατη η συλλογή τιμών λόγω πολύ υψηλής αντίστασης από τον υποκείμενο ασβεστολιθικό σχηματισμό. Στην συνέχεια την σάρωση ανέλαβε η τεχνική Dipole-Dipole, ώστε να επιτευχθεί λεπτομερώς η στρωματογραφική κατανομή του υπεδάφους του σπηλαίου. Ενώ ως τελευταία τεχνική και για λόγους επιβεβαίωσης, εφαρμόστηκε η υβριδική Wenner-Schlumberger, με στόχο την καταγραφή των διάφορων υποεπιφανειακών δομών σε μεγαλύτερο βάθος και την πιστοποίηση αυτών από τις δύο προηγούμενες τεχνικές. Σε όλες τις διατομές διατηρήθηκε η εφαρμογή των ιδίων χαρακτηριστικών διερεύνησης με σκοπό την άμεση συσχέτιση των εξαγόμενων αποτελεσμάτων έπειτα από την επεξεργασία. Η ένταση του εξαγόμενου ηλεκτρικού πεδίου, διατηρήθηκε σε σχετικά χαμηλά επίπεδα λόγω της ασβεστολιθικής φύσεως του γεωλογικού καθεστώτος του σπηλαίου. Έτσι εφαρμόστηκε ηλεκτρικό πεδίο με κυμαινόμενη ένταση μεταξύ 0.5-2.0 ma, ενώ δόθηκε αύξηση του αριθμού επανάληψης των μετρήσεων. Έκαστη μέτρηση λαμβανόταν με 2-3 κύκλους επανάληψης, πράγμα που αποσκοπούσε στην καταγραφή ποιοτικών μετρήσεων, ενώ η εφαρμογή του 36

ηλεκτρικού πεδίου είχε οριστεί χρονικά στο ένα δευτερόλεπτο. Η καταγραφή της αναπτυσσόμενης διαφοράς δυναμικού, είχε προκαθοριστεί να διαρκεί στο μισό του χρονικού ορίου εφαρμογής του ηλεκτρικού πεδίου, με στόχο την εξομάλυνση του καταγραμμένου θορύβου όσο ήταν εφικτό. Η εφαρμογή των ανωτέρω ρυθμίσεων είχαν ως αποτέλεσμα την διατήρηση του σφάλματος επί των μετρήσεων σε γενικά χαμηλά επίπεδα. Πριν την έναρξη των μετρήσεων λαμβανόταν μέριμνα για τον έλεγχο της καλής διοχέτευσης του ηλεκτρικού πεδίου μέσου ειδικού λογισμικού. Η όλη διαδικασία βρισκόταν κάτω από τον έλεγχο φορητού υπολογιστή που διαχειριζόταν το όλο σύστημα μέσω καλωδιακής σύνδεσης τύπου RS232. Μετά την ολοκλήρωση των μετρήσεων στο πεδίο έκαστης διατομής, λαμβανόταν μέριμνα ώστε να επιχειρείτε έλεγχος των τιμών και την επανάληψη όσων εκ αυτών παρουσίαζαν υψηλό σφάλμα σε σχέση με την προκαθορισμένη τιμή που είχε οριστεί στο 2%. Η παράμετρος αυτή είχε ως αποτέλεσμα την δημιουργία μετρήσεων ενιαίας απόκλισης, πράγμα που θα βοηθούσε την εφαρμογή του δισδιάστατου μαθηματικού προτύπου για καλύτερη εφαρμογή. 9.4 Επεξεργασία δεδομένων με την κατακόρυφη γεωηλεκτρική απεικόνιση Η επεξεργασία των δεδομένων της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης εφαρμόστηκε με την χρήση δύο ανεξάρτητων λογισμικών και διαχωρίστηκε στην εφαρμογή επιμέρους σταδίων. Ως πρώτο στάδιο επεξεργασίας, είναι η εφαρμογή του λογισμικού prmfile. Μέσω αυτού επιτυγχάνεται αφενός η εξάλειψη του γεωμετρικού συντελεστή από την εφαρμοζόμενη διάταξη ηλεκτροδίων, αφετέρου η ταξινόμηση των τιμών σε μορφή αναγνώσιμη από το κύριο λογισμικό επεξεργασίας. Παράλληλα έκαστη τιμή αποκτούσε μοναδική συντεταγμένη συναρτήσει της απόστασης του πρωτεύοντος ηλεκτροδίου σε σχέση με το βάθος στο οποίο είχε καταγραφεί. Επίσης στο στάδιο 37

αυτό γινόταν και η εισαγωγή των τιμών για την τοπογραφική διόρθωση, με πληκτρολόγηση των σχετικών υψομέτρων των ηλεκτροδίων, λόγω ύπαρξης διαφοροποίησης στο τοπογραφικό ανάγλυφο του σπηλαίου. Το τελευταίο χαρακτηριζόταν από μια σχετικά μεγάλη κλίση με διεύθυνση από Νότο προς Βορρά, ενώ στο βορεινό άκρο παρουσίαζε μια βύθιση. Σε δεύτερο στάδιο η επεξεργασία των διορθωμένων δεδομένων αναλαμβανόταν από το ειδικό λογισμικό δύο διαστάσεων RES2DINV. Σκοπός της επεξεργασίας αυτής ήταν ο υπολογισμός της ειδικής αντίστασης. Ως πρώτο επιμέρους στάδιο της κύριας επεξεργασίας ήταν η γραφική απεικόνιση των δεδομένων με την μορφή ψευδοτομών, με σκοπό τον εντοπισμό πιθανών περιοχών που εμφανίζονται με την μορφή απότομων κοιλάδων ή και ορών και αποτελούν την ένδειξη κακής επαφής μεταξύ ηλεκτροδίων και εδάφους. Η απομάκρυνση των μετρήσεων αυτών αποτελούσε επιτακτική ανάγκη μιας και θα οδηγούσαν τον αλγόριθμο σε εσφαλμένα αποτελέσματα, λόγω ανάπτυξης του φαινομένου της σκίασης των υπόλοιπων τιμών. Πριν την έναρξη εφαρμογής του μαθηματικού αλγορίθμου, λάμβανε χώρα η ρύθμιση των επιμέρους παραμέτρων του μαθηματικού προτύπου. Ενδεικτικά αναφέρεται ο συντελεστής μεταβιβαστικότητας, μια παράμετρος που χρησιμοποιείται για την ομαλή επεξεργασία των μετρήσεων, διατηρήθηκε με τιμές μεταξύ του διαστήματος 0.16-2.0. Ο λόγος οριζόντιο/κατακόρυφο φίλτρο, που στοχεύει στην οριοθέτηση τω ν υποεπιφανειακών στόχων σε συνάρτηση με την διάταξη αυτών ως προς τους άξονες Ζ και Χ διατηρήθηκε ίσος με την μονάδα. Ενεργοποιήθηκε η παράμετρος για την εύρεση γειτονικών τιμών που συμβάλλουν στην ομαλότερη εφαρμογή του μαθηματικού προτύπου, μέσω χρήσης της γραμμή διερεύνησης. Λήφθηκε υπόψη ο υπολογισμός μερικών παραμέτρων του πίνακα τύπου Jacobian με ταυτόχρονη εκ νέου υπολογισμών των τιμών του για κάθε κύκλο εφαρμογής του αλγορίθμου. Ως πάχος 38

του πρώτου στρώματος ορίστηκε η τιμή του ανοίγματος των ηλεκτροδίων με συντελεστή ανάλογα με την εφαρμοζόμενη διάταξη μέσα από το διάστημα 0.3-0.5. Το πάχος των βαθύτερων στρωμάτων αφέθηκε να αυξάνεται κατά ένα ποσοστό ίσο με 10%, ώστε να επιτευχθεί η δημιουργία δισδιάστατου μαθηματικού προτύπου με όσο το δυνατόν μεγαλύτερο ποσοστό λεπτομερειών. Ο μαθηματικός αλγόριθμος ήταν βασισμένος στην συνάρτηση των ελαχίστων τετραγώνων. Κατά την διαδικασία της εφαρμογής του, απώτερος σκοπός ήταν η βέλτιστη ταύτιση των υπολογιζόμενων από το μαθηματικό πρότυπο τιμών πάνω στις ήδη παρατηρούμενες, ενώ η απόκλιση της ταύτισης εκφραζόταν μέσω μιας παραμέτρου γνωστής ως rms. Η εφαρμογή του αλγορίθμου είχε προκαθοριστεί να γίνεται για ένα κύκλο επαναλήψεων μεταξύ 3-5 εφαρμογών, ενώ οι παράμετροι της επεξεργασίας διατηρήθηκαν ίδιες για όλες τις υπάρχουσες διατομές, με σκοπό την εύκολη εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων. 39

10 Περιγραφή αποτελεσμάτων Μετά την ολοκλήρωση της επεξεργασίας των γεωφυσικών δεδομένων τόσο της γεωμαγνητικής διασκόπησης όσο και της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης, στο σημείο αυτό θα επιχειρηθεί μια σύντομη παρουσίαση των αποτελεσμάτων μέσω λιτής περιγραφής των εμφανιζόμενων γεωφυσικών ανωμαλιών, όσον αφορά την έκταση και ένταση αυτών. 10.1 Γεωμαγνητική διασκόπηση Η γεωμαγνητική διασκόπηση στο εσωτερικό του σπηλαίου, εφαρμόστηκε σε δύο διαφορετικές διευθύνσεις, τόσο παράλληλα όσο και κάθετα στην διεύθυνση του γεωμαγνητικού βορρά. Στο αποτέλεσμα του χάρτη κατά την πρώτη διεύθυνση (Εικ.10.1) παρατηρείται μια ανάπτυξη γεωφυσικών ανωμαλιών με τιμές που κυμαίνονται στο διάστημα 44770-45679 nt. Διακρίνεται η ύπαρξη υψηλών ανωμαλιών στο βόρειο τμήμα του χάρτη, στην δυτική πλευρά αυτού με κατεύθυνση προς νότο, ενώ στο νότιο τμήμα του εμφανίζονται σποραδικές κυκλοτερείς ανωμαλίες. Κατά την δημιουργία ψευδοτρισδιάστατου (Εικ.10.3) δεν προέκυψε καμία διαφοροποίηση ως προς τον αρχικό χάρτη. Με σκοπό την καλύτερη διερεύνηση των αναπτυσσόμενων γεωφυσικών ανωμαλιών, εφαρμόστηκε περαιτέρω επεξεργασία των δεδομένων μέσω ειδικών μαθηματικών αλγορίθμων. Αρχικά εφαρμόστηκε αλγόριθμος συνέλιξης (Εικ.10.2) με σκοπό την εκκαθάριση των δεδομένων ώστε να απαλειφθεί στα πλαίσια του εφικτού η απομάκρυνση πιθανά υπάρχοντα θορύβου. Η εφαρμογή του συνέβαλλε στην σαφέστερη ανάδειξη της ανωμαλίας στο βόρειο τμήμα που φαίνεται να αποκτά μια μικρή γεωμετρία, ενώ στο δυτικό τμήμα του χάρτη αναπτύσσονται κυκλοτερείς ανωμαλίες χαμηλής 40

γεωμαγνητικής έντασης. Σε επόμενο στάδιο ο υπολογισμός της πρώτης παραγώγου έδωσε την δυνατότητα καλύτερης οριοθέτησης της ανωμαλίας στο βόρειο τμήμα και έδειξε την ύπαρξη κάποιας γεωμετρίας. Παράλληλα ανέδειξε την ύπαρξη ανωμαλιών κυκλοτερού σχήματος με χαμηλή ένταση (Εικ.10.4). Η αναγωγή των δεδομένων στο βόρειο πόλο δυστυχώς δεν έδωσε τα αναμενόμενα αποτελέσματα (Εικ.10.5). Με διερεύνηση της αναπτυσσόμενης μαγνητικής επιδεκτικότητας διαπιστώθηκε ότι μέχρι βάθους δύο μέτρων, επικρατεί μαγνήτιση που κυμαίνεται σε σχετικά υψηλά επίπεδα. Οι υψηλότερες τιμές φαίνεται να διασπείρονται στα άκρα του χάρτη (Εικ.10.6). Κατά την αποσυνέλιξη κατά Euler (Εικ.10.7), που έχει σκοπό να συσχετίσει τις παρατηρούμενες γεωφυσικές ανωμαλίες με τα στοιχεία του γεωμαγνητικού πεδίου, δείχνει την εμφάνιση κάποιων στοιχείων που χαρακτηρίζονται από κάποια γεωμετρικά στοιχεία όχι όμως τόσο σαφή, σε βάθος 1-2. Τα στοιχεία αυτά φαίνεται να καταλαμβάνουν το δυτικό και ανατολικό τμήμα του χάρτη με διεύθυνση νοτιοανατολική-βορειοδυτική, κάθετα στον άξονα νότος-βορράς. Στον χάρτη με διεύθυνση κάθετα στον γεωμαγνητικό βορρά (Εικ.10.8), διαπιστώνεται η ανάπτυξη γεωφυσικών ανωμαλιών που κυμαίνονται στο διάστημα 4465-45447 nt. Παρατηρείται συγκέντρωση υψηλών τιμών στο δυτικό τμήμα του χάρτη, που χαρακτηρίζονται από μια μικρή και μη σαφή γεωμετρία κατά μήκος του άξονα νότοςβορράς. Στο κάτω τμήμα του χάρτη και ειδικότερα στο νοτιοανατολικό τμήμα αυτού, αναπτύσσεται μια γεωφυσική ανωμαλία που χαρακτηρίζεται από την ύπαρξη χαμηλών τιμών της γεωμαγνητικής έντασης. Αυτή δε όπως φαίνεται δείχνει να έχει κάποια χαρακτηριστικά γεωμετρικού σχήματος, ενώ δεικνύει να ακολουθεί την 41

διεύθυνση σχεδόν νότος-βορράς. Εκατέρωθεν αυτής υπάρχουν κυκλοτερείς ανωμαλίες υψηλότερων τιμών, χωρίς όμως την σαφή ανάπτυξη γεωμετρίας. Τα ίδια χαρακτηριστικά εμφανίζονται και στον χάρτη με το ψευδοτρισδιάστατο (Εικ. 10.9). Λόγω του ανωτέρω γεγονότος, θεωρήθηκε αναγκαίο η περεταίρω διερεύνηση των γεωφυσικών ανωμαλιών με εφαρμογή ειδικών μαθηματικών αλγορίθμων που θα βοηθούσαν στην αποκάλυψη περισσότερων πληροφοριών. Έτσι αρχικά εφαρμόστηκε ο αλγόριθμος της συνέλιξης (Εικ.10.10). Από τον χάρτη αυτό, γίνεται εμφανές ότι αφενός μεν η επεξεργασία αυτή βοήθησε αρκετά στην εκκαθάριση των δεδομένων από την παρουσία θορύβου, ενώ παράλληλα ανέδειξε καλύτερα την θέση των υπαρχόντων γεωφυσικών ανωμαλιών. Στο δυτικό τμήμα του χάρτη φαίνεται η ανάπτυξη κυκλοτερών ανωμαλιών που παρουσιάζουν μικρή γεωμετρική σχέση αλλά είναι εμφανές η σύνδεση μεταξύ τους. Στα ανατολικά του χάρτη η προηγούμενη ενιαία ανωμαλία παρέμεινε με χαμηλές τιμές της γεωμαγνητικής έντασης, αλλά αναδείχθηκε η συσχέτιση αυτής με περισσότερες της μια ανωμαλίας που παρουσιάζουν κάποια γεωμετρική σχέση. Με εφαρμογή υπολογισμού της κατακόρυφης βαθμίδας της γεωμαγνητικής έντασης (Εικ.10.11), είναι εμφανές ότι έχει πραγματοποιηθεί κατάτμηση των αναπτυσσόμενων γεωφυσικών ανωμαλιών. Αυτό όμως που έχει ενδιαφέρον είναι η ανάδειξη πολλών μικρών διπόλων, που είναι ταυτόχρονη συγκέντρωση υψηλών και χαμηλών τιμών. Σε κάποιες από αυτές εμφανίζονται γεωμετρικά στοιχεία, όχι όμως τόσο σαφή. Η επεξεργασία των δεδομένων μέσω του αλγορίθμου της αναγωγής στον βόρειο πόλο (Εικ.10.12) έδειξε τον συσχετισμό των γεωφυσικών ανωμαλιών με υψηλές τιμές και ειδικότερα φαίνεται να διατάσσονται κάθετα κατά μήκος του άξονα νότος-βορράς. Παράλληλα χαρακτηρίζονται από κάποια γεωμετρικά στοιχεία που δείχνει να 42

αναπτύσσεται μια κυκλοτερείς ανωμαλία αρκετού μήκους. Με διερεύνηση της μαγνητικής επιδεκτικότητας σε βάθος δύο μέτρων (Εικ.10.13), είναι σαφής η ανάπτυξη γεωφυσικών ανωμαλιών με σχετικά υψηλή μαγνήτιση κάθετα στον άξονα νότος βορράς, ενώ εμφανίζονται με κάποια μη σαφή γεωμετρικά στοιχεία. Φαίνεται οι ανωμαλίες αυτές να ακολουθούν την διεύθυνση νοτιοανατολικά-βορειοδυτικά. Κατά την αποσυνέλιξη κατά Euler (Εικ.10.14), που έχει σκοπό να συσχετίσει τις παρατηρούμενες γεωφυσικές ανωμαλίες με τα στοιχεία του γεωμαγνητικού πεδίου, δείχνει την εμφάνιση κάποιων στοιχείων που χαρακτηρίζονται από κάποια γεωμετρικά στοιχεία όχι όμως τόσο σαφή, σε βάθος 1.5-2. Τα στοιχεία αυτά φαίνεται να καταλαμβάνουν το δυτικό και ανατολικό τμήμα του χάρτη με διεύθυνση νοτιοανατολική-βορειοδυτική, κάθετα στον άξονα νότος-βορράς. 10.2 Γεωηλεκτρική κατακόρυφη απεικόνιση Η γεωηλεκτρική κατακόρυφη απεικόνιση εφαρμόστηκε μέσω δύο διαφορετικών ηλεκτροδιακών διατάξεων. Αρχικά πραγματοποιήθηκε συλλογή πληροφοριών με την διάταξη Wenner-Schlumberger και στην συνέχεια με την Δίπολο-Δίπολο. Με την πρώτη διάταξη σκοπός ήταν η διερεύνηση σε μεγαλύτερο βάθος, ενώ με την δεύτερη δόθηκε έμφαση στην λεπτομερή καταγραφή της στρωματογραφίας. Επίσης και οι δύο διατάξεις εφαρμόστηκαν με σταδιακή αύξηση της απόστασης των ηλεκτροδίων, ενώ παράλληλα λήφθηκε υπόψη και το τοπογραφικό ανάγλυφο. Το τελευταίο έπαιξε αποφασιστικό ρόλο μόνο κατά την χρήση απόστασης ηλεκτροδίων ίση με 1.4 μέτρα. Ενώ στα άλλα δύο ανοίγματα 0.5 και 1 μέτρο το τοπογραφικό ανάγλυφο ήταν σχεδόν ομαλό. Διάταξη Wenner - Schlumberger Με χρήση απόστασης ηλεκτροδίων ίση με 0.5 μέτρα (Εικ.10.15), είχε ως αποτέλεσμα 43

την σάρωση μιας διατομής μήκους 12 μέτρων. Η μετρούμενη ειδική αντίσταση φαίνεται να κυμαίνεται στα πλαίσια του διαστήματος 3.80-14000 ohmm. Το αποτέλεσμα της επεξεργασίας προέκυψε από πέντε συνεχούς κύκλους εφαρμογής του μαθηματικού προτύπου, ενώ το σφάλμα απόκλισης ισούται με 21.3 %, πράγμα που οφείλεται στην ανάπτυξη υψηλών τιμών της ειδικής αντίστασης. Πιο συγκεκριμένα όπως είναι εμφανές, η συλλογή πληροφοριών έφθασε μέχρι το βάθος των 2.4 μέτρων. Στα χαμηλά βάθη φαίνεται να υπάρχει ένας σχηματισμός που χαρακτηρίζεται από την ανάπτυξη χαμηλών τιμών ειδικής αντίστασης. Αυτές καταλαμβάνουν έκταση περίπου 9 μέτρων, ενώ το βάθος του κυμαίνεται μεταξύ 0.1-0.9 μέτρα. Κάτω από το σχηματισμό αυτό παρατηρείται μια αύξηση της ειδικής αντίστασης που εμφανίζεται σε όλο το μήκος της διατομής και σε βάθος μεταξύ 0.6-2.4 μέτρων. Οι υψηλότερες τιμές της ειδικής αντίστασης αναπτύσσονται κοντά στο μέγιστο βάθος της διατομής. Κατά την επιβολή απόστασης ηλεκτροδίων ίση με ένα μέτρο (Εικ.10.15), καλύφθηκε μήκος διατομής ίσο με 24 μέτρα και πραγματοποιήθηκε συλλογή πληροφοριών μέχρι τα 4.8 μέτρα. Η ειδική ηλεκτρική αντίσταση εμφανίζεται να κατανέμεται στα πλαίσια του διαστήματος 4.5-43000 Ohmm. Η εφαρμογή του μαθηματικού προτύπου ολοκληρώθηκε σε πέντε επαναληπτικούς κύκλους, ενώ το αποτέλεσμα εμφανίζεται με σφάλμα ίσο με 17.9%. Πιο συγκεκριμένα στα χαμηλά βάθη αναπτύσσεται ένας σχηματισμός που καταλαμβάνει όλο το μήκος της διατομής. Χαρακτηρίζεται από ειδική αντίσταση που κυμαίνεται μεταξύ 4.5-62 Ohmm, ενώ είναι σαφής η διακοπή της συνέχειάς του από σχετικά υψηλότερες αντιστάσεις. Η εμφάνιση του σχηματισμού αυτού περιορίζεται σε βάθος που κυμαίνεται 0.3-1.3 μέτρα. Κάτω από τον ανωτέρω σχηματισμό είναι εμφανής η ύπαρξη υψηλών έως και πολύ υψηλών αντιστάσεων. Η κατανομή τους φαίνεται να καλύπτει όλο την διατομή, ενώ το βάθος τους βρίσκεται στο διάστημα 1.3-4.8 μέτρα. Η μέγιστη αύξηση της ειδικής 44

αντίστασης φαίνεται να συντελείται μετά τα 12 μέτρα μήκους. Με χρήση απόστασης ηλεκτροδίων ίση με 1.4 μέτρα (Εικ.10.15), σαρώθηκε διατομή μήκους 33.6 μέτρων και συλλέχθηκε η κατανομή της ειδικής αντίστασης μέχρι το βάθος των 6.7 μέτρων. Όπως είναι προφανές οι τιμές κυμαίνονται στο διάστημα 0.387-29000 Ohmm. H ολοκλήρωση της επεξεργασίας επιτεύχθηκε ύστερα από πέντε συνεχείς εφαρμογές του μαθηματικού προτύπου, ενώ το σφάλμα ισούται με 27.4 %. Στην διατομή αυτή ο σχηματισμός με τις χαμηλές αντιστάσεις έχει περιοριστεί στα πολύ επιφανειακά βάθη και χαρακτηρίζεται από πολύ μικρές εμφανίσεις. Αυτές σε μήκος δεν ξεπερνούν τα 3-4 μέτρα σε όλο το μήκος της διατομής. Ενώ το βάθος αναγνώρισης αυτών εντοπίζεται από 0.3 μέχρι 2 μέτρα. Κάτω από τον σχηματισμό αυτό αναπτύσσονται υψηλές έως και πολύ υψηλές τιμές της ειδικής αντίστασης, οι οποίες φαίνεται να εκτείνονται τόσο σε όλο το μήκος της διατομής, αλλά και μέχρι το μέγιστο βάθος. Ειδικότερα εμφανίζονται δύο πολύ ισχυρές ανωμαλίες που δείχνουν να διαφοροποιούνται ελαφρώς ως προς το βάθος. Η πρώτη αρχίζει στα 5.6 μέτρα μήκος και εκτείνεται μέχρι τα 16.8 μέτρα και σε βάθος 1.8-3.5, αλλά με την διόρθωση του τοπογραφικού ανάγλυφου γίνεται 4-7 μέτρα. Η δεύτερη αρχίζει από τα 16.8 και συνεχίζει έως και τα 33.6 μέτρα, σε βάθος 2.6-6.7, αλλά με την τοπογραφική διόρθωση μεταπίπτει 5-7 μέτρα. Τόσο η πρώτη όσο και η δεύτερη ανωμαλία χαρακτηρίζονται από αντίσταση που κυμαίνεται στο διάστημα 5800-29000 Ohmm. Βέβαια η δεύτερη ανωμαλία δεν έχει καταγραφεί πλήρως. Διάταξη Δίπολο-Δίπολο Στην πρώτη διατομή όπου τα ηλεκτρόδια είχαν τοποθετηθεί σε απόσταση 0.5 μέτρων, σαρώθηκε συνολικό μήκος 12 μέτρων και συλλέχθηκαν πληροφορίες μέχρι βάθος 1.1 μέτρα (Εικ.10.16). Η επεξεργασία των δεδομένων ολοκληρώθηκε σε πέντε κύκλους εφαρμογής του μαθηματικού προτύπου, ενώ το σφάλμα ισούται με 18.1 %. Εδώ 45

φαίνεται να επικρατούν τρείς σχηματισμοί που χαρακτηρίζονται από χαμηλές αντιστάσεις, ενώ όσο αυξάνει το βάθος βαθμιαία αυξάνει και η αντίσταση των σχηματισμών. Ο πρώτος σχηματισμός εμφανίζεται από την θέση 0-5 με βάθος που κυμαίνεται μεταξύ 0.1-1.1 μέτρα, ενώ η αντίσταση αρχίζει από 163 και δείχνει να φτάνει τα 776 Ohmm με μια μικρή μείωση ενδιάμεσα. Ο δεύτερος αρχίζει από την θέση 3.5 και εκτείνεται μέχρι και την θέση 6.5, ενώ το βάθος του κυμαίνεται στο διάστημα 0.1-1.1 μέτρα. Χαρακτηρίζεται από αντίσταση που δείχνει να εντοπίζεται στο διάστημα 34-163 Ohmm. Μεταξύ των δύο πρώτων σχηματισμών φαίνεται να αναπτύσσεται μια ζώνη χαμηλών αντιστάσεων. Ο τρίτος σχηματισμός αναπτύσσεται από την θέση 6.5-12 και βρίσκεται σε βάθος 0.3-1.1 μέτρα. Η αντίσταση φαίνεται να βρίσκεται εντός του διαστήματος 163-800 Ohmm. Άνω του σχηματισμού αυτού εντοπίζεται μια ζώνη χαμηλών τιμών. Με μετάθεση των ηλεκτροδίων σε μεγαλύτερη απόσταση και ίση με ένα μέτρο, σαρώθηκε μήκος διατομής 12 μέτρα, ενώ συλλέχθηκαν πληροφορίες μέχρι βάθους 2.2 μέτρα. Έπειτα από πέντε κύκλους συνεχούς εφαρμογής του μαθηματικού προτύπου προέκυψε το αποτέλεσμα που εμφανίζεται (Εικ.10.16) και χαρακτηρίζεται από σφάλμα 22.9 %. Από την θέση 0-6 εμφανίζεται σχηματισμός που δείχνει να έχει αντίσταση 676-1300 Ohmm, ενώ το βάθος του κυμαίνεται μεταξύ 0.2-1.7 μέτρα. Εσωτερικά είναι διακριτή η ανάπτυξη δύο διαφορετικών αντιστάσεων. Στην θέση 6-13 υπάρχει σχηματισμός που χαρακτηρίζεται από αντίσταση 676-1303 Ohmm και φαίνεται να βρίσκεται σε βάθος 0.2-2.2 μέτρα. Οι υψηλότερες τιμές αντίστασης όπως είναι προφανές οριοθετούνται κάτω από το βάθος των 1.3 μέτρων. Από την θέση 10-24, εμφανίζεται σχηματισμός με αντίσταση 13-182 Ohmm, ενώ το βάθος του εντοπίζεται στο διάστημα 0.2-1.7 μέτρα. Με τοποθέτηση των ηλεκτροδίων σε απόσταση 1.4 μέτρων, σαρώθηκε διατομή 46

μήκους 33.6 μέτρων, ενώ το βάθος διερεύνησης έφτασε τα 3 μέτρα (Εικ. 10.16). Η επεξεργασία των δεδομένων ολοκληρώθηκε έπειτα από πέντε κύκλους εφαρμογής του μαθηματικού προτύπου με σφάλμα 50.3 %. Στην θέση 16.8-33.6 αναπτύσσεται σχηματισμός που χαρακτηρίζεται από πολύ χαμηλές αντιστάσεις που κυμαίνονται στο διάστημα 20-122 Ohmm, ενώ το βάθος του δεν ξεπερνάει τα 1.2 μέτρα. Από την θέση 0-33.6, εμφανίζεται σχηματισμός με αντίσταση 296-717 Ohmm, ενώ χαρακτηρίζεται από κυμαινόμενο βάθος μεταξύ 0.2-2.4 μέτρα. Στην θέση 7-23.8 υπάρχει ανάπτυξη μιας πολύ ισχυρής ανωμαλίας. Χαρακτηρίζεται από υψηλές αντιστάσεις που προσδιορίζονται στο διάστημα 4200-10168 Ohmm, ενώ το βάθος του αρχίζει στα 1.2 μέτρα, ενώ με την τοπογραφική διόρθωση αυτό μετατοπίζεται στα 4 μέτρα. 47

11 Ερμηνεία αποτελεσμάτων γεωφυσικής διασκόπησης Έπειτα από την περιγραφή των παρατηρούμενων γεωφυσικών ανωμαλιών, στο σημείο αυτό θα επιχειρηθεί μια προσπάθεια για την ερμηνεία των αποτελεσμάτων. Σε πρώτο στάδιο θα πραγματοποιηθεί ανεξάρτητη ερμηνεία με βάση την εκάστοτε γεωφυσική τεχνική, ενώ σε δεύτερο στάδιο τα αποτελέσματα των δύο τεχνικών θα συγκριθούν μεταξύ τους για την δημιουργία του τελικού συμπεράσματος. Γεωμαγνητική διασκόπηση Η γεωμαγνητική διασκόπηση εφαρμόστηκε κατά δύο διαφορετικές διευθύνσεις, τόσο παράλληλα όσο και κάθετα στον άξονα του γεωμαγνητικού βορρά. Σκοπός της διπλής αυτής σάρωσης ήταν η όσο το δυνατόν λεπτομερής σάρωση του υπεδάφους του σπηλαίου, επειδή δεν ήταν σαφής η ανάπτυξη και οριοθέτηση των υποκείμενων μαγνητισμένων δομών. Παράλληλα επειδή στην περιοχή υπήρχε και εστία ηλεκτρομαγνητικού θορύβου, κρίθηκε απαραίτητο η διερεύνηση των υπαρχόντων δομών ώστε να διευκρινιστεί το ποσοστό επηρεασμού του πρωτονιακού μαγνητομέτρου. Κατά την σάρωση του γεωφυσικού δικτύου με διατομές παράλληλες στον άξονα του γεωμαγνητικού βορρά, εντοπίστηκαν γεωφυσικές ανωμαλίες που χαρακτηρίζονται από υψηλές τιμές της γεωμαγνητικής έντασης. Δείχνουν δε να διατάσσονται τόσο παράλληλα όσο και κάθετα στην διεύθυνση του γεωμαγνητικού βορρά, χωρίς όμως την σαφή ανάπτυξη πλήρους γεωμετρικού σχηματισμού. Εξαίρεση πιθανά να αποτελεί η γεωφυσική ανωμαλία που οριοθετείται στο βόρειο τμήμα του χάρτη. Η συγκεκριμένη εμφανίζει κάποια στοιχεία γεωμετρίας αλλά όχι τόσο έντονα ώστε να αποτελέσει ένδειξη για την ύπαρξη κάποιου συγκεκριμένου στόχου. Γενικά οι ανωτέρω ανωμαλίες σε όλη την διάταξη του γεωφυσικού δικτύου τείνουν να έχουν κυκλοτερές σχήμα. Έτσι το πιθανότερο είναι να αποτελούν ενδείξεις για την ύπαρξη 48

κάποιου πιθανά γεωλογικού σχηματισμού με ισχυρή σχετικά μαγνητική ιδιότητα. Προς περαιτέρω διερεύνηση των ανωτέρω ευρημάτων, πραγματοποιήθηκε ειδική επεξεργασία των γεωμαγνητικών δεδομένων μέσω εφαρμογής ειδικών μαθηματικών αλγορίθμων που θα επέτρεπαν την ανάλυση των ενδείξεων αυτών. Έτσι αρχικά εφαρμόστηκε ο αλγόριθμος Convolution (συνέλιξη), ώστε να γίνει καθαρισμός των δεδομένων από πιθανή ύπαρξη εξωγενούς θορύβου και εστίαση στις ήδη υπάρχουσες γεωμαγνητικές ανωμαλίες. Η εφαρμογή του είχε σαν αποτέλεσμα την εμφάνιση των διάφορων υποεπιφανειακών στόχων με μεγαλύτερη σαφήνεια. Παράλληλα έδωσε την δυνατότητα και σε άλλες γεωμαγνητικές ανωμαλίες να εμφανιστούν που ήταν αποκρυπτόμενες λόγω του φαινομένου της σκίασης. Σε αυτές αρχίζει και διαφαίνεται η ανάπτυξη κάποιων μικρών γεωμετρικών ιδιοτήτων, αλλά όπως είναι διακριτό πρόκειται για στόχους σε μεγαλύτερο βάθος. Με υπολογισμό της κατακόρυφης βαθμίδας επί των πραγματικών γεωμαγνητικών δεδομένων, είχε ως αποτέλεσμα την επιμέρους διάσπαση των γεωφυσικών ανωμαλιών αλλά δυστυχώς δεν μπόρεσε να αναδείξει σαφής γεωμετρικούς σχηματισμούς που απόκλειαν την ύπαρξη γεωλογικών σχηματισμών. Αντιθέτως η ίδια διαδικασία επί των καθαρισμένων δεδομένων απέδωσε σαφώς ότι οι διάφοροι υποεπιφανειακοί στόχοι διατάσσονται κάθετα στην διεύθυνση του γεωμαγνητικού βορρά, πράγμα που επιβεβαιώνει την αναγκαιότητα της σάρωσης κάθετα στον γεωμαγνητικό βορρά. Ενώ ανέδειξε την ύπαρξη γεωμαγνητικών στόχων με κάποια γεωμετρία που δείχνει να κείτονται σε μεγαλύτερο βάθος σε σχέση με τις υπάρχουσες. Η αναγωγή στον βόρειο πόλο επί των πραγματικών (αφιλτράριστων) γεωμαγνητικών δεδομένων δεν είχε το αναμενόμενο αποτέλεσμα. Η κατανομή της γεωμαγνητικής επιδεκτικότητας είχε ως αποτέλεσμα την ανάδειξη όντως σαφών μαγνητισμένων στόχων σε βάθος δύο μέτρων. Ως αποκαλυπτική 49

ένδειξη θεωρείται η σαφής συσχέτιση των υποεπιφανειακών στόχων όπου δείχνουν να αποτελούν τμήμα ενός μεγαλύτερου σχηματισμού με κάποια γεωμετρικά στοιχεία, όχι όμως ικανά να αποκλείουν την ύπαρξη δομή γεωλογικής φύσεως. Ενώ παράλληλα επιβεβαιώνουν την ανάπτυξη αυτών παράλληλα στην διεύθυνση δύσης-ανατολής. Με διερεύνηση των γεωμαγνητικών στόχων μέσω εφαρμογής της αποσυνέλιξης κατά Euler, επιβεβαιώθηκε η ανάπτυξη των γεωμαγνητικών στόχων σε μεγαλύτερο βάθος, ενώ παράλληλα ανέδειξε την ύπαρξη στόχων που οφείλονται πιθανά σε εμφάνιση γεωλογικών σχηματισμών. Αυτοί δε όπως προκύπτει από τον σχετικό γεωφυσικό χάρτη οριοθετούνται κυρίως στο βορειοδυτικό και νοτιοανατολικό τμήμα του γεωφυσικού δικτύου, με διεύθυνση σχεδόν δύσης-ανατολής. Κατά την σάρωση του γεωφυσικού δικτύου με διατομές κάθετα στον γεωμαγνητικό βορρά διαπιστώθηκε η σαφώς καλύτερη οριοθέτηση των καταγεγραμμένων γεωμαγνητικών ανωμαλιών. Όπως είναι προφανές από τον σχετικό γεωμαγνητικό χάρτη, αναπτύσσονται γεωφυσικές ανωμαλίες υψηλής μαγνήτισης στο δυτικό τμήμα του χάρτη, που υστερούν σε σαφή γεωμετρική απόδοση και χαρακτηρίζονται ως κυκλοτερείς σχηματισμοί, πιθανά οφειλόμενοι σε παρουσία γεωλογικού στόχου. Περίπου στο κέντρο του χάρτη αξιοπρόσεκτο είναι η εμφάνιση μιας ανωμαλίας με διάταξη από δύση προς ανατολή που έχει κάποια γεωμετρικά χαρακτηριστικά, αλλά οριοθετείται σε μεγαλύτερο βάθος από τις προηγούμενες ανωμαλίες. Αυτή πιθανά να υποδηλώνει την ύπαρξη μιας διαφοροποίησης που χρήζει περεταίρω διερεύνηση. Μέσω καθαρισμού των γεωμαγνητικών δεδομένων με εφαρμογή του μαθηματικού αλγορίθμου της συνέλιξης, διαπιστώνεται η ανάπτυξη των προαναφερόμενων ανωμαλιών παράλληλα προς την διεύθυνση σάρωσης. Ενώ αυτό που είναι μείζονος σημασίας είναι το γεγονός ότι αποτελούν ενδείξεις ενός γενικότερου σχηματισμού. Είναι προφανής η απουσία γεωμετρικής ανάπτυξης, πράγμα που συντείνει στην 50

πιθανότητα της παρουσίας σχηματισμού γεωλογικής προέλευσης. Επίσης είναι σαφής ο εντοπισμός στόχων σε μεγαλύτερο βάθος που εμφανίζονται με μικρότερες τιμές της μαγνητικής έντασης, αλλά χωρίς ιδιαίτερα γεωμετρικά χαρακτηριστικά. Ο υπολογισμός της κατακόρυφης βαθμίδας είχε ως αποτέλεσμα την διάσπαση των γεωφυσικών ανωμαλιών σε επιμέρους. Αυτές φαίνεται να ανήκουν σε ένα ευρύτερο κυκλοτερή σχηματισμό, με απουσία επιμέρους γεωμετρίας, γεγονός που συνεπάγεται πιθανά την ανάπτυξη γεωλογικού στόχου. Με εφαρμογή του μαθηματικού αλγορίθμου της αναγωγής στον βόρειο πόλο, διαπιστώθηκε ότι αναπτύσσεται ένας γενικά γεωλογικός σχηματισμός με μη σαφή γεωμετρικά χαρακτηριστικά. Η διερεύνηση των δεδομένων μέσω της μαγνητικής επιδεκτικότητας, ανέδειξε την παρουσία μαγνητισμένων σωμάτων σε βάθος δύο μέτρων. Όπως είναι προφανές από τον σχετικό γεωφυσικό χάρτη, αναπτύσσονται γεωφυσικές ανωμαλίες που διατάσσονται παράλληλα σχεδόν στον άξονα σάρωσης. Χαρακτηρίζονται από την απουσία σαφών γεωμετρικών ενδείξεων, ενώ εμφανίζονται τόσο με υψηλές και χαμηλές τιμές επιδεκτικότητας. Ως επί το πλείστον αποτελούν κυκλοτερείς γεωμαγνητικές ανωμαλίες που πιθανά αποτελούν τμήματα ενός ευρύτερου γεωλογικού σχηματισμού. Στο τελευταίο φαίνεται ότι οδηγεί και η επεξεργασία των δεδομένων μέσω της αποσυνέλιξης κατά Euler. Από τον συγκεκριμένο γεωφυσικό χάρτη διαπιστώνεται η ύπαρξη σχηματισμών που καταλαμβάνουν το δυτικό και ανατολικό τμήμα του γεωφυσικού δικτύου. Δεν διαπιστώνεται η εμφάνιση κάποιου συγκεκριμένου γεωμετρικού χαρακτηριστικού, πράγμα που οδηγεί στην επιβεβαίωση εμφάνισης γεωλογικού σχηματισμού. Επίσης είναι προφανές και το βάθος ανάπτυξης των σχηματισμών που φαίνεται να κυμαίνονται περίπου στα δύο μέτρα. Κατακόρυφη γεωηλεκτρική απεικόνιση Η τεχνική της κατακόρυφης γεωηλεκτρικής απεικόνισης αποτέλεσε τον βασικό μοχλό 51

της διερεύνησης του υπεδάφους του σπηλαίου. Η εφαρμογή της πραγματοποιήθηκε επί του μέγιστου μήκους του σπηλαίου με σταδιακά αύξηση της απόστασης των ηλεκτροδίων για ανάδειξη των λεπτομερειών των υποκείμενων στόχων. Το κέντρο της διάταξης διατηρήθηκε σταθερό για λόγους αναφοράς των μετρούμενων τιμών στο ίδιο σημείο αναφοράς, καθώς και ο αριθμός των εμπλεκόμενων ηλεκτροδίων. Η τοποθέτηση των ηλεκτροδίων πραγματοποιήθηκε με σχετική δυσκολία λόγω της φύσης του πατώματος του σπηλαίου, πράγμα που συνέβαλλε στην εφαρμογή μόνο δύο ηλεκτροδιακών διατάξεων, ενώ λήφθηκε σοβαρά υπόψη το τοπογραφικό ανάγλυφο της περιοχής διερεύνησης. Στο σημείο αυτό θα πραγματοποιηθεί μια προσπάθεια για ερμηνεία των εμφανιζόμενων γεωφυσικών ανωμαλιών βάση πίνακα που περιέχει τιμές ειδικής αντίστασης. Διάταξη Wenner-Schlumberger Η διάταξη αυτή με χρήση απόστασης ηλεκτροδίων 0.5 μέτρα έδειξε την κατανομή της ειδικής αντίστασης μέχρι ενός βάθους 2.4 μέτρων από την επιφάνεια του εδάφους. Με χρήση του ανωτέρω ανοίγματος το τοπογραφικό ανάγλυφο ήταν σχετικά ομαλό και δεν ήταν αναγκαία η εφαρμογή τοπογραφικής διόρθωσης των δεδομένων. Όπως είναι εμφανές από την σχετική απεικόνιση, η ειδική αντίσταση κατανέμεται με τρείς διαφορετικούς τρόπους. Κοντά στην επιφάνεια επικρατούν χαμηλές αντιστάσεις που φαίνεται να αναπτύσσονται σχεδόν σε όλο το μήκος της διατομής. Η παρουσία τους αποτελεί ένδειξη για σχηματισμό που χαρακτηρίζεται από μεγάλη αγωγιμότητα, κοινώς καλός αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος. Έτσι η ένδειξη αυτή συντείνει στην ύπαρξη αργίλου ή κάποιου σχηματισμού που έχει υποστεί εμποτισμό. Με βάση όμως τις μετρούμενες τιμές πιο πιθανή είναι η ύπαρξη εμποτισμένης αργίλου μιας και το δάπεδο του σπηλαίου είχε μεγάλο ποσοστό υγρασίας. Όσο αυξάνει το βάθος, φαίνεται ότι αρχίζει η ανάπτυξη ενός σχηματισμού που διαφοροποιείται όσον αφορά 52

την ειδική αντίσταση. Παρατηρείται μια αύξηση της τιμής της που σημαίνει ότι έχουμε αλλαγή υλικού καθώς και απουσία εμποτισμού. Πιθανά πρόκειται για παρουσία ασβεστόλιθου. Καθώς το βάθος αυξάνεται παρατηρείται μια απότομη αύξηση της ειδικής αντίστασης που δείχνει την δυσκολία διέλευσης του ηλεκτρικού ρεύματος. Τέτοιες συνθήκες δείχνουν την ανάπτυξη πιθανά κάποιου κενού χώρου. Αυτό όμως δεν μπορεί να ειπωθεί με σιγουριά στο σημείο αυτό. Υπάρχει και η πιθανότητα της ύπαρξης καρστικοποιημένου ασβεστόλιθου, που δικαιολογεί την αύξηση της ειδικής αντίστασης λόγω του μεγάλου πορώδους που τον χαρακτηρίζει. Με μεταβολή του ανοίγματος των ηλεκτροδίων από 0.5 στο ένα μέτρο, επιτεύχθηκε διερεύνηση μέχρι το βάθος των 4.8 μέτρων, ενώ εμφανίζεται άμεση διαφοροποίηση στην κατανομή της ειδικής αντίστασης. Κοντά στην επιφάνεια παρατηρείται η ανάπτυξη σχηματισμού χαμηλών αντιστάσεων, πρόκειται για τον ήδη προηγούμενο σχηματισμό. Στο σημείο όμως αυτό διακρίνεται με μειωμένο πάχος στα δεξιά της διατομής και αυξημένο στα αριστερά αυτής. Ειδικότερα στα αριστερά φαίνεται η ανάπτυξη κάποιου φακού. Το σημείο όμως που χρήζει μεγάλης προσοχής είναι η άνοδος του κατώτερου σχηματισμού με τις υψηλές αντιστάσεις. Φαίνεται να καταλαμβάνει το μεγαλύτερο τμήμα της διατομής, ενώ η ειδική αντίσταση έχει ήδη αυξηθεί αρκετά. Λόγω του γεγονότος ότι δεν έχει καταγραφεί ολοκληρωτικά με βάση το παρών άνοιγμα ηλεκτροδίων, δεν μπορεί να ειπωθεί με σιγουριά η ένδειξη κενού χώρου. Έτσι αποφασίστηκε η περεταίρω διερεύνηση με χρήση απόστασης ηλεκτροδίων 1.4 μέτρα, το μέγιστο επιτρεπόμενο με βάση τις διαστάσεις του σπηλαίου. Κατά την χρήση του ανοίγματος αυτού, ήταν επιτακτική ανάγκη η τοπογραφική διόρθωση των δεδομένων, όπως είναι εμφανές και στην σχετική απεικόνιση. Με τα ηλεκτρόδια σε μεγαλύτερη απόσταση πραγματοποιήθηκε καταγραφή της ειδικής αντίστασης μέχρι 53

βάθους 6.7 μέτρων. Στα επιφανειακά στρώματα φαίνεται η συρρίκνωση του σχηματισμού χαμηλών αντιστάσεων τόσο σε μήκος όσο και σε βάθος. Ενώ αμέσως κάτω από αυτόν υπάρχει αύξηση της ειδικής αντίστασης σε πολύ υψηλά επίπεδα. Διαπιστώνεται η ανάπτυξη σχηματισμών με αδυναμία διέλευσης του ηλεκτρικού ρεύματος και στο σημείο αυτό επιβεβαιώνεται η ανάπτυξη κενών χώρων. Μάλιστα αυτοί φαίνεται να είναι τμήματα ενός ευρύτερου σχηματισμού που αυτή την στιγμή δεν μπορεί να καταγραφεί πλήρως. Στο σημείο αυτό αποφασίστηκε και η εφαρμογή της διάταξης δίπολο-δίπολο, με σκοπό να καταγραφεί η αλληλουχία των στρωμάτων και να εντοπιστεί ο κενός χώρος με μεγαλύτερη σαφήνεια. Διάταξη Δίπολο-Δίπολο Η διάταξη αυτή εφαρμόστηκε με τις ίδιες αποστάσεις ηλεκτροδίων όπως και στην προηγούμενη τεχνική για λόγους σύγκρισης. Κατά την εφαρμογή των ηλεκτροδίων με απόσταση 0.5 μέτρα, πραγματοποιήθηκε καταγραφή της κατανομής της ειδικής αντίστασης μέχρι βάθους 1 μέτρου. Όπως προκύπτει από την σχετική απεικόνιση, φαίνεται ότι μέχρι το πρώτο μέτρο επικρατεί η ανάπτυξη σχηματισμών που χαρακτηρίζεται από μεγάλη αγωγιμότητα. Οι τιμές της αντίστασης είναι τέτοιες που υποδεικνύουν την ανάπτυξη αργίλου και μάλιστα εμποτισμένης σε αρκετά σημεία. Οι σχηματισμοί δημιουργούν φακούς. Ενώ κοντά στο ένα μέτρο βάθος αρχίζει και εμφανίζεται ο βαθύτερος ορίζοντας υψηλότερης αντίστασης. Με τοποθέτηση των ηλεκτροδίων σε απόσταση ενός μέτρου παρατηρείται διαφοροποίηση στην κατανομή της ειδικής αντίστασης, ενώ το βάθος διερεύνησης ανέρχεται στα δύο μέτρα. Πιο συγκεκριμένα, η ζώνη χαμηλών τιμών έχει περιοριστεί στα δεξιά της διατομής, ενώ έχει αυξηθεί το πάχος της, παραμένει όμως η ανάπτυξη 54

φακών. Παράλληλα έχουν αρχίσει να εμφανίζονται σχηματισμοί υψηλής αντίστασης που δείχνουν να κατέρχονται σε μεγαλύτερο βάθος. Για αυτούς δεν μπορεί να ειπωθεί με σιγουριά ότι είναι ένδειξη κενών χώρων μιας και δεν έχουν χαρτογραφηθεί πλήρως. Δεν υπάρχει όμως αμφιβολία ότι πρόκειται για κάποιο ασβεστολιθικό υλικό. Κατά την τοποθέτηση των ηλεκτροδίων σε απόσταση 1.4 μέτρων, γίνεται πλήρη ανατροπή των ενδείξεων. Το βάθος διερεύνησης έχει φτάσει τα τρία μέτρα. Στα μικρά βάθη φαίνεται και πάλι ο σχηματισμός με τις χαμηλές αντιστάσεις που τώρα εκτείνεται σε όλη την διατομή, ενώ στα δεξιά δείχνει αύξηση του ποσοστού εμποτισμού. Πρόκειται για τον σχηματισμό αργίλου. Όμως η βασική ανατροπή συντελείται στο μέσον της διατομής και σε βάθος 1.2 μέτρα και κάτω. Από το σημείο αυτό φαίνεται η ανάπτυξη ενός σχηματισμού που χαρακτηρίζεται από πολύ υψηλές τιμές της ειδικής αντίστασης. Επίσης είναι χαρακτηριστική η αδυναμία διέλευσης του ηλεκτρικού ρεύματος και έχει αρχίσει να διαφαίνεται το χαρακτηριστικό σχήμα του κενού χώρου. Βέβαια καλό θα ήταν να είχε χαρτογραφηθεί ολόκληρη η γεωφυσική ανωμαλία, αλλά αυτό κατέστη αδύνατο λόγω μικρού μήκους της περιοχής διερεύνησης. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να ειπωθεί ότι η ύπαρξη του κενού χώρου επιβεβαιώθηκε από την εφαρμογή σεισμικής διάθλασης από τον Δρ. Β. Καραστάθη. 55

12 Συμπεράσματα Η γεωφυσική διασκόπηση αποτελεί μια μη καταστροφική τεχνική που χαρακτηρίζεται από την ιδιότητα της προσαρμογής της στις εκάστοτε ανάγκες έρευνας. Η επιλογή των κατάλληλων συσκευών καθώς και ο τρόπος εφαρμογής τους είναι το κλειδί για την δημιουργία έγκυρων αποτελεσμάτων. Βέβαια σε αυτό θα πρέπει να προστεθεί και η εμπειρία του υποψήφιου ερευνητή ο οποίος καλείται να ερμηνεύσει τα αποτελέσματα των μετρήσεων. Για την συγκεκριμένη περίπτωση λήφθηκε υπόψη τόσο το γεωλογικό καθεστώς του σπηλαίου όσο και η ευρύτερη γεωλογία της περιοχής έρευνας. Λόγω της φύσης της έρευνας εφαρμόστηκε ένα σύνολο διαφορετικών τεχνικών από τις οποίες επιλέχτηκαν αυτές που είχαν την δυνατότητα να αποδώσουν το αναμενόμενο αποτέλεσμα, σε σχέση με το επικρατών καθεστώς της περιοχής διερεύνησης και τις διαστάσεις αυτής. Η γεωμαγνητική έρευνα εφαρμόστηκε με την βοήθεια δύο πρωτονιακών μαγνητομέτρων με στόχο τον εντοπισμό πιθανών μαγνητισμένων στόχων ανθρωπογενούς προέλευσης. Η γεωμαγνητική διασκόπηση εφαρμόστηκε σε δύο διαφορετικές διευθύνσεις με σκοπό την καλύτερη καταγραφή των υποεπιφανειακών στόχων, πράγμα που επιβεβαιώθηκε από τα αποτελέσματα της επεξεργασίας. Εντοπίστηκαν στόχοι οι οποίοι όμως δεν έχουν σαφείς ενδείξεις ότι πρόκειται για αποτέλεσμα ανθρωπογενούς παρέμβασης, αλλά συντείνουν στην άποψη ότι πρόκειται για την παρουσία γεωλογικού σχηματισμού. Και μάλιστα αποτελούν τμήματα ενός μεγαλύτερου τμήματος. Κατά την έρευνα αυτή επιλέχτηκαν τα πρωτονιακά μαγνητόμετρα λόγω της ιδιότητας να καταγράφουν τους μαγνητικούς στόχους με μεγαλύτερη σαφήνεια, που οφείλεται στην υψηλή ευαισθησία τους. Τα σταθερό μαγνητόμετρο τοποθετήθηκε εκτός του σπηλαίου και σε μια απόσταση περίπου 100 μέτρων ώστε να είναι εφικτή η αναφορά των μετρήσεων στο ίδιο σημείο αναφοράς. 56

Ανά τακτά χρονικά διαστήματα είναι απαραίτητη ο έλεγχος των μετρήσεων του σταθερού μαγνητομέτρου, ειδικά όταν στην περιοχή έρευνας υπάρχει εγκατεστημένη αντέννα. Κατά το χρονικό διάστημα σταθεροποίησης του σταθερού μαγνητόμετρου, πραγματοποιήθηκε μια σειρά μετρήσεων με περιστροφή του αισθητήρα ανά 90 ο ώστε να υπολογιστεί το ποσοστό επηρεασμού των τιμών και εν συνεχεία να αφαιρεθεί από τις μετρήσεις του κινητού μαγνητόμετρου. Παράλληλα λήφθηκε υπόψη και η μεταβολή της ημερήσιας γεωμαγνητικής ολίσθησης. Λόγω της εργασίας σε εσωτερικό τμήμα του σπηλαίου δόθηκε προσοχή στο γεγονός ώστε η συσκευή να έχει μόνιμα καινούργια ξηρά στοιχεία λόγω της ύπαρξης πληθώρας φορτισμένων ιόντων, που θα επιδρούσαν αρνητικά κατά την διάρκεια της έρευνας. Η εφαρμογή της κατακόρυφης γεωηλεκτρικής απεικόνισης, πραγματοποιήθηκε μέσω των διατάξεων Wenner-Schlumberger & Dipole-Dipole, καθώς και με απόσταση ηλεκτροδίων 0.5, 1 και 1.4 μέτρα. Με την πρώτη διάταξη, ο χειριστής είχε την δυνατότητα της καταγραφής της κατανομής της ειδικής αντίστασης σε μεγαλύτερο βάθος, ενώ με την δεύτερη κατέστη δυνατή η χαρτογράφηση των διάφορων γεωλογικών σχηματισμών. Λόγω παρουσίας τοπογραφικού ανάγλυφου, λήφθηκε υπόψη η υψομετρική διαφορά των ηλεκτροδίων, ώστε οι διάφοροι υπεδαφικοί στόχοι να τοποθετηθούν στην σωστή τους θέση. Βέβαια πρέπει να ειπωθεί ότι η διαφοροποίηση του ανάγλυφου, επηρέασε μόνο το μεγαλύτερο άνοιγμα των ηλεκτροδίων. Η τεχνική αυτή επιβεβαίωσε την ύπαρξη γεωλογικού σχηματισμού και μάλιστα έδωσε ενδείξεις για την ανάπτυξη κενού χώρου. Λόγω αδυναμίας τοποθέτησης ηλεκτροδίων σε μεγαλύτερη απόσταση, δεν ήταν δυνατή η καθολική χαρτογράφηση της αναπτυσσόμενης ανωμαλίας. Αλλά μέχρι το σημείο αυτό αποτελούσε μια επιτυχή προσπάθεια. Και οι δύο διατάξεις ηλεκτροδίων εντόπισαν τους ίδιους σχηματισμούς καθώς και την ένδειξη κενού χώρου. Πρέπει να σημειωθεί 57

ότι είναι απαραίτητη η διαδικασία ελέγχου καλών επαφών μεταξύ ηλεκτροδίων και εδάφους πριν την έναρξη των μετρήσεων. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται άμεσος έλεγχος των προβληματικών ηλεκτροδίων και όπου χρειάζεται τοποθετείται αλατούχο διάλυμα στην βάση του προβληματικού ηλεκτροδίου. Με τον τρόπο αυτό μειώνεται ο χρόνος λήψης των μετρήσεων, ενώ αποφεύγονται σφάλματα λόγω κακών επαφών στα πλαίσια του δυνατού. Η επιβεβαίωση της ύπαρξης κενού προήλθε από την εφαρμογή μια άλλης τεχνικής, τη σεισμική διάθλαση, που χαρακτηρίζεται από υψηλή διακριτική ικανότητα. Αυτή εφαρμόστηκε από τον Δρ. Βασίλειο Καραστάθη (Γεωδυναμικό Ινστιτούτο), στα πλαίσια συνεργασίας στο παρών ερευνητικό πρόγραμμα. Για άλλη μια φορά είναι γεγονός η συμβολή της γεωφυσικής στην επίλυση συγκεκριμένου προβλήματος και μάλιστα με μη καταστροφικό τρόπο. Ενώ ο συνδυασμός ανεξάρτητων τεχνικών, έχει ως αποτέλεσμα την επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων. Βασικό όμως ρόλο παίζει η σωστή διαχείριση του προβλήματος από τον εκάστοτε ερευνητή. 58

13 Προβλήματα κατά την έρευνα Κατά την διάρκεια της εφαρμογής της γεωφυσικής διασκόπησης στο σπήλαιο Λεοντάρι αντιμετωπίστηκαν επιτυχώς τα παρακάτω προβλήματα : 1. Στην περιοχή υπήρχε εγκατεστημένη αντένα που εξέπεμπε ηλεκτρομαγνητικό σήμα. Λήφθηκε μέριμνα ώστε να υπολογιστεί το ποσοστό επηρεασμού από τις συσκευές των μαγνητομέτρων ώστε να αφαιρεθούν από τα δεδομένα και να αποφευχθεί όσο το δυνατόν το φαινόμενο της σκίασης. 2. Ανά τακτά χρονικά διαστήματα ελεγχόταν η καλή λειτουργία τόσο του σταθερού όσο και του κινητού μαγνητομέτρου. Παράλληλα τα ξηρά τους στοιχεία άλλαζαν καθημερινά κυρίως του κινητού λόγω ύπαρξης φορτισμένων σωματιδίων 3. Λόγω μικρής διάστασης του μέγιστου άξονα του σπηλαίου, υπολογίστηκε το μέγιστο δυνατό άνοιγμα ηλεκτροδίων. Το εσωτερικό του σπηλαίου παρουσίαζε διαφοροποίηση στο υψόμετρο. Έτσι αρχικά χαράχθηκε ο άξονας λήψης των μετρήσεων και στην συνέχεια με βήμα ενός μέτρου καταγράφηκε το τοπογραφικό ανάγλυφο ώστε να εφαρμοστεί η διόρθωση των δεδομένων της κατακόρυφης γεωηλεκτρικής απεικόνισης. 4. Η τοποθέτηση των ηλεκτροδίων απαιτούσε ιδιαίτερη προσοχή και προσπάθεια λόγω της φύσης του υπάρχοντος γεωλογικού καθεστώτος. 5. Κατά την διάρκεια των μετρήσεων με την κατακόρυφη γεωηλεκτρική απεικόνιση, στο αντιστασιόμετρο είχε εξαρχής προσαρτηθεί εξωτερικός συσσωρευτής ώστε να αποφευχθεί η αποφόρτιση των εσωτερικών του ξηρών στοιχείων. 6. Κατά την προσπάθεια εφαρμογής γεωηλεκτρικής χαρτογράφησης μέσω του ηλεκτρόμετρου Geoscan RM4, διαπιστώθηκε ότι η μετρούμενη αντίσταση 59

ήταν εκτός των ορίων της συσκευής και έτσι η μέθοδος αυτή εγκαταλείφτηκε. 7. Πραγματοποιήθηκε προσπάθεια μέτρησης της αντίστασης μέσω της συσκευής sirotem, αλλά λόγω ανομοιομορφίας του εδαφικού καλύμματος του σπηλαίου, δεν ήταν δυνατή η σωστή τοποθέτηση του πηνίου και έτσι η μέθοδος αυτή δεν εφαρμόστηκε. 8. Οι χειριστές των συσκευών άλλαζαν συνεχώς ανά μια ώρα. Η επικρατούσα χαμηλή θερμοκρασία εντός του σπηλαίου σε συνδυασμό με την υγρασία, είχε ως αποτέλεσμα την μέριμνα της καλής υγείας του προσωπικού της γεωφυσικής ομάδας. 9. Η εφαρμογή της διάταξης Wenner δεν κατέστη δυνατή, λόγω αδυναμίας προσπέλασης του ηλεκτρικού πεδίου στο υπέδαφος. 60

14 Βιβλιογραφία Little More Scientific Engineering (1994). Proton magnetometer Elsec 820. Campus Geophysical Instruments LTD, (1995) Campus Geopulse, Campus Geophysical Instruments LTD, (1995). Παπαζάχος Β.Κ. (1996). Ηλεκτρικές Μέθοδοι, Εισαγωγή στην Εφαρµοσµένη Γεωφυσική, Σελ. 237-278 Παπαζάχος Β.Κ. (1996). Μαγνητικές μέθοδοι, Εισαγωγή στην Εφαρµοσµένη Γεωφυσική, Σελ. 237-278? Loke M.H. (1997). Electrical Imaging surveys for enviromental and engineering studies, Apractical guide to 2D and 3D surveys. Electrical Tomography with the Geopulse, Imager25 and imager50 modules. Π. Στεφανόπουλος (2002). Η Συμβολή της Γεωφυσικής με την κατακόρυφη ηλεκτρική απεικόνιση στην επίλυση Γεωαρχαιολογικών και Περιβαλλοντικών Προβλημάτων. Διδακτορική Διατριβή, Τμήμα Γεωλογίας, Πανεπιστήμιο Πατρών Loke (1995-2006). 2D Resistivity & IP Inversion Στεφανόπουλος-Παπαμαρινόπουλος (2009). Χρήσεις γεωφυσικών συσκευών και λογισμικών, υπαίθριων ασκήσεων. Τεύχος Ι & ΙΙ, Τμήμα Γεωλογίας, Πανεπιστήμιο Πατρών 61

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 62

Εικόνα 10 1 : Κατανομή της γεωμαγνητικής έντασης κατά την διεύθυνση Ν-Β 63

Εικόνα 10 2 : Εφαρμογή συνέλιξης κατά την διεύθυνση Ν-Β 64

Εικόνα 10 3 : Σκίαση δεδομένων κατά την διεύθυνση Ν-Β 65

Εικόνα 10 4 : Κατακόρυφη βαθμίδα κατά την διεύθυνση Ν-Β 66

Εικόνα 10 5 : Κατανομή μαγνητικής επιδεκτικότητας κατά την διεύθυνση Ν-Β 67

Εικόνα 10 6 : Αναγωγή στον Β. Πόλο κατά την διεύθυνση Ν-Β 68

Εικόνα 10 7 : Εφαρμογή αποσυνέλιξης κατά Euler κατά την διεύθυνση Ν-Β 69

Εικόνα 10 8 : Κατανομή της γεωμαγνητικής έντασης κατά την διεύθυνση Δ-Α 70

Εικόνα 10 9 : Εφαρμογή της συνέλιξης κατά την διεύθυνση Δ-Α 71

Εικόνα 10 10 : Σκίαση των δεδομένων κατά την διεύθυνση Δ-Α 72

Εικόνα 10 11 : Κατακόρυφη βαθμίδα κατά την διεύθυνση Δ-Α 73

Εικόνα 10 12 : Κατανομή μαγνητικής επιδεκτικότητας κατά την διεύθυνση Δ-Α 74