Συσχέτιση φυσικομηχανικών ιδιοτήτων με το κοκκομετρικό μέγεθος και την ορυκτολογική σύσταση των ανθρακικών πετρωμάτων της Ανατολικής Μακεδονίας

Abstract

The marbles quarried in the areas Volakas, Granitis, Ochyro, Piges and Pyrgoi are classified according to their mineralogical composition into a) dolomitic and b) dolomitic-calcitic marbles. The percentage of dolomite in these marbles ranges from 85% to 97%, while that of calcite from 3% to 12%. Quartz, apatite, phlogopite, chlorite, muscovite, magnetite and pyrite occur as accessory minerals. The above are characterized as ultra fine-grained with granoblastic texture, while their crystal binding is characterized as triple-point junction and loboidal. Their white colour is attributed to their mineralogical composition, more specifically to the presence of ultra-fine-grained dolomite with prevailing grain dimensions of 0.05 mm to 0.2 mm. The grey colour is attributed to the particle differentiation and to the presence of bitumens. The marbles quarried in the areas of Xeropotamos and Vathylakkos are calcitic and are tectonically affected very intensively. Their texture is mainly granoblastic - brecciated. The calcite content in these rocks ranges from 90% to 98%, while that of dolomite ranges from 2% to 10%. These marbles are characterized as fine-grained, present granoblastic texture and their crystal binding is characterized as triple-point junction and loboidal. The marbles quarried in the Thassos Island are mainly dolomitic (snow-white), while with small production of calcitic marbles, known as semi-white crystallines of Thassos, participates. The white colour in the dolomitic marbles of Thassos is attributed to the presence of coarse-grained dolomite with dominant crystal size from 1 mm to 1.3 mm. The white colour in the calcitic marbles of Thassos is attributed to the presence of the medium coarse-grained calcite, with crystal size around 0.4 mm for the crystalline of Maries and around 1.5 mm for the crystalline of Theologos. The presence of agglomerates or bands of grey colour in the crystalline of Theologos is mainly attributed to the presence of bitumens in its mass, and also to the presence of non carbonate minerals such as phlogopite, hornblende and fluorine apatite.The mineral chemistry performed on dolomitic marbles showed that the percentage of magnesium oxide (MgO) ranges from 20.52% to 22.67%, while the percentage of calcium oxide (CaO) ranges from 28.53% to 30.09%. The corresponding mineral chemistry of the calcitic marbles showed that the percentage of calcium oxide (CaO) ranges from 49.19% to 54.06%, while magnesium oxide (MgO) participates with a very small amount ranging from 0.55% to 1.20%. The values of bulk specific gravity in the dolomitic marbles, fine–grained or coarse–grained, are clearly higher than those in the calcitic marbles (fine–grained or coarse–grained) ranging for the dolomitic marbles from 2,825 kg/m3 to 2,848 kg/m3 and for the calcitic marbles from 2,694 kg/m3 to 2,714 kg/m3.The values of open porosity in the ultra fine–grained dolomitic marbles of Falakro Mountain are high, almost double, than those of the calcitic marble (fine–grained to coarse–grained), but also to those of coarse–grained dolomitic marbles of Thassos.The values of the water absorption in the ultra fine-grained dolomitic marbles of Falakro Mountain are high, almost twice or three times, compared to the calcitic marbles (fine- and coarse-grained) but also to those of coarse-grained dolomitic marbles of Thassos.The values of compressive strength in the dolomitic marbles are higher, almost twice or three times, compared to the calcitic marbles (fine- and coarse-grained). The coarse-grained dolomitic and calcitic marbles present the lowest values of compressive strength.The lowest values of resistance to tension possess the ultra fine-grained dolomitic marbles: white of Granitis Falakro (T=4 Mpa) and white of Pyrgoi Falakro (T=6 Mpa). The highest values are recorded in the white of Piges Falakro (ultra fine-grained dolomitic marble, T= 16 Mpa), in the snow-white of Thassos (coarse-grained dolomitic marble, T=16 Mpa) and in the semi-white “pseudo-breccia” of Xeropotamos (calcitic marble, T=17 Mpa).The absolute highest value of wear from friction is presented by the White of the Falakro, ultra fine-grained dolomitic marble (4.47 mm), while the lower values are presented by the marble types of: a) White of the Piges Falakro (ultra fine-grained dolomitic marble, 2.20 mm) and b) Crystalline of Theologos Thassos (coarse-grained calcitic marble, 2.20 mm).The mean micro-hardness values (HKm.o.) in the dolomitic marbles (coarse- and ultra fine-grained) are higher, almost double, than those of the calcitic marbles (fine- and coarse-grained). The results of all the laboratory examinations show that the selection of decorative rocks in the various constructions has to be based on the correlation of the physicochemical characteristics with the mineralogical-petrographic and textural characteristics that dominate those of the aesthetic ones. By this dissertation scientific data are provided to marble users (manufacturers, civil engineers, architects etc), for the selection of the most appropriate marble types available in the market, coming from the most important marble bearing region of Greece, Eastern Macedonia.

Τα μάρμαρα τα οποία εξορύσσονται στις περιοχές Βώλακα, Γρανίτη, Οχυρού, Πηγών και Πύργων κατατάσσονται με βάση την ορυκτολογική τους σύσταση σε α) δολομιτικά και β) δολομιτικά-ασβεστιτικά μάρμαρα. Το ποσοστό συμμετοχής του δολομίτη στα παραπάνω μάρμαρα κυμαίνεται από 85% έως 97%, ενώ του ασβεστίτη από 3% έως 12%. Ως επουσιώδη ορυκτά συμμετέχουν τα: χαλαζίας, απατίτης, φλογοπίτης, χλωρίτης, μοσχοβίτης, μαγνητίτης και σιδηροπυρίτης. Τα παραπάνω μάρμαρα χαρακτηρίζονται ως υπέρ-λεπτόκοκκα, με ιστό γρανοβλαστικό, ενώ ο τρόπος σύνδεσης των κρυστάλλων τους είναι τύπου “τριπλά σημεία επαφής” και “λοβοειδής”. Το λευκό χρώμα αυτών των μαρμάρων οφείλεται στην ορυκτολογική σύστασή τους, δηλαδή στην παρουσία του λεπτόκοκκου δολομίτη με επικρατέστερες διαστάσεις από 0,05 mm έως 0,2 mm. Το τεφρό χρώμα οφείλεται στην κοκκομετρική διαφοροποίηση, καθώς και στην παρουσία οργανικής ύλης.Τα μάρμαρα που εξορύσσονται στις περιοχές Ξηροπόταμου και Βαθύλακκου είναι ασβεστιτικά και παρουσιάζονται έντονα τεκτονικά καταπονημένα. Ο ιστός τους είναι κυρίως γρανοβλαστικός – ψευδο-λατυποπαγής. Το ποσοστό συμμετοχής του ασβεστίτη κυμαίνεται από 90% έως 98%, ενώ του δολομίτη από 2% έως 10% περίπου. Τα μάρμαρα αυτά χαρακτηρίζονται ως λεπτόκοκκα, παρουσιάζουν γρανοβλαστικό ιστό και ο τρόπος σύνδεσης των κρυστάλλων τους είναι τύπου “τριπλά σημεία επαφής” και “λοβοειδής”. Τα μάρμαρα που εξορύσσονται στη Νήσο Θάσο είναι κυρίως δολομιτικά (χιονόλευκα), ενώ με μικρότερη παραγωγή συμμετέχουν και τα ασβεστιτικά μάρμαρα, γνωστά ως ημίλευκες κρυσταλλίνες Θάσου. Το λευκό χρώμα στα δολομιτικά μάρμαρα της Θάσου οφείλεται στην παρουσία του αδρόκοκοκκου δολομίτη, με επικρατέστερο μέγεθος κρυστάλλων από 1 mm έως 1,3 mm. Τo λευκό χρώμα στα ασβεστιτικά μάρμαρα της Θάσου οφείλεται στην παρουσία μεσόκοκκου και αδρόκοκκου ασβεστίτη, με επικρατέστερο μέγεθος κρυστάλλων για την κρυσταλλίνα Μαριών γύρω στα 0,4 mm και για την κρυσταλλίνα του Θεολόγου γύρω στα 1,5 mm. Η εμφάνιση συσσωματωμάτων ή ταινιώσεων τεφρής απόχρωσης στην κρυσταλλίνα του Θεολόγου, οφείλεται κατά κύριο λόγο στην ύπαρξη βιτουμενίων στη μάζα, αλλά και στην παρουσία μη ανθρακικών ορυκτών, όπως του φλογοπίτη, της κεροστίλβης και του φθοριούχου απατίτη.Οι ορυκτοχημικές αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν σε δολομίτες έδειξαν, ότι το ποσοστό του οξειδίου του μαγνησίου (MgO) κυμαίνεται από 20,52% έως 22,67%, ενώ το ποσοστό του οξειδίου του ασβεστίου (CaO) κυμαίνεται από 28,53% έως 30,09%. Οι ορυκτοχημικές αναλύσεις σε ασβεστίτες έδειξαν, ότι το ποσοστό του οξειδίου του μαγνησίου (MgO), στα δείγματα που μελετήθηκαν, κυμαίνεται από 0,55% έως 1,20%, ενώ το ποσοστό του οξειδίου του ασβεστίου (CaO) κυμαίνεται από 49,19% έως 54,06%. Οι τιμές του φαινόμενου ειδικού βάρους στα δολομιτικά μάρμαρα, λεπτόκοκκα ή αδρόκοκκα, είναι σαφώς μεγαλύτερες από εκείνες των ασβεστιτικών μαρμάρων (λεπτόκοκκα ή αδρόκοκκα) και κυμαίνονται για τα δολομιτικά από 2.825 kg/m3 έως 2.848 kg/m3 και για τα ασβεστιτικά από 2.694 kg/m3 έως 2.714 kg/m3. Οι τιμές του ανοικτού πορώδους στα υπέρ-λεπτόκοκκα δολομιτικά μάρμαρα είναι αυξημένες, σχεδόν διπλάσιες, από εκείνες των ασβεστιτικών μαρμάρων (λεπτόκοκκων έως αδρόκοκκων), αλλά και από εκείνες των αδρόκοκκων δολομιτικών μαρμάρων της Θάσου.Οι τιμές της υδαταπορρόφησης στα υπέρ-λεπτόκοκκα δολομιτικά μάρμαρα είναι αυξημένες, σχεδόν διπλάσιες ή και τριπλάσιες, από εκείνες των ασβεστιτικών μαρμάρων (λεπτόκοκκων-αδρόκοκκων), αλλά και από εκείνες των αδρόκοκκων δολομιτικών μαρμάρων της Θάσου.Οι τιμές της αντοχής στη θλίψη στα δολομιτικά μάρμαρα είναι μεγαλύτερες, σχεδόν διπλάσιες ή και τριπλάσιες, από εκείνες των ασβεστιτικών μαρμάρων (λεπτόκοκκων-αδρόκοκκων). Τα αδρόκοκκα δολομιτικά και ασβεστιτικά μάρμαρα εμφανίζουν τις χαμηλότερες τιμές στην αντοχή στη θλίψη.Τις χαμηλότερες τιμές της αντοχής στην κάμψη παρουσιάζουν τα υπέρ-λεπτόκοκκα δολομιτικά μάρμαρα: λευκό Γρανίτη Φαλακρού (T=4 Mpa) και λευκό Πύργων Φαλακρού (T=6 Mpa). Οι υψηλότερες τιμές καταγράφονται στο λευκό Πηγών Φαλακρού (υπέρ-λεπτόκοκκο δολομιτικό, Τ=16 Mpa), στο χιονόλευκο Θάσου (αδρόκοκκο δολομιτικό, T=16 Mpa) και στο ημίλευκο «ψευδο-λατυποπαγές» Ξηροπόταμου (ασβεστιτικό, T=17 Mpa).Την απόλυτη υψηλότερη τιμή της φθοράς από τριβή παρουσιάζει το Λευκό Φαλακρού, υπέρ-λεπτόκοκκο δολομιτικό μάρμαρο (4,47 mm), ενώ τις χαμηλότερες τιμές παρουσιάζουν τα μάρμαρα α) Λευκό Πηγών Φαλακρού (υπέρ-λεπτόκοκκο δολομιτικό μάρμαρο, 2,20 mm) και β) κρυσταλλίνα Θεολόγου Θάσου (αδρόκοκκο ασβεστιτικό μάρμαρο, 2,20 mm). Οι μέσες τιμές της μικροσκληρότητας (ΗΚm.o.) στα δολομιτικά μάρμαρα (αδρόκοκκα-υπέρ-λεπτόκοκκα) είναι μεγαλύτερες, σχεδόν διπλάσιες, από εκείνες των ασβεστιτικών μαρμάρων (λεπτόκοκκων-αδρόκοκκων).Τα αποτελέσματα όλων των εργαστηριακών εξετάσεων καταδεικνύουν ότι, η επιλογή των διακοσμητικών πετρωμάτων στις διάφορες κατασκευές, θα πρέπει να καθορίζεται από τη συσχέτιση των φυσικομηχανικών ιδιοτήτων με τα ορυκτολογικά-πετρογραφικά και ιστολογικά χαρακτηριστικά τους τα οποία υπερέχουν των αισθητικών χαρακτηριστικών. Με τη διατριβή αυτή παρέχονται επιστημονικά δεδομένα στους χρήστες μαρμάρου (κατασκευαστές, πολιτικούς μηχανικούς, αρχιτέκτονες, κ.ά.), για την επιλογή των καταλληλότερων τύπων μαρμάρων, που διαθέτονται στην αγορά και προέρχονται από τη σημαντικότερη μαρμαροφόρα περιοχή της Ελλάδος, την Ανατολική Μακεδονία.