Ανθρακικά πετρώματα από περιοχές της Δυτικής Ελλάδας
Authors: Μπουρούνη Πηνελόπη 
Published: April 2021

Στα πλαίσια της παρούσας Διατριβής διερευνώνται τα γεωλογικά, λιθολογικά, ορυκτοχημικά και γεωχημικά χαρακτηριστικά των Μεσοζωικών ανθρακικών πετρωμάτων, των ζωνών Ιόνιας, Γαβρόβου – Τριπόλεως και Ωλονού – Πίνδου, των περιοχών Αχαΐας και Αιτωλοακαρνανίας, και προσδιορίζεται μία σειρά φυσικών, χημικών και τεχνολογικών ιδιοτήτων, στο λεπτομερές κονιοποιημένο προϊόν τους. Η έρευνα εστιάζει στην κατανόηση των ρυθμιστικών παραγόντων που επηρεάζουν αυτές τις ιδιότητες, στη συσχέτισή τους με εγγενείς ορυκτοπετρογραφικές ιδιότητες, καθώς και στην επίδραση που αυτές έχουν, στην καταλληλότητα των ανθρακικών πετρωμάτων για χρήση ως πληρωτικά υλικά, αλλά και σε άλλους βιομηχανικούς τομείς. Για τον σκοπό αυτό, κατά το πρώτο στάδιο της μελέτης, διεξάχθηκε γεωλογική έρευνα, κατά την οποία πραγματοποιήθηκε συλλογή υπαίθριων παρατηρήσεων, όπως και συστηματική δειγματοληψία, υγιών δειγμάτων, ασβεστολίθων, δολομιτών και δολομιτικών ασβεστολίθων, με βάση τις λιθολογικές διαφοροποιήσεις που αναγνωρίστηκαν στην ύπαιθρο και καλύπτοντας ολόκληρη την έκταση και το στρωματογραφικό εύρος των ανθρακικών εμφανίσεων και των δύο περιοχών. Κατασκευάστηκαν και ψηφιοποιήθηκαν γεωλογικοί – δειγματοληπτικοί χάρτες των περιοχών μελέτης. Η εργαστηριακή έρευνα που ακολούθησε, περιέλαβε τη λιθολογική μελέτη των συλλεχθέντων δειγμάτων, ξεκινώντας με τη μακροσκοπική περιγραφή, με ιδιαίτερη έμφαση στην υφή, το κοκκομετρικό μέγεθος και το χρώμα των πετρωμάτων. Η επακόλουθη μικροσκοπική μελέτη, σε πολωτικό μικροσκόπιο διερχόμενου φωτός, όπου μελετήθηκαν τα πρωτογενή και δευτερογενή, ορυκτολογικά και ιστολογικά χαρακτηριστικά, οδήγησε στην ταξινόμηση των πετρωμάτων σε πετρογραφικές ομάδες – λιθότυπους (με βάση κυρίως τα σχήματα ταξινόμησης των Folk και Dunham). Προέκυψε για τη ζώνη Πίνδου, ότι η πλειονότητα των λιθοτύπων κατανέμεται κυρίως ανάμεσα σε μικριτικές ποικιλίες και λιγότερο στους σπαριτικούς (κοκκολιθικούς) τύπους, στη ζώνη Τρίπολης παρατηρείται χαμηλή αντιπροσώπευση των καθαρά μικριτικών τύπων και εμφανίζονται δολομίτες στην Αχαΐα, ενώ στην Ιόνια ζώνη, τα ανθρακικά μοιράζονται ανάμεσα σε μικριτικούς και σπαριτικούς λιθότυπους. Με βάση τη μικροσκοπική μελέτη επιλέχθηκαν αντιπροσωπευτικά δείγματα πετρωμάτων, με σκοπό να αναλυθούν ορυκτολογικά, ορυκτοχημικά και πετροχημικά. Ορυκτολογικοί προσδιορισμοί πραγματοποιήθηκαν, με τη μέθοδο της περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ (XRD), τόσο σε ως έχει δείγματα, όσο και επί του αδιάλυτου υπολείμματος, για τον ακριβέστερο προσδιορισμό της ορυκτολογικής σύστασης των προσμείξεων. Οι ασβεστόλιθοι της Ζ. Πίνδου αναδείχθηκαν κυρίως ως μη καθαροί (Qtz, Ill, Chl, οι κύριοι ρυπαντές), οι ασβεστόλιθοι και δολομίτες της Ζ. Τρίπολης βρέθηκαν καθαροί, με αξιόλογη παρουσία οργανικού υλικού (και Qtz, Ms, Ill, Ab, Sme/MCl, Chl) και οι ασβεστόλιθοι της Ιόνιας, χαρακτηρίζονται ως καθαροί (με εξαίρεση τους ασβεστολίθους Βίγλας και Παλαιοκαίνου), με κύριες προσμείξεις Qtz και αργιλικά ορυκτά. Οι ποιοτικές ορυκτοχημικές αναλύσεις στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης, κατέδειξαν χημικά καθαρότερες ανθρακικές φάσεις το συγκολλητικό υλικό, σε αντίθεση με τον μικριτικό ασβεστίτη, (με έκφραση κυρίως στους ασβεστολίθους Πίνδου), υπογράμμισαν τη χημική καθαρότητα των ασβεστολίθων Παντοκράτορα και των υποκείμενων δολομιτών τους, ενώ δεν παρατηρήθηκε σαφής συσχέτιση μεταξύ των λιθοτύπων και της χημικής καθαρότητας. Από τον προσδιορισμό της γεωχημικής σύστασης των δειγμάτων σε κύρια στοιχεία, ιχνοστοιχεία, σπάνιες γαίες και ανόργανο C, οι ασβεστόλιθοι της Ιόνιας Ζ. χαρακτηρίστηκαν ως υψηλής-πολύ υψηλής καθαρότητας, της Ζ. Γαβρόβου – Τριπόλεως ως υψηλής (Αχαΐα) και πολύ υψηλής καθαρότητας (Αιτ/νία) (δεν λαμβάνεται υπόψη η περιεκτικότητα σε οργανικό υλικό) και της Ζ. Πίνδου, κυρίως ως μέσης καθαρότητας. Διερευνήθηκε με την εφαρμογή στατιστικών μεθόδων η κατανομή των σπουδαιότερων στοιχείων, (σε αδιάλυτο υπόλειμμα – ανθρακικό κλάσμα), ενώ διαφοροποίηση των ανθρακικών πετρωμάτων, αποτυπώθηκε με βάση τη γεωτεκτονική ζώνη από την οποία προέρχονται. Ανθρακικά της Ζ Πίνδου χαρακτηρίζονται από εμπλουτισμό σε Si, Al / REE και τα συνοδά τους στοιχεία, ενώ αντίθετα οι ζώνες Τρίπολης και Ιόνιας, εμφανίζονται φτωχές στα παραπάνω στοιχεία, γεγονός που συνάδει με το παλαιογεωγραφικό περιβάλλον κάθε μίας και τις συνθήκες απόθεσης. Ύστερα από θραύση και κονιοποίηση επιλεγμένων δειγμάτων, με χρήση κονιοποιητή αέρος για την τελική επίτευξη υπερλεπτομερούς κοκκομετρικού μεγέθους, εκτελέστηκαν οι εργαστηριακές δοκιμές προσδιορισμού φυσικών και τεχνολογικών ιδιοτήτων, των εν δυνάμει φυσικών, ανθρακικών πληρωτικών. Προσδιορίστηκαν απόλυτο ειδικό βάρος, pH, ηλεκτρική αγωγιμότητα, περιεκτικότητα σε υδατοδιαλυτά συστατικά, αδιάλυτο υπόλειμμα, οργανικό υλικό και ανθρακικό ασβέστιο, ελαιοαπορροφητικότητα, αποξεστικότητα, ειδική επιφάνεια, χρώμα, κοκκομετρικό μέγεθος – κοκκομετρική κατανομή και σχήμα κόκκων (με την σύγχρονη τεχνική αυτοματοποιημένης, στατικής και δυναμικής απεικόνισης). Η στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων και η διερεύνηση των συσχετίσεων μεταξύ των προσδιορισμένων ιδιοτήτων, αποκάλυψε ότι το αδιάλυτο υπόλειμμα επηρεάζει αρνητικά την αποξεστικότητα και τη λευκότητα, επομένως η ανίχνευση των στοιχείων που βρέθηκαν ότι συνδέονται, με υψηλότερους συντελεστές προσδιορισμού, με αυτό (π.χ. Si, Al, Fe/ Mn, K, Ni, Au, Υ / Sr, Ti, Na, Zr, V και REE), μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης για την προκαταρκτική εκτίμηση της ποιότητας των ασβεστολίθων (ασβεστόλιθοι Πίνδου οι κύριοι εκφραστές). Η αποξεστικότητα αποδείχθηκε ότι εξαρτάται κυρίως από τη σύσταση του μητρικού πετρώματος και το κοκκομετρικό μέγεθος του ίδιου του πληρωτικού (πληρωτικά με μη ανθρακικές προσμείξεις, όπως αδιάλυτα αργιλοπυριτικά ορυκτά, υδατοδιαλυτά άλατα, μεταλλικά ορυκτά Zn, δολομίτης ή άλλα μαγνησιούχα ορυκτά, καθώς και πληρωτικά με υψηλό κλάσμα αδρομερέστερων σωματιδίων, παρουσιάζουν μεγαλύτερη αποξεστικότητα). Η ελαιοαπορροφητικότητα συνδέεται με τα μορφομετρικά χαρακτηριστικά των κόκκων (είναι μεγαλύτερη όσο μικραίνει το κοκκομετρικό μέγεθος και όσο μεγαλώνει η ειδική επιφάνεια), ενώ η λευκότητα περιορίζεται από το οργανικό υλικό, τον δολομίτη, τις αργιλοπυριτικές προσμείξεις και τα μεταλλικά ορυκτά. Ο λιθολογικός τύπος των ανθρακικών πετρωμάτων και συγκεκριμένα η αναλογία μικρίτη – κόκκων / κρυσταλλικού συγκολλητικού υλικού, παρά την κονιοποίηση που μεσολαβεί, επηρεάζει συγκεκριμένες ιδιότητες των παραγόμενων πληρωτικών, όπως το μέγεθος κόκκων, την ειδική επιφάνεια, το χρώμα και μερικώς την ελαιοαπορροφητικότητα, έτσι ώστε ο πιθανός εντοπισμός ή διαχωρισμός συγκεκριμένων λιθοτύπων σε μια απόθεση, να μπορεί να υπαγορεύσει στο μέλλον την προτίμησή τους για συγκεκριμένες εφαρμογές. Οι παραπάνω σχέσεις αποτυπώθηκαν στα ανθρακικά πληρωτικά, ανάλογα με τη γεωτεκτονική ζώνη από την οποία προέρχονται, καθώς πληρωτικά από κάθε μία από αυτές, συγκεντρώνουν μία σειρά ομοειδών χαρακτηριστικών (υπό αίρεση ωστόσο, ιδιαίτερα για την Ιόνια ζώνη, ο παλαιογεωγραφικός χώρος της οποίας δεν υπήρξε ενιαίος).Η τελική φάση της διατριβής ολοκληρώθηκε με την αξιολόγηση καταλληλότητας των υπό μελέτη ανθρακικών δειγμάτων, για χρήση τους κυρίως ως πληρωτικά υλικά, στις βιομηχανίες χαρτιού, ελαστικών και επικαλύψεων, αλλά και σε διάφορες άλλες βιομηχανικές εφαρμογές, χρησιμοποιώντας επικυρωμένες, διεθνείς προδιαγραφές. Από τη διαδικασία προσδιορισμού της ποιότητας, τα ανθρακικά πετρώματα που εξετάστηκαν από περιοχές της δυτικής Ελλάδας, αποδείχθηκαν κατάλληλα για μεγάλο εύρος εφαρμογών, τόσο πληρωτικών με υψηλή προστιθέμενη αξία, όσο και άλλων με μικρότερο οικονομικό συντελεστή. Ιδιαίτερα τα ανθρακικά της Ιόνιας, κατέχουν τη συντριπτική υπεροχή όσον αφορά την πολλαπλότητα των εφαρμογών, λόγω της υψηλής τους λευκότητας και καθαρότητας (πληρωτικές χρήσεις στο χαρτί, τα χρώματα και λοιπές βιομηχανικές εφαρμογές). Μεταξύ αυτών, οι ασβεστόλιθοι Παντοκράτορα επιδεικνύουν την πιο αμιγή ανθρακική σύσταση και το πιο πλήρες φάσμα εφαρμογών και χαρακτηρίζονται ως οι πιο ενθαρρυντικοί για αξιοποίηση σε χρήσεις, όπου απαιτούνται υλικά υψηλής χημικής καθαρότητας.