Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος
Βιβλιοθήκη Σχολής Θετικών Επιστημών

2023-02-15

2023

Σαΐτης Γιάννης

Νίκη Ευελπίδου, Καθηγήτρια, Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών.
Θεόδωρος Γκουρνέλος, Καθηγητής, Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών.
Satoru Kawasaki, Professor, Faculty of Engineering, Hokkaido University, Japan.
Αριάδνη Αργυράκη, Καθηγήτρια, Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών.
Ασημίνα Αντωναράκου, Καθηγήτρια, Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών.
Εμμανουήλ Βασιλάκης, Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών.
Ιωάννης Ηλιόπουλος, Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμήμα Γεωλογίας, Πανεπιστήμιο Πατρών

Geomorphological - Geoenvironmental Investigation of Natural and Artificial Beachrocks Formation Mechanism and their potential as a soft engineering method against coastal hazards. Comparative studies from the eastern Mediterranean and southern Japan.

Αγγλικά

Γεωμορφολογική - Γεωπεριβαλλοντική Μελέτη του Μηχανισμού Σχηματισμού Φυσικών και Τεχνητών Ακτόλιθων και η δυνατότητα τους ως ήπιας μεθόδου προστασίας κατά των παράκτιων κινδύνων. Συγκριτικές μελέτες από την ανατολική Μεσόγειο και τη νότια Ιαπωνία.

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν να μελετήσει τη γεωμορφολογία και τη μικρομορφολογία των φυσικών ακτόλιθων ώστε να αποκαλύψει τον μηχανισμό σχηματισμού τους και να μιμηθεί τις φυσικές διεργασίες με στόχο τη δημιουργία τεχνητών ακτόλιθων. Απώτερος στόχος είναι η προστασία των ευάλωτων αμμωδών παραλιών από τη παράκτια διάβρωση με τη χρήση μιας νέας ήπιας μεθόδου προστασίας. Αυτό το διδακτορικό επικεντρώνεται στον μηχανισμό σχηματισμού ακτόλιθων μέσω της σύγκρισης των χαρακτηριστικών του συνδετικού τους υλικού, της χημείας ορυκτών και της κοκκομετρίας των ακτόλιθων από διαφορετικές γεωλογικές και γεωγραφικές τοποθεσίες της Ελλάδας, της Κύπρου και της Οκινάουα της Ιαπωνίας. Προκειμένου να διερευνηθεί η προτεινόμενο ήπιας μέθοδος για την προστασία των ακτών από τη διάβρωση, δημιουργήθηκαν in vitro δείγματα τεχνητών ακτόλιθων με τη χρήση δειγμάτων άμμου και ουρεολυτικών βακτηρίων και από δύο περιοχές της Ελλάδας, υπό συνθήκες επιτάχυνσης.
Γεωμορφολογικές παρατηρήσεις κατά τη διάρκεια των εργασιών πεδίου έχουν αποδείξει ότι οι ακτόλιθοι σε πολλές περιπτώσεις παίζουν το ρόλο του προστατευτικού μηχανισμού κατά της διάβρωσης των ακτών. Στη βόρεια Νάξο, μια μέρα με αέρα γεννήθηκε η ιδέα να ακολουθήσουμε το παράδειγμα της φύσης, καθώς τα μεγάλα κύματα δεν μπορούσαν να φτάσουν στην ακτή λόγω των ακτόλιθων που είχαν το ρόλο του φυσικού κυματοθραύστη. Έτσι μιμούμενοι τη φύση δημιουργήθηκε μία νέα λύση ενάντια στους παράκτιους κινδύνους. Παρόλο που υπάρχουν πολλές μελέτες σχετικά με τους ακτόλιθους, με διαφορετικό υπόβαθρο, μεθοδολογίες και στόχους, δεν υπήρχε ομοιογενής συγκροτημένη μεθοδολογία που θα μπορούσε να συμβάλει στην κατανόηση των μηχανισμών σχηματισμού ακτόλιθων ή του διαγενετικού τους περιβάλλοντος. Για το λόγο αυτό, πραγματοποιήθηκε ανάλυση πολλαπλών τύπων δεδομένων σε ακτόλιθους από 13 περιοχές μελέτης της Ελλάδας, της Κύπρου και της Οκινάουα, Ιαπωνίας, οι οποίες έχουν διαφορετικά γεωλογικά, γεωμορφολογικά και φυσικογεωγραφικά χαρακτηριστικά, καθώς και διαφορετική παροχή ιζημάτων και διαφορετική κοκκομετρία.
Πραγματοποιήθηκαν λεπτομερείς εργασίες πεδίου στην ακτή αλλά και υποβρύχια. Ελήφθησαν δείγματα ακτόλιθων για ορυκτολογική και γεωχημική ανάλυση για την κατανόηση της δομής των ακτόλιθων. Μελετήθηκε η μικρομορφολογία του συνδετικού υλικού για τον προσδιορισμό του τύπου του και τον προσδιορισμό της χωρικής σχέσης μεταξύ της παλαιάς ακτογραμμής και της ζώνης σχηματισμού πετρωμάτων. Επιλεγμένα δείγματα συλλέχθηκαν για χρονολόγηση με χρήση OSL χρονολόγησης χαλαζία.
Από επιλεγμένες περιοχές λήφθηκαν δείγματα άμμου και νερού για μικροβιολογική ανάλυση και τον εντοπισμό ουρεολυτικών βακτηρίων, τα οποία ήταν απαραίτητα για την εφαρμογή της Μικροβιακά Προκαλούμενης Ανθρακικής Κατακρήμνισης (MICP) για τη δημιουργία αντίστοιχων τεχνητών ακτόλιθων in-vitro. Τα δείγματα τεχνητών πετρωμάτων αναλύθηκαν για τις μηχανικές, ορυκτολογικές και γεωχημικές τους ιδιότητες.
Η γεωμορφολογική, ορυκτολογική και γεωχημική ανάλυση των ακτόλιθων έδειξε ότι οι ακτόλιθοι της Διόλκου, του Πόρτο Ράφτη, της Αιδηψού, της Νάξου και της Πάρου σχηματίστηκαν μεταξύ άνω και μέσω παλιρροιακής ζώνης και αποτελούνται από υπολειμματικά υλικά που προέρχεται από το μητρικό πέτρωμα. Οι ακτόλιθοι της Οκινάουα σχηματίστηκαν επίσης στην άνω έως μέσω παλιρροιακή ζώνη και αποτελούνται από άμμο, κοραλλιογενή άμμο και θραύσματα τρηματοφόρων. Οι ακτόλιθοι που σχηματίστηκαν στη μέσω παλιρροιακή ζώνη ήταν αυτοί που εντοπίστηκαν στη Σκύρο, την Ψάθα, το Κατάκολο, τη Σαλαμίνα και τη Ρόδο. Οι ακτόλιθοι της Λευκάδας και της Κύπρου σχηματίστηκαν στην υποπαλιρροϊκή έως μεσαία μεσοπαλιρροιακή ζώνη. Οι υποπαλιρροϊκοί-μέσω παλιρροιακοί ακτόλιθοι σχηματίστηκαν σε περιοχές με λιθολογίες υψηλής περιεκτικότητας σε Mg και Cal, δηλαδή στην Κύπρο (ηφαιστειακά πετρώματα) και στη Λευκάδα (ασβεστόλιθος). Όλες οι παραλίες ήταν μέρος ενός καλά ανεπτυγμένου υδρογραφικού δικτύου το οποίο διέθετε γλυκό νερό.
Οι γεωμορφολογικές παρατηρήσεις έδειξαν ότι σε περιοχές με πολλαπλές γεννεές ακτολίθων, οι ακτόλιθοι είχαν περισσότερες ασυνέχειες, οι οποίες ήταν κυρίως βυθισμένες ή στο επίπεδο της θάλασσας. Οι θραυσμένοι ακτόλιθοι δείχνουν ότι απορροφούν την ενέργεια των κυμάτων πριν φτάσει στην αμμώδη παραλία. Αντίθετα, οι ανυψωμένοι ακτόλιθοι βρέθηκαν πιο διατηρημένοι. Η ανάπτυξη των ακτόλιθοων παύει όταν η παροχή ιζημάτων διαταράσσεται λόγω ανθρώπινης δραστηριότητας ή άλλων φυσικών αιτιών και οι παράκτιες γεωμορφολογικές διεργασίες επηρεάζουν την ανάπτυξη των ακτόλιθοι (π.χ. Δίολκος). Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι η μεγαλύτερη περίοδος κορεσμού σε νερό και η παροχή ασβεστίου μαγνησίου μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη ακτολιθων με μεγαλύτερο πάχος. Όταν τα χαλίκια ενσωματώνονται σε ακτόλιθους δημιουργείται περισσότερο πορώδες βοηθώντας τον σχηματισμό συνδετικού υλικού matrix που έχει ως αποτέλεσμα την καλύτερη στερεοποίηση (π.χ. Σαλαμίνα, Ψαθά). Η μορφολογία και ο τύπος της παραλίας (προστατευόμενη/ανοιχτή) δεν παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη του πετρώματος παρά των φυσικοχημικών παραγόντων. Σε περιοχές όπου καταστρέφονται οι ακτόλιθοι (π.χ. Σαλαμίνα, Πάρος, Αιδηψός) η μορφολογία της παραλίας υποδηλώνει υποχώρηση.
Τα πειράματα των τεχνητών ακτόλιθων συνέβαλαν στην υλοποίηση της ιδέας ότι οι τεχνητοί ακτόλιθοι είναι μια πιθανή φυσική μεθοδολογία για την προστασία των ακτών. Ελέγχονται από τον τύπο του μεταβολισμού των βακτηρίων. Διαπιστώθηκε ότι οι τεχνητοί ακτόλιθοι ήταν πιο ευνοϊκοί σε κακώς ταξινομημένο ιζήματα (πορώδες). Η αργή κυκλοφορία των θρεπτικών συστατικών μπορεί να επηρεάσει την καλύτερη δημιουργία τεχνητών ακτόλιθων. Η περίπτωση βακτηρίων Micrococcus Yunnanensis sp. αναπτύσσει καλύτερους κρυστάλλους και οδηγεί σε καλύτερη συγκόλληση έναντι των Virgibacillus sp. Τα εγγενή βακτήρια απέδωσαν καλύτερα με το φυσικό ίζημα καθώς δημιούργησαν δείγματα με UCS ίσο με 4-5 MPa. Η ανάλυση οδήγησε σε έναν βέλτιστο συνδυασμό παραμέτρων για τη δημιουργία τεχνητών πετρωμάτων παραλίας, ιθαγενών βακτηρίων, εγγενών ιζημάτων, ιζήματος κακής ταξινόμησης, 0,5 M CaCl2 και ουρίας.
Συνολικά, αυτή η εργασία έδειξε ότι οι ακτόλιθοι θα πρέπει να μελετούνται με μια προσέγγιση πολλαπλών προσεγγίσεων, χρησιμοποιώντας γεωμορφολογικές, γεωχημικές και ορυκτολογικές μεθοδολογίες. Με αυτόν τον τρόπο, αποφεύγεται η σύγχυση με άλλες λιθολογίες (όπως ψαμμίτη), προσδιορίζοντας με ακρίβεια το περιβάλλον σχηματισμού τους και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως γεωμορφολογικοί δείκτες παλαιών ακτογραμμών. Όσον αφορά τους τεχνητούς ακτόλιθους, αυτή η διατριβή έδειξε ότι οι τεχνητοί ακτόλιθοι μπορούν να οδηγήσουν σε μια νέα εποχή μεθόδων ήπιας μηχανικής, μέσω της οποίας μπορούμε να μιμηθούμε τους φυσικούς ακτόλιθους ως κυματοθραύστες

Θετικές Επιστήμες

παράκτια γεωμορφολογία, παράκτια διάβρωση, μέθοδοι προσαρμογής και μετριασμού, παλαιογεωγραφία, ΓΣΠ

Όχι

0

Ναι

407

392

Δεν επιτρέπεται η πρόσβαση στο αρχείο έως 2026-02-17.

https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/object/3267049