Marble – GPR

Εκτίμηση της ποιότητας κοιτάσματος μαρμάρου και βελτιστοποίηση της παραγωγής λατομείου χρησιμοποιώντας δεδομένα της γεωφυσικής μεθόδου του ραντάρ υπεδάφους (Ground Penetrating Radar – GPR)

Η πράξη έχει υλοποιηθεί στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος Ανατολική Μακεδονία και Θράκη «2014 – 2020». Κωδικός έργου: ΑΜΘΡ7-0076370 και κωδικός ΟΠΣ: 5129750. Η πράξη χρηματοδοτήθηκε από ευρωπαϊκούς και εθνικούς πόρους.

Συνεργασία

Δικαιούχος του έργου είναι η εταιρία MARMOR SG A.E. και επιστημονικά υπεύθυνη του είναι η Δρ. Νεκταρία Διαμαντή, Ε.ΔΙ.Π. του Τομέα Γεωφυσικής, Τμήματος Γεωλογίας, Α.Π.Θ.

Περιγραφή της προτεινόμενης επένδυσης – Περιγραφή φυσικού αντικειμένου

Αντικείμενο του έργου είναι η εκτίμηση της ποιότητας αποθεμάτων κοιτάσματος μαρμάρου καθώς και των τελικών προϊόντων αυτού (blocks – τεμάχη μαρμάρου) από δεδομένα της γεωφυσικής μεθόδου του ραντάρ υπεδάφους / γεωραντάρ (Ground Penetrating Radar – GPR).

Η περιοχή της γεωφυσικής διασκόπησης με τη μέθοδο GPR είναι το λατομείο στη θέση “Νικητές” της Τ.Κ. Μακρυχωρίου, Δήμου Νέστου, ΠΕ Καβάλας. Το είδος του μαρμάρου που εξορύσσεται στο λατομείο αυτό και στην ευρύτερη περιοχή είναι το ημίλευκο Καβάλας, ένα ασβεστιτικό λευκότεφρο μάρμαρο. Το λατομείο αποτελεί συνεκμετάλλευση τεσσάρων αδειοδοτημένων λατομικών χώρων με συνολική έκταση περί τα 150 στρ. σε υψόμετρο 400 περίπου μέτρων στα όρη Λεκάνης.

Στόχος της γεωφυσικής διασκόπησης με το GPR είναι η διερεύνηση του λατομείου σε περιοχές όπου προγραμματίζεται μελλοντική εξόρυξη καθώς επίσης, και στα ανοιχτά μέτωπα εξόρυξης, με στόχο τον εντοπισμό και την χαρτογράφηση ρηξιγενών ζωνών στους υπό εξόρυξη όγκους μαρμάρου – ασυνέχειες μεγάλης κλίμακας καθώς και μικρότερες ρωγμές – η ύπαρξη των οποίων συνδέεται άμεσα με την ποιότητα του κοιτάσματος και κατ’ επέκταση, με την αποληψιμότητά του. Επίσης, με τη μέθοδο του GPR θα μελετηθούν εξορυγμένα τεμάχη μαρμάρου για την πιθανή εύρεση διακλάσεων και διαταραγμένων περιοχών στο σύνολο του όγκου τους.

Μέθοδος GPR – Μεθοδολογία υλοποίησης Έργου

Για την εκτίμηση της ποιότητας ενός κοιτάσματος μαρμάρου, η συνηθέστερη μεθοδολογία σήμερα είναι η διάτρηση αυτού με πυρηνοληπτικές γεωτρήσεις σε συγκεκριμένα σημεία του κοιτάσματος. Βάση των αποτελεσμάτων των γεωτρήσεων, γίνεται ο σχεδιασμός των ορίων της εκμετάλλευσης και η αξιολόγηση της ποιότητας του κοιτάσματος.

Τα βασικά προβλήματα της μεθοδολογίας των πυρηνοληπτικών γεωτρήσεων είναι εκτός των άλλων τα εξής:

1. Η μέθοδος είναι παρεμβατική στο κοίτασμα επομένως προκαλεί ζημιά σε αυτό.
2. Τα σημεία από τα οποία προκύπτουν δεδομένα για την κατάσταση του κοιτάσματος από γεωτρήσεις είναι αραιά, και πολύ πιθανόν να μην είναι αντιπροσωπευτικά για το σύνολό του.
3. Η μέθοδος διεξαγωγής γεωτρήσεων είναι χρονοβόρα και ιδιαίτερα δαπανηρή.

Η χρήση του GPR για τον έλεγχο της ποιότητας του μαρμάρου είναι μια προσέγγιση που δεν προκαλεί καμία ζημιά στο κοίτασμα μιας και η διεξαγωγή των μετρήσεων γίνεται στην επιφάνεια του σχηματισμού. Το GPR είναι από τις πιο δημοφιλείς τεχνικές μιας ομάδας μεθόδων που ονομάζονται «μη καταστρεπτικές» (στα αγγλικά χρησιμοποιείται ο όρος NDT – Non Destructive Testing). Εκτός του ότι η μέθοδος του ραντάρ υπεδάφους είναι, όπως αναφέρθηκε, μη παρεμβατική, δύο ακόμη πολύ μεγάλα πλεονεκτήματα της μεθόδου είναι ότι (α) διασκοπεί γρήγορα και άμεσα την υπό μελέτη περιοχή και (β) παράγει κάποιες αρχικές εικόνες / αποτελέσματα της ερευνώμενης περιοχής σε πραγματικό χρόνο.

Η συλλογή δεδομένων GPR έγινε στο αδειοδοτημένο λατομείο στη θέση «Νικητές», Τ.Κ. Μακρυχωρίου, Δ. Νέστου, ΠΕ Καβάλας. Τα δεδομένα συλλέχθηκαν τόσο με τη μορφή οδεύσεων, όσο και σε κάνναβο, έτσι ώστε η υπό μελέτη περιοχές να απεικονιστούν είτε με τη μορφή δισδιάστατων, κάθετων τομών του υπεδάφους, είτε τρισδιάστατα.

Κατά τη διάρκεια του σταδίου συλλογής δεομένων GPR αλλά και μετά το πέρας αυτής, πραγματοποιήθηκε η επεξεργασία των δεδομένων GPR με λογισμικό επεξεργασίας δεδομένων GPR το οποίο ήδη είχε στην ιδιοκτησία του το Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Γεωφυσικής, Α.Π.Θ. καθώς και χρησιμοποιώντας αλγόριθμους οι οποίοι αναπτύχθηκαν για τις ανάγκες του έργου.

Ένα σημαντικό σκέλος των εργασιών είναι πως αναπτύχθηκαν πρωτότυποι αλγόριθμοι επεξεργασίας δεδομένων GPR τα οποία προέρχονται από (α) περιοχές όπου προγραμματίζεται μελλοντική εξόρυξη, (β) ανοιχτά μέτωπα εξόρυξης και (γ) μπλοκ μαρμάρων. Από την τελική απεικόνιση των επεξεργασμένων δεδομένων GPR, διακρίνονται η θέση, το βάθος, η μορφή και το μέγεθος των στόχων.

Τα τεχνικά και οικονομικά οφέλη για την εταιρεία είναι πως μέσω της γεωφυσικής διασκόπησης με το GPR εντοπίστηκαν και χαρτογραφήθηκαν μεγάλης κλίμακας ζώνες διάρρηξης στα πετρώματα, καθώς και μικρότερες ρωγμές / διακλάσεις, η ύπαρξη των οποίων συνδέεται άμεσα με την ποιότητα του μαρμαροφόρου κοιτάσματος και κατ’ επέκταση με την αποληψιμότητά του.

Ο εντοπισμός περιοχών με μικρή αποληψιμότητα στο λατομείο συμβάλει σημαντικά στην βελτιστοποίηση της παραγωγής και στην με προγραμματισμό εκσκαφή στις περιοχές του λατομείου όπου η αποληψιμότητα είναι μεγαλύτερη και κατ’ επέκταση, στην αύξηση της παραγωγής με ταυτόχρονη μείωση των παραγόμενων στείρων υλικών, με αποτέλεσμα να μειωθεί το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της λειτουργίας του λατομείου στην περιοχή.

Δημοσιεύσεις & Συμμετοχή σε Επιστημονικά Συνέδρια

Koufopoulou A., Diamanti N., Vargemezis G., Tsourlos P., Dimitrief A., 2023. Application of Ground Penetrating Radar (GPR) for Marble Quality Assessment in a Quarry. Near Surface Geoscience 2023, 29th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, 2023, Volume 2023, European Association of Geoscientists & Engineers, DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.202320081

Near Surface Geoscience Conference & Exhibition 2023, 3-7 September 2023, Edinburgh, U.K.