ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΣΠΗΛΑΙΟΘΕΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΣΠΗΛΑΙΟΥ ΤΗΣ ΑΛΙΣΤΡΑΤΗΣ

Transcript

1 ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΣΠΗΛΑΙΟΘΕΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΣΠΗΛΑΙΟΥ ΤΗΣ ΑΛΙΣΤΡΑΤΗΣ ΚΩΣΤΟΠΟΥΛΟΥ ΒΑΣΙΛΙΚΗ ΠΑΤΡΑ, 2014

2 Υπεύθυνοι Καθηγητές: ΤΣΙΚΟΥΡΑΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΖΑΓΓΑΝΑ ΕΛΕΝΗ 1

3 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Για την εκπόνηση της παρούσας εργασίας θα ήθελα να ευχαριστήσω τον καθηγητή Τσικούρα Βασίλειο για την ευκαιρία που μου έδωσε να ασχοληθώ με την σπηλαιολογία, ένα θέμα πολύ ενδιαφέρον με λίγες μάλιστα εργασίες παρόμοιας θεματολογίας. Ακόμα θα ήθελα να τον ευχαριστήσω για την άρτια συνεργασία που είχα μαζί του, αλλά και με την με την καθηγήτρια Ζαγγανά Ελένη και τη μεταπτυχιακή φοιτήτρια Υφαντή Ελένη. Ακόμη, δεν θα μπορούσα να παραλείψω να αναφέρω τον καθηγητή Ηλιόπουλο Γεώργιο για την απλόχερη βοήθεια που μου προσέφερε και για αυτό τον ευχαριστώ θερμά. Δεν μπορώ να αλλάξω το παρελθόν ή το μέλλον σου, όμως όταν με χρειάζεσαι θα είμαι εκεί μαζί σου γράφει ο Χόρχε Λουί Μπόρχες στο ποίημα για τους φίλους. Έτσι, λοιπόν, οι φίλες μου και συμφοιτήτριες μου Ρένα, Άννα και Μαρία ήταν πάντα δίπλα μου στις χαρές και στις λύπες, συνοδοιπόροι σε όλη τη μέχρι τώρα πορεία μου. Με στήριξαν και με παρότρυναν σε όλη τη διάρκεια των φοιτητικών μου χρόνων, στα εύκολα και στα δύσκολα και για αυτό θα τους είμαι για πάντα ευγνώμων. Επιπροσθέτως, θέλω να ευχαριστήσω για την πολύτιμη αρωγή τους τις φίλες μου Χριστιάννα και Χριστίνα που μπορεί να μην βρισκόμασταν συχνά, αλλά ήταν πάντα δίπλα μου με ουσιαστικό τρόπο. Τέλος, είμαι πολύ τυχερή και ευγνώμων για τους γονείς μου, παρά το λίγο διάστημα που είχα την τύχη να είμαστε μαζί. Οι γονείς μου με μεγάλωσαν με παιδεία, αξίες, ιδανικά, υπομονή και επιμονή. Έτσι λοιπόν η παρούσα εργασία, αλλά και τη μετέπειτα πορεία μου στον επιστημονικό κόσμο την αφιερώνω στην μνήμη τους, διότι χωρίς αυτούς δεν θα είχα το έναυσμα και την αγάπη να ενασχοληθώ με την επιστήμη. 2

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σχηματισμός Σπηλαίων και Σπηλαιοθεμάτων Σπηλαιοθέματα Θεωρίες Ταξινόμησης Σπηλαιοθεμάτων Σταλακτίτης (Stalactite) Σταλαγμίτης (Stalagmite) Κολόνα (Pillar) Κουρτίνα (Drapery) Κοραλλιοειδή (Cave Corals) Γεωγραφική Θέση του σπηλαίου Αλιστράτης Ιστορική Αναδρομή Σπήλαιο Αλιστράτης Θερμοκρασία Υγρασία Ιζήματα Πανίδα και Χλωρίδα Μέθοδοι Έρευνας Πετρογραφικό Πολωτικό Οπτικό Μικροσκόπιο Λεπτές Τομές Φθορισμός Σκοπός της εργασίας ΓΕΩΛΟΓΙΚΉ ΔΟΜΉ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΑΛΙΣΤΡΑΤΗΣ Ζώνη Ροδόπης Γεωλογία της περιοχής Αλιστράτης ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΣΠΗΛΑΙΟΥ ΑΛΙΣΤΡΑΤΗΣ Ιστοί Ασβεστίτη Τύποι Εγκλεισμάτων Μακροσκοπική Μελέτη Μακροσκοπική Μελέτη του Σταλαγμίτη ALS Φάσεις Στρώματα Διάμετροι Φθορισμός Μικροσκοπική Μελέτη ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ...67 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ..68 3

5 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Σχηματισμός σπηλαίων και σπηλαιοθεμάτων Τα σπήλαια, γενικότερα, σχηματίζονται με διάφορους μηχανισμούς, όπως είναι τα σπήλαια που δημιουργήθηκαν από τεκτονική δράση, από κατολισθήσεις, από αιολική δράση, από μαγματική δραστηριότητα, από διάβρωση, τα σπήλαια παγετώνων (εικόνα 1.1.Α) και τέλος τα πιο διαδεδομένα. τα καρστικά σπήλαια. Σε αυτή την εργασία θα ασχοληθούμε με τα καρστικά σπήλαια, μιας και το σπήλαιο της Αλιστράτης ανήκει σε αυτά. Έτσι, λοιπόν, είναι φρόνιμο να δοθεί πληρέστερα η έννοια του καρστ. Τα καρστ είναι γεωμορφές που σχηματίζονται σε ευδιάλυτα πετρώματα μέσω της διάλυσης του νερού και έτσι δημιουργούν χαρακτηριστικές μορφές, τις καρστικές μορφές. Τα καρστ σχηματίζονται είτε στην επιφάνεια της γης, είτε κάτω από την επιφάνεια της γης. Παραδείγματα καρστ που σχηματίζονται στην επιφάνεια της γης είναι οι δολίνες, οι ουβάλες και καρστ που σχηματίζονται υπογείως είναι τα σπήλαια και οι καταβόθρες (εικόνα 1.1.Β). Σημαντικό ρόλο στον σχηματισμό του καρστ, αλλά και στην μετέπειτα εξέλιξή του παίζει η υδρολογία της περιοχής, καθώς διάβρωση που προκαλεί το νερό είναι αυτή που συμβάλει στην μορφή, στο σχήμα, αλλά και στον χρόνο που κάνει ένα σπήλαιο να αναπτυχθεί, λόγω της ποσότητας νερού που μπορεί να διαθέσει, είτε ως μετεωρικό νερό, είτε ως υπόγειο νερό. Εικόνα 1.1.Α: Α) Σπήλαιο από μαγματική δραστηριότητα, Β) Σπήλαιο από τεκτονική δράση, Γ) Σπήλαιο από αιολική δράση και Δ) Παγετωνικό σπήλαιο 4

6 Εικόνα 1.1.Β: Α) Καρστικό σπήλαιο, Β) Καρστική καταβόθρα και Γ) Καρστικές ουβάλες Ακόμα, εκτός από την συμβολή του νερού, σημαντικό ρόλο έχει και το περιβάλλον πέτρωμα, όπου θα πρέπει να έχει υψηλή διαλυτότητα, αλλά ακόμα ένα καλά αναπτυγμένο πορώδες υπόγειο δίκτυο που είναι δευτερογενές. Τέτοια είναι τα ανθρακικά πετρώματα, όπως είναι ο ασβεστόλιθος, ο δολομίτης και τα μάρμαρα, και τα εβαποριτικά πετρώματα, όπως είναι η γύψος, ο ανυδρίτης και ο αλίτης. Πρέπει να αναφερθεί ότι επειδή τα εβαποριτικά πετρώματα είναι πάρα πολύ ευδιάλυτα και κυρίως σε υγρά κλίματα, ο σχηματισμός σπηλαίου σε αυτά, είναι μη σύνηθες φαινόμενο. Για αυτό το λόγο γίνεται φανερό ότι η πλειονότητα των σπηλαίων είναι κυρίως σε ανθρακικά πετρώματα (Ford and Williams, 1989). Επιπλέον, κύριος παράγοντας στο σχηματισμό του σπηλαίου είναι οι γεωχημικές διαδικασίες που ελέγχουν τον βαθμό της διάλυσης, την ταχύτητα δηλαδή που μετατρέπεται το πέτρωμα σε ιόντα σε διάλυση και επίσης σε ανθρακικό καρστικό περιβάλλον είναι απαραίτητο να υπάρχει διαλυμένο στο νερό διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ). Το διαλυμένο CO 2 στο μετεωρικό νερό είναι υψηλής σημασίας, γιατί πέφτει το ph, γίνεται ελαφρώς όξινο το νερό και έτσι καταφέρνει να διαλύσει το ανθρακικό ασβεστιο (CaCO 3 ) που υπάρχει στο περιβάλλον πέτρωμα. Την πλειονότητα του CO 2 την προσλαμβάνει από τις ρίζες των φυτών, όπου η συγκέντρωση του CO 2 στο έδαφος είναι 5

7 2% κατ όγκο και μπορεί να φτάσει τα 10%, ενώ η συγκέντρωση του CO 2 στην ατμόσφαιρα είναι 0.03% (White, 1984). Εν κατακλείδι, για να σχηματιστούν τα καρστικά σπήλαια θα πρέπει να υπάρχει το περιβάλλον πέτρωμα με υψηλό βαθμό διαλυτότητας, όπως αναφέραμε και παραπάνω, το μετεωρικό νερό με το διαλυμένο CO 2 και ακόμα να είναι υψηλή η στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα και να καλύπτει το πέτρωμα το οποίο θα υποστεί καρστικοποίηση. Έτσι, λοιπόν, ρέει το μετεωρικό νερό στο έδαφος, εμπλουτίζεται με CO 2 από τις ρίζες των φυτών και λιγότερο από την ατμόσφαιρα και αρχίζει να εισχωρεί στο υπέδαφος. Εκεί συναντά το ανθρακικό πέτρωμα και μέσω των δευτερογενών διακλάσεων και ρωγμών που διαθέτει, αρχίζει να το διαλύει και να εισχωρεί πιο βαθιά. Όταν αυτή η διαδικασία συνεχιστεί, οι ρωγμές και οι διακλάσεις θα διευρυνθούν μέχρι να σχηματιστεί μια κοιλότητα ή περισσότερες, όπου στην αρχή μπορεί να μην συνδέονται αλλά με την πάροδο του χρόνου να μπορέσουν να ενωθούν. Στην διεύρυνση της κοιλότητας παίζουν ρόλο και οι κατολισθήσεις, επειδή το πέτρωμα αρχίζει να εξασθενεί από την διάβρωση (εικόνα 1.1.Γ). Σπήλαιο ονομάζουμε κάθε φυσικό άνοιγμα, που συνήθως είναι μέσα σε πετρώματα, το οποίο είναι αρκετά μεγάλο, έτσι ώστε να επιτρέπεται η είσοδος του ανθρώπου (Gunn, 2004). Εικόνα 1.1.Γ: Καρστικοποίηση και σπηλαιογένεση Από τον παραπάνω ορισμό γίνεται κατανοητό ότι για να θεωρηθεί μια γεωμορφή σπήλαιο, θα πρέπει η αρχική κοιλότητα να διευρυνθεί τόσο, έτσι ώστε οι διαστάσεις του να είναι τουλάχιστον αυτές του ανθρώπου. Για να σχηματιστούν μετέπειτα τα σπηλαιοθέματα θα πρέπει πρώτα να πέσει η στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα και το σπήλαιο να μπει στην ζώνη αερισμού. Το νερό που πρώτα διέλυε το ανθρακικό υπόβαθρο, τώρα έχει εμπλουτιστεί με ασβεστίτη που βρίσκεται σε διάλυση και αρχίζει να αποτίθεται με ταυτόχρονη απελευθέρωση του CO 2. Οι αντιδράσεις που δείχνουν όλη την διαδικασία, από την εμπλούτιση του μετεωρικού νερού σε CO 2 μέχρι την απόθεση του ασβεστίτη δίνονται παρακάτω (εικόνα 1.1.Δ) (Hendy, 1971) : 6

8 CO 2(g) CO 2(aq) (1) CO 2(aq) + H 2 O HCO 3 + H + (2). HCO 3 CO H + (3) CO Ca 2+ CaCO 3 (4) H 2 O H + + OH - (5) Άρα συνολικά και απλουστευμένα μπορούν να γραφτούν: Ca HCO 3 - CaCO 3 + H 2 O + CO 2 (6) Εικόνα 1.1.Δ: Διάλυση ασβεστολιθικού υπόβαθρου και δημιουργία σπηλαιοθεμάτων Από αυτή την αντίδραση (6) γίνεται κατανοητό ότι για να αποτεθεί τελικά ο ασβεστίτης θα πρέπει είτε να αυξηθεί η περιεκτικότητα του ασβεστίτη στο διάλυμα, είτε να επιτευχθεί η διαφυγή του CO 2 στην ατμόσφαιρα του σπηλαίου, είτε σε λιγότερο ποσοστό να γίνει εξάτμιση του νερού του διαλύματος. Στην πραγματικότητα, η εξάτμιση του νερού του διαλύματος είναι σπάνιο φαινόμενο, λόγω του υψηλού ποσοστού υγρασίας που επικρατεί στο σπήλαιο. Τέλος, μπορεί ακόμα να παρατηρηθεί ότι επειδή είναι αμφίδρομη η τελευταία αντίδραση, αν υπάρξει μεγάλη προσφορά CO 2, τότε η αντίδραση θα κινηθεί προς τα αριστερά και έτσι ο ασβεστίτης θα παραμένει σε διάλυση και δεν θα μπορεί να αποτεθεί, με αποτέλεσμα να οδηγήσει σε παύση στην ανάπτυξη των σπηλαιοθεμάτων. Αυτό μπορεί να συμβεί, δηλαδή η μεγάλη προσφορά σε CO 2, από την έντονη δραστηριότητα των ανθρώπων μέσα στο σπήλαιο. Για αυτό τον λόγο θα πρέπει τα σπήλαια να είναι κλειστά για το κοινό κάποιες περιόδους, ώστε να διασφαλίζεται η ισορροπία του σπηλαίου. 7

9 1.1.1 Σπηλαιοθέματα Όπως αναφέραμε και παραπάνω όταν σχηματιστεί το σπήλαιο, αρχίζει να αποτίθεται ο ασβεστίτης σε διάφορους σχηματισμούς που ονομάζονται σπηλαιοθέματα (Moore, 1952). Για να σχηματιστούν τα σπηλαιοθέματα πρώτα θα πρέπει να πέσει η στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα, όπου ήταν υπεύθυνος προηγουμένως για την δημιουργία του σπηλαίου. Όπως αναφέραμε και παραπάνω από την αμφίδρομη αντίδραση (6) υπάρχουν δύο κυρίως τρόποι που αποτίθεται ο ασβεστίτης, ή να γίνει το διάλυμα υπέρκορο σε ασβεστίτη ή να επιτευχθεί η διαφυγή του CO 2 που θα οδηγήσει σε αύξηση του ph του νερού Θεωρίες Ταξινόμησης Σπηλαιοθεμάτων Υπάρχουν δύο κύριες θεωρίες για την ταξινόμηση των σπηλαιοθεμάτων, την δυτική που την αντιπροσωπεύουν οι Hill and Forti (1997) και η ανατολική, όπου την αντιπροσωπεύουν οι Stepanov and Maltsev (1993), που την ανέπτυξαν στο Κρατικό Πανεπιστήμιο της Μόσχας και δημοσιεύτηκε μετά τον θάνατο του Stepanov. Η κύρια διαφορά των δύο αυτών θεωριών είναι ότι οι Stepanov and Maltsev (1993) θεωρούν ότι όλα τα σπηλαιοθέματα ξεκινούν από μια συγκεκριμένη μονάδα και την ονομάζουν minor mineral bodies (μικρά κρυσταλλικά σωμάτια) και ανάλογα τον τρόπο με τον οποίο θα οργανωθούν και θα διαταχθούν στο χώρο, θα σχηματίσουν ένα συγκεκριμένο σπηλαιόθεμα. Αντίθετα, οι Hill and Forti (1997) ξεχωρίζουν τα σπηλαιοθέματα μεταξύ τους και θεωρούν ότι το κάθε ένα έχει τον δικό του μηχανισμό ανάπτυξης. Στην παρούσα διπλωματική η ταξινόμηση των σπηλαιοθεμάτων θα γίνει σύμφωνα με τους Hill and Forti (1997) καθώς είναι πιο απλουστευμένη. Επίσης, θα περιγραφούν τα πιο κύρια σπηλαιοθέματα, καθώς κάποια από αυτά εξετάστηκαν εργαστηριακά Σταλακτίτης (Stalactite) Το πιο διαδεδομένο σπηλαιόθεμα είναι ο σταλακτίτης, που σχηματίζεται στις οροφές των σπηλαίων. Αναλυτικότερα, όταν αρχίζει να στάζει το νερό, που μεταφέρει διαλυμένο ασβεστίτη, από την οροφή του σπηλαίου σχηματίζει το σωληνοειδές (soda straw) του σταλακτίτη (εικόνα Α), το οποίο έχει αυτή την συγκεκριμένη κυλινδρική μορφή λόγω των δυνάμεων συνοχής μεταξύ των μορίων του νερού και των δυνάμεων συνάφειας του νερού με την οροφή σπηλαίου. Όμως, το νερό εκτός από τον ασβεστίτη, μπορεί να μεταφέρει και άλλα ορυκτά, όπως χαλαζία και άλλα, τα οποία μεταφέρθηκαν από την είσοδο του νερού στο έδαφος. Αυτά συνήθως φράζουν το σωληνοειδές με αποτέλεσμα το νερό αρχίζει να πλημμυρίζει το σωληνοειδές και να αποθέτει ασβεστίτη μέσα του, μόλις πληρωθεί το σωληνοειδές αρχίζει να αποτίθεται ασβεστίτης έξω από το σωληνοειδές και κυλινδρικά. Με περισσότερη εισφορά νερού αρχίζει έτσι να σχηματίζεται και να αναπτύσσεται ο σταλακτίτης (εικόνα Β). Πρέπει να σημειωθεί ότι οι σταλακτίτες δεν είναι σωληνοειδή που αύξησαν το μέγεθός τους, καθώς η ανάπτυξη του σταλακτίτη δεν εξαρτάται από τον σωλήνα που έχει το σωληνοειδές (Maltsev, 1998) Σταλαγμίτης (Stalagmite) Επίσης ένα άλλο κύριο σπηλαιόθεμα είναι ο σταλαγμίτης που σχηματίζεται στα δάπεδα του σπηλαίου και συνήθως σε θέσεις κάτω από σταλακτίτες. Οι σταλακτίτες είναι οι κύριοι τροφοδότες των σταλαγμιτών, με την προϋπόθεση ότι υπάρχει αρκετός ασβεστίτης σε διάλυση, όταν αφήνει τον σταλακτίτη. Συγκεκριμένα, όταν το νερό στάζει από την οροφή του σπηλαίου ή από την άκρη του σταλακτίτη, πέφτει στο δάπεδο του 8

10 σπηλαίου και αρχίζει να αποτίθεται ο ασβεστίτης. Οι σταλαγμίτες αναπτύσσονται κάθετα στο δάπεδο, δεν αναπτύσσουν σωληνοειδές, που είναι η κύρια διαφορά με τους σταλακτίτες, το σχήμα τους είναι κωνικό, κυλινδρικό και η απόληξή τους συνήθως είναι επίπεδη, σε αντίθεση με τους σταλακτίτες που σχηματίζουν μυτερή απόληξη (εικόνα Α). Σύμφωνα με τον Dreybrodt (1988, 1999) οι αλλαγές που υπάρχουν στην διάμετρο του σταλαγμίτη κατά τη ανάπτυξή του αντανακλούν τις αλλαγές των ποσοτήτων του σταλάγματος. Δηλαδή εκεί που παρατηρείται αύξηση της διαμέτρου του σταλαγμίτη συμπεραίνουμε ότι υπήρχε αύξηση της τροφοδοσίας του νερού και αντίθετα, εκεί που παρατηρείται μείωση στην διάμετρο συμπεραίνουμε ότι υπήρξε μείωση της τροφοδοσίας Κολόνα (Pillar) Με την πάροδο του χρόνου προχωράει η ταυτόχρονη ανάπτυξη του σταλακτίτη και του σταλαγμίτη με αποτέλεσμα κάποτε να συνενωθούν και να σχηματίσουν την κολώνα. Στην αρχή της δημιουργία της θα είναι λεπτή, αλλά όσο υπάρχει τροφοδοσία ροής πλέον και όχι σταγόνας, θα αναπτύσσεται σε διάμετρο (εικόνα Α και εικόνα Β). Εικόνα Α: Σωληνοειδές σταλακτίτη (soda straw) Εικόνα Β : Σταλακτίτες 9

11 Εικόνα Α: Σταλαγμίτες Εικόνα Α: Α) Πριν ενωθεί ο σταλακτίτης με τον σταλαγμίτη, για να σχηματίσουν μια κολόνα και Β) Κολόνα 10

12 Εικόνα Β: Κολόνες σε σειρά Κουρτίνα (Drapery) Η κουρτίνα είναι διαδεδομένο σπηλαιόθεμα και απαντάται συχνά σε πολλά σπήλαια. Σχηματίζεται στην οροφή του σπηλαίου και πιο συγκεκριμένα όταν η οροφή έχει κλίση, έτσι η σταγόνα αντί να πέσει, κυλάει πάνω στην οροφή και καθορίζει αρχικά μια ευθεία πορεία, όπου θα περνάει κάθε φορά η σταγόνα και θα αποθέτει ασβεστίτη. Η κουρτίνα έχει συνήθως ένα ευθύ κομμάτι κοντά στην οροφή, που όσο αναπτύσσεται γίνεται πιο κυματοειδές και οφείλονται από μικρούς κυματισμούς που φέρει το ασβεστολιθικό υπόβαθρο (εικόνα Α). Τέλος, ανάλογα με τις προσμίξεις που έχει το νερό, δηλαδή η παρουσία ανόργανων αλάτων καθώς και οξείδια Fe και άλλων μετάλλων, η κουρτίνα φέρει συνήθως κίτρινους έως καστανοκόκκινους χρωματισμούς (εικόνα Β). Εικόνα Α: Κουρτίνες 11

13 Εικόνα Β: Κουρτίνες χρωματισμένες από προσμίξεις Κοραλλιοειδή (Cave Corals) Τα κοραλλιοειδή σπηλαιοθέματα πήραν το όνομα τους επειδή ομοιάζουν με κοράλλια και απαντώνται στα περισσότερα σπήλαια. Αυτά τα σπηλαιοθέματα έχουν μορφή σφαίρας, βοτρυοειδούς ή κόμβου. Τα κοραλλιοειδή αναπτύσσονται καθώς οι κρύσταλλοι του ασβεστίτη διατάσσονται κάθετα και ακτινωτά δημιουργώντας έτσι δακτύλιους που αναπτύσσονται συγκεντρικά. Συναντώνται από μικρά σφαιρίδια μέχρι μεγάλες μάζες με διάμετρο συχνά 1 m σε μέγεθος. Τα κοραλλιοειδή σπηλαιοθέματα δημιουργούνται είτε πάνω από το νερό είτε κάτω από αυτό. Αν έχουν δημιουργηθεί κάτω από το νερό, τότε μπορούν να δείξουν το ύψος στο οποίο είχε πλημμυρίσει το σπήλαιο στο παρελθόν και έδωσε αυτούς τους τύπους των κοραλλιοειδών. Για να δημιουργηθούν πάνω από το νερό, θα πρέπει το νερό να ανέρχεται τριχοειδώς πάνω στις επιφάνειες του σπηλαίου ή να εξατμιστεί. 1.2 Γεωγραφική Θέση του σπηλαίου Αλιστράτης Η Αλιστράτη είναι κωμόπολη στον νομό Σερρών του Δήμου Νέας Ζίχνης. Βρίσκεται στα ανατολικά του νομού Σερρών στην επαρχία Φυλλίδας, στα όρια με τον νομό Δράμας. Το σπήλαιο Αλιστράτης βρίσκεται περίπου 6 km ΝΑ της Αλιστράτης και πολύ κοντά στο φαράγγι του ποταμού Αγγίτη (εικόνα 1.2.Α). 12

14 Εικόνα 1.2.Α: Δορυφορική φωτογραφία περιοχής σπηλαίου Αλιστράτης 1.3 Ιστορική αναδρομή Κοντά στο σπήλαιο Αλιστράτης βρίσκεται το φαράγγι του ποταμού Αγγίτη, όπου σύμφωνα με την ελληνική μυθολογία εμφανιζόταν η σφίγγα, φανταστικό πλάσμα που είχε σώμα φτερωτού λιονταριού και με κεφάλι γυναίκας, όπου συνδεόταν συγκεκριμένα με το μύθο του Οιδίποδα. Ακόμη αναφέρεται ότι ο Πλούτωνας, ο θεός του κάτω κόσμου, όταν έκλεψε την Περσεφόνη, κόρη της θεάς Δήμητρας, την πήγε στο φαράγγι, όπου λεγόταν ότι βρίσκεται η πύλη του Άδη. Η περιοχή που αναφέρει η μυθολογία είναι αυτή που βρίσκεται κοντά στο σπήλαιο της Αλιστράτης και στα άλλα σπήλαια αυτής. Από τις αρχές του περασμένου αιώνα φαίνεται να ήταν το σπήλαιο γνωστό στους κατοίκους της περιοχής, γιατί το χρησιμοποιούσαν σαν καταφύγιο για να γλιτώσουν από τις επιδρομές των εχθρών τους. Το διάστημα χαρτογραφήθηκε το σπήλαιο από την Ελληνική Σπηλαιολογική Εταιρεία (Symeonidis et al., 1977) σε συνεργασία με Αυστριακούς σπηλαιολόγους από το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας της Βιέννης. 1.4 Σπήλαιο Αλιστράτης Το σπήλαιο της Αλιστράτης θεωρείται ένα από τα ωραιότερα, από την άποψη του πλούσιου διακόσμου του και ποικίλου σταλαγμιτικού διακόσμου του, και μεγαλύτερα της Ελλάδος. Το σπήλαιο της Αλιστράτης λόγω της πολύ μεγάλης ποικιλίας ελικτιτών που διαθέτει το κατατάσσει ως μοναδικό στον ελληνικό χώρο. Το σπήλαιο της Αλιστράτης έχει συνολικό μήκος περίπου m, ενώ μόνο το 1 km είναι επισκέψιμο και εμβαδό m 2. Στην είσοδο του σπηλαίου βρίσκεται μια αίθουσα ύψους 8 m, όπου αποτελεί τον προθάλαμο του σπηλαίου. Οι κύριοι κλάδοι του σπηλαίου αναπτύσσονται δεξιά και αριστερά της εισόδου (εικόνα 1.4.Α). 13

15 Εικόνα 1.4.Α: Κάτοψη σπηλαίου Αλιστράτης (χαρτογράφηση Seemann R.) 1 η Συμπληρωματική αποτύπωση (Τσιμπάνης Ε.) 2 η Συμπληρωματική αποτύπωση (Γιαννόπουλος Β.) Θερμοκρασία - Υγρασία Μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν κατά το διάστημα δείχνουν ότι η θερμοκρασία που επικρατεί στο εσωτερικό του σπηλαίου είναι 17 ο C και η υγρασία κυμαίνεται από 70 έως 100% (Παραγκαμιάν, 1992). Παρόλα αυτά, κατά τους θερμούς μήνες το μικροκλίμα του σπηλαίου επηρεάζεται από το εξωτερικό περιβάλλον, λόγω του μικρού πάχους των υπερκείμενων στρωμάτων του και του μεγάλου ποσοστού των διακλάσεων που έχει η ασβεστολιθική μάζα, έτσι ώστε η θερμοκρασία να υπερβαίνει τους 20 ο C. Πρακτικά, μέσα στο σπήλαιο διακρίνονται δύο θερμοκρασιακές ζώνες, την ζώνη μεταβλητής θερμοκρασίας, που βρίσκεται κοντά στην είσοδο και τη ζώνη σταθερής θερμοκρασίας, που καλύπτει όλο το υπόλοιπο σπήλαιο (Γιαννόπουλος, 2000) Ιζήματα Τα ιζήματα που συναντώνται μέσα στο σπήλαιο μπορούν να χωριστούν σε χημικά ιζήματα, οργανικά ιζήματα, κλαστικά ιζήματα και ανθρωπογενή. Τα χημικά ιζήματα αντιπροσωπεύονται από τα σπηλαιοθέματα που διακοσμούν το σπήλαιο και που αναλύσαμε παραπάνω. Σε πολλά σημεία βρίσκεται γκουανό, που συγκαταλέγεται στα οργανικά ιζήματα και αποτελείται από περιττώματα νυχτερίδων και παρατηρείται σε μικρές αποθέσεις. Στη κατηγορία των κλαστικών ιζημάτων βρίσκεται terra rossa (ερυθρή γη) σε όλο το σπήλαιο, εκτός από την είσοδο που συναντάται με λατύπες. Η terra rossa και οι λατύπες είναι αλλόχθονα κλαστικά ιζήματα, ενώ ως αυτόχθονα είναι κομμάτια σπηλαιοθεμάτων που αποκόπηκαν από την θέση τους και ασβεστολιθικά τεμάχια που έπεσαν λόγω κατάρρευσης. Τέλος, τα ανθρωπογενή ιζήματα οφείλουν την παρουσία τους από την δράση του ανθρώπου μέσα στο σπήλαιο (Γιαννόπουλος, 2000) Πανίδα και Χλωρίδα Στο σπήλαιο της Αλιστράτης υπάρχουν οργανισμοί και συνολικά 36 είδη μικροοργανισμών (εικόνα Α), όπως δολιχόποδα, μυριάποδα και ένα μοναδικό είδος ισοπόδου που έχει βρεθεί μόνο σε αυτό το σπήλαιο και έτσι ονομάστηκε Alistratia beroni. Επίσης, έξι είδη νυχτερίδων, λυκόποδα, δύο είδη κολεοπτέρων και ένα είδος 14

16 λεπιδόπτερων. Ειδικότερα, έχουν βρεθεί ένας Φρύνος και ένας Τρίτουρος (Bufo bufo και Triturus cristatus) στο δάπεδο του βαράθρου της φυσικής εισόδου. Τα τελευταία δεν μπορούν να αναρριχηθούν, οπότε συμπεραίνεται ότι υπήρξε η πτώση τους και παγιδεύτηκαν στο σπήλαιο προερχόμενα από την περιοχή του ποταμού. Επίσης, έχουν αναφερθεί έξι είδη νυχτερίδων, όπου μειώνονται συνεχώς και είναι συγκεκριμένα τα Rhinolophus mehelyi, Rhinolophus euryale, Myotis myotis, Myotis blythi, Myotis capaccinii και Miniopterus schreibersi. Έχουν παρατηρηθεί πολλές νυχτερίδες, όπου κατά τους θερμούς μήνες λόγω της υψηλής θερμοκρασίας που αποκτάει το σπήλαιο βρίσκουν καταφύγιο για αναπαραγωγή. Στο σπήλαιο της Αλιστράτης λόγω των αποθέσεων γκουανό έχουν βρεθεί πολλά μικρά αρθρόποδα. Στις αποθέσεις αυτές στη θολωτή αίθουσα βρίσκονται πολλά δείγματα ψευδοσκορπιών που έχουν στις φωλιές τους πολλά Κολλέμβολα. Τέλος, αναπτύσσονται φυτικοί οργανισμοί μέχρι το σημείο που φθάνει το φως και είναι σπερματόφυτα, πτεριδόφυτα, χλωροφύκη και κυανοφύκη (Παραγκαμιάν, 1992). Εικόνα Α: Βιοποικιλότητα του σπηλαίου Αλιστράτης 1.5 Μέθοδοι Έρευνας Για τον σκοπό αυτής της εργασίας συλλέχθηκαν αντιπροσωπευτικά δείγματα σπηλαιοθεμάτων από το σπήλαιο της Αλιστράτης, τόσο για μακροσκοπική εξέταση, όσο και για μικροσκοπική εξέταση. Τα δείγματα αυτά είναι με κωδικά ονόματα ALS 1, ALS 2, ALS 3, ALS 4 και ALS 5. Έτσι, μόνο τα δείγματα σπηλαιοθεμάτων ALS 1, ALS 3, ALS 4 και ALS 5 κόπηκαν και έγιναν τομές για μικροσκοπική εξέταση. Η μικροσκοπική εξέταση έγινε με την βοήθεια πετρογραφικού πολωτικού οπτικού μικροσκοπίου και πιο συγκεκριμένα με το Leitz SM-LUX POL ORTHOPLAN και οι φωτογραφίες των τομών 15

17 πάρθηκαν από το ίδιο μικροσκόπιο με κάμερα PROGRESS. Τέλος, το δείγμα ALS 1 εξετάστηκε και από συσκευή φθορισμού CHROMATO VUE (εικόνα Α) Πετρογραφικό Πολωτικό Οπτικό Μικροσκόπιο Είναι αναγκαίο, λοιπόν, να γίνει μια σύντομη περιγραφή του πολωτικού μικροσκοπίου (εικόνα Α), αφού η μικροσκοπική εξέταση έγινε εξολοκλήρου από αυτό. Τα μέρη του πετρογραφικού πολωτικού οπτικού μικροσκοπίου από κάτω προς τα πάνω είναι η φωτιστική πηγή που βρίσκεται στη βάση του μικροσκοπίου, ο πολωτής που βρίσκεται ακριβώς από πάνω της και μετατρέπει το φυσικό φως σε ευθύγραμμα πολωμένο, το διάφραγμα ίριδας που βρίσκεται πάνω από τον πολωτή και ρυθμίζει την διάμετρο της φωτεινής δέσμης που περνά από μικροσκόπιο. Πάνω από το διάφραγμα βρίσκεται ο συγκεντρωτικός φακός, όπου δεν είναι σταθερός, αλλά μετακινείται και χρησιμοποιείται όταν χρειάζεται να γίνει κωνοσκοπική παρατήρηση. Η τράπεζα του μικροσκοπίου βρίσκεται πάνω από τον συγκεντρωτικό φακό και μπορεί να στρέφεται περί κατακόρυφο άξονα. Πάνω στην στρεφόμενη τράπεζα τοποθετούνται οι τομές των πετρωμάτων, ώστε να πραγματοποιηθεί μικροσκοπική εξέταση. Η μικροσκοπική εξέταση επιτυγχάνεται από τους αντικειμενικούς φακούς που έχει το μικροσκόπιο και στην ουσία είναι μεγεθυντικοί φακοί προσαρμοσμένοι σε ένα περιστρεφόμενο σύστημα. Η εργαστηριακή μελέτη έγινε με μεγέθυνση 2-5x, 4x, 10x και 16x. Οι αντισταθμιστές τοποθετούνται πάνω από το περιστρεφόμενο σύστημα των αντικειμενικών φακών και κάτω από τον αναλυτή. Στην κατηγορία των αντισταθμιστών υπάρχει ο αντισταθμιστής γύψου, ο αντισταθμιστής μοσχοβίτη, ο αντισταθμιστής Berek και η σφήνα χαλαζία. Πάνω από τους αντικειμενικούς φακούς βρίσκεται ο αναλυτής, ο οποίος είναι όμοιος με τον πολωτή, μόνο που η διεύθυνση κράδανσης είναι κάθετη σε αυτή του πολωτή και ακόμα δεν είναι σταθερός, αλλά παρεμβάλλεται στην πορεία του φωτός κατά βούληση. Ο φακός Bertrand βρίσκεται πάνω από τον αναλυτή και χρησιμοποιείται για κωνοσκοπική παρατήρηση, οπότε και αυτός παρεμβάλλεται στην πορεία του φωτός κατά βούληση. Στο πάνω μέρος του σωλήνα του μικροσκοπίου βρίσκεται ο προσοφθάλμιος φακός που μεγεθύνει το είδωλο που δημιουργείται από τους αντικειμενικούς φακούς. Η συνηθισμένη μεγέθυνση που μπορεί να φέρει ο φακός αυτός είναι 10x. Τέλος, στο πολωτικό μικροσκόπιο υπάρχει ο μηχανισμός εστίασης που βρίσκεται στον κορμό του μικροσκοπίου. Εικόνα Α: Πολωτικό μικροσκόπιο 16

18 1.5.2 Λεπτές Τομές Οι τομές που χρησιμοποιήθηκαν για εργαστηριακή μελέτη στο πολωτικό μικροσκόπιο πάρθηκαν από τα δείγματα ALS 1, ALS 3, ALS 4 και ALS 5. Τα δείγματα αυτά δόθηκαν στο παρασκευαστήριο όπου κόπηκαν κατά μήκος της ανάπτυξης των σπηλαιοθεμάτων και λειάνθηκαν μέχρι να φτάσουν σε πάχος τα 1μm Φθορισμός Ο φθορισμός είναι το φαινόμενο κατά το οποίο πραγματοποιείται εκπομπή φωτός από μια ουσία, η οποία έχει απορροφήσει φως ή άλλη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το εκπεμπόμενο φως έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος και ως εκ τούτου χαμηλότερη ενέργεια από αυτό της απορροφημένης ακτινοβολίας. Επίσης, κάθε χημικό στοιχείο απορροφάει και επανεκπέμπει την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία σε διαφορετικά μήκη κύματος, για αυτό το λόγο διαφορετικά ορυκτά φθορίζουν σε διαφορετικές συχνότητες, δηλαδή σε διαφορετικά χρώματα (εικόνα Α). Ειδικότερα, τα σπηλαιοθέματα εμφανίζουν, συνήθως, ποικίλους χρωματισμούς σε ορατό φως και φθορίζουν στο ορατό φάσμα εάν απορροφήσουν υπεριώδη ακτινοβολία. Όμως, ο χημικά καθαρός ασβεστίτης είναι άχρωμος σε ορατό φως και δεν φθορίζει, άρα συμπεραίνεται ότι τα σπηλαιοθέματα πιθανόν να εμπεριέχουν δευτερεύοντα συστατικά τα οποία τους προσδίδουν τις παραπάνω ιδιότητες. Οι Gilson and MacCarthney (1954) υποστήριξαν ότι αυτές οι ιδιότητες οφείλονται στην παρουσία οργανικών στοιχείων ή άλλων ιχνοστοιχείων. Τέλος, οι Baker et al. (1998) επισήμαναν την σχέση μεταξύ των ιδιοτήτων του φθορισμού των σπηλαιοθεμάτων με το βαθμό της αποσάθρωσης του εδάφους και του ποσοστού της βροχόπτωσης πάνω από το σπήλαιο. Εικόνα Α: Α) Συσκευή φθορισμού CHROMATO VUE, Β) Φαινόμενο φθορισμού 1.6 Σκοπός της εργασίας Ο σκοπός της μελέτης των σπηλαιοθεμάτων, εκτός από την ομορφιά της γνώσης, κάνει κατανοητό τον τρόπο δημιουργίας του σπηλαίου. Ένα σύμπλεγμα ανθρακικών καλαμιών στην οροφή του σπηλαίου μπορεί να υποδηλώσει διάχυτη ροή, όπου το υπερκορεσμένο σε διαλυμένο ασβεστίτη νερό περνά μέσα από το ασβεστολιθικό υπόβαθρο. Μια μεγάλη ελικοειδής κουρτίνα υποδηλώνει μια τμηματική παύση της ροής, όταν δηλαδή το υπερκορεσμένο νερό ρέει μέσα από ρωγμές στο πέτρωμα. Οι κοραλλιογενείς σχηματισμοί σχηματίζονται από νερό που κινείται αργά κατά μήκος του τοίχου του σπηλαίου δημιουργώντας μικρά συμπλέγματα φυσικών εξογκωμάτων. 17

19 Επίσης, η κύρια μελέτη των σπηλαιοθεμάτων γίνεται επειδή τα σπηλαιοθέματα είναι καλοί δείκτες παλαιοκλίματος. Αυτό ισχύει για τρεις βασικούς λόγους, πρώτον γιατί μπορούν να αναπτύσσονται συνεχώς και μπορούν να χρονολογηθούν με ακρίβεια με πολλούς τρόπους και τεχνικές (Frisia and Borsato, 2010), δεύτερον τα σπηλαιοθέματα καταγράφουν τις μεταβολές που έχει το περιβάλλον του σπηλαίου, λόγω της αλληλεπίδρασής του με το εξωτερικό περιβάλλον (Mc Dermott, 2004) και τρίτον, τα σπηλαιοθέματα γενικά παθαίνουν μικρές δευτερεύουσες μεταβολές (Fairchild et al., 2006). Επιπλέον, οι σταλαγμίτες θεωρούνται παλαιοσεισμικοί δείκτες, όταν είναι κεκλιμένοι λόγω τεκτονικής δράσης ή όταν βρίσκονται πάνω σε πεσμένα τεμάχη κατάρρευσης (Βαξεβανόπουλος, 2006). Τέλος, το χρώμα και η σύνθεση των σπηλαιοθεμάτων παρέχει πληροφορίες για το τύπο του περιβάλλοντος πετρώματος, που υπάρχει κατά την διάρκεια της επαναφόρτισης της ροής, όπως για παράδειγμα η δημιουργία ανθοδιτών που είναι ένας σπάνιος σχηματισμός από αραγωνίτη, αλλά ακόμα και ο χρωματισμός των σπηλαιοθεμάτων λόγω προσμίξεων στο νερό. 18

20 2.ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΑΛΙΣΤΡΑΤΗΣ 2.1 Ζώνη Ροδόπης Η περιοχή της Αλιστράτης ανήκει γεωτεκτονικά στην Ζώνη της Ροδόπης. Η ζώνη της Ροδόπης περιλαμβάνει τον ορεινό όγκο της Ροδόπης, στη Θράκη και τη Νότια Βουλγαρία, την Ανατολική Μακεδονία με δυτικό όριο τη γραμμή του Στρυμόνα ποταμού, καθώς και τη νήσο Θάσο (εικόνα 2.1.Α). Ο γεωτεκτονικός χαρακτήρας της Ζώνης της Ροδόπης επηρεάστηκε από μια έντονη Αλπική ορογενετική φάση που ακολούθησε μια μεταμόρφωση υψηλού βαθμού και επακολούθησε μαγματική δραστηριότητα. Σε αντίθεση με τις παλιότερες θεωρίες που ήθελαν την ζώνη της Ροδόπης να έχει το ρόλο της «ενδιάμεσης ζώνης» μεταξύ των Ελληνίδων και των Βαλκανίδων (Zwischengebirge, Kober, 1932). O Osswald (1938) μελέτησε για πρώτη φορά την Ελληνική Ροδόπη και χώρισε τα μεταμορφωμένα πετρώματα της Ροδόπης μαζί με αυτά της Σερβομακεδονικής ζώνης σε τέσσερεις σειρές (ορίζοντες), που από τις ανώτερες προς τις κατώτερες είναι οι εξής: η σειρά H των σχιστόλιθων και μαρμάρων, η σειρά G των μαρμαρυγιακών σχιστόλιθων, η σειρά F των μαρμάρων και η σειρά E των γνευσίων της βάσης. Η ηλικία των πετρωμάτων αυτών σύμφωνα με τον Osswald (1938) είναι Προκάμβρια έως κάτω Παλαιοζωική. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν νέες έρευνες, όπου η μάζα της Ελληνικής Ροδόπης χωρίστηκε σε δύο τεκτονικές μονάδες: την ανώτερη «τεκτονική ενότητα του Σιδηρόνερου» και την κατώτερη «τεκτονική ενότητα του Παγγαίου» (Papanikolaou and Panagopoulos, 1981). Οι δύο αυτές τεκτονικές ενότητες χωρίζονται από το ρήγμα του Νέστου (Papanikolaou and Panagopoulos, 1981) και μέσα στο ρήγμα αυτό αναπτύσσεται μια μυλωνιτική ζώνη (Koukouvelas and Doutsos, 1990). Γενικά, η ενότητα του Σιδηρονέρου αποτελείται από πετρώματα υψηλού βαθμού μεταμόρφωσης, δηλαδή ανώτερη αμφιβολιτική και κατά θέσεις γρανουλιτική. Η ενότητα του Παγγαίου αποτελείται από πετρώματα χαμηλού βαθμού μεταμόρφωσης, δηλαδή άνω πρασινοσχιστολιθική και κατά θέσεις αμφιβολιτική (Μπόσκος, 2005). Η ενότητα Σιδηρόνερου αποτελείται κυρίως από ορθογνεύσιους, μαρμαρυγιακούς σχιστόλιθους, αμφιβολίτες, λεπτές ενστρώσεις μαρμάρων και μιγματίτες. Η ενότητα αυτή είναι η παλαιότερη ενότητα πετρώματων, αλλά εμφανίζεται σαν ανώτερη λόγω τεκτονικής δράσης. Ο Κουκουβέλας (1989) διαίρεσε την ενότητα αυτή σε μικρότερες ενότητες, οι οποίες από πάνω προς τα κάτω είναι το κάλυμμα Κίδαρι, το κάλυμμα Κωνσταντίνι, το κάλυμμα του Σιρόκο και το κάλυμμα του Σχίνου. Το κάλυμμα Κίδαρι περιλαμβάνει χαλαζιακούς αστριούχους γνευσίους με φακούς από μάρμαρα. Το κάλυμμα Κωνσταντίνι αποτελείται από ταινιωτούς γνευσίους, στους οποίους κατά θέσεις βρίσκονται παρεμβολές από μιγματοποιημένους αμφιβολιτικούς φακούς και το κάλυμμα μπορεί να φτάσει σε πάχος τα 500 m. Το κάλυμμα του Σιρόκο περιλαμβάνει μάρμαρα, διμαρμαρυγιακούς μοσχοβιτικούς γνευσίους και αμφιβολιτικούς γνευσίους. Το κάλυμμα αυτό μπορεί να φτάσει σε πάχος τα 600 m. Τέλος, το κάλυμμα του Σχίνου περιλαμβάνει βιοτιτικούς γνευσίους με παρεμβολές από αμφιβολίτες και μάρμαρα. Στον πυρήνα αυτού του καλύμματος υπάρχουν προκινηματικοί γρανίτες και γρανοδιοριτικές διεισδύσεις που τέμνονται από πηγματιτικές και απλιτικές φλέβες. Το κάλυμμα του Σχίνου μπορεί να φτάσει τα 800 m. 19

21 Η «κατώτερη τεκτονική ενότητα» Παγγαίου αποτελείται από έναν ανώτερο ορίζοντα με μεγάλου πάχους μάρμαρα, ένα ενδιάμεσο ορίζοντα που δομείται από εναλλαγές μαρμάρων, γνευσίων και αμφιβολιτών και ένα κατώτερο ορίζοντα που αποτελείται από σχιστόλιθους και γνεύσιους (Schneck, 1970). Η ενότητα αυτή θεωρείται η νεότερη ενότητα πετρωμάτων. Η ζώνη της Ροδόπης αποτελεί μια πολυμεταμορφωμένη μάζα πετρωμάτων που υπέστη κατά την εξέλιξή της διαδοχικές φάσεις μεταμόρφωσης: 1 η Γενική μεταμόρφωση πιθανόν αμφιβολιτικής φάσης κατά το Παλαιοζωικό 2 η Εκλογιτική μεταμόρφωση στο Κρητιδικό 3 η Αμφιβολιτική μεταμόρφωση στο Ηώκαινο 4 η Πρασινοσχιστολιθική μεταμόρφωση στο Ολιγόκαινο Η πρώτη αμφιβολιτική, η δεύτερη αμφιβολιτική και η πρασινοσχιστολιθική φάση εξελίχθηκαν κατά την ανύψωση της οροσειράς στην Αλπική ορογένεση που έλαβε χώρα από το Κρητιδικό έως το Τριτογενές δημιουργώντας κατά την εξέλιξή της ανάδρομες συνθήκες από τις κατώτερες προς τις ανώτερες. Πάνω των μεταμορφωμένων πετρωμάτων της ζώνης της Ροδόπης βρίσκονται Πλειοκαινικής ηλικίας ιζήματα, τα οποία αποτέθηκαν σε επιμέρους λεκάνες. Εικόνα 2.1.Α: Γεωτεκτονικές ζώνες της Ελλάδας και ζώνη Ροδόπης 2.2 Γεωλογία της περιοχής Αλιστράτης Στη περιοχή του σπηλαίου της Αλιστράτης απαντώνται δύο λιθολογικοί σχηματισμοί. Ο πρώτος σχηματισμός απαρτίζεται από Νεογενή και Τεταρτογενή πετρώματα και ο δεύτερος σχηματισμός ανήκει στην μεταμορφωμένη μάζα της Ζώνης της Ροδόπης (εικόνα 2.2.Α) (Γιαννόπουλος, 2000). 20

22 Ο πρώτος λιθολογικός σχηματισμός αποτελείται από χαλαρές σύγχρονες προσχώσεις, δηλαδή άμμο, άργιλο και κροκάλες και κατά θέσεις ιλύ και χάλικες, τα οποία τα έχει μεταφέρει ο ποταμός Αγγίτης. Ακόμα, ο ποταμός Αγγίτης έχει δημιουργήσει ποτάμια αναβαθμίδα στα ΝΝΔ των ασβεστόλιθων. Η ποτάμια αυτή αναβαθμίδα αποτελείται από άμμο, χάλικες και κροκάλες, τα οποία σε μεγάλο βαθμό προέρχονται από τα Μειοκαινικά κροκαλοπαγή που εμφανίζονται βόρεια και νότια του ποταμού. Σε τοπογραφικά χαμηλότερους ορίζοντες εμφανίζεται καστανοκόκκινος πηλός με διάσπαρτες κροκάλες από μάρμαρο, ο οποίος εκτείνεται σε μεγάλο βαθμό και έρχεται σε επαφή με κροκαλολατυποπαγή. Σε ακόμη χαμηλότερους ορίζοντες, εμφανίζονται ποταμολιμναίες αποθέσεις που είναι κυρίως αργιλικές. Επίσης, παρατηρούνται μάργες και μαργαικοί ασβεστόλιθοι, τα οποία είναι λιμναίες φάσεως και εμφανίζονται γύρω από τα πρανή του ασβεστόλιθου μέσα στον οποίο δημιουργήθηκε το σπήλαιο. Τέλος, παρατηρούνται χαλαρά κροκαλοπαγή και μάργες με κροκάλες από γνεύσιο και ασβεστόλιθο, των οποίων το συνδετικό υλικό είναι μαργαικό και βρίσκονται δυτικά και νοτιοδυτικά των ασβεστόλιθων της περιοχής. Αυτός ο σχηματισμός δεν έχει άμεση σχέση σήμερα με το σπήλαιο, αλλά στο παρελθόν επηρέασαν το υπόγειο καρστ, γιατί υπήρξαν ρυθμιστές του επιπέδου του υδροφόρου ορίζοντα (Γιαννόπουλος, 2000). Ο δεύτερος σχηματισμός ανήκει στην μεταμορφωμένη μάζα της Ροδόπης και αποτελείται από κρυσταλλικούς Μεσοζωικούς ασβεστόλιθους (μάρμαρα) και είναι χρώματος υπόλευκου έως τεφρού. Στα μάρμαρα αυτά παρεμβάλλονται φακοί και στρώσεις διμαρμαρυγιακοί σχιστογνεύσιοι (Γιαννόπουλος, 2000). Έτσι, εξαιτίας τεκτονικής δραστηριότητας και κυρίως λόγω διάλυσης του ασβεστόλιθου αναπτύχθηκε το υπόγειο καρστ της περιοχής Πετρωτού Αλιστράτης, το οποίο έχει εξαιρετική εμφάνιση και μέγεθος. Όλη η περιοχή του Πετρωτού έχει μεγάλα και μικρά σπήλαια, τα οποία αν μελετηθούν λεπτομερώς δεν αποκλείεται να αποδειχθεί ότι συνδέονται μεταξύ τους (Παραγκαμιάν, 1992). 21

23 Εικόνα 2.2.Α: Γεωλογικός χάρτης της περιοχής Αλιστράτης (ΙΓΜΕ, Φύλλο Προσοτσάνη, Δράμα) 22

24 3.ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΣΠΗΛΑΙΟΥ ΑΛΙΣΤΡΑΤΗΣ Στο κεφάλαιο αυτό θα αναλυθούν τα σπηλαιοθέματα μακροσκοπικά και μικροσκοπικά. Ειδικότερα, ο σταλαγμίτης ALS 1 μελετήθηκε μακροσκοπικά και μικροσκοπικά ως προς τους ιστούς που εμφανίζει και τους τύπους των εγκλεισμάτων του. Για αυτό τον λόγο εισάγονται παρακάτω οι ιστοί του ασβεστίτη, αλλά και τα είδη των εγκλεισμάτων που παρατηρήθηκαν. 3.1 Ιστοί Ασβεστίτη Ο όρος ιστός αναφέρεται στον χωρικό προσανατολισμό των κρυσταλλιτών και στις σχέσεις μεταξύ τους. Ο όρος κρυσταλλίτης είναι ο μικρότερος κρύσταλλος (αυτό μπορεί να είναι το μέγεθος της μονάδας του κυττάρου) που σχηματίζει σύνθετους κρυστάλλους (Kendall and Broughton, 1978). Οι βασικοί ιστοί που αναγνωρίστηκαν τόσο μακροσκοπικά, όσο και μικροσκοπικά είναι ο στηλοειδής (columnar) ιστός, ο ινώδης (fibrous) ιστός, ο σπαριτικός (equant) ιστός, ο δενδριτικός (dendritic) ιστός και λιγότερο διακριτός στα μακροσκοπικά ο βοτρυοειδής ιστός. Ο στηλοειδής ιστός και ο ινώδης ιστός μοιάζουν μορφολογικά, αλλά η κύρια διαφορά τους είναι ο λόγος μήκους προς πλάτος που έχει ο καθένας. Ειδικότερα, ο στηλοειδής ιστός αποτελείται από σύνθετους κρυστάλλους με αναλογία μήκους προς πλάτος να είναι 6:1 (Folk, 1965), ίσια όρια και με ομοιόμορφη κατάσβεση (εικόνα 3.1.Α). Αντίθετα, ο ινώδης ιστός αποτελείται από σύνθετους κρυστάλλους με λόγο μήκους προς πλάτος που υπερβαίνει κατά πολύ 6:1 (Folk, 1965), που χαρακτηρίζεται από ανταγωνιστικά φαινόμενα ανάπτυξης. Εικόνα 3.1.Α: Στηλοειδής ιστός σε κάθετα Nicols. Τα κόκκινα βέλη δείχνουν τα όρια των κρυστάλλων. Ο δενδριτικός ιστός, όπως το δηλώνει και το όνομα του, είναι διακλαδώσεις πολυκρυστάλλων που έχουν μήκος πάνω από 100 μm και πλάτος περίπου 10 μm. Αυτή τη χαρακτηριστική μορφολογία των κρυσταλλιτών απορρέει από την χωρική διάταξη των κρυσταλλιτών που μοιάζει με διακλάδωση (Frisia et al., 2000). Ο σπαριτικός ιστός διαμορφώνεται από υπιδιόμορφους και αλλοτριόμορφους κρυστάλλους, οι κρύσταλλοι αυτοί έχουν περίπου το ίδιο μέγεθος και εμφανίζουν καλά ανεπτυγμένα όρια των κρυστάλλων (εικόνα 3.1.Β). 23

25 Εικόνα 3.1.Β: Στηλοειδής ιστός και σπαριτικός ιστός Ο βοτρυοειδής ιστός αναπτύσσεται από ινώδεις ασβεστίτες, που αρχικά ήταν αραγωνίτες, οι οποίοι διατάσσονται ακτινωτά σε μορφή θολωτού ημισφαιρίου. 3.2 Τύποι Εγκλεισμάτων Η μελέτη των εγκλεισμάτων είναι σημαντική, γιατί τα εγκλείσματα και τα μοτίβα που παράγονται από αυτά μαρτυρούν το προηγούμενο στάδιο των στηλοειδών κρυστάλλων. όπως το δηλώνει και το όνομά τους τα εγκλείσματα είναι κοιλότητες, που πολλές φορές εγκλείουν υγρό. Οι Kendall and Broughton (1978) αναγνώρισαν και ανέπτυξαν έξι μοτίβα, ή αλλιώς τύπους, στρωματικής ανάπτυξης που διακρίνονται με βάση τις διακυμάνσεις των εγκλεισμάτων ανάλογα με την αφθονία τους, με το μέγεθος τους και ανάλογα με τα μοτίβα τους. Για παράδειγμα, αν τα στρώματα της ανάπτυξης ορίζονται από παράλληλα, γραμμικά εγκλείσματα, τότε ερμηνεύονται ότι έχουν σχηματιστεί όταν πολλοί υπεραναπτυγμένοι κρυσταλλίτες, που αναπτύσσονται στην επιφάνεια των σπηλαιοθεμάτων, δεν συνενώθηκαν πλευρικά. Η παρουσία των γραμμικών εγκλεισμάτων σημαίνει ότι προήλθαν από τους ενδιάμεσους χώρους μεταξύ των ενδοκρυσταλλιτών (inter-crystallites). Οι Kendall and Broughton (1978) κατέληξαν ότι η πλήρη συνένωση των κρυσταλλιτών δημιουργούν ασβεστίτη χωρίς εγκλείσματα, ενώ όταν δεν πραγματοποιείται πλευρική συνένωση των υπεραναπτυγμένων κρυσταλλιτών δημιουργούν στρώματα ινώδους ασβεστίτη. Κατά την διάρκεια επεισοδίων πλημμυρών του σπηλαίου, ωστόσο, οι κρυσταλλίτες συγχωνεύονται και υπεραναπτύσσουν το ένα το άλλο και η κατακρήμνιση λαμβάνει χώρα τελικά πάνω σε μεγάλες, επίπεδες επιφάνειες του κρυστάλλου. Οι έξι τύποι ανάπτυξης των εγκλεισμάτων που ανέπτυξαν οι Kendall and Broughton (1978) δίνονται παρακάτω (εικόνα 3.2.Α) : Τύπος Ι : Τα γραμμικά εγκλείσματα σε αυτόν τον τύπο είναι παράλληλα ή υποπαράλληλα και σε πολύ κοντινή απόσταση μεταξύ τους και βρίσκονται σε στρώματα που είναι ομαλές καμπύλες. Ο οπτικός άξονας του κρυστάλλου είναι παράλληλος με μια γραμμή εγκλεισμάτων, παρόλο που αυτός μπορεί να είναι υπό κλίση με την επιφάνεια ανάπτυξης. Έτσι τα εγκλείσματα κάθε κρυστάλλου έχουν τον δικό τους ξεχωριστό προσανατολισμό και όταν οι κρύσταλλοι έχουν παραμόρφωση πλέγματος, τα γραμμικά εγκλείσματα παρατάσσονται έτσι ώστε να μιμούνται αυτή την ποικιλότητα στον προσανατολισμό του οπτικού άξονα. Τύπος ΙΙ : Τα στρώματα ασβεστίτη είναι ομαλές καμπύλες, όπως και στον τύπο Ι, αλλά ορίζονται από τις συγκεντρώσεις των εγκλεισμάτων που δεν είναι όλες τις φορές ευδιάκριτες από το μικροσκόπιο. Προσδίδουν ψευδοπλεοχρωισμό στον ασβεστίτη. 24

26 Τύπος ΙΙΙ : Τα στρώματα ασβεστίτη ορίζονται από ψευδοπλεοχρωικό ασβεστίτη, αλλά προσδιορίζουν θέσεις ρομβοεδρικών κρυστάλλων, αντί για ομαλές καμπύλες που λαμβάνει χώρα στον τύπο ΙΙ. Αυτά τα όρια μπορεί να είναι ατελή ή τέλεια. Στην περίπτωση που έχουμε ατελή όρια, τα εγκλείσματα μπορούν να συνδυάσουν χαρακτηριστικά των τύπων ΙΙ και ΙΙΙ, είναι ομαλές καμπύλες που περιοδικά χωρίζονται σε τμήματα λόγω των επαναδιεισδύσεων των ορίων των κρυστάλλων τους. Τύπος ΙV : Τα στρώματα ασβεστίτη ορίζουν προηγούμενα κρυσταλλικά όρια, αλλά τα ίδια προσδιορίζονται από την συγκέντρωση γραμμικών εγκλεισμάτων (όμοια με τον τύπο ΙΙΙ). Εδώ τα εγκλείσματα δεν μπορούν να εξηγηθούν με την αντικατάσταση ενός πρόδρομου βελοειδούς κρυστάλλου ασβεστίτη, αλλά με τον διαχωρισμό του στηλοειδούς κρυστάλλου σε υποκρυστάλλους. Τύπος V : Τα στρώματα χαρακτηρίζονται από μεγάλες ποσότητες προσμίξεων, έτσι ώστε οι κρύσταλλοι ιστοί να καλύπτονται από αυτές. Τα στρώματα των προσμίξεων συνήθως διαχωρίζουν στρώματα ασβεστίτη με διαφορετικές κρυσταλλικές συμπεριφορές, ο ασβεστίτης μέσα ή σε γειτνίαση με αυτά δείχνει να έχει μια ακτινωτή συμπεριφορά. Τύπος VI : Τα στρώματα ασβεστίτη αυτού του τύπου είναι συνήθως χωρίς εγκλείσματα και υπάρχουν μεταξύ όλων των παραπάνω τύπων. Εικόνα 3.2.Α: Τύποι εγκλεισμάτων 3.3 Μακροσκοπική Μελέτη Τα μακροσκοπικά δείγματα που συλλέχθηκαν από το σπήλαιο της Αλιστράτης είναι με τα κωδικά ονόματα ALS 1, ALS 2, ALS 3, ALS 4 και ALS 5. Το ALS 1 σπηλαιόθεμα είναι ένας σταλαγμίτης, όπου έχει κοπεί παράλληλα στον άξονα ανάπτυξής του. Ο σταλαγμίτης αυτός δόθηκε για επεξεργασία όπου φτιάχτηκαν 17 τομές από αυτόν (εικόνα 3.3.Α) και θα αναλυθούν παρακάτω. Το σπηλαιόθεμα ALS 3 από τον οποίο φτιάχτηκαν 8 τομές είναι ένας σταλακτίτης (εικόνα 3.3.Β). Το σπηλαιόθεμα ALS 4 από 25

27 τον οποίο φτιάχτηκαν 8 τομές είναι ένας σταλακτίτης. Τέλος, το σπηλαιόθεμα ΑLS 5 από τον οποίο φτιάχτηκαν 6 τομές είναι μια κουρτίνα (εικόνα 3.3.Γ). Αναλύθηκε, όμως, εκτενέστερα ο σταλαγμίτης ALS 1, γιατί είναι περισσότερο εύχρηστος ως παλαιοκλιματικός δείκτης σε σχέση με τον σταλακτίτη, λόγω της απλής εσωτερικής δομής του (Fairchild et al., 2006). Εικόνα 3.3.Α: Ο σταλαγμίτης ALS 1 κομμένος σε 17 τομές. Εικόνα 3.3.Β: Ο σταλακτίτης ALS 3 κομμένος σε 8 τομές. Εικόνα 3.3.Γ: Η κουρτίνα ALS 5 κομμένη σε 6 τομές. 26

28 3.3.1 Μακροσκοπική Μελέτη του Σταλαγμίτη ALS 1 O σταλαγμίτης ALS 1 μελετήθηκε μακροσκοπικά και παρατηρήθηκαν 7 επιμέρους φάσεις ανάπτυξης του σταλαγμίτη (εικόνα Α), στις οποίες παρατηρήθηκε αλλαγή στον άξονα ανάπτυξης. Από τη βάση ξεκινάει διαυγής κιτρινωπός ασβεστίτης κυρίως και κατά τόπους γαλακτώδης, αλλά γενικά στην 1 η φάση παρατηρείται εναλλαγή κιτρινωπών διαυγών ασβεστιτών με γαλακτώδη ασβεστίτη και το ίδιο μοτίβο παρατηρείται και στη 2 η φάση. Στην 3 η φάση επικρατεί ο κιτρινωπός διαυγής ασβεστίτης με λίγα στρώματα γαλακτώδη ασβεστίτη. Στην 4 η φάση παρατηρείται εναλλαγή κιτρινωπού διαυγούς ασβεστίτη με γαλακτώδη ασβεστίτη και σε αυτή την φάση διακρίνεται καλύτερα η πυγματιτική (punch) δομή του σταλαγμίτη, η οποία ονομάστηκε έτσι από την ελληνική λέξη πυγμή, που σημαίνει γροθιά. Στην 5 η φάση παρατηρείται πάλι αλλαγή στον άξονα ανάπτυξης και παρατηρείται εναλλαγή στρωμάτων γαλακτωδών ασβεστιτών με κιτρινωπούς ασβεστίτες σε πιο μικρά στρώματα. Στην 6 η φάση παρατηρείται εναλλαγή στρωμάτων με κυρίαρχα πιο παχιά τα γαλακτώδη στρώματα και κατά τόπους παρατηρείται κιτρινωπός διαυγής ασβεστίτης. Τέλος, στην 7 η φάση παρατηρείται πάλι εναλλαγή στρωμάτων κιτρινωπών ασβεστιτών με γαλακτωδών, από τα οποία τα γαλακτώδη στρώματα είναι τα κυρίαρχα. Εικόνα Α: Ο σταλαγμίτης ALS 1 με οριοθετημένες τις 7 φάσεις του. Ακόμα παρατηρήθηκε ο ιστός μακροσκοπικά και τα εγκλείσματα (εικόνα Β). Στο εσωτερικό του σταλαγμίτη παρατηρείται στηλοειδής ασβεστίτης, ενώ περιμετρικά παρατηρείται ινώδης ασβεστίτης. Τα εγκλείσματα στην 1 η φάση και ειδικότερα στο κέντρο στη βάση του σταλαγμίτη είναι πιο πυκνά και έχουν φορά τον άξονα ανάπτυξης, ενώ τα εγκλείσματα που βρίσκονται στο εξωτερικό τμήμα της φάσης αυτής είναι πιο αραιά και με φορά προς τα έξω. Στην 2 η φάση τα εγκλείσματα είναι λίγα στο κέντρο και έχουν φορά τον άξονα ανάπτυξης. Στο εξωτερικό τμήμα αυτής της φάσης και ειδικότερα αριστερά του άξονα ανάπτυξης παρατηρούνται λίγα εγκλείσματα με φορά προς τα έξω, ενώ δεξιά από τον άξονα ανάπτυξης τα εγκλείσματα αναπτύσσονται πιο πλάγια από τον άξονα ανάπτυξης, λόγω ανάπτυξης στηλοειδή ασβεστίτη με αυτή την συγκεκριμένη φορά. Στην 3 η φάση τα εγκλείσματα είναι πιο πυκνά στο κέντρο και κατά 27

29 τόπους και με φορά του άξονα ανάπτυξης. Στην 4 η φάση τα εγκλείσματα που είναι στα δεξιά του άξονα είναι πιο πυκνά και με φορά του άξονα ανάπτυξης, ενώ αριστερά του άξονα τα εγκλείσματα είναι πιο αραιά και με φορά που όσο εξελίσσεται προς τα πάνω η φάση αυτή μετατρέπεται προς τα έξω και πιο δυτικά. Στην 5 η φάση τα εγκλείσματα που παρατηρούνται στο κέντρο είναι πυκνά και έχουν φορά του άξονα ανάπτυξης, που όσο εξελίσσεται αυτή η φάση λιγοστεύουν από τα δεξιά του άξονα και πληθαίνουν στα αριστερά, ενώ στα δεξιά του άξονα ανάπτυξης στο εξωτερικό τμήμα παρατηρούνται εγκλείσματα που είναι κάθετα στον άξονα ανάπτυξης. Στην 6 η φάση παρατηρούνται εγκλείσματα που δεξιά του άξονα ανάπτυξης είναι αραιά και με φορά του άξονα ανάπτυξης, ενώ στα αριστερά του άξονα τα εγκλείσματα είναι πυκνά και έχουν φορά ανάπτυξης προς τα έξω και δυτικά. Τέλος, στην 7 η φάση παρατηρούνται λίγα εγκλείσματα στον κέντρο του άξονα που έχουν φορά ίδια με τον άξονα ανάπτυξης, ενώ τα υπόλοιπα εγκλείσματα αναπτύσσονται περιμετρικά και έχουν φορά προς τα έξω. Εικόνα Β: Διακρίνονται τα στρώματα ασβεστίτη και τα εγκλείσματα του σταλαγμίτη ALS 1 28

30 Φάσεις Στρώματα - Διάμετροι Μετρήθηκαν οι διάμετροι του σταλαγμίτη ALS 1 από τη βάση του μέχρι την άκρη του ανά μισό εκατοστό, που σύμφωνα με τον Dreybrodt (1988, 1999) οι εναλλαγές τις διαμέτρου του σταλαγμίτη μπορούν να συσχετιστούν με την ποσότητα του σταλάγματος. Το διάγραμμα διαμέτρου μήκους δίνεται παρακάτω (εικόνα Α): Εικόνα Α: Διάγραμμα διαμέτρου σταλαγμίτη ALS 1 μήκους σταλαγμίτη ALS 1 Από το παραπάνω διάγραμμα διακρίνονται οι αυξομειώσεις στη διάμετρο του σταλαγμίτη ALS 1. Στην αρχή της ανάπτυξης του σταλαγμίτη παρατηρείται μια σχετική ομαλή μείωση της διαμέτρου του σταλαγμίτη μέχρι τα 3,5 cm. Από τα 3,5 έως τα 4 cm παρατηρείται απότομη αύξηση της διαμέτρου του σταλαγμίτη σε σχέση με το μήκος του, το οποίο φαινόμενο μπορεί να οφείλεται σε απότομη αύξηση της ποσότητας του σταλάγματος που τροφοδοτούσε τον σταλαγμίτη ALS 1. Λίγο πριν τα 5 cm και έως τα 6,5 cm παρατηρείται μια μείωση της διαμέτρου. Από τα 6,5 έως τα 7 cm η διάμετρος του σταλαγμίτη αυξάνεται απότομα. Από τα 7 cm μέχρι τα 11 cm παρατηρείται μια μικρή αυξομείωση της διαμέτρου και αμέσως μετά μειώνεται πάλι μέχρι τα 13,5 cm. Από τα 13,5 έως τα 14 cm παρατηρείται μια απότομη αύξηση της διαμέτρου και περίπου μέχρι τα 17 cm παρατηρούνται μικρές αυξομειώσεις σχετικά ομαλές. Μετά τα 14 cm έως τα 18,5 cm παρατηρείται μια σχετικά ομαλή μείωση της διαμέτρου, το οποίο μπορεί να οφείλεται σε ομαλή μείωση της ποσότητας του σταλάγματος που προσφέρεται στο σταλαγμίτη. Αμέσως μετά παρατηρείται μια εξίσου απότομη αύξηση της διαμέτρου του σταλαγμίτη μέχρι τα 19 cm, την οποία ακολουθεί μια απότομη μείωση της διαμέτρου που ολοκληρώνεται στα 20,5 cm. Επιπλέον, μετά τα 20,5 cm έως τα 21 cm παρατηρείται αύξηση της διαμέτρου. Από τα 21 έως τα 23,5 cm παρατηρείται μια σχετικά ομαλή μείωση της διαμέτρου. Τέλος, από τα 24 cm και μέχρι τα 25,5 cm, που ολοκληρώνεται το μήκος του σταλαγμίτη, παρατηρείται μια απότομη μείωση της διαμέτρου του σταλαγμίτη 29

31 ALS 1, η οποία είναι πλασματική. Αυτό συμβαίνει επειδή η τελευταία φάση του σταλαγμίτη δεν έχει ολοκληρωθεί και έτσι απεικονίζεται με διακεκομμένη γραμμή. Ακόμα μετρήθηκε το μήκος της κάθε φάσης ξεχωριστά, αλλά και ο αριθμός των στρωμάτων ασβεστίτη που την απαρτίζουν. Να σημειωθεί εδώ ότι ο αριθμός των φάσεων που παρατηρούνται στον σταλαγμίτη ALS 1 και ο αριθμός των στρωμάτων του ασβεστίτη είναι εντελώς υποκειμενικοί και εξαρτώνται από τον παρατηρητή. Έτσι η 1 η φάση έχει 3,6 cm μήκος από την βάση και 26 στρώματα. Η 2 η φάση, που ξεκινάει από το τέλος της 1 ης φάσης, έχει 3 cm μήκος και 30 στρώματα. Η 3 η φάση έχει μήκος 7,2 cm και 50 στρώματα και η 4 η φάση έχει μήκος 4,6 cm και 36 στρώματα. Η 5 η φάση έχει 2,7 cm μήκος και 29 στρώματα ασβεστίτη, ενώ η 6 η φάση έχει 3,2 cm και 30 στρώματα. Τέλος, η 7 η φάση έχει 1,4 cm μήκος και 17 στρώματα. Από τα παραπάνω παρατηρείται ότι κάποιες μικρές φάσεις (ανάλογα με το μήκος τους) του σταλαγμίτη έχουν σχετικά πολλά στρώματα ασβεστίτη σε σχέση με άλλες μεγαλύτερες φάσεις. Για αυτό τον λόγο πραγματοποιείται αναγωγή στο εκατοστό για να υποδείξει την αναλογία αριθμού στρωμάτων ασβεστίτη σε 1 εκατοστό για κάθε φάση και πραγματοποιήθηκε το αντίστοιχο διάγραμμα στρωμάτων ασβεστίτη μήκος σταλαγμίτη (εικόνα Β). Εικόνα Β: Διάγραμμα στρωμάτων ασβεστίτη ανά εκατοστό του σταλαγμίτη ALS 1 μήκους σταλαγμίτη ALS 1 Από το παραπάνω διάγραμμα γίνεται πιο ξεκάθαρο ότι η 2 η φάση ενώ έχει μικρότερο μήκος, έχει περισσότερα στρώματα σε σχέση με την 1 η φάση. Ακόμα παρατηρείται ότι η 3 η φάση, η οποία έχει μεγαλύτερο μήκος σε σχέση με τις προηγούμενες δύο, παρόλα αυτά έχει λιγότερα στρώματα από αυτές. Η 4 η φάση έχει μικρότερο μήκος από την 3 η φάση, αλλά παρατηρείται ότι έχει περισσότερα στρώματα ασβεστίτη. Η 5 η φάση έχει μικρότερο μήκος από την 4 η φάση, αλλά έχει περισσότερα στρώματα ασβεστίτη από την 4 η φάση. Η 6 η φάση έχει μεγαλύτερο μήκος από την 5 η φάση, αλλά έχει λιγότερα 30

32 στρώματα ασβεστίτη από την 5 η φάση. Τέλος, η 7 η φάση έχει το μικρότερο μήκος από όλες τις προηγούμενες φάσεις, παρόλα αυτά έχει τα περισσότερα στρώματα ασβεστίτη από όλες τις προηγούμενες φάσεις Φθορισμός Ο σταλαγμίτης ALS 1 εξετάστηκε από συσκευή φθορισμού. Από τις φωτογραφίες που πάρθηκαν έγινε επεξεργασία στην φωτεινότητα της εικόνας, ώστε να επιτευχθεί καλύτερη παρατήρηση. Από την παρατήρηση που έγινε διαπιστώθηκε ότι δεν υπάρχουν οργανικά στοιχεία στον εξεταζόμενο σταλαγμίτη. Τέλος, παρατηρήθηκε ότι οι δύο διαφορετικοί ασβεστίτες, δηλαδή ο κιτρινωπός ασβεστίτης και ο γαλακτώδης ασβεστίτης που διαμορφώνουν τον σταλαγμίτη, φθορίζουν στο ορατό φως με διαφορετικό μήκος κύματος. Ο γαλακτώδης ασβεστίτης φθορίζει με μεγαλύτερο μήκος κύματος από τον κιτρινωπό ασβεστίτη. Εικόνα Α: Α)Ο σταλαγμίτης ALS 1 σε φθορισμό, Β) Επεξεργασμένη εικόνα για καλύτερη παρατήρηση 3.4 Μικροσκοπική Μελέτη Ο σταλαγμίτης ALS 1 θα μελετηθεί αναλυτικά και θα αντιπαρατεθεί με τα υπόλοιπα δείγματα. Όπως αναφέραμε και παραπάνω φτιάχτηκαν 17 τομές από τον σταλαγμίτη ALS 1, όπου οι τομές ALS 1-16 και ALS 1-17 αντιπροσωπεύουν την βάση του σταλαγμίτη και η τομή ALS 1-01 αντιπροσωπεύει την μύτη του σταλαγμίτη. Τομή ALS 1-01 Όλη η τομή αντιπροσωπεύεται από στηλοειδή ασβεστίτη, που είναι υπιδιόμορφος έως αλλοτριόμορφος μπεζ χρώματος. Οι κρύσταλλοι του ασβεστίτη έχουν ανάπτυξη από κάτω προς τα πάνω, εκτός από την άκρη της τομής όπου παρατηρείται ότι ο κρύσταλλος στρέφει τον άξονά του κατά την ανάπτυξη του, λόγω της κυματοειδής 31

33 κατάσβεση που παρουσιάζει. Σε όλη την τομή κυριαρχεί το ίδιο μοτίβο, δυο κρύσταλλοι ενώνονται για να δημιουργήσουν ένα μεγαλύτερο κρύσταλλο. Σε αυτή την τομή κυριαρχούν τα γραμμικά εγκλείσματα, η φορά των οποίων δείχνει τον προσανατολισμό της ανάπτυξης του κρυστάλλου. Τα γραμμικά εγκλείσματα χαρακτηρίζονται από τον τύπο II έως τον τύπο ΙΙΙ και υπάρχουν δύο κατηγορίες γραμμικών εγκλεισμάτων, τα έντονα μεγάλα μαύρα εγκλείσματα τύπου ΙΙ και τα αχνά καφέ εγκλείσματα τύπου ΙΙΙ. Επίσης, από κάτω προς τα πάνω παρατηρείται ακολουθία στρωμάτων από ίχνη και καφέ εγκλείσματα, από τα οποία τα εγκλείσματα που είναι σε μορφή ίχνους ή στίγματος είναι τύπου Ι και τύπου ΙV (εικόνα 3.4.Α1) και σχηματίστηκαν πριν από τα καφέ εγκλείσματα και αυτό δείχνει ότι ο κρύσταλλος έχει πάθει ανακρυστάλλωση. Προς την άκρη της τομής και πλάγια παρατηρούνται πολύ έντονα αργιλικά εγκλείσματα τύπου Ι έως τύπου V. Εικόνα 3.4.Α1: Μεγάλοι στηλοειδείς ασβεστίτες σε κάθετα Nicols με εγκλείσματα σε μορφή ίχνους τύπου I και IV Τέλος, στο άκρο της τομής παρατηρείται εμποτισμός από μεταλλικά και αργιλικά ορυκτά (εικόνα 3.4.Β1). Εικόνα 3.4.Β1: Εμποτισμός του ασβεστίτη από μεταλλικά και αργιλικά ορυκτά σε παράλληλα Nicols 32