Πανεπιστήµιο Αιγαίου Σχολή Περιβάλλοντος Τµήµα Επιστηµών της Θάλασσας. ιατµηµατικό Πρόγραµµα Μεταπτυχιακών Σπουδών. «ιαχείριση Παράκτιων Περιοχών»

Transcript

1 Πανεπιστήµιο Αιγαίου Σχολή Περιβάλλοντος Τµήµα Επιστηµών της Θάλασσας ιατµηµατικό Πρόγραµµα Μεταπτυχιακών Σπουδών «ιαχείριση Παράκτιων Περιοχών» Εργασία Μεταπτυχιακού Τίτλου Ειδίκευσης «Κατανοµή και διεργασίες απόθεσης ιζηµάτων και οργανικού άνθρακα στο νότιο τµήµα του Στενού της Μυτιλήνης». ΦΩΤΕΙΝΗ ΜΑΡΤΣΟΥΚΑ Μυτιλήνη, Μάρτιος 2009

2 Πανεπιστήµιο Αιγαίου Σχολή Περιβάλλοντος Τµήµα Επιστηµών της Θάλασσας ιατµηµατικό Πρόγραµµα Μεταπτυχιακών Σπουδών «ιαχείριση Παράκτιων Περιοχών» Εργασία Μεταπτυχιακού Τίτλου Ειδίκευσης «Κατανοµή και διεργασίες απόθεσης ιζηµάτων και οργανικού άνθρακα στο νότιο τµήµα του Στενού της Μυτιλήνης». ΦΩΤΕΙΝΗ ΜΑΡΤΣΟΥΚΑ Επιβλέπων Καθηγητής : Θ. Χασιώτης, Λέκτορας Μέλη Εξεταστικής Επιτροπής : Μ. Κωστοπούλου-Καραντανέλλη, Επικ. Καθηγήτρια Ν. Σουλακέλλης, Αναπλ. Καθηγητής Μυτιλήνη, Μάρτιος 2009

3 Στους γονείς µου

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ... ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ-ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΧΕΡΣΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ Ατµοσφαιρικά κατακρηµνίσµατα Θερµοκρασία Ηλιοφάνεια Άνεµος Ατµοσφαιρική υγρασία ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ ΣΥΛΛΟΓΗ Ε ΟΜΕΝΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗ Ε ΟΜΕΝΩΝ Κοκκοµετρία Ανάλυση κοκκοµετρικής σύστασης ιζήµατος Επεξεργασία των αποτελεσµάτων της κοκκοµετρικής 23 ανάλυσης Υπολογισµός στατιστικών παραµέτρων Ιζηµατολογική ερµηνεία των στατιστικών παραµέτρων Ορυκτολογικές αναλύσεις Μεθοδολογία Προσδιορισµός οργανικού άνθρακα σε ιζήµατα Αρχή της µεθόδου Στατιστική επεξεργασία δεδοµένων ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΒΑΘΥΜΕΤΡΙΑ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΩΝ ΛΕΚΑΝΩΝ Υδρολογικές λεκάνες Υδρολογικό ισοζύγιο ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΙΖΗΜΑΤΩΝ Ψηφίδες Άµµος... 40

5 5.3.3 Πηλός Άργιλος Ταξινόµηση ιζηµάτων Ιζηµατολογική ερµηνεία των στατιστικών παραµέτρων Κατανοµή στατιστικών παραµέτρων Σύγκριση στατιστικών παραµέτρων µε τη γραφική µέθοδο και µε τη µέθοδο 53 των ροπών. 5.4 ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΑΝΑΛΥΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΥΖΗΤΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 82

6 Ευρετήριο εικόνων Εικόνα 3.1. Περιοχή µελέτης. Εικόνα 3.2. Χάρτης περιοχής µελέτης µε τα σηµεία δειγµατοληψίας. Εικόνα 3.3. Γεωλογικός Τεκτονικός χάρτης περιοχής. Εικόνα 3.4. Απόσπασµα τοπογραφικού χάρτη Γ.Υ.Σ. (1:50000) της ΝΑ Λέσβου. Εικόνα 3.5. Μέση µηνιαία κατανοµή της βροχόπτωσης στο σταθµό της Μυτιλήνης (περίοδος ). Εικόνα 3.6. Μέση µηνιαία κατανοµή της θερµοκρασίας στο σταθµό της Μυτιλήνης (περίοδος ). Εικόνα 3.7. Μέση µηνιαία κατανοµή της ηλιοφάνειας στο σταθµό της Μυτιλήνης (περίοδος ). Εικόνα 3.8. Μέση µηνιαία κατανοµή της ταχύτητας του ανέµου (m/s) στο σταθµό της Μυτιλήνης (περίοδος ). Εικόνα 3.9. Αραχνοδιάγραµµα κατανοµής των συχνοτήτων εµφάνισης (%) της ταχύτητας των ανέµων (κλίµακα Beaufort) στο σταθµό Μυτιλήνης (περίοδος ). Εικόνα Αραχνοδιάγραµµα κατανοµής των συχνοτήτων εµφάνισης (%) της διεύθυνσης των ανέµων στο σταθµό Μυτιλήνης (περίοδος ). Εικόνα Μέση µηνιαία κατανοµή της υγρασίας στο σταθµό της Μυτιλήνης (περίοδος ). Εικόνα 4.1. Ερευνητικό σκάφος ΦΙΛΙΑ. Εικόνα 4.2. Εξάρτηση της διαβάθµισης των ιζηµάτων από το µέσο µέγεθος τωκόκκων. Εικόνα 4.3. Εικονογράφηση της παραµέτρου λοξότητας σε κοκκοµετρικές κατανοµές. Εικόνα 4.4. Εικονογράφηση της παραµέτρου κύρτωση σε κοκκοµετρικές κατανοµές. Λεπτόκυρτη καµπύλη,µεσόκυρτη,πλατύκυρτη. Εικόνα 5.1. Βαθυµετρικός χάρτης περιοχής µελέτης. Εικόνα 5.2. Χάρτης υδρολογικών λεκανών της περιοχής µελέτης. Εικόνα 5.3. Κατανοµή ψηφιτών στην περιοχή µελέτης, των ρυπογόνων εστιών καθώς και αποτύπωση του υδρογραφικού δικτύου. Εικόνα 5.4. Κατανοµή άµµου στην περιοχή µελέτης, των ρυπογόνων εστιών καθώς και αποτύπωση του υδρογραφικού δικτύου. Εικόνα 5.5. Κατανοµή πηλού στην περιοχή µελέτης, των ρυπογόνων εστιών καθώς και αποτύπωση του υδρογραφικού δικτύου. Εικόνα 5.6. Κατανοµή αργίλου στην περιοχή µελέτης, των ρυπογόνων εστιών καθώς και αποτύπωση του υδρογραφικού δικτύου. Εικόνα 5.7. Κατανοµή των δειγµάτων σύµφωνα µε την ταξινόµηση κατά Folk Εικόνα 5.8. Ταξινόµηση λεπτόκοκκων ιζηµάτων σε τριγωνικό διάγραµµα Folk.

7 Εικόνα 5.9. Ταξινόµηση αδροµερών ιζηµάτων σε τριγωνικό διάγραµµα Folk Εικόνα Κατανοµή του µέσου µεγέθους (σε Ø) των ιζηµάτων. Εικόνα Κατανοµή της σταθεράς απόκλισης (σε Ø) των ιζηµάτων. Εικόνα Συντελεστής συσχέτισης µεταξύ της γραφικής µεθόδου και της µεθόδου των ροπών για το µέσο µέγεθος. Εικόνα Συντελεστής συσχέτισης µεταξύ της γραφικής µεθόδου και της µεθόδου των ροπών για τη σταθερά απόκλιση. Εικόνα Χαρακτηριστικά ακτινοδιαγράµµατα XRD των δειγµάτων 9 (επάνω) και 16 (κάτω) στα οποία φαίνονται κύριες και οι δευτερεύουσες ανακλάσεις των διαφόρων ορυκτών. Εικόνα Χάρτης κατανοµής χαλαζία στην περιοχή µελέτης. Εικόνα Χάρτης κατανοµής ασβεστίτη στην περιοχή µελέτης. Εικόνα Χάρτης κατανοµής αστρίων στην περιοχή µελέτης. Εικόνα Χάρτης κατανοµής µαρµαρυγία στην περιοχή µελέτης. Εικόνα Χάρτης κατανοµής αργιλικών ορυκτών στην περιοχή µελέτης. Εικόνα Χάρτης κατανοµής αµφιβόλων στην περιοχή µελέτης. Εικόνα Χάρτης κατανοµής δολοµίτη στην περιοχή µελέτης. Εικόνα Χάρτης κατανοµής οργανικού άνθρακα στην περιοχή µελέτης. Εικόνα Γεωγραφική κατανοµή παράγοντα 1. Εικόνα Γεωγραφική κατανοµή παράγοντα 2. Εικόνα Γεωγραφική κατανοµή παράγοντα 3. Εικόνα Γεωγραφική κατανοµή παράγοντα 4. Εικόνα Γεωγραφική κατανοµή παράγοντα 5.

8 Ευρετήριο πινάκων Πίνακας 3.1. Βάθη και συντεταγµένες σταθµών δειγµατοληψίας. Πίνακας 3.2. Μέση µηνιαία βροχόπτωση, θερµοκρασία, σχετική υγρασία, ηλιοφάνεια και ταχύτητα ανέµου στον µετεωρολογικό σταθµό Μυτιλήνης (περίοδος ). Πίνακας 3.3. Ποσοστιαία κατανοµή (%) της µηνιαίας ταχύτητας των ανέµων στο σταθµό Μυτιλήνης (περίοδος ). Πίνακας 3.4. Ποσοστιαία κατανοµή (%) της µηνιαίας διεύθυνσης των ανέµων στο σταθµό Μυτιλήνης (περίοδος ). Πίνακας 4.1. Τύποι υπολογισµού στατιστικών παραµέτρων. Πίνακας 4.2. Κλίµακα ταξινόµησης των ιζηµάτων ανάλογα µε τις τιµές των στατιστικών παραµέτρων (Folk and Ward,1957). Πίνακας 5.1. Ανάλυση του υδρογραφικού δικτύου. Πίνακας 5.2. Προσεγγιστικό µέσο υδρολογικό ισοζύγιο κατά γεωλογικό σχηµατισµό της περιοχής µελέτης. Πίνακας 5.3. Ισοζύγιο κατά Thornthwaite-Mather της περιοχής µελέτης. Πίνακας 5.4. Αποτελέσµατα (%) κοκκοµετρικής ανάλυσης. Πίνακας 5.5. Τιµές των στατιστικών παραµέτρων και ταξινόµηση των δειγµάτων. Πίνακας 5.6. Στατιστικές παράµετροι των ιζηµάτων µε τη γραφική µέθοδο. Πίνακας 5.7. Στατιστικές παράµετροι των ιζηµάτων µε τη µέθοδο των ροπών Πίνακας 5.8. Εκατοστιαία αναλογία των κυριοτέρων ορυκτών. Πίνακας 5.9. Αποτελέσµατα ανάλυσης οργανικού άνθρακα (TOC). Πίνακας Περιστραµµένες παραγοντικές φορτίσεις του 5-µελούς παραγοντικού µοντέλου.

9 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η εργασία αυτή πραγµατοποιήθηκε στα πλαίσια του Προγράµµατος Μεταπτυχιακών Σπουδών του Τµήµατος Επιστηµών της Θάλασσας του Πανεπιστηµίου Αιγαίου. Αρχικά θα ήθελα να ευχαριστήσω τον υπεύθυνο καθηγητή µου κ. Θ. Χασιώτη για την ηθική και επιστηµονική του υποστήριξη, τις συµβουλές και υποδείξεις του, τόσο κατά την διάρκεια εκπόνησης της εργασίας όσο και κατά την συγγραφή της. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω την κ. Μ. Καραντανέλλη, Επίκουρος Καθηγήτρια του Τµήµατος Επιστηµών της Θάλασσας και τον κ. Ν. Σουλακέλλη, Αναπληρωτή Καθηγητή του Τµήµατος Γεωγραφίας, για τον χρόνο που αφιέρωσαν στην ανάγνωση και αξιολόγηση της διατριβής µου. Ιδιαίτερα θέλω να ευχαριστήσω τον ρ. Γ. Παναγόπουλο, Λέκτορα του Τµήµατος Γεωγραφίας για την πολύτιµη βοήθεια του σε θέµατα Γεωλογίας και Υδρολογίας και να τονίσω την απέραντη ευγνωµοσύνη µου τόσο για την υποµονή που έδειξε, όσο και για την συµπαράστασή του σε όλη τη διάρκεια της διατριβής µου. Ευχαριστώ επίσης θερµά τους ρ.. Παπούλη, Λέκτορα του Τµήµατος Γεωλογίας και ρ. Ι. Ηλιόπουλο, Λέκτορα του Τµήµατος Γεωλογίας για τη βοήθεια τους στην ορυκτολογική ανάλυση των δειγµάτων µε τη µέθοδο XRD στο Τµήµα Γεωλογίας του Πανεπιστηµίου Πατρών. Επιπλέον θα ήθελα να ευχαριστήσω τον υποψήφιο διδάκτορα του τµήµατος Επιστηµών της Θάλασσας Γ. Μανέα, για τη βοήθειά του στις εργαστηριακές αναλύσεις. Τέλος, θέλω να εκφράσω την απέραντη ευγνωµοσύνη µου και αγάπη στους γονείς µου Απόστολο και ήµητρα Μαρτσούκα, οι οποίοι µε στήριξαν ηθικά και οικονοµικά σε όλη τη διάρκεια των σπουδών µου.

10 ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας µελετήθηκε η κατανοµή των ιζηµάτων και των ιζηµατογενών διεργασιών στο νότιο τµήµα των Στενών της Μυτιλήνης, ανοιχτά της Θερµής έως το ΝΑ άκρο του νησιού και µέχρι την είσοδο του κόλπου της Γέρας. Για το σκοπό αυτό συλλέχθηκαν 25 δείγµατα από το θαλάσσιο περιβάλλον του στενού της Μυτιλήνης και αναλύθηκαν η κοκκοµετρική και ορυκτολογική σύσταση των ιζηµάτων, η κατανοµή του οργανικού άνθρακα, το υδρογραφικό δίκτυο και το υδρολογικό ισοζύγιο της περιοχής µελέτης. Τα αποτελέσµατα των αναλύσεων σε συνδυασµό µε την γεωγραφική τοποθέτηση της περιοχής, µε την γεωλογία και την γεωµορφολογία καθώς και µε την επιφανειακή υδρολογία, χρησιµοποιήθηκαν στην παρουσίαση και στον σχολιασµό των αποτελεσµάτων. Από την ανάλυση του υδρολογικού ισοζυγίου προέκυψε ότι στις 24 υδρολογικές λεκάνες που διακρίθηκαν απορρέουν επιφανειακά περίπου 2.8 x 10 6 m 3 νερού ή το 4.9% της ετήσιας βροχόπτωσης, το οποίο εκβάλλει στο θαλάσσιο χώρο, κυρίως κατά τους χειµερινούς µήνες, µεταφέροντας φερτά υλικά, το αδροµερές κλάσµα των οποίων αποτίθεται κοντά στο στόµιο των χειµάρρων. Το κυρίαρχο κοκκοµετρικό µέγεθος που καλύπτει τον πυθµένα της περιοχής µελέτης είναι η άµµος, µε αναλογία 74.7% και αναπτύσσεται κυρίως σε βάθη µεγαλύτερα από 35m. Η ύπαρξη και η σύσταση της άµµου δε δικαιολογείται από την προσφορά υλικού και την απόσταση από την ακτή, ενώ επιπλέον παρουσιάζει σε σηµαντικό ποσοστό ευµεγέθη θραύσµατα κελυφών, στοιχεία που δηλώνουν τον υπολειµµατικό της χαρακτήρα. Σε βάθη µικρότερα από 30-35m απαντώνται κατά τόπους ιζήµατα µε αυξηµένη παρουσία λεπτόκοκκου υλικού, ενώ σε άλλες θέσεις κυριαρχεί η απόθεση των αδροµερέστερων κλασµάτων (κυρίως ψηφίδες). Η υψηλή συγκέντρωση λεπτόκοκκων ιζηµάτων οφείλεται σχεδόν αποκλειστικά σε ανθρωπογενείς δραστηριότητες (βιολογικός καθαρισµός, αγωγοί ανεπεξέργαστων λυµάτων, ιχθυοκαλλιέργειες). Ιδιαίτερα σηµαντικό είναι και το γεγονός της αυξηµένης παρουσίας οργανικού άνθρακα, ο οποίος βρίσκεται σε ταύτιση µε τις κατανοµές των λεπτόκοκκων υλικών (αργίλου και πηλού). Η συσχέτιση αυτή είναι πολύ έντονη στην περιοχή µεταξύ Παναγιούδας και Νεάπολης, γεγονός που ενισχύει την άποψη ότι η κατανοµή των λεπτόκοκκων ιζηµάτων οφείλεται κυρίως σε ανθρωπογενείς διεργασίες. 1

11 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Τα κυριότερα ορυκτά που αναγνωρίσθηκαν από την ορυκτολογική ανάλυση µε τη µέθοδο του XRD στο συνολικό κλάσµα των περισσοτέρων δειγµάτων ήταν: χαλαζίας, ασβεστίτης, άστριοι, µαρµαρυγίας, µαγνησιούχος ασβεστίτης, αργιλικά ορυκτά, αµφίβολοι και ελάχιστα δολοµίτης. Ο χαλαζίας, ως ένα από τα ανθεκτικότερα ορυκτά στη φυσική και χηµική αποσάθρωση, παρουσιάζει τα υψηλότερα ποσοστά εµφάνισης, ενώ οι άστριοι έχουν µικρότερο ποσοστό εµφάνισης και εξάπλωσης σε σχέση µε τον χαλαζία. Ο ασβεστίτης εµφανίζει επίσης υψηλή συµµετοχή, ενώ σηµαντική είναι και η παρουσία του Mg-ασβεστίτη, η προέλευση του οποίου είναι µάλλον αυθιγενής. Οι µαρµαρυγίες και τα αργιλικά ορυκτά έχουν πολύ πιο περιορισµένες εµφανίσεις. Η υφή και η ορυκτολογική σύσταση των γεωλογικών σχηµατισµών στην περιβάλλουσα χέρσο σε συνδυασµό µε τη γεωµορφολογία και το εποχικού χαρακτήρα υδρογραφικό δίκτυο φαίνεται ότι ελέγχουν σε σηµαντικό βαθµό τη σύσταση των ιζηµάτων στην περιοχή µελέτης. 2

12 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ως παράκτια περιοχή ορίζεται µια περιοχή µεταβλητού πλάτους, η οποία εκτείνεται πάνω και κάτω από την ακτογραµµή. Παράκτια θεωρούνται τα περιβάλλοντα που απαντώνται σε αυτές τις ζώνες µετάβασης µεταξύ της ξηράς και της θάλασσας. Ανάλογα µε την µορφολογία των ακτών και του βυθού δηµιουργούνται διάφοροι βιότοποι, κάθε ένας από τους οποίους έχει συγκεκριµένα χαρακτηριστικά (Παπαγεωργίου 2004). Οι παράκτιες περιοχές αποτελούν πολύπλοκα και δυναµικά περιβάλλοντα που δέχονται µεγάλες ποσότητες υλικών από την ξηρά. Oι βιοµηχανικές και γεωργικές δραστηριότητες, όπως επίσης και τα αστικά απόβλητα, αποτελούν τις κύριες ανθρωπογενείς πηγές που εισάγουν σηµαντικά φορτία οργανικού υλικού και εν δυνάµει τοξικών ουσιών (µέταλλα,φυτοφάρµακα κτλ.) στη θάλασσα. Τα βαρέα µέταλλα παρουσιάζουν µεγάλο επιστηµονικό ενδιαφέρον εξαιτίας του µεγάλου χρόνου παραµονής τους, της βιογεωχηµικής τους συµπεριφοράς και των οικολογικών κινδύνων. Η µεταφορά τους στο θαλάσσιο περιβάλλον µέσω επιφανειακής απορροής, ατµοσφαιρικής απόθεσης, υδροθερµικών φλεβών, διαγενετικών διεργασιών και ανθρωπογενών δραστηριοτήτων (Libes, 1992). Η οργανική ύλη στα παράκτια νερά παρουσιάζει πολύ υψηλότερες συγκεντρώσεις σε σχέση µε τα ωκεάνια νερά και έχει µια πολύ µεταβλητή σύσταση, δεδοµένου ότι προέρχεται τόσο από αυτόχθονες, όσο και από χερσογενείς πηγές και µετασχηµατίζεται στο θαλάσσιο περιβάλλον από µικροβιολογικές, βιοτικές και αβιοτικές διεργασίες, χηµικές και φωτοχηµικές διεργασίες (Chester,1990b). Ο ρόλος της είναι πολύ σηµαντικός στους θαλάσσιους βιογεωχηµικούς κύκλους και µπορεί να επηρεάσει τη συµµετοχή των βαρέων µετάλλων και τη δυνητική τους βιοδιαθεσιµότητα σχηµατίζοντας είτε διαλυτά σύµπλοκα, είτε αδιάλυτα συσσωµατώµατα (Förstner and Wittmann 1983, Chester, 1990a). Το αδροµερές υλικό είναι ένα σηµαντικό συστατικό του ιζήµατος της παράκτιας ζώνης και είναι δυνατό να αποτελεί περισσότερο από το 50% της συνολικής µάζας του ιζήµατος. Έτσι, δεν µπορεί να αγνοηθεί όταν διερευνάται το φαινόµενο της ρύπανσης στα παράκτια ιζήµατα. Επιπρόσθετα, οι ρυπογόνες εστίες που βρίσκονται κοντά στην ακτή, και οι οποίες µπορούν να απορρίπτουν µεγάλα σωµατίδια µε σχετικά υψηλή περιεκτικότητα σε µέταλλα (αστικά και βιοµηχανικά απόβλητα), 3

13 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ µπορεί να οδηγήσουν σε αυξηµένες συγκεντρώσεις µετάλλων στα αδροµερή ιζηµατογενή υλικά (Horowitz 1991). Στη νήσο Λέσβο έχουν κατά καιρούς εκπονηθεί από το Πανεπιστήµιο Αιγαίου διάφορες ιζηµατολογικές µελέτες που αναλύουν την κατανοµή των ιζηµάτων και τη µορφολογία των παράκτιων περιοχών, ωστόσο καµία δεν έχει επικεντρωθεί στο Στενό της Μυτιλήνης. Ο Σταγωνάς (2004) διερεύνησε τη µορφολογία και την ιζηµατολογία του Κόλπου της Γέρας και παρατήρησε ότι µεγάλα ποσοστά άµµου οφείλονται στην προσφορά υλικού από τον ποταµό Ευεργέτουλα, ενώ τα λεπτόκοκκα ιζήµατα κυριαρχούν στο εσωτερικό του κόλπου. Ο Βαλαής (2004) διερευνώντας το ιζηµατολογικό και µορφοδυναµικό καθεστώς της παραλίας των Βατερών, έδειξε ότι η παρουσία των παραλιακών ψαµµιτών επηρεάζει σηµαντικά τη µορφολογία της χερσαίας παραλίας, ενώ δεν παρατηρούνται µεταβολές των κοκκοµετρικών παραµέτρων παράλληλα προς την ακτή λόγω της επίδρασης των πολλαπλών πηγών των ιζηµάτων. Ο Αδαµάκης (2005) ανέλυσε τις επιπτώσεις που προκαλεί το φράγµα στην παραλία της Ερεσού και παρατήρησε ότι το ιζηµατικό απόθεµα της περιοχής φαίνεται να µειώνεται αφού µεγάλες ποσότητες ιζηµάτων συγκρατούνται από το φράγµα. Ο Βουσδούκας (2006) αναφέρει ότι τα ιζήµατα της παραλίας των Βατερών χαρακτηρίζονται ως αδρόκοκκοι άµµοι, ενώ η γενική διεύθυνση µεταφοράς των παραλιακών ιζηµάτων είναι από τα ανατολικά προς τα δυτικά κατά µήκος του µεγαλύτερου τµήµατος της ακτογραµµής. Τέλος, ο Ζαρκάδας (2006) εξέτασε τη µορφολογία και ιζηµατολογία της παραλίας Κανόνι Θερµής και συµπέρανε ότι δεν επηρεάζεται από τις µετεωρικές κατακρηµνίσεις, εξαιτίας της έντονης οικιστικής ανάπτυξης. Η παραλία ακολουθεί την τυπική εποχιακή µεταβολή και διαµορφώνεται από τα κύµατα και τα διαµήκη ρεύµατα που δηµιουργούνται. Αξίζει να αναφερθεί ότι µέχρι σήµερα δεν έχει εκπονηθεί καµία µελέτη και έρευνα που να επικεντρώνεται στην ορυκτολογική σύσταση των θαλασσίων ιζηµάτων του στενού της Μυτιλήνης. Ο Αδαµάκης (2005) χρησιµοποίησε ορυκτολογικές αναλύσεις των ιζηµάτων προκειµένου να αποδείξει την επίδραση του φράγµατος της Ερεσού στην κατάντη παραλία. Η ορυκτολογική εξέταση έδειξε ότι χαρακτηριστικά ορυκτά της ανάντη του φράγµατος περιοχής δεν ανιχνεύονται στην παραλία και την κοίτη του ποταµού Χαλάνδρα, γεγονός που δείχνει την εξάντληση του ιζηµατολογικού αποθέµατος της παραλίας της Ερεσού. Στον Ελληνικό χώρο, ιζηµατολογικές µελέτες που να συνδυάζουν την ορυκτολογική σύσταση των θαλασσίων ιζηµάτων µε την κατανοµή των ιζηµατολογικών τύπων και 4

14 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ τις υδροδυναµικές ωκεανογραφικές συνθήκες έχουν δηµοσιευτεί από τους Pechlivanoglou (2001) για το στενό του Καφηρέα και από τον Κανελλόπουλο (2003) για το δέλτα του ποταµού Έβρου. Η γεωχηµεία των ιζηµάτων στην ευρύτερη περιοχή της Λέσβου έχει αναλυθεί σε προηγούµενες έρευνες που πραγµατοποιήθηκαν ανοιχτά του λιµένα της Μυτιλήνης από τους Angelidis (1995), Aloupi and Angelidis (1997) και είχαν κυρίως στόχο τη µελέτη της ρύπανσης των ιζηµάτων από µέταλλα (Cd, Cu, Pb και Zn) αλλά και οργανικό υλικό. Οι µελέτες αυτές έδειξαν ρύπανση των ιζηµάτων του εσωτερικού και τµήµατος του εξωτερικού λιµένα καθώς και τµήµατος των ιζηµάτων του αρχαίου λιµένα, ενώ κανένα ίχνος ρύπανσης από µέταλλα δεν ανιχνεύτηκε στην ευρύτερη παράκτια ζώνη. Σε νεότερη έρευνα των Aloupi and Angelidis (2002), αναφέρεται ότι η κατανοµή των ανθρωπογενών µετάλλων (Cd, Cu, Pb και Zn) τόσο στο κλάσµα πηλός + άργιλος όσο και στο κλάσµα της άµµου είναι παρόµοια, υποδεικνύοντας έτσι παρόµοιες ρυπογόνες εστίες. Ανάλογη έρευνα που εκπονήθηκε στον κόλπο της Καλλονής (Gavriil and Angelidis (2005) έδειξε ότι τα µέταλλα Cu, Fe, Ni, Pb, Zn Al και Li µεταφέρονται στα ιζήµατα του κόλπου µέσω του υδρογραφικού δικτύου της περιοχής. Οι συγκεντρώσεις οργανικού άνθρακα ρυθµίζονται κυρίως από την πρωτογενή παραγωγή καθώς επίσης και την ποτάµια µεταφορά και ήταν παρόµοια µε τα κλειστά ευτροφικά συστήµατα ή λιµνοθάλασσες. Η Κονταξή (2003) µέσα από την πτυχιακή της εργασία, εκπόνησε γεωχηµική µελέτη των ιζηµάτων του κόλπου της Γέρας και παρατήρησε υψηλές συγκεντρώσεις ιχνοστοιχείων στους σταθµούς που αποτελούνται από µεγάλο ποσοστό (>60%) λεπτόκοκκου κλάσµατος. Τα χονδρόκοκκα ιζήµατα περιέχουν υψηλό ποσοστό CaCO 3,ενώ ιζήµατα µε περιεχόµενο οργανικό άνθρακα ( %) ανευρίσκονται σε όλο τον κεντρικό και ανατολικό κόλπο καθώς και στο δίαυλο. Ο Angelidis (1995) αναφέρει ότι τα αστικά απόβλητα της Μυτιλήνης περιέχουν αυξηµένο οργανικό υλικό και εν αιωρήσει σωµατιδιακό φορτίο. Επιπλέον παρατηρεί ότι ενώ η πόλη δεν διαθέτει σηµαντική βιοµηχανική δραστηριότητα, τα απόβλητά της περιέχουν αξιοσηµείωτο φορτίο σε µέταλλα. Τα αστικά απόβλητα απορρίπτονται στο παράκτιο θαλάσσιο περιβάλλον και η οργανική ύλη, µετά την κροκίδωσή της, καθιζάνει στον πυθµένα όπου και συσσωρεύεται στα ιζήµατα. Με την πάροδο των χρόνων, η συσσώρευση οργανικής ύλης και µετάλλων στην ιλύ του λιµένα έχει 5

15 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ δηµιουργήσει µία µη σηµειακή πηγή ρύπανσης στο σχετικά µη ρυπασµένο παράκτιο θαλάσσιο περιβάλλον του νησιού. Βέβαια, εδώ πρέπει να σηµειωθεί ότι τα τελευταία χρόνια έχει κατασκευασθεί ο βιολογικός καθαρισµός της πόλης της Μυτιλήνης, οπότε τα αστικά απόβλητα απορρίπτονται στο θαλάσσιο περιβάλλον µετά από δευτεροβάθµια επεξεργασία τους. Εντούτοις, το δηµοτικό δίκτυο αποχέτευσης δεν εξυπηρετεί όλο τον διευρυµένο δήµο Μυτιλήνης, αλλά φθάνει µέχρι την περιοχή βόρεια του Ακλειδιού. Στους οικισµούς Ακλειδιού, Βαρειά, Νεάπολη, Ταξιάρχες και νοτιότερα τα απόβλητα καταλήγουν ακατέργαστα στη θάλασσα είτε λόγω διαρροών από βόθρους είτε µέσω του υδρογραφικού δικτύου της περιοχής. 6

16 2. ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 2. ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Μέχρι τώρα, οι περισσότερες µελέτες κατανοµής ιζηµάτων στην περιοχή της Λέσβου έχουν επικεντρωθεί στους κόλπους Καλλονής και Γέρας, ανοιχτά του λιµένα της Μυτιλήνης καθώς και στον παράκτιο χώρο διαφόρων παραλιών του νησιού. Στην παρούσα εργασία εξετάζονται και γίνεται µια προσπάθεια συσχέτισης: της κατανοµής των ιζηµάτων και των ιζηµατογενών διεργασιών στο νότιο τµήµα του Στενού της Μυτιλήνης, ανοιχτά της Θερµής έως το ΝΑ άκρο του νησιού και µέχρι την είσοδο του κόλπου της Γέρας, της κατανοµής του οργανικού άνθρακα (TOC), της ορυκτολογικής σύστασης των ιζηµάτων, του υδρογραφικού δικτύου και του υδρολογικού ισοζυγίου της περιοχής, της επίδρασης των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων στην κατανοµή των ιζηµάτων. 7

17 3. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ 3. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ 3.1 ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ Η Λέσβος βρίσκεται στο ΒΑ Αιγαίο και αποτελεί το τρίτο µεγαλύτερο σε έκταση νησί της Ελλάδας καταλαµβάνοντας συνολική έκταση 1632 km 2, µέγιστο µήκος και πλάτος 67 km και 45 km αντίστοιχα, ενώ ο συνολικός πληθυσµός της πλησιάζει τους 100,000 κατοίκους. Πρόκειται για ένα νησί της Ελληνικής παραµεθόριας περιοχής µε µεγάλη στρατηγική σηµασία. Οι κύριες οικονοµικές δραστηριότητες του νησιού είναι η γεωργία (κυρίως οι ελαιοκαλλιέργειες) και η κτηνοτροφία ενώ, ειδικότερα τα τελευταία χρόνια, έχει δοθεί µεγάλη έµφαση στον τουρισµό. Η περιοχή µελέτης βρίσκεται στο νότιο τµήµα του στενού της Μυτιλήνης, ανοιχτά της Θερµής έως το ΝΑ άκρο του νησιού και µέχρι την είσοδο του κόλπου της Γέρας (Εικ. 3.1). Εικ Περιοχή µελέτης. 8

18 3. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ 3.2 ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Η γεωλογική δοµή της περιοχής µελέτης αποτελείται, από κάτω προς τα πάνω, από τις ακόλουθες ενότητες γεωλογικών σχηµατισµών (Hecht, 1972, Κατσικάτσος κ.ά., 1982, Εικ. 3.2): 1. Η αυτόχθονη σειρά αλπικών και προαλπικών σχηµατισµών. 2. Το τεκτονικό κάλυµµα ηφαιστειοϊζηµατογενούς σειρά 3. Το τεκτονικό κάλυµµα οφιολιθικών πετρωµάτων, που βρίσκεται επωθηµένο επάνω στο κάλυµµα των ηφαιστειϊζηµατογενών σχηµατισµών. Το σύστηµα των δύο τεκτονικών καλυµµάτων έχει επωθηθεί, µετά το Ανώτερο Τριαδικό, επάνω στην αυτόχθονη σειρά των αλπικών και προαλπικών πετρωµάτων. 4. Η ενότητα των µεταλπικών σχηµατισµών. Η αυτόχθονη σειρά αποτελείται κυρίως από σχιστόλιθους και χαρακτηρίζεται από: µία πολύ χαµηλού βαθµού µεταµόρφωση την παρουσία φακών και ενστρώσεων κρυσταλλικών ασβεστόλιθων και δολοµιτών, που το πάχος τους κυµαίνεται από µερικά εκατοστά έως και αρκετές εκατοντάδες µέτρα και την απουσία πετρωµάτων βασικής εκρηξιγενούς προέλευσης (Κατσικάτσος κ.ά., 1982). Το τεκτονικό κάλυµµα της ηφαιστειοϊζηµατογενούς σειράς καταλαµβάνει σηµαντική έκταση στο βόρειο τµήµα της περιοχής έρευνας (Εικ. 3.2), µε πάχος που υπερβαίνει κατά θέσεις τα 1000 m. Συνίσταται από διάφορους τύπους µεταµορφωµένων βασικών εκρηξιγενών (µεταβασιτών) και ιζηµατογενών πετρωµάτων Τριαδικής ηλικίας, που εναλλάσσονται τόσο κατά την κατακόρυφο όσο και κατά την οριζόντια ανάπτυξή τους, δηµιουργώντας έτσι µία σαφή λιθολογική επαλληλία (Κατσικάτσος κ.ά., 1982). Οι µεταβασίτες επικρατούν κατά κανόνα στα ανώτερα µέλη της ακολουθίας και αντιπροσωπεύονται κυρίως από πρασινίτες και πρασινόλιθους, που έχουν προέλθει από µεταµόρφωση βασικών υποηφαιστειακών και ηφαιστειακών εκρηξιγενών πετρωµάτων. Τα µεταϊζήµατα αντιπροσωπεύονται από κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους, µε σηµαντικό κατά θέσεις πάχος, και λιγότερο από σχιστόλιθους ποικίλης ορυκτολογικής σύστασης, όπως χλωριτικούς, µοσχοβιτικούς, σερικιτικούς, γρανατικούς, κ.ά. (Κατσικάτσος κ.ά., 1982). 9

19 3. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Το τεκτονικό κάλυµµα των οφιολιθικών πετρωµάτων διακρίνεται σε δύο οµάδες (Κατσικάτσος κ.ά., 1982): η ανώτερη οµάδα αποτελείται από υπερβασικά οφιολιθικά πετρώµατα, όπως πυροξενικούς περιδοτίτες, δουνίτες, σερπεντινιωµένους περιδοτίτες ποικίλου βαθµού σερπεντινίωσης και σε µικρότερη αναλογία από σερπεντινίτες. Η οµάδα αυτή παρουσιάζει µεγάλο πάχος και αντιπροσωπεύει τον κύριο όγκο των οφιολίθων της Λέσβου, η κατώτερη οµάδα, που απαντάται στη βάση της ανώτερης, µε την οποία βρίσκεται σε ανώµαλη τεκτονική επαφή, συνίσταται κυρίως από αµφιβολίτες και αµφιβολιτικούς σχιστόλιθους. Οι µεταλπικοί σχηµατισµοί της περιοχής µελέτης διακρίνονται σε Νεογενείς και Τεταρτογενείς. Οι Νεογενείς σχηµατισµοί αντιπροσωπεύονται από διάφορα είδη λαβών, κυρίως βασαλτικές, που έχουν προέλθει από πολλές επάλληλες ηφαιστειακές δραστηριότητες του νησιού καθώς και από λιµναίες ιζηµατογενείς αποθέσεις. Σύµφωνα µε τον Hecht (1972) οι λάβες είναι Πλειοκαινικής ηλικίας και υπέρκεινται των νεογενών ιζηµάτων της περιοχής ενώ οι Borsi et al. (1972), κατόπιν γεωχρονολόγησης, δίνουν ηλικία 15.5 εκατ. Έτη (Μέσο Μειόκαινο). Οι Κατσικάτσος κ.ά. (1982) αναφέρουν ότι οι βασάλτες της ευρύτερης περιοχής της Μυτιλήνης υπόκεινται των Πλειοκαινικών ιζηµάτων και δεν συνοδεύονται από πυροκλαστικά υλικά. Μικρές εµφανίσεις εντοπίζονται νοτίως του Περάµατος-Γέρας (Εικ. 3.2). Οι Πλειοκαινικές ιζηµατογενείς αποθέσεις υπέρκεινται των βασαλτών και αποτελούνται από µάργες και µαργαϊκούς ασβεστόλιθους µε παρεµβολές µικρού πάχους ψαµµιτών και κροκαλοπαγών. Τέλος, οι Τεταρτογενείς αποθέσεις διακρίνονται σε νέα και παλαιά κορήµατα και κώνους κορηµάτων, που απαντούν στα κράσπεδα των αλλουβιακών πεδίων και αποτελούνται από λατύπες ποικίλης λιθολογικής σύστασης και µεγέθους και σε αλλουβιακές αποθέσεις. Πρόκειται για προσχώσεις από ασύνδετα αργιλοαµµώδη υλικά µε διάσπαρτες κροκαλολατύπες που απαντούν κυρίως στις πεδινές περιοχές, ασύνδετα υλικά στις κοίτες των χειµάρρων και αποθέσεις χειµαρρωδών αναβαθµίδων µικρού ύψους. 10

20 3. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Η ρηγµατογόνος τεκτονική έχει διαδραµατίσει καθοριστικό ρόλο στη γεωλογική δοµή και τη γεωµορφολογία της περιοχής. Επικρατούν τρία κύρια συστήµατα ρηγµάτων (Soulakellis et al., 2006, Εικ. 3.2) µε διευθύνσεις ΒΑ-Ν, Β -ΝΑ και Α-. Το τρίτο σύστηµα είναι το νεώτερο και τέµνει τα δύο προηγούµενα (Ματαράγκας, 2003). Εικ Γεωλογικός Τεκτονικός χάρτης περιοχής (Hecht 1972). 3.3 ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΧΕΡΣΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ Το χερσαίο τµήµα που περιβάλλει την περιοχή µελέτης είναι µία πεδινή έως ηµιορεινή περιοχή µε υψόµετρο που ελαττώνεται βαθµιαία από δυτικά προς ανατολικά. Το σηµερινό ανάγλυφο είναι αποτέλεσµα των µεταλπικών τεκτονικών κινήσεων και της εξέλιξης των διαφόρων µορφολογικών κύκλων, που συνεχίζεται µέχρι σήµερα. Με βάση γεωµορφολογικά κριτήρια, στην ΝΑ Λέσβο µπορούν να διακριθούν δύο ζώνες (Εικ. 3.3): 11

21 3. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Α) Η βόρεια ζώνη εκτείνεται βόρεια της Μυτιλήνης και χαρακτηρίζεται από οµαλό ανάγλυφο, µε ήπιες κλίσεις και υψόµετρα που δεν ξεπερνούν τα 200 m. Β) Η νότια ζώνη οριοθετείται νότια της Μυτιλήνης και χαρακτηρίζεται από έντονο και πολυσχιδές µορφολογικό ανάγλυφο. Ο µεγαλύτερος ορεινός όγκος είναι η οροσειρά της Αµαλής, µε µέγιστο υψόµετρο 647 m (κορυφή Κουρτερή). Απότοµα πρανή, µε τοπικά πολύ αυξηµένες εδαφικές κλίσεις διαµορφώνονται κυρίως στους ανατολικού πρόποδες της οροσειράς της Αµαλής και στις κλιτύες των πρανών που δοµούνται από τα οφιολιθικά πετρώµατα. Εικ Απόσπασµα τοπογραφικού χάρτη Γ.Υ.Σ. (1:50000) της ΝΑ Λέσβου. 12

22 3. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ 3.4 ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ Η µέτρηση και επεξεργασία των κλιµατικών στοιχείων µιας περιοχής θεωρείται απαραίτητη προϋπόθεση για τη διαµόρφωση ενός αξιόπιστου υδρολογικού ισοζυγίου, δεδοµένου ότι αποτελούν τα βασικά δεδοµένα εισαγωγής για τον προσδιορισµό των υδρολογικών παραµέτρων. Τα δεδοµένα που αφορούν στα ατµοσφαιρικά κατακρηµνίσµατα, στη θερµοκρασία, στην ηλιοφάνεια, στους ανέµους και στην υγρασία συλλέχθηκαν από τον Μετεωρολογικό σταθµό της Μυτιλήνης, στην περιοχή του αεροδροµίου (πίνακας 3.1). Πίνακας 3.1. Μέση µηνιαία βροχόπτωση, θερµοκρασία, σχετική υγρασία, ηλιοφάνεια και ταχύτητα ανέµου στον Mετεωρολογικό σταθµό Μυτιλήνης (περίοδος ). ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΗ (MM) ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ( O C) ΣΧΕΤΙΚΗ ΥΓΡΑΣΙΑ (%) ΗΛΙΟΦΑΝΕΙΑ (ΩΡΕΣ) ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (M/S) ΟΚΤ ΝΟΕ ΕΚ ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ Μέση 53,4 17,7 65,4 233,0 1,2 τιµή Μέγιστο 140,9 26,7 72,9 382,8 1,3 Ελάχιστο 2,2 9,5 57,1 97,2 1,0 Τυπική απόκλιση 47,4 6,5 5,8 98,5 0, Ατµοσφαιρικά κατακρηµνίσµατα Με τον όρο ατµοσφαιρικά κατακρηµνίσµατα περιγράφονται οι διάφορες µορφές µε τις οποίες το νερό φθάνει στην επιφάνεια του εδάφους και περιλαµβάνει τη βροχή, το χιόνι, το χαλάζι, τον πάγο, την οµίχλη και τη δρόσο. Προέρχονται από το ατµοσφαιρικό νερό και συνεπώς η µορφή και η ποσότητά τους επηρεάζονται από τη 13

23 3. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ δράση άλλων κλιµατικών παραγόντων, όπως ο άνεµος, η θερµοκρασία και η ατµοσφαιρική πίεση. Τα µέσα µηνιαία ύψη βροχόπτωσης, όπως καταγράφηκαν στο Mετεωρολογικό σταθµό της Μυτιλήνης, παρουσιάζονται στον πίνακα 3.1. Από το πίνακα αυτόν και το ιστόγραµµα (Εικ. 3.4), φαίνεται ότι η µεγαλύτερη µέση µηνιαία τιµή βροχόπτωσης παρατηρείται τον µήνα εκέµβριο, ενώ ο Ιούλιος είναι ο µήνας µε την µικρότερη µέση µηνιαία τιµή βροχόπτωσης. Βροχόπτωση 160,0 140,0 120,0 100,0 mm 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 ΣΕΠ ΑΥΓ ΙΟΥΛ ΙΟΥΝ ΜΑΙ ΑΠΡ ΜΑΡ ΦΕΒ ΙΑΝ ΕΚ ΝΟΕ ΟΚΤ Εικ Μέση µηνιαία κατανοµή της βροχόπτωσης στο Μετεωρολογικό Μυτιλήνης (περίοδος ). σταθµό της Θερµοκρασία Η θερµοκρασία του αέρα θεωρείται ένα από τα κυριότερα κλιµατολογικά στοιχεία, δεδοµένου ότι αποτελεί έναν από τους βασικούς παράγοντες, που επηρεάζουν την τιµή της εξατµισοδιαπνοής. Η ηµερήσια µεταβολή της θερµοκρασίας του αέρα ακολουθεί, µε κάποια καθυστέρηση, την αντίστοιχη µεταβολή της ηλιακής ακτινοβολίας. Οι µέσες µηνιαίες τιµές της θερµοκρασίας της περιοχής µελέτης παρουσιάζονται στον πίνακα 3.1 και το ιστόγραµµα της εικόνας 3.5. Η µεγαλύτερη µέση µηνιαία τιµή θερµοκρασίας παρατηρείται το µήνα Ιούλιο και η µικρότερη το µήνα Ιανουάριο. 14

24 3. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Θερµοκρασία 30,0 25,0 οc 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 ΣΕΠ ΑΥΓ ΙΟΥΛ ΙΟΥΝ ΜΑΙ ΑΠΡ ΜΑΡ ΦΕΒ ΙΑΝ ΕΚ ΝΟΕ ΟΚΤ Εικ Μέση µηνιαία κατανοµή της θερµοκρασίας στο Μετεωρολογικό Μυτιλήνης (περίοδος ). σταθµό της Ηλιοφάνεια Η ηλιοφάνεια είναι ένας σηµαντικός κλιµατικός παράγοντας, δεδοµένου ότι επηρεάζει την εξάτµιση. Στον πίνακα 3.1 και το ιστόγραµµα της εικόνας 3.6 παρουσιάζονται οι µέσες µηνιαίες τιµές ηλιοφάνειας, από όπου προκύπτει ότι οι µήνες Ιούλιος και εκέµβριος είναι οι µήνες µε τη µεγαλύτερη και µικρότερη µέση τιµή ηλιοφάνειας αντίστοιχα. Ηλιοφάνεια 400,0 350,0 300,0 Ώρες 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 ΣΕΠ ΑΥΓ ΙΟΥΛ ΙΟΥΝ ΜΑΙ ΑΠΡ ΜΑΡ ΦΕΒ ΙΑΝ ΕΚ ΝΟΕ ΟΚΤ Εικ Μέση µηνιαία κατανοµή της ηλιοφάνειας στο Μετεωρολογικό σταθµό της Μυτιλήνης (περίοδος ). 15

25 3. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Άνεµος Ως άνεµος χαρακτηρίζεται η οριζόντια κίνηση του ατµοσφαιρικού αέρα, η οποία προέρχεται από την υφιστάµενη διαφορά της ατµοσφαιρικής πίεσης µεταξύ δύο γειτονικών περιοχών. Η δηµιουργία των ανέµων οφείλεται είτε σε γενικότερα αίτια αναταραχής της ατµόσφαιρας είτε σε τοπικά αίτια, οπότε και προκαλούνται οι τοπικοί άνεµοι. Ο άνεµος χαρακτηρίζεται από την ταχύτητα και τη διεύθυνσή του. Οι πίνακες 3.2 και 3.3 και η εικόνα 3.7 παρουσιάζουν τη µέση µηνιαία ταχύτητα και την εκατοστιαία κατανοµή των διευθύνσεων του ανέµου στην περιοχή µελέτης, αντίστοιχα. Τα αραχνοδιαγράµµατα των εικόνων 3.8 και 3.9 αποτελούν τη γραφική απεικόνιση της ταχύτητας και της κατανοµής των διευθύνσεων του ανέµου αντίστοιχα. Από τους πίνακες και τις εικόνες προκύπτει το συµπέρασµα ότι στη ΝΑ Λέσβο πνέουν συνήθως άνεµοι ταχύτητας 2-4 Beaufort (Εικ. 3.8), ενώ η µέση τιµή ταχύτητας ανέµου ανέρχεται στα 1.17 m/s (πίνακας 3.2). Σπάνια παρατηρούνται άνεµοι ταχύτητας πάνω από 7 Beaufort, ενώ ταχύτητες ανέµου µεγαλύτερες των 11 Beaufort δεν έχουν ποτέ καταγραφεί. Από την εικόνα 3.9 φαίνεται ότι οι άνεµοι βόρειας διεύθυνσης κυριαρχούν στην περιοχή, αφού έχουν ετήσια συχνότητα εµφάνισης περίπου 30%. 1,40 Ταχύτητα ανέµου 1,20 1,00 m/s 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 ΜΑΙ ΑΠΡ ΜΑΡ ΦΕΒ ΙΑΝ ΕΚ ΝΟΕ ΟΚΤ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΑΥΓ Εικ Μέση µηνιαία κατανοµή της ταχύτητας του ανέµου (m/s) στο Μετεωρολογικό σταθµό της Μυτιλήνης (περίοδος ). 16

26 3. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Εικ Αραχνοδιάγραµµα κατανοµής των συχνοτήτων εµφάνισης (%) της ταχύτητας των ανέµων (κλίµακα Beaufort) στο Μετεωρολογικό σταθµό Μυτιλήνης (περίοδος ). Β Β ΒΑ Α Ν ΝΑ Ν Εικ Αραχνοδιάγραµµα κατανοµής των συχνοτήτων εµφάνισης (%) της διεύθυνσης των ανέµων στο Μετεωρολογικό σταθµό Μυτιλήνης (περίοδος ). Πίνακας 3.2. Ποσοστιαία κατανοµή (%) της µηνιαίας ταχύτητας των ανέµων στο Μετεωρολογικό σταθµό Μυτιλήνης (περίοδος ). Ο Ν Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Μ.Ο >

27 3. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Πίνακας 3.3. Ποσοστιαία κατανοµή (%) της µηνιαίας διεύθυνσης των ανέµων στο Μετεωρολογικό σταθµό Μυτιλήνης (περίοδος ). ιεύθυνση Ο Ν Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Μ.Ο Β ΒΑ Α ΝΑ Ν Ν Β ΝΗΝΕΜΙΑ Ατµοσφαιρική υγρασία Η ατµοσφαιρική υγρασία είναι η ποσότητα των υδρατµών που περιέχεται στον ατµοσφαιρικό αέρα. Προέρχεται από τις διαδικασίες της εξάτµισης και της διαπνοής, αλλά η κύρια πηγή προέλευσης είναι η εξάτµιση του νερού από την επιφάνεια της θάλασσας. Αποτελεί ένα σηµαντικό κλιµατικό παράγοντα, διότι, εκτός του ότι επηρεάζει την εξάτµιση και τη διαπνοή των φυτών, αποτελεί την πηγή όλων των ατµοσφαιρικών κατακρηµνισµάτων. Οι µέσες µηνιαίες τιµές της ατµοσφαιρικής υγρασίας, όπως καταγράφηκαν από το µετεωρολογικό σταθµό της Μυτιλήνης, παρουσιάζονται στον πίνακα 3.1 και το ιστόγραµµα της εικόνας Ο εκέµβριος εµφανίζει τη µεγαλύτερη µέση µηνιαία τιµή ατµοσφαιρικής υγρασίας, ενώ η µικρότερη τιµή της παρατηρείται τον Ιούλιο. 80,0 Υγρασία 70,0 σχετική υγρασία (%) 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 ΣΕΠ ΑΥΓ ΙΟΥΛ ΙΟΥΝ ΜΑΙ ΑΠΡ ΜΑΡ ΦΕΒ ΙΑΝ ΕΚ ΝΟΕ ΟΚΤ Εικ Μέση µηνιαία κατανοµή της υγρασίας στο Μετεωρολογικό σταθµό της Μυτιλήνης (περίοδος ) 18

28 4. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ 4. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ 4.1 ΣΥΛΛΟΓΗ Ε ΟΜΕΝΩΝ Η συλλογή των δεδοµένων πραγµατοποιήθηκε στο πλαίσιο του προγράµµατος INTERREG IIIA (Ελλάδα-Κύπρος, Έργο Κ ) «ιερεύνηση των Επιπτώσεων των Ανθρωπογενών ραστηριοτήτων στην Ποιότητα του Παράκτιου Περιβάλλοντος και Ανάδειξη εικτών Περιβαλλοντικής Ποιότητας στα Πλαίσια ιαχείρισης της Παράκτιας Ζώνης, σύµφωνα µε την Οδηγία 2000/60». Συνολικά συλλέχθηκαν 32 δείγµατα µε αρπάγη τύπου Van Veen έως βάθος 64m στην παράκτια ζώνη της ΝΑικής Λέσβου το εκέµβριο του 2007 µε το ερευνητικό σκάφος ΦΙΛΙΑ (Εικ. 4.1). Εικ Ερευνητικό σκάφος ΦΙΛΙΑ. Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα της επεξεργασίας 25 δειγµάτων (Εικ. 4.2.), αφού τα υπόλοιπα 7 δείγµατα συλλέχθηκαν σε µικρή απόσταση από θέσεις όπου αναπτύσσονται συγκεκριµένες δραστηριότητες π.χ. ιχθυοκαλλιέργειες και δεν είναι αντιπροσωπευτικά των κατανοµών στην ευρύτερη περιοχή. Επίσης, λόγω του ότι µεταξύ των ισοβαθών των 5 και 35m αναπτύσσεται πυκνό λιβάδι Posidonia, ορισµένα από τα δείγµατα µεταξύ των βαθών αυτών συλλέχθηκαν επιλεκτικά µέσα από θύλακες άµµου. Σε περιπτώσεις που ο δειγµατολήπτης ανέσυρε φύλλα και ριζώµατα Posidonia, πραγµατοποιούνταν διαχωρισµός του υλικού και συλλογή δείγµατος από το υπόστρωµα της Posidonia. Το γεγονός αυτό σε συνδυασµό µε την έλλειψη γνώσης των ακριβών ορίων εξάπλωσης των λειµώνων της Posidonia έχουν ως συνέπεια σφάλµατα στην αποτύπωση των κατανοµών των παραµέτρων που εξετάζονται στην παρούσα εργασία. Οι συντεταγµένες και τα βάθη από όπου ελήφθησαν τα δείγµατα, παρουσιάζονται στον πίνακα

29 4. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Εικ Χάρτης περιοχής µελέτης µε τα σηµεία δειγµατοληψίας. 20

30 4. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Πίνακας 4.1. Βάθη και συντεταγµένες σταθµών δειγµατοληψίας. ΕΙΓΜΑ ΒΑΘΟΣ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΕΣ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΕΣ Χ Υ Στα δείγµατα που συλλέχθηκαν πραγµατοποιήθηκε κοκκοµετρική ανάλυση, προσδιορισµός του οργανικού άνθρακα και ορυκτολογική ανάλυση. Επιπλέον, αποτυπώθηκε µε λεπτοµέρεια το υδρογραφικό δίκτυο και σχεδιάστηκαν οι λεκάνες απορροής µε χρήση του λογισµικού προγράµµατος ArcMap 9.2 στους τοπογραφικούς χάρτες της ΓΥΣ κλίµακας 1:5000. Η επεξεργασία των δεδοµένων και η σύνταξη των χαρτών έγινε σε περιβάλλον Γ.Σ.Π. µε χρήση του λογισµικού πακέτου ArcGIS 9.1. Η στατιστική επεξεργασία των δεδοµένων πραγµατοποιήθηκε µε το λογισµικό πακέτο SPSS

31 4. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ 4.2 ΑΝΑΛΥΣΗ Ε ΟΜΕΝΩΝ Οι κοκκοµετρικές αναλύσεις, ο προσδιορισµός του οργανικού άνθρακα και η προετοιµασία των δειγµάτων για την ορυκτολογική τους ανάλυση πραγµατοποιήθηκαν στα εργαστήρια Γεωλογίας και Χηµείας του τµήµατος Επιστηµών της Θάλασσας του Πανεπιστηµίου Αιγαίου, ενώ η ορυκτολογική ανάλυση στο εργαστήριο Ορυκτολογίας του Τµήµατος Γεωλογίας του Πανεπιστηµίου Πατρών Κοκκοµετρία Κοκκοµετρία ονοµάζεται η διεργασία µέτρησης των κόκκων των ιζηµάτων. Για τη µέτρηση του µεγέθους των κόκκων θα πρέπει να επιλεγεί ορισµένη κλίµακα. Έχουν προταθεί διάφορες κλίµακες για την ταξινόµηση των κόκκων των ιζηµάτων ανάλογα µε το µέγεθός τους. Στις πιο σύγχρονες εργασίες χρησιµοποιείται η κλίµακα Krumbein (Ø) γιατί µ αυτήν οι περισσότεροι µαθηµατικοί υπολογισµοί γίνονται πιο απλοί. Σ αυτή την κλίµακα διατηρείται η ονοµατολογία µεγεθών της κλίµακας Wentworth αλλά τα µεγέθη µετατρέπονται σε phi (Ø) µε τον τύπο: όπου d είναι η διάµετρος. Ø = - log 2 d Ανάλυση κοκκοµετρικής σύστασης ιζήµατος Η κοκκοµετρική ανάλυση των χονδρόκοκκων (αδροµερών) ιζηµάτων, δηλαδή για κόκκους µέχρι 4 Ø (0.062), έγινε µε την µέθοδο των κοσκίνων, ενώ η ανάλυση των λεπτόκοκκων ιζηµάτων (> 4 Ø) έγινε µε τη µέθοδο της πιπέτας. Για την ανάλυση της κοκκοµετρικής σύστασης του ιζήµατος ακολουθήθηκε η µέθοδος που περιγράφεται από τον Folk (1980). Ο διαχωρισµός των κλασµάτων πηλού-αργίλου από το κλάσµα της άµµου πραγµατοποιήθηκε µε υγρό κοσκίνισµα σε κόσκινο 63µm. Η άµµος που συγκρατήθηκε στο κόσκινο, µεταφέρθηκε σε κάψες και τοποθετήθηκε σε κλίβανο στους 60 0 C για περίπου 24 ώρες µέχρι την πλήρη ξήρανσή της. Στη συνέχεια, ο διαχωρισµός της άµµου σε υποκλάσµατα πραγµατοποιήθηκε µε ξηρό κοσκίνισµα µε τη βοήθεια µιας σειράς κόσκινων από -2φ (4mm) έως 4φ (63 µm), τα οποία προσαρµόσθηκαν σε µηχανικό αναδευτήρα κόσκινων, και στη συνέχεια ζύγιση του υλικού που συγκρατήθηκε σε κάθε κόσκινο. 22

32 4. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Το λεπτόκοκκο υλικό (<63µm) αναλύθηκε µε τη µέθοδο της πιπέτας που βασίζεται στον υπολογισµό της ταχύτητας καθίζησης κόκκων διαφόρων µεγεθών. Η γενική παραδοχή της µεθόδου είναι ότι οι κόκκοι του ίδιου µεγέθους έχουν το ίδιο σχήµα και την ίδια πυκνότητα. είγµατα συγκεκριµένου όγκου λαµβάνονται από το αιώρηµα ιζήµατος / νερού σε συγκεκριµένο χρόνο και βάθος από την επιφάνεια του αιωρήµατος. Το βάρος του εν αιωρήσει υλικού που βρίσκεται σε κάθε ένα από τα παραπάνω δείγµατα είναι αντιπροσωπευτικό του ποσοστού των κόκκων που βρίσκονται σε αιώρηση πάνω από το συγκεκριµένο χρόνο Επεξεργασία των αποτελεσµάτων της κοκκοµετρικής ανάλυσης Τα αποτελέσµατα της κοκκοµετρικής ανάλυσης παρουσιάζονται γραφικά σε ειδικά διαγράµµατα. Από τη µελέτη των διαγραµµάτων αυτών υπολογίζονται οι στατιστικές παράµετροι που χρησιµοποιούνται για τη σύγκριση των δειγµάτων µεταξύ τους. Η γραφική παράσταση των αποτελεσµάτων της κοκκοµετρικής ανάλυσης γίνεται µε διάφορους τρόπους. Η αθροιστική % καµπύλη σε διάγραµµα αριθµητικής κλίµακας είναι η πιο συνηθισµένη µέθοδος γραφικής παράστασης κοκκοµετρικών αποτελεσµάτων. Σ αυτήν οι αθροιστικές % τιµές παριστάνονται σε συνάρτηση µε το µέγεθος των κόκκων. Στην ίδια γραφική παράσταση µπορούν να παρασταθούν πολλά δείγµατα και έτσι γίνεται εύκολη και η σύγκρισή τους. Για τον καλύτερο όµως προσδιορισµό των στατιστικών παραµέτρων η αθροιστική καµπύλη αποτυπώνεται σε διάγραµµα πιθανότητας Υπολογισµός στατιστικών παραµέτρων Οι στατιστικές παράµετροι, όπως αναφέρθηκε, περιγράφουν ποσοτικά την κοκκοµετρική σύσταση ενός δείγµατος ιζήµατος. Αναλυτικά, oι στατιστικές παράµετροι είναι: 1) το µέσο µέγεθος (mean size) 2) η σταθερά απόκλιση (standard deviation) 3) η λοξότητα (skewness) 4) και η κύρτωση (kyrtosis). Ο υπολογισµός τους είναι δυνατό να γίνει: µε τη γραφική µέθοδο (graphic method) και µε τη µέθοδο των ροπών (moment method). 23

33 4. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Γραφική µέθοδος: Η γραφική µέθοδος υπολογισµού των στατιστικών παραµέτρων (Folk, 1980), απαιτεί τη γραφική αναπαράσταση του αθροιστικού ποσοστού (%) των τάξεων µεγέθους, συναρτήσει της αντίστοιχης διαµέτρου των κόκκων (Ø). Οι τύποι υπολογισµού των στατιστικών παραµέτρων µε τη γραφική µέθοδο και οι κλίµακες ταξινόµησης των ιζηµάτων βάση των τιµών αυτών παρουσιάζονται στους πίνακες 4.2 και 4.3. Πίνακας 4.2. Τύποι υπολογισµού στατιστικών παραµέτρων. ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΣ ΕΞΙΣΩΣΗ Γραφικό µέσο µέγεθος Mz = ( Ø16 + Ø50 + Ø84 ) / 3 Γραφική σταθερά S D = [(Ø84 - Ø16) / 4 ] + [(Ø95 - Ø5) / 6.6] απόκλιση Γραφική κύρτωση K G = ( Ø95 - Ø5 ) / 2.44(Ø75 - Ø25 ) Γραφική λοξότητα Sk = [(Ø16 + Ø84-2Ø50) / 2(Ø84 - Ø16)] + [(Ø5 + Ø95-2Ø50) / 2(Ø95 - Ø5)] Πίνακας 4.3 Κλίµακα ταξινόµησης των ιζηµάτων ανάλογα µε τις τιµές των στατιστικών παραµέτρων (Folk and Ward,1957). ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΣ ΟΡΙΑ ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ < 0.35 Ø Πολύ καλά διαβαθµισµένα ΓΡΑΦΙΚΗ Ø Καλά διαβαθµισµένα ΣΤΑΘΕΡΗ Ø Μετρίως καλά διαβαθµισµένα ΑΠΟΚΛΙΣΗ Ø Μετρίως διαβαθµισµένα Ø Φτωχά διαβαθµισµένα Ø Πολύ φτωχά διαβαθµισµένα ΓΡΑΦΙΚΗ ΛΟΞΟΤΗΤΑ ΓΡΑΦΙΚΗ ΚΥΡΤΩΣΗ > 4.00 Ø Εξαιρετικά φτωχά διαβαθµισµένα (+1.00) (+0.30) Ισχυρά λεπτο-λοξεµένα (+0.30) (+0.10) Λεπτο-λοξεµένα (+0.10) (-0.10) Σχεδόν λεπτο-λοξεµένα (-0.10) (-0.30) Αδρο-λοξεµένα (-0.30) (-1.00) Ισχυρά αδρο-λοξεµένα < 0.67 Πολύ πλατύκυρτα Πλατύκυρτα Μεσόκυρτα Λεπτόκυρτα Πολύ λεπτόκυρτα > 3.00 Εξαιρετικά λεπτόκυρτα Η µέθοδος των ροπών είναι µια καθαρά υπολογιστική µέθοδος και συνήθως δίνει καλύτερα αποτελέσµατα για το µέσο µέγεθος και τη σταθερή απόκλιση. Μέσο µέγεθος : M M = DW W Σταθερή απόκλιση: σ M = [ W ( M M W 2 D) ] 24

34 4. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ όπου D: το µέσο του κοκκοµετρικού κλάσµατος και W: το βάρος κάθε κοκκοµετρικού κλάσµατος Στο σηµείο αυτό πρέπει να τονιστεί ότι ο υδροδυναµισµός (π.χ. κυµατισµός, ταχύτητα ρευµάτων) καθορίζει σε µεγάλο βαθµό την καλή ταξινόµηση των παράκτιων ιζηµάτων, ενώ η εναπόθεση νέου ιζήµατος ελαττώνει την ταξινόµησή τους. Επίσης σε περιβάλλοντα υψηλής ενέργειας, όπως τα παράκτια, η λοξότητα εµφανίζει γενικά αρνητικές τιµές, εξαιτίας της αδυναµίας καθίζησης των λεπτότερων σωµατιδίων τα οποία παρασύρονται προς τα βαθύτερα στρώµατα (King, 1972) Ιζηµατολογική ερµηνεία των στατιστικών παραµέτρων Το µέσο µέγεθος είναι συνάρτηση του εύρους µεγέθους των κόκκων που συνιστούν ένα ίζηµα και του ποσού ενέργειας που µεταδόθηκε στο ίζηµα από τον µηχανισµό που το σχηµάτισε (Folk,1974). Η γραφική σταθερά απόκλιση αποτελεί την περισσότερο αξιόπιστη µέτρηση της διαβάθµισης ενός ιζήµατος. Ο όρος διαβάθµιση αναφέρεται στην κοκκοµετρική οµοιογένεια ή ανοµοιογένεια ενός ιζήµατος (Εικ. 4.3) και εξαρτάται από τέσσερις παράγοντες: το µέσο µέγεθος των κόκκων, τον τύπο απόθεσης, τα χαρακτηριστικά του µηχανισµού που έδρασε (ταχύτητα, διάρκεια κυµάτων/ρευµάτων) και το ρυθµό προσφοράς υλικού από τη γειτονική χέρσο (Folk, 1980). Εικ Εξάρτηση της διαβάθµισης των ιζηµάτων από το µέσο µέγεθος των κόκκων. Η τιµή της γραφικής λοξότητας έχει χρησιµοποιηθεί κυρίως σαν δείκτης ανάµιξης δύο πληθυσµών ιζηµάτων και σαν δείκτης περιβαλλόντων (Folk, 1980). Ιζήµατα µε 25

35 4. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ οµοιότυπες κατανοµές χαρακτηρίζονται από τιµές λοξότητας σχεδόν µηδενικές. Αντίθετα, ιζήµατα που οικοδοµούνται από ανάµιξη δύο υποπληθυσµών, παρουσιάζουν ακραίες θετικές τιµές όταν ο λεπτοµερέστερος υποπληθυσµός έχει µεγαλύτερο ποσοστό συµµετοχής και ακραίες αρνητικές τιµές όταν αντίστοιχα ο αδροµερέστερος υποπληθυσµός παρουσιάζει µεγαλύτερο ποσοστό (Εικ. 4.4). Εικ Εικονογράφηση της παραµέτρου της λοξότητας σε κοκκοµετρικές κατανοµές. Η γραφική κύρτωση (kurtosis) εκφράζει το λόγο διαβάθµισης (sorting) των άκρων (tails) της κατανοµής του µεγέθους των κόκκων προς τη διαβάθµιση του κεντρικού τµήµατός της. Η κύρτωση µε άλλα λόγια µετρά την αναλογία µεταξύ της διασποράς των τιµών στα άκρα και της διασποράς των τιµών στην κεντρική περιοχή της κατανοµής, δηλαδή αναφέρεται στο βαθµό συγκέντρωσης των τιµών της µεταβλητής γύρω από το µέσον και τα άκρα της κατανοµής. Αν το κεντρικό τµήµα έχει καλύτερη διασπορά τιµών σε σχέση µε τα άκρα, η καµπύλη θα είναι υπερβολικά οξύλικτη ή λεπτόκυρτη (Εικ. 4.5). Αν τα άκρα έχουν καλύτερη διασπορά τιµών σε σχέση µε την κεντρική περιοχή, η καµπύλη θα είναι πεπλατυσµένη και πλατύκυρτη (Εικ. 4.5). Οι τιµές της γραφικής κύρτωσης έχουν χρησιµοποιηθεί σαν δείκτης ανάµιξης πληθυσµών (Folk, 1980) µε διαφορετικό επίπεδο διαβάθµισης και σε συνδυασµό µε τις τιµές της λοξότητας για τη διάκριση περιβαλλόντων ιζηµατογένεσης. 26

36 4. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Εικ. 4.5 Εικονογράφηση της παραµέτρου της κύρτωσης σε κοκκοµετρικές κατανοµές Ορυκτολογικές αναλύσεις Η πλέον διαδεδοµένη αναλυτική ορυκτολογική µέθοδος για τα λεπτόκοκκα ιζήµατα είναι η περιθλασιµετρία ακτίνων Χ (XRD). Η µέθοδος στηρίζεται στην µέτρηση της περίθλασης που υφίσταται µία δέσµη ακτίνων Χ όταν διέρχεται από κρυσταλλικό υλικό. Το φαινόµενο εξαρτάται γραµµικά από την πλεγµατική σταθερά (d), που είναι χαρακτηριστική για κάθε ορυκτό. Το αποτέλεσµα της ανάλυσης είναι ένα διάγραµµα όπου φαίνονται οι κύριες και οι δευτερεύουσες ανακλάσεις των διαφόρων ορυκτών που αποτελούν το δείγµα Μεθοδολογία Η διαδικασία περιλαµβάνει κονιοποίηση των δειγµάτων σε γουδί από αχάτη, τοποθέτηση τους σε ειδικούς υποδοχείς σταθερού πάχους και τέλος εισαγωγή των παρασκευασµάτων στο περιθλασίµετρο ακτίνων Χ. Η συσκευή που χρησιµοποιήθηκε ήταν τύπου Bruker D8 advance, µε ταχύτητα περιστροφής γωνιοµέτρου 3-60 ο 2θ. Για την ταυτοποίηση των ανακλάσεων χρησιµοποιήθηκε το πρόγραµµα Crystallographica Search match. Ο ηµιποσοτικός προσδιορισµός πραγµατοποιήθηκε µε τη µέθοδο των Milliman and Bornhold, Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η διακριτική ικανότητα του οργάνου είναι περίπου 1%, εποµένως πιθανές ορυκτές φάσεις που συµµετέχουν στην ορυκτολογική σύσταση των δειγµάτων σε ποσοστό αυτής της τάξεως δεν ανιχνεύονται. Η ακρίβεια της µεθόδου εκτιµάται στο ± 5%. 27

37 4. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Προσδιορισµός οργανικού άνθρακα σε ιζήµατα Η περιεκτικότητα ενός ιζήµατος σε οργανικό άνθρακα είναι ένα µέτρο του συνολικού περιεχοµένου του σε οργανικές ενώσεις. Αυτές µπορεί να έχουν τόσο φυσική όσο και ανθρωπογενή προέλευση. Μπορεί να προέρχονται από τη βιολογική δραστηριότητα των θαλάσσιων οργανισµών (υπολείµµατα νεκρών οργανισµών, προϊόντα µεταβολισµού και αποσύνθεσης τους κτλ.), από φυσικές πηγές (υποθαλάσσιες αναβλύσεις) αλλά και από ανθρώπινες δραστηριότητες (βιοµηχανία, αποχετεύσεις κτλ.). Συνήθως ο προσδιορισµός του οργανικού άνθρακα αποτελεί το πρώτο στάδιο για έναν πιο αναλυτικό προσδιορισµό των περιεχόµενων στο δείγµα οργανικών ενώσεων Αρχή της µεθόδου Η µέθοδος προσδιορισµού της περιεκτικότητας των θαλάσσιων ιζηµάτων σε οργανικό άνθρακα βασίζεται στην οξείδωση του συνόλου των περιεχόµενων οργανικών ουσιών µε διχρωµικό κάλιο και θειϊκό οξύ. Η ποσότητα του διχρωµικού καλίου που καταναλώνεται προσδιορίζεται µε οπισθογκοµέτρηση της περίσσειας του µε διάλυµα δισθενούς σιδήρου. Σαν δείκτης για το τέλος της ογκοµέτρησης χρησιµοποιείται η διφαινυλαµίνη (Loring and Rantala, 1992). Η µέθοδος µπορεί να χρησιµοποιηθεί χωρίς προκατεργασία του δείγµατος για αποµάκρυνση των ανθρακικών αλάτων. Η αντίδραση οξείδωσης του διχρωµικού καλίου σε όξινο περιβάλλον είναι : Cr 2 O H + + 6e - 2 Cr H 2 O Στατιστική επεξεργασία δεδοµένων Η στατιστική επεξεργασία των δεδοµένων έγινε µε R-τύπου παραγοντική ανάλυση. Mε τον όρο παραγοντική ανάλυση περιγράφονται όλες οι µαθηµατικές µέθοδοι που αναλύουν την συσχέτιση µεταξύ διαφόρων µεταβλητών (R-τύπου). Η ανάλυση αυτή εκτελείται όταν απαιτείται να ανιχνευτούν οι εσωτερικές σχέσεις µεταξύ των µεταβλητών. Το µεγαλύτερο πλεονέκτηµα της παραγοντικής ανάλυσης είναι ότι µπορεί να περιορίσει ένα µεγάλο αριθµό µεταβλητών σε ένα µικρότερο αριθµό παραγόντων. Κάθε παράγοντας αποτελεί µια γραµµική συνάρτηση των µεταβλητών. Ως αποτέλεσµα έχει την ελάττωση του όγκου των δεδοµένων, χωρίς απώλειες πληροφοριών, και την ευκολότερη επεξεργασία αυτών. 28

38 4. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Η παραγοντική ανάλυση εφαρµόζεται σε ένα σύνολο δεδοµένων για τρεις κύριους λόγους (Davis 1986): 1. ιάκριση οµάδων καλά συσχετιζόµενων αρχικών µεταβλητών 2. Μείωση των µεταβλητών 3. ηµιουργία νέων συνδυασµών µεταξύ των µεταβλητών (οµάδες), οι οποίοι µπορούν να χρησιµοποιηθούν ως νέες µεταβλητές σε µετέπειτα ανάλυση. Το µοντέλο της παραγοντικής ανάλυσης στηρίζεται στη θεώρηση ότι υπάρχουν p παράγοντες (όπου p < m = οι αρχικές µεταβλητές), οι οποίοι υποδηλώνονται από το f έτσι ώστε να ισχύει: Χ j είναι η j th αρχική µεταβλητή f r είναι ο r th κοινός παράγοντας X j = p r= 1 p είναι ο καθορισµένος αριθµός των παραγόντων ε j είναι τυχαία διακύµανση µοναδική ως προς την αρχική µεταβλητή Χj. Υπάρχουν m αρχικές µεταβλητές και m τυχαίες µεταβλητές ε j, και συνολικά αποτελούν τον µοναδικό παράγοντα. l jr ο συντελεστής αυτός ορίζεται ως το βάρος της jth απαντούµενης µεταβλητής στον k th παράγοντα. Κατά την παραγοντική ανάλυση R-τύπου αναγνωρίζονται έξι κύρια στάδια: (1) αρχικά απαιτείται µία βάση δεδοµένων (n x m), όπου n είναι οι παρατηρήσεις και m οι µεταβλητές, (2) συσχέτιση µεταξύ των µεταβλητών (m x m), (3) υπολογισµός ιδιοτιµών και ιδιοδιανυσµάτων από τη συσχέτιση, (4) επιλογή κατάλληλου αριθµού παραγόντων σύµφωνα µε διάφορα κριτήρια, (5) περιστροφή των αξόνων των παραγόντων για να υπάρχει η «απλή δοµή» των παραγοντικών φορτίσεων, δηλαδή δηµιουργία υψηλών φορτίσεων και φορτίσεων κοντά στο µηδέν. Η περιστροφή µπορεί να είναι ορθογώνια ή υπό γωνία και (6) υπολογισµός των παραγοντικών τιµών. Το πιο σηµαντικό στάδιο στην παραγοντική ανάλυση R-τύπου είναι η επιλογή του αριθµού των παραγόντων, η οποία δύναται να γίνει µε βάση τα εξής κριτήρια (Davis 1986, Παπαθεοδώρου,1996): l jr f r + ε j 29

39 4. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ 1. Επιλογή των δύο ή τριών πρώτων παραγόντων, ώστε να είναι δυνατή η απεικόνιση σε γραφικές παραστάσεις. 2. Επιλογή των παραγόντων αποκλειστικά από το ποσοστό της ολικής διακύµανσης που εκφράζουν συνολικά. 3. Επιλογή των παραγόντων, οι οποίοι σχετίζονται µε ιδιοτιµές µεγαλύτερες της µονάδας. 4. Επιλογή των παραγόντων που παρουσιάζουν υψηλές φορτίσεις σε πάνω από µία µεταβλητή. 5. Επιλογή του αριθµού των παραγόντων σύµφωνα µε το διάγραµµα αλλαγής κλίσης του Cattel. 6. Επιλογή των παραγόντων βάση υποκειµενικών κριτηρίων και γνώση του γεωλογικού προβλήµατος. 30

40 5. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 5.1 ΒΑΘΥΜΕΤΡΙΑ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ Σύµφωνα µε τους υδρογραφικούς χάρτες της περιοχής, ο πυθµένας στην περιοχή µελέτης είναι οµαλός, χωρίς ιδιαίτερα γεωµορφολογικά χαρακτηριστικά, µε εξαίρεση ένα επίµηκες αλλά οµαλό βύθισµα στο βορειότερο τµήµα (ανοιχτά των Παµφίλων) (Εικ. 5.1.). Τα βάθη δεν ξεπερνούν τα 64 m και οι κλίσεις κυµαίνονται από 0-5% µε µέση τιµή 1.1%. Σχετικά απότοµες κλίσεις παρατηρούνται τοπικά στην παράκτια περιοχή των Παµφίλων, της Μυτιλήνης και στο άκρο της Ν περιοχής µελέτης. Ιδιαίτερα στην περιοχή του ακρωτηρίου Αγριλιά παρατηρείται αύξηση του βάθους της θάλασσας και πιο απότοµο ανάγλυφο µε κλίσεις της τάξης του 20%. Εικ Βαθυµετρικός χάρτης περιοχής µελέτης. 31

41 5.2 ΑΝΑΛΥΣΗ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΩΝ ΛΕΚΑΝΩΝ Υδρολογικές λεκάνες Προκειµένου να διερευνηθεί η επίδραση του φερτού υλικού των ποταµοχειµάρρων στην κοκκοµετρική διαβάθµιση των ιζηµάτων του πυθµένα καθώς και η προέλευση /οδοί µεταφοράς του οργανικού υλικού πραγµατοποιήθηκε ανάλυση του υδρογραφικού δικτύου της περιοχής µελέτης. Γενικά, το υδρογραφικό δίκτυο είναι µέτρια έως έντονα αναπτυγµένο, λόγω της παρουσίας αδιαπέρατων πετρωµάτων (σχιστόλιθοι, φυλλίτες, οφιόλιθοι, ηφαιστειακοί σχηµατισµοί). Η υδρογραφική πυκνότητα 1 κυµαίνεται από km -1, µε µέση τιµή 3.74 km -1 ενώ η υδρογραφική συχνότητα 2 λαµβάνει τιµές µεταξύ km -2, µε µέση τιµή 7.85 km -2. Η µορφή του υδρογραφικού δικτύου είναι δενδριτικού τύπου. Ο τύπος αυτός αναπτύσσεται σε σχετικά οµαλές ή νέες περιοχές µε οµοιογενή πετρολογική κατασκευή. Η περιοχή µελέτης υποδιαιρείται σε 24 υδρολογικές λεκάνες (Εικ. 5.2). Η µεγαλύτερη λεκάνη (Λ.5) έχει έκταση 8.84 km 2 (πίνακας 5.1) και περιλαµβάνει τον χείµαρρο που εκβάλλει στο βόρειο τµήµα της περιοχής, στην θαλάσσια περιοχή µεταξύ Παναγιούδας και Παµφίλων (Εικ. 5.2). Ο σχετικά µεγάλος αριθµός λεκανών απορροής, οι οποίες έχουν µέτρια έως υψηλή υδρογραφική πυκνότητα και συχνότητα, οφείλεται (α) στους πολύ χαµηλής υδροπερατότητας γεωλογικούς σχηµατισµούς (κυρίως σχιστόλιθοι), µε συνέπεια τη δηµιουργία ευνοϊκών συνθηκών για την επιφανειακή απορροή και (β) στις γεωµορφολογικές συνθήκες αλλά και στην τοπογραφία, λόγω των οποίων είναι αδύνατη η δηµιουργία µεγάλης έκτασης λεκανών απορροής, οπότε σχηµατίζονται µικρές υδρολογικές λεκάνες, µε πυκνό υδρογραφικό δίκτυο. 1 Η υδρογραφική πυκνότητα ορίζεται ως το πηλίκο του συνολικού µήκους του υδρογραφικού δικτύου προς τη συνολική έκταση της λεκάνης απορροής. 2 Η υδρογραφική συχνότητα ορίζεται ως το πηλίκο του συνολικού αριθµού των κλάδων του υδρογραφικού δικτύου προς τη συνολική έκταση της λεκάνης απορροής. 32

42 Πίνακας 5.1. Ανάλυση του υδρογραφικού δικτύου. Λεκάνη απορροής Εµβαδόν Αριθµός κλάδων Συνολικό µήκος (km) Υδρογραφική συχνότητα (km -2 ) Υδρογραφική πυκνότητα (km -1 ) (km 2 ) Λ.1 0,73 4 2,59 5,52 3,57 Λ.2 1,23 5 3,72 4,06 3,02 Λ.3 3, ,85 8,61 4,11 Λ.4 1,21 4 2,67 3,31 2,21 Λ.5 8, ,68 7,80 3,47 Λ.6 6, ,99 8,70 3,32 Λ.7 0,50 5 2,35 10,02 4,72 Λ.8 3, ,22 9,76 3,86 Λ.9 2, ,35 6,37 3,50 Λ.10 1,58 7 5,64 4,42 3,56 Λ.11 5, ,71 6,87 3,56 Λ.12 1, ,59 8,83 3,68 Λ.13 1,25 9 5,51 7,19 4,40 Λ.14 2, ,37 12,53 5,07 Λ.15 1, ,99 17,90 5,96 Λ.16 0, ,93 15,41 6,33 Λ.17 0,61 8 3,35 13,13 5,50 Λ.18 2, ,41 5,77 2,67 Λ.19 2, ,71 6,74 3,02 Λ.20 1,20 6 2,81 5,02 2,35 Λ.21 4, ,55 4,09 2,77 Λ.22 6, ,01 6,41 3,28 Λ.23 3, ,26 3,72 2,65 Λ.24 0,97 6 3,06 6,16 3,14 Μέγιστο 8, ,68 17,90 6,33 Ελάχιστο 0,50 4 2,35 3,31 2,21 Μέσος όρος 2, ,51 7,85 3,74 Τυπ.απόκλιση 2, ,56 3,75 1,10 33

43 Εικ Χάρτης υδρολογικών λεκανών της περιοχής µελέτης. 34

44 5.2.2 Υδρολογικό ισοζύγιο Το υδρολογικό ισοζύγιο µιας περιοχής αποτελεί την ποσοτική έκφραση του υδρολογικού κύκλου. Πρόκειται για µία θεµελιώδη εξίσωση της υδρολογίας, η οποία εκφράζει το νόµο της διατήρησης των µαζών. Η γενική της έκφραση αποδίδεται ως: Εισροές = Εκροές ± S όπου S είναι οι µεταβολές των υδατικών αποθεµάτων. Η βασική παράµετρος των εισροών σε µία λεκάνη είναι τα ατµοσφαιρικά κατακρηµνίσµατα (P). Άλλες παράµετροι µπορούν να είναι οι επιφανειακές (R s1 ) και οι υπόγειες (R g1 ) εισροές από γειτονικές λεκάνες. Στις εκροές περιλαµβάνονται οι παράµετροι της εξατµισοδιαπνοής (ΕΤ), της κατείσδυσης (Ι), της επιφανειακής απορροής (R), οι επιφανειακές (R s2 ) και υπόγειες (R g2 ) εκροές σε γειτονικές λεκάνες και τέλος οι ανθρώπινες παρεµβάσεις (q). Έτσι λοιπόν, η εξίσωση του υδρολογικού ισοζυγίου µπορεί να γραφτεί αναλυτικότερα ως εξής: P + R s1 + R g1 ET I R R s2 R g2 q = S Η ΝΑ Λέσβος και οι επιµέρους λεκάνες απορροής µπορούν, χωρίς σηµαντικό σφάλµα, να θεωρηθούν ως αυτοτελή συστήµατα, δηλαδή δεν τροφοδοτούν ούτε τροφοδοτούνται από γειτονικές λεκάνες (Παναγόπουλος και Γιαννουλόπουλος, 2008). Έτσι λοιπόν, µε την παραδοχή ότι οι ετήσιες µεταβολές στα υδατικά αποθέµατα και οι ανθρωπογενείς παρεµβάσεις είναι αµελητέες, τότε η εξίσωση του υδρολογικού ισοζυγίου απλουστεύεται ως εξής: P = R + ET + I Οι παραπάνω παράµετροι του υδρολογικού ισοζυγίου δύναται να εκφραστούν είτε σε ύψος νερού (mm) είτε σε όγκο νερού (m 3 ) ή σε εκατοστιαίο ποσοστό (%). Η εξίσωση αυτή µπορεί να εφαρµοστεί για την, κατά προσέγγιση, εκτίµηση µιας εκ των τεσσάρων βασικών παραµέτρων του ισοζυγίου. Για το σκοπό αυτόν απαιτούνται συστηµατικές µετρήσεις και σωστές εκτιµήσεις των υπολοίπων τριών παραµέτρων. 35

45 Στην παρούσα µεταπτυχιακή διατριβή η εξίσωση του υδρολογικού ισοζυγίου αναφέρεται στην υδρολογική περίοδο και εφαρµόστηκε ανά γεωλογικό σχηµατισµό, δεδοµένου ότι η γεωλογία της περιοχής είναι αυτή που ελέγχει µία από τις σηµαντικότερες παραµέτρους, δηλαδή της κατείσδυσης. Αναλυτικότερα: Ο µέσος ετήσιος όγκος νερού βροχόπτωσης, που δέχεται κάθε σχηµατισµός, υπολογίστηκε από το γινόµενο του µέσου ύψους βροχόπτωσης επί την επιφανειακή έκτασή του και ανέρχεται σε x 10 6 m 3 (πίνακας 5.2). Η παράµετρος της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής 3 δύναται να προσδιοριστεί µε διάφορες µεθόδους, είτε εµπειρικές είτε αναλυτικές (Παναγόπουλος, 2008). Σύµφωνα µε τους Παναγόπουλο και Γιαννουλόπουλο (2008), η τροποποιηµένη µέθοδος Penman-Monteith (FAO-56) αποτελεί την αντιπροσωπευτικότερη µέθοδο υπολογισµού της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής για τις κλιµατολογικές συνθήκς που επικρατούν στην ΝΑ Λέσβο. Στην παρούσα εργασία χρησιµοποιήθηκε το λογισµικό πρόγραµµα CROPWAT for Windows για τον προσδιορισµό της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής. Η πραγµατική εξατµισοδιαπνοή αποτελεί τη βασικότερη παράµετρο εκροών της περιοχής έρευνας. Η µέθοδος του ισοζυγίου κατά Thornthwaite-Mather (1955) αποτελεί µία απλή και αποτελεσµατική µέθοδο υπολογισµού της πραγµατικής εξατµισοδιαπνοής. Για την εφαρµογή απαιτούνται δεδοµένα όπως το µέσο µηνιαίο ύψος βροχόπτωσης, η µέση µηνιαία δυνητική εξατµισοδιαπνοή και η µέγιστη τιµή εδαφικής υγρασίας, η οποία για την περιοχή εκτιµάται στα 100 mm (Παναγόπουλος και Γιαννουλόπουλος, 2008). Το ισοζύγιο κατά Thornthwaite-Mather παρουσιάζεται αναλυτικά στον πίνακα 5.3, ενώ η µέση ετήσια πραγµατική εξατµισοδιαπνοή ανά γεωλογικό σχηµατισµό της περιοχής έρευνας αναγράφεται στον πίνακα 5.2. Από τους πίνακες αυτούς προκύπτει το συµπέρασµα ότι η µέση ετήσια πραγµατική εξατµισοδιαπνοή στη ΝΑ Λέσβο ανέρχεται σε mm, που αντιστοιχούν στο 79.2% της ετήσιας βροχόπτωσης, τιµή που θεωρείται αντιπροσωπευτική για τις κλιµατολογικές συνθήκες της περιοχής. Για τον υπολογισµό του µέσου ετήσιου όγκου νερού που κατεισδύει στην περιοχή µελέτης και εµπλουτίζει τους υπόγειους υδροφόρους ορίζοντες, χρησιµοποιήθηκαν οι συντελεστές κατείσδυσης που προτείνονται από τους Παναγόπουλο και 3 Ως δυνητική εξατµισοδιαπνοή (potential evapotranspiration) ορίζεται η µέγιστη ποσότητα νερού, που µπορεί να εξατµιστεί ή να χρησιµοποιηθεί από τα φυτά για τη διεργασία της διαπνοής σε µία περιοχή, εάν υπάρχει στο υπέδαφος επαρκής προµήθεια νερού από τις βροχοπτώσεις. 36

46 Γιαννουλόπουλο (2008). Έτσι, η µέση ετήσια ποσότητα νερού κατείσδυσης στην περιοχή ανέρχεται σε 102 mm, δηλαδή στο 15.9% της ετήσιας βροχόπτωσης (πίνακες 5.2 και 5.3). Τέλος, η ποσότητα του νερού που απορρέει επιφανειακά στη ΝΑ Λέσβο, τροφοδοτώντας του ποταµοχείµαρρους του υδρογραφικού δικτύου προσδιορίστηκε από το υδρολογικό ισοζύγιο, ως η διαφορά της ετήσιας βροχόπτωσης από το άθροισµα της ετήσιας πραγµατικής εξατµισοδιαπνοής και κατείσδυσης (πίνακες 5.2 και 5.3.). Από τα δεδοµένα των πινάκων αυτών προκύπτει το συµπέρασµα ότι το µέσο ετήσιο ύψος επιφανειακής απορροής στην περιοχή είναι 31.4 mm, τιµή που αντιστοιχεί στο 4.9% της ετήσιας βροχόπτωσης. Από την αναγωγή του ύψους απορροής σε όγκο νερού, εξάγεται ότι σε ετήσια βάση περίπου 2.82 x 10 6 m 3 νερού απορρέουν επιφανειακά και εκβάλλουν στη θαλάσσια περιοχή των στενών της Μυτιλήνης. Η απορροή διαρκεί µόνο δύο µήνες (Ιανουάριος, Φεβρουάριος), αφού τους λοιπούς µήνες, η βροχόπτωση είτε χρησιµοποιείται για την εξατµισοδιαπνοή είτε για την αναπλήρωση της εδαφικής υγρασίας. Πίνακας 5.2. Προσεγγιστικό µέσο υδρολογικό ισοζύγιο κατά γεωλογικό σχηµατισµό της περιοχής µελέτης. Γεωλογικός σχηµατισµός Έκταση (x km 2 ) Όγκος νερού βροχόπτωσης (x 10 6 m 3 ) Όγκος νερού εξατµισοδιαπνοής (x 10 6 m 3 ) Αλλουβιακές αποθέσεις 15,32 (17,19%) Μαργαϊκοί 8,84 ασβεστόλιθοι (9.92%) Βασάλτες 8,54 (9,58%) Μάρµαρα 18,34 (20,58%) Σχιστόλιθοι 19,91 (22,34%) Οφιόλιθοι 18,17 (20,39%) Σύνολο 89,13 57,12 45,24 (79,2%) Όγκος νερού κατείσδυσης (x 10 6 m 3 ) Όγκος νερού απορροής (x 10 6 m 3 ) 9,82 7,78 1,96 0,08 5,67 4,49 1,13 0,05 5,47 4,33 0,55 0,59 11,76 9,31 2,45 0,00 12,76 10,11 0,64 2,02 11,65 9,22 2,33 0,09 9,06 (15,9%) 2,82 (4,9%) 37

47 Πίνακας 5.3. Ισοζύγιο κατά Thornthwaite-Mather για την περιοχής µελέτης. Βροχόπτωση υνητική Εξατµισοδιαπνοή (mm) Πραγµατική Εξατµισοδιαπνοή (mm) Κατείσδυση Απορροή (mm) (mm) (mm) ΙΑΝ 108,0 30,1 30,1 59,6 18,4 ΦΕΒ 94,2 39,2 39,2 42,0 13,0 ΜΑΡ 71,6 89,0 87,4 0,0 0,0 ΑΠΡ 44,1 102,6 79,2 0,0 0,0 ΜΑΙ 20,7 120,3 45,9 0,0 0,0 ΙΟΥΝ 6,6 143,4 16,1 0,0 0,0 ΙΟΥΛ 2,2 160,0 4,3 0,0 0,0 ΑΥΓ 2,9 164,9 3,2 0,0 0,0 ΣΕΠ 13,0 139,5 13,0 0,0 0,0 ΟΚΤ 41,3 110,7 41,4 0,0 0,0 ΝΟΕ 95,3 79,8 79,8 0,0 0,0 ΕΚ 140,9 67,9 67,9 0,4 0,1 Σύνολο 640,9 1247,3 507,5 102,0 31,4 Ποσοστό 79,2% 15,9% 4,9% (%) 5.3 ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΙΖΗΜΑΤΩΝ Από τις κοκκοµετρικές αναλύσεις των δειγµάτων προσδιορίστηκε η ποσοστιαία αναλογία των κοκκοµετρικών µεγεθών (ψηφίδες, άµµος, πηλός, άργιλος). Από τα αποτελέσµατα αυτά (πίνακας 5.4) φαίνεται πως το µεγαλύτερο ποσοστό κοκκοµετρικού µεγέθους είναι της τάξης της άµµου µε αναλογία 74.7 %. Χρησιµοποιώντας τα δεδοµένα του πίνακα 5.4 συντάχθηκαν οι αντίστοιχοι χάρτες κατανοµής σε περιβάλλον Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών. Αναλυτική περιγραφή παρουσιάζεται στα επόµενα υποκεφάλαια. 38

48 Πίνακας 5.4. Αποτελέσµατα (%) κοκκοµετρικής ανάλυσης. ΕΙΓΜΑ ΒΑΘΟΣ(M) ΨΗΦΙ ΕΣ (%) ΆΜΜΟΣ (%) ΠΗΛΟΣ (%) ΆΡΓΙΛΟΣ (%) Μέση τιµή Μέγιστο Ελάχιστο Ψηφίδες Ο όρος ψηφίδα δηλώνει ορυκτά ή κόκκους πετρωµάτων που έχουν µέγεθος µεγαλύτερο από 2 mm. Στην εικόνα 5.3 φαίνεται η κατανοµή του ψηφίδων στην περιοχή µελέτης. Οι ψηφίδες αποτελούν το 0.4 % έως 15 % της σύστασης των δειγµάτων µε µέση τιµή 4.8 %. Μικρά ποσοστά ψηφίδων (5 10%) παρατηρούνται στην παράκτια ζώνη των Παµφίλων και της Παναγιούδας, σε µία ζώνη όπου εκτείνεται ως και την παράκτια περιοχή της Βαρειάς. Παρόµοιες συγκεντρώσεις παρατηρούνται στην παράκτια περιοχή νότια της Νεάπολης και στην παράκτια περιοχή της Χαραµίδας. Επίσης, µικρά ποσοστά ψηφίδων (0 5%) εµφανίζονται στην παράκτια ζώνη της Νεάπολης, σε µεγαλύτερα βάθη ανατολικά της Μυτιλήνης, όπως επίσης και στην παράκτια περιοχή των Λουτρών που βρίσκεται στην είσοδο του 39

49 κόλπου της Γέρας. Η µεγαλύτερη συγκέντρωση ψηφίδων παρατηρείται στους σταθµούς δειγµατοληψίας 1 (14.99%) έξω από το λιµάνι της Μυτιλήνης, σε βάθος 7 m και στο σταθµό 25 (14.48%), ο οποίος βρίσκεται νότια του ακρωτηρίου Αγριλιά, σε βάθος 64m. Η µικρότερη συγκέντρωση διαπιστώθηκε στον σταθµό 10 (0.35%) νότια της παράκτιας περιοχής των Λουτρών σε βάθος 18 m. Η µεγάλη συγκέντρωση ψηφίδων (Εικ. 5.3) καθώς και άµµου (Εικ. 5.4) στο σταθµό δειγµατοληψίας 1 στο εξωτερικό τµήµα του λιµανιού, οφείλεται πιθανόν σε εργασίες µπαζώµατος (επέκταση της ξηράς για κατασκευή παραλιακού δρόµου, κατασκευή προβλήτων /µαρίνας) της παράκτιας περιοχής Άµµος Στην τάξη της άµµου ανήκουν ορυκτά ή κόκκοι πετρωµάτων που έχουν µέγεθος από mm. Στην εικόνα 5.4 φαίνεται η κατανοµή της άµµου στην περιοχή µελέτης. Το ποσοστό της άµµου κυµαίνεται από 30.2 % έως 93.3% µε µέση τιµή 74.7%. Χαρακτηριστικό της συγκέντρωσης της άµµου είναι τα µικρά ποσοστά εµφάνισης της σε µικρά βάθη. Η µεγαλύτερη συγκέντρωση παρατηρείται στο σταθµό δειγµατοληψίας 8 (93.27%) που βρίσκεται ανατολικά της Μυτιλήνης σε βάθος 38 m, ενώ η µικρότερη συγκέντρωση εντοπίζεται στο σταθµό 10 (30.2%), ο οποίος βρίσκεται στην παράκτια περιοχή των Λουτρών σε βάθος 18 m Πηλός Στην κατηγορία του πηλού εντάσσονται ορυκτά ή κόκκοι πετρωµάτων που έχουν µέγεθος από mm. Η κατανοµή του πηλού παρουσιάζεται στην εικόνα 5.5. Το ποσοστό παρουσίας του στα δείγµατα της περιοχής κυµαίνεται από 1 % έως 60.4% µε µέση τιµή 14.5%. Μεγάλα ποσοστά πηλού (20 40%) εµφανίζονται στην παράκτια περιοχή ανοιχτά των Παµφίλων, της Παναγιούδας, της Βαρειάς και της Νεάπολης, σε σχέση µε σταθµούς µεγαλύτερων βαθών. Η µεγαλύτερη συγκέντρωση παρατηρείται στον σταθµό δειγµατοληψίας 10 (60.38%), που βρίσκεται στην παράκτια περιοχή των Λουτρών σε βάθος 18 m, ενώ η µικρότερη συγκέντρωση εντοπίζεται στο σταθµό 7 (0.99%), ανατολικά της Μυτιλήνης και σε βάθος 38m. 40

50 5.3.4 Άργιλος Ορυκτά ή κόκκοι πετρώµατος µε µέγεθος µικρότερη από mm., ταξινοµούνται στην κατηγορία της αργίλου. Οι συγκεντρώσεις της αργίλου στην περιοχή µελέτης παρουσιάζονται στην εικόνα 5.6. Το ποσοστό της κυµαίνεται από 1.4% έως 11.8% µε µέση τιµή 6.0%. Μικρά ποσοστά (0%-3%) εµφανίζονται στην παράκτια ζώνη ανατολικά της Μυτιλήνης και σε µεγαλύτερα βάθη. Η µεγαλύτερη συγκέντρωση παρατηρείται στο σταθµό δειγµατοληψίας 5 (60.38%) που βρίσκεται ανοιχτά των Παµφίλων σε βάθος 30 m, ενώ η µικρότερη στο σταθµό 7 (1.38%) ανατολικά της Μυτιλήνης και σε βάθος 38m. Μεγάλες συγκεντρώσεις παρατηρούνται επίσης σε σταθµούς ανοιχτά της Νεάπολης, της Βαρειάς και των Λουτρών (δείγµα από ιχθυοκαλλιέργειες). Στις περιοχές αυτές καταλήγουν αγωγοί µεταφοράς αστικών λυµάτων, τα οποία είναι γνωστό ότι περιέχουν υψηλά ποσοστά αιωρούµενης ύλης (Σιγαλός και Τσακίρη 1993, Μητσής 1994, Angelidis 1995) σηµαντικό τµήµα της οποίας τελικά καταλήγει στον πυθµένα. 41

51 Εικ Κατανοµή ψηφίδων στην περιοχή µελέτης, των ρυπογόνων εστιών καθώς και αποτύπωση του υδρογραφικού δικτύου. 42

52 Εικ Κατανοµή άµµου στην περιοχή µελέτης, των ρυπογόνων εστιών καθώς και αποτύπωση του υδρογραφικού δικτύου. 43

53 Εικ Κατανοµή πηλού στην περιοχή µελέτης, των ρυπογόνων εστιών καθώς και αποτύπωση του υδρογραφικού δικτύου. 44

54 Εικ Κατανοµή αργίλου στην περιοχή µελέτης, των ρυπογόνων εστιών καθώς και αποτύπωση του υδρογραφικού δικτύου. 45

55 5.3.5 Ταξινόµηση ιζηµάτων Τα ιζήµατα της περιοχής µελέτης ταξινοµούνται σύµφωνα µε τα τριγωνικά διαγράµµατα Folk (1980) από αµµούχους πηλούς (sz) έως ψηφιδούχους άµµους (gs) (Εικ. 5.7). Εικ Κατανοµή των δειγµάτων σύµφωνα µε την ταξινόµηση κατά Folk. 46

56 Αναλυτικά: Τα πιο λεπτόκοκκα δείγµατα ιζηµάτων ταξινοµήθηκαν (Εικ. 5.7 και 5.8.) ως: Αµµούχοι πηλοί (sz) το δείγµα 10 που βρίσκεται στην παράκτια περιοχή των Λουτρών κοντά στην είσοδο του στενού του κόλπου Γέρας. Στην περιοχή αυτή υπάρχουν ιχθυοκαλλιέργειες που δικαιολογούν την παρουσία λεπτόκκοκου υλικού. Το βάθος όπου συλλέχθηκε το δείγµα είναι 18 m. Ιλυούχοι άµµοι (ms) το δείγµα 12 που βρίσκεται ανατολικά της θαλάσσιας περιοχής της Μυτιλήνης. Το βάθος όπου συλλέχθηκε το δείγµα είναι 38 m. Άµµοι (S), τα δείγµατα 6 και 8 που βρίσκονται ανατολικά της Μυτιλήνης. Τα βάθη όπου συλλέχθηκαν τα δείγµατα είναι 44m και 38m αντίστοιχα. Στα δείγµατα αυτά η συγκέντρωση της άµµου ξεπερνά το 90%. Εικ Ταξινόµηση λεπτόκοκκων ιζηµάτων σε τριγωνικό διάγραµµα Folk. Τα αδροµερέστερα ιζήµατα ταξινοµήθηκαν (Εικ και 5.9.) ως: Ελαφριά ψηφιδούχους ιλύς [(g)m] (δείγµα 20), στην παράκτια περιοχή βόρεια των Παµφίλων. Το βάθος όπου συλλέχθηκε το δείγµα είναι 20 m. Ελαφριά ψηφιδούχες ιλυούχες άµµοι [(g)ms], τα δείγµατα 15, 5, 9 και 18 σε βάθη 18m, 30m, 20m και 23m, αντίστοιχα. Τα ιζήµατα αυτά καταλαµβάνουν αρκετά µεγάλο εύρος της περιοχής µελέτης κυρίως σε µικρά 47

57 βάθη κατά µήκος της ακτογραµµής και πιθανόν οφείλονται σε φερτά υλικά χειµάρρων. Ελαφριά ψηφιδούχες άµµοι [(g)s], τα δείγµατα 13,14,19,21,22,24 που βρίσκονται ΒΑ της Μυτιλήνης. Τα βάθη όπου συλλέχθηκαν τα δείγµατα είναι αρκετά µεγάλα (31-40 m). Ψηφιδούχοι ιλυούχοι άµµοι (gms), τα δείγµατα 17, 3, 2, 1, 4, 11, 16 και 25 που κατανέµονται σε δύο ζώνες. Η πρώτη ζώνη περιλαµβάνει τους σταθµούς 17, 3, 2 και 1 εκτείνεται από την παράκτια περιοχή των Παµφίλων έως την παράκτια περιοχή της Βαρειάς, σε βάθη έως 32m. Η δεύτερη ζώνη περιλαµβάνει τους σταθµούς 4, 11, 16 και 25, και εκτείνεται από το ακρωτηρίου Αγριλιά µέχρι την είσοδο του κόλπου της Γέρας, σε βάθη 31-64m. Τα ιζήµατα αυτά καταλαµβάνουν αρκετά µεγάλο εύρος της περιοχής µελέτης και πιθανόν οφείλονται (σε µεγάλο ποσοστό) στην απόθεση φερτών υλικών από τους χείµαρρους της περιοχής µελέτης. Ψηφιδούχοι άµµοι (gs), το δείγµα 23 ανατολικά της Μυτιλήνης. Το βάθος όπου συλλέχθηκε το δείγµα είναι 36 m. Εικ Ταξινόµηση αδροµερών ιζηµάτων σε τριγωνικό διάγραµµα Folk. 48

58 5.3.6 Ιζηµατολογική ερµηνεία των στατιστικών παραµέτρων Οι στατιστικές παράµετροι υπολογίστηκαν µε τη γραφική µέθοδο αλλά και την µέθοδο των ροπών. Στην εργασία αυτή σχολιάζονται τα αποτελέσµατα που προέκυψαν από τη γραφική µέθοδο διότι θεωρείται πιο αξιόπιστη. Οι στατιστικές παράµετροι και η ταξινόµηση των δειγµάτων µε τη γραφική µέθοδο παρουσιάζονται στον πίνακα 5.5. Οι τιµές του γραφικού µέσου µεγέθους κυµαίνονται µεταξύ 0.27Ø και 4.87Ø ενώ η µέση τιµή είναι 2.2Ø. Οι τιµές της γραφικής σταθεράς απόκλισης κυµαίνονται από Ø µε µέση τιµή 2.5Ø. Σύµφωνα µε τις τιµές αυτές τα ιζήµατα της περιοχής µελέτης κατατάσσονται πολύ φτωχά έως φτωχά διαβαθµισµένα. Όσο αναφορά τις τιµές της γραφικής κύρτωσης, αυτές κυµαίνονται από µε µέση τιµή Βάση των τιµών αυτών τα ιζήµατα χαρακτηρίζονται από πολύ λεπτόκυρτα έως πλατύκυρτα. Τέλος, οι τιµές της γραφικής λοξότητας κυµαίνονται από µε µέση τιµή Σύµφωνα µε τις τιµές αυτές (πίνακας 5.5), προκύπτει ότι τα 8 από τα 25 δείγµατα παρουσιάζουν αρνητική λοξότητα. Τα ιζήµατα χαρακτηρίζονται αδρολοξεµένα έως λεπτο-λοξεµένα. Η παρουσία θετικής λοξότητας υποδηλώνει προσθήκη λεπτοµερέστερου υλικού από αιώρηση (Κοντόπουλος 2004). 49

59 Πίνακας 5.5. Τιµές των στατιστικών παραµέτρων και ταξινόµηση των δειγµάτων. είγµα Γραφικό µέσο µέγεθος Mz Γραφική σταθερά απόκλιση SD Ταξινόµηση Γραφική κύρτωση K G Ταξινόµηση Γραφική λοξότητα Sk Ταξινόµηση Πολύ φτωχά διαβαθµισµένα 0.94 µεσόκυρτα 0.06 σχεδόν λεπτολοξεµένα Πολύ φτωχά 1.45 λεπτόκυρτα αδρολοξεµένα διαβαθµισµένα Πολύ φτωχά διαβαθµισµένα 1.54 πολύ λεπτόκυρτα 0.07 σχεδόν λεπτολοξεµένα Πολύ φτωχά 1.19 λεπτόκυρτα 0.32 λεπτολοξεµένα διαβαθµισµένα Πολύ φτωχά διαβαθµισµένα 1.17 λεπτόκυρτα 0.13 σχεδόν λεπτολοξεµένα Φτωχά διαβαθµισµένα 1.86 πολύ λεπτόκυρτα 0.14 σχεδόν λεπτολοξεµένα Φτωχά διαβαθµισµένα 0.85 πλατύκυρτα 0.09 σχεδόν λεπτολοξεµένα Φτωχά διαβαθµισµένα 1.16 λεπτόκυρτα σχεδόν λεπτολοξεµένα Πολύ φτωχά 1.16 λεπτόκυρτα 0.19 λεπτολοξεµένα διαβαθµισµένα Φτωχά 1.32 πολύ 0.30 λεπτολοξεµένα διαβαθµισµένα λεπτόκυρτα Πολύ φτωχά 1.84 πολύ αδρολοξεµένα διαβαθµισµένα λεπτόκυρτα Πολύ φτωχά διαβαθµισµένα 2.06 πολύ λεπτόκυρτα 0.01 σχεδόν λεπτολοξεµένα Φτωχά διαβαθµισµένα 1.22 λεπτόκυρτα ισχυρά αδρολοξεµένα Πολύ φτωχά διαβαθµισµένα 1.68 πολύ λεπτόκυρτα 0.09 σχεδόν λεπτολοξεµένα Πολύ φτωχά 1.49 λεπτόκυρτα 0.12 λεπτολοξεµένα διαβαθµισµένα Πολύ φτωχά 1.07 µεσόκυρτα 0.19 λεπτολοξεµένα διαβαθµισµένα Πολύ φτωχά διαβαθµισµένα 1.38 λεπτόκυρτα 0.08 σχεδόν λεπτολοξεµένα Πολύ φτωχά διαβαθµισµένα 1.45 λεπτόκυρτα 0.09 σχεδόν λεπτολοξεµένα Φτωχά 1.47 λεπτόκυρτα 0.18 λεπτοξεµένα διαβαθµισµένα Πολύ φτωχά διαβαθµισµένα 1.59 πολύ λεπτόκυρτα 0.02 σχεδόν λεπτολοξεµένα Πολύ φτωχά διαβαθµισµένα 1.29 λεπτόκυρτα σχεδόν λεπτολοξεµένα Πολύ φτωχά διαβαθµισµένα 1.34 λεπτόκυρτα σχεδόν λεπτολοξεµένα Φτωχά διαβαθµισµένα 1.17 λεπτόκυρτα σχεδόν λεπτολοξεµένα Πολύ φτωχά διαβαθµισµένα 1.53 πολύ λεπτόκυρτα σχεδόν λεπτολοξεµένα Πολύ φτωχά 0.91 πλατύκυρτα 0.25 λεπτολοξεµένα διαβαθµισµένα Μέση τιµή

60 5.3.7 Κατανοµή στατιστικών παραµέτρων Οι κατανοµές του µέσου µεγέθους και της σταθεράς απόκλισης των ιζηµάτων παρουσιάζονται στις εικόνες 5.10 και Εικ Κατανοµή του µέσου µεγέθους (σε Ø) των ιζηµάτων. 51

61 Εικ Κατανοµή της σταθεράς απόκλισης (σε Ø) των ιζηµάτων. Η κατανοµή του µέσου µεγέθους των ιζηµάτων δείχνει ότι παρατηρείται αύξηση του κοκκοµετρικού µεγέθους από την ακτή προς τα µεγαλύτερα βάθη. Αυτό εξηγείται από την απόρριψη λυµάτων πλούσιων σε αιωρούµενο υλικό σε συγκεκριµένες θέσεις κατά µήκος της ακτής, γεγονός που αλλοιώνει την κατανοµή των ιζηµάτων κατά µήκος της ακτογραµµής. Η κατανοµή της σταθεράς απόκλισης των ιζηµάτων παρουσιάζει µια ανοµοιοµορφία. Πλησίον της ακτογραµµής, τα ιζήµατα παρουσιάζουν υψηλές τιµές σταθεράς απόκλισης, που χαρακτηρίζουν ιζήµατα πολύ φτωχά διαβαθµισµένα, ενώ µικρότερες 52

62 τιµές (φτωχή διαβάθµιση) παρατηρούνται σε µεγαλύτερα βάθη, όπου επικρατούν αµµώδη ιζήµατα. Η διαφορά στη διαβάθµιση του υλικού οφείλεται (όπως και στην περίπτωση του µέσου µεγέθους) στην παρουσία κατά θέσεις, λεπτόκοκκου υλικού που αυξάνει την ανοµοιοµορφία των ιζηµάτων κατά µήκος της παράκτιας ζώνης Σύγκριση στατιστικών παραµέτρων µε τη γραφική µέθοδο και µε τη µέθοδο των ροπών. Τα αποτελέσµατα των στατιστικών παραµέτρων από την ανάλυση και µε τις δύο µεθόδους, παρουσιάζονται στους πίνακες 5.6 και 5.7. Πίνακας 5.6. Στατιστικές παράµετροι των ιζηµάτων µε τη γραφική µέθοδο. είγµα Γραφικό µέσο µέγεθος Mz Γραφική σταθερά απόκλιση SD Γραφική λοξότητα Sk Γραφική κύρτωση KG

63 Πίνακας 5.7. Στατιστικές παράµετροι των ιζηµάτων µε τη µέθοδο των ροπών. είγµα Μέσο µέγεθος Σταθερά απόκλιση Λοξότητα Κύρτωση Τα διαγράµµατα των εικόνων 5.12 και 5.13 δείχνουν την πολύ καλή συσχέτιση (R 2 >0.9) που προέκυψε για το µέσο µέγεθος και τη σταθερά απόκλιση από τη σύγκριση των δύο µεθόδων. Αντίθετα η συσχέτιση αυτή είναι φτωχότερη για τη λοξότητα και την κύρτωση (R 2 = και R 2 = αντίστοιχα) επιβεβαιώνοντας κυρίως την αδυναµία της µεθόδου των ροπών στην έκφραση των δύο αυτών παραµέτρων. 54

64 Μέσο µέγεθος σε Ø (Μέθοδος ροπών) R 2 = 0, Μέσο µέγεθος σε Ø (Γραφική µέθοδος) Εικ Συντελεστής συσχέτισης µεταξύ της γραφικής µεθόδου και της µεθόδου των ροπών για το µέσο µέγεθος. 4 Σταθερά απόκλισης σε Ø (Μέθοδος ροπών) 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 R 2 = 0, ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Σταθερά απόκλισης σε Ø (Γραφική µέθοδος) Εικ Συντελεστής συσχέτισης µεταξύ της γραφικής µεθόδου και της µεθόδου των ροπών για τη σταθερά απόκλιση. 55

65 5.4 ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ Τα κυριότερα ορυκτά που αναγνωρίστηκαν κατά την ορυκτολογική ανάλυση από τα ακτινοδιαγράµµατα του XRD (Εικ. 5.14) στο ολικό ακατέργαστο κλάσµα των δειγµάτων ήταν: χαλαζίας, ασβεστίτης, άστριοι, µαρµαρυγίας, ανθρακικά ορυκτά, αργιλικά ορυκτά, αµφίβολοι και ελάχιστα δολοµίτης. Τα ορυκτά αµφίβολος και δολοµίτης βρέθηκαν σε µικρές ποσότητες και σε λίγα δείγµατα. Οι συγκεντρώσεις των ορυκτών καθώς και οι µέσες τιµές τους παρουσιάζονται στον πίνακα 5.8. Πίνακας 5.8. Εκατοστιαία αναλογία των κυριοτέρων ορυκτών. ΕΙΓΜΑ QZ (%) CC (%) FD (%) Μ (%) CL (%) AM (%) DO (%) Μέση τιµή Max 66, ,0 32,0 29,0 9,0 2,0 Min 7,0 5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Qz: χαλαζίας, Fd: άστριοι, Cc: ανθρακικά ορυκτά, M: µαρµαρυγίες, Cl: αργιλικά ορυκτά, Am: αµφίβολοι, Do: δολοµίτης. 56

66 Εικ Χαρακτηριστικά ακτινοδιαγράµµατα XRD των δειγµάτων 9 (επάνω) και 16 (κάτω) στα οποία φαίνονται κύριες και οι δευτερεύουσες ανακλάσεις των διαφόρων ορυκτών. 57

67 Σε ολόκληρη την περιοχή µελέτης ο χαλαζίας παρουσιάζει τα υψηλότερα ποσοστά εµφάνισης από κάθε άλλο ορυκτό µε ποσοστά 7-66% και µε µέση τιµή εµφάνισης 41% (Εικ. 5.15). Συγκεκριµένα πολύ υψηλές συγκεντρώσεις χαλαζία, εµφανίζονται στο σταθµό δειγµατοληψίας 15 και 12 µε ποσοστά 66 και 64% αντίστοιχα. Στους υπόλοιπους σταθµούς, εµφανίζονται µικρότερα, αλλά σχετικά υψηλά ποσοστά χαλαζία (20-60%), µε εξαίρεση το σταθµό δειγµατοληψίας 4, ο οποίος παρουσιάζει πολύ χαµηλό ποσοστό εµφάνισης (7%). Η προέλευση του χαλαζία, είναι κατά βάση χερσαία και είναι δυνατόν να συναντάται σε µεγάλες αποστάσεις από το πέτρωµα προέλευσής του λόγω της µεγάλης σκληρότητας και της υψηλής ανθεκτικότητας του στην χηµική και µηχανική αποσάθρωση (Κανελλόπουλος 2003). Τα ανθρακικά ορυκτά χαρακτηρίζονται και αυτά από αρκετά υψηλά ποσοστά εµφάνισης σε ολόκληρη την περιοχή µελέτης (5-82%), µε µέση τιµή 27.08% (Εικ. 5.16). Πολύ υψηλές συγκεντρώσεις χαρακτηρίζουν το σταθµό δειγµατοληψίας 4 µε ποσοστό εµφάνισης 82%. Στους υπόλοιπους σταθµούς, παρουσιάζονται υψηλά ποσοστά ανθρακικών ορυκτών (20-60%), µε εξαίρεση τους σταθµούς δειγµατοληψίας 7, 8, 13, 14, 17, 23 και 24 µε ποσοστά που ήταν σε αρκετά χαµηλά επίπεδα (5-9%). Τα ανθρακικά ορυκτά εµφανίζουν στις περισσότερες περιπτώσεις διπλή κύρια ανάκλαση που αντιπροσωπεύει τον ασβεστίτη και τον Mg-ασβεστίτη. Ο ασβεστίτης εµφανίζεται µε υψηλή συµµετοχή στα ιζήµατα εξαιτίας της ανθεκτικότητας του στο θαλάσσιο περιβάλλον και αποκτά µέγιστα κυρίως ανοιχτά των περιοχών όπου εντοπίζονται σχηµατισµοί ασβεστόλιθων. Ο πλούσιος σε µαγνήσιο ασβεστίτης παρουσιάζει χαµηλότερα ποσοστά εµφάνισης σε σχέση µε τον ασβεστίτη. Η προέλευση του Mg-ασβεστίτη είναι µάλλον αυθιγενής, αφού στα περισσότερα δείγµατα ανιχνεύθηκε σηµαντικό ποσοστό βιογενούς υλικού (υψηλό ποσοστό θραυσµάτων κελυφών βενθονικών οργανισµών), ειδικά κατά τη διάρκεια των εργαστηριακών αναλύσεων του αδροµερούς υλικού. Οι αστρίοι εµφανίζονται σε σχετικά µεγάλα ποσοστά (0-59%) µε µέση τιµή 19.3% (Εικ. 5.17). Οι σταθµοί δειγµατοληψίας 7, 23 και 24 χαρακτηρίζονται από υψηλές συγκεντρώσεις αστρίων µε ποσοστά 40-60%, ενώ χαµηλότερα ποσοστά (10-40%) ανιχνεύτηκαν στους υπόλοιπους σταθµούς. Σε δείγµατα κατά µήκος όλης της παράκτιας ζώνης οι άστριοι παρουσιάζουν χαµηλά ποσοστά εµφάνισης (0 έως 10%), ενώ στους σταθµούς 9, 10 και 11, δεν εντοπίστηκαν ίχνη τους. Οι άστριοι προέρχονται από όλα τα είδη των πετρωµάτων (µαγµατικά, ιζηµατογενή, µεταµορφωµένα) και εξαλλοιώνονται εύκολα προς αργιλικά ορυκτά. Η µεγάλη 58

68 συγκέντρωση τους στα µητρικά πετρώµατα δεν ακολουθείται και από την συγκέντρωσή τους στα χαλαρά ιζήµατα καθώς εκεί εµφανίζονται µε χαµηλά ποσοστά και αυτό γιατί έχουν µικρή αντοχή και ανθεκτικότητα στις διεργασίες αποσάθρωσης και µεταφοράς. Η εµφάνιση των αστρίων αυξάνεται σε συνάρτηση µε το βάθος, καθώς όσο αποµακρυνόµαστε από την ακτογραµµή, παρατηρείται αύξηση της συγκέντρωσής τους. Οι άστριοι είναι πιθανό να προέρχονται κυρίως από την αποσάθρωση των ηφαιστειακών σχηµατισµών της ευρύτερης περιοχής. Mε σχετικά χαµηλά ποσοστά (0-32%), σε σχέση µε τα προηγούµενα ορυκτά, συµµετέχουν οι µαρµαρυγίες (Εικ. 5.18) µε µέση τιµή εµφάνισής τους 5.9%. Υψηλό ποσοστό χαρακτηρίζει το σταθµό δειγµατοληψίας 10 (32%). Στο σηµείο αυτό παρατηρήθηκε πως το υψηλό ποσοστό των µαρµαρυγίων σχετίζεται µε το λεπτόκοκκο κλάσµα της περιοχής (περιοχή πηλούχου άµµου). Η παρουσία τους µπορεί να αποδοθεί τόσο στην τροφοδότηση της περιοχής µε κλαστικά υλικά πλούσια σε µαρµαρυγίες προερχόµενα κυρίως από τη διάβρωση των µαρµαρυγιακών σχιστόλιθων της Λέσβου όσο και στη παρουσία υπολειµµατικών άµµων πλουσίων σε µαρµαρυγίες (Κανελλόπουλος 2003). Σχετικά χαµηλότερες συγκεντρώσεις µαρµαρυγία (10-20%) παρατηρούνται στους σταθµούς 11 και 9. Στους υπόλοιπους σταθµούς δειγµατοληψίας η παρουσία των µαρµαρυγίων είναι χαµηλή (έως 10%), ενώ µηδενική εµφάνιση παρατηρείται στους σταθµούς 2 και 4. Σύµφωνα µε τον Doyle (1968) το µικρό, γενικά, µέγεθος και το πεπλατυσµένο σχήµα των φυλλαρίων των µαρµαρυγιών είναι ενδεικτικά χαµηλής κινητικής ενέργειας η/και ταυτόχρονα ύπαρξης ευνοϊκών συνθηκών καθίζησης του λεπτόκκοκου υλικού που µεταφέρεται σε αιώρηση. Τα αργιλικά ορυκτά παρουσιάζουν χαµηλά ποσοστά εµφάνισης (0-29%) µε µέση τιµή 4.44% (Εικ. 5.19). Η πλειονότητα των αργιλικών ορυκτών είναι χερσογενούς προέλευσης αλλά υπάρχει και η περίπτωση της αυθιγενούς δηµιουργίας από διαγενετική διαφοροποίηση (Κανελλόπουλος 2003). Με το µεγαλύτερο ποσοστό συγκέντρωσης αργιλικών ορυκτών (29%) παρουσιάζεται ο σταθµός δειγµατοληψίας 11. Επιπλέον, µε σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις (10-20%) αργιλικών ορυκτών εµφανίζονται οι σταθµοί δειγµατοληψίας 9 και 10. Στους υπόλοιπους δείγµατα τα αργιλικά ορυκτά παρουσιάζουν µικρές εµφανίσεις έως και µηδενικές. Σε γενικές γραµµές, η κατανοµή των αργιλικών ορυκτών ταυτίζεται µε την κατανοµή των µαρµαρυγιών. Η αποσάθρωση και η εξαλλοίωση των µαρµαρυγιακών, αµφιβολιτικών και αστριούχων πετρωµάτων της Λέσβου πιστεύεται ότι τροφοδοτούν την περιοχή µε 59

69 υλικό πλούσιο σε αργιλικά ορυκτά. Το κυριότερο αργιλικό ορυκτό που αναγνωρίστηκε σε ελάχιστες έως και µηδενικές συγκεντρώσεις είναι ο καολινίτης. Ο καολινίτης είναι δευτερογενές ορυκτό στα θαλάσσια ιζήµατα και σχηµατίζεται από τον αποσχηµατισµό ή την εξαλλοίωση αστρίων κάτω από συγκεκριµένες συνθήκες πίεσης, θερµοκρασίας και οξειδοαναγωγής (Κανελλόπουλος 2003). Οι αµφίβολοι παρουσιάζουν αρκετά χαµηλή συγκέντρωση (0-9%) µε µέση τιµή 1.6% (Εικ. 5.20). Συγκεκριµένα, υψηλές συγκεντρώσεις των αµφιβόλων, 9% και 7% αντίστοιχα, παρουσιάζονται στους σταθµούς δειγµατοληψίας 22 και 24, οι οποίοι βρίσκονται στον θαλάσσιο χώρο ΒΑ της Μυτιλήνης. Στους υπόλοιπους σταθµούς οι συγκεντρώσεις των αµφιβόλων είναι πολύ µικρές (2-6%) έως µηδενικές. Χαρακτηριστική είναι η τάση να παρουσιάζονται µεγάλες συγκεντρώσεις αµφιβόλων στον ΒΑ θαλάσσιο χώρο της Μυτιλήνης. Η προέλευση των αµφιβόλων πιθανόν οφείλεται στην αποσάθρωση των ηφαιστειακών πετρωµάτων. Ο δολοµίτης εµφανίζεται σε λίγα δείγµατα (1, 3, 17, 25) και µε πάρα πολύ χαµηλά ποσοστά (0-2%) στην περιοχή µελέτης, έχοντας µέση τιµή 0.3% (Εικ. 5.21). Η εµφάνιση του σχετίζεται µε την παρουσία των Περµο-Λιθανθρακοφόρων µαρµάρων µε ενστρώσεις δολοµιτών (Κατσικάτσος κ.ά. 1982). Ο δολοµίτης εµφανίζεται σε δείγµατα πλησίον της ακτογραµµής και προέρχεται από τη µεταφορά υλικών µέσω του υδρογραφικού δικτύου της περιοχής. 60

70 Εικ Χάρτης κατανοµής χαλαζία στην περιοχή µελέτης. 61

71 Εικ Χάρτης κατανοµής ασβεστίτη στην περιοχή µελέτης. 62

72 Εικ Χάρτης κατανοµής αστρίων στην περιοχή µελέτης. 63

73 Εικ Χάρτης κατανοµής µαρµαρυγία στην περιοχή µελέτης. 64

74 Εικ Χάρτης κατανοµής αργιλικών ορυκτών στην περιοχή µελέτης. 65

75 Εικ Χάρτης κατανοµής αµφιβόλων στην περιοχή µελέτης. 66

76 Εικ Χάρτης κατανοµής δολοµίτη στην περιοχή µελέτης. 67

77 5.5 ΑΝΑΛΥΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ Ο οργανικός άνθρακας κυµαίνεται από % µε µέση τιµή 1.37% (πίνακας 5.9). Το υψηλότερο ποσοστό εµφανίζεται στο σταθµό δειγµατοληψίας 9 και σε βάθος 20 m. Η επιφανειακή κατανοµή του οργανικού άνθρακα φαίνεται στην εικόνα Ο οργανικός άνθρακας εµφανίζει τις υψηλότερες συγκεντρώσεις σε δύο τµήµατα της παράκτιας ζώνης κοντά στην ακτή, ενώ σε όλη την υπόλοιπη περιοχή και κυρίως σε µεγαλύτερα βάθη τα ιζήµατα παρουσιάζουν πολύ χαµηλά έως ελάχιστα ποσοστά (0 1%) οργανικού υλικού. Πίνακας 5.9. Αποτελέσµατα ανάλυσης οργανικού άνθρακα (TOC). ΕΙΓΜΑ ΒΑΘΟΣ (M) ΟΡΓΑΝΙΚΟΣ ΆΝΘΡΑΚΑΣ (%) 1 7 1, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,74 Μέση τιµή

78 Εικ Χάρτης κατανοµής οργανικού άνθρακα στην περιοχή µελέτης. 69

79 Οι περιοχές που παρουσιάζουν υψηλά ποσοστά οργανικού άνθρακα, είναι η παράκτια ζώνη ανοιχτά των Παµφίλων και της Παναγιούδας που βρίσκονται βόρεια της Μυτιλήνης, καθώς και οι περιοχές ανοιχτά του Ακλειδιού, της Βαρειάς και της Νεάπολης. Στις θέσεις αυτές είναι επίσης χαρακτηριστική και η σηµαντική παρουσία λεπτόκοκκου υλικού (ιλύος), το οποίο όπως είναι γνωστό έχει υψηλή ικανότητα δέσµευσης οργανικού άνθρακα. γεγονός που δικαιολογεί τα υψηλά ποσοστά του. Χαρακτηριστικά, κοντά στην περιοχή της Παναγιούδας εκβάλλει ο βιολογικός καθαρισµός της πόλης, ο οποίος ευθύνεται για τα υψηλά ποσοστά οργανικού άνθρακα στα ιζήµατα της παράκτιας ζώνης λόγω της απόρριψης των επεξεργασµένων υγρών αποβλήτων. Στην περιοχή της Βαρειάς και Νεάπολης, η έντονη αστική δόµηση σε συνδυασµό µε την απουσία δηµοτικού δικτύου αποχέτευσης, συντελεί στην αυξηµένη παρουσία οργανικού άνθρακα. Συγκεκριµένα, έχουν κατά τόπους παρατηρηθεί φαινόµενα απόρριψης µη επεξεργασµένων αστικών λυµάτων σε αγωγούς, οι οποίοι εκβάλλουν στο θαλάσσιο χώρο καθώς και διαρροές βόθρων που καταλήγουν στην παράκτια ζώνη. Επιπροσθέτως, αστικά απόβλητα απορρίπτονται αυθαίρετα στους ποταµοχείµαρρους της περιοχής, µε συνέπεια την άµεση µεταφορά τους στο παράκτιο περιβάλλον. Επιπλέον, η παρουσία οργανικού άνθρακα σε ιζήµατα σταθµών πλησίον µονάδων ιχθυοκαλλιεργειών είναι αναµενόµενη δεδοµένου ότι τα ιζήµατα εµπλουτίζονται από τη σκόνη της τροφής, της απώλειας τροφής και τα περιττώµατα των ψαριών. Τέλος, όσον αφορά στην περιοχή του εσωτερικού λιµανιού, όπου γίνονται εκβαθύνσεις και επέκταση των προβλητών, τα αποτελέσµατα ανάλυσης του οργανικού άνθρακα δείχνουν µικρότερες συγκεντρώσεις (2-3%) από τις θεωρητικά αναµενόµενες (Παπαβασιλείου και Παπαγιάννης, 1994). Αυτό δείχνει πως η περιοχή είναι µεν ρυπασµένη αλλά οι ανθρωπογενείς παρεµβάσεις έχουν µάλλον αλλοιώσει τις κατανοµές των ρύπων σε βαθµό που να µην είναι εύκολη η εξαγωγή συµπερασµάτων. 70

80 5.6 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ Η R-τύπου παραγοντική ανάλυση εφαρµόστηκε στα αποτελέσµατα των αναλύσεων κοκκοµετρίας, οργανικού άνθρακα και ορυκτολογίας των 25 δειγµάτων. Συνολικά εξετάστηκαν 13 µεταβλητές. Η εφαρµογή της µεθόδου οδήγησε σε ένα 5-µελές παραγοντικό µοντέλο, το οποίο εκφράζει ένα ποσοστό της ολικής διακύµανσης των µεταβλητών που ανέρχεται σε 88.2% (πίνακας 5.10). Η επιλογή του µοντέλου αυτού έγινε µετά από αξιολόγηση όλων των κριτηρίων που περιγράφηκαν στην παράγραφο Το ποσοστό κρίνεται ιδιαίτερα ικανοποιητικό, επειδή µε µία απώλεια 11.8% της ολικής διακύµανσης µειώθηκε δραστικά η διαστατικότητα του προβλήµατος αφού από τις 13 µεταβλητές η ανάλυση οδήγησε σε 5 µόνο παράγοντες. Πίνακας Περιστρεµµένες παραγοντικές φορτίσεις του 5-µελούς παραγοντικού µοντέλου. Παράγοντας Κοινή Μεταβλητή παραγοντική διακύµανση Βάθος -,875,054 -,133 -,259,107,864 TOC,844,433,067,093,007,913 Χάλικας -,065,244,919 -,064 -,121,928 Άµµος -,633 -,526 -,056 -,415 -,298,943 Πηλός,631,424 -,193,469,340,951 Άργιλος,621,640,130,165,195,877 Μαρµαρυγίας,374,187 -,110,770,294,866 Χαλαζίας,072,062 -,003 -,081,926,872 Ασβεστίτης,065,660,139 -,172 -,689,964 Αργιλικά ορυκτά,190,219,086,796 -,280,804 Άστριοι -,338 -,820 -,119 -,244 -,019,860 ολοµίτης,208,058,944,058,053,943 Αµφίβολος -,067 -,682 -,285 -,343,120,683 ιακύµανση 5,832 2,408 1,453,947,828 ιακύµανση (%) 44,860 18,526 11,173 7,285 6,368 Αθροιστικό ποσοστό διακύµανσης (%) 44,860 63,386 74,559 81,845 88,212 Extraction Method: Principal Component Analysis. Rotation Method: Varimax with Kaiser Normalization. Οι υψηλές τιµές των κοινών παραγοντικών διακυµάνσεων (πίνακας 5.10), δηλώνουν ότι το 5-µελές παραγοντικό µοντέλο εκφράζει ικανοποιητικά όλες τις µεταβλητές. 71

81 Επιπλέον, υπολογίστηκαν οι παραγοντικές τιµές των 5 παραγόντων και σχεδιάστηκαν οι γεωγραφικές τους κατανοµές (Εικ ). Σύµφωνα µε τις τιµές των παραγοντικών φορτίσεων (πίνακας 5.10) προκύπτει ότι: Ο πρώτος παράγοντας είναι ιδιαίτερα σηµαντικός επειδή εκφράζει ένα µεγάλο ποσοστό (44.9%) της ολικής διακύµανσης των δεδοµένων. Ο παράγοντας αυτός είναι διπολικός, δηλαδή έχει υψηλές θετικές και συγχρόνως υψηλές αρνητικές φορτίσεις. Υψηλές θετικές φορτίσεις παρουσιάζουν ο οργανικός άνθρακας (0.844), ο πηλός (0.631) και η άργιλος (0.621). Αντίθετα υψηλές αρνητικές φορτίσεις παρουσιάζουν το βάθος (-0.875) και η άµµος ( ). Ο διπολικός αυτός παράγοντας εκφράζει, κατά κύριο λόγο, τις σχέσεις συµπάθειας (θετικές φορτίσεις) µεταξύ οργανικού άνθρακα και πηλού αργίλου που εξηγούνται από το ότι τα λεπτοµερή υλικά έχουν µεγαλύτερη ικανότητα προσρόφησης οργανικού άνθρακα. Επιπλέον, αναδεικνύει τη µεταβολή της κοκκοµετρικής διαβάθµισης των ιζηµάτων σε σχέση µε το βάθος, δηλαδή σε µικρά βάθη (πλησίον της ακτής) κυριαρχεί το λεπτοµερές κλάσµα, ενώ σε µεγαλύτερα βάθη επικρατεί το αδροµερέστερο κλάσµα της άµµου. Ο θετικός πόλος παρουσιάζει ισχυρή γεωγραφική έκφραση στις ζώνες κοντά στην ακτή (Εικ. 5.23), και ιδιαιτέρως κοντά στους οικισµούς Πάµφιλα, Παναγιούδα, Ακλειδιού, Βαρειά, Νεάπολη και Λουτρά, ενώ παρουσιάζει σαφή τάση εξασθένησης προς τις βαθύτερες θαλάσσιες περιοχές. Επίσης εµφανίζει πολύ χαµηλές τιµές στο ΝΑ τµήµα της περιοχής, όπου δεν υπάρχουν σηµαντικοί οικισµοί. Η συνδυαστική ερµηνεία των φορτίσεων και των παραγοντικών τιµών του θετικού πόλου του πρώτου παράγοντα επιτρέπει τον χαρακτηρισµό του ως «παράγοντα ανθρωπογενούς ρύπανσης». Ο δεύτερος παράγοντας εκφράζει το 18.5% της ολικής διακύµανσης και είναι και αυτός διπολικός αφού χαρακτηρίζεται από υψηλές θετικές φορτίσεις στο κοκκοµετρικό µέγεθος της αργίλου (0.640) και στα ανθρακικά ορυκτά (0.660) και υψηλές αρνητικές φορτίσεις στην άµµο (-0.526), στους αστρίους (-0.820) και στους αµφιβόλους (-0.682). Ο χερσογενούς προέλευσης ασβεστίτης είναι πιο λεπτόκοκκος αφού είναι ιδιαίτερα ευπαθής στην αποσάθρωση και εµφανίζεται σε σταθµούς µικρότερων βαθών, σε αντίθεση µε τα ανθεκτικότερα στην αποσάθρωση ορυκτά, όπως οι άστριοι και οι αµφίβολοι που συνιστούν σε σηµαντικό βαθµό τους κόκκους της άµµου που εµφανίζεται βαθύτερα. Ο παράγοντας αυτός εµφανίζει ισχυρή γεωγραφική 72

82 έκφραση στο ΝΑ τµήµα της περιοχής (Εικ. 5.24), δηλαδή στην ευρύτερη περιοχή του ακρωτηρίου Αγριλιά. Ο τρίτος παράγοντας εκφράζει το 11.2% της ολικής διακύµανσης και είναι µονοπολικός αφού σχηµατίζεται από τις υψηλές θετικές φορτίσεις των ψηφίδων (0.919) και του δολοµίτη (0.944). Η κατανοµή τους κοντά στην ακτογραµµή δηλώνει την µικρή απόσταση µεταφοράς και απόθεσης των υλικών αυτών ή/και ανθρωπογενείς διεργασίες. Η γεωγραφική κατανοµή του τρίτου παράγοντα (Εικ. 5.25) είναι παρόµοια µε τις αντίστοιχες κατανοµές του δολοµίτη (Εικ. 5.21) και των ψηφίδων (Εικ. 5.3). Ο τέταρτος παράγοντας εκφράζει το 7,2% της συνολικής διακύµανσης, αποτελείται και αυτός από έναν µόνο θετικό πόλο και παρουσιάζει υψηλές θετικές φορτίσεις στο µαρµαρυγία (0.770) και στα αργιλικά ορυκτά (0.796). Η γεωγραφική κατανοµή του τέταρτου παράγοντα δείχνει υψηλές τιµές στην ευρύτερη περιοχή Χαραµίδας-Λουτρών (Εικ. 5.26). Τα συγκεκριµένα ορυκτά φαίνεται ότι αποτελούν προϊόντα αποσάθρωσης των µαρµαρυγιακών σχιστολίθων του υποβάθρου. Ο πέµπτος παράγοντας αντιπροσωπεύει το 6.3% της συνολικής διακύµανσης και είναι διπολικός. Χαρακτηρίζεται από τη σχέση αντιπάθειας µεταξύ του υψηλής θετικής φόρτισης χαλαζία (0.926) και των υψηλής αρνητικής φόρτισης ανθρακικών ορυκτών (-0.689), γεγονός που πιθανόν αντανακλά τις διαφορετικές προελεύσεις των ορυκτών αυτών. Ο χαλαζίας είναι χερσογενούς προέλευσης, ενώ τα ανθρακικά ορυκτά εκτός της χερσογενούς είναι και βιογενούς προέλευσης (Mg-ασβεστίτης) όπως άλλωστε διαπιστώθηκε και από το πλήθος των βιογενών κελυφών που εντοπίστηκαν στα δείγµατα. Η χωρική κατανοµή του παράγοντα αυτού παρουσιάζεται στην εικόνα

83 Εικ Γεωγραφική κατανοµή παράγοντα 1. 74

84 Εικ Γεωγραφική κατανοµή παράγοντα 2. 75

85 Εικ Γεωγραφική κατανοµή παράγοντα 3. 76

86 Εικ Γεωγραφική κατανοµή παράγοντα 4. 77

87 Εικ Γεωγραφική κατανοµή παράγοντα 5. 78