ΙΖΗΜΑΤΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΙ ΓΕΩΧΗΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΘΕΣΕΩΝ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΠΙΤΣΙΔΙΑ ΣΤΗ ΝΟΤΙΟ-ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ ΚΡΗΤΗ

Transcript

1 033 Πανεπιστήμιο Πατρών Τομέας Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας Εργαστήριο Ιζηματολογίας ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΙΖΗΜΑΤΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΙ ΓΕΩΧΗΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΘΕΣΕΩΝ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΠΙΤΣΙΔΙΑ ΣΤΗ ΝΟΤΙΟ-ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ ΚΡΗΤΗ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΑΒΡΑΑΜ ΖΕΛΗΛΙΔΗΣ ΜΠΕΛΙΒΑΝΗ ΔΗΜΗΤΡΑ ΠΑΤΡΑ 2013

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 5 ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ-ΣΚΟΠΟΣ ΓΕΝΙΚΑ... 7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΚΡΗΤΗΣ Λιθοστρωματογραφία Μεσσαράς Νεογενή ιζήματα Μεσσαράς ΓΕΩΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ - ΠΑΛΑΙΟΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Ανόργανη προέλευση Οργανική προέλευση ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΠΕΔΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΤΥΠΟΙ ΚΗΡΟΓΟΝΟΥ ΚΑΙ ΣΥΝΔΕΣΗ ΤΟΥΣ ΜΕ ΤΟΥΣ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ ΠΡΩΤΟΓΕΝΗΣ ΚΑΙ ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΗΣ ΜΕΤΑΝΑΣΤΕΥΣΗ Πρωτογενής μετανάστευση Δευτερογενής μετανάστευση Σελίδα 2

3 3.6. ΠΟΡΩΔΕΣ ΔΙΑΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ ΑΠΟΘΕΣΗΣ Λιμναίες λεκάνες Δέλτα Θαλάσσιες λεκάνες ΑΠΟΤΑΜΙΕΥΤΗΡΙΟ ΠΕΤΡΩΜΑ Ανθρακικοί ταμιευτήρες Αμμούχοι ταμιευτήρες ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΟΣ ΜΟΝΩΤΗΡΑΣ ΠΑΓΙΔΕΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο ΕΡΓΑΣΙΑ ΥΠΑΙΘΡΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΡΕΥΝΑΣ AΝΑΛΥΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ Corg ΠΟΣΟΤΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΚΑΙ Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣ ΤΟΥ Αποτελέσματα ανάλυσης οργανικού άνθρακα C org Ποσοτικός προσδιορισμός ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΝΘΡΑΚΙΚΟΥ ΑΣΒΕΣΤΙΟΥ ΠΟΣΟΤΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ CaCO 3 ΚΑΙ Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣ ΤΟΥ Αποτελέσματα ανάλυσης ανθρακικού ασβεστίου Ποσοτικός προσδιορισμός ΣΧΕΣΗ ΤOC-CaCO ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ - ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Κοκκομετρική Ανάλυση Προσδιορισμός Στατιστικών Παραμέτρων- Αποτελέσματα Καθορισμός των στατιστικών παραμέτρων της κοκκομετρικής κατανομής Σελίδα 3

4 Διαγράμματα προσδιορισμού του τρόπου μεταφοράς Γενικά Αποτελέσματα Διαγράμματα προσδιορισμού περιβαλλόντων ιζηματογένεσης Γενικά Αποτελέσματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Ο ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Σελίδα 4

5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα διπλωματική διατριβή με τίτλο <<Ιζηματολογική και γεωχημική ανάλυση των αποθέσεων της περιοχής Πιτσίδια στη νότιο-ανατολική Κρήτη>>, εκπονήθηκε στα πλαίσια πτυχιακής εργασίας του τμήματος Γεωλογίας της σχολής Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Πατρών. Στόχος της εργασίας ήταν η ιζηματολογική και γεωχημική ανάλυση των νεογενών ιζημάτων της νήσου Κρήτης στο νότιο τμήμα, της λεκάνης της Μεσσαράς, με απώτερο σκοπό να μελετηθούν τα αποθετικά τους περιβάλλοντα, οι συνθήκες σχηματισμού τους, η γεωδυναμική εξέλιξη της περιοχής καθώς και ο εντοπισμός και αξιολόγηση πιθανών μητρικών πετρωμάτων υδρογονανθράκων. Σε αυτό το σημείο θα ήθελα να ευχαριστώ όλους όσους συνέβαλαν και με βοήθησαν στην συγγραφή και την ολοκλήρωση της παρούσας εργασίας. Καταρχήν τον επιβλέποντα καθηγητή της πτυχιακής κ. Αβραάμ Ζεληλίδη, Καθηγητή του τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών, για την επιστημονική καθοδήγηση που μου παρείχε τόσο στο θεωρητικό όσο και στο ερευνητικό μέρος της εργασίας μου καθώς και για την άψογη συνεργασία που είχαμε κατά την εκπόνηση της. Τον κ. Κοντόπουλο Νικόλαο, Καθηγητή του τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών, για την βοήθεια που μου παρείχε στο τμήμα των εργαστηριακών αναλύσεων και για το συνεχές ενδιαφέρον του για την πορεία της εργασίας μου. Τον κ. Ζηδιαννάκη Ιωάννη για την πραγματοποίηση της εργασίας υπαίθρου, την καθοδηγηση του στην περιοχή μελέτης, καθώς επίσης και για τα σχόλια και τις παρατηρήσεις του. Επίσης ευχαριστώ θερμά: Τους μεταπτυχιακούς φοιτητές Θωμαή Αναγνωστούδη και Δήμητρα Νιότη για την πολύτιμη βοήθειά τους στις εργαστηριακές αναλύσεις. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω τους φίλους Κρητικού Μαρία, Κακαβά Μαρία, Πανίτσα Χρήστο, Πετράκο Γιώργο και Μόφορη Λεωνίδα για τις μικρές ή μεγαλύτερες βοήθειες που μου προσέφερε καθένας έξ αυτών. Τέλος, την οικογένειά μου, για την στήριξή της αυτά τα τέσσερα χρόνια της φοίτησης μου στο τμήμα Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Σελίδα 5

6 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στόχος της εργασίας ήταν η ιζηματολογική και γεωχημική ανάλυση των νεογενών ιζημάτων της νήσου Κρήτης στο νότιο τμήμα, της λεκάνης της Μεσσαράς, στην περιοχή Πιτσίδια. Στο πρώτο και στο δεύτερο κεφάλαιο, γίνεται βιβλιογραφική ανασκόπηση της γεωλογίας της περιοχής μελέτης και γενικότερα της Κρήτης, περιγραφή η τομής όπου έγινε η δειγματοληψία και τέλος περιγραφή της γεωδυναμικής και παλαιογεωγραφικής εξέλιξης της ευρύτερης περιοχής. Στο τρίτο κεφάλαιο, περιγράφονται οι συνθήκες που απαιτούνται για την γένεση πεδίων υδρογονανθράκων, τα χαρακτηρίστηκα του οργανικού υλικού που εγκλωβίζεται στα ιζήματα και στον τρόπο δημιουργίας των μητρικών πετρωμάτων. Στο τέταρτο κεφάλαιο, γίνεται αναφορά στην εργασία υπαίθρου όπου πραγματοποιήθηκε η δειγματοληψία. Το πέμπτο κεφάλαιο, με τίτλο εργαστηριακοί μέθοδοι έρευνας (κοκκομετρική ανάλυση, ανάλυση ανθρακικού ασβεστίου και οργανικού υλικού) χωρίζεται σε τρία μέρη. Στο πρώτο μέρος γίνεται μια περιγραφή των μεθόδων κοκκομετρικής ανάλυσης που χρησιμοποιήθηκαν καθώς και των αποτελεσμάτων που προέκυψαν. Στο δεύτερο μέρος περιγράφεται η διαδικασία ανάλυσης του οργανικόυ υλικού και στη συνέχεια ακολουθούν τόσο τα αποτελέσματα όσο και τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την παρούσα διαδικασία. Στο τρίτο μέρος αντίστοιχα παρουσιάζεται η διαδικασία ανάλυσης ανθρακικού ασβεστίου, τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα της. Το κεφάλαιο αυτό κλείνει, με την σύγκριση μεταξύ του ολικού οργανικού άνθρακα και ανθρακικού ασβεστίου. Το έκτο κεφάλαιο, αποτελεί το κεφάλαιο με τα συμπεράσματα και τη συζήτηση για την περιοχή μελέτης. Τέλος, ακολουθεί το Παράρτημα με τα διαγράμματα αθροιστικής συχνότητας-πιθανότητας έτσι όπως υπολογίστηκαν. Σελίδα 6

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο 1.1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ-ΣΚΟΠΟΣ Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη των Νεογενών ιζημάτων που αποτέθηκαν νότια της λεκάνης της Μεσσαράς. Η παρούσα διατριβή βασίστηκε στην σύνθεση δεδομένων πεδίου αλλά και σε μια σειρά εργαστηριακών αναλύσεων η οποία περιελάμβανε, ιζηματολογική και γεωχημική ανάλυση. Πιο συγκεκριμένα, έγιναν κοκκομετρικές αναλύσεις των ιζημάτων με επεξεργασία των στατιστικών παραμέτρων, έγινε ποσοτικός προσδιορισμός του Οργανικού Άνθρακα (Corg) και του Ανθρακικού Ασβεστίου (CaCO3). Στόχος της παρούσας διατριβής είναι, η επεξεργασία των παραπάνω διεργασιών στα Nεογενή ιζήματα στην περιοχή Πιτσίδια, με απώτερο σκοπό να μελετηθούν τα αποθετικά τους περιβάλλοντα, οι συνθήκες σχηματισμού τους και η γεωδυναμική εξέλιξη της υπό μελέτη περιοχής διερευνώντας συνάμα την πιθανότητα ύπαρξης και αξιολόγησης πιθανών πεδίων μητρικών πετρωμάτων υδρογονανθράκων. 1.2.ΓΕΝΙΚΑ Η Κρήτη είναι το μεγαλύτερο νησί της Ελλάδας και το πέμπτο μεγαλύτερο στη Μεσόγειο. Η Κρήτη εδράζει περίπου 160 χιλιόμετρα νότια της ελληνικής ηπειρωτικής χώρας εκτεινόμενη κατά διεύθυνση Ανατολή - Δύση, νότια του Αιγαίου πελάγους, του οποίου και αποτελεί το νότιο φυσικό όριο και βόρεια του Λιβυκού. Η Κρήτη βρίσκεται περίπου 90km από το ελληνικό τόξο (εικόνα 1). Εικόνα 1: Η Κρήτη σε σχέση με το ελληνικό τόξο (Duermeijer et al 1998). Σελίδα 7

8 Οι μεγαλύτερες πόλεις βρίσκονται στις βόρειες ακτές του και είναι από τα δυτικά προς τα ανατολικά τα Χανιά, το Ρέθυμνο, το Ηράκλειο, ο Άγιος Νικόλαος και η Σητεία, όπου υπάρχουν μεγάλες λιμενικές εγκαταστάσεις, που εξυπηρετούν την ακτοπλοϊκή σύνδεση του νησιού με την ηπειρωτική Ελλάδα και την Ευρώπη γενικότερα. Κατά μήκος της νότιας ακτογραμμής συναντώνται μικρότερες πόλεις (Ιεράπετρα, Αγία Γαλήνη, Χώρα Σφακιών κλπ.)(εικόνα 2). Εικόνα 2: Φωτογραφία από το google earth, όπου απεικονίζεται το νησί της Κρήτης με τις μεγαλύτερες πόλεις του. Οι μεγάλοι ορεινοί όγκοι που δεσπόζουν το νησί είναι τρείς. Τα Λευκά Όρη με μέγιστο υψόμετρο τα 2.452μ., βρίσκονται στο δυτικό τμήμα της Κρήτης, νότια της πόλης των Χανίων. Ο Ψηλορείτης με υψόμετρο που φτάνει τα 2.456μ., βρίσκεται στην κεντρική Κρήτη, μεταξύ των νομών Ηρακλείου και Ρεθύμνου και τέλος το όρος Δίκτη με υψόμετρο 2,148μ. που βρίσκεται μεταξύ των νομών Ηρακλείου και Λασιθίου, όπου έχει δημιουργηθεί το μεγάλης έκτασης οροπέδιο του Λασιθίου από σε υψόμετρο 850μ. (εικόνα 2). Σημαντικές μορφολογικές εξάρσεις συναντώνται και πιο ανατολικά μεταξύ των πόλεων Σητεία και Ιεράπετρα (όρη Θριπτής 1,476μ.) αλλά και κατά μήκος των νότιων παραλιών της κεντρικής Κρήτης, όπου αναπτύσσονται τα Αστερούσια όρη με μέγιστο υψόμετρο 1,231μ. Ενδιάμεσα των παραπάνω ορεινών όγκων το υψόμετρο μειώνεται και δημιουργούνται οι λεκάνες του Ρεθύμνου, του Ηρακλείου και της Ιεράπετρας με μέση διεύθυνση Β-Ν. Με διεύθυνση εγκάρσια σε αυτή και στην περιοχή νότια του Ηρακλείου έχει δημιουργηθεί η λεκάνη της Μεσσαράς. Οι κύριοι κλάδοι των ποταμών που ρέουν σε όλο το νησί της Κρήτης έχουν μέση διεύθυνση Β-Ν, ενώ το ίδιο συμβαίνει με τα περισσότερα φαράγγια που έχουν δημιουργηθεί στις παράκτιες περιοχές (Σαμαριά, Σφακιανό, Τρυπητή, Αναποδάρι κλπ.). Εξαίρεση αποτελεί και πάλι η ανάπτυξη του υδρογραφικού δικτύου στη λεκάνη της Μεσσαράς, όπου η μέση διεύθυνση είναι περίπου Α-Δ Σελίδα 8

9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο 2.1.ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στο νότιο μέρος της κεντρικής Κρήτης (εικόνες 3 & 4). Τα Πιτσίδια, είναι χωριό της επαρχίας Πυργιώτισσας, στο νομό Ηρακλείου, βρίσκεται σε υψόμετρο 80 μέτρων σε μικρή απόσταση από τη θάλασσα του κόλπου της Μεσσαράς, και συγκεκριμένα 2 χλμ από τον κόλπο των Ματάλων. Τα Πιτσίδια ανήκουν στην λεκάνη της Μεσσαράς. Εικόνα 3 : Γενικευμένος γεωλογικός χάρτης του νησιού της Κρήτης, που υποδεικνύει την ακριβή θέση της περιοχής μελέτης (χωριό Πιτσίδια) στην λεκάνη της Μεσσαράς. (Μπόρνοβας & Ροντογιάννη, 1983) Σελίδα 9

10 α β γ δ Εικόνα 4: (α)η θέση της περιοχής μελέτης στον χάρτη της Ελλάδος, (β) Η περιοχή μελέτης στη νήσο Κρήτη, (γ)&(δ) Εικόνες των τεσσάρων τομών, όπου πραγματοποιήθηκε η δειγματοληψία. Σελίδα 10

11 2.2.ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΚΡΗΤΗΣ Η ευρύτερη περιοχή της κεντρικής Κρήτης, αποτελεί μια ιδιαίτερη νεοτεκτονική δομή που αποτελείται από δυο ξεχωριστές μεταλπικές λεκάνες, αυτήν της Μεσσαράς στα νότια και του Ηρακλείου στα βόρεια, με διαφορετικούς προσανατολισμούς ανάπτυξης η κάθε μια. Μια παρατήρηση από παλαιότερους γεωλογικούς χάρτες, δορυφορικές εικόνες αλλά και τη θέση της Κρήτης στο Ελληνικό τόξο, είναι ότι η λεκάνη της Μεσσαράς έχει πολύ γεωμετρική διάταξη, σχετίζεται με επιφανειακό εφελκυστικό πεδίο, το οποίο έχει εγκάρσια διεύθυνση, σε σχέση με τη ζώνη υποβύθισης (εικόνα 5). Θα μπορούσε να πρόκειται για μια συμμετρική λεκάνη με διεύθυνση Α-Δ, με ενεργά περιθωριακά ρήγματα ίδιας διεύθυνσης, που να διαχωρίζουν αλπικούς και μεταλπικούς σχηματισμούς, οι οποίοι να καλύπτουν ασύμφωνα το αλπικό υπόβαθρο στον ενδιάμεσο χώρο της λεκάνης. Παρατηρώντας όμως καλύτερα φαίνεται ότι δεν ισχύει η υπόθεση της συμμετρικής λεκάνης, καθώς δεν φαίνεται να υπάρχουν συνεχή περιθωριακά ρήγματα είτε στο βόρειο είτε στο νότιο περιθώριο. Μάλιστα στα βόρεια της λεκάνης, η περιθωριακή ρηξιγενής ζώνη διακόπτεται απότομα και αντί ανάλογης τεκτονικής δομής, αναπτύσσεται με διεύθυνση Β-Ν, εγκάρσια σε αυτήν της Μεσσαράς, η λεκάνη του Ηρακλείου. Τα περιθώρια της τελευταίας δεν είναι ξεκάθαρα, ενώ συχνές είναι οι εμφανίσεις του αλπικού υποβάθρου στον ενδιάμεσο χώρο. Ακόμη, στο νοτιοδυτικό άκρο της λεκάνης της Μεσσαράς, εμφανίζονται μεταλπικά ιζήματα και εκτός του ιδεατού χώρου της νεοτεκτονικής λεκάνης, γεγονός που δημιουργεί προβληματισμούς ως προς την τοποθέτηση του νότιου περιθωρίου της. Στην ίδια περιοχή, φαίνεται ότι κυριαρχούν δομές με διεύθυνση ΒΑ-ΝΔ, οι οποίες έχουν επηρεάσει τους μεταλπικούς σχηματισμούς, σε αντίθεση με τις μεγαλύτερες δομές διεύθυνσης Α-Δ, οι οποίες αποτυπώνονται στους σχηματισμούς του αλπικού υποβάθρου. Ανάλογων διευθύνσεων δομές φαίνεται να συνυπάρχουν σε όλη την έκταση της λεκάνης (εικόνα 6 & εικόνα 7) Σελίδα 11

12 Εικόνα 5: (α) Γενικευμένος γεωλογικός χάρτης της νότιας Κρήτης και (β) η θέση της σε σχέση με το Ελληνικό τόξο και τις κυριότερες τεκτονοστρωματογραφικές δομές του (η σύγχρονη σύγκλιση των τεκτονικών πλακών-κόκκινες γραμμές, το σύγχρονο και παλαιότερο ηφαιστειακό τόξο-κόκκινα και πράσινα τρίγωνα, τα κύρια μέτωπα επωήσεων και Εξωτερικών Ελληνίδων-Ιόνια και Παξοί πράσινα Πίνδος μπλε, τις Πλειο-Τεταρτογενείς θαλάσσιες λεκάνες της κεντρικής Ελλάδαςροζ, οι κύριες θαλάσσιες λεκάνες-γκρι, οι μεγάλες επιφάνειες αποκόλλησης Μειοκαινικής ηλικίας- πράσινες γραμμές.). Εικόνα 6: Koιτώντας την περιοχή της λεκάνης της Μεσσαράς, από μια ψευδό-τρισδιάστατη δορυφορική εικόνα (Βασιλάκης 2006) Σελίδα 12

13 Εικόνα 7: Γεωλογικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής της λεκάνης της Μεσσαράς (Greutzburg, N. et al, 1977) Tέλος, αυτό που θα μπορούσε να παρατηρηθεί, με βάση τη μορφολογία, είναι μια ενιαία υδρολογική λεκάνη στην περιοχή της Μεσσαράς, με διεύθυνση Α-Δ, να ξεκινάει από τα ανατολικά όρη του Λασιθίου και να καταλήγει στον όρμο της Μεσσαράς, στα δυτικά. Η ύπαρξη αυτής της μορφολογικής ιδιαιτερότητας είναι που διαφοροποιεί τη νότια περιοχή της κεντρικής Κρήτης από τις υπόλοιπες νότιες ακτές του νησιού, όπου η ροή των ποταμών γίνεται προς τα νότια. Σε αυτήν συμβάλλει και η ανάπτυξη των Αστερουσίων Ορέων, με γραμμική ανάπτυξη Α-Δ, τα οποία απομονώνουν την λεκάνη από το Λιβυκό πέλαγος Λιθοστρωματογραφία Μεσσαράς Η γεωλογία της Κρήτης (εικόνα 8) χαρακτηρίζεται από µια αλληλουχία φάσεων διαφορετικής ηλικίας και σχηματισμών που συμμετέχουν στη δομή της νήσου. Η Κρήτη αποτελείται από ένα αυτόχθον έως παραυτόχθον σύστημα πετρωμάτων που περιλαμβάνει την ηµιµεταµορφωµένη ενότητα των πλακωδών ασβεστόλιθων και τους υποκείμενους ασβεστόλιθους, δολομίτες, µε παρεμβολές σχιστόλιθων (Ιόνιος Ζώνη), ένα αλλόχθονο σύστημα µε επιμέρους καλύμματα, επωθημένο πάνω στο αυτόχθον και από τα νεότερα ιζήματα του Νεογενούς και του Τεταρτογενούς. Αν και υπάρχουν διαφωνίες μεταξύ των διαφόρων συγγραφέων σχετικά με τον αριθμό των καλυμμάτων που έχουν τοποθετηθεί τεκτονικά επάνω από το σχετικά αυτόχθον υπόβαθρο, γενική Σελίδα 13

14 είναι η αποδοχή ότι η αυτόχθονη ενότητα είναι η ενότητα Κρήτης-Μάνης ή Πλακωδών ασβεστόλιθων (Βασιλάκης 2004, Φυτρολάκης, 1978). Εικόνα 7: Γεωλογικός χάρτης της Κρήτης (από van Hinsbergen, 2006) Το αλλόχθονο σύστημα αποτελείται από αλλεπάλληλα τεκτονικά καλύμματα επωθηµένα το ένα πάνω στο άλλο µε την ακόλουθη σειρά, από το κατώτερο προς το ανώτερο (Dornsiepen et al., 2001): Ενότητα Τρυπαλίου. Περιλαμβάνει ανακρυσταλλωμένους ασβεστόλιθους έως μάρμαρα, δολομίτες, δολομιτικούς ασβεστόλιθους, ραουβάκες και ανθρακικά κροκαλολατυποπαγή. Τεκτονικό κάλυµµα Φυλλιτών Χαλαζιτών. Περιλαμβάνει φυλλίτες, μεταψαμμίτες, χαλαζίτες και σχιστόλιθους, κροκαλοπαγή ποικίλης σύστασης. Ζώνη Τρίπολης. Περιλαμβάνει τους σχηματισμούς του φλύσχη, µεσοπαχυ-στρωµατώδεις ασβεστόλιθους και δολομίτες. Ζώνη Πίνδου. Περιλαμβάνει τους σχηματισμούς του φλύσχη, λεπτοστρωµα-τώδεις ασβεστόλιθους και στρώματα κερατολίθων. Ενότητα της Άρβης που περιλαμβάνει τμήματα του οφιολιθικού συμπλέγματος. Ενότητα των Αστερουσίων που περιλαμβάνει γνεύσιους, σχιστόλιθους και αμφιβολίτες Νεογενή ιζήματα Μεσσαράς Ο σχηματισμός των ιζηματογενών λεκανών του Νεογενούς της Κρήτης πραγματοποιήθηκε το Κάτω έως Μέσο Μειόκαινο ενώ τα αποθετικά τους χαρακτηριστικά επηρεάστηκαν κυρίως από εφελκυστικά και συμπιεστικά τεκτονικά γεγονότα διάφορων διευθύνσεων (ten Veen & Meijer, Σελίδα 14

15 1998, van Hinsbergen and Meulenkamp, 2008, Tortorici et al. 2010, Papanikolaou and Vasilakis, 2010). O Meulenkamp (1979) ταξινόμησε τα νεογενή ιζήματα της Κρήτης σε έξι ομάδες σχηματισμών, οι οποίες είναι: η Ομάδα Πρίνας, η Ομάδα Τεφελίου, η Ομάδα Βρυσσών, η Ομάδα Ελληνικού, η Ομάδα Φοινικιάς και η Ομάδα Αγ. Γαλήνης. Η λεκάνη της Μεσσαρά οριοθετείται ΒΔ από το όρος Ίδη (Ψηλορείτης), ΒΑ από το όρος Δίκτη και Ν από το όρος των Αστερουσίων αποτελείται κατά κύριο λόγο από ιζήματα που ανήκουν στην Ομάδα του Τεφελίου ενώ κατά δεύτερο λόγο υπάρχουν ιζήματα που ανήκουν στις Ομάδες των Βρυσσών και του Ελληνικού οι οποίες είναι μικρότερης έκτασης και συνήθως καταλαμβάνουν της κορυφές λόφων. Η ομάδα του Τεφελίου, αναπτύχθηκε στη διάρκεια Μέσου-Ανωτέρου Μειόκαινου (Σερραβάλιο- Τορτόνιο) (Meulenkamp 1979, Meulenkamp et al., 1979, Zachariasse 1975) και συντίθεται από την κατώτερη προς την ανώτερη στρωματογραφική μονάδα από τους Σχηματισμούς (εικόνα 9): Βιάννου που αποτελείται από 600 m ποταμολιμναίων άμμων και ιλυοδών αργίλων με ενδιαστρώσεις πολύμικτων κροκαλοπαγών και είναι ηλικίας Σερραβαλλίου. Σχοινιά: Αποτελείται από 150 m θαλάσσιων αργίλων του Ανωτέρου Σερρα-βαλίου- Τορτονίου. Αμπελούζου που αποτελείται από 150 m ποταμίων λιμναίων υφάλμυρων και θαλασσίων κροκαλοπαγών και αργίλων Τορτόνιας ηλικίας. Οι Zachariasse et al. (2011) προτείνουν μια νέα λιθοστρωματογραφική κατάταξη για τις αποθέσεις του Τορτονίου-Κάτω Μεσσήνιου, σε σχέση με την έως τώρα χρησιμοποιούμενη κατάταξη του Meulenkamp (1979), με στόχο την καλύτερη απεικόνιση της γεωλογικής ιστορίας της κεντρικής Κρήτης καθιερώνοντας 6 σχηματισμούς οι οποίοι είναι οι εξής: Σχηματισμός Βιάννου Σχηματισμός Σχοινιά Σχηματισμός Καστελιανών Σχηματισμός Μούλια Σχηματισμός Άγιου Μύρων Σχηματισμός Χερσονήσου Επίσης οι ίδιοι συγγραφείς τροποποιούν τις ηλικίες των αποθέσεων της Ομάδας του Τεφελίου σε σχέση με τους προηγούμενους ερευνητές, και τους προσδίδουν ηλικία Τορτονίου. Με τον σχηματισμό του Βιάννου να καλύπτει το διάστημα από 10,8 έως 10,4 εκ. χρόνια πριν, τον Σελίδα 15

16 σχηματισμό του Σχοινιά το διάστημα από 10,4 έως 9,6 εκ. χρόνια πριν και τέλος με τον σχηματισμό του Αμπελούζου να καλύπτει το διάστημα από 9,6 έως 8 εκ. χρόνια πριν. Εικόνα 9: Στρωματογραφική στήλη των Σχηματισμών του Τεφελίου (Πυλιώτης Ι., 2008) Η μετάβαση από τον υποκείμενο Φλύσχη στον Σχηματισμό του Βιάννου αποτελείται από 30-40μέτρα εναλλαγές ψαμμιτικών στρωμάτων με παρενστρώσεις αργιλικών και κροκαλοπαγών στρωμάτων μικρού πάχους. Η παρουσία εδαφικών οριζόντων μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι πρόκειται για χερσαία ιζήματα. Στην συνέχεια και πάνω από τα προηγούμενα χερσαία ιζήματα παρατηρήθηκε η ύπαρξη 6 ιζηματογενών κύκλων, περίπου 100μέτρα πάχους έκαστος, με αυξανόμενο κοκκομετρικό μέγεθος προς τα πάνω. Κάθε κύκλος ξεκινάει με συνεκτικούς αργίλους που σταδιακά προς τα πάνω περνάνε σε λεπτές εναλλαγές πηλών-αργίλων-άμμων με έντονη παρουσία λιμναίων απολιθωμάτων. Οι τέσσερεις κατώτεροι κύκλοι κλείνουν προς τα πάνω με εναλλαγές στρωμάτων άμμων και αργίλων. Σελίδα 16

17 Το πάχος των αμμούχων στρωμάτων φτάνει τα 30cm ενώ τα αργιλικά στρώματα παρουσιάζουν ελασμάτωση. Η συμμετοχή της άμμου στα κατώτερα 70 μέτρα είναι μικρότερη του 5% ενώ στα ανώτερα 30 μέτρα φθάνει το 80%. Οι δύο ανώτεροι κύκλοι στα ανώτερα 30 μέτρα τους αποτελούνται από άμμους με σκαφοειδή διασταυρούμενη στρώση και ποσοστό συμμετοχής άμμου μεγαλύτερη το 95%. Χαρακτηριστικό του Σχηματισμού αυτού είναι η αυξημένη συμμετοχή οργανικού υλικού περισσότερο στα ανώτερα λεπτοστρωμένα αργιλικά στρώματα αλλά και κατά θέσεις μέσα στις άμμους των τεσσάρων κατώτερων κύκλων. Τα στρώματα του Σχηματισμού αυτού κλείνουν ΝΝΑ με αριθμητική τιμή περίπου 20 ο. Η απόθεση του σχηματισμού Βιάννου έγινε σε μια μεγάλη λίμνη τα όρια της οποίας καθορίζονταν από ρήγματα ΑΒΑ-ΔΝΔ διεύθυνσης. Το κοκκομετρικό μέγεθος μειώνεται προς τα νότια υποδεικνύοντας πως η κύρια πηγή τροφοδοσίας ιζήματος ήταν από βορρά. Η ύπαρξη συνθετικών και αντιθετικών ρηγμάτων, τα οποία ήταν ενεργά κατά την ιζηματογένεση, περιόρισαν πλευρικά τις αποθέσεις άμμου σε ένα πλάτος της τάξης των m. Η επικράτηση ρηγμάτων ΔΒΔ-ΑΝΑ διεύθυνσης συνεισέφεραν στην αλλαγή του αποθετικού περιβάλλοντος σε λιμνοθαλάσσιο, στο οποίο αποτέθηκε ο σχηματισμός του Σχοινιά. Ο Σχηματισμός του Σχοινιά αναπτύσσεται με συμφωνία πάνω από τον Σχηματισμό του Βιάννου, έχοντας συνολικό πάχος περίπου 150μέτρα. Ο Σχηματισμός αυτός συντίθεται από δύο κύκλους με αυξανόμενο κοκκομετρικό μέγεθος προς τα πάνω, πάχους μέτρα έκαστος. Κάθε κύκλος αποτελείται από μέτρα συμπαγή άργιλο που προς τα πάνω περνάει απότομα σε 10-15μέτρα εναλλαγές συνεκτικών αμμούχων στρωμάτων πάχους 20-30cm και αργιλικών στρωμάτων 10-15cm πάχους. Το χρώμα της αργίλου είναι πιο ανοιχτόχρωμο σε σχέση με αυτό των αργίλων του υποκείμενου σχηματισμού ενώ η παρουσία της άμμου είναι μικρότερη. Χαρακτηριστικές δομές τα badlands που δημιουργούνται εξ αιτίας της διάβρωσης των αργίλων, στο κατώτερο τμήμα κάθε κύκλου, δείκτης της απουσίας της άμμου και της μεγαλύτερης συμμετοχής της αργίλου. Σημειώνεται ότι στον Σχηματισμό αυτό δεν βρέθηκαν μικρά στρώματα κάρβουνου ή φυτικά απολιθώματα, ενώ τα απολιθώματα είναι θαλάσσιας προέλευσης. Τα στρώματα και του Σχηματισμού αυτού κλείνουν ΝΝΔ με αριθμητική τιμή μικρότερη των 20 ο, ενώ μετρήθηκαν ρήγματα σύγχρονα με την ιζηματογένεση με διεύθυνση ΔΒΔ-ΑΝΑ και διεύθυνση κλίσης ΒΒΑ. Η λιμνοθάλασσα ξαναμετατράπηκε σε λίμνη, ακριβώς πριν την κρίση αλμυρότητας, και ακολουθώντας την πλήρωση της λίμνης με ίζημα μετατράπηκε σε έλος. Αποτέλεσμα ήταν η απόθεση του Σχηματισμού του Αμπελούζου, ο οποίος επικάθεται ασύμφωνα πάνω στον Σχηματισμό Σχοινιά και έχει την μεγαλύτερη επιφανειακή ανάπτυξη και καλύπτει κύρια το νότιο Σελίδα 17

18 τμήμα της περιοχής μελέτης. Ο Σχηματισμός αυτός έχει μέγιστο πάχος μέτρα και αποτελείται από ένα κύκλο ιζηματογένεσης. Ο κύκλος αυτός αποτελείται από μέτρα εναλλαγές γκρι αργίλων και άμμων που προς τα πάνω περνάνε σε κίτρινους άμμους, πάχους μέτρων, και στην συνέχεια σε εναλλαγές πηλών-άμμων-κροκαλοπαγών καφέ έως κόκκινου χρώματος με συνολικό πάχος από μέτρα. Το κατώτερο τμήμα χαρακτηρίζεται από συμπαγείς πηλούς-αργίλους στη βάση που προς πάνω περνάνε σε λεπτές εναλλαγές άμμων-πηλώναργίλων με παρουσία λιμναίων απολιθωμάτων, και φυτικών υπολειμμάτων, όπως και στον σχηματισμό του Βιάννου. Οι κίτρινοι άμμοι δομούνται από παχιά στρώματα άμμου και παρενστρώσεις αργιλικών στρωμάτων ενώ αναγνωρίστηκε και ορίζοντας με συγκέντρωση απολιθωμάτων κύρια Ostrea lamelosa, αλλά και άλλων απολιθωμάτων όπως cardium, pecten, cladocora cespitosa, cerithium, arca, κ.α. Τέλος, ο Σχηματισμός αυτός στο ανώτερο του τμήμα και κάτω από τις Μεσσήνιες γύψους του Σχηματισμού Αγ. Βαρβάρας, αποτελείται από καφέ-κόκκινουκίτρινου χρώματος, εναλλαγές κροκαλοπαγών, αμμούχων και πηλούχων στρωμάτων, ενώ κατά θέσεις υπάρχουν φακοί τύρφης. Τα στρώματα και του Σχηματισμού αυτού κλείνουν ΝΝΔ με αριθμητική τιμή περίπου 15 ο, ενώ μετρήθηκαν ρήγματα σύγχρονα με την ιζηματογένεση με διεύθυνση ΔΒΔ-ΑΝΑ και διεύθυνση κλίσης ΒΒΑ. Εκτός των ανωτέρω ρηγμάτων μετρήθηκαν και ρήγματα με διεύθυνση κλίσης ΝΝΔ. Η σύγχρονη δράση των ρηγμάτων με ίδια διεύθυνση αλλά αντίρροπη διεύθυνση έχει σαν αποτέλεσμα την δημιουργία τάφρων και κεράτων που περισσότερο φαίνεται να επηρεάζει το ανώτερο τμήμα του Σχηματισμού αυτού. 2.3.ΓΕΩΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ - ΠΑΛΑΙΟΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ Κατά το παρελθόν έχει υπάρξει πληθώρα δημοσιεύσεων σχετικά με την γεωδυναμική και παλαιογεωγραφική εξέλιξη της περιοχής. Παρακάτω ακολουθεί μια σύνοψη των σημαντικότερων από αυτές και στο τέλος αυτής της ενότητας παρουσιάζονται τα συμπεράσματα από αυτήν την ανασκόπηση και τα δεδομένα που έχουν προκύψει από την πραγματοποίηση της παρούσας εργασίας. Η υποβύθιση της Αφρικανικής πλάκας κάτω από την Αιγιακή πλάκα πιθανόν ξεκίνησε το Άνω Ολιγόκαινο/Κάτω Μειόκαινο και συνεχίζεται μέχρι σήμερα (McKenzie 1978, Postma et al 1993a). Οι Le Pichon & Angielier (1979,1982) προτείνουν ότι η έναρξη της υποβύθισης κατά μήκος του ελληνικού τόξου φαίνεται να ξεκίνησε 13 εκ. χρόνια πριν και ότι το σύστημα της τάφρου Σελίδα 18

19 μετακινείται προς τα Ν-ΝΔ, προκαλώντας ένα εφελκυστικό καθεστώς στην περιοχή προ του τόξου, το οποίο οδήγησε σε γενική βύθιση και στον σχηματισμό του σημερινού Αιγαίου. Οι Mascle et al (1986) προτείνουν ότι η εξέλιξη του Ελληνικού τόξου βασίστηκε σε δύο μεγάλα τα οποία είναι η ενεργοποίηση του παθητικού ελληνικού περιθωρίου κατά το Ανώτερο Μειόκαινο με αποτέλεσμα να αρχίσει η καταβύθιση του ωκεάνιου φλοιού που βρισκόταν μεταξύ των πλακών τη ςευρώπης και της Αφρικής, κάτω από το Αιγαίο και η προοδευτική ηπειρωτική σύγκρουση μεταξύ του χώρου του Αιγαίου και της πλάκας της Αφρικής κατά το Πλειστόκαιονο. Οι Meulenkamp et al (1988) υποστηρίζουν ότι η καταβύθιση κάτω από το ελληνικό τόξο ξεκινάει στα 26 εκ. χρόνια πριν και ότι οι γεωλογικές διεργασίες, όπως το σπάσιμο της Κρήτης σε αρκετές λεκάνες, που έγιναν πριν από 12 εκ. χρόνια πριν δεν πρέπει να αποδίδονται στην έναρξη της υποβύθισης αλλά σχετίζονται με την έναρξη διαδικασιών οπισθοχώρησης του ορογενούς (Ν-ΝΝ μετανάστευση της ελληνικής τάφρου). Προτείνουν ότι ο εφελκυσμός της Αιγιακής πλάκας συνδέεται με ζώνες διάτμησης χαμηλής κλίσης πάνω στις οποίες κομμάτια του φλοιού αποκολλούνται και ολισθαίνουν νότια ενώ οι πτυχώσεις και οι επωθήσεις που προκαλούνται από αυτή την κίνηση προκάλεσαν την ανύψωση της Κρήτης. Σύμφωνα με τους Meulenkamp et al (1994) oι διαδοχικές παλαιογεωγραφικές διατάξεις αντικατοπτρίζουν τέσσερα κύρια επεισόδια κατά την εξέλιξη του ανάγλυφου κατά μήκος της διατομής στην κεντρική Κρήτη (εικόνα 10). Κατά την διάρκεια του πρώτου επεισοδίου (Άνω Σαρραβάλλιο) στη περιοχή λάμβανε χώρα λιμναία ιζηματογένεση και οριοθετούσε την ξηρά του νοτίου Αιγαίου. Το δεύτερο και τρίτο επεισόδιο (Ανώτατο Σαρραβάλλιο-Μεσσήνιο) δημιούργησαν ένα παλαιογεωγραφικό καθεστώς, όπου οι σημερινές κορυφογραμμές που οριοθετούν και διατέμνουν την λεκάνη του Ηρακλείου, άρχισαν να παίζουν ενεργό ρόλο στην παλαιογεωγραφία και την τοπογραφία του πυθμένα. Κατά την διάρκεια του Άνω Μειοκαίνου αναπτύχθηκε η λεκάνη του Ηρακλείου ενώ οι κορυφογραμμές της κεντρική Κρήτης με διεύθυνση Α-Δ άρχισαν να διαχωρίζουν την λεκάνη στο βόρειο και νότιο τμήμα της. Το τέταρτο επεισόδιο χαρακτηρίζεται από την έντονη άνοδο όλης της περιοχής κατά το Πλείο-Πλειστόκαινο. Σελίδα 19

20 Εικόνα 10: Παλαιογεωγραφική εξέλιξη των νεογενών ιζημάτων στην κεντρική Κρήτη (Meulenkamp et al 1994). Οι ten Veen & Meijer (1998) περιγράφουν την ύπαρξη πέντε τεκτονικών σταδίων για την κεντρική και ανατολική Κρήτη τα οποία είναι τα εξής: 1) Πριν το Άνω Μειόκαινο (Άνω Σερραβάλλιο) η συμπίεση ήταν ο κυρίαρχος τύπος παραμόρφωσης σχηματίζοντας πτυχές διεύθυνσης Β130Α και Β100Α. 2) Στο Κατώτατο Τορτόνιο ένα σύστημα κανονικών ρηγμάτων διευθύνσεων Β130Ε και Β100Ε, παρουσιάζοντας ορθορομβική συμμετρία. 3) Το χρονικό διάστημα από Κάτω Τορτονίου έως το Κάτω Μεσσήνιο από παραμόρφωση κατά μήκος κανονικών ρηγμάτων Β100Α και Β020Α διεύθυνσης. Η δράση αυτών των ρηγμάτων πυροδότησε τον κατακερματισμό της Κρήτης. Σελίδα 20

21 4) Στην διάρκεια του Κάτω Πλειόκαινου δημιουργήθηκαν ρήγματα Β075Α διεύθυνσης, τα οποία αντιπροσωπεύονται από πολλές εκ των γωνιωδών ασυμφωνιών που παρατηρούνται μεταξύ των του Μεσσηνίου και του Κάτω Πλειόκαινου. 5) Για το διάστημα από το Πλειστόκαινο έως σήμερα δεν παρέχουν στοιχεία επειδή τα αντίστοιχα ιζήματα είναι φτωχά διατηρημένα και δεν παρείχαν ικανοποιητικά δεδομένα. Ο van Hinsbergen (2004) προτείνει ότι όσο συνεχιζόταν η εφελκυστική δράση ένα μεγάλο επιμήκης ιζηματογενές σύστημα αναπτύχθηκε, με το κοντινό ποτάμιο σύστημα του Μάλε διαμέσου της λίμνης του Βιάννου στα περιβάλλοντα βαθιάς θάλασσας της Παλαιόχωρας και του Ποταμού στα δυτικά, με τον Σχηματισμό του Βιάννου να αποτελεί πλευρικό ισοδύναμο των ιζημάτων βαθιάς θάλασσας της Γαύδου. Επίσης υποστηρίζει ότι αυτό το επιμήκης ιζηματογενές σύστημα πιθανά έρεε κοντά στον άξονα της λεκάνης δηλαδή λίγο πολύ στο επιφανειακό ίχνος του ρήγματος αποκόλλησης που δημιουργήθηκε από την κατάρρευση του ορογενούς. Ενώ η προς τα δυτικά βύθιση, δηλαδή κάθετα στην διεύθυνση του εφελκυσμού, οφείλεται στην μεγαλύτερη ένταση του εφελκυσμού στα δυτικά από ότι στα ανατολικά. Ο Kröger (2004) αναφέρει ότι τα αποθετικά περιβάλλοντα στα νότια της λεκάνης της Μεσσαρά επηρεάστηκαν από την τεκτονική δραστηριότητα και την προϋπάρχουσα τοπογραφία, γεγονός που φαίνεται από την ποικιλία παχών των ιζηματογενών μονάδων και την χωρική τους εξάπλωση η οποία καθοριζόταν από τα όρια της λεκάνης και κέρατα οριοθετημένα από ρήγματα. Σύμφωνα με τον Βασιλάκη (2006) οι κύριες διευθύνσεις παραμόρφωσης που εντοπίστηκαν στην λεκάνη της Μεσσαρά συνυπάρχουν σχεδόν σε όλη την περίοδο εξέλιξης της λεκάνης και έχουν άμεση σχέση με την τοποθέτησή της στο νησιωτικό τόξο. Πρόκειται για μια συνεχή εξέλιξη των τεκτονικών δομών που δημιουργήθηκαν είτε παράλληλα στη διεύθυνση του ελληνικού τόξου (Α-Δ) είτε στις συζυγείς διευθύνσεις ΒΑ-ΝΔ και ΒΔ-ΝΑ. Οι διευθύνσεις αυτές δεν παρατηρούνται ταυτόχρονα σε όλη την περιοχή της λεκάνης με την ίδια ένταση. Ο βασικός παράγοντας που φαίνεται να επηρεάζει τη διεύθυνση της κύριας παραμόρφωσης σε κάθε περιοχή αφορά τη θέση του κάθε ρηξιτεμάχους ως προς τις τεκτονικές δομές που έχουν δημιουργηθεί λόγω της σχετικής κίνησης της μικροπλάκας του Αιγαίου προς νότο. Συμφώνα με τους Papanikolaou & Vassilakis (2008,2009) η παραμορφωτική ιστορία των μονάδων της Κρήτης μπορεί να συνοψιστεί ως εξής: 1) στο Ολιγόκαινο έως το Κάτω Μειόκαινο υπάρχει συμπιεστική παραμόρφωση που παράγει ανάστροφα ρήγματα, παράλληλα με το τόξο, διεύθυνσης Α-Δ, τα οποία κλίνουν Νότια, 2) στο Μέσο Μειόκαινο υπάρχει εφελκυστική παραμόρφωση κατά μήκος, παράλληλων στο τόξο, ρηγμάτων αποκόλλησης διεύθυνσης Α-Δ, με κίνηση της οροφής Σελίδα 21

22 των ρηγμάτων προς Βορρά και Νότο, 3) στο Άνω Μειόκαινο έως Τεταρτογενές έχουμε εγκάρσια παραμόρφωση εφελκυσμού (transtensional deformation), κατά μήκος μεγάλης γωνίας κανονικών και πλαγιοκανονικών ρηγμάτων τα οποία διακόπτουν τις παλαιότερες, παράλληλες προς το τόξο, δομές. Συνοψίζοντας τα παραπάνω μπορούμε να πούμε ότι η λεκάνη Μεσσαράς που δημιουργήθηκε κατά το Μέσο Μειόκαινο σε ανταπόκριση της δημιουργίας της ράχης της Μεσογείου και αποτελεί μια από τις πολλές backstop basins που δημιουργήθηκαν σε ανταπόκριση της γεωτεκτονικής εξέλιξης του ελληνικού τόξου. Η υπολεκάνη της Μεσσαρά είναι μια περιορισμένη επιμήκης και στενή υπολεκάνη, η οποία διαχωρίζεται από την κύρια λεκάνη εξαιτίας της ύπαρξης του υβώματος των Αστερουσίων και χαρακτηρίζεται από πέντε εξελικτικά στάδια. Στο πρώτο στάδιο, κατά την διάρκεια του Κάτω Τορτόνιο, δημιουργείται ένα λιμναίο περιβάλλον περιορισμένης έκτασης, όπου τα ιζήματα συγκεντρώνονται ασύμφωνα πάνω στο προνεογενές υπόβαθρο και έχουμε την απόθεση του Σχηματισμού του Βιάννου. Στο δεύτερο στάδιο κατά την διάρκεια του Τορτονίου έχουμε την δημιουργία ενός περιβάλλοντος ρηχής έως βαθιάς θάλασσας και την απόθεση του Σχηματισμού του Σχοινιά. Το τρίτο και το τέταρτο στάδιο αντιστοιχούν σε λιμνοθαλάσσιο και θαλάσσιο περιβάλλον που δημιουργήθηκαν κατά την διάρκεια του Άνω Τορτονίου και έχουμε απόθεση του Σχηματισμού του Αμπελούζου. Τέλος το πέμπτο στάδιο σχετίζεται με την κρίση αλμυρότητας του Μεσσηνίου κατά την οποία έχουμε συσσώρευση εβαπορίτων στην υπολεκάνη της Μεσσαρας (Σχηματισμός Αγ. Βαρβάρας). Η σύνδεση μεταξύ της κύριας λεκάνης και της υπολεκάνης της Μεσσαρά πραγματοποιούταν μέσω μιας στενής διαύλου επικοινωνίας (δίαυλος Τυμπακίου-Ματάλων) η οποία αναπτύχθηκε από ρήγματα μεταβίβασης, εξαιτίας των οποίων δημιουργήθηκε μια ράχη με μορφολογία κέρατος και η κύρια λεκάνη διαχωρίστηκε σε δυο τμήματα το ανατολικό και το δυτικό. Οι αλλαγές της στάθμης του επιπέδου της θάλασσας, σχετίζονταν κυρίως με την τοπική τεκτονική δραστηριότητα αυτής της κερατοειδούς ράχη, επηρεάζοντας τα αποθετικά περιβάλλοντα της υπολεκάνης της Μεσσαρά και την σύνδεση της υπολεκάνης με την κύρια λεκάνη. Επιπλέον, αυτή η ράχη επηρέασε την κατανομή των ιζημάτων από την Κρήτη στα δύο τμήματα της κύριας λεκάνης. Ανεξάρτητα από τα αποθετικά περιβάλλοντα μέσα στην υπολεκάνη της Μεσσαρά (λιμναίο, λιμνοθαλάσσιο και ρηχής θάλασσας), ένα κύριο δέλτα έχτισε την ιζηματογενή ακολουθία που προέλασε προς νότο. Σελίδα 22

23 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο 3.ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ Τι είναι η «Γεωλογία Πετρελαίων»; Γεωλογία πετρελαίων είναι ο κλάδος της Γεωλογίας που στηριζόμενος σε ιζηματολογικές - στρωματογραφικές, τεκτονικές, γεωχημικές και παλαιογεωγραφικές πληροφορίες, βγάζει συμπεράσματα για τη: πεδίου Δυνατότητα ανάπτυξης πεδίων υδρογονανθράκων σε μία περιοχή Εύρεση πιθανών θέσεων γένεσης και αποθήκευσης των πεδίων υδρογονανθράκων Εύρεση πιθανών θέσεων για την κατασκευή γεωτρήσεων με σκοπό την αξιοποίηση του 3.1.ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Σχετικά με την προέλευση των ορυκτών υδρογονανθράκων, διατυπώθηκαν διάφορες θεωρίες που βασίζονται σε δύο διαφορετικές απόψεις. Οι απόψεις αυτές διακρίνονται σε αυτή που υποστηρίζει την ανόργανη προέλευση των υδρογονανθράκων και σε αυτή που υποστηρίζει την οργανική προέλευση τους Ανόργανη προέλευση Πολλοί από τους υποστηριχτές αυτής της θεωρίας θεωρούσαν ότι η προέλευση των ορυκτών υδρογονανθράκων ήταν κοσμική. Άλλοι όμως, λόγο της ύπαρξης ιχνών υδρογονανθράκων μέσα στα ηφαιστειακά αέρια, προσπαθούσαν να συνδέσουν τις πετρελαϊκές εμφανίσεις με την γεωγραφική κατανομή των ηφαιστείων. Τέλος, υπήρχαν και αυτοί που θεωρούσαν ότι οι υδρογονάνθρακες σχηματίζονται στο εσωτερικό της Γης, λόγω αντιδράσεων ελεύθερων αλκαλικών μετάλλων με CO 2 σε υψηλές θερμοκρασίες Οργανική προέλευση Οι υποστηριχτές αυτής της θεωρίας, δέχονται ότι οι υδρογονάνθρακες προέρχονται από την αποικοδόμηση της νεκρής φυτικής και ζωικής οργανικής ύλης λόγω της βακτηριακής δράσης σε αναερόβιες συνθήκες (εικόνα 11). Σε γενικές γραμμές, η νεκρή φυτική οργανική ύλη έχει Σελίδα 23

24 μεγαλύτερη τάση για παραγωγή αέριων υδρογονανθράκων, ενώ η νεκρή ζωική οργανική ύλη έχει τάσεις πετρελαιογένεσης. Εικόνα 11: Δημιουργία του οργανικού υλικού (Σταματάκη, 2005). 3.2.ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Το πετρέλαιο είναι υγρό, ελαιώδες ή παχύρευστο, με καστανό χρώμα, χαρακτηριστική δυσάρεστη οσμή, αδιάλυτο στο νερό και ελαφρύτερο από αυτό. Αποτελείται από ενώσεις άνθρακα και υδρογόνου, αλλά και από άλλα συνθετικά αζώτου, θείου και οξυγόνου. Έτσι διακρίνονται τρείς ομάδες συνθετικών: Κορεσμένοι υδρογονάνθρακες (δομή διπλής αλυσίδας), Ναφθένες (με δομή κορεσμένου κλειστού δακτυλίου) και Αρωματικοί υδρογονάνθρακες (δομή ακόρεστου κλειστού δακτυλίου). Στα περισσότερα πετρέλαια, υπάρχουν και ενώσεις χλωριούχου νατρίου. Το οργανικό υλικό το οποίο τελικά παράγει τους υδρογονάνθρακες, είναι αρχικά θαμμένο είτε με την μορφή κηρογόνου (αδιάλυτη μορφή), είτε με την μορφή πισσασφάλτου (διαλυτή μορφή σε οργανικούς διαλύτες). Η σύνθεση του στα διάφορα μητρικά πετρώματα ελέγχεται σημαντικά από τις συνθήκες ιζηματογένεσης και αντικατοπτρίζει πάντα τον όγκο του συνολικού οργανικού υλικού (TOC). χαμηλές συνθήκες ιζηματογένεσης + συνθήκες καλής οξυγόνωσης επιτρέπουν την διατήρηση μόνο του ινερτίνιτη. Σελίδα 24

25 αναερόβιες συνθήκες επιτρέπουν την διατήρηση σχετικά μεγάλων ποσοτήτων λιπτινίτη με αποτέλεσμα την αύξηση του ενδεχόμενου γένεσης υδρογονάνθρακα. Η χημική σύνθεση του οργανικού υλικού που μετέπειτα θα δώσει τον υδρογονάνθρακα είναι : Ένυδροι άνθρακες (carbohydrates) είναι συνθετικά που λειτουργούν σαν πηγές ενέργειας και σαν ιστός υποστήριξης στα φυτά και σε μερικά ζώα, Πρωτεΐνες (proteins) είναι οργανικά συνθετικά που παρασκευάζονται από αμινοξέα και πληρούν μια ποικιλία από βιοχημικές λειτουργίες (ζωτικές για τις διαδικασίες της ζωής), Λιπίδια (lipids), βρίσκονται στους θαλάσσιους οργανισμούς και σε ορισμένα τμήματα των χερσαίων φυτών και είναι ικανά να δώσουν τον συνολικό όγκο του παγκόσμιου πετρελαίου. Είναι οργανικές ουσίες αδιάλυτες στο νερό και περιλαμβάνουν λύπη ζώων, φυτικά πετρέλαια και Ξυλίτες (lignin), υπάρχει μόνο στα χερσαία φυτά και δεν μπορεί να δώσει αξιοσημείωτες ποσότητες πετρελαίου, αλλά είναι σημαντική πηγή για αέριους υδρογονάνθρακες. Από αυτά, μόνο τα λιπίδια και οι ξυλίτες είναι ανθεκτικά και έχουν την δυνατότητα να ταφούν και να ενσωματωθούν στα ιζήματα. 3.3.ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΠΕΔΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ Οι παράμετροι για την δημιουργία ενός πεδίου υδρογονανθράκων είναι οι εξής: Ύπαρξη μητρικού πετρώματος Ύπαρξη πετρώματος αποθήκευσης συγκέντρωσης (ταμιευτήρα) Ύπαρξη πετρώματος μόνωσης (μονωτήρας) Ύπαρξη παγίδων εγκλωβισμού και διατήρησης του παραγόμενου κοιτάσματος Ταυτόχρονη ύπαρξη όλων των παραπάνω. Σαν μητρικό πέτρωμα ορίζεται ένα ιζηματογενές πέτρωμα μέσα στο οποίο συντελείται η γένεση του υδρογονάνθρακα. Είναι λεπτόκοκκα ιζήματα από τα οποία θα απελευθερωθεί αρκετός υδρογονάνθρακας ώστε να σχηματιστεί μια αξιοσημείωτη συγκέντρωση αερίου. Τα οργανικά υλικά θάβονται αρχικά μέσα σε αργιλικές ιλύς και λιγότερο μέσα σε ασβεστιτικές ιλύς, μάργες και αποθέσεις άμμου. Το πετρέλαιο δημιουργείται από την αποσύνθεση θαλάσσιων ζώων και φυτών που θάφτηκαν κάτω από στοιβάδες λάσπης πριν από εκατομμύρια χρόνια. Προέρχεται δηλαδή από την Σελίδα 25

26 αναερόβια αποικοδόμηση πρωτεϊνών και υδατανθράκων φυτικής και ζωικής ύλης, καθώς και από πλαγκτόν και άλγες. Προϋποθέσεις για να χαρακτηριστεί ένα πέτρωμα ως μητρικό είναι: Το πέτρωμα - ίζημα να είναι λεπτόκοκκο Να επικρατούν ανοξικές συνθήκες για την διατήρηση του αποτιθέμενου υλικού Ο χρόνος μεταφοράς του οργανικού υλικού στην στήλη του νερού από την ευφωτική ζώνη στον πυθμένα. Εάν ο ρυθμός ιζηματογένεσης είναι αργός, υπάρχει περίπτωση το οργανικό υλικό να οξειδωθεί λόγω των συνθηκών που επικρατούν. Ένας γρήγορος ρυθμός ιζηματογένεσης μας εξασφαλίζει προφύλαξη του οργανικού υλικού μέσα σε ανοξικές συνθήκες. Τα μητρικά πετρώματα σχηματίζονται όταν μία μικρή αναλογία του Corg που συμμετέχει στον κύκλο του άνθρακα, θαφτεί σε ιζηματογενή περιβάλλοντα, όπου αναστέλλεται η οξείδωση. Μητρικά πετρώματα μπορεί να αποτελέσουν τα αμμώδη πετρώματα (όπως η ποτάμια, θαλάσσια και ξηρή άμμος, προσχωματικές αποθέσεις και άμμοι πυθμένα θαλασσών). Η απόδοση πετρελαίου από τα αποταμιευτήρια πετρώματα εξαρτάται από το ενεργό πορώδες και την διαπερατότητα. Επίσης σπουδαίο ρόλο παίζει και η πίεση του κοιτάσματος, ιδιαίτερα σε κοιτάσματα φυσικού αερίου. Τα κυριότερα αποταμιευτήρια πετρώματα είναι άμμος, ψαμμίτες, ασβεστόλιθοι και δολομίτες. Επίσης μπορούν να αποτελέσουν αποταμιευτήρια πετρώματα και οι μάργες, μαρμαριγιακοί λίθοι και άργιλοι, όπως και σπανίως στα πορώδη τμήματα κρυσταλλικών πετρωμάτων. Στις άμμους σημαντικό ρόλο παίζει το μέγεθος των κόκκων, η διαβάθμιση των κόκκων και η στρώση. 3.4.ΤΥΠΟΙ ΚΗΡΟΓΟΝΟΥ ΚΑΙ ΣΥΝΔΕΣΗ ΤΟΥΣ ΜΕ ΤΟΥΣ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ Κηρογόνο είναι μια σειρά από γεωχημικές αντιδράσεις που υφίσταται το οργανικό υλικό λόγο της αύξησης της θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της ταφής όπου οδηγείται σε βιοπολυμερή και γεωπολυμερή (εικόνα 12). Είναι αδιάλυτο σε οργανικούς διαλύτες εξαιτίας του μεγάλου του μοριακού βάρους. Όταν βρίσκεται σε διαλυμένη μορφή είναι γνωστό ως βιτουμένιο (δηλαδή πισσάσφαλτος και γενικότερα οποιοδήποτε υγρό με μεγάλο ιξώδες που δεν αναφλέγεται). Όταν θερμαίνεται σε κατάλληλη θερμοκρασία στο γήινο φλοιό το κηρογόνο απελευθερώνει πετρέλαιο (περίπου 90 ο C) και φυσικό αέριο (150 ο C) (εικόνα 13). Σελίδα 26

27 Εικόνα 12: Σχέδιο εξέλιξης του οργανικού υλικού από νέο πλούσιο σε οργανικό υλικό ίζημα ή κάρβουνο στην βαθιά ταφής ζώνη μεταμορφισμού. Τα μητρικά πετρώματα παράγουν υδρογονάνθρακες (πετρέλαιο ή αέριο) ή μετασχηματίζονται σε κάρβουνο (αποβάλλοντας φυσικό αέριο ή πετρέλαιο). Το Ro αντικατοπτρίζει την ανάκλαση του βιτρινίτη (οπτική μέτρηση ή ωριμότητα). (Tissot & Wetle, 1984; Stach et al., 1982). Εικόνα 13: Οι κύριοι τύποι κηρογόνου και οι δυνατότητες γένεσης υδρογονανθράκων των υδρόβιων πετρελαϊκών πηγών πετρωμάτων και ρυθμός ιζηματογένεσης.(demaison & Moire 1980; Brooks et al.1987) Σελίδα 27

28 Οι κύριοι τύποι του κηρογόνου (εικόνα 14) είναι οι εξής: Τύπος 1 (λιπτινικός τύπος) Περιέχει αλγινίτι, κυανοβακτήρια, άμορφο οργανικό υλικό, άλγες του γλυκού νερού και ρητίνες χερσαίων φυτών με ατομικούς λόγους H/C>1.25 και O/C<0.15 οι οποίοι δείχνουν μεγάλη τάση στον άμεσο σχηματισμό υγρών υδρογονανθράκων. Οι αποθέσεις είναι πλούσιες σε λιπτινίτη, τυπικά σκούρες και πλούσιες σε TΟC. Σχηματίζεται σε λίμνες, λιμνοθάλασσες αλλά και σε θαλάσσια περιβάλλοντα. Τύπος 2 (εξινιτικός τύπος) Έχουμε μεμβρανώδη φυτικά θραύσματα (σπόροι, γύρη, νεκρά φύλλα, κ.ά.), ρετσίνη και κερί. Σχηματίζονται στη χέρσο, λίμνες και σε ωκεανούς. Εμφανίζουν υψηλή αναλογία H/C<1.25 (αλλά μικρότερη του λιπτινίτη) και μέτριο λόγο 0.03<O/C<0,18. Έχουν καλή δυνατότητα γένεσης πετρελαίου, συμπυκνωμάτων και υγρού αερίου. Τύπος 3 (βιτρινιτικός τύπος) Δημιουργείται από ξυλώδη υλικά ανώτερων φυτών. Εμφανίζουν χαμηλή αναλογία H/C<1 και μία αρχικά υψηλή αναλογία 0.03<O/C<0.3. Αυτός ο τύπος είναι το κύριο συνθετικό για τα περισσότερα είδη κάρβουνου. Σχηματίζεται σε θαλάσσια και λιμναία συστήματα και έχει μια μεγάλη δυνατότητα για τη γένεση αέριων υδρογονανθράκων αλλά περιορισμένη γένεση πετρελαίου και συμπυκνωμάτων. Τύπος 4 (ινερτινιτικός τύπος) Έχουμε μαύρα αδιαφανή θραύσματα υψηλής μεταμόρφωσης, συνήθως επανατοποθετιμένων παλαιών οργανικών υλικών που κύρια προέρχονται από φυτά. Εξαιτίας της αρχικής οξείδωσης και /ή του υψηλού επιπέδου ανθρακοποίησης, το ποσοστό υδρογόνου και η αναλογία H/C<0.5 του ινερτινίτη είναι πολύ χαμηλά. Τα πετρώματα που περιέχουν ινερτινίτη πρακτικά δεν έχουν καμία δυνατότητα για πετρέλαιο και αέριο. Σελίδα 28

29 Εικόνα 14: Τύποι κηρογόνου στο διάγραμμα Van Krevelen που δείχνει τις αναλογίες H/C και O/C καθώς και δρόμους τις οργανικής ωρίμανσης (Brooks et al.1987). Με την αύξηση του βάθους ταφής και της θερμοκρασίας, η σύνθεση του κηρογόνου μετακινείται σε χαμηλότερες τιμές H/C και O/C. 3.5.ΠΡΩΤΟΓΕΝΗΣ ΚΑΙ ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΗΣ ΜΕΤΑΝΑΣΤΕΥΣΗ Ένας πολύ πρακτικός κανόνας αναφέρει ότι 1300m 3 έως 5000m 3 πετρελαίου είναι δυνατόν να σχηματισθούν ανά km 2 ιζήματος, για κάθε ποσοστιαία μονάδα οργανικής προέλευσης άνθρακα σε ώριμα μητρικά πετρώματα, με την προϋπόθεση, βέβαια, ότι όλο το πετρέλαιο που θα σχηματισθεί θα παγιδευτεί τελικά σε κάποιο πορώδες πέτρωμα. Ο μηχανισμός της μετανάστευσης του πετρελαίου από το μητρικό πέτρωμα δεν έχει γίνει απόλυτα κατανοητός. Αφού η δημιουργία του πετρελαίου συνοδεύεται από μεταβολές όγκου, αυτές μπορεί να αποτελούν την αιτία έναρξης μικρορωγμών στο μητρικό πέτρωμα, οι οποίες παρέχουν δίοδο διαφυγής σε περατά συστήματα. Καθώς η πίεση ελαττώνεται, λόγω της εκτόνωσης, οι μικρορωγμές Σελίδα 29

30 στο μητρικό πέτρωμα ξανακλείνουν. Η καθεαυτό κίνηση του πετρελαίου μπορεί να γίνει είτε εν διαλύσει σε νερό, είτε ως διακριτή φάση πετρελαίου ή αερίου, χωρίς όμως να υπάρχει ταύτιση απόψεων για την πιθανότερη εκδοχή. Η διαδικασία της μετανάστευσης περιλαμβάνει δύο στάδια: αρχικά μέσω του μητρικού πετρώματος και στη συνέχεια μέσω ενός περατού συστήματος (εικόνα 15). Η μετανάστευση στο περατό σύστημα πραγματοποιείται λόγω της διαφοράς πυκνότητας των ρευστών, και οδηγεί τους υδρογονάνθρακες είτε στην επιφάνεια, είτε σε κάποιο σχηματισμό όπου παγιδεύονται (παγίδα - trap). Μπορούμε με ασφάλεια να υποθέσουμε ότι λιγότερο από το 10% του πετρελαίου που δημιουργείται στο μητρικό πέτρωμα απωθείται και παγιδεύεται σε κάποιο περατό πέτρωμα. Εικόνα 15: Μετανάστευση πετρελαίου (Σταματάκη, 2005). Το πρώτο στάδιο της μετανάστευσης (από το μητρικό πέτρωμα σε ένα περισσότερο πορώδες γειτονικό περιβάλλον) καλείται πρωτογενής μετανάστευση (primary migration). Το επόμενο στάδιο, μέσα στο πορώδες περιβάλλον σε ανώτερα τοπογραφικά σημεία (μέσω ρηγμάτων ή ρωγματομένων ζωνών) έως ότου παγιδευτεί, καλείται δευτερογενής μετανάστευση (secondary migration) Πρωτογενής μετανάστευση Αποβολή υδρογονανθράκων από το μητρικό πέτρωμα διαμέσου μικροδομών που δικαιολογείται από την υπερπίεση. Οι αιτίες της υπερπίεσης είναι: Συνδυασμός της γένεσης πετρελαίου και αερίων Διαστολή των ρευστών σε αυξημένες θερμοκρασίες Συμπύκνωση των μεμονωμένων μονάδων μητρικού πετρώματος Σελίδα 30

31 Απελευθέρωση του νερού σε αφυδατωμένα αργιλικά ορυκτά. Τα μικροσπασίματα που προκαλούνται από την πίεση, την απελευθερώνουν, επιτρέποντας ταυτόχρονα και την μετανάστευση του πετρελαίου έξω από το μητρικό πέτρωμα και μέσα σε γειτονικά στρώματα μεταφοράς, από τα οποία ξεκινά και η δευτερογενής μετανάστευση Δευτερογενής μετανάστευση Εμφανίζεται με την μορφή πολυφασικών ροών, δηλαδή ως σταγόνες πετρελαίου ή φυσαλίδες αερίου στο νερό των πόρων που τείνουν να κινηθούν προς τα πάνω λόγω της πλευστότητας ή οδηγούμενες από υδραυλικές συνθήκες, καταλήγοντας είτε στην επιφάνεια, είτε σε παγίδες. Εάν μια παγίδα διαμελιστεί κάποια στιγμή, τότε το πετρέλαιο που είχε συγκεντρωθεί σε αυτήν, ξανά μεταναστεύει είτε προς άλλες παγίδες, είτε προς την επιφάνεια (εκροή). Επίσης ένα ρήγμα (ζώνες ρηγμάτων) μπορούν να λειτουργήσουν ως αγωγοί αλλά και ως φραγμοί στη δευτερογενή μετανάστευση. 3.6.ΠΟΡΩΔΕΣ Αν θεωρήσουμε ένα δείγμα πετρώματος, ο φαινόμενος (ολικός) όγκος του είναι VT και συνίσταται από τον όγκο που καταλαμβάνουν οι κόκκοι του πετρώματος (Vs) και από τον όγκο των κενών (πόρων) του πετρώματος, Vp. Το πορώδες (φ) δίδεται από τη σχέση : Φ = Vp / VT ( σε %) Το πορώδες, ανάλογα με την προέλευσή του, χαρακτηρίζεται ως πρωτογενές ή δευτερογενές. Το πρωτογενές πορώδες δημιουργείται κατά τη διάρκεια της ιζηματογένεσης και αποτελείται είτε από τα διάκενα μεταξύ των κόκκων (διακοκκικό - intergranular) είτε από διάκενα μέσα στη δομή των κόκκων (ενδοσωματιδιακό - intraparticle). Το δευτερογενές πορώδες μπορεί να δημιουργηθεί από διεργασίες διάλυσης, αφυδάτωσης ή ανακρυστάλλωσης, που προκαλούνται αργότερα στον ταμιευτήρα ή από τεκτονικές δράσεις οι οποίες επιφέρουν ρωγματώσεις και πτυχώσεις. Οι ψαμμίτες χαρακτηρίζονται κυρίως από διακοκκικό πορώδες, ενώ τα ανθρακικά πετρώματα έχουν μόνο δευτερογενές πορώδες. Το πορώδες που ενδιαφέρει από την πλευρά της μηχανικής πετρελαίων είναι εκείνο που επιτρέπει την κυκλοφορία των ρευστών μέσα στο σχηματισμό, επομένως, εκείνο που αντιστοιχεί σε πόρους που επικοινωνούν (συνδέονται) μεταξύ των (ενεργό πορώδες - effective porosity). Ως υπολειμματικό πορώδες (residual porosity) ορίζεται εκείνο που αντιστοιχεί στο ποσοστό των πόρων (κενών) οι οποίο είναι απομονωμένοι μεταξύ τους. Το πορώδες ενός πετρώματος εξαρτάται από Σελίδα 31

32 τον τρόπο που έχουν ταξινομηθεί τα μόρια που συντελούν το πέτρωμα (οι κόκκοι), κατά την απόθεση του. Επηρεάζεται επίσης από την διαγένεση, το σχήμα του (σφαιρικότητα - στρογγυλότητα). Θεωρητικά είναι ανεξάρτητο του κοκκομετρικού μεγέθους. 3.7.ΔΙΑΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑ Κατά τη διάρκεια της παραγωγής, τα ρευστά κυκλοφορούν στους πόρους του σχηματισμού με σχετικά μικρή ή μεγάλη δυσκολία εξαρτώμενη από τα χαρακτηριστικά του πορώδους μέσου. Ως ειδική ή απόλυτη διαπερατότητα (specific or absolute permeability) ορίζεται η ικανότητα του πορώδους μέσου να επιτρέπει σε ένα ρευστό με το οποίο είναι κορεσμένο να ρέει μέσω των πόρων του. Η διαπερατότητα ορίζεται μαθηματικά από το νόμο του Darcy : Θεωρούμε ένα οριζόντιο δείγμα κυλινδρικής μορφής, μήκους x και επιφάνειας Α, κορεσμένο με ένα ρευστό ιξώδους μ. Κατά μήκος του δείγματος υπάρχει μεταβολή της πίεσης (ΔΡ). Το ρευστό ρέει μόνο κατά την οριζόντια διεύθυνση με παροχή Q. Ο νόμος του Darcy εκφράζει τη σχέση μεταξύ των ανωτέρω μεγεθών ως : Q = A*k* ΔP/ (μ*x) Η διαφορική έκφραση της εξίσωσης του Darcy έχει τη μορφή: Q = - A*k*dP/ (μ*dx) Η μεταβολή της πίεσης (dp/dx) είναι και η δύναμη που ωθεί το ρευστό να ρέει μέσω του πορώδους μέσου. Το αρνητικό πρόσημο επιβάλλεται διότι η παράγωγος dp/dx είναι αρνητική. Ο συντελεστής k είναι η ειδική ή απόλυτη διαπερατότητα του πορώδους μέσου, είναι ανεξάρτητη από το ρευστό που έχει χρησιμοποιηθεί και αναφέρεται στη διεύθυνση ροής που έχει εφαρμοστεί (σε ένα πορώδες μέσο η διαπερατότητα μεταβάλλεται κατά την οριζόντια και κατά την κατακόρυφη διεύθυνση). Η διαπερατότητα εκφράζεται σε μονάδες επιφάνειας και η επικρατέστερη μονάδα για τη διαπερατότητα είναι το Darcy (D) ή η υποδιαίρεσή της το millidarcy (md). Επομένως, ένα πορώδες μέσο έχει διαπερατότητα ίση με ένα Darcy όταν ένα μονοφασικό ρευστό ιξώδους 1 cp, ρέει μέσω πόρων διατομής 1 cm 2, με μια παροχή 1cm 3 /sec, υφιστάμενο πτώσης πίεσης ισοδύναμη με 1 atm/cm διανυθείσας απόστασης. (1 millidarcy= 0,987 x m 2 ). Πρέπει να αναφέρουμε ότι η διαπερατότητα είναι ανεξάρτητη του πορώδους, αν και είναι προφανές ότι ένα πέτρωμα με μηδενικό πορώδες, δεν είναι και διαπερατό. Για να υπολογιστεί η διαπερατότητα σε μια περιοχή στρωμάτων αποθήκευσης πετρελαίου, είναι απαραίτητο να Σελίδα 32

33 εξετάσουμε δείγματα πετρωμάτων από αυτά. Τα στρώματα αυτά, συχνά παρουσιάζουν ένα δευτερογενές πορώδες και διαπερατότητα που οφείλεται σε ρωγμές και διακλάσεις. 3.8.ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ ΑΠΟΘΕΣΗΣ Ο κύριες θέσεις απόθεσης των μητρικών πετρωμάτων είναι οι λίμνες, τα δέλτα και οι θαλάσσιες λεκάνες έλη φρέσκων νερών, μη δελταικές ακτογραμμές και ηπειρωτικές κατωφέρειες- υβώματα Λιμναίες λεκάνες Οι λίμνες για να είναι οι πιο σημαντικές θέσεις απόθεσης μητρικών πετρωμάτων σε ηπειρωτικές ακολουθίες, πρέπει: Να ζουν για μακρύ γεωλογικό χρόνο Ανοξικές συνθήκες Βαθιές λίμνες (που συνήθως ελέγχονται από τεκτονική σε γρήγορα βυθιζόμενα συστήματα ηπειρωτικών ανοιγμάτων διαστολής) Χαμηλά γεωγραφικά πλάτη (σε θερμά, τροπικά, ομοιόμορφα κλίματα όπου το νερό των ποταμών είναι λιγότερο πυκνό και δεν έχει την δυνατότητα υψηλής πυκνότητας ροής, μεταφέροντας λιγότερο οξυγόνο, δηλαδή συνθήκες που ευνοούν την ανάπτυξη ανοξικών συνθηκών) Ξηρό κλίμα (ώστε να μπορεί να αναπτυχθεί διαστρωμάτωση αλμυρότητας ως αποτέλεσμα υψηλής απώλειας επιφανειακής εβαποριτοποίησης) Το πάχος των μητρικών πετρωμάτων και η ποιότητα τους είναι βελτιωμένη σε λίμνες με μεγάλο γεωλογικό χρόνο και ελάχιστη κλαστική ιζηματογένεση Δέλτα Το οργανικό υλικό μπορεί να προέρχεται από φύκι φρέσκων νερών και βακτήρια σε έλη και λίμνες που δημιουργούνται στη δελταϊκή πλατφόρμα από το θαλάσσιο φυτοπλαγκτόν και βακτήρια στη δελταϊκη κατωφέρεια, θαλάσσιους σχιστόλιθους στην προδελταϊκη περιοχή και πιθανά, πιο σημαντικό, από μεταφερόμενα χερσαία φυτά, που αναπτύσσονται στη δελταϊκή πλατφόρμα. Από τα δέλτα, αποδεκτά έχουμε τα δέλτα εποικοδόμησης (ποτάμιας ή παλιρροϊκής υπερίσχυσης) χαρακτηρίζονται από εξακολουθητικά χαμηλής ενέργειας περιβάλλοντα, τα οποία ευνοούν την απόθεση μητρικών πετρωμάτων. Τέλος μη αποδεκτά είναι τα στατικά δέλτα ή καταστρεπτικά Σελίδα 33

34 (κυματική υπερίσχυση) που παράγουν λιγότερο ευνοϊκά περιβάλλοντα για την απόθεση μητρικών πετρωμάτων Θαλάσσιες λεκάνες Το πετρέλαιο πηγάζει από θαλάσσια μητρικά πετρώματα, που αναπτύσσονται σε κλειστές λεκάνες με περιορισμένη κυκλοφορία ρευμάτων (οξυγόνο) ή σε ανοιχτές υφαλοκρηπίδες και κατωφέρειες. Οι μηχανισμοί για την ανάπτυξη μητρικών πετρωμάτων για καθένα από τα περιβάλλοντα αυτά είναι αρκετά διαφορετικές: Σε κλειστές λεκάνες η υδατική στρωμάτωση μειώνει την παροχή οξυγόνου Σε ανοιχτές υφαλοκρηπίδες/κατωφέρειες, που προς τα πάνω ωκεάνια ροή δικαιολογεί: o οξυγόνο Την υψηλή οργανική παραγωγικότητα και για τον λόγο αυτό, την υψηλή απαίτηση σε o Την καταπάτηση του ελάχιστου στρώματος οξυγόνου του μέσου νερού των ωκεανών. 3.9.ΑΠΟΤΑΜΙΕΥΤΗΡΙΟ ΠΕΤΡΩΜΑ Μία απαραίτητη προϋπόθεση για την πετρελαιογένεση είναι η ύπαρξη αποταμιευτήριου πετρώματος με καλό πορώδες και διαπερατότητα (ενεργό πορώδες). Τα αποθέματα του πετρελαϊκού πεδίου και ο ρυθμός μετανάστευσης των υδρογονανθράκων κατά τη διάρκεια παραγωγής επηρεάζονται από το πορώδες και τη διαπερατότητα. Έτσι κατά συνέπεια επηρεάζονται από την αποθετική γεωμετρία των πόρων των ιζημάτων του ταμιευτήρα και τις διαγενετικές διεργασίες αλλαγές που λαμβάνουν χώρα μετά την απόθεση των ιζημάτων, ειδικά στις ανθρακικές ακολουθίες. Τα αποταμιευτήρια πετρώματα μπορεί να αποτελούνται από πελαγικούς ασβεστόλιθους με θραύσματα μέχρι και αιολικές άμμοι με μεγάλο πορώδες. Καλή διαπερατότητα = Καλή ταξιθέτηση Άμμοι αμμοθινών Άμμοι παραλιών Άμμοι ποταμών μείωση της διαπερατότητας Σελίδα 34

35 3.9.1.Ανθρακικοί ταμιευτήρες Χαρακτηρίζονται από υπερβολικά ανομοιογενές πορώδες και διαπερατότητα και εξαρτώνται από το περιβάλλον απόθεσης και ιδιαίτερα από τη δευτερογενή μετατροπή της πρωτογενούς δομής. Το πορώδες δημιουργείται δευτερογενώς λόγω της διαλυτοποίησης, δολομιτίωσης, κατακερματισμού, τσιμεντοποίησης και επανακρυστάλλωσης Αμμούχοι ταμιευτήρες Το πορώδες και η διαπερατότητα εξαρτώνται από το κοκκομετρικό μέγεθος, τα διαβάθμιση και ταξιθέτηση των κόκκων, συνεπώς οι ταμιευτήρες αυτοί είναι ευκολότερο να βρεθούν σε σχέση με τους ανθρακικούς. Η διαπερατότητα των ασύνδετων άμμων μειώνεται όσο μειώνεται το κοκκομετρικό μέγεθος και η ταξιθέτηση γίνεται φτωχότερη ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΟΣ ΜΟΝΩΤΗΡΑΣ Η ύπαρξη ενός πετρελαϊκού πεδίου εξαρτάται από την παρουσία ενός αποτελεσματικού μονωτήρα (cap rock top seal) και είναι απαραίτητος για να μονώσει τους υδρογονάνθρακες στη μονάδα αποθήκευσης. Για να είναι αποτελεσματικός πρέπει η ισχύς του ή η κατανεμημένη πίεση του να υπερβαίνει την προς τα πάνω πίεση της πλευστότητας που παράγεται από τους υποκείμενους υδρογονάνθρακες. Έτσι γίνεται σαφές η απαραίτητη ύπαρξη υπερβολικά μικρών πόρων για την αποφυγή της ανύψωσης της επίπλευσης πλευστότητας μιας υψηλής υποκείμενης στήλης αερίων. Το ιδανικό πέτρωμα κάλυψης είναι μια λεπτόκοκκή ακολουθία που είναι εύπλαστη και πλευρικά συνεχής, καθιστώντας έτσι ιδανικά πετρώματα τους εβαπορίτες και τους σχιστόλιθους. Το πάχος και το βάθος ταφής δεν φαίνεται να είναι τόσο σημαντικά για έναν μονωτήρα, σε αντίθεση με την ευπλαστικότητα του ιδιαίτερα σε τεκτονισμένες περιοχές ΠΑΓΙΔΕΣ Οι γεωλογικές δομές (παγίδες - traps) όπου το πετρέλαιο μπορεί να παγιδευτεί και να δημιουργήσει μια συγκέντρωση ενδιαφέροντος είναι δύο κυρίως τύπων: οι τεκτονικές που απαντώνται σε μεγαλύτερη συχνότητα και οι στρωματογραφικές (εικόνα 16). Οι τεκτονικές παγίδες ταξινομούνται κυρίως σε αντίκλινα, ρήγματα και δόμους. Σελίδα 35

36 Οι τεκτονικές παγίδες έχουν, συνήθως, μεγάλες διαστάσεις και εκτείνονται σε μεγάλα πάχη ιζημάτων. Η αποθηκευτική ικανότητα ενός αντικλίνου εξαρτάται από το ύψος παγίδευσης (structural closure), την κατακόρυφη δηλαδή απόσταση μεταξύ του ανώτερου τοπογραφικά σημείου του αντικλίνου και του κατώτερου οριζόντιου επιπέδου όπου το αντίκλινο είναι κλειστό. Πρακτικής σημασίας για την έρευνα αποτελεί η συμμετρία του αντικλίνου (εάν το αξονικό επίπεδο είναι κατακόρυφο ή κεκλιμένο) διότι άμεσα εξαρτάται από αυτό το ύψος παγίδευσης. Τα αδιαπερατά πετρώματα παρέχουν στεγανό κάλυμμα (cap rock) πάνω και κάτω από το περατό αποθηκευτήριο πέτρωμα. Η διαφορά πυκνότητας μεταξύ νερού, πετρελαίου και αερίου δημιουργεί, σε συνθήκες ισορροπίας, οριακές περιοχές επαφής των ρευστών γνωστές ως επαφές π.χ. επαφή αερίου-πετρελαίου, πετρελαίου-νερού κλπ. Οι στρωματογραφικές παγίδες διακρίνονται σε πρωτογενείς, που δημιουργούνται κατά την απόθεση φακοειδών διαπερατών ενστρώσεων μέσα σε αδιαπέρατα ιζήματα και σε διαγενετικές, που προκύπτουν κατά το στάδιο της διαγένεσης από την πλευρική μεταβολή της περατότητας εντός του ίδιου ιζηματογενούς ορίζοντα. Εικόνα 16: Τεκτονικές (α-ε) και στρωματογραφικές (στ,ζ) παγίδες ορυκτών υδρογονανθράκων: α. αντίκλινο, β-δ ρηξιγενείς παγίδες, ε. δόμος άλατος, στ ασβεστόλιθος και ψαμμίτης μέσα σε αδιαπέρατους σχίστες, ζ. ασυμφωνία (Δερμιτζάκης, 1986). Σελίδα 36

37 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο 4.ΕΡΓΑΣΙΑ ΥΠΑΙΘΡΟΥ Κατά την εργασία υπαίθρου έγινε συλλογή συνολικά 43 δειγμάτων, από τέσσερις διαφορετικές τομές, στην περιοχή Πιτσίδια (εικόνες 17 & 18 &19 & 20). Εικόνα 17: Εικόνα της περιοχής μελέτης (Τομή 1), Πιτσίδια Σελίδα 37

38 Εικόνα 18: Εικόνα της περιοχής μελέτης (Τομή 1 & 2), Πιτσίδια Εικόνα 19: Εικόνα της περιοχής μελέτης (Τομή 3), Πιτσίδια0 Σελίδα 38

39 Εικόνα 20: Εικόνα της περιοχής μελέτης (Τομή 4), Πιτσίδια Πρέπει να αναφερθεί πως στην εργασία υπαίθρου, δεν ξεχώριζε η ακριβής λιθολογία όλων των δειγμάτων καθώς μερικά από αυτά ήταν πολύ λεπτόκοκκα. Επιπλέον, έξι από τα δείγματα ήταν πολύ ισχυρώς διαγεννημένα, που σημαίνει πως η διάσπαση τους δεν κατέστη δυνατή και έτσι στα τελευταία πραγματοποιήθηκε μια απλή περιγραφή, που ακολουθεί στον Πίνακα 1. Συμπερασματικά η κοκκομετρική ανάλυση βασίστηκε σε 37 δείγματα. ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΔΕΙΓΜΑ Π-26 ΔΕΙΓΜΑ Π-27 ΔΕΙΓΜΑ Π-28 ΔΕΙΓΜΑ Π-29 ΔΕΙΓΜΑ Π-30 ΔΕΙΓΜΑ Π-31 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Κροκαλοπαγές, χρώματος κίτρινο-γκρι Κροκαλοπαγές με κροκάλες κυρίως σφαιρικές, χρώματος ανοιχτό γκρι Κροκαλοπαγές, με κροκάλες ποικίλου μεγέθους, χρώματος μπεζ Κροκαλοπαγές, χρώματος μπεζ Κροκαλοπαγές, χρώματος μπεζ Κροκαλοπαγές, xρώματος πράσινο-μπεζ Πίνακας 1: Περιγραφή των ισχυρά διαγεννημένων δειγμάτων. Σελίδα 39

40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο 5.ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΡΕΥΝΑΣ Τα δείγματα αναλύθηκαν με τη χρήση τυπικών κοκκομετρικών αναλύσεων με κόσκινα για τον υπολογισμό των στατιστικών παραμέτρων και την περαιτέρω αναπαράσταση κατά Folk and Ward, (1957). Προσδιορίστηκε επίσης, το περιεχόμενο CaCO 3 και C org. Ακολούθως πρόσφατα προσδιορίστηκαν τα δεδομένα του περιεχόμενου TOC από την Kiomourtzi et al., (2008), και επιδεικνύονται για συγκριτικούς σκοπούς. Η κοκκομετρική ανάλυση ολοκληρώθηκε με τη χρήση κόσκινων και τη μέθοδο της πιπέτας κατά Folk et al, Η στατιστική ανάλυση ολοκληρώθηκε με τη χρήση προτύπων, λογαριθμικών γραφικών παραστάσεων κατά Folk and Ward, (1957). Το περιεχόμενο CaCO 3 προσδιορίστηκε με τη χρήση CH 3 COOH περιγραφόμενη από το Varnava, (1979). Το περιεχόμενο C org προσδιορίστηκε με τη χρήση της μεθόδου της στοιχειομετρικής ανάλυσης κατά Gaudette et al, AΝΑΛΥΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ Corg ΠΟΣΟΤΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΚΑΙ Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣ ΤΟΥ. Ο ποσοτικός προσδιορισµός του οργανικού άνθρακα των δειγμάτων στηρίχτηκε στην οξείδωση του περιεχομένου στα δείγματα οργανικού άνθρακα και την εν συνεχεία εξουδετέρωση ενός δημιουργούμενου όξινου περιβάλλοντος, πραγματοποιήθηκε δε µε τιτλοδότηση όπως αυτή προτάθηκε από τον Gaudette et al., Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό του συνολικού οργανικού άνθρακα C org στα δείγματα βασίζεται στην τιτλοδότηση του δείγματος και περιγράφεται παρακάτω (εικόνες 21 & 22 & 23) (Gaudette et al., 1974): 1. Τα δείγματα των πετρωμάτων κονιοποιήθηκαν έως το κλάσμα των 250μm. 2. Ακολούθησε ξήρανση στους 50 C για 24 ώρες για απομάκρυνση της υγρασίας. 3. Ζυγίστηκε δείγμα βάρους 0,2-0,5g από κάθε δοκίμιο σε ζυγό ακριβείας δυο δεκαδικών του γραμμαρίου και μεταφέρθηκε σε σφαιρικού σχήματος φιάλη των 500ml. Σελίδα 40

41 4. Προστέθηκαν 10ml διαλύματος διχρωμικού καλίου Κ 2 Cr 2 O 7 1Ν και το διάλυμα αναδεύτηκε. 5. Προστέθηκαν 20ml πυκνού θειικού οξέος Η 2 SO 4 96% και το διάλυμα αναδεύτηκε. Η ανάδευση έχει ως στόχο την αποφυγή επικόλλησης του δείγματος στα τοιχώματα του δοχείου, αλλά και την πλήρη επαφή του με τα αντιδραστήρια, και άρα την βέλτιστη αντίδρασή του με αυτά. 6. Το διάλυμα αφέθηκε σε ηρεμία για 30 λεπτά και ακολούθησε αραίωσή του με 200ml αποσταγμένο νερό. 7. Προστέθηκαν 10ml φωσφορικού οξέος Η 3 ΡO 4 85%, 0,2gr φθοριούχου νατρίου NaF και 15 σταγόνες δείκτη διφενυλαμίνης. 8. Το διάλυμα επανατιτλοδοτήθηκε με διάλυμα σιδηρούχου θειικού αμμωνίου FeSO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 (6H 2 O) 0,5N. Η τιτλοδότηση μεταβάλλει C org σε αυτά. Το ποσοστό υπολογίστηκε από τον παρακάτω τύπο, αναγόμενο σε ποσοστό %, το χρώμα του διαλύματος διαδοχικά από καφέ πράσινο σε μαύρο, μπλε, μοβ λιλά και τέλος χαρακτηριστικό φωτεινό πράσινο που σηματοδοτεί την ολοκλήρωση της διαδικασίας. Η παραπάνω διαδικασία πραγματοποιήθηκε αρχικά σε τυφλό δείγμα (διάλυμα χωρίς ίζημα) και στη συνέχεια στα δοκίμια, ώστε να υπολογιστεί το ποσοστό του οργανικού άνθρακα % οργανικού άνθρακα C org = 10(1-Τ/S)*(1,0N*0,003*100/W), όπου: Τ = διάλυμα σιδηρούχου θειικού αμμωνίου FeSO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 (6H 2 O) στο δείγμα σε ml. S = διάλυμα σιδηρούχου θειικού αμμωνίου FeSO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 (6H 2 O) στο τυφλό δείγμα σε ml. 0,003 = 12/4000 το μέγιστο βάρος του C. 1,0Ν = κανονικότητα του διχρωμικού καλίου Κ 2 Cr 2 O = ποσότητα του διχρωμικού καλίου Κ 2 Cr 2 O 7 σε gr. W = το βάρος του δείγματος σε gr. Η προετοιμασία των αντιδραστηρίων που χρησιμοποιούνται στην τιτλοδότηση πραγματοποιείται ως εξής: Σελίδα 41

42 Το κανονικό διάλυμα (1Ν) του διχρωμικού καλίου K 2 Cr 2 O 7 παρασκευάζεται µε τη διάλυση 49,04g σκόνης καθαρού διχρωμικού καλίου, σε 1000 ml διαλύματος. Το διάλυμα ένυδρου σιδηρούχου θειικού αμμωνίου [(NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 x 6H 2 0] κανονικότητας 0,5Ν παρασκευάζεται µε τη διάλυση 196,1 g ουσίας, σε περίπου 800ml αποσταγμένου νερού, στο οποίο έχουν προστεθεί 20ml H 2 SO 4. Ακολουθεί συμπλήρωση µε νερό μέχρι όγκου 1000ml. Ο δείκτης διφαινυλαµίνης ((C 6 H 5 ) 2 NH) παρασκευάζεται µε τη διάλυση 0,5g ουσίας (δείκτη) σε 20 ml αποσταγμένου νερού και την προσθήκη 100ml H 2 SO 4 στο προκύπτον διάλυμα. Εικόνες 21 & 22 & 23: Ανάλυση οργανικού άνθρακα με τιτλοδότηση Αποτελέσματα ανάλυσης οργανικού άνθρακα C org Ποσοτικός προσδιορισμός Το οργανικό υλικό μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι ένα σημαντικό μέσον για την αναγνώριση των περιβαλλόντων απόθεσης ιζημάτων. Η παρουσία του υποδηλώνει σύμφωνα µε τον Folk (1968), περιβάλλον ιζηματογένεσης. Το οργανικό υλικό Σελίδα 42

43 αφθονεί περισσότερο σε περιοχές όπου υπάρχει έντονη εκδήλωση ζωής, όπως στο θαλάσσιο και λιμναίο βυθό, σε περιοχές όπου το μορφολογικό ανάγλυφο βυθίζεται γρήγορα και όπου υπάρχει έλλειψη βακτηριακής δράσης. Στην υφαλοκριπίδα το ποσοστό του οργανικού άνθρακα είναι μικρότερο του 1%, ενώ στην λιμνοθάλασσα είναι μεγαλύτερο του 1% (Kukal, 1971). Στα θαλάσσια ιζήματα κυμαίνεται από 0,5-1% ενώ στα παράκτια ιζήματα το ποσοστό κυμαίνεται από 1-5% (Τrask et al., 1939). Πετρώματα με τιμές TOC μικρότερες του 0,5% έχουν φτωχή δυνατότητα γένεσης, με τιμές από 0,5% έως 1% έχουν μέτρια δυνατότητα γένεσης, με τιμές από 1% έως 2% καλή δυνατότητα γένεσης και από τιμές 2% έως 4% έχουν πολύ καλή δυνατότητα γένεσης και τέλος τα πετρώματα πάνω από 4% θεωρείται ότι έχουν εξαιρετική δυνατότητα γένεσης (Peters & Casa et al., 1994). Ο μέσος όρος των δειγμάτων σε ποσοστό ανθρακικού ασβεστίου είναι 0,2%. Το δείγμα Π-25 παρουσιάζει τη μεγαλύτερη τιμή οργανικού άνθρακα, η οποία είναι 0,6169%, ενώ αντίθετα το δείγμα Π-42 παρουσιάζει την ελάχιστη τιμή οργανικού άνθρακα, η οποία είναι 0,03% (Πίνακας 11 & εικόνα 24). Αναλυτικότερα, για την Τομή 1, που την αποτελούν 31 δείγματα (Π-1 έως Π-30), ο μέσος όρος του οργανικού υλικού είναι 0,2% με το δείγμα Π-7 να εμφανίζει το μικρότερο ποσοστό (0,030%) και το Π-25 το μεγαλύτερο (0,6169 %). Δείγματα τα οποία παρουσιάζουν ποσοστό μεγαλύτερο του μέσου όρου, είναι τα εξής: Π-4, Π-10, Π-11, Π-12, Π-16, Π- 17, Π-19, Π-21, Π-24, Π-25, Π-26 και Π-29. Την Τομή 2, την αποτελούν 3 δείγματα (Π-31 έως Π-33) που ο μέσος όρος των δειγμάτων του οργανικού υλικού φθάνει το 0,3%. Η Τομή 3, που απαρτίζεται από 6 δείγματα (Π-34 έως Π-39) έχει μέσο όρο 0,25% οργανικού υλικού και τέλος η Τομή 4 με τρία δείγματα (Π-40 έως Π-42) παρουσιάζει μέσο όρο που αγγίζει μόλις το 0,083%. Συνοψίζοντας τα παραπάνω, η Τομή 2, εμφανίζει το μεγαλύτερο ποσοστό οργανικού υλικού, ενώ το μικρότερο το παρουσιάζει η Τομή 4. Συμπερασματικά, τα δείγματα μας είναι πολύ φτωχά σε οργανικό υλικό, γεγονός που δηλώνει τόσο οξειδωτικές συνθήκες όσο και ότι πιθανόν τα αναλυθέντα ιζήματα αποτέθηκαν σε ένα περιβάλλον υφαλοκρηπίδας. Ωστόσο το δείγμα Π-25 (Τομή 1), που εμφανίζει το μεγαλύτερο ποσοστό οργανικού υλικού, ίσως να σηματοδοτεί θαλάσσιο περιβάλλον ιζηματογένεσης. Σελίδα 43

44 Ο μέσος όρος του οργανικού υλικού των δειγμάτων είναι κάτω από 0,5%. Έτσι, τα τελευταία παρουσιάζουν φτωχή δυνατότητα γένεσης υδρογονανθράκων με εξαίρεση το δείγμα Π-25, της Τομής 1, που εμφανίζει μέτρια δυνατότητα γένεσης. ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ Νο Π-1 Π-2 Π-3 Π-4 Π-5 Π-6 Π-7 Π-8 Π-9 Π-10 Π-11 Π-12 Π-13 Π-14 Π-15 Π-16 Π-17 Π-18α Π-18β Π-19 Π-20 Π-21 Π-22 Π-23 Π-24 Π-25 Π-26 Π-27 Π-28 Π-29 Π-30 Π-31 Π-32 Π-33 Π-34 Π-35 Π-36 Π-37 Π-38 Π-39 Π-40 Π-41 Π-42 ΒΑΡΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΟΓΚΟΣ ΣΙΔΗΡΟΥΧΟΥ ΔΙΑΛΥΜΑΤΟΣ gr ml 0, ,5 0, ,5 0,265 20,05 0,343 19,5 0, ,4 0, ,65 0, , ,5 0, ,4 0, ,35 0, ,45 0, ,45 0, ,75 0, ,7 0,334 19,82 0, ,6 0, ,65 0, , ,05 0,396 19,55 0,352 19,4 0, ,25 0, ,45 0, ,6 0, ,6 0, ,3 0, ,85 0, ,8 0, ,55 0,442 18,8 0, ,55 0, ,05 0, ,05 0, ,8 0, ,45 0, ,65 0, , ,37 0, , ,2 0, ,84 0, ,85 0, ,22 Πίνακας 11 : Ποσοστιαία συμμετοχή οργανικού υλικού % Crong % 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Σελίδα 44

45 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΟΡΓΑΝΙΚΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ Crong ΤΟΜΗ 4 ΤΟΜΗ 3 ΤΟΜΗ 2 ΤΟΜΗ 1 Π-42 Π-41 Π-40 Π-39 Π-38 Π-37 Π-36 Π-35 Π-34 Π-33 Π-32 Π-31 Π-30 Π-29 Π-28 Π-27 Π-26 Π-25 Π-24 Π-23 Π-22 Π-21 Π-20 Π-19 Π-18β Π-18α Π-17 Π-16 Π-15 Π-14 Π-13 Π-12 Π-11 Π-10 Π-9 Π-8 Π-7 Π-6 Π-5 Π-4 Π-3 Π-2 Π-1 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Εικόνα 24: Ραβδόγραμμα όπου φαίνεται η % περιεκτικότητα των δειγμάτων σε οργανικό άνθρακα Σελίδα 45

46 5.2.ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΝΘΡΑΚΙΚΟΥ ΑΣΒΕΣΤΙΟΥ ΠΟΣΟΤΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ CaCO 3 ΚΑΙ Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣ ΤΟΥ. Για τον προσδιορισμό της επί τοις % περιεκτικότητας των δειγμάτων των γεωτρήσεων σε ανθρακικό ασβέστιο (CaCO 3 ) χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος Βαρνάβα (1979), η αξιοπιστία της οποίας έχει επιβεβαιωθεί και από άλλους ερευνητές (Ζεληλίδης, 1988). Η μέθοδος αυτή στηρίζεται στην πλήρη διάσπαση του ανθρακικού ασβεστίου (CaCO 3 ) µε οξικό οξύ (CH 3 COOH), προς σχηματισμό ευδιάλυτου άλατος οξικού ασβεστίου ((CH 3 COO) 2 Ca) και διαφυγή του παραγόμενου διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ), σύμφωνα µε την εξίσωση: CaCO 3 + 2CH 3 COOH (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O Σύμφωνα µε τη μέθοδο αυτή, ζυγίζεται για κάθε περίπτωση 1g ξηρού και κονιοποιημένου δείγματος και μεταφέρεται σε κωνική φιάλη των 100ml. Μέσα στην κωνική φιάλη προστίθενται 10ml (περίσσεια) οξικού οξέος 25% w/w και το δείγμα τοποθετείται προς ανάδευση για χρονική διάρκεια τεσσάρων (4) ωρών σε ηλεκτρικό δονητή, είτε παραμένει προς αντίδραση είκοσι τέσσερις (24) ώρες σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, εφ όσον δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν έδειξαν ότι το αποτέλεσμα είναι το ίδιο. Μετά το πέρας της διεργασίας αυτής πραγματοποιείται διήθηση του εναπομείναντος δείγματος και των προϊόντων της αντίδρασης σε προζυγισμένο, µε ζυγό ακριβείας φίλτρο διηθητικού χάρτη πολύ λεπτού ηθμού (DIN EN ISO 9001). Το ευδιάλυτο άλας του οξικού ασβεστίου διέρχεται από το διηθητικό χάρτη - για το σκοπό αυτό πραγματοποιούνται 2-3 εκπλήσσεις του φίλτρου µε απιονισμένο νερό - ενώ το μέρος του ιζήματος που δεν αντέδρασε συγκρατείται. Το διηθητικό χαρτί µε το αδιάσπαστο ίζημα αφήνεται προς ξήρανση σε ξηραντήριο και στη συνέχεια ζυγίζεται. Η διαφορά βάρους του διηθητικού χάρτη µε και χωρίς ίζημα δίνει το βάρος του µη ανθρακικού μέρους του δείγματος, ενώ η διαφορά του συγκρατηθέντος ιζήματος από το αρχικό βάρος του δείγματος πολλαπλασιαζόμενο επί εκατό (100) δίνει το ποσοστό του ανθρακικού ασβεστίου που περιέχει το δείγμα. Εάν το βάρος του αρχικού δείγματος δεν είναι ακριβώς 1g τότε το επί τοις % ποσοστό του ανθρακικού ασβεστίου δίνεται από τον τύπο: % ποσοστό CaCO 3 = [(W δείγματος- W φίλτρου)/ W δείγματος]100% όπου W δείγματος και W φίλτρου είναι το βάρος του δείγματος και η διαφορά βάρους του φίλτρου µε και χωρίς ίζημα. Σελίδα 46

47 Παρασκευή CH 3 COOH 25% w/w Σε μια ογκομετρική φιάλη γίνεται πρόσθεση 250 ml CH 3 COOH σε 600 ml απιονισμένου νερού. Ακολουθεί καλή ανάδευση και πλήρωση της φιάλης με απιονισμένο νερό μέχρι τα 1000 ml. Στις αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν, τα προς κονιοποίηση δείγματα είχαν αρχική κοκκομετρική διάμετρο μικρότερη των 4mm (MESH 5). Η ξήρανση των δειγμάτων πριν από την κονιοποίηση πραγματοποιήθηκε στον αέρα, μετά δε από αυτή σε ξηραντήριο και σε θερμοκρασία 60 0 C. Η ανάλυση Ανθρακικού Ασβεστίου χρησιμοποιείται στην ιζηματολογική ανάλυση για να χαρακτηρίσει περιβάλλοντα απόθεσης των ιζημάτων. Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό του CaCO3 στα δείγματα βασίζεται στη διάσπαση του CaCO3 από το οξικό οξύ CΗ3CΟΟΗ (Βαρνάβας, 1979) και περιγράφεται παρακάτω: 1. Τα δείγματα των πετρωμάτων κονιοποιήθηκαν έως το κλάσμα των 250μm. 2. Ακολούθησε ξήρανση στους 50 C για 24 ώρες για απομάκρυνση της υγρασίας. 3. Ζυγίστηκε δείγμα βάρους 1g από κάθε δοκίμιο σε ζυγό ακριβείας τεσσάρων δεκαδικών του γραμμαρίου και μεταφέρθηκε σε κωνική φιάλη των 100 ml(εικόνες 25 & 26). 4. Προστέθηκαν 10 ml οξικού οξέος CΗ3CΟΟΗ 25% κ.β. και το διάλυμα τοποθετήθηκε σε ηλεκτρικό δονητή για τουλάχιστον 4 ώρες σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. 5. Το διάλυμα διηθήθηκε σε διηθητικό ηθμό (προ-ζυγισμένο σε ζυγό ακριβείας) και αφέθηκε να στεγνώσει. Με την παραπάνω διαδικασία επιτυγχάνεται διάσπαση του CaCO 3, το οποίο διέρχεται από το διηθητικό χαρτί, ενώ το υπόλοιπο μέρος του δείγματος που δεν έχει αντιδράσει συγκρατείται σε αυτό. 6. Ο διηθητικός ηθμός με το κατακρατηθέν ίζημα ξηραίνονται και ζυγίζονται. Το ποσοστό του CaCO 3 στο κάθε δείγμα υπολογίστηκε από τη διαφορά του βάρους του ιζήματος που συγκρατήθηκε στο διηθητικό ηθμό και του αρχικού δείγματος, αναγόμενο σε ποσοστό %. Σελίδα 47

48 Εικόνες 25 & 26 : Ποσοτικός Προσδιορισμός CaCO 3. Εργαστήριο Ιζηματολογίας Πανεπιστήμιο Πατρών Αποτελέσματα ανάλυσης ανθρακικού ασβεστίου Ποσοτικός προσδιορισμός Η αύξηση ή μείωση του ποσοστού του ανθρακικού ασβεστίου, σε μια ακολουθία ιζημάτων μας δείχνει συνθήκες ιζηματογένεσης. Επί πλέον φαίνεται πως υπάρχει σχέση μεταξύ του ποσοστού του ανθρακικού υλικού και της κοκκομετρικής κατανομής (π.χ. στα ποτάμια - δελταϊκά ιζήματα όπου επικρατούν συνθήκες έντονης ιζηματογένεσης παρατηρείται αύξηση της ποσότητας του ανθρακικού ασβεστίου προς τα λεπτότερα κλάσματα, ενώ συμβαίνει το αντίθετο όσο το δυναμικό του ποταμού καθώς και το παρεχόμενο ίζημα αυξάνονται (Manickam et al., 1985). Στα θαλάσσια ιζήματα σε θέσεις χαμηλού ρυθμού ιζηματογένεσης το ανθρακικό υλικό αυξάνει προς το χονδρόκοκκο κλάσμα (Saadellah A. & Kukal Z et al., 1969). Από την εργαστηριακή ανάλυση του ανθρακικού ασβεστίου προέκυψε ότι τα δείγματα είναι μέτρια εμπλουτισμένα σε ανθρακικό ασβέστιο (Πίνακας 12 & εικόνα 27). Ο μέσος όρος των δειγμάτων σε ποσοστό ανθρακικού ασβεστίου είναι 18%. Το δείγμα Π-30 παρουσιάζει τη μεγαλύτερη τιμή ανθρακικού ασβεστίου, η οποία είναι 96,53%, ενώ αντίθετα το δείγμα Π-36 παρουσιάζει την ελάχιστη τιμή ανθρακικού ασβεστίου, η οποία είναι 0,69%. Ωστόσο, τα δείγματα Π-19 με ποσοστό ανθρακικού ασβεστίου 58,1%, Π-26 με 51,74%, Π-27 με 45,04%, Π-28 με 74,62%, Π-29 με 62,87% και τέλος Π-30 με 96,53% παρουσιάζουν τιμές πολύ μεγαλύτερες από τον μέσο όρο των δειγμάτων σε ποσοστό ανθρακικού ασβεστίου. Αναλυτικότερα, η Τομή 1 (Π-1 έως Π-30) παρουσιάζει μέσο όρο ανθρακικού ασβεστίου 18,3% με το δείγμα Π-4 να εμφανίζει το μικρότερο ποσοστό (1,26%) και το Π-30 το μεγαλύτερο (96,53%). Δείγματα τα οποία παρουσιάζουν ποσοστό Σελίδα 48

49 μεγαλύτερο του μέσου όρου, είναι τα εξής: Π-5, Π-9, Π-19, Π-26, Π-27, Π-28, Π-29 και Π-30. Ο μέσος όρος των δειγμάτων του ανθρακικού ασβεστίου της Τομής 2 (Π- 31 έως Π-33) φθάνει το 31% ενώ η Τομή 3 (Π-34 έως Π-39), εμφανίζει μέσο όρο που αγγίζει το 6,22%. Τέλος, στην Τομή 4 (Π-40 έως Π-42), συναντάμε ποσοστό 14,17% ανθρακικού ασβεστίου. Συνοψίζοντας τα παραπάνω, η Τομή 2, εμφανίζει το μεγαλύτερο ποσοστό ανθρακικού ασβεστίου, ενώ το μικρότερο το παρουσιάζει η Τομή 3. ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΒΑΡΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤ ΟΣ ΒΑΡΟΣ ΔΙΗΘΗΤΙΚΟΥ ΧΑΡΤΙΟΥ ΧΩΡΙΣ ΙΖΗΜΑ ΒΑΡΟΣ ΔΙΗΘΗΤΙΚΟΥ ΧΑΡΤΙΟΥ ΜΕ ΙΖΗΜΑ ΒΑΡΟΣ ΙΖΗΜΑΤ ΟΣ ΒΑΡΟΣ CaCo3 ΠΟΣΟΣΤΟ % CaCo3 No gr gr gr gr gr % Π-1 0,9999 1,2641 2,2382 0,9741 0,0258 2, Π-2 1,0002 1,2673 2,2315 0,9642 0,036 3, Π-3 0,9999 1,277 2,255 0,978 0,0219 2, Π-4 1,0001 1,2731 2,2606 0,9875 0,0126 1, Π-5 0,9998 1,2716 2,0094 0,7378 0,262 26, Π-6 0,9998 1,2672 2,0974 0,8302 0, , Π-7 0,9999 1,262 2,2477 0,9857 0,0142 1, Π-8 1 1,2759 2,1566 0,8807 0,1193 9, Π-9 1 1,2598 2,0204 0,7606 0, ,94 Π ,2553 2,0943 0,839 0,161 16,1 Π ,2752 2,2177 0,9425 0,0575 5,75 Π ,2825 2,2068 0,9243 0,0757 7,57 Π ,2965 2,2697 0,9732 0,0268 2,68 Π-14 1,0002 1,2608 2,2226 0,9618 0,0384 3, Π ,2732 2,2498 0,9766 0,0234 2,34 Π-16 0,9999 1,2597 2,2103 0,9506 0,0493 4, Π ,2809 2,222 0,9411 0,0589 5,89 Π-18α 1,0001 1,2812 2,2132 0,932 0,0681 6, Π-18β 0,9998 1,276 2,2411 0,9651 0,0347 3, Π-19 1,0001 1,29 1,7086 0,4186 0, , Π-20 0,9999 1,2717 2,2384 0,9667 0,0332 3, Π-21 1,0001 1,2638 2,2121 0,9483 0,0518 5, Π-22 1,0002 1,2537 2,2066 0,9529 0,0473 4, Π-23 0,9999 1,2528 2,214 0,9612 0,0387 3, Π-24 0,9999 1,2648 2,2509 0,9861 0,0138 1, Π ,2679 2,1557 0,8878 0, ,22 Π ,3031 1,7857 0,4826 0, ,74 Π ,2714 1,821 0,5496 0, ,04 Π ,2692 1,5223 0,2531 0, ,69 Π-29 1,0001 1,2625 1,6338 0,3713 0, , Π ,2943 1,329 0,0347 0, ,53 Π-31 0,9999 1,2656 1,8584 0,5928 0, , Π ,2663 2,1976 0,9313 0,0687 6,87 Π-33 1,0002 1,3057 1,8573 0,5516 0, , Π-34 1,0001 1,2932 2,12 0,8268 0, , Π ,2877 2,2302 0,9425 0,0575 5,75 Π-36 1,0001 1,2711 2,2642 0,9931 0,007 0, Π ,2862 2,2274 0,9412 0,0588 5,88 Π-38 1,0001 1,2727 2,2142 0,9415 0,0586 5, Π-39 1,0001 1,2707 2,2525 0,9818 0,0183 1, Π ,2738 2,099 0,8252 0, ,48 Π-41 1,0001 1,2998 2,1193 0,8195 0, , Π-42 1,0001 1,2595 2,1895 0,93 0,0701 7, Πίνακας 12 : Ποσοστιαία συμμετοχή CaCO3 Σελίδα 49

50 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΝΑΛΥΣΗΣ CaCo3 % ΤΟΜΗ 4 ΤΟΜΗ 3 ΤΟΜΗ 2 ΤΟΜΗ 1 Π-42 Π-41 Π-40 Π-39 Π-38 Π-37 Π-36 Π-35 Π-34 Π-33 Π-32 Π-31 Π-30 Π-29 Π-28 Π-27 Π-26 Π-25 Π-24 Π-23 Π-22 Π-21 Π-20 Π-19 Π-18β Π-18α Π-17 Π-16 Π-15 Π-14 Π-13 Π-12 Π-11 Π-10 Π-9 Π-8 Π-7 Π-6 Π-5 Π-4 Π-3 Π-2 Π-1 7, , ,48 1, , ,88 0, ,75 17,3282 6,87 11,22 1, , , , , , , ,86 4, ,34 3,8392 2,68 7,57 5,75 16,1 23,94 9, , , , , , , , , , ,04 51,74 62, ,69 58, ,53 Εικόνα 27: Ραβδόγραμμα όπου φαίνεται η % περιεκτικότητα των δειγμάτων σε CaCO3. Σελίδα 50

51 5.3.ΣΧΕΣΗ ΤOC-CaCO3 Όπως αναφέρθηκε τα περιβάλλοντα υψηλής παραγωγικότητας οργανικού υλικού παρατηρούνται σε ιζήματα που αποτίθενται σε περιοχές με στάσιμα νερά και υψηλή παραγωγικότητα οργανικού υλικού. Ωστόσο, ένα μεγάλο μέρος του νεκρού οργανικού υλικού που παράχθηκε σε ένα τέτοιο περιβάλλον σαρώνεται και ανακυκλώνεται μέσα στο βιολογικό κύκλο. Αντίθετα, για να διατηρηθεί το οργανικό υλικό, το ποσοστό οξυγόνου των κατώτατων αλλά και των ενδιάμεσων στρωμάτων νερού του ιζήματος θα πρέπει να είναι πολύ χαμηλό ή μηδέν. Τέτοιες συνθήκες είναι δυνατόν να δημιουργηθούν ή από την υπερπαραγωγή οργανικού υλικού ή σε περιβάλλοντα τα οποία χαρακτηρίζονται από περιορισμένη κυκλοφορία νερού. Οι περιοχές στις οποίες το οργανικό υλικό είναι άφθονο είναι εκείνες με έντονη παρουσία ζωής. Για παράδειγμα, στο θαλάσσιο και λιμναίο βυθό, στα στάσιμα και αναγωγικού χαρακτήρα νερά, όταν το μορφολογικό ανάγλυφο βυθίζεται γρήγορα και υπάρχει έλλειψη βακτηρίας δράσης το οργανικό υλικό αφθονεί. Αντίθετα, η διάβρωση οδηγεί στην οξείδωση του οργανικού υλικού των μητρικών πετρωμάτων αλλά και στην διάλυση και καθίζηση των ορυκτών στα ψαμμιτικά και ασβεστολιθικά πετρώματα. Τα παλαιοοικολογικά χαρακτηριστικά (οργανικό υλικό, ποσό οξυγόνου) επηρεάζονται από το επίπεδο της στάθμης της θάλασσας (Tovar et al., 2010). Επίσης, η διάλυση του ανθρακικού ασβεστίου (CaCO3) επηρεάζεται από την θερμοκρασία, την πίεση και την μερική πίεση του διοξειδίου του άνθρακα (CO2). Η διάλυση του ανθρακικού ασβεστίου (CaCO3) ελέγχεται από την διάλυση του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) : CaCO3 + H20 + CO2 Ca++ + 2HCO Όσο περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα (CO2) μπορεί να διαλυθεί στο νερό, τόσο πιο πολύ θα είναι και το ανθρακικό ασβέστιο (CaCO3) που θα διαλυθεί. Εφόσον το CO2 διαλύεται ευκολότερα στις υψηλές πιέσεις και στις χαμηλές θερμοκρασίες, έτσι και το CaCO3 διαλύεται περισσότερο στα βαθιά νερά του ωκεανού παρά στα επιφανειακά νερά. Εκτός από την πίεση και την θερμοκρασία, ο κορεσμός σε CaCO3 εξαρτάται και από το ph. Όσο μεγαλύτερο είναι το ph του νερού, τόσο πιο μεγάλη είναι και η συγκέντρωση σε CO2 και ο βαθμός κορεσμού. Όσο CO2 προστίθεται στο νερό τόσο CaCO3 μπορεί να διαλυθεί. Δηλαδή, όσο Σελίδα 51

52 περισσότερο CO2 προστίθεται στα βαθιά νερά του ωκεανού λόγω της αναπνοής των οργανισμών τόσο πιο εύκολα το νερό του πυθμένα διαβρώνει τα ασβεστιτικά κελύφη. Κατά την αποσύνθεση των θαλάσσιων ιζημάτων από το οξυγόνο και την οξείδωση του οργανικού υλικού, CO2 απελευθερώνεται στο νερό των πόρων. Αυτό το CO2 μειώνει το ph του νερού των πόρων που είναι υποκορεσμένο σε CaCO3. Τότε το CO2 μπορεί να γίνει ουδέτερο κατά την διάλυση του CaCO3 των ιζημάτων. Με αυτήν την διαδικασία το CaCO3 που πέφτει σε έναν πυθμένα με υπερκορεσμένο σε CaCO3 νερό μπορεί να υποβληθεί σε μετά-αποθετική διάλυση. (Martin & Sayles., 2004). Η διάλυση του CaCO3 από τους οργανισμούς μπορεί (metabolic dissolution) είναι ανεξάρτητη από τον κορεσμό των περιβαλλόντων νερών (Milliman et al., 1999). Από την άλλη πλευρά, το CaCO3 στα πελαγικά ιζήματα ελέγχεται από: 1) την έκταση της παροχής άνθρακα στο θαλάσσιο πυθμένα σε σταθερή ένταση διαλύσεως (παράγοντας της παραγωγικότητας). 2) διακυμάνσεις στην περιεκτικότητα του άνθρακα σε σταθερό ρυθμό τροφοδοσίας άνθρακα (παράγοντας της διαλυτοποίησης), 3) αλλαγή στις αναλογίες των ασβεστούχων/πυριτικών σωματιδίων στην ροή και 4) αραίωση από μη βιογενές υλικό όπως αιολικά και ηφαιστειακά σωματίδια. (Boo- Keun Khim et. a1., 2011). Γνωρίζοντας το ποσοστό του οργανικού υλικού των ιζημάτων μπορούμε να αναγνωρίσουμε τα περιβάλλοντα απόθεσης των ιζημάτων αυτών. Επίσης, η ανάλυση Ανθρακικού Ασβεστίου χρησιμοποιείται στην ιζηματολογική ανάλυση για να χαρακτηρίσει περιβάλλοντα απόθεσης των ιζημάτων. Όπου η σχέση μεταξύ CaCO3 - TOC μέσα στα ιζήματα είναι αντιστρόφως ανάλογη σημαίνει ότι το CO2 που παράγεται από την αποσύνθεση του TOC στα βαθύτερα τμήματα του πυθμένα (όπου έχουμε απουσία κυκλοφορίας και ανακύκλωσης Ο2) και στα ιζήματα, μειώνει το ph του νερού επισπεύδοντας την διάλυση CaCO3 που παράγεται στα πιο επιφανειακά βάθη. Αυτό συμβαίνει για ιζήματα με ποσοστό TOC πάνω από 12% ή για εποχικούς ανοξικούς πυθμένες Dean (1999, 2002). Αντίθετα όπου παρατηρείται θετική συσχέτιση των δύο ποσοστών συμβαίνει λόγω της απομάκρυνσης του CO2 καθώς και σε υψηλές θερμοκρασίες όπου μειώνεται η διαλυτότητα του CaCO3 και το ph στα ανώτερα τμήματα της υφαλοκρηπίδας και συνεπώς επιταχύνεται η παραγωγή CaCO3 (Hodell et al., 1998). Η διακοπή της σχέσης αυτής μέσα στην στρωματογραφική στήλη δείχνει ότι το CaCO3 στα ιζήματα ελέγχεται κυρίως από την διάλυσή του σε μεγάλα βάθη και στα ιζήματα λόγω της αποσύνθεσης του οργανικού υλικού. Σελίδα 52

53 Συμπερασματικά, θα μπορούσαμε να ομαδοποιήσουμε την σχέση των δύο παραμέτρων σε δύο σχέσεις: 1. Αρνητική συσχέτιση: α. ΤΟC μεγάλο και CaCO3 μικρό, δείχνοντας αναγωγικές συνθήκες, β. TOC μικρό και CaCO3 μεγάλο, δείχνοντας οξειδωτικές συνθήκες, 2. Θετική συσχέτιση με: α. και τα δύο ποσοστά χαμηλά, που ίσως δείχνουν ανοξικές συνθήκες (χαμηλό CaCO3) με χαμηλή όμως, οργανική παραγωγικότητα, β. και τα δύο ποσοστά υψηλά που πιθανά οφείλονται σε οξειδωτικές συνθήκες (ψηλό CaCΟ3) με ψηλό αντίστοιχα ΤΟC ίσως εξ αιτίας του γρήγορου ρυθμού ενταφιασμού σε μια γρήγορα βυθιζόμενη λεκάνη όπου το οργανικό δεν προλαβαίνει να οξειδωθεί. Με βάση τα ποσοστά του οργανικού υλικού και του ανθρακικού ασβεστίου, έτσι όπως υπολογίστηκαν για τα δείγματα της περιοχής μελέτης, κατασκευάστηκε ένα συνθετικό διάγραμμα (εικόνα 28), προκειμένου να γίνει σύγκριση των δύο δεδομένων. Στο διάγραμμα αυτό εντοπίστηκε η συσχέτιση των δύο παραμέτρων ενώ παράλληλα προσδιορίστηκαν και η εντονότερες διακυμάνσεις μεταξύ τους. Παρακάτω ακολουθεί το διάγραμμα συσχέτισης οργανικού υλικού με το ανθρακικό ασβέστιο (εικόνα 28). Τ. 2 Τ. 4 Τ. 1 Τ. 3 Εικόνα 45: Σχέση οργανικού άνθρακα (TOC) και ανθρακικού ασβεστίου των δειγμάτων της περιοχής μελέτης. Η διακεκομμένη γραμμή δηλώνει την αρνητική συσχέτιση μεταξύ ανθρακικού και οργανικού υλικού, ενώ η ενιαία γραμμή, την θετική. Σελίδα 53

54 Από την σύγκριση λοιπόν των διαγραμμάτων της εικόνας 28, φαίνεται να υπάρχει μια θετική συσχέτιση των δύο ποσοστών για τα δείγματα Π-7, Π-9, Π-18β, Π-19, Π-25 και Π-27. Σε αντίθεση, τα δείγματα Π-5, Π-29, Π-30, Π-32, Π-33 και Π-40 παρουσιάζουν αρνητική συσχέτιση. Γενικότερα, στην περιοχή μελέτης αυτό που προκύπτει από τη σύγκριση του ανθρακικού ασβεστίου με τον οργανικό άνθρακα είναι πως πρόκειται για μια λεκάνη ιζηματογένεσης με κυκλοφορία οξυγόνου που δημιουργεί οξειδωτικές συνθήκες. Πιο συγκεκριμένα, από το δείγμα Π-25 έως το Π-36 (Τομή 1 και Τομή 2), παρουσιάζονται υψηλά ποσοστά ανθρακικού ασβεστίου, και χαμηλά οργανικού υλικού. Επομένως στην ακολουθία αυτή επικρατούν οξειδωτικές συνθήκες. Ωστόσο δεν μπορούμε να προβούμε σε κάποιο συμπέρασμα από την σύγκριση των υπολοίπων δειγμάτων αφού μια από τις δυο παραμέτρους, δηλαδή είτε το ανθρακικό είτε το οργανικό υλικό, παραμένουν σταθερές (εικόνα 28) 5.4.ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ - ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Η κοκκομετρική ανάλυση αποτελεί τη βάση των ιζηματολογικών αναλύσεων και προσφέρει τον υπολογισμό μιας σειράς από χαρακτηριστικές στατιστικές παραμέτρους από τους οποίους χαρακτηρίζονται: 1. Η κατανομή του κοκκομετρικού μεγέθους των κόκκων των ιζημάτων 2. Τα ποσοστά κατανομής των ομάδων μεγεθών των κόκκων του πετρώματος 3. Η ταξινόμηση του πετρώματος από το οποίο ανακτήθηκε το δείγμα 4. Το περιβάλλον απόθεσης των ιζημάτων Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε αποτελείται από τρία μέρη, την αποσυμπέτρωση του δείγματος, την κοκκομετρική ανάλυση με κόσκινα, και τέλος με πιπέττα, όπως εξάλλου περιγράφεται παρακάτω. Η κοκκομετρική ανάλυση με τη μέθοδο κοσκίνων-πιπέτας πραγματοποιήθηκε όπως αυτή περιγράφεται από τον Folk (1974). Η μεθοδολογία αυτή χρησιμοποιεί κόσκινα για τους κόκκους με διάμετρο μεγαλύτερο των 0,063 mm (ή 4 φ) κόκκοι μεγέθους άμμου ή μεγαλύτερο) (Kaufman, 2006). Η μέθοδος των κοσκίνων καθορίζει τη διάμετρο των κόκκων ως το ελάχιστο μήκος της πλευράς ενός τετραγώνου μέσο του Σελίδα 54

55 οποίου ο κόκκος μπορεί να περάσει (Konert and Vandenberghe, 1997). Οι κόκκοι με μικρότερο μέγεθος είναι συνήθως συνεκτικοί ή έχουν ηλεκτροστατικά φορτία που τους καθιστούν ακατάλληλους για ξηρή κοσκίνιση (Kaufman, 2006). Για αυτούς τους κόκκους χρησιμοποιείται η μέθοδος της πιπέτας η οποία βασίζεται στο νόμο του Stokes και προσδιορίζει το μέγεθος των λεπτόκοκκων σωματιδίων από την ταχύτητα καθίζησης κάτω από συγκεκριμένες και γνωστές συνθήκες. Η μέθοδος της πιπέτας πραγματοποιείται αφού το λεπτομερές υλικό διαχωριστεί από το υπόλοιπο με υγρή κοσκίνιση. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται ευρύτατα για την ανάλυση των λεπτόκοκκων ιζημάτων που απαρτίζονται κυρίως από πηλό και άργιλο, με συμμετοχή λεπτομερούς άμμου (fine sand) που ποσοστιαία σπανίως υπερβαίνουν το 10%. Η χρήση της μεθόδου της πιπέτας βασίζεται στις παρακάτω παραδοχές (Konert and Vandenberghe, 1997): imentation speed) είναι σταθερή και δεν είναι μεγάλη. αίρες. -3). σωματιδίων και των τοιχωμάτων του δοχείου καθίζησης. Η κοκκομετρική ανάλυση, η οποία αποσκοπεί στον προσδιορισμό των κοκκομετρικών παραμέτρων για την περιγραφή της κοκκομετρικής κατανομής των ιζημάτων, πραγματοποιείται με τη μέθοδο της πιπέτας (pipette analysis) στον σύνολο των δειγμάτων. Από κάθε δείγμα λαμβάνεται περίπου 20 gr, τα οποία τοποθετούνται σε ποτήρι ζέσεως των 600ml, προστίθενται περίπου 100ml απιονισμένου νερού και το περιεχόμενο αναδεύεται επί 5 ως 10 λεπτά κατά αραιά χρονικά διαστήματα. Μετά την πάροδο περίπου 24 ωρών προστίθενται 25ml H 2 O 2 (30% κατά όγκο) με ταυτόχρονη ισχυρή ανάδευση. Θα παρατηρηθεί έντονος αναβρασμός, ο οποίος σε σύντομο διάστημα καταπαύει. Για τη διαπίστωση του σωστού αποτελέσματος προσθέτουμε μικρές ποσότητες H 2 O 2 (περίπου 5ml). Εφόσον συνεχίζει να παρατηρείται αναβρασμός, συνεχίζουμε να Σελίδα 55

56 προσθέτουμε μικρές ποσότητες H 2 O 2 κατά αραιά χρονικά διαστήματα μέχρι την πλήρη κατάπαυση του αναβρασμού. Η κατάπαυση του αναβρασμού σημαίνει την πλήρη οξείδωση του οργανικού υλικού (πρωτεΐνη, υδατάνθρακες ), το οποίο έχει εγκλεισθεί μέσα στο υπό ανάλυση δείγμα και συγχρόνως επιτυγχάνεται η πλήρης αποσυμπέτρωση των δειγμάτων στους επιμέρους κόκκους (individual particles) από τους οποίους συνίστανται. Ακολούθως βράζεται το δείγμα ισχυρά για δέκα λεπτά πάνω σε φλόγα Bunsen για την πλήρη διάσπαση του H 2 O 2. Το περιεχόμενου του ποτηριού ζέσεως αφήνεται στη συνέχεια να ψυχθεί (εικόνα 29) και κατόπιν προστίθενται μικρές ποσότητες απιονισμένου νερού εκπλένοντας συγχρόνως τα τοιχώματα του ποτηριού. Το δείγμα στη συνέχεια υφίσταται έκπλυση για την απομάκρυνση των προϊόντων οξείδωσης. Κατόπιν προστίθενται 25ml Calgon (μεταφωσφορικό νάτριο). Το Calgon χρησιμοποιείται ως μέσον διασποράς (peptizer) με αποτέλεσμα την αποφυγή συγκολλήσεως των κόκκων της αργίλου και την αποφυγή της κροκίδωσής της. Η δράση του Calgon υποβοηθείται με την προηγηθείσα καταστροφή και απομάκρυνση του οργανικού υλικού με τη χρήση H 2 O 2 και με την έκπλυση. Eικόνα 29: Δείγματα μετά διάσπασή τους με Perintrol. Το εν διασπορά ίζημα εκχύνεται εντός ενός διαβρεγμένου πλέγματος (κόσκινο) των 250 Mesh το οποίο τοποθετείται πάνω από ένα μεγάλο χωνί επίσης διαβρεγμένο με απιονισμένο νερό. Το διερχόμενο από το κόσκινο υλικό συλλέγεται μέσα σε έναν κύλινδρο των 1000ml. Το παραμένον επί του κόσκινου υλικό μεταφέρεται με τη Σελίδα 56

57 χρήση υδροβολέα εντός μιας πορσελάνινης κάψας ή ενός ποτηριού ζέσεως και τοποθετείται μέσα σε ξηραντήριο για την ξήρανσή του στους 110 ο C. Το συγκρατιθέν υλικό αποτελεί την λεπτή άμμο και την ποσότητα πηλού και αργίλου που συγκρατήθηκε από το υγρό κόσκινο. Με τη χρήση κόσκινου 250 Mesh και με ταυτόχρονη δόνηση το συγκρατιθέν ποσό πηλού και αργίλου αποχωρίζεται από το κλάσμα της άμμου και προστίθεται μέσα στον ογκομετρικό κύλινδρο των 1000ml. Κατόπιν ο ογκομετρικός κύλινδρος συμπληρώνεται μέχρι την ανώτερη χαραγή με απιονισμένο νερό και τοποθετείται εντός υδρόλουτρου σταθερής θερμοκρασίας 30οC. Ακολουθεί το στάδιο της αναρρόφησης. Το περιεχόμενο του κυλίνδρου υφίσταται ανάδευση διάρκειας 2 ως 3 λεπτών. Μετά την παύση της αναδεύσεως και μετά την παρέλευση 20 λαμβάνεται με τη βοήθεια σιφωνίου των 25ml σε βάθος 20cm από την ελεύθερη επιφάνεια του εναιωρήματος κλάσμα το οποίο μεταγγίζεται σε ένα ποτήρι ζαχάρεως που έχει προζυγισθεί. Η ενέργεια αυτή επαναλαμβάνεται στο βάθος των 10cm και σε χρόνους 1 26, 6 16, 24 22, 1 h 37 28, 6 h 30 10, μετά το πέρας της εκάστοτε απαιτούμενης αναδεύσεως (εικόνα 30). Εικόνα 30: Διαδικασία μεθόδου πιπέτας (pipette analysis) (Εργαστήριο Ιζηματολογίας, Πανεπιστήμιο Πατρών). Σελίδα 57

58 Το υλικό των ποτηριών ζαχάρεως ξηραίνεται στους 110 ο C και ακολούθως φέρεται προς ψύξη. Τα ποτήρια ζυγίζονται εκ νέου και υπολογίζεται το βάρος των περιεχόμενων κλασμάτων εκ της διαφοράς των δύο ζυγίσεων. Από το ευρισκόμενο βάρος των κλασμάτων αφαιρείται το βάρος του Calgon που περιέχεται μέσα στα κλάσματα και λαμβάνεται το πραγματικό τους βάρος. Το αθροιστικό επί τοις % βάρος του κάθε κλάσματος υπολογίζεται από τον ακόλουθο τύπο: 100*(S+SC-P) S+SC S= το βάρος του κλάσματος της άμμου SC= το βάρος του κλάσματος του πηλού και της αργίλου P= το βάρος του κλάσματος που πήραμε από το σιφώνι πληρώσεως επί 40. Το αθροιστικό επί τοις % (CP) των επιμέρους κλασμάτων αργίλου και πηλού προβάλλονται συναρτήσει των αντίστοιχων διαμέτρων (d) των κόκκων επί χάρτη συχνότητας (probability percentage paper) και λαμβάνεται η αθροιστική καμπύλη συχνότητας (Cumulative frequency curve) των κοκκομετρηθέντων δειγμάτων. Στην συγκεκριμένη μελέτη ακολουθήθηκαν τα παρακάτω βήματα. Στο πρώτο μέρος της ανάλυσης, πάρθηκαν περίπου 25g από κάθε δείγμα και προστέθηκαν σε 100ml απεσταγμένου νερού, το μίγμα αναδεύφθηκε κατά αραιά χρονικά διαστήματα. Στη συνέχεια προστέθηκαν 25ml Η 2 Ο 2 και παρατηρήθηκε έντονος αναβρασμός λόγω της οξείδωσης του οργανικού υλικού. Τα δείγματα αναδεύφθηκαν επανειλημμένα. Προστέθηκαν μικρές ποσότητες Η 2 Ο 2 μέχρι να σταματήσει ο βρασμός, γεγονός που σημαίνει πλήρη οξείδωση του οργανικού υλικού και αποσυμπέτρωση του δείγματος. Το μίγμα έβρασε για 10 λεπτά για την πλήρη διάσπαση του Η 2 Ο 2, αφέθηκε να κρυώσει και προστέθηκαν 25ml μεταφοσφορικού νατρίου (Calgon) ως μέσο διασποράς για την αποφυγή συγκόλλησης και κροκίδωσης των κόκκων της αργίλου. Τα δείγματα πέρασαν από υγρό κόσκινο 250 Mesh και το μεν λεπτόκοκκο μέρος οδηγήθηκε σε κυλινδρικό σωλήνα 1000 ml, ενώ το αδρόκοκκο που παρέμεινε στο κόσκινο τοποθετήθηκε για ξήρανση σε πυραντήρα στους 100 ο C. Στο δεύτερο μέρος της ανάλυσης, το αδρόκοκκο μέρος του δείγματος μετά την ξήρανσή του τοποθετήθηκε στο πάνω μέρος σειράς κόσκινων ταξινομημένων με το μέγεθος του ανοίγματός τους από -5,5 phi έως 4 phi, ώστε να διαχωριστούν οι κόκκοι από το κλάσμα των χαλικιών έως της πολύ λεπτής άμμου (εικόνες 31 & 32). Ο διαχωρισμός επιτεύχθηκε με δόνηση της σειράς των κόσκινων για 15 λεπτά. Στη συνέχεια, το Σελίδα 58

59 συγκρατιθέν μέρος του δείγματος σε κάθε κόσκινο ζυγίστηκε και αυτό που πέρασε το τελευταίο κόσκινο των 250 Mesh (4 phi) προστέθηκε στον κυλινδρικό σωλήνα των 1000ml, όπου νωρίτερα διαχωρίστηκε το μεγαλύτερο μέρος του λεπτόκοκκου υλικού. Εικόνες 31 & 32: Κοκκομετρική ανάλυση με κόσκινα (Εργαστήριο Ιζηματολογίας, Πανεπιστήμιο Πατρών). Στο τρίτο μέρος της ανάλυσης, και εφόσον το λεπτόκοκκο υλικό αποτέλεσε τουλάχιστον το 10% του συνόλου του δείγματος, πραγματοποιήθηκε περαιτέρω διαχωρισμός του δείγματος με τη μέθοδο της πιπέττας. Ο κυλινδρικός σωλήνας των 1000 ml που περιείχε το σύνολο του δείγματος που πέρασε το κόσκινο των 250 Mesh συμπληρώθηκε έως τα 1000 ml και τοποθετήθηκε σε υδρόλουτρο σε σταθερή θερμοκρασία 30 ο C. Το περιεχόμενο του κυλίνδρου υπέστη ανάδευση για 2-3 λεπτά (εικόνα 33) για να ξεκινήσουν οι δειγματοληψίες με βαθμονομημένη πιπέττα των 25 ml (εικόνα 34), σε ακριβή χρονικά διαστήματα και βάθη από την ελεύθερη στάθμη του μίγματος, σύμφωνα με τον Πίνακα 2. Εικόνα 34: Πρώτη μέτρηση κατά την διαδικασία Εικόνα 33: Ανάδευση κατά την πιπέττα Σελίδα 59

60 Πίνακας 2: Μέθοδος της πιπέττας Μετά το πέρας της δειγματοληψίας, τα κλάσματα των δειγμάτων τοποθετήθηκαν σε πυραντήρα στους 100 ο C. Τέλος, τα δείγματα αφέθηκαν να κρυώσουν, ζυγίστηκαν και υπολογίστηκε το διορθωμένο βάρος του κάθε κλάσματος μετά την αφαίρεση του βάρους του Calgon σε ποσοστό επί τοις %. Τα βάρη συμπληρώθηκαν σε φόρμες υπολογισμού και διαμορφώθηκαν οι κοκκομετρικές καμπύλες των δειγμάτων. Επιπλέον, υπολογίστηκαν οι στατιστικές παράμετροι των δειγμάτων, με βάση των οποίων ερμηνεύθηκαν τα περιβάλλοντα απόθεσης των ιζημάτων καθώς και οι μηχανισμοί μεταφοράς και απόθεσής τους. Οι στατιστικοί δείκτες που χρησιμοποιήθηκαν υπολογίσθηκαν με τους παρακάτω τύπους (Πίνακας 3). ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ Διάμεσος Md Αριθμητικός Μέσος Μz Τυπική Απόκλιση σg Τυπική Απόκλιση σi ΤΥΠΟΙ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ Φ50 (Φ16+Φ50+Φ84)/3 (Φ84-Φ16)/2 ((Φ84-Φ16)/4)+((Φ95-Φ5)/6,6) ((Φ16+Φ84-2*Φ50)/(2*(Φ84- Ασυμμετρία SK1 Φ16)))+((Φ5+Φ95-2*Φ50)/(2*(Φ95-Φ5))) Πίνακας 3: Στατιστικοί παράμετροι.. Σελίδα 60

61 5.4.1.Κοκκομετρική Ανάλυση Προσδιορισμός Στατιστικών Παραμέτρων- Αποτελέσματα Τα αποτελέσματα των κοκκομετρικών αναλύσεων που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής παρουσιάζονται στο Παράρτημα. Από τις κοκκομετρικές καμπύλες που προέκυψαν υπολογίστηκαν οι στατιστικές παράμετροι των κοκκομετρικών κατανομών των δειγμάτων με τη χρήση των υπολογιστικών τύπων των γραφικών παραμέτρων κατά Folk & Word (1957). Ο υπολογισμός των παραμέτρων αυτών έγινε με τη χρήση του λογισμικού Origin 6 Professional για τις κοκκομετρικές καμπύλες που προέκυψαν από τη μέθοδο κοσκίνων-πιπέτας. Επίσης έγινε υπολογισμός των % ποσοστών των κλασμάτων άμμου, πηλού και αργίλου τα οποία ύστερα από προβολή σε τρίγωνα ταξινόμησης κατά Folk & Word (1957), προσδιορίστηκε ο λιθολογικός χαρακτήρας των δειγμάτων. Τέλος κατασκευάστηκε το διάγραμμα CM, που πρότεινε αρχικά ο Passega (1957). Στο διάγραμμα αυτό προβάλλονται σε διλογαριθμικό σύστημα αξόνων η διάμεσος (Md), στον οριζόντιο άξονα και το 1% εκατοστημόριο (1φι), στον κατακόρυφο άξονα, εφόσον πρώτα μετατράπηκαν τα μεγέθη αυτά σε μικρόμετρα (μm). Η προβολή αυτή παράγει πεδία, κάθε ένα από τα οποία χαρακτηρίζει τον τρόπο μεταφοράς του ιζήματος Καθορισμός των στατιστικών παραμέτρων της κοκκομετρικής κατανομής Τα βάρη των κλασμάτων, που προέκυψαν από την κοκκομετρική ανάλυση, μετατράπηκαν στους στατιστικούς πίνακες σε αθροιστικά επί τοις % βάρη. Κατόπιν κατασκευάστηκαν οι κοκκομετρικές καμπύλες αθροιστικής επί τοις % συχνότητας σε κανονικό χάρτη πιθανότητας (normal probability graph paper) με τετμημένη σε απλή αριθμητική κλίμακα, στην οποία απεικονίζεται η κλίμακα φ και με τεταγμένη σε κλίμακα συχνότητας πιθανότητας στην οποία απεικονίζονται τα αθροιστικά επί τοις % βάρη. Με τη βοήθεια των καμπυλών αυτών υπολογίστηκαν τα εκατοστημόρια Φ5,Φ16,Φ25,Φ50,Φ75,Φ84,Φ95. Στις περιπτώσεις, που εξέλιπαν κάποια από τα μικρά εκατοστημόρια, ο προσδιορισμός του αποτελέσματος γινόταν συμπερασματικά με προέκταση της καμπύλης προς τα κάτω (extrapolation). Αντίθετα όταν το ποσοστό Σελίδα 61

62 πηλού-αργίλου ήταν μεγαλύτερο του 5% και συνεπώς αδύνατος ο απ ευθείας προσδιορισμός κάποιων από τα μεγάλα εκατοστημόρια, τότε ο υπολογισμός των τετμημένων γινόταν γραμμικά-γεωμετρικά (Καρκάνας, 2006) με τη βοήθεια των παρακάτω τύπων: Φ95 = 14 5 * 5%/α% = 14 25/α Φ84 = 14 5 * 16%/α% = 14 80/α Φ75 = 14 5 * 25%/α% = /α Φ50 = 14 5 * 50%/α% = /α όπου α% = η εκατοστιαία συμμετοχή της αργίλου στο δείγμα. Στη συνέχεια, με γνωστές πλέον τις τιμές των εκατοστημορίων για κάθε ένα δείγμα, υπολογίστηκαν οι στατιστικές παράμετροι της κοκκομετρικής κατανομής των δειγμάτων με τη χρήση των υπολογιστικών τύπων των γραφικών παραμέτρων κατά Folk & Word (1957)(Πίνακας 3). Η χρήση πινάκων, που απεικονίζονται οι στατιστικές παράμετροι, βοηθά στην αναγνώριση των περιβαλλόντων και υπό-περιβαλλόντων αποθέσεις, για το λόγο αυτό είναι σημαντική και η εύρεση τους. Βάσει των αριθμητικών τιμών των στατιστικών παραμέτρων, όπως αυτές υπολογίστηκαν με τον τρόπο που περιγράφηκε παραπάνω, είναι δυνατός ο χαρακτηρισμός των ιζημάτων ανάλογα με το βαθμό ταξινόμησής τους (σi), τη λοξότητα ή ασυμμετρία τους (Ski) και την κύρτωση τους (KG), σύμφωνα με τις ονοματολογίες ταξινόμησης, που έχουν προτείνει οι Folk & Word (1957)(Πίνακας 4). ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΒΑΘΜΟΥ ΤΑΞΙΝΟΜΙΣΗΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΑΣΥΜΜΕΤΡΙΑΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΚΥΡΤΩΣΗΣ <0,35 Πολύ καλή (+1)-(+0,3) Πολύ θετική <0,67 Πολύ πλατύκυρτη 0,35-0,50 Καλή (+0,3)-(+0,1) Θετική 0,67-0,90 Πλατύκυρτη 0,50-0,70 Μετρίως (+0,1)-(-0,1) Συμμετρική 0,90-1,11 Μεσόκυρτη καλή 0,70-1,00 Μέτρια (-0,1)-(-0,3) Αρνητική 1,11-1,50 Λεπτόκυρτη 1,00-2,00 Φτωχή (-0,3) (-1) Πολύ αρνητική 1,50-3,00 Πολύ λεπτόκυρτη 2,00-4,00 Πολύ φτωχή >3,00 Υπερβολικά λεπτόκυρτη >4 Υπερβολικά φτωχή Πίνακας 4 : Πίνακας όπου παρουσιάζονται οι λεκτικοί χαρακτηρισμοί των στατιστικών παραμέτρων. Σελίδα 62

63 Στην παράκτια ζώνη παρατηρείται αύξηση του μέσου μεγέθους από τη μέση της παράκτιας ζώνης έως την περιοχή πίσω από την ακτή κατά 0.350Q. Ο βαθμός ταξιθέτησης ακολουθεί την ίδια εξέλιξη με σ1 στις ακτές από καλό έως πολύ καλό (<0.350Q). Ο καλύτερος βαθμός ταξιθέτησης για την άμμο επιτυγχάνεται στο κλάσμα με μέσο μέγεθος (Μz) από 1Q έως 3Q. Τότε παρατηρούμε ότι οι αποθέσεις αυτές έχουν βαθμό ταξιθέτησης (σ1) από 0.25 έως ενώ οι ποτάμιες από έως Παρατηρώντας γενικά τον βαθμό ταξιθέτησης της άμμου, βλέπουμε ότι τον καλύτερο βαθμό ταξιθέτησης τον έχουν οι θίνες, μετά οι αποθέσεις ακτών και κατόπιν, οι ποτάμιες και θαλάσσιες αποθέσεις κοντά στην ακτή. Οι αποθέσεις στην πεδιάδα πλημμυρίδας, σε αλλουβιακά ριπίδια και σε υποπαράκτιες θέσεις, παρουσιάζουν τον πιο άσχημο βαθμό ταξιθέτησης. Οι άμμοι πίσω από την ακτή, έχουν καλύτερο βαθμό ταξιθέτησης κατά 0.10 έως 0.15 από τις άμμους κοντά στην ακτή. Στις ποτάμιες αποθέσεις έχουμε βαθμό ταξιθέτησης (σ1) μεγαλύτερο του 1,20 και SK1 μικρότερο του 1 και το μέσο μέγεθος (MZ) μεταξύ 0.15 έως 0.35 m. Στις θαλάσσιες αποθέσεις και συγκεκριμένα για τις αποθέσεις παραλιών, το σ1 κυμαίνεται από 1.1 έως 1.23 και το Sκ1 είναι μικρότερο του 1, ενώ στις κοκκομετρικές καμπύλες των ιζημάτων αυτών, παρατηρούνται δύο κυρτώσεις που αντιστοιχούν σε διαφορετικούς πληθυσμούς ιζημάτων. Στις ρηχές έχουμε άσχημο βαθμό ταξιθέτησης (σ1) ενώ το SK1ειναι μικρότερο του 1. Με κριτήριο το SK1, διαπιστώνουμε ότι με ομοιόμορφη ελαφρά αλλαγή από αρνητικές σε θετικές τιμές SK1 δείχνονται παραλίες ακτών κόλπων, ενώ σε λιμναίες παραλίες, τα περισσότερα ιζήματα κοντά στην ακτογραμμή και πίσω από αυτήν προς την χέρσο, έχουν ελαφρά αρνητικές τιμές SK1. Τέλος, έχουμε θετικές τιμές SK1, στις παράκτιες αποθέσεις και αρνητικές τιμές SK1 στις αποθέσεις θινών. Παρακάτω ακολουθούν πίνακες με τις στατιστικές παραμέτρους έτσι όπως υπολογίστηκαν καθώς και ο χαρακτηρισμός τους (Πίνακες 5, 6, 7, 8). Επίσης, παρατίθενται τα τρίγωνα Folk με προβολές τόσο μεμονωμένα για τα δείγματα κάθε τομής (εικόνες 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 και 42) όσο και συγκεντρωτικά (εικόνες 43 & 44), καθώς και οι Πίνακες 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 και 16, οι οποίοι εμπεριέχουν Σελίδα 63

64 το λιθολογικό χαρακτήρα των δειγμάτων, με τα ποσοστά πηλού, άμμου, ιλύος και χαλικιών έτσι όπως προσδιορίστηκαν ύστερα. ΔΕΙΓΜΑ Μd Mz σg σi3 SK1 KG Π-1 3,48 4,30 2,77 2,99 0,51 1,07 Π-2-2,15-1,40 2,01 2,06 0,60 1,20 Π-3 5,18 5,51 2,92 3,46 0,15 1,59 Π-4 5,55 5,95 2,54 2,88 0,30 1,20 Π-5 6,15 5,51 1,83 1,66-0,44 0,66 Π-6 5,32 5,00 1,14 1,49-0,12 1,74 Π-7 2,91 3,44 2,88 3,11 0,41 0,18 Π-8 4,21 4,48 2,03 2,50 0,35 1,42 Π-9 3,50 3,54 2,57 2,89 0,23 1,57 Π-10 5,29 4,96 1,11 1,33-0,17 1,23 Π-11 5,54 5,53 2,16 2,55 0,17 1,35 Π-12 5,00 4,84 2,02 2,19-0,10 1,17 Π-13 5,86 5,36 3,78 3,87-0,06 1,18 Π-14 4,96 3,96 3,77 3,39-0,31 1,06 Π-15-0,61-0,16 2,23 2,16 0,35 0,93 Π-16 4,61 4,84 2,25 2,67 0,28 1,48 Π-17-0,068-0,41 2,13 2,12 0,27 1,02 Π-18α 5,04 5,12 2,15 2,53 0,24 1,37 Π-18β -0,97-0,52 2,30 2,16 0,37 0,78 Π-19 6,00 6,53 1,73 2,20 0,50 1,63 Π-20-2,82-1,99 1,77 1,94 0,75 1,34 Π-21 4,07 3,65 2,91 2,20-0,09 1,44 Π-22 3,36 4,04 2,44 2,82 0,48 1,34 Π-23-0,98-0,22 2,14 2,11 0,54 3,22 Π-24 0,13 0,93 3,65 3,90 0,45 1,30 Π-25 8,42 8,02 4,73 4,15-0,13 0,79 Π-32 5,85 6,05 2,12 2,84 0,15 2,05 Π-33 0,11 1,02 3,68 3,41 0,42 0,67 Π-34-2,20-1,61 1,62 1,83 0,62 1,57 Π-35 5,71 5,61 1,84 1,85 0,00 1,22 Π-36 5,53 5,61 1,77 2,17 0,26 1,68 Π-37 3,75 4,42 2,60 2,86 0,48 1,16 Π-38 5,73 5,86 2,14 2,47 0,27 1,40 Π ,04 1,98 1,95 0,09 0,99 Π-40 1,27 1,28 0,66 0,69 0,08 1,07 Π-41 4,61 5,27 2,08 2,76 0,41 3,18 Π-42 3,65 4,32 3,87 4,01 0,29 0,98 Πίνακας 5: Οι στατιστικές παράμετροι έτσι όπως υπολογίστηκαν, ύστερα από την κοκκομετρική ανάλυση. Σελίδα 64

65 ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΤΥΠΙΚΗ ΑΠΟΚΛΙΣΗ (σi) ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ Π-1 2,99 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-2 2,06 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-3 3,46 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-4 2,88 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-5 1,66 Φτωχή ταξιθέτηση Π-6 1,49 Φτωχή ταξιθέτηση Π-7 3,11 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-8 2,50 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-9 2,89 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-10 1,33 Φτωχή ταξιθέτηση Π-11 2,55 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-12 2,19 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-13 3,87 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-14 3,39 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-15 2,16 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-16 2,67 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-17 2,12 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-18α 2,53 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-18β 2,16 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-19 2,20 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-20 1,94 Φτωχή ταξιθέτηση Π-21 2,20 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-22 2,82 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-23 2,11 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-24 3,90 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-25 4,15 Υπερβολικά φτωχή ταξιθέτηση Π-32 2,84 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-33 3,41 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-34 1,83 Φτωχή ταξιθέτηση Π-35 1,85 Φτωχή ταξιθέτηση Π-36 2,17 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-37 2,86 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-38 2,47 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-39 1,95 Φτωχή ταξιθέτηση Π-40 0,69 Μετρίως καλή ταξιθέτηση Π-41 2,76 Πολύ φτωχή ταξιθέτηση Π-42 4,01 Υπερβολικά φτωχή ταξιθέτηση Πίνακας 6: Στατιστικές παράμετροι των δειγμάτων (τυπική απόκλιση) και ο χαρακτηρισμός τους. Σελίδα 65

66 ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΑΣΥΜΜΕΤΡΙΑ (SK1) ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ Π-1 0,51 Πολύ Θετική Π-2 0,60 Πολύ Θετική Π-3 0,15 Θετική Π-4 0,30 Πολύ Θετική Π-5-0,44 Πολύ αρνητική Π-6-0,12 Αρνητική Π-7 0,41 Πολύ Θετική Π-8 0,35 Πολύ Θετική Π-9 0,23 Θετική Π-10-0,17 Αρνητική Π-11 0,17 Θετική Π-12-0,10 Συμμετρική Π-13-0,06 Συμμετρική Π-14-0,31 Πολύ αρνητική Π-15 0,35 Πολύ Θετική Π-16 0,28 Θετική Π-17 0,27 Θετική Π-18α 0,24 Θετική Π-18β 0,37 Πολύ Θετική Π-19 0,50 Πολύ Θετική Π-20 0,75 Πολύ Θετική Π-21-0,09 Συμμετρική Π-22 0,48 Πολύ Θετική Π-23 0,54 Πολύ Θετική Π-24 0,45 Πολύ Θετική Π-25-0,13 Αρνητική Π-32 0,15 Θετική Π-33 0,42 Πολύ Θετική Π-34 0,62 Πολύ Θετική Π-35 0,00 Πολύ Θετική Π-36 0,26 Θετική Π-37 0,48 Πολύ Θετική Π-38 0,27 Θετική Π-39 0,09 Συμμετρική Π-40 0,08 Συμμετρική Π-41 0,41 Πολύ Θετική Π-42 0,29 Θετική Πίνακας 7: Στατιστικές παράμετροι των δειγμάτων (ασυμμετρία) και ο χαρακτηρισμός τους. Σελίδα 66

67 ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΚΥΡΤΩΣΗ (KG) ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ Π-1 1,07 Μεσόκυρτη Π-2 1,20 Λεπτόκυρτη Π-3 1,59 Πολύ λεπτόκυρτη Π-4 1,20 Λεπτόκυρτη Π-5 0,66 Πολύ πλατύκυρτη Π-6 1,74 Πολύ λεπτόκυρτη Π-7 0,18 Πολύ πλατύκυρτη Π-8 1,42 Λεπτόκυρτη Π-9 1,57 Πολύ λεπτόκυρτη Π-10 1,23 Λεπτόκυρτη Π-11 1,35 Λεπτόκυρτη Π-12 1,17 Λεπτόκυρτη Π-13 1,18 Λεπτόκυρτη Π-14 1,06 Μεσόκυρτη Π-15 0,93 Μεσόκυρτη Π-16 1,48 Λεπτόκυρτη Π-17 1,02 Μεσόκυρτη Π-18α 1,37 Λεπτόκυρτη Π-18β 0,78 Πλατύκυρτη Π-19 1,63 Πολύ λεπτόκυρτη Π-20 1,34 Λεπτόκυρτη Π-21 1,44 Λεπτόκυρτη Π-22 1,34 Λεπτόκυρτη Π-23 3,22 Υπερβολικά λεπτόκυρτη Π-24 1,30 Λεπτόκυρτη Π-25 0,79 Πλατύκυρτη Π-32 2,05 Πολύ λεπτόκυρτη Π-33 0,67 Πλατύκυρτη Π-34 1,57 Πολύ λεπτόκυρτη Π-35 1,22 Λεπτόκυρτη Π-36 1,68 Πολύ λεπτόκυρτη Π-37 1,16 Λεπτόκυρτη Π-38 1,40 Λεπτόκυρτη Π-39 0,99 Μεσόκυρτη Π-40 1,07 Μεσόκυρτη Π-41 3,18 Υπερβολικά λεπτόκυρτη Π-42 0,98 Μεσόκυρτη Πίνακας 8: Στατιστικές παράμετροι των δειγμάτων (κύρτωση) και ο χαρακτηρισμός τους. Σελίδα 67

68 ΤΟΜΗ 1 ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΜΜΟΣ % ΠΗΛΟΣ % ΑΡΓΙΛΟΣ % ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ Π-1 58, ,70 11,32 Πηλούχος άμμος Π-4 27, , ,99642 Αμμούχος πηλός Π-5 34, , , Αμμούχος πηλός Π-6 21, , , Αμμούχος πηλός Π-7 66, , , Πηλούχος άμμος Π-8 47, , ,2455 Αμμούχος πηλός Π-9 61, , , Πηλούχος άμμος Π-10 25, , , Αμμούχος πηλός Π-11 26, , ,03859 Αμμούχος πηλός Π-12 41, , , Αμμούχος πηλός Π-13 33, , ,16592 Αμμούχος ιλύς Π-16 43, ,21 11,50382 Αμμούχος πηλός Π-18α 40, , ,66903 Αμμούχος πηλός Π-19 5, , ,68013 Πηλός Π-22 59, , , Πηλούχος άμμος Π-25 20, , ,31471 Αμμούχα άργιλος Πίνακας 9 : Τα % ποσοστά των κλασμάτων άμμου, πηλού, αργίλου και ο λιθολογικός χαρακτήρας έτσι όπως προέκυψαν από τα τρίγωνα ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 1. Εικόνα 35: Τρίγωνο ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 1, όπως προέκυψε από τα αποτελέσματα της μεθόδου κοσκίνων- πιπέτας. Σελίδα 68

69 ΤΟΜΗ 1 ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΧΑΛΙΚΙ % ΑΜΜΟΣ % ΙΛΥΣ % ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ Π-2 68, , , Ιλυούχα αμμούχα χαλίκια Π-3 1, , ,9111 Ελαφρώς χαλικώδη αμμούχα ιλύς Π-14 7, , ,91321 Χαλικώδης ιλύς Π-15 41, ,2674 6, Ιλυούχα αμμούχα χαλίκια Π-17 43, , , Αμμούχα χαλίκια Π-18β 49, , ,0437 Αμμούχα χαλίκια Π-20 76, , , Ιλυούχα αμμούχα χαλίκια Π-21 1, , ,60413 Ελαφρώς χαλικώδη αμμούχα ιλύς Π-23 48, , , Ιλυούχα αμμούχα χαλίκια Π-24 36, , ,88181 Ιλυούχα αμμούχα χαλίκια Πίνακας 10: Τα % ποσοστά των κλασμάτων άμμου, ιλύς, χαλικιών και ο λιθολογικός χαρακτήρας έτσι όπως προέκυψαν από τα τρίγωνα ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 1. Εικόνα 36: Τρίγωνο ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 1, όπως προέκυψε από τα αποτελέσματα της μεθόδου κοσκίνων- πιπέτας Σελίδα 69

70 ΤΟΜΗ 2 ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΜΜΟΣ % ΠΗΛΟΣ % ΑΡΓΙΛΟΣ % ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ Π-32 15, , ,07984 Αμμούχος πηλός Πίνακας 11: Τα % ποσοστά των κλασμάτων άμμου, πηλού, αργίλου και ο λιθολογικός χαρακτήρας έτσι όπως προέκυψαν από τα τρίγωνα ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 2. Εικόνα 37: Τρίγωνο ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 2, όπως προέκυψε από τα αποτελέσματα της μεθόδου κοσκίνων- πιπέτας Σελίδα 70

71 ΤΟΜΗ 2 ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΧΑΛΙΚΙ % ΑΜΜΟΣ % ΙΛΥΣ % ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ Π-33 39, , ,62382 Ιλυούχα αμμούχα χαλίκια Πίνακας 12: Τα % ποσοστά των κλασμάτων άμμου, ιλύς, χαλικιών και ο λιθολογικός χαρακτήρας έτσι όπως προέκυψαν από τα τρίγωνα ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 2. Εικόνα 38: Τρίγωνο ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 2, όπως προέκυψε από τα αποτελέσματα της μεθόδου κοσκίνων- πιπέτας Σελίδα 71

72 ΤΟΜΗ 3 ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΜΜΟΣ % ΠΗΛΟΣ % ΑΡΓΙΛΟΣ % ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ Π-35 21,911 67, ,49957 Αμμούχος πηλός Π-36 19, , ,90473 Αμμούχος πηλός Π-37 54, , ,36075 Πηλούχος άμμος Π-38 23, , ,45894 Αμμούχος πηλός Π-39 40, ,5089 8, Αμμούχος πηλός Πίνακας 13: Τα % ποσοστά των κλασμάτων άμμου, πηλού, αργίλου και ο λιθολογικός χαρακτήρας έτσι όπως προέκυψαν από τα τρίγωνα ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 3. Εικόνα 39: Τρίγωνο ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 3, όπως προέκυψε από τα αποτελέσματα της μεθόδου κοσκίνων- πιπέτας Σελίδα 72

73 ΤΟΜΗ 3 ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΧΑΛΙΚΙ % ΑΜΜΟΣ % ΙΛΥΣ % ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ Π-34 75, , , Ιλυούχα αμμούχα χαλίκια Πίνακας 14: Τα % ποσοστά των κλασμάτων άμμου, ιλύς, χαλικιών και ο λιθολογικός χαρακτήρας έτσι όπως προέκυψαν από τα τρίγωνα ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 3. Εικόνα 40: Τρίγωνο ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 3, όπως προέκυψε από τα αποτελέσματα της μεθόδου κοσκίνων- πιπέτας Σελίδα 73

74 ΤΟΜΗ 4 ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΜΜΟΣ % ΠΗΛΟΣ % ΑΡΓΙΛΟΣ % ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ Π-40 98, , Άμμος Π-41 17, , ,44584 Αμμούχος πηλός Πίνακας 15: Τα % ποσοστά των κλασμάτων άμμου, πηλού, αργίλου και ο λιθολογικός χαρακτήρας έτσι όπως προέκυψαν από τα τρίγωνα ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 4. Εικόνα 41: Τρίγωνο ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 4, όπως προέκυψε από τα αποτελέσματα της μεθόδου κοσκίνων- πιπέτας Σελίδα 74

75 ΤΟΜΗ 4 ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΧΑΛΙΚΙ % ΑΜΜΟΣ % ΙΛΥΣ % ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ Π-42 5, , ,29026 Χαλικώδης ιλής Πίνακας 16: Τα % ποσοστά των κλασμάτων άμμου, ιλύς, χαλικιών και ο λιθολογικός χαρακτήρας έτσι όπως προέκυψαν από τα τρίγωνα ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 4. Εικόνα 42: Τρίγωνο ταξινόμησης κατά Folk (1957) για την ΤΟΜΗ 4, όπως προέκυψε από τα αποτελέσματα της μεθόδου κοσκίνων- πιπέτας Σελίδα 75

76 Εικόνα 43: Τρίγωνο ταξινόμησης κατά Folk (1957), όπως προέκυψε από τα αποτελέσματα της μεθόδου κοσκίνων- πιπέτας Σελίδα 76

77 Εικόνα 44: Τρίγωνο ταξινόμησης κατά Folk (1957), όπως προέκυψε από τα αποτελέσματα της μεθόδου κοσκίνων- πιπέτας Σελίδα 77

78 Διαγράμματα προσδιορισμού του τρόπου μεταφοράς Γενικά Η μεταφορά των ιζηματογενών κόκκων από τη μητρική τους πηγή προς το περιβάλλον απόθεσης τους καθώς και ο τόπος με τον οποία γίνεται η απόθεση στο περιβάλλον αυτό καθορίζονται από τους παρακάτω τρεις νόμους της ρευστομηχανικής: 1. Τον αριθμό Reynolds, ο οποίος συσχετίζει τις δυνάμεις αδράνειας προς το ιξώδες για ένα κόκκο ιζήματος που κινείται μέσα σε ένα ρευστό και είναι: R= U dp/m, όπου R είναι ο αριθμός Reynolds, U η ταχύτητα του ρευστού ή του κινούμενου κόκκου, d η διάμετρος του αγωγού, p η πυκνότητα του ρευστού και m το ιξώδες του ρευστού. Για μια δεδομένη κατάσταση, ο αριθμός Reynolds μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διαχωρίσει δυο διαφορετικούς τύπους συμπεριφοράς των ρευστών στην οριακή επιφάνεια ενός στερεού, που μπορεί να είναι η επιφάνεια ενός καναλιού ή η επιφάνεια ενός ιζηματογενούς κόκκου, που κινείται μέσα στο ρευστό αυτό. Σε ανοιχτούς αγωγούς για μικρούς αριθμούς Reynolds (<1000), η ροή είναι γραμμική ενώ για μεγάλους (>1000), η ροή είναι τυρβώδης. Η τιμή R=1000 δίνει το διαχωρισμό γραμμικής και τυρβώδους ροής. 2. Τον αριθμό Froude, ο οποίος συσχετίζει τις δυνάμεις αδράνειας προς τις δυνάμεις βαρύτητας και είναι ο λόγος της δύναμης που απαιτείται για να σταματήσει ένας κινούμενος κόκκος ιζήματος προς τη δύναμη της βαρύτητας και ισούται με: F=U/(g L)., για κλειστούς αγωγούς και F=U/(g D)1/2, για ανοιχτούς αγωγούς, όπου U παριστάνεται η ταχύτητα του ρευστού ή του κόκκου, με g η επιτάχυνση της βαρύτητας, με L το μήκος που διατρέχει ο κόκκος μέχρι να σταματήσει και με D το βάθος του καναλιού.7 3. Τον αριθμό Weber, ο οποίος συσχετίζει τις δυνάμεις αδράνειας προς τις δυνάμεις της επιφανειακής ενέργειας και είναι σημαντικός στην περίπτωση, που ένα ρευστό ρέει μέσα σε ένα πορώδες υλικό: W=U2dp/σ, όπου U παριστάνεται η ταχύτητα του Σελίδα 78

79 ρευστού, d είναι η διάμετρος της σταγόνας ή του κόκκου, p η πυκνότητα και σ η επιφανειακή ενέργεια. Ανάλογα με το βάρος και το μέγεθος, που έχει ένας κόκκος, μπορεί να μεταφερθεί από ένα ρευστό με τους εξής τρόπους: στήλης και αφορά τους βαρύτερους κόκκους (κροκάλες). τμήματος της υδάτινης στήλης και αφορά τα υλικά μεγέθους κόκκων άμμου. ινης στήλης και αφορά τα λεπτότερα υλικά (πηλό, άργιλο). Η μεταφορά του υλικού με κύλιση και αναπήδηση προκαλείται από ρεύματα έλξης, ενώ η μεταφορά με έλξη και αιώρηση προκαλείται με ρεύματα πυκνότητας. Ο τρόπος μεταφοράς των ιζημάτων στην περιοχή μελέτης, ελέγχθηκε με τη χρήση του διαγράμματος CM: Στο διάγραμμα αυτό, που πρότεινε αρχικά ο Passega (1957), προβάλλονται σε διλογαριθμικό σύστημα αξόνων η διάμεσος (Md), στον οριζόντιο άξονα και το 1 % εκατοστημόριο (1φ), στον κατακόρυφο άξονα, εφόσον πρώτα μετατραπούν τα μεγέθη αυτά σε μικρόμετρα (μm=microns). Η προβολή αυτή παράγει πεδία καθένα από τα οποία χαρακτηρίζει ένα ιδιαίτερο περιβάλλον απόθεσης. Στην εικόνα 45 φαίνεται το διάγραμμα όπως διαμορφώθηκε μετά από σειρά αναλύσεων του Passega (1957, 1964) και των Passega & Byramjee (1969). Στο διάγραμμα αυτό διαμορφώνεται ένα ελικοειδές πεδίο αποτελούμενο από τέσσερα τμήματα. Τα σημεία που απεικονίζονται στο τμήμα ΝΟ, αντιστοιχούν σε κόκκους, που κυλίονται στον πυθμένα ενός πεδίου απόθεσης, ακόμη και όταν δεν υπάρχει στροβιλισμός. Στο τμήμα ΟΡ συμβαίνει κύλιση και αιώρηση του υλικού, ενώ στο τμήμα PQ αιώρηση και κύλιση. Οι κόκκοι που απεικονίζονται στο τμήμα QR, που είναι παράλληλο με την ευθεία C=M, στην κατωφέρεια του ελικοειδούς πεδίου, αποτίθενται μετά από διαβαθμισμένη αιώρηση, χωρίς κύλιση. Το υλικό, το οποίο αποτιθέμενο απεικονίζεται σε αυτό το τμήμα του πεδίου προβολής, συνίσταται από άμμο, το αιώρημα της οποίας έχει συγκέντρωση, που κυμαίνεται από 1 g/l έως 8,5g/l.το μέγεθος του μέγιστου κόκκου στη διαβαθμισμένη αιώρηση εξαρτάται από την αναταραχή που συμβαίνει όταν αρχίζει η απόθεση. Το τμήμα RS, είναι Σελίδα 79

80 Φ 1 (μm) παράλληλο προς τον άξονα Μ και αντιστοιχεί σε ομογενές αιώρημα, στην κορυφή μιας υδάτινης στήλης, ενώ μικρή τυρβώδης ροή κοντά στον πυθμένα δεν επιτρέπει την ταξινόμηση των αποτιθέμενων κόκκων. Τέλος τα πελαγικά ιζήματα απεικονίζονται στο κυκλικόπεδίο κοντά στην αρχή των αξόνων, μακριά από τη γραμμή C=M. Ένα πελαγικό αιώρημα συγκροτείται από κόκκους μεγέθους μικρότερου από 30μm-40μm Διάμεσος (μm) Εικόνα 45: Το διάγραμμα κατά Passega (1957, 1964) Αποτελέσματα Το διάγραμμα κατά Passega (1957, 1964), που κατασκευάστηκε από τα στοιχεία που προέκυψαν από την μέθοδο κοσκίνων-πιπέτας, συνάγεται ότι τα δείγματα έχουν μεταφερθεί κατά κύριο λόγο ως ομογενές αιώρημα. Πιο συγκεκριμένα, τα δείγματα της Τομής 1 στο σύνολό τους, έχουν μεταφερθεί σαν ομογενές αιώρημα. Ωστόσο ένα δείγμα της τομής αυτής έχει μεταφερθεί σαν διαβαθμισμένο αιώρημα, ένα με αιώρηση και κύλιση (δείγμα Π-7) και τέλος ένα με κύλιση (δείγμα Π-24). Στο σημείο αυτό να επισημάνουμε πως το δείγμα Π-25, που εμφανίζει υψηλό ποσοστό οργανικού υλικού, έχει μεταφερθει σαν αιώρημα. Τα δείγματα των Τομών 2,3 και 4 έχουν μεταφερθεί σαν ομογενές αιώρημα. Στην εικόνα 46 που ακολουθεί απεικονίζεται το Σελίδα 80

81 Φ 1 (μm) διάγραμμα CM (Passega 1957,1964), με βάση τα αποτελέσματα της μεθόδου κοσκίνων-πιπέτας ΤΟΜΗ 1 TOMH 2 Π-25 TOMH TOMH Διάμεσος (μm) Εικόνα 46 : Διάγραμμα CM (Passega 1957, 1964), με βάση τα αποτελέσματα της μεθόδου κοσκίνωνπιπέτας, για τα δείγματα από την περιοχή μελέτης, Πιτσίδια. Το βέλος δηλώνει δείγμα με υψηλό ποσοστό οργανικού υλικού Διαγράμματα προσδιορισμού περιβαλλόντων ιζηματογένεσης Γενικά Για τον προσδιορισμό των περιβαλλόντων ιζηματογένεσης ποτάμιας δράσης, κυματικής δράσης, παράκτια, αποθέσεις ήρεμων υδάτων, θίνες χρησιμοποιήθηκε το διάγραμμα Stewart (1958): Το διάγραμμα που πρότεινε ο Stewart (1958) ήταν μια από τις πρώτες προσπάθειες να ερμηνευτούν τα περιβάλλοντα απόθεσης ιζημάτων με προβολή των στατιστικών παραμέτρων σε άξονες. Στο διάγραμμα αυτό προβάλλεται η διάμεσος (Md) στον ορίζοντα άξονα και η σταθερή απόκλιση (σi) στον κατακόρυφο άξονα και ορίζοντα με σαφήνεια περιοχές, στις οποίες προβάλλονται ιζήματα, των οποίων η προέλευση οφείλεται σε ποτάμια και κυματική δράση, καθώς και περιοχή που δείχνει αργή Σελίδα 81

82 απόθεση σε περιβάλλον ήρεμων υδάτων. Το συμπέρασμα που προκύπτει από το διάγραμμα Stewart(1958) για την περιοχή μελέτης, Πιτσίδια, είναι ότι έχουμε αργή απόθεση ιζημάτων σε ήρεμα νερά. Στην εικόνα 47 φαίνεται το διάγραμμα διαμέσου-ταξινόμησης (Stewart, 1958) στο οποίο απεικονίζονται τα δείγματα από την περιοχή μελέτης, Πιτσίδια. Από το διάγραμμα συμπεραίνουμε ότι κατά κύριο λόγο ο τρόπος απόθεσης των ιζημάτων ως επί των πλείστον έγινε αργά σε ήρεμα νερά. Πιο συγκεκριμένα, ο τρόπος απόθεσης των ιζημάτων για την Τομή 1, είναι αργή απόθεση σε ήρεμα νερά. Ωστόσο έξι δείγματα της τομής αυτής δηλώνουν ποτάμια δράση. Η απόθεση των ιζημάτων για την Τομή 2 και 3 είναι αργή απόθεση σε ήρεμα νερά, με την διαφορά ότι ένα δείγμα της Τομής 3 (δείγμα Π-34) έχει αποτεθεί λόγω ποτάμιας δράσης. Τέλος, η απόθεση του ενός δείγματος της Τομής 4, οφείλεται σε κυματική δράση, ενώ το άλλο παρουσιάζει αργή απόθεση σε ήρεμα νερά. 3 Π-25 2,5 2 TOMH 1 σ1 1,5 TOMH 2 TOMH 3 1 TOMH 4 0, Md Εικόνα 47: Διάγραμμα διαμέσου-ταξινόμησης (Stewart, 1958) στο οποίο απεικονίζονται τα δείγματα από την περιοχή μελέτης, Πιτσίδια. Το βέλος δηλώνει δείγμα με υψηλό ποσοστό οργανικού υλικού. Σελίδα 82

83 Αποτελέσματα Παρατηρώντας το διάγραμμα κατά Stewart (1958), καταλήγουμε ότι στην περιοχή μελέτης μας, έχουμε αργή απόθεση ιζημάτων σε ήρεμα νερά. Σε συνδυασμό με το διάγραμμα κατά Passega (1994), που κατασκευάστηκε και παρατίθεται πιο πάνω μπορούμε να καταλήξουμε συμπερασματικά, ότι τα ιζήματα στην εξεταζόμενη περιοχή αποτέθηκαν ως ομογενές αιώρημα κατά κύριο λόγω, με το ρυθμό απόθεσης να είναι αργός, σε ήρεμα-στάσιμα νερά. Επίσης με την βοήθεια των στατιστικών παραμέτρων, κατασκευάστηκαν τα εξής παρακάτω διαγράμματα: 1. Διάγραμμα κατά Friedman(1979) με προβολή του σi με το Ski (εικόνα 48), στο οποίο καμία από τις τιμές δεν προβάλλεται πάνω σε αυτό, διότι οι τιμές του σi είναι μεγαλύτερες του Διάγραμμα κατά Amarall(1977), με προβολή του Mz με το Ski (εικόνα 49). Σε αυτό το διάγραμμα επίσης δεν προβάλλεται καμία τιμή του Mz, καθώς δεν είναι μεταξύ 1 και Διαγράμματα κατά Valia & Cameron (1979), με προβολή (α) των Mz και Ski και (β) των Ski και σi (εικόνες 51 & 52). 4. Διαγράμματα κατά Moila & Visher (1968) με προβολή του KG και του Ski (εικόνα 50). Ωστόσο πρέπει να τονισθεί, ότι υπάρχουν αποκλίσεις μεταξύ των ερευνητών στα διάφορα διαγράμματα που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό των περιβαλλόντων απόθεσης. Για τον λόγο αυτό, καλό θα είναι στο μέτρο του δυνατού να προσδιορίζεται το περιβάλλον απόθεσης και από άλλα στοιχεία (παλαιοντολογικά, ιζηματολογικα κλπ) και στην συνέχεια να συγκρίνουμε και να ενισχύουμε τα αποτελέσματα αυτά, με την χρησιμοποίηση των διαφόρων διαγραμμάτων. Παρακάτω παρατίθενται τα παραπάνω διαγράμματα έτσι όπως κατασκευάστηκαν: Σελίδα 83

84 ΤΟΜΗ 1 Sk ,2 0,4 0,6 0,8 1 ΤΟΜΗ 2 TOMH 3-1 TOMH σ1 Εικόνα 48: Διάγραμμα κατά Friedman (1979) με προβολή του σ1 με το Ski. 0,6 0,4 0,2 TOMH 1 Sk1-1E-15 TOMH 2-0,2-0,4 TOMH 3 TOMH 4-0,6 1 1,5 2 2,5 3 Μz Εικόνα 49: Διάγραμμα κατά Amarall (1979) με προβολή του Mz με το Ski. Σελίδα 84

85 0,6 0,4 SK1 0,2-1E-15 ΠΟΤΑΜΙΟ TOMH 1 TOMH 2-0,2 Π-25 ΘΑΛΑΣΣΙΟ TOMH 3 TOMH 4-0,4-0,6 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 KG Εικόνα 50: Διαγράμματα κατά Moiola & Visher (1968) με προβολή του Kg με το Sk1. Το βέλος δηλώνει δείγμα με υψηλό ποσοστό οργανικού υλικού. 0,6 0,4 0,2 ΜΙΚΡΟΥ ΒΑΘΟΥΣ TOMH 1 Sk1-1E-15 ΜΕΓΑΛΟΥ ΒΑΘΟΥΣ TOMH 2 TOMH 3-0,2 TOMH 4-0,4-0,6 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 σ1 Εικόνα 51: Διαγράμματα κατά Valia & Cameron (1979) με προβολή (α) των σ1 και Sk1 Σελίδα 85

86 0,6 0,4 0,2 TOMH 1 Sk1-1E-15 ΜΙΚΡΟΥ ΒΑΘΟΥΣ TOMH 2 ΜΕΓΑΛΟΥ ΒΑΘΟΥΣ TOMH 3-0,2 Π-25 TOMH 4-0,4-0, Mz. Εικόνα 52: Διαγράμματα κατά Valia & Cameron (1979) με προβολή (β) των Mz και Sk1. Το βέλος δηλώνει δείγμα με υψηλό ποσοστό οργανικού υλικού. Από τα παραπάνω διαγράμματα, προκύπτει ότι το κύριο μέρος των δειγμάτων από την περιοχή μελέτης έχει αποτεθεί σε περιβάλλον υφαλοκρηπίδας (μικρά βάθη), στοιχείο που υποστηρίζεται από τα διαγράμματα Valia & Cameron (εικόνες 51 & 52) καθώς και Moiola & Visher (εικόνα 50), που παρατίθενται παραπάνω. Πιο συγκεκριμένα, τα δείγματα της Τομής 1 εμφανίζουν ποτάμιο περιβάλλον ιζηματογένεσης, μικρού βάθους σύμφωνα με τον συνδυασμό των διαγραμμάτων κατά Moiola & Visher και Valia & Cameron. Εξαίρεση αποτελούν 8 δείγματα που δηλώνουν θαλάσσιο περιβάλλον ιζηματογένεσης, μεγάλου βάθους. Τα δείγματα αυτά είναι τα εξής: Π-5, Π-6, Π-10, Π-12, Π-13, Π-14, Π-21 και Π-25 με το τελευταίο να παρουσιάζει υψηλό ποσοστό οργανικού υλικού. Σε συνδυασμό με τα διαγράμματα Stewart και Passega που παρατίθενται παραπάνω και με τη βοήθεια των διαγραμμάτων Valia & Cameron και Moila & Visher, τελικώς καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι το μεγαλύτερο μέρος των δειγμάτων, για την Τομή 1, έχουν αποτεθεί σε περιβάλλον υφαλοκρηπίδας (μικρά βάθη), σαν ομογενές αιώρημα, σε ήρεμαστάσιμα νερά. Σελίδα 86

87 Τα δείγματα των Τομών 2,3 και 4 έχουν αποτεθεί σε ποτάμιο περιβάλλον ιζηματογένεσης, μικρού βάθους δηλώνοντας πιθανόν περιβάλλον υφαλοκρηπίδας. Σε συνδυασμό με τα διαγράμματα Stewart και Passega που παρατίθενται παραπάνω, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι τα ιζήματα των Τομών 2,3 και 4, κατά κύριο λόγο, έχουν αποτεθεί σε περιβάλλον υφαλοκρηπίδας, σαν ομογενές αιώρημα, σε ήρεμαστάσιμα νερά. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Ο 6.ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ Σκοπός αυτής της ενότητας αποτελεί τόσο η αξιολόγηση του βαθμού ωριμότητας της οργανικής ύλης του κάθε πεδίου, όσο και η ερμηνεία των περιβαλλόντων απόθεσης των ιζημάτων στην περιοχή μελέτης, στα Πιτσίδια. 1. Η ανάλυση του οργανικού άνθρακα έδειξε ότι τα δείγματα μας, είναι πολύ φτωχά σε οργανικό υλικό, με μέσο όρο 0,2%. Το δείγμα Π-25 παρουσιάζει τη μεγαλύτερη τιμή οργανικού άνθρακα, η οποία είναι 0,6169%, ενώ αντίθετα το δείγμα Π-42 παρουσιάζει την ελάχιστη τιμή οργανικού άνθρακα, η οποία είναι 0,03%. Συγκεκριμένα, για την Τομή 1, μέσος όρος του οργανικού υλικού είναι 0,2% με το δείγμα Π-7 να εμφανίζει το μικρότερο ποσοστό (0,030%) και το Π-25 το μεγαλύτερο (0,6169 %). Στην Τομή 2, ο μέσος όρος των δειγμάτων του οργανικού υλικού φθάνει το 0,3%. Η Τομή 3, έχει μέσο όρο 0,25% οργανικού υλικού και τέλος η Τομή 4 έχει μέσο όρο που αγγίζει μόλις το 0,083%. Συνοψίζοντας τα παραπάνω, η Τομή 2, εμφανίζει το μεγαλύτερο ποσοστό οργανικού υλικού, ενώ το μικρότερο το παρουσιάζει η Τομή 4. Συμπερασματικά, το χαμηλό ποσοστό που εμφανίζουν τα μελετιθέντα ιζήματα δηλώνει οξειδωτικές συνθήκες και πιθανόν το περιβάλλον ιζηματογένεσης να είναι περιβάλλον υφαλοκρηπίδας. Ωστόσο το δείγμα Π-25 (Τομή 1), που εμφανίζει το μεγαλύτερο ποσοστό οργανικού υλικού, ίσως να σηματοδοτεί θαλάσσιο περιβάλλον ιζηματογένεσης. Σελίδα 87

88 Ο μέσος όρος του οργανικού υλικού των δειγμάτων είναι κάτω από 0,5%. Έτσι, τα τελευταία παρουσιάζουν φτωχή δυνατότητα γένεσης υδρογονανθράκων με εξαίρεση το δείγμα Π-25, της Τομής 1, που εμφανίζει μέτρια δυνατότητα γένεσης. 2. Η ανάλυση του ανθρακικού ασβεστίου έδειξε ότι τα δείγματα είναι μέτρια εμπλουτισμένα σε ανθρακικό ασβέστιο. Ο μέσος όρος των δειγμάτων σε ποσοστό ανθρακικού ασβεστίου είναι 18%. Το δείγμα Π-30 παρουσιάζει τη μεγαλύτερη τιμή ανθρακικού ασβεστίου, η οποία είναι 96,53%, ενώ αντίθετα το δείγμα Π-36 παρουσιάζει την ελάχιστη τιμή ανθρακικού ασβεστίου, η οποία είναι 0,69%. Ωστόσο, τα δείγματα Π-19 με ποσοστό ανθρακικού ασβεστίου 58,1%, Π-26 με 51,74%, Π-27 με 45,04%, Π-28 με 74,62%, Π-29 με 62,87% και τέλος Π-30 με 96,53% παρουσιάζουν τιμές πολύ μεγαλύτερες από τον μέσο όρο των δειγμάτων σε ποσοστό ανθρακικού ασβεστίου. Συγκεκριμένα, η Τομή 1 παρουσιάζει μέσο όρο ανθρακικού ασβεστίου 18,3% με το δείγμα Π-4 να εμφανίζει το μικρότερο ποσοστό (1,26%) και το Π-30 το μεγαλύτερο (96,53Ο μέσος όρος των δειγμάτων του ανθρακικού ασβεστίου της Τομής 2 φθάνει το 31% ενώ η Τομή 3, εμφανίζει μέσο όρο που αγγίζει το 6,22%. Τέλος, στην Τομή 4, συναντάμε ποσοστό 14,17% ανθρακικού ασβεστίου. Συνοψίζοντας τα παραπάνω, η Τομή 2, εμφανίζει το μεγαλύτερο ποσοστό ανθρακικού ασβεστίου, ενώ το μικρότερο το παρουσιάζει η Τομή Η σύγκριση CaCO3 - TOC έδειξε πως πρόκειται για μια λεκάνη ιζηματογένεσης με κυκλοφορία οξυγόνου που δημιουργεί οξειδωτικές συνθήκες. Πιο συγκεκριμένα, από το δείγμα Π-25 έως το Π-36 (Τομή 1 και Τομή 2), παρουσιάζονται υψηλά ποσοστά ανθρακικού ασβεστίου, και χαμηλά οργανικού υλικού. Επομένως στην ακολουθία αυτή επικρατούν οξειδωτικές συνθήκες. Ωστόσο δεν μπορούμε να προβούμε σε κάποιο συμπέρασμα από την σύγκριση των υπολοίπων δειγμάτων αφού μια από τις δυο παραμέτρους, δηλαδή είτε το ανθρακικό είτε το οργανικό υλικό, παραμένουν σταθερές. 4. Η κύρια λιθολογία που επικρατεί είναι ο αμμούχος πηλός και φαίνεται από τα δείγματα πως γενικά το κλάσμα της αργίλου παρουσιάζει μικρές τιμές. Ωστόσο, παρατηρείται ανά τομή και η παρουσία χονδρόκοκκου υλικού. 5. Από την κοκκομετρική ανάλυση που πραγματοποιήθηκε, προέκυψε ότι το κύριο μέρος των δειγμάτων από την περιοχή μελέτης έχει αποτεθεί σε περιβάλλον Σελίδα 88

89 υφαλοκρηπίδας (μικρά βάθη). Πιο συγκεκριμένα, τα δείγματα της Τομής 1 εμφανίζουν ποτάμιο περιβάλλον ιζηματογένεσης, Εξαίρεση αποτελούν 8 δείγματα που δηλώνουν θαλάσσιο περιβάλλον ιζηματογένεσης, μεγάλου βάθους. Τα δείγματα αυτά είναι τα εξής: Π-5, Π-6, Π-10, Π-12, Π-13, Π-14, Π-21 και Π-25 με το τελευταίο να παρουσιάζει υψηλό ποσοστό οργανικού υλικού. Σε συνδυασμό με τα διαγράμματα Stewart και Passega που παρατίθενται παραπάνω και με τη βοήθεια των διαγραμμάτων Valia & Cameron και Moila & Visher, τελικώς καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι το μεγαλύτερο μέρος των δειγμάτων, για την Τομή 1, έχουν αποτεθεί σε περιβάλλον υφαλοκρηπίδας (μικρά βάθη), σαν ομογενές αιώρημα, σε ήρεμαστάσιμα νερά. Τα δείγματα των Τομών 2,3 και 4 έχουν αποτεθεί σε ποτάμιο περιβάλλον ιζηματογένεσης, μικρού βάθους δηλώνοντας πιθανόν περιβάλλον υφαλοκρηπίδας. Σε συνδυασμό με τα διαγράμματα Stewart και Passega, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι τα ιζήματα των Τομών 2,3 και 4, κατά κύριο λόγο, έχουν αποτεθεί σε περιβάλλον υφαλοκρηπίδας, σαν ομογενές αιώρημα, σε ήρεμα-στάσιμα νερά. Σελίδα 89

90 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΞΕΝΟΓΛΩΣΗ Allen P. A. and Allen J. R. (2005). Basin analysis: Principles and Applications. Blackwell Science, Oxford Allen P.A. and Collinson J. P. (1986). Lakes. In: READING H.G. (ed.) Sedimentaryenviroments and facies. Blackwell Science, Oxford Amaral, E.J., Pryor, W.A., (1977), Depositional environment of the St. Peter sandstone deduced by textural analysis. Jour. Sed. Petr., V47, Nol, Barnavas, S.P., (1979), Geochemistry of sediments from the eastern Pacific. Ph. D. Thesis University London pp.431. Bonneau, M., 1984, Correllation of the Hellenic Nappes in the south-east Aegean and their tectonic reconstruction, in Dixon, L.E., and Robertson, A.H.F., EDS., The geological evolution of the eastern Mediterranean, Volume 17: London, Geological Society of London, p Dean, W. (1999), The carbon cycle and biogeochemical dynamics in lake sediments. Joural of Paleolimnology 21: Dean, W. (2002), A 1500-year record of climatic and environmental changes in Elk Lake,Clearwater County, Minnesota II: geochemistry, mineralogy, and stable isotopes. J Paleolimnol 27: Folk, R.L., (1968), Petrology of Sedimentary Rocks. Hemphill Publishing Co, Austin, Texas, 170p. Folk, R.L., & Ward, W.S., (1957), Brazos river bar: a study in the significance of grain size parameters. Jour. Sed. Petr., 27, Nol, Friedman, G.M., (1979), Differences in size distributions of populations of particles among sands of various origins. Addendum to IAS Presidential Address. Sentimentology, 26, Gaudette, H.E., Flight, W.R., Toner, L., & Folger, D.W., (1974), An inexpensive titration method for the determination of organic carbon in recent sediments. Jour. Sed. Petr., 44, Gee G. W. and Bauder J. W. (1979). Rarticle size analysis by hydrometer: a simplified method for routine textural analysis and a sensitivity test test of measured parameters. Soil Sci Soc. Am. J. 43: Gluyas J. and Swarbrick R. (2004). Petroleum geosciences. Blackwell Science. pp 3-5, 93-98, Hodell, D. A., C. L. Schelske, G. L. Fahnenstiel, and L. L. Robbins. (1998), Biologically induced calcite and its isotopic composition in Lake Ontario. Limnology and Oceanography 43: Hunt JM. (1979). Petroleum Geochemistry and Geology. W.H. Freeman, San Francisco. Hunt JM. (1996). Petroleum Geochemistry and Geology: New York, W.H. Freeman and company, 743 p. Ibach, L.E.J., (1982), Relationship between sedimentation rate and total organic carbon content in ancient marine sediments. Ammer. Ass. Petr. Geol. Bui., 66, No2, , 12 figs, 4 tabl. Khim, B.-K., Kim, H.-J., Cho, Y.-S., Chi, S.-B., Yoo, C.-M., (2012), Orbital Variations of Biogenic CaCO3 and Opal Abundance in the Western and Central Equatorial Pacific Ocean During the Late Quaternary. Terr. Atmos. Ocean. Sci. 23-1, Σελίδα 90

91 Kontopoulos, N., Zelilidis,A. & Frydas,D. (1996), Late Neogene sedimentary and tectonostratigraphic evolution of southwestern Crete island, Greece. - N. Jb. Geol.Palaont. Abh., 202, Kontopoulos, N. & Zelilidis, A. (1997), Depositional processes in outer arc marginal subbasins during the Messinian. Examples from the western Crete Island, Greece. - Geologica Balcanica, 27, 1-2, Krijgsman, W., Hilgen, F.J. Langereis, C.G. and Zachariasse, W.J. (1994), The age of the Tortonian/Messinian boundary, Earth and Planetary Science L121. Krijgsman, W. (1996), Miocene magnetostratigraphy and cyclostratigraphy in the Mediterranean: extension of the astronomical polarity time scale, 207 pp, University of Utrecht Kukal, Z., (1971), Geology of recent sediments. Academic Press London and New York, 490 pp. Manickam, S., Barbaroux, L., and Ottman, F., (1985), Composition and mineralogy of suspend sediment in the fluvio-estuarine zone of the Loize River, France, Sedimentology 32, Martin, W., Sayles, F., (2004), The recycling of biogenic material of the seafloor. In : Holland, H.D. and Turekian, K.K. (eds.). Treatise on Geochemistry, Vol. 7, Sediments, Diagenesis and Sedimentary Rocks (ed. F.T. Mackenzie), Elsevier. Amsterdam, pp. Milliman J. D., Troy P. J., Balch W. M., Adams A. K., Li Y.-H., and Mackenzie F. T. Biologically mediated dissolution of calcium carbonate above the chemical lysocline? Deep-Sea Res. 46, Moila, R.J., & Visher, D.,(1968), Textural parameters: an evaluation, Jour. Sed. Petr., V260, p Passega, R., Byramjee, R.,(1969), Grain size image of Clastic deposits. Sentimentology, 13, Saadellah, R., Byramjee, R., (1969), Grain size and carbonate content in costal sediment of Iraq. Jour. Iraq G. Soc, 2, Sissingh, W. (1972), Late Cenozoic Ostracoda of the South Aegean island arc, Utrecht Micropal. Bull, 6, 187. Stewart H.B., (1958), Sedimentary reflections of depositional environments in San Miguel Lagoon, Baja California, Mexico: Am. Assoc. Petr. Geol. Bull., V42, p Ten Veen, J.H., & G. Postma (1999), Neogene tectonics and basin fill patterns in the Hellenic outer-arc (Crete- Greece). Basin Research, 11, Ten Veen, J.H., & P. T. Meijer (1998), Late Miocene to recent tectonic evolution of Crete (Greece): geological observations and model analysis, Tectonophysics, 298, Trask, P.D., (1939), Organic content of recent marine sediments. Recent marine sediments, Martin, W., Sayles, F., (2004), The recycling of biogenic material of the seafloor. In : Holland, H.D. and Turekian, K.K. (eds.). Treatise on Geochemistry, Vol. 7, Sediments, Diagenesis and Sedimentary Rocks (ed. F.T. Mackenzie), Elsevier. Amsterdam, pp. Milliman J. D., Troy P. J., Balch W. M., Adams A. K., Li Y.-H., and Mackenzie F. T. Biologically mediated dissolution of calcium carbonate above the chemical lysocline? Deep-Sea Res. 46, Moila, R.J., & Visher, D.,(1968), Textural parameters: an evaluation, Jour. Sed. Petr., V260, p Passega, R., Byramjee, R.,(1969), Grain size image of Clastic deposits. Sentimentology, 13, Saadellah, R., Byramjee, R., (1969), Grain size and carbonate content in costal sediment of Iraq. Jour. Iraq G. Soc, 2, Σελίδα 91

92 Sissingh, W. (1972), Late Cenozoic Ostracoda of the South Aegean island arc, Utrecht Micropal. Bull, 6, 187. Stewart H.B., (1958), Sedimentary reflections of depositional environments in San Miguel Lagoon, Baja California, Mexico: Am. Assoc. Petr. Geol. Bull., V42, p Ten Veen, J.H., & G. Postma (1999), Neogene tectonics and basin fill patterns in the Hellenic outer-arc (Crete- Greece). Basin Research, 11, Ten Veen, J.H., & P. T. Meijer (1998), Late Miocene to recent tectonic evolution of Crete (Greece): geological observations and model analysis, Tectonophysics, 298, Panagopoulos, G., Pyliotis I., Zelilidis A., Spyridonos E., Hamdan H., & Vafidis A. 3D modeling of biogenic gas-bearing Neogene deposits at Arkalochori region, Messara, Crete, Greece. Proceedings of IAMG, 5-9 September 2011, Saltzburg, p doi: /iamg Pasadakis, N., Manotsoglou, E., Zelilidis, A., LIC, M. (2009). Source rock geochemical study of shallow biogenic methane accumulations in Crete (Greece) island. Book of abstracts, 24th International Meeting on Organic Geochemistry. September 6 11, Bremen, Germany, 466. ΕΛΛΗΝΟΓΛΩΣΗ Βασιλάκης, Ε.Μ (2006), Μελέτη της τεκτονικής δομής της λεκάνης της Μεσσαράς, κεντρικής Κρήτης με τη βοήθεια τεχνικών τηλεσκόπισης και συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών, Διδακτορική Διατριβή, Δεμιρτσάκης Μ., (1976): Εισαγωγή στην Γεωλογία των Πετρελαίων Παπανικολάου Κ., Πασαδάκης Ν., Fowler M. Και Φώσκολος Α. (200). Χρήση των βιοδεικτών για τη μελέτη της προέλευσης των κοιτασμάτων υδρογονανθράκων και λιγνιτοφόρων λεκανών της Ελλάδας. 30ο Συνέδριο Ορυκτού Πλούτου, Αθήνα. Πασαδάκης Ν. (1995). Οι βιοδείκτες: Σημειώσεις για το μάθημα οργανική γεωχημεία ιζηματογενών πετρωμάτων Σταματάκη Σ., (2005): Σημειώσεις μαθήματος Μηχανική Πετρελαίων, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Ζεληλίδης Α., (1988): Σημειώσεις μαθήματος Γεωλογία Πετρελαίων. Πανεπ. Πατρών Πυλιώτης, Ι., (2008). Ιζηματολογική ανάλυση και παλιογεωγραφική εξέλιξη του Σχηματισμού του Βιάννου στην Λεκάνη της Μεσσαρά στην Κρήτη. Πτυχιακή εργασία.πανεπιστήμιο Πατρών. Φυτρολάκης, Ν. (1978). Συμβολή στη γεωλογική έρευνα της Κρήτης, Δελτίο Ελληνικής Γεωλογικής εταιρίας, ΧΙΙΙ, Σελίδα 92

93 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Π-1 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-1 Π-2 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-2 Σελίδα 93

94 Π-3 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-3 Π-4 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-4 Σελίδα 94

95 Π-5 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-5 Π-6 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-6 Σελίδα 95

96 Π-7 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-7 Π-8 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-8 Σελίδα 96

97 Π-9 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-9 Π-10 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-10 Σελίδα 97

98 Π-11 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-11 Π-12 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-12 Σελίδα 98

99 Π-13 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-13 Π-14 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-14 Σελίδα 99

100 Π-15 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-15 Π-16 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-16 Σελίδα 100

101 Π-17 Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-17 Π-18α Κοκκομετρική καμπύλη του δείγματος Π-18α Σελίδα 101