ΠΕΤΡΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΙ ΓΕΩΧΗΜΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΓΡΑΝΑΤΟΥΧΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ ΤΗΣ ΕΝΟΤΗΤΑΣ ΒΕΡΤΙΣΚΟΥ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑΣ - ΠΕΤΡΟΛΟΓΙΑΣ - ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Κ. ΓΕΩΡΓΙΑΔΗΣ Πτυχιούχος Γεωλογικού Τμήματος Μεταπτυχιακό Δίπλωμα Ειδίκευσης στην Πετρολογία-Γεωχημεία ΠΕΤΡΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΙ ΓΕΩΧΗΜΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΓΡΑΝΑΤΟΥΧΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ ΤΗΣ ΕΝΟΤΗΤΑΣ ΒΕΡΤΙΣΚΟΥ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΠΟΥ ΥΠΟΒΛΗΘΗΚΕ ΣΤΟ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΟΥ Α.Π.Θ. Θεσσαλονίκη 21

2

3 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑΣ - ΠΕΤΡΟΛΟΓΙΑΣ - ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑΣ ΓΕΩΡΓΙΑΔΗΣ Κ. ΙΩΑΝΝΗΣ Πτυχιούχος Γεωλογικού Τμήματος Α.Π.Θ. Κάτοχος Μ.Δ.Ε. στην Πετρολογία-Γεωχημεία Α.Π.Θ. Υπότροφος Αριστείας Επιτροπής Ερευνών Α.Π.Θ. 29 Υπότροφος Ευξείνου Λέσχης Θεσσαλονίκης 29 ΠΕΤΡΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΙ ΓΕΩΧΗΜΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΓΡΑΝΑΤΟΥΧΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ ΤΗΣ ΕΝΟΤΗΤΑΣ ΒΕΡΤΙΣΚΟΥ Υποβλήθηκε στο Τμήμα Γεωλογίας Τομέας Ορυκτολογίας Πετρολογίας Κοιτασματολογίας Ημερομηνία προφορικής εξέτασης: 1 η Νοεμβρίου 21 Συμβουλευτική Επιτροπή Καθηγητής Τσιραμπίδης Ανανίας, Επιβλέπων Καθηγητής Σταματάκης Μιχαήλ, Μέλος Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής Αναπλ. Καθηγητής Κορωναίος Αντώνιος, Μέλος Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής Επταμελής Εξεταστική Επιτροπή Καθηγητής Τσιραμπίδης Ανανίας, Τμήμα Γεωλογίας Α.Π.Θ., Επιβλέπων Καθηγητής Σταματάκης Μιχαήλ, Πρόεδρος Τμήματος Γεωλογίας & Γεωπερ/ντος Ε.Κ.Π.Α. Καθηγητής Σκλαβούνος Σπυρίδων, Τμήμα Γεωλογίας Α.Π.Θ. Αναπλ. Καθηγητής Κορωναίος Αντώνιος, Τμήμα Γεωλογίας Α.Π.Θ. Αναπλ. Καθηγητής Σικαλίδης Κωνσταντίνος, Τμήμα Χημικών Μηχανικών Α.Π.Θ. Λέκτορας Καντηράνης Νικόλαος, Τμήμα Γεωλογίας Α.Π.Θ. Λέκτορας Παπαδοπούλου Λαμπρινή, Τμήμα Γεωλογίας Α.Π.Θ.

4

5 ΙΩΑΝΝΗΣ Κ. ΓΕΩΡΓΙΑΔΗΣ Α.Π.Θ. Η έγκριση της διδακτορικής διατριβής από το Τμήμα Γεωλογίας της Σχολής Θετικών Επιστημών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης δεν υποδηλώνει αποδοχή των γνωμών του συγγραφέα. (Ν. 5343/1932, 22 παρ. 2)

6

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελ. ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 3 Κεφάλαιο 1 ο. ΓΕΩΛΟΓΙΑ & ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Εισαγωγή Γενική γεωλογία Μαγματισμός Γενική τεκτονική Νεοτεκτονική Πετρογραφία Μεταλπικά ιζήματα Χρήσεις γρανατών Έρευνα γρανατών στην Ελλάδα Δειγματοληψία και μέθοδοι ανάλυσης Κεφάλαιο 2 ο. ΙΣΤΟΛΟΓΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ Εισαγωγή Ιζηματογενείς δομές Κοκκομετρία και λιθολογία Στατιστική και ιστολογική μελέτη.. 35 Κεφάλαιο 3 ο. ΠΕΤΡΟΛΟΓΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ Εισαγωγή Πετρογραφική μελέτη Μικροσκοπική μελέτη Ακτινογραφική μελέτη Ορυκτολογία αργίλων Εισαγωγή Αργιλικά ορυκτά Ορυκτολογική σύσταση κλάσματος <5 μm Γεωχημική μελέτη Εισαγωγή Κύρια στοιχεία και ταξινόμηση Aποσάθρωση

8 3.4 Διαγράμματα μεταβολής...91 Κεφάλαιο 4 ο. ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΚΗ & ΧΗΜΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΓΡΑΝΑΤΩΝ Εισαγωγή Κρυσταλλοδομή Εισαγωγή Περιθλασιμετρία κόνεως ακτίνων-χ Μελέτη υπερύθρου (FTR) Ορυκτοχημεία Κεφάλαιο 5 ο. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Τιτλοδότηση και προσρόφηση Εισαγωγή Τιτλοδότηση οξικού οξέος Τιτλοδότηση (δις)όξινου φωσφορικού νατρίου Ετερογενής φωτοκαταλυτική οξείδωση Άλλες χρήσεις των κλαστικών γρανατών Συμπεράσματα Περίληψη Summary ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ 157 Ι. Καμπύλες συχνότητας και αθροιστικές καμπύλες συχνότητας ΙΙ. Φωτομικρογραφίες λεπτών τομών..185 ΙΙΙ. Περιθλασιογράμματα ακτίνων-χ των δειγμάτων που αναλύονται V. Περιθλασιογράμματα ακτίνων-χ των κλασμάτων < 5μm γρανατούχων δειγμάτων..223 V. Περιθλασιογράμματα ακτίνων-χ των κόνεων μονοκρυστάλλων γρανατών V. Μετρήσεις FTR κόνεων μονοκρυστάλλων γρανατών ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ A. Ελληνική..257 Β. Ξενόγλωσση

9 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η περιοχή που μελετάται στη διατριβή αυτή είναι από τις λιγότερο γνωστές όσον αφορά τη λεπτομερή περιγραφή της πετρογραφίας, της γεωχημείας και της ορυκτολογίας των κλαστικών ιζημάτων που προκύπτουν από την αποσάθρωσή των πετρωμάτων που την απαρτίζουν. Παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, αφού αποτελεί τον κορμό της Βόρειας Ελλάδας και βρίσκεται ανάμεσα σε δύο μεγάλες τεκτονικές ζώνες, της Περιροδοπικής Ζώνης στα δυτικά και της Μάζας Ροδόπης στα ανατολικά. Αυτή η διατριβή στοχεύει στη λεπτομερή μελέτη των σύγχρονων (Τεταρτογενών) αποθέσεων άμμου της Ενότητας Βερτίσκου της Σερβομακεδονικής Μάζας. Λαμβάνοντας επίσης υπόψη τη δεδομένη οικονομική σημασία που παρουσιάζουν πολλά κλαστικά ιζήματα εξαιτίας του περιεχόμενού τους σε συγκεκριμένα ορυκτά, στην περίπτωσή μας των γρανατών, αυτή η διατριβή έρχεται να δώσει στοιχεία και δεδομένα για την κατανομή αυτών στην Ενότητα Βερτίσκου. Με τη διατριβή αυτή γίνεται προσπάθεια να απαντηθούν στην περιοχή μελέτης βασικά ερωτήματα που απασχολούν την πετρολογία των κλαστικών ιζηματογενών πετρωμάτων. Πιό συγκεκριμένα, ερευνάται το μέσο φορέας του κλαστικού υλικού, οι συνθήκες απόθεσης και η τυχόν φυσική κατεργασία των ιζημάτων (ωριμότητα), η πετρογραφική ταξινόμησή τους και η ορυκτολογική τους σύσταση. Επιπλέον, αναζητάται η επαρχία τους (οι αποσαθρούμενοι πρωτόλιθοι) και η τεκτονική, άρρηκτα συνδεμένη με την έκταση της φυσικομηχανικής αποσάθρωσης. Λαμβάνονται έτσι και ενδείξεις για το παλαιοκλίμα και το παλαιοπεριβάλλον απόθεσης των σύγχρονων αποθέσεων άμμου της Ενότητας Βερτίσκου. Ακόμη, εξετάζεται το περιεχόμενό τους σε κλαστικό γρανάτη, ένα ενδιαφέρον ορυκτό τόσο από πετρογραφικήορυκτολογική, όσο και από οικονομική άποψη. Η σπανιότητα της εμφάνισής του ως κλαστικού υλικού (και άρα έτοιμου προς απόληψη) στην Ελλάδα, καθιστά τη μελέτη της κατανομής του στην Ενότητα Βερτίσκου καταρχήν ενδιαφέρουσα. Επιπλέον, αυτοί οι γρανάτες δοκιμάστηκαν σε πειράματα προσρόφησης και απορρύπανσης ρευστών, κάτι που έως σήμερα δεν έχει πραγματοποιηθεί στη χώρα μας. Η χημική αδράνεια των γρανατών τους καθιστά πρόσφορους για τέτοιες εφαρμογές, ενώ διεθνώς τέτοιου είδους πειράματα και εφαρμογές βρίσκονται σε προχωρημένο στάδιο. Η δειγματοληψία έγινε σε κοίτες ή εκβολές χειμάρρων και ποταμών που αποπλένουν την Ενότητα Βερτίσκου, μέσα στη νοητή έκταση που καθορίζεται από τις λίμνες Δοϊράνη- Κερκίνη-Κορώνεια-Βόλβη. Ολόκληρο το εργαστηριακό σκέλος αυτής της διατριβής έγινε 3

10 στα εργαστήρια του Τομέα Ορυκτολογίας Πετρολογίας Κοιτασματολογίας, του Τμήματος Γεωλογίας, του Α.Π.Θ. Την πρόταση του θέματος έκαναν οι Καθηγητές κ.κ. Α. Τσιραμπίδης και Μ. Σταματάκης. Τον Καθηγητή κ. Α. Τσιραμπίδη που ανέλαβε και επιβλέπων του υπογράφοντος, θερμά τον ευχαριστώ για την άριστη συνεργασία μας, τη διαρκή ανταπόκριση στις επιστημονικές μου ανησυχίες, τη συνεχή παροχή πολύτιμων συμβουλών, τη συμπαράσταση και την πάντα διακριτική του καθοδήγηση. Τον Καθηγητή κ. Μ. Σταματάκη, μέλος της τριμελούς συμβουλευτικής επιτροπής, που εξαρχής υπέδειξε κάποιες θέσεις δειγματοληψίας, ευχαριστώ θερμά για το ενδιαφέρον του, τις ιδέες του και τις πολύτιμες συμβουλές του σε θέματα εφαρμογών των γρανατών. Τον Αναπληρωτή Καθηγητή κ. Α. Κορωναίο, μέλος της τριμελούς συμβουλευτικής επιτροπής, ευχαριστώ θερμά για το αδιάκοπο ενδιαφέρον που έδειξε στην πορεία προόδου της διατριβής μου, τις συμβουλές του σε θέματα γεωχημείας και τις εύστοχες υποδείξεις του πάνω σε θέματα μεθοδολογίας της έρευνας. Ιδιαίτερες ευχαριστίες οφείλονται στον Καθηγητή Σ. Σκλαβούνο για υποδείξεις επί της δομής των γρανατών στα αρχικά ακόμα στάδια της παρούσης έρευνας, αλλά και στον Καθηγητή Α. Φιλιππίδη για το αδιάκοπο ενδιαφέρον που έδειξε σε ολόκληρη την πορεία αυτής της διατριβής και ειδικά πάνω σε θέματα μεθοδολογίας, προσρόφησης και περιθλασιμετρίας ακτίνων-χ. Ιδιαίτερες ευχαριστίες ακόμη οφείλω στους Λέκτορες κ.κ. Ν. Καντηράνη και Λ. Παπαδοπούλου, για τη συνεχή βοήθειά τους πάνω σε θέματα περιθλασιμετρίας ακτίνων-χ και μικροσκοπίας πετρωμάτων και ορυκτοχημείας, αντίστοιχα. Ευχαριστίες οφείλονται στον Αναπλ. Καθηγητή του Τμήματος Χημείας του Α.Π.Θ. κ. Σ. Σωτηρόπουλο, για τις υποδείξεις του πάνω σε θέματα φωτοκαταλυτικής οξείδωσης οργανικών ρύπων και στον Ερευνητή του Ελ.Κε.Θ.Ε. κ. Δρ. Χ. Αναγνώστου για την χημική ανάλυση των δειγμάτων. Σε όλα τα μέλη Δ.Ε.Π. του Τομέα οφείλονται ευχαριστίες, για τη διαρκή βοήθεια και συμπαράσταση που μου πρόσφεραν. Ιδιαίτερα στον Ομότιμο Καθηγητή κ. Σ. Δημητριάδη, για τις εύστοχες παρατηρήσεις και επισημάνσεις του πάνω σε θέματα μεταμορφικής πετρολογίας. Τους καλούς φίλους και συνάδελφους γεωλόγους και μεταπτυχιακούς φοιτητές κ.κ. Δρ. Σ. Βαλκανιώτη, Α. Γιούρη, Α. Δρακούλη, Ε. Θεοδόσογλου, Ν. Κηπουρό, Α. Μπουρλίβα, Δρ. Χ. Μυριούνη, Α. Παπαδόπουλο, Κ. Πιπερά και Ε. Τζάμο ευχαριστώ θερμά για τη βοήθειά τους και τις ιδέες τους πάνω σε θέματα περιθλασιμετρίας, ορυκτολογίας και τεκτονικής, καθώς και στο στάδιο της δειγματοληψίας. Τους κ.κ Α. Κουρίδη, Γ. Ζαρκοδήμο, Α. Ζαχόπουλο, Ν. 4

11 Ζαχαρόπουλο, Μ. Γιαννούλη και την κ. Ε. Γιαλαμούδη ειλικρινά ευχαριστώ θερμά για τη συνολική, πολύτιμη και πολύμορφη βοήθειά που μου παρείχαν σε όλα τα στάδια της παρούσας μελέτης. Ευχαριστίες οφείλονται ακόμη στον κ. Ι. Γιαλαμούδη για τις συμβουλές του πάνω σε θέματα ογκομέτρησης και για την παροχή εργαστηριακού εξοπλισμού. Τέλος, ευχαριστώ τους παρασκευαστές του Τομέα Ορυκτολογίας-Πετρολογίας- Κοιτασματολογίας κ.κ. Γ. Μιχαηλίδη και Δ. Κατσίκα για την άμεση και άρτια κατασκευή των παρασκευασμάτων που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα διατριβή. Οφείλω να ευχαριστήσω την Επιτροπή Ερευνών του Α.Π.Θ. και την Εύξεινο Λέσχη Θεσσαλονίκης για τις υποτροφίες που μου παρείχαν κατά το έτος 29. Η οικονομική τους συμβολή ήταν καθοριστική. Στους γονείς μου οφείλω να αφιερώσω και αυτή τη διατριβή για την αδιάκοπη συμπαράσταση, υπομονή και βοήθεια που μου προσφέρουν. 5

12 6

13 1 Γεωλογία και Τεκτονική 1. Εισαγωγή Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στην Κεντρική Μακεδονία εντός των ορίων της Σερβομακεδονικής Μάζας. Ειδικότερα, ο κάναβος δειγματοληψίας περιορίστηκε στην Ενότητα Βερτίσκου (Σχ. 1.1). Η περιοχή μελέτης είναι κυρίως ορεινή και κατάφυτη, χωρίς όμως να εμφανίζει έντονο ανάγλυφο. Γεωμορφολογικά σχηματίζει ουσιαστικά ένα ευρύ πλάτωμα, με το όρος Βερτίσκος να έχει ύψος 1.13 m, γενική διεύθυνση ΒΔ-ΝΑ, μήκος περίπου 3 km και πλάτος περίπου 25 km (Psilovikos, 1984). Η περιοχή διαρρέεται από αρκετούς ποταμούς και χειμάρρους που καταλήγουν στις λίμνες Δοϊράνη, Κερκίνη, Βόλβη και Κορώνεια. Το υδρογραφικό δίκτυο που αναπτύσσεται στην ευρύτερη περιοχή μελέτης μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι δενδριτικής μορφής αλλά και ορθογώνιας, με βάση τα πυριγενή και μεταμορφωμένα πετρώματα που διαβρώνονται (Σωτηριάδης & Ψιλοβίκος, 1984). Ειδικότερα στο Δυτικό όριο της περιοχής εντοπίζεται και μία σύλληψη δύο παραποτάμων του Γαλλικού ποταμού, γεγονός που έλαβε χώρα κατά το Πλειόκαινο-Πλειστόκαινο (Αστάρας, 1981). Τα υλικά αποσάθρωσης της Ενότητας Βερτίσκου απομακρύνονται από τους ποταμούς Γαλλικό στα Δυτικά όρια της και Στρυμόνα στα Ανατολικά. Ο πρώτος έχει μήκος περίπου 6 km και η έκταση της λεκάνης απορροής του είναι περίπου 911 km 2 (Ψιλοβίκος & Χαχαμίδου, 1987). Το κλίμα που επικρατεί μπορεί να θεωρηθεί μεσογειακό, με έντονη όμως την ηπειρωτική επίδραση κατά τις διάφορες εποχές και ετήσιο θερμοκρασιακό εύρος που υπερβαίνει τους 2 o C (Μανιατέας & Τεγόπουλος, 25). Με βάση το ύψος βροχόπτωσης, αλλά και τις μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες, το κλίμα ανήκει στον τύπο Csa κατά Koeppen (Λαμπρινός, 1989). Τα μεταμορφωμένα και πυριγενή πετρώματα που συγκροτούν το υπόβαθρο της περιοχής μελέτης έχουν ευρέως μελετηθεί όσον αφορά την πετρολογία και πετρογένεσή τους, όπως επίσης και η τεκτονική εξέλιξη της περιοχής (π.χ. Κασώλη Φουρναράκη, 1981 Σιδηρόπουλος, 1991 Κουρού, 1991). Ο Τερζενίδης (1986) μελέτησε γεωλογικά την ευρύτερη περιοχή του Δροσάτου, 7

14 ο Τσιραμπίδης (1997) μελέτησε τα ιστολογικά και ορυκτολογικά χαρακτηριστικά των Τεταρτογενών ιζημάτων της παρακείμενης λεκάνης της Δοϊράνης, ενώ ο Γεωργιάδης (26) μελέτησε τα ιστολογικά και ορυκτολογικά χαρακτηριστικά των Τεταρτογενών ιζημάτων της λεκάνης του Χέρσου. Κατά το Ανώτερο Καινοζωικό στην περιοχή μελέτης έδρασαν έντονες εφελκυστικές δυνάμεις, που οδήγησαν στην απόθεση μεγάλου πάχους ποτάμιων και λιμναίων σχηματισμών. Αυτήν την περίοδο άλλαξε το κλίμα της περιοχής, αναπτύχθηκαν κανονικά ρήγματα και προκλήθηκε αναθόλωση. Τα υψηλότερα σημεία της περιοχής εκτέθηκαν επιπλέον και στη δράση των παγετώνων του Πλειστοκαίνου, οπότε περισσότερο κλαστικό υλικό διοχετεύθηκε στα ποτάμια συστήματα της ευρύτερης περιοχής (Zagorchev, 27). 2. Γενική Γεωλογία Η σειρά Βερτίσκου της Σερβομακεδονικής Μάζας είναι νεότερη της σειράς Κερδυλλίων, ενώ μεταξύ τους υπάρχει τεκτονική επαφή. Κατέχει τον κορμό της Χαλκιδικής και εκτείνεται προς το Βορρά μέχρι τα σύνορα. Γενικά συγκροτείται από μία ακολουθία ορθογνευσίων, μαρμαρυγιακών σχιστολίθων και λεπτών μαρμάρων, ενώ ειδικότερα στους ανώτερους ορίζοντές της εντοπίζονται μεταγάβροι (αρχικοί διαβάσες και αμφιβολίτες). Στα παραπάνω παρεμβάλλονται τεκτονικά καταπονημένα σερπεντινιτικά σώματα, αλλά και γρανιτικά σώματα Ιουρασικής και Τριτογενούς, ηλικίας, αντίστοιχα (Kockel et al., 1971, 1977). Τα πετρώματα της σειράς Βερτίσκου γενικά μεταμορφώθηκαν σε συνθήκες αλμανδινικήςαμφιβολιτικής φάσης. Ειδικότερα, σ αυτά έχουν επιδράσει δύο μεταμορφικά επεισόδια, πρόδρομη αμφιβολιτική φάση στο Παλαιοζωικό και ανάδρομη πρασινοσχιστολιθική φάση στο Κάτω-Μέσο Κρητιδικό, ενώ υπάρχουν ενδείξεις και για μία πρώτη κύρια μεταμόρφωση κατά το Κατωπαλαιοζωικό (Μουντράκης, 1985). Ειδικότερα, το σύμπλεγμα μεταβασικών πετρωμάτων πλησίον της λίμνης Βόλβης, καταδεικνύει ότι αυτά έχουν εκτεθεί σε ένα αρχικό μεταμορφικό γεγονός αμφιβολιτικής φάσης κατά το Ανώτερο Ιουρασικό-Κατώτερο Κρητιδικό. Πρόκειται για ένα Μεσοζωικής ηλικίας γεγονός περιοχικής (regional) μεταμόρφωσης και παραμόρφωσης στην περιοχή, ώστε εκεί να συγκροτείται ένας σχηματισμός πετρωμάτων που έχουν υποστεί in situ διαμελισμό (Dixon & Dimitriadis, 1984). Σύμφωνα με τους Dixon & Dimitriadis (1987) η Σερβομακεδονική μάζα έχει επηρεαστεί από τρία μεταμορφικά επεισόδια, το πρώτο Ερκύνιας 8

15 ηλικίας (3 εκατομμύρια χρόνια) και τα δύο επόμενα Μεσοζωικής και Τριτογενούς ηλικίας, ως αποτέλεσμα των εφελκυστικών φαινομένων που έδρασαν στα πετρώματα του υποβάθρου. Σχήμα 1.1. Τεκτονικό σκαρίφημα της Σερβομακεδονικής Μάζας (Kilias et al., 1999). Με πλαίσιο σημειώνεται η περιοχή έρευνας. Οι Kassoli-Fournaraki et al. (1986) θεωρούν τους αμφιβολίτες που διατρέχουν τη σειρά Βερτίσκου πυριγενούς προέλευσης και θολειιτικής σύστασης, συγγενείς με ωκεάνειο πυθμένα. Οι Veranis et al. (199) μελετώντας τους διμαρμαρυγιακούς γνευσίους του Δυτικού ορίου της σειράς Βερτίσκου, κατέληξαν ότι οι πρωτόλιθοί τους πρέπει να ήταν καλιούχοι αρκόζες ή γραουβάκες μικτής πυριγενούς και ιζηματογενούς επαρχίας. Κατά τον Χατζηδημητριάδη (199), στη σειρά Βερτίσκου επικρατούσαν πριν το πρώτο μεταμορφικό γεγονός γραουβάκες και ψαμμίτες με ενστρώσεις μαργών. Ο ίδιος συγγραφέας θεωρεί επίσης ότι η συμμετοχή στην παραγένεσή τους πράσινης κεροστίλβης, πλαγιοκλάστου, λίγου χαλαζία, γρανάτη, σερικίτη, 9

16 επιδότου, ζιρκόνιου, βιοτίτη, μοσχοβίτη και αδιαφανών ορυκτών είναι ενδεικτική της παραπροέλευσής τους. 3. Μαγματισμός Γενικά σε όλη την έκταση της Ενότητας Βερτίσκου εντοπίζονται μεγάλοι όγκοι πυριγενών πετρωμάτων, που διακόπτουν τη συνέχεια ή βρίσκονται συμπτυχωμένα με τα κρυσταλλοσχιστώδη πετρώματα του υποβάθρου. Κατά τους Kockel et al. (1977) διακρίνονται οι παρακάτω φάσεις μαγματισμού στη Σερβομακεδονική Μάζα: Στην επαφή των σειρών Βερτίσκου και Κερδυλλίων, αλπικής ηλικίας μεταοφειόλιθοι. Στην περιοχή των Κερδυλλίων, Ανωπαλαιοζωικοί ορθογνεύσιοι. Οι συντεκτονικοί γρανιτικοί όγκοι της Αρναίας, του Αγίου Όρους, του Μονοπήγαδου, του Λαχανά και ο χαλαζιακός διορίτης του Φλαμουρίου. Ο γρανίτης του Μονοπήγαδου έχει Ανωιουρασική ηλικία (Mussallam & Jung, 1986). Κατά τους Himmerkus et al. (29), ο γρανίτης της Αρναίας έχει Ανωτριαδική ηλικία και του Μονοπήγαδου Κατωτριαδική. Τα μετα-ορογενετικά Τριτογενή όξινα πλουτωνικά σώματα στα Νότια της Σερβομακεδονικής Μάζας. Ακόμη, στη Σερβομακεδονική Μάζα εντοπίζονται διάσπαρτες ρυολιθικές εμφανίσεις, ηλικίας Πλειο-Τεταρτογενούς. Ο Μελιδώνης (1972) θεωρεί ότι μεταξύ των χωριών Στρυμονικό και Ποντοκερασιά εκτείνεται ένα τόξο 15 ηφαιστειακών κέντρων, με γενική διεύθυνση ΝΔ-ΒΑ. Η διείσδυση και έκχυση των όξινων προϊόντων αυτών των κέντρων προκάλεσε έντονη αλλοίωση στα περιβάλλοντα πετρώματα και δευτερευόντως σχηματίστηκε μεταλλοφορία. Ο Μαράκης (1968) μελέτησε ισοτοπικά (K-Ar σε βιοτίτη) πηγματίτες στην περιοχή του Λαχανά, προσδιορίζοντας ηλικία 14 εκατομμύρια χρόνια (Ιουρασικό), ενώ ο Ζέρβας (198) μελέτησε ισοτοπικά (Rb-Sr) πηγματίτες της περιοχής Κριθιάς και προσδιόρισε ηλικία περίπου 152 εκατομμυρίων χρόνων (Ανώτερο Ιουρασικό). Ο τελευταίος συγγραφέας επιφυλάσσεται για την ακρίβεια της ηλικίας, εξαιτίας κάποιου μεταμορφικού γεγονότος που μπορεί αυτή να αντιπροσωπεύει. Οι Χατζηδημητριάδης & Παπασταύρου (1975) θεωρούν τα όξινα πλουτωνικά σώματα της Μάζας γενικά ως γρανιτοειδή Τριτογενούς ηλικίας, προερχόμενα από την ανάτηξη προϋπαρχόντων πετρωμάτων και άρα συντεκτονικά σώματα. Σύμφωνα με τον Χατζηδημητριάδη 1

17 (199), τα πρώτα ανατηκτικά φαινόμενα εντοπίζονται σε γνευσίους γραουβακικού χημισμού και ξεπερνάνε σε συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, τους 7 ο C και 2 kb, αντίστοιχα. Οι Filippidis et al. (1988) μελετώντας πετρογραφικά τον χαλαζιακό μονζονίτη που διεισδύει στη σειρά Βερτίσκου στην περιοχή Βάθης, διαπίστωσαν ότι εμφανίζει έντονη καλιούχο εξαλλοίωση και μεταλλοφορία τύπου πορφυριτικού χαλκού. Κατά τους Christofides et al. (1999) το γρανιτικό σύμπλεγμα της Κερκίνης (γρανίτης Μουριών, γρανίτης Μυριόφυτου και γρανίτης Καστανούσας) είναι Α-τύπου και έχει ηλικία ~247 εκατομμυρίων χρόνων (Christofides et al., 26, 27). 4. Γενική Τεκτονική Η Σερβομακεδονική Μάζα συνολικά έχει υποστεί επανειλημμένες τεκτονικές δράσεις, έως την τελική της διαμόρφωση. Κατά τους Kockel et al. (1977), διακρίνονται κυρίως δύο ορογενετικές περιόδους, με αντίστοιχες φάσεις πτυχώσεων: Πρώτη προ-πέρμιος κύρια τεκτονική δράση. Η μεταμόρφωση αμφιβολιτικής φάσης είναι συντεκτονική και ταυτόχρονα συντελείται η πρώτη φάση πτυχώσεων. Δεύτερη ορογενετική περίοδος Ανώτερου Ιουρασικού-Κάτω Κρητιδικού. Τα πετρώματα της Σερβομακεδονικής Μάζας μεταμορφώνονται ανάδρομα στην πρασινοσχιστολιθική φάση, εκδηλώνεται η τρίτη φάση μαγματισμού και συντελείται η δεύτερη φάση πτυχώσεων. Οι ίδιοι συγγραφείς θεωρούν ότι μεταξύ τέλους Κρητιδικού και Ολιγοκαίνου έλαβαν χώρα οι Τριτογενείς τελικές φάσεις πτυχώσεων, που δημιούργησαν τις λεπιώσεις των στρωμάτων, επωθήσεις και αναστροφή τους στο Δυτικό όριο της Μάζας με γενική κατεύθυνση προς τα Δυτικά. Την ίδια περίοδο προκαλείται και η εφίππευση της Μάζας στα Ανατολικά επί των μαρμάρων της Μάζας της Ροδόπης και Δυτικά επί των Περμοτριαδικών μετα-ιζημάτων της Περιροδοπικής Ζώνης. Οι Πάτρας κ.α. (1988) προτείνουν για την ευρύτερη περιοχή της Σερβομακεδονικής Μάζας συνολικά πέντε κύριες παραμορφωτικές φάσεις. Η Κούρου (1991) παρατήρησε τέσσερα διακριτά μεταξύ τους επεισόδια παραμόρφωσης και ιστολογικής εξέλιξης των πετρωμάτων, ενώ ο Σιδηρόπουλος (1991) πέντε κύρια παραμορφωτικά επεισόδια. Ειδικά για το Δυτικό όριο της Σερβομακεδονικής, οι Chatzidimitriadis et al. (199) θεωρούν ότι υφίστανται τεκτονικές και πετρολογικές ενδείξεις για την ύπαρξη μιας ζώνης υποβύθισης 11

18 («ζώνη Σιθωνίας-Δοϊράνης») παράλληλα με αυτό. Κατά τους ίδιους συγγραφείς η υποβύθιση πρέπει να έλαβε χώρα κατά το Μέσο Ιουρασικό με γενική κατεύθυνση προς τα Δυτικά. Η Σερβομακεδονική Μάζα κατά μήκος του Ανατολικού περιθωρίου της εφιππεύει επί της Μάζας της Ροδόπης: Οι βιοτιτικοί γνεύσιοι της πρώτης βρίσκονται τεκτονικά τοποθετημένοι επί της σειράς μαρμάρων, σιπολινών, σχιστολίθων και γνευσίων της δεύτερης. Οι γνεύσιοι της Σερβομακεδονικής εμφανίζονται μυλωνιτιωμένοι, ενώ τα μάρμαρα της Μάζας της Ροδόπης είναι λατυποποιημένα, με την ηλικία της εφίππευσης να θεωρείται Ολιγοκαινική (Sokoutis et al., 1993). Μια σχηματική τομή του Ανατολικού περιθωρίου της Σερβομακεδονικής Μάζας παρουσιάζεται στο σχήμα 1.2. Στο Δυτικό όριο της Σερβομακεδονικής παρατηρείται γενικά μία τάση συρρίκνωσης, προκαλώντας τη λεπίωση του υποβάθρου και των υπερκείμενων πετρωμάτων με γενική παράταξη ΒΔ-ΝΑ και μέση κλίση σχιστοτήτων 4 ο έως 6 ο προς τα ΒΑ. Διακρίνονται δύο κύρια επίπεδα σχιστότητας των πετρωμάτων του υποβάθρου, το κύριο (S 1 ) διεύθυνσης ΒΔ-ΝΑ και ένα μικρότερης έκτασης (S 2 ) διεύθυνσης ΒΑ-ΝΔ (Τερζενίδης, 1986). Σχήμα 1.2. Σχηματική γεωλογική τομή του ανατολικού περιθωρίου της Σερβομακεδονικής μάζας (Φαλαλάκης, 24). Sm=Σερβομακεδονική μάζα, Rd=Μάζα Ροδόπης. 5. Νεοτεκτονική Κατά τους Ψιλοβίκο & Βαβλιάκη (1982) οι επιφάνειες επιπέδωσης στη Σερβομακεδονκή Μάζα είναι παλιοί σχηματισμοί που διαμορφώθηκαν κατά το Νεογενές υπό την επίδραση 12

19 κλίματος υγρού-θερμού και σε ήπιες τεκτονικές συνθήκες. Ειδικότερα, στην περιοχή μελέτης οι ορεινοί όγκοι είναι χαμηλοί έως μέσοι με μεγάλη ανάπτυξη των επιφανειών τους, ενώ ολόκληρος ο χώρος αποτελούσε κατά το Α. Ολιγόκαινο έως το Κ. Μειόκαινο μία ενιαία χερσαία ζώνη χαμηλού αναγλύφου. Γενικά, το εσωτερικό της σειράς του Βερτίσκου μπορεί να θεωρηθεί ως ιζηματογενές περιβάλλον ισορροπίας, με την παρουσία διάφορων προφίλ αποσάθρωσης, την ανάπτυξη πανεπίπεδων και παλιών επιφανειών διάβρωσης, καθώς και την ανάπτυξη εδαφικών σχηματισμών. Αντίθετα, οι υπώρειες περιφερειακά της σειράς μπορούν να θεωρηθούν ως αντιπροσωπεύουσες ιζηματογενή περιβάλλοντα καθαρής διάβρωσης, με εντατική αποσάθρωση και ταχύτατη διάβρωση (Κοντόπουλος, 1998). Η Σερβομακεδονική Μάζα επηρεάστηκε τεκτονικά έντονα κατά το Νεογενές και Τεταρτογενές κατά δύο κύριες διευθύνσεις, ΒΔ-ΝΑ και ΒΑ-ΝΔ. Αυτή η δραστηριότητα οδήγησε στο σχηματισμό τριών κύριων μορφοτεκτονικών δομών. Η ενότητα Βερτίσκου υπάγεται στη Νότια, αποτελούμενη από πολύπλοκες δομές ορέων ήπιου αναγλύφου, τεκτονικά κέρατα και λεκάνες που μορφοποιήθηκαν κατά το Κατώτερο-Μέσο Μειόκαινο έως το Ανώτερο Πλειόκαινο- Κατώτερο Πλειστόκαινο (Psilovikos, 1984). 6. Πετρογραφία Παραπάνω αναφέρθηκαν συνοπτικά οι κύριοι πετρογραφικοί τύποι που εμφανίζονται στη σειρά Βερτίσκου. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει το Αλπικό υπόβαθρο και ιδιαίτερα οι παραγνεύσιοι που κυρίως το συγκροτούν, αφού αυτοί κυρίως φιλοξενούν τους γρανάτες. Αναλυτικά η πετρογραφία του υποβάθρου (πλην των πηγματιτών και των μαρμάρων) παρουσιάζεται παρακάτω, κατά Kassoli-Fournaraki et al. (1985), Χατζηδημητριάδη (199), Κούρου (1991) και Σιδηρόπουλο (1991): Αμφιβολίτες. Πρόκειται για αμφιβολιτικούς γνευσίους, στρωματώδεις αμφιβολίτες και μαζώδεις αμφιβολίτες. Η παραγένεσή τους αποτελείται κυρίως από αμφίβολο, πλαγιόκλαστο (ασβεστιούχο ολιγόκλαστο έως ανδεσίνης) και χαλαζία. Επουσιωδώς συμμετέχει επίδοτο, ζοϊσίτης, τιτανίτης, απατίτης, δευτερογενής χλωρίτης, γρανάτης, πυρόξενος (διοψίδιος) και βιοτίτης. 13

20 Πηλιτικοί μαρμαρυγιακοί σχιστόλιθοι. Μεσόκοκκα πετρώματα πλούσια σε χαλαζία, λευκούς μαρμαρυγίες, βιοτίτη, πλαγιόκλαστο, γρανάτη και ρουτίλιο. Επουσιωδώς συμμετέχουν στην παραγένεσή τους κυανίτης, σταυρόλιθος, χλωριτοειδής, χλωρίτης, απατίτης και τουρμαλίνης. Ειδικά, οι γρανάτες μπορούν να διακριθούν σε δύο γενεές, ποτέ όμως σε συνύπαρξη. Οι πορφυροβλάστες γρανατών της πρώτης γενεάς συχνά εγκλείουν χαλαζία και βελόνες ρουτιλίου, ενώ σπανιότερα βιοτίτη και πλαγιόκλαστο. Οι γρανάτες της δεύτερης γενεάς εμφανίζονται λιγότερο καταπονημένοι τεκτονικά και ιδιόμορφοι, εγκλείοντας βελόνες ρουτιλίου και σπανιότερα μικροκρυστάλλους χαλαζία. Στους τελευταίους γρανάτες συχνή είναι η μετατροπή τους περιφερειακά σε χλωρίτη, ενώ ενίοτε όλος ο κρύσταλλος του γρανάτη εμφανίζεται αλλοιωμένος περιφερειακά σε χλωρίτη και εγκλείει λεπτόκοκκο λευκό μαρμαρυγία στο κέντρο του. Ημιπηλιτικοί μαρμαρυγιακοί σχιστόλιθοι. Μεσόκοκκα έως λεπτόκοκκα πετρώματα πλούσια σε χαλαζία, αστρίους και μαρμαρυγίες, με έντονη σχιστότητα. Ειδικότερα, η παραγένεσή τους αποτελείται από χαλαζία, πλαγιόκλαστο, βιοτίτη, λευκούς μαρμαρυγίες, γρανάτη, χλωρίτη, απατίτη και ρουτίλιο. Επουσιωδώς συμμετέχει επίδοτο, ζοϊσίτης, κλινοζοϊσίτης, τουρμαλίνης και ζιρκόνιο. Εδώ οι γρανάτες εμφανίζονται ιδιοβλαστικοί έως υπιδιοβλαστικοί και σε διάφορα μεγέθη, έως 1 mm. Ενίοτε εμφανίζονται να εγκλείουν χαλαζία και βελόνες ρουτιλίου. Όπου η ανάδρομη μεταμόρφωση έδρασε έντονα, οι γρανάτες αλλοιώνονται προς χλωρίτη και δευτερογενή βιοτίτη ή σερικίτη. Μετα-αρκοζικά πετρώματα. Είναι λεπτόκοκκα πετρώματα χωρίς έντονη σχιστότητα. Αποτελούνται κυρίως από χαλαζία, πλαγιόκλαστο, λευκούς μαρμαρυγίες, βιοτίτη, χλωρίτη και σπανιότερα απατίτη, τιτανίτη και αδιαφανή ορυκτά. Μεταψαμμίτες. Λεπτόκοκκα, συμπαγή και τεφρόχρωμα πετρώματα σε εναλλαγή με τους μιγματιτικούς γνευσίους. Ορυκτολογικά αποτελούνται από χαλαζία, πλαγιόκλαστο, βιοτίτη, μοσχοβίτη, και επουσιωδώς χλωρίτη, ζοϊσίτη, επίδοτο, απατίτη, τιτανίτη και αδιαφανή ορυκτά. Ασβεστοπυριτικά πετρώματα. Πρόκειται για πετρώματα χωρίς σταθερή ορυκτολογική σύσταση που αναπτύσσονται στις επαφές των μαρμάρων με τους ημιπηλιτικούς σχιστόλιθους. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι περιέχουν συνήθως ορυκτά όπως ακτινόλιθος, πλαγιόκλαστο, χαλαζίας, επίδοτο και επουσιωδώς απατίτης, μαγνητίτης και αιματίτης. Ειδικά 14

21 Μιγματίτες. Με τον όρο αυτό εννοούνται οι οφθαλμογνεύσιοι, οι στρωματώδεις γνεύσιοι και κάποιοι αμφιβολίτες. Γενικά, οι οφθαλμογνεύσιοι αποτελούνται από χαλαζία, καλιούχους αστρίους (όχι πάντα), πλαγιόκλαστο, βιοτίτη, ζοϊσίτη, επίδοτο, απατίτη, ζιρκόνιο, σερικίτη, τιτανίτη και αδιαφανή ορυκτά. Οι στρωματώδεις γνεύσιοι είναι τυπικοί στρωματώδεις μιγματίτες, εντοπιζόμενοι εντός των ημιπηλητικών μαρμαρυγιακών σχιστολίθων. Το λευκόσωμά τους αποτελείται κυρίως από χαλαζία, πλαγιόκλαστο, καλιούχους αστρίους, βιοτίτη, ζοϊσίτη, επίδοτο και απατίτη. Το μελανόσωμα αποτελείται από βιοτίτη, δευτερογενή χλωρίτη, ζοϊσίτη, επίδοτο, ζιρκόνιο, τιτανίτη, απατίτη, χαλαζία και αστρίους. Γρανατούχοι μιγματιτικοί γνεύσιοι. Είναι μεσόκοκκα έως αδρόκοκκα τεφρόχρωμα πετρώματα με έντονη γνευσιακή υφή. Αποτελούνται κυρίως από χαλαζία, βιοτίτη, γρανάτη και επουσιωδώς μοσχοβίτη, κεροστίλβη, ζοϊσίτη, επίδοτο, απατίτη και αδιαφανή ορυκτά. Οι γρανάτες εντοπίζονται κυρίως στο μελανόσωμα και λιγότερο στο λευκόσωμα και είναι είτε μεγάλου μεγέθους ξενοβλαστικοί έως αποστρογγυλεμένοι, είτε ιδιοβλαστικοί και μικρότερου μεγέθους. Εκλογίτες. Πρόκειται για μικρών διαστάσεων σώματα που έχουν υποστεί τροποποιήσεις στην αρχική τους παραγένεση, εξαιτίας δύο τουλάχιστον μεταγενέστερων μεταμορφικών επεισοδίων. Αποτελούνται κυρίως από ιδιοβλαστικό γρανάτη, ομφακίτη, ρουτίλιο και ζοϊσίτη. Ειδικά κάποιοι μεταεκλογίτες αποτελούνται από γρανάτη, κεροστίλβη, χαλαζία, πλαγιόκλαστο, βιοτίτη, χλωρίτη, επίδοτο, τιτανίτη, ζοϊσίτη, απατίτη, ιλμενίτη, ρουτίλιο και μαγνητίτη, με το γρανάτη να εντοπίζεται σε υπολείμματα και να αντικαθίσταται από αμφίβολο. Υπερβασικά πετρώματα. Εδώ ομαδοποιούνται οι εμφανίσεις σερπεντινιτών και οι ταλκικοίχλωριτικοί σχιστόλιθοι. Εντοπίζονται ως φακοί τεκτονικά τοποθετημένοι εντός των μαρμαρυγιακών σχιστολίθων και των μιγματιτικών γνευσίων. Η παραγένεση των σερπεντινιτών αποτελείται κυρίως από σερπεντίνη, μαγνητίτη και σε μικρότερες ποσότητες από τάλκη, χλωρίτη, μαγνησίτη και απατίτη. Οι χλωριτικοί σχιστόλιθοι αποτελούνται από χλωρίτη, αδιαφανή ορυκτά και επουσιωδώς απατίτη, ενώ οι ταλκικοί σχιστόλιθοι αποτελούνται από τάλκη, αδιαφανή ορυκτά και επουσιωδώς χλωρίτη και σερπεντίνη. 15

22 Γρανίτες. Πετρογραφικά κυμαίνονται από γρανίτες έως γρανοδιορίτες και διορίτες. Βασικά πλουτωνικά σώματα και έκχυτα πυριγενή γενικά απουσιάζουν. Οι πλουτωνίτες εμφανίζουν γενικά επίμηκες σχήμα με διεύθυνση ΒΔ-ΝΑ, ακολουθώντας μάλλον τεκτονικές δομές. 7. Μεταλπικά ιζήματα Τα μεταλπικά ιζήματα είναι χερσαία (ποταμοχειμάρια και λιμναία) και θαλάσσια, που αποτέθηκαν μετά την τελική παροξυσμική αλπική φάση πτυχώσεων και τοποθετούνται ασύμφωνα επί των αλπικών σχηματισμών. Διακρίνονται γενικά σε μολασικά ιζήματα του Ηωκαίνου-Μέσου Μειοκαίνου και σε Νεογενή-Τεταρτογενή ιζήματα των λεκανών (Kockel et al., 1977). Η διάβρωση και αποσάθρωση των πετρωμάτων του υποβάθρου, αλλά και των τυχόν εμφανίσεων των μεταλπικών ιζημάτων, αποτελεί τον παράγοντα δημιουργίας των σύγχρονων αποθέσεων άμμων που μελετώνται σ αυτή τη διδακτορική διατριβή. Κατά τον Κουφό (1985) οι Τεταρτογενείς αποθέσεις στον Ελλαδικό χώρο αποτελούνται γενικά από προσχώσεις ποταμών, αναβαθμίδες και ερυθρογή, δηλαδή από χαλαρά ιζήματα με κυμαινόμενο πάχος, αλλά πάντοτε μικρό. Οι εμφανίσεις των Νεογενών και Τεταρτογενών σχηματισμών ποικίλλουν από πλευράς φάσεων. Σε αυτούς παρατηρείται μια γρήγορη λιθολογική εναλλαγή κατά την οριζόντια και την κατακόρυφο έννοια, ενώ επίσης υπάρχει συχνή εναλλαγή χερσαίων, λιμναίων και θαλάσσιων φάσεων. Εξαιτίας της πολύπλοκης νεοτεκτονικής εξέλιξης του Ελληνικού χώρου, η αντίστοιχη παλαιογεωγραφική εξέλιξη παρουσιάζεται ανάλογα κυμαινόμενη, με περιοχές να χερσεύουν και να αναδύονται με ανάλογη εναλλαγή κλαστικών αποθέσεων (Κατσικάτσος, 1992). Σε όλη την έκταση της Σερβομακεδονικής Μάζας και κυρίως στα κατάντη των ποτάμιων ρευμάτων εντοπίζονται αποθέσεις Τεταρτογενών και Νεογενών κλαστικών υλικών. Αυτά είναι συνήθως ασύνδετα και κακώς ταξινομημένα, προερχόμενα από τη μηχανική κυρίως αποσάθρωση των πετρωμάτων της Μάζας. Ο Ψιλοβίκος (1977) θεωρεί ότι κατά το Τεταρτογενές αναπτύχθηκαν μεγάλες λίμνες στις λεκάνες της Μακεδονίας, εξαιτίας ευνοϊκών τεκτονικών και κλιματικών συνθηκών. Αυτές σήμερα βρίσκονται στα τελευταία στάδια του αφανισμού τους. Γενικά, οι λιμναίες αποθέσεις σ αυτή την περιοχή αποτελούνται από Παλαιογενή έως Νεογενή κροκαλοπαγή, ψαμμίτες, αργιλοψαμμιτικά ιζήματα και ερυθροστρώματα, καθώς και από 16

23 Τεταρτογενείς αποθέσεις κροκαλών, άμμων, αργίλων και χημικών ιζημάτων (με τη μορφή αυθιγενούς ασβεστιτικής κόλλας, CaCO 3 ). Οι Kougoulis et al. (1988) εντόπισαν εντός σύγχρονων αποθέσεων άμμου του Γαλλικού ποταμού αξιοσημείωτες περιεκτικότητες σε μαγνητίτη, ιλμενίτη, αιματίτη, χρωμίτη, γρανάτες και άλλα βαριά ορυκτά, ενώ ταυτόχρονα παρατήρησαν ότι οι συγκεντρώσεις των παραπάνω ορυκτών αυξάνονται με ταυτόχρονη ελάττωση του μεγέθους του κλάσματος άμμου. Οι Τεταρτογενείς λιμναίες κλαστικές αποθέσεις στη λεκάνη της Δοϊράνης αποτελούνται κυρίως από χαλαζία, πλαγιόκλαστο, ορθόκλαστο, μοσχοβίτη, τρεμολίτη και αργιλικά ορυκτά. Τα κλαστικά αυτά υλικά είναι φτωχά ταξινομημένα και έχουν χαμηλό βαθμό στρογγυλότητας (Τσιραμπίδης, 1997). Στη Λεκάνη του Χέρσου (Δυτικό όριο Σερβομακεδονικής Μάζας) επικρατούν κυρίως αμμώδεις χερσοποτάμιες αποθέσεις, αδρόκοκκες, με κόκκους γωνιώδεις έως υπογωνιώδεις. Αποτελούνται κυρίως από χαλαζία, πλαγιόκλαστο, ορθόκλαστο ή μικροκλινή, μαρμαρυγίες, ενίοτε ασβεστίτη, αμφιβόλους και πυροξένους. Επουσιωδώς εντοπίζονται γρανάτης, τουρμαλίνης, σταυρόλιθος, κυανίτης, επίδοτο, ζιρκόνιο, απατίτης, ζοϊσίτης και ρουτίλιο (Georgiadis et al., 27). Γενικά, τα Νεογενή και Τεταρτογενή κλαστικά ιζήματα στη Βόρεια Ελλάδα είναι αδρόκοκκα, φτωχά ταξινομημένα, αποτελούμενα κυρίως από χαλαζία και πλαγιόκλαστο, ενώ δευτερευόντως συμμετέχει στην παραγένεσή τους ασβεστίτης, μαρμαρυγίες και σιδηρομαγνησιούχα ορυκτά. Ειδικά στο αργιλικό κλάσμα η σειρά αφθονίας των λεπτομερών φυλλοπυριτικών ορυκτών είναι ιλίτης, σμεκτίτης, βερμικουλίτης και ενδοστρωματωμένες φάσεις ιλίτη/σμεκτίτη, χλωρίτη/βερμικουλίτη και σμεκτίτη/βερμικουλίτη. Η παρουσία των αστρίων σε συνδυασμό με το υψηλό περιεχόμενο των κλαστικών αυτών ιζημάτων σε αργιλικά ορυκτά, καθώς και ο πολυπλυθησμιακός χαρακτήρας του κλαστικού υλικού μαζί με τη γωνιότητα των κόκκων του, καταδεικνύουν ορυκτολογική και ιστολογική ανωριμότητα, καθώς και ότι η αποσάθρωση έδρασε κάτω από ήπιες κλιματικές συνθήκες (Tsirambides, 27). 8. Χρήσεις γρανατών Οι γρανάτες εντοπίζονται ως επουσιώδη ορυκτά κυρίως σε γνευσίους και σχιστόλιθους, αλλά και σε πετρώματα από μεταμόρφωση επαφής, σε κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους, πηγματίτες, 17

24 ηφαιστειακά πετρώματα, εκλογίτες και σερπεντινίτες. Ακόμη, εξαιτίας της αντοχής τους στη χημική και μηχανική αποσάθρωση, εντοπίζονται και σε ποτάμιες και παράκτιες άμμους, σύγχρονες ή παλαιότερες. Η πλειοψηφία της παγκόσμιας παραγωγής γρανάτη προέρχεται από αλλουβιακές άμμους στις Η.Π.Α., Αυστραλία, Κίνα και Ινδία (Austin, 1994). Κατά τον Harben (22) οι γρανάτες βρίσκουν χρήση κυρίως ως στιλβωτικά (μεγάλη σκληρότητα), ως φίλτρα νερού και βιομηχανικών αποβλήτων, στις αμμοβολές και ως κοπτικά στις γεωτρήσεις. Γενικά προτιμούνται οι αλμανδινικοί γρανάτες, εξαιτίας της σύστασης και σκληρότητάς τους και δευτερευόντως οι ανδραδιτικοί, ενώ συνολικά οι γρανάτες προσφέρουν το συγκριτικό πλεονέκτημα στις βιομηχανικές χρήσεις ότι μπορούν να ανακυκλωθούν, μέσω της περισυλλογής τους μετά τη χρήση, του καθαρισμού και του επανακαθορισμού του σχήματός τους (λειοτρίβηση για επίτευξη μικρότερων μεγεθών). Η επιθυμητή κοκκομετρία ποικίλλει με την τελική χρήση, με λειοτριβημένους γρανάτες να χρησιμοποιούνται στις αμμοβολές με νερό και στα στιλβωτικά υφάσματα. Μικρότερη εφαρμογή βρίσκουν οι γρανάτες στην λείανση γυάλινων επιφανειών, ως ημι-πολύτιμοι λίθοι, αλλά και ως πρόσθετα στις οδοντόπαστες. Στις αμμοβολές αυτοί υποκαθιστούν τη χαλαζιακή άμμο, επειδή αυτή έχει μικρότερο προσδόκιμο κύκλου ζωής, επειδή υπάρχουν ενδείξεις ότι σχετίζεται με τη σιλίκοση, αλλά και επειδή είναι ελαφριά και χρειάζεται μεγαλύτερη πίεση αέρα για να δώσει το ίδιο αποτέλεσμα. Στα φίλτρα νερού ο γρανάτης ανταγωνίζεται τον ιλμενίτη (ndustrial Minerals, 26). Η αγορά των γρανατών είναι πολύ ανταγωνιστική, κάτι που επιβάλει τη διατήρηση του κόστους παραγωγής τους χαμηλά, με ταυτόχρονο εντοπισμό και αξιοποίηση αποθέσεων γρανατών ταυτόχρονα με άλλα ορυκτά. Οι κύριες χώρες παραγωγοί γρανατών είναι η Αυστραλία, Ινδία, Η.Π.Α. και Κίνα και δευτερευόντως η Ρωσία, Τουρκία, Καναδάς, Χιλή, Τσεχία, Πακιστάν, Ν. Αφρική, Ισπανία, Ταϊλάνδη και Ουκρανία (Τσιραμπίδης, 25). Στο σχήμα 1.3 παρουσιάζεται ενδεικτικά η κατανομή της παγκόσμιας αγοράς για τον αλμανδινικό γρανάτη, το έτος 1995 κατά Kendall (1997). Για το ίδιο έτος η παγκόσμια κατανάλωση έφτασε τους 17. τόνους. 18

25 κόνεις λείανσης 12% υδροβολή 12% άλλα λειαντικά 9% εκτοξεύσιμα 44% φιλτράρισμα νερού 23% Σχήμα 1.3. Παγκόσμια κατανάλωση αλμανδινικού γρανάτη (Kendall, 1997). 9. Έρευνα γρανατών στην Ελλάδα Η έρευνα για άλλες εμφανίσεις γρανατών στην Ελλάδα, έδειξε βιβλιογραφικά ότι αυτή είναι γενικά αποσπασματική και αφορά περισσότερο εμφανίσεις γρανατιτών σε skarn, παρά κλαστικούς. Αυτό συμβαδίζει βέβαια και με το Αλπικό υπόβαθρο του ελληνικού χώρου, αφού οι τελευταίοι θα πρέπει να αναζητηθούν κοντά σε μεταϊζήματα χαμηλού έως μέσου βαθμού, πρόδρομης ή ανάδρομης μεταμόρφωσης. Οι Βεράνης & Γερούκη (1987) μελέτησαν τους γρανατούχους φυλλίτες της Ν. Χαλκιδικής, στην περιοχή Χονδρή Ράχη. Αυτοί οι φυλλίτες έχουν παραγένεση αποτελούμενη από γρανάτη, χλωρίτη, σερικίτη, μοσχοβίτη και χαλαζία. Οι γρανάτες εμφανίζονται ως πορφυροβλάστες διαμέτρου,2-1,5 cm. Συχνά εμφανίζουν θραυσμό, έχουν κανονική χημική ζώνωση και έχουν σύσταση κυρίως αλμανδίνη. Οι Papastavrou & Perdikatsis (1991) μελέτησαν το γρανατίτη της Σερίφου, που έχει σχηματιστεί στην επαφή μιας γρανιτικής διείσδυσης του Μειοκαίνου (λεπτόκοκκος βιοτιτικός κεροστιλβικός γρανοδιορίτης τύπου Ι) με μεταϊζήματα μεταμορφωμένα στη γλαυκοφανιτική και πρασινοσχιστολιθική φάση κατά το Ηώκαινο-Ολιγόκαινο. Ο γρανατίτης εντοπίζεται κατά θέσεις στο μέσο των υπόλοιπων μετασωματικών φαινομένων με σχήμα επίμηκες και ακανόνιστο. Αποτελείται κυρίως από γρανάτη ανδραδιτικής σύστασης μεγέθους κόκκων έως 15 cm και επίδοτο. Αυτοί οι συγγραφείς εκτίμησαν το συνολικό απόθεμα σε γρανάτη στους 1,5 εκατ. 19

26 τόνους, ενώ τα αρχικά αποθέματα με ανοικτή εκμετάλλευση είναι περίπου τόνοι. Οι Skarpelis et al. (1998) δοκίμασαν ως υλικά αμμοβολής γρανατίτες από τα ασβεστιούχα skarn των Κιμμερίων της Ξάνθης και της Σερίφου. Οι γρανατίτες των δύο αυτών περιοχών πλεονεκτούν, γιατί καταλαμβάνουν μεγάλες εκτάσεις, περιέχουν σχεδόν αποκλειστικά γρανάτη στην παραγένεσή τους (έως 95% κ.β.) ο οποίος εμφανίζεται με μορφή μεγάλων μονοκρυστάλλων. Τα αποθέματα γρανατίτη των Κιμμερίων υπολογίζονται σε 3 εκατ. τόνους και περιέχουν κυρίως ανδραδιτικό γρανάτη μαζί με επίδοτο, πυρόξενο, βολαστονίτη και μαγνητίτη. Οι Κατερινόπουλος κ.ά. (24) μελέτησαν την πετρογένεση του skarn στην περιοχή Θεραπειού Έβρου. Αυτό αναπτύσσεται σε αμφιβολίτες σε γειτονία με πηγματιτικές φλέβες και αποτελείται από ανδραδιτικό γρανάτη (με ζωνώδη δομή και ανισοτροπία με κατακλαστικό ιστό, εξαιτίας έντονης τεκτονικής καταπόνησης), μαγνητίτη, χαλαζία, ακτινόλιθο, χλωρίτη και θειούχα μεταλλικά ορυκτά. Ο γρανάτης σχηματίστηκε στο πρώτο στάδιο της δημιουργίας του skarn, μαζί με μαγνητίτη. Το μέγεθος των κόκκων του γρανάτη συνήθως είναι μικρότερο των,2 cm. Οι Mposkos et al. (25) μελέτησαν γρανάτες από μιγματιτικούς πηλιτικούς γνευσίους και αμφιβολιτιωμένους εκλογίτες υπερ-υψηλής πίεσης στην Ανατολική Ροδόπη, οι οποίοι εγκλείουν και εγκλείσματα διαμαντιών. Ενίοτε οι πορφυροβλάστες γρανάτη είναι πλούσιοι σε Na 2 O, P 2 O 5 και TiO 2, καταδεικνύοντας την ύπαρξη ενός αρχικού τιτανιούχου γρανάτη πλούσιου σε πυρίτιο. Τα περιεχόμενα σε Na 2 O και P 2 O 5 στη σύσταση του γρανάτη είναι δείκτες πίεσης, ενώ το TiO 2 επιπλέον είναι και δείκτης θερμοκρασίας. Οι ίδιοι συγγραφείς εντόπισαν επιπλέον σε κρυστάλλους γρανάτη ακτινωτό θραυσμό με κέντρο τα εγκλείσματα χαλαζία, κάτι που υποδεικνύει την ύπαρξη κοεσίτη σε προηγούμενα στάδια. Η πρώτη προσπάθεια ενοποίησης των μεμονωμένων μελετών για τους γρανάτες της Ελλάδας γίνεται από τον Τσιραμπίδη (25). Από τα παραπάνω είναι εμφανές ότι δεν έχει γίνει ακόμη μια συστηματική έρευνα για αξιοποιήσιμες εμφανίσεις γρανατών στον ελληνικό χώρο, ενώ πολλά δεδομένα προκύπτουν από την έρευνα κυρίως σε σχηματισμούς skarn. 1. Δειγματοληψία και μέθοδοι ανάλυσης Συνολικά συλλέχθηκαν 51 δείγματα κλαστικού υλικού από χειμάρρους, ποτάμιες αναβαθμίδες, αλουβιακά ριπίδια και εδάφη (Σχήμα 1.4). Μακροσκοπικά τα δείγματα μπορούν να 2

27 θεωρηθούν γενικά ως αδρόκοκκοι άμμοι. Στο προηγούμενο σχήμα τα δείγματα ταξινομούνται χωρικά ως εξής: Πεδίο 1. Ιζήματα πυθμένων χειμάρρων και οχθών. Μελετάται η σύσταση των υλικών αποσάθρωσης της Ενότητας Βερτίσκου στην περιφέρειά της. Δείγματα ΓΠΒ4, ΓΠΒ5, Ε1, Ε2, Ε3, Ε4, Ε5, Ε5a, Ε5b, Ε6, Ε7, Β1, ΜΟΝ, ΠΛΑ, Wp8, Wp9, Wp1Pl, Wp26, Wp29, Wp3, Wp31, Wp32 και Wp33. Πεδίο 2. Ιζήματα πυθμένων χειμάρρων και χαλαρές άμμοι επί του υποβάθρου. Μελετάται η σύσταση των υλικών αποσάθρωσης της Ενότητας Βερτίσκου κατά τη διεύθυνση Α-Δ και προς τα κατάντη. Δείγματα ΑΚΡΟ, Δ1, ΚΠΟ, Ν1 και ΣΤΕ. Πεδίο 3. Ιζήματα πυθμένων χειμάρρων και χαλαρές άμμοι επί του υποβάθρου. Μελετάται η σύσταση των υλικών αποσάθρωσης της Ενότητας Βερτίσκου κατά τη διεύθυνση Β-Ν και προς τα κατάντη. Δείγματα Α1, Σ1, Σ2, Σ3, Σ4, Φ1, Φ2, Φ3 και Χ1. Πεδίο 4. Χαλαρές άμμοι και εδαφικά προφίλ επί του υποβάθρου. Μελετάται η σύσταση των υλικών αποσάθρωσης της Ενότητας Βερτίσκου στα υψηλότερα σημεία της. Δείγματα ΓΚΡΕ, R1, R2, R3, R4, R5, R6, Wp37a, Wp37b, Wp37c, Wp37d και Wp38. Τα δείγματα αναλύθηκαν ιστολογικά με χρήση επάλληλων δονούμενων κοσκίνων. Όταν αυτά ήταν υγρά, αφέθηκαν να στεγνώσουν σε θερμοκρασία δωματίου. Η ζύγιση έγινε σε ηλεκτρονικό ζυγό ακριβείας με χρήση τριών δεκαδικών ψηφίων. Χρησιμοποιήθηκαν περίπου 2 g υλικού από κάθε δείγμα. Η στατιστική επεξεργασία των ιστολογικών δεδομένων έγινε με χρήση του προγράμματος ανοιχτού κώδικα SFT (Wohletz et al., 1989). Ορυκτολογικά τα δείγματα αναλύθηκαν με χρήση περιθλασιμετρίας κόνεως ακτίνων-χ (XRD). Αντιπροσωπευτική ποσότητα κάθε δείγματος κονιοποιήθηκε σε αχάτινο γουδί και προετοιμάστηκαν παρασκευάσματα κόνεως τυχαίου προσανατολισμού. Κανένα δείγμα δεν υπέστη χημική κατεργασία πριν τη σάρωσή του. Η σάρωση έγινε σε περιθλασίμετρο τύπου PHLPS PW171/ εφοδιασμένο με μικροεπεξεργαστή PW182/. Χρησιμοποιήθηκε λυχνία Cu και φίλτρο Ni για τη λήψη CuKa ακτινοβολίας, ενώ η περιοχή σάρωσης γωνίας ήταν 3-63 o και η ταχύτητα σάρωσης 1,2 o /λεπτό. Πριν τη λειοτρίβιση του δείγματος στο αχάτινο γουδί, αφαιρέθηκε το κλαστικό υλικό μεγέθους κροκαλών (>2 mm). Αυτή η μεθοδολογία εφαρμόστηκε επειδή το κλάσμα των κροκαλών είναι πλούσιο σε θραύσματα πετρωμάτων, ώστε η συμμετοχή τους στην πετρογραφική ανάλυση θα επηρέαζε τα πραγματικά ποσοστά των μονόμεικτων κόκκων (Blatt et 21

28 al., 198). Ο ποσοτικός προσδιορισμός έγινε με χρήση ζινκίτη (ZnO, κάρτα PDF79-27) ως εσωτερικό πρότυπο και σύγκριση των κύριων εντάσεων των ορυκτών παρόντων στο δείγμα με αυτό. Ποσότητα 3 g του δείγματος αναμειγνύονται με,333 g ZnO και λειοτριβούνται σε αχάτινο γουδί με προσθήκη 4 ml μεθανόλης. Το μείγμα ξηραίνεται σε πυριαντήριο (85 o C) και ανακατεύεται. Κατόπιν τοποθετείται στον υποδοχέα δείγματος και ακτινογραφείται (Srodon et al., 21). Τα δείγματα εξετάστηκαν με πολωτικό μικροσκόπιο διερχόμενου φωτός, ενώ όσα βρέθηκαν πλούσια σε κλαστικούς γρανάτες αναλύθηκαν περεταίρω και χημικά (ολικό πέτρωμα) με χρήση φθορισμού ακτίνων Χ. Δείγμα των κλαστικών γρανατών διάφορης διαμέτρου αναλύθηκε χημικά με χρήση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης με φασματόμετρο ενεργειακής διασποράς (SEM-EDS) για τον προσδιορισμό της σύστασής τους, της προέλευσής τους, αλλά και πιθανών χρήσεων. Αυτοί αναλύθηκαν χημικά στο Εργαστήριο Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας του Αριστοτέλειου Πανεπιστήμιου Θεσσαλονίκης με χρήση ηλεκτρονικού μικροσκόπιου σάρωσης JEOL JSM-84A (SEM), με φασματόμετρο ενεργειακής διασποράς SS 3 (ΕDS), με επιτάχυνση τάσης 2 kev, ένταση ρεύματος,4 ma και χρήση καθαρού Co ως προτύπου. Ακόμη, μονοκρύσταλλοι κονιοποιήθηκαν και αναλύθηκαν με χρήση περιθλασιμετρίας ακτίνων-χ για τον προσδιορισμό της δομής τους. Σε κατάλληλους υποδοχείς τοποθετήθηκαν περίπου,1 g κόνεως γρανάτη και σαρώθηκαν σε περιθλασίμετρο τύπου PHLPS PW171/ εφοδιασμένο με μικροεπεξεργαστή PW182/. Χρησιμοποιήθηκε λυχνία Cu και φίλτρο Ni για τη λήψη CuKa ακτινοβολίας, ενώ η περιοχή σάρωσης γωνίας ήταν 5-65 o, το βήμα,2 o /5sec και η ταχύτητα σάρωσης,24 o /λεπτό. Ενδεικτικά κάποιοι κρύσταλλοι μελετήθηκαν ακόμη με τη χρήση ακτινοβολίας υπερύθρου (FTR). Ως εσωτερικό πρότυπο χρησιμοποιήθηκε KBr (1-2 mg κόνεως ανακατωμένης με ~2 mg προτύπου). Οι μετρήσεις έγιναν στο Εργαστήριο Ανόργανης Χημείας, του Τμήματος Χημείας του Αριστοτέλειου Πανεπιστήμιου Θεσσαλονίκης. Επιπλέον, σε κλαστικούς μεγακρύσταλλους γρανάτη, γνωστής και άγνωστης σύστασης, προσδιορίστηκε πειραματικά η προσροφητική ικανότητά τους με χρήση τιτλοδότησης ασθενούς οξέος με ισχυρή βάση. Οι πειραματικές συνθήκες αλκαλιμετρίας ήταν: Σε κωνική φιάλη των 1 ml τοποθετούνται ~,5 g κόνεως γρανάτη (με χρήση ηλεκτρονικού ζυγού τριών δεκαδικών ψηφίων) και 5 ml διαλύματος οξέος. Το αιώρημα αναδεύεται ισχυρά (5 rpm) με χρήση 22

29 μαγνητικού αναδευτήρα για 3 και αφήνεται να καθιζήσει. Κατόπιν, σε προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα παραλαμβάνονται με σιφώνιο πλήρωσης 3 ml του υπερκείμενου διαλύματος οξέος, τοποθετούνται σε δοχείο ζέσης χωρητικότητας 1 ml, προσθέτονται,5 ml δείκτη φαινολοφθαλεϊνης και ογκομετρούνται με κατά σταγόνες προσθήκη πρότυπου διαλύματος NaOH συγκέντρωσης 1N ή,1ν. Το ph του υπερκείμενου διαλύματος προσδιορίζεται με πεχάμετρο υάλου και πριν την προσθήκη βάσης. Οι ιδιότητες των κλαστικών γρανατών (σε μορφή σκόνης) ως καταλύτες στη φωτοκαταλυτική οξείδωση οργανικών ρύπων, προσδιορίστηκε πειραματικά σύμφωνα με τους Αβρανά κ.ά. (2). Συγκεκριμένα, παρασκευάστηκαν τέσσερα διαλύματα χρωστικής πράσινου του μαλαχίτη (malachite green-mg, C 52 H 54 N 4 O 12, MΒ=927,) συγκέντρωσης 2 ppm (με διάλυση,5 g χρωστικής σε φυάλη των 25 ml πληρωμένη με απιονισμένο νερό) και ph=5,97. Κάθε διάλυμα τοποθετήθηκε σε δοχείο ζέσης των 8 ml κατόπιν αναδευόταν διαρκώς στις 5 rpm με μαγνητικό αναδευτήρα. Εντός του δοχείου τοποθετήθηκε λαμπτήρας UV-A ακτινοβολίας (Osram Dulux S 9W/78) με εύρος από τα 32 nm έως τα 4 nm με μέγιστο στα 366 nm. Με χρήση φασματοφωτόμετρου Uv-Vis τύπου SHMADZU UV-17 σε τακτά διαστήματα (ανά 5 ) μετριόταν η διαπερατότητα του μίγματος (Τ%) στα 614 nm, όπου εμφανίζει το μέγιστο απορρόφησης η συγκεκριμένη χρωστική. 23

30 Σχήμα 1.4. Γεωλογικό σκαρίφημα της περιοχής μελέτης με τις θέσεις δειγματοληψίας (*). Π1 έως Π4 είναι τα πεδία δειγματοληψίας. 24

31 2 Ιστολογική μελέτη 1. Εισαγωγή Οι πρωτογενείς ιζηματογενείς δομές και ο ιστός ενός κλαστικού ιζήματος αποτελούν την κύρια πηγή παροχής πληροφοριών για το μέσο και τρόπο μεταφοράς, αλλά και για τις ενεργειακές συνθήκες (βάθος νερού, ταχύτητα ροής, είδος ροής, ταχύτητα ανέμου κ.ά.) κατά την απόθεση (Reineck & Singh, 1986). Η μελέτη των ανόργανων πρωτογενών δομών ενός κλαστικού ιζήματος περιλαμβάνει τη μορφή στρώσης και τις επιφανειακές δομές επί των επιπέδων στρώσης, που δημιουργήθηκαν κατά το χρόνο απόθεσης. Τα προηγούμενα αποτελούν άμεση δήλωση του μέσου μεταφοράς και των ενεργειακών συνθηκών κατά την απόθεση. Κατά τον Pettijohn (1957) ως ιστός ενός ιζηματογενούς πετρώματος ορίζεται το μέγεθος, το σχήμα και η ταξινόμηση των συστατικών του. Αυτές οι ιδιότητες του ιζήματος είναι γεωμετρικές και ειδικά το μέγεθος των κόκκων ενός κλαστικού ιζήματος είναι ιδιαίτερης σημασίας, αφού αποτελεί και τη βάση ταξινόμησής του σε λιθολογικούς τύπους. Οι Krumbein & Pettijohn (1988) θεωρούν ως θεμελιώδεις ιδιότητες των συστατικών κόκκων ενός κλαστικού ιζήματος το μέγεθος, το σχήμα, την επιφανειακή υφή και την ορυκτολογική τους σύσταση. Αυτές αντανακλούν άμεσα ή έμμεσα τις διεργασίες που αυτά υπέστησαν. Ειδικότερα, το μέγεθος των κόκκων σχετίζεται με το μέσο μεταφοράς και την ταχύτητά του. Το σχήμα σχετίζεται με το μέσο μεταφοράς, την απόσταση και την ένταση του μέσου (ραγδαία ή μη απόθεση), ενώ η επιφανειακή υφή των κλαστικών κόκκων αντανακλά τη μέθοδο μεταφοράς και τυχόν μεταβολές εξαιτίας διάλυσης. Τέλος, η ορυκτολογική σύσταση των κόκκων καταδεικνύει τις πιθανές πηγές τους και τυχόν μετα-αποθετικές μεταβολές. Το μέγεθος των κλαστικών κόκκων μαζί με την ταξινόμησή τους αποτελούν έμμεσο μέτρο των δυνατοτήτων του μεταφορικού μέσου, όπως επίσης και της απόστασης μεταφοράς τους (Pettijohn, 1957). Ειδικά, το μέγεθος των κόκκων εξαρτάται κυρίως από το δυναμικό του 25

32 περιβάλλοντος ιζηματογένεσης σε τοπική κλίμακα και το αρχικό μέγεθος των θραυσμάτων πετρωμάτων και όχι από την απόσταση μεταφοράς (Folk, 1974). Ο συνδυασμός χρήσης της επιτόπιας παρατήρησης ιζηματογενών δομών και της μηχανικής ανάλυσης των κλαστικών ιζημάτων, μπορεί να αποκαλύψει το ιζηματογενές περιβάλλον. Το τελευταίο περιλαμβάνει τις διαδικασίες διάβρωσης και απόθεσης: Ειδικά, οι τελευταίες περιλαμβάνουν τις υδροδυναμικές, βιολογικές και χημικές συνθήκες που επικρατούσαν κατά την απόθεση του κλαστικού ιζήματος (Reineck & Singh, 1986). Έχουν προταθεί διάφορες κλίμακες μέτρησης του μεγέθους των κόκκων, καθώς και παράμετροι για τη στατιστική μελέτη τους. Στη διατριβή αυτή χρησιμοποιούνται οι κοκκομετρικές κλίμακες κατά Wentworth (1922) και Krumbein (1934), καθώς και οι στατιστικές παράμετροι κατά Folk (1974). Τα δείγματα, αφού αποσυσσωματώθηκαν, αφέθηκαν να στεγνώσουν σε θερμοκρασία δωματίου και κατόπιν λήφθηκαν τα κλάσματα μεγεθών τους με χρήση σειράς επάλληλων δονούμενων κόσκινων. Κανένα δείγμα δεν υπέστη χημική κατεργασία πριν την κοσκίνισή του, ενώ για τα πιο πηλώδη δείγματα χρησιμοποιήθηκε η υγρή μέθοδος κοσκίνισης. 2. Ιζηματογενείς δομές Το Νεογενές-Τεταρτογενές ιζηματογενές κάλυμμα της Ενότητας Βερτίσκου αποτελείται κυρίως από χαλαρά κλαστικά ιζήματα, προϊόντα ποικίλων αποθετικών περιβαλλόντων. Αυτά είναι κυρίως χερσοποτάμια, ποταμο-δελταϊκά, λιμνο-δελταϊκά, λιμναία και χερσαία, σχηματισμένα κυρίως κατά την ταφρογένεση στο χώρο του Βόρειου Αιγαίου. Ειδικά, τα ερυθροστρώματα απαντώνται συχνά και με μεγάλο πάχος και θεωρούνται ηλικίας Α. Πλειοκαίνου-Κ. Πλειστοκαίνου (Μουντράκης κ.ά., 1993). Ιδιαίτερο τύπο διαδομένης δομής των Τεταρτογενών ιζημάτων (εξαιρουμένων των σύγχρονων αποθέσεων άμμου) που απαντούν στην περιοχή μελέτης αποτελούν οι πεδιάδες πλημμυρών (flood plains), τα αλουβιακά πεδία και τα αλουβιακά ριπίδια. Τα τελευταία συνήθως έχουν μικρή γωνία κλίσης, κάτι που αποτελεί ένδειξη γενικά μεσόκοκκων και αδρόκοκκων μητρικών λιθολογιών και υψηλών και έντονων ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων (Κοντόπουλος, 1998). Οι κύριοι τύποι αποθέσεων που αναγνωρίζονται εντός της δομής των αλουβιακών ριπιδίων είναι οι δενδριτικές (Φωτ. 1) και των καλυμμάτων (Φωτ. 2), που εντοπίζονται σε υψόμετρα 26

33 μεγαλύτερα από το σημείο τομής της επιφάνειας των ριπιδίων με το κύριο ποτάμιο κανάλι που το διαρρέει. Φωτ. 1. Δενδριτική απόθεση (debris-flow deposit) χονδρόκοκκου κλαστικού υλικού εντός αλουβιακού ριπιδίου. Περιοχή Νότια του Ασκού. Η κλίμακα είναι 2 cm. Οι δενδριτικές αποθέσεις γενικά χαρακτηρίζονται από χαμηλό βαθμό ταξινόμησης (μίξη πληθυσμών κόκκων), άφθονο κλαστικό υλικό μεγέθους κροκαλών, αλλά και συμμετοχή υλικού μεγέθους ιλύος και αργίλου. Οι αποθέσεις καλυμμάτων είναι σαφώς πιο λεπτόκοκκες και περισσότερο ταξινομημένες, αφού συμμετέχει σε αυτές κυρίως κλαστικό υλικό μεγέθους μεσόκοκκης έως αδρόκοκκης άμμου και ιλύος. Γενικά, τα κλαστικά υλικά των αλουβιακών ριπιδίων της περιοχής μελέτης εμφανίζονται μακροσκοπικά από αταξινόμητες έως σχεδόν ταξινομημένες και μαζώδεις (massive) αποθέσεις, εύθρυπτες, υποκαστάνινου έως κιτρινέρυθρου χρώματος. Οι χείμαρροι και ποταμοί που διαρρέουν την Ενότητα Βερτίσκου γενικά εμφανίζουν ευθύ έως μαιανδρικό τύπο καναλιού. Ο δικτυωτός τύπος απουσιάζει γενικά, ακόμη και εντός αποθέσεων αλουβιακών ριπιδίων και αποθέσεων πλημμυρών. Τα παραπάνω είναι ενδεικτικά των μικρών κλίσεων των ποταμών σε συνδυασμό με το έντονο υδραυλικό φορτίο. Ενίοτε στον πυθμένα των 27

34 καναλιών η επιφάνεια των σύγχρονων κλαστικών αποθέσεων (κυρίως αμμώδεις) εμφανίζει δομή ρυτιδώσεων, ενδεικτικό μικρού βάθους υδάτινων όγκων σε συνδυασμό με κυματισμό της επιφάνειάς τους. Φωτ. 2. Απόθεση καλύμματος (sheed flood sediment) χονδρόκοκκου και μεσόκοκκου κλαστικού υλικού εντός αλουβιακού ριπιδίου. Περιοχή Νότια του Ασκού. Η κλίμακα είναι 2 cm. Η ροή των υδάτων κάποιες φορές εμφανίζει διαφοροποιήσεις και μετατοπίζεται, ώστε ενίοτε στο μέτωπο φυσικών αναχωμάτων να σχηματίζονται ακραίοι φραγμοί (point bar) (Φωτ. 3). Η ύπαρξη εντός αυτών κροκαλών και χονδρόκοκκης άμμου είναι ενδεικτική του νεαρού της ηλικίας τους, αφού τα ανώτερα και πιο ταξινομημένα και λεπτομερή στρώματα απουσιάζουν. Η ύπαρξη πάντως κλαστικών υλικών μεγέθους τρόχμαλων και κροκαλών είναι ενδεικτική πλημμυρικών παροχών, ενώ οι σαφείς στρώσεις λεπτόκοκκου υλικού μεγέθους μεσόκοκκης έως λεπτόκοκκης άμμου και ιλύος και αργίλου αντιπροσωπεύει πεδιάδες πλημμυρών (flood plain) με γενικά αργή κίνηση των υδάτων έως λιμνάζουσα κατάστασή τους (Reineck & Singh, 1986). 28