ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ, ΓΕΩΓΡΑΦΙΑΣ & ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΑΣ

Transcript

1 ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ, ΓΕΩΓΡΑΦΙΑΣ & ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΑΣ Γεωμορφολογική διάπλαση της υφαλοκρηπίδας του Ιονίου Πελάγους έμπροσθεν του Αμβρακικού Κόλπου. Πτυχιακή εργασία Καραδήμα Γεωργία - Μάνθα Αθήνα, 2017

2 ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ, ΓΕΩΓΡΑΦΙΑΣ & ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΑΣ Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή Παυλόπουλος Κοσμάς (επιβλέπων) Καθηγητής, Τμήμα Γεωγραφίας, Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο Καψιμάλης Βασίλειος Διευθυντής Ερευνών, Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας, ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε. Κατσαφάδος Πέτρος Επίκουρος Καθηγητής, Τμήμα Γεωγραφίας, Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο ii

3 Η Καραδήμα Γεωργία - Μάνθα δηλώνω υπεύθυνα ότι: 1) Είμαι ο κάτοχος των πνευματικών δικαιωμάτων της πρωτότυπης αυτής εργασίας και από όσο γνωρίζω η εργασία μου δε συκοφαντεί πρόσωπα, ούτε προσβάλει τα πνευματικά δικαιώματα τρίτων. 2) Αποδέχομαι ότι η ΒΚΠ μπορεί, χωρίς να αλλάξει το περιεχόμενο της εργασίας μου, να τη διαθέσει σε ηλεκτρονική μορφή μέσα από τη ψηφιακή Βιβλιοθήκη της, να την αντιγράψει σε οποιοδήποτε μέσο ή/και σε οποιοδήποτε μορφότυπο καθώς και να κρατά περισσότερα από ένα αντίγραφα για λόγους συντήρησης και ασφάλειας. iii

4 Πρόλογος Η παρούσα πτυχιακή εργασία καλείται να εξετάσει τη γεωμορφολογική διάπλαση της υφαλοκρηπίδας του Ιονίου Πελάγους έμπροσθεν του Αμβρακικού Κόλπου, με τη χρήση σεισμικών τομογραφιών, από τομογράφο υποδομής πυθμένα, τύπου Sparker. Αρχικά, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα Καθηγητή Γεωλογίας - Γεωμορφολογίας κ. Κοσμά Παυλόπουλο. Η εμπιστοσύνη που μου έδειξε ήταν βασικός παράγοντας για να ξεκινήσω την εκπόνηση της πτυχιακής μου εργασίας, καθώς και οι χρήσιμες παρατηρήσεις του με βοήθησαν πολύ. Ακολούθως, ευχαριστώ και τα υπόλοιπα μέλη της Τριμελούς Εξεταστικής Επιτροπής, το Διευθυντή Ερευνών του Ινστιτούτου Ωκεανογραφίας του ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε., κ. Βασίλειο Καψιμάλη και τον Επίκουρο Καθηγητή, στον τομέα της Εφαρμοσμένης Γεωγραφίας με έμφαση στην Κλιματολογία, κ. Πέτρο Κατσαφάδο. Ιδιαίτερες ευχαριστίες, θα ήθελα να εκφράσω, καθώς και την εκτίμησή μου, στον κ. Βασίλειο Καψιμάλη για την αμέριστη υποστήριξη, την καθοδήγηση και τη βοήθεια που μου προσέφερε, όπως επίσης και το συμβουλευτικό ρόλο που είχε όλους αυτούς τους μήνες. Σε αυτό το σημείο, θα ήθελα να ευχαριστήσω το Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών και συγκεκριμένα τους ανθρώπους που γνώρισα εκεί και συνέβαλαν στην ολοκλήρωση της παρούσας εργασίας. Ευχαριστώ θερμά τη Χαρά Κυριακίδου (MSc Περιβαλλοντολόγο), για τον πολύτιμο χρόνο που διέθεσε, καθώς και το Δρ Δημήτρη Βανδαράκη (Γεωγράφο - Γεωμορφολόγο), την Παρασκευή Δρακοπούλου (MSc Περιβαλλοντολόγο) και τη Βάλια Λουκαΐδη (Αναλύτρια GIS). Αξίζει να σημειωθεί, πως η συλλογή και εκχώρηση των σεισμικών τομογραφιών έγινε από το Δρ Χρήστο Τζιαβό (Γεωλόγο - Ωκεανογράφο), το Δρ Χρήστο Αναγνώστου (Γεωλόγο - Ιζηματολόγο) και το Δρ Πέτρο Παυλάκη (Φυσικό - Γεωφυσικό), τους οποίους ευχαριστώ πολύ. Ακολούθως, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Ορέστη, τον άνθρωπο που με στήριξε, με εμψύχωσε και με κατάλαβε πιο πολύ από όλους, όλον αυτόν τον καιρό. Επιπλέον, τον ευχαριστώ για όλες εκείνες τις ημέρες που πηγαίναμε μαζί στην Ανάβυσσο και με περίμενε μέχρι να τελειώσω από το ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε.. iv

5 Ευχαριστίες επίσης οφείλονται στην αδερφή μου και καλύτερή μου φίλη, Αμαλία και στη φίλη μου Γιώτα, που ήταν εκεί κάθε στιγμή που τις χρειάστηκα και με βοήθησαν με τον τρόπο τους, καθώς και στο υπόλοιπο κοντινό μου περιβάλλον, φιλικό και οικογενειακό. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τους γονείς μου, Νίκο και Κατερίνα, που στέκονται δίπλα μου όλα αυτά τα χρόνια, με στηρίζουν και με παροτρύνουν να κάνω ό,τι επιθυμώ. Σε αυτούς αφιερώνεται η παρούσα πτυχιακή εργασία, εκφράζοντάς τους την εκτίμησή μου και την αγάπη μου. v

6 Πίνακας περιεχομένων Περίληψη... viii Abstract... ix Κατάλογος εικόνων... x Κεφάλαιο 1 - Εισαγωγή Θεωρία των Λιθοσφαιρικών Πλακών Όρια των Λιθοσφαιρικών Πλακών Περιθώρια Σύγκλισης των Λιθοσφαιρικών Πλακών Ρήγματα Μετασχηματισμού Ελληνικός Χώρος... 7 Κεφάλαιο 2 - Περιοχή Μελέτης Γενικά Προαπούλια Ζώνη ή Ζώνη Παξών Ιόνιος Ζώνη ή Αδριατικοϊόνιος Ζώνη Η Σεισμικότητα στο Ιόνιο Κεφάλαιο 3 - Μεθοδολογία Συλλογή Δεδομένων Τομογράφοι Υποδομής του Πυθμένα Τύποι Τομογράφων Υποδομής του Πυθμένα Τομογράφος Υποδοχής Πυθμένα τύπου Sparker Ανάλυση και Ερμηνεία Τομογραφιών Σεισμικών Ανακλάσεων Ρήγματα Επεξεργασία Δεδομένων Κεφάλαιο 4 - Αποτελέσματα Βαθυμετρία Σεισμική Τομογραφία Κεφάλαιο 5 - Σύνθεση - Συζήτηση Αποτελεσμάτων Κεφάλαιο 6 - Συμπεράσματα Ξένη Βιβλιογραφία vi

7 Ελληνική Βιβλιογραφία Γλωσσάρι vii

8 Περίληψη Η υποθαλάσσια περιοχή του Ιονίου Πελάγους, που βρίσκεται έμπροσθεν του Αμβρακικού Κόλπου, διαμορφώνεται από έντονες γεωδυναμικές διεργασίες, λόγω της σύγκλισης των λιθοσφαιρικών πλακών, αφενός της Ευρασιατικής, με ηπειρωτική σύσταση, κι αφετέρου της Αφρικανικής, με ωκεάνια σύσταση. Επιπρόσθετα, η περιοχή μελέτης κείτεται στο όριο επαφής δύο Εξωτερικών Ελληνίδων, της Προαπούλιας ζώνης ή ζώνης Παξών και της Ιονίου ζώνης ή Αδριατικοϊονίου ζώνης. Στην παρούσα εργασία γίνεται επεξεργασία, ανάλυση και ερμηνεία σεισμικών τομογραφιών ανάκλασης, που συλλέχθηκαν με τομογράφο υποδομής πυθμένα τύπου Sparker, με σκοπό την καταγραφή και χαρτογράφηση των σημαντικότερων τεκτονικών δομών και γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών, όπως ρήγματα (ενεργά και ανενεργά), διαβρωσιγενείς επιφάνειες και ιζηματογενείς αποθέσεις. Ειδικότερα, χαρτογραφούνται τα επιφανειακά ίχνη της επώθησης της εξωτερικής Ιονίου και της βορειοανατολικής απόληξης του ρήγματος μετασχηματισμού της Κεφαλονιάς - Λευκάδας, το οποίο σχετίζεται άμεσα με την υψηλή σεισμικότητα του ευρύτερου γεωγραφικού χώρου. Στο βορειοανατολικό τμήμα της περιοχής μελέτης, η συνδυαστική δράση των δύο παραπάνω μεγάλων ρηξιγενών ζωνών σχηματίζει μια τεκτονική λεκάνη, η οποία διαθέτει προδελταϊκά ιζήματα σχετικά μεγάλου πάχους (περίπου 50 m) και πιθανής ηλικίας Κάτω Τεταρτογενούς - Ολοκαίνου. Η εν λόγω λιθοσεισμική φάση (ΣΦ1) εντοπίζεται σε ολόκληρη την περιοχή μελέτης, αλλά με διαφορετική εσωτερική δομή και μικρότερο πάχος (< 10 m). Στο ρηχό τέμαχος, ανατολικά του ρήγματος μετασχηματισμού, η ΣΦ1 επικάθεται ασύμφωνα σε έντονα παραμορφωμένους σχηματισμούς, ενώ στο βαθύ τέμαχος, δυτικά του ρήγματος μετασχηματισμού, η ΣΦ1 επικάθεται σύμφωνα με τα υποκείμενα, αποκλίνοντα προς την ανοιχτή θάλασσα, στρώματα. Λέξεις κλειδιά: Ρήγμα μετασχηματισμού Κεφαλονιάς - Λευκάδας, Επώθηση Ιονίου, τομογράφος υποδομής πυθμένα, Κατώτερο Τεταρτογενές - Ολόκαινο. viii

9 Abstract The submarine region of the Ionian Sea located in front of the Amvrakikos Gulf is formed by intense geodynamic processes due to the convergence of lithospheric plates, the continental Eurasian slab and the oceanic African slab. Moreover, the area under investigation is situated at the contact of two external Hellenides, the Pre-Apulian or the Paxos geotectonic zone and the Ionian or Adriatic-Ionian zone. The purpose of this paper is to process, analyse and interpret seismic reflection profile, which were collected by a Sparker type sub bottom profiler, in order to identify and map the most important tectonic structures and geomorphological features, like faults (both active and inactive), erosion surfaces and sedimentary sequences. Specifically, this paper maps the superficial traces of the Ionian Thrust and the northeast end of the Cephalonia - Lefkada Transform Fault, which is closely related to the high seismicity of the wider geographical region. In the northeast part of the study area, the combined action of the two aforementioned dominant fault zones forms a tectonic basin (graben), which has relatively thick (about 50 m) pro-deltaic sediments, possibly deposited during the Late Quaternary - Holocene period. This uppermost litho-seismic unit (SP1) can be determined throughout the study area, but with a different internal structure and smaller thickness (< 10 m). At the shallow segment (footwall block), located to the east of the transform fault, SP1 overlies in unconformity the broken rocks, while at the deep segment (hanging wall block), to the west of the transform fault, SP1 is sited in conformity with the older (perhaps of Quaternary-Neogene age) and divergent towards the open sea climoforms. Keywords: Cephalonia - Lefkada Transform Fault, Ionian Thrust, sub bottom profiler, Late Quaternary - Holocene sedimentary unit. ix

10 Κατάλογος Εικόνων Εικόνα εξωφύλλου: 3D απεικόνιση ρήγματος μετασχηματισμού...i Εικόνα 1.1: Οι τεκτονικές πλάκες της Γης και οι τρεις τύποι των ορίων τους (Encyclopaedia Britannica, Inc)...2 Εικόνα 1.2: Η κίνηση των λιθοσφαιρικών πλακών (Encyclopaedia Britannica, Inc)...3 Εικόνα 1.3: Σύγκλιση λιθοσφαιρικών πλακών: Η κατανομή των σεισμών στις ζώνες υποβύθισης (Tasa Graphic Arts)....5 Εικόνα 1.4: Ρήγμα μετασχηματισμού (El Gato de Schrödinger)...6 Εικόνα 1.5: Σύγκριση των ρηγμάτων της Βόρειας Ανατολίας (επάνω) και του Αγίου Ανδρέα (κάτω) (Παυλίδης Σ., 2003, Γεωλογία των Σεισμών)...7 Εικόνα 1.6: Οι κινήσεις των λιθοσφαιρικών πλακών που επηρεάζουν την τεκτονική της Ελλάδας (Κυρατζή Α., Φυσική της Λιθόσφαιρας: Γεωδυναμική της Ελλάδας, κεφ.7)...8 Εικόνα 1.7: Τα κυριότερα μορφοτεκτονικά γνωρίσματα του ελληνικού τόξου (Κονισπολιάτης Ν. & Καψιμάλης Β., 2013, Θαλάσσια Γεωλογία και Γεωφυσική)...9 Εικόνα 2.1: Α)Τεκτονικές πλάκες και παλαιογεωγραφία από τα τέλη της Ιουρασικής περιόδου, της περι-αδριατικής θάλασσας και η διανομή πλατφορμών άνθρακα τύπου Μπαχάμες, περιβαλλόμενων από βαθύτερα λεκανοπέδια (τροποποιημένο από Bernoulli, 2001). B) Απλοποιημένος γεωλογικός χάρτης της Δυτικής Ελλάδας: 1) Μετα-αλπικά ιζήματα Νεογενούς και Τεταρτογενούς περιόδου, 2) Μολάσσες Μεσοελληνικής περιόδου, 3) Προαπούλια (Παξών) ζώνη, 4) Ιόνιος ζώνη, 5) Ζώνη Γαβρόβου-Τριπόλεως, 6) Ζώνη Πίνδου, 7) Υποπελαγική ζώνη, 8) Οφιόλιθοι (τροποποιημένο από Karakitsios and Rigakis, 2007) (Karakitsios, 2013)...14 Εικόνα 2.2: Τα νησιά του Κεντρικού Ιονίου με τους εστιακούς μηχανισμούς, σε μαύρο και άσπρο, σεισμών Μ>5 γύρω από την Κεφαλονιά, ανάμεσα στο διάστημα (από Kokkinou et al. 2006) και η σεισμικότητα ML>3.5 από τον κατάλογο του Εθνικού Παρατηρητηρίου της Αθήνας (ΕΠΑ), για την περίοδο (μαύροι κύκλοι). Οι εστιακοί μηχανισμοί G-CMT των σεισμών στις 26 Ιανουαρίου και στις 3 Φεβρουαρίου του 2014 παριστάνονται με χρώμα, καθώς και οι σεισμοί στις 14 Αυγούστου 2003 και στις 17 Ιανουαρίου Τα διανύσματα αντιπροσωπεύουν τις ταχύτητες GPS σύμφωνα με τη σταθερή μορφή της Ευρώπης, σε πράσινο, από τις έρευνες πεδίου του Eidgenössische x

11 Technische Hochschule Zürich (ETHZ; Müller, 2011) και σε μπλε, από τις έρευνες πεδίου του Corinth Rift Laboratory (CRL, (Briole et al., 2015)...17 Εικόνα 3.1: Τομογράφος Sparker (1600J). 1) Μονάδα παραγωγής ενέργειας (εκπομπέας και πυκνωτές), 2) Ηλεκτρόδιο (πολλαπλό), 3) Υδρόφωνα (ΕΘΑΓΕΦΩ, Παπαθεοδώρου, 2009)...20 Εικόνα 3.2: Χαρακτηριστικά των σεισμικών ανακλάσεων: α) εύρος, β) σαφήνεια, γ) συνέχεια, δ) συχνότητα (Παπαθεοδώρου, 2009)...22 Εικόνα 3.3: Απλές στρωσιγενείς φάσεις: α) παράλληλες, β) υποπαράλληλες, γ) αποκλίνουσες (Παπαθεοδώρου, 2009)...23 Εικόνα 3.4: Προσχωσιγενείς στρωσιγενείς φάσεις: α) σιγμοειδείς, β) πλάγιες εφαπτομενικές, γ) πλάγιες παράλληλες, δ) συνδυαστικές (σιγμοειδείς-πλάγιες), ε) ζωνώδεις (Παπαθεοδώρου, 2009)...23 Εικόνα 3.5: Σύνθετες στρωσιγενείς φάσεις: α) λοφοειδείς, β) καμπυλωτές, γ) παραμορφωμένες (Παπαθεοδώρου, 2009)...24 Εικόνα 3.6: Τύποι ρηγμάτων (Γεωδίφης)...26 Εικόνα 4.1: Βαθυμετρικός χάρτης της περιοχής μελέτης, στον οποίο απεικονίζονται τα βάθη...29 Εικόνα 4.2: Βαθυμετρικός χάρτης της περιοχής μελέτης, στον οποίο απεικονίζεται η κλίση Εικόνα 4.3: Σεισμική τομογραφία Τ41-Τ42 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα...35 Εικόνα 4.4: Σεισμική τομογραφία Τ42-Τ43 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα...36 Εικόνα 4.5: Σεισμική τομογραφία Τ43-Τ44 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την xi

12 θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα Εικόνα 4.6: Σεισμική τομογραφία Τ44-Τ45 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα...38 Εικόνα 4.7: Σεισμική τομογραφία Τ45-Τ46 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα...39 Εικόνα 4.8: Σεισμική τομογραφία Τ46-Τ47 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα...40 Εικόνα 4.9: Σεισμική τομογραφία Τ47-Τ48 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα...41 Εικόνα 4.10: Σεισμική τομογραφία Τ48-Τ49 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα...42 Εικόνα 4.11: Σεισμική τομογραφία Τ49-Τ50 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου xii

13 Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα...43 Εικόνα 4.12: Σεισμικές τομογραφίες Τ50-Τ51 και Τ51-Τ52 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα...44 Εικόνα 4.13: Σεισμική τομογραφία Τ52-Τ53 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα...45 Εικόνα 5.1: Βαθυμετρικός χάρτης της περιοχής μελέτης, στον οποίο απεικονίζονται οι σημαντικότερες ρηξιγενείς ζώνες...46 Εικόνα 5.2: Τρισδιάστατη απεικόνιση της γεωλογικής δομής του ανατολικού Ιονίου (από Zelelidis et al. (2003)). Η γεωλογική τομή της περιοχής «c» προέρχεται από σεισμική τομογραφία που δημοσιεύτηκε από τους Monopolis and Bruneton (1982)...48 Εικόνα 5.3: Χάρτες που παρουσιάζουν τις θέσεις των μεγάλων ενεργών ρηγμάτων στην ευρύτερη περιοχή μελέτης, δημοσιευμένοι από τους (α) Valkaniotis et al. (2014), και (β) Zelelidis et al. (2003)...49 Εικόνα 5.4: Τρισδιάστατη προβολή των συλλεχθέντων σεισμικών τομογραφιών υποδομής πυθμένα, που παρουσιάζουν την δομή (α) ολόκληρης της περιοχής μελέτης και (β) της τεκτονικής λεκάνης στο βορειοανατολικό τμήμα αυτής...51 xiii

14 Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή 1.1 Θεωρία των Λιθοσφαιρικών Πλακών Η πιο σύγχρονη και θεμελιωμένη γεωτεκτονική θεωρία είναι η θεωρία των λιθοσφαιρικών πλακών, η οποία διατυπώθηκε το 1967 από τους McKenzie, Parker, Morgan και Le Pichon. Στοιχεία από προηγούμενες θεωρίες, όπως της θεωρίας της μετατόπισης των ηπείρων του Wegener (1911) και της θεωρίας της διεύρυνσης των ωκεανών του Hess (1962), έχουν συμπεριληφθεί στην πλέον πιο αποδεκτή θεωρία. Οι λιθοσφαιρικές πλάκες ολισθαίνουν πάνω στην ασθενόσφαιρα, όμως δεν κινούνται, ούτε σχηματίζονται και καταστρέφονται με τον ίδιο ρυθμό. Σύμφωνα με το θεώρημα του Euler, για την κίνηση πάνω σε σφαίρα, η κίνηση των λιθοσφαιρικών πλακών πάνω στη Γη θεωρείται ότι είναι κίνηση γύρω από άξονα σε ένα σφαιρικό σχήμα. Επιπλέον, οι πλάκες απομακρύνονται η μία από την άλλη, πλησιάζουν μεταξύ τους, βυθίζεται η μία κάτω από την άλλη, κινούνται παράλληλα η μία προς την άλλη. Παρ όλα αυτά, όλη η ενέργεια του εσωτερικού της Γης που εκλύεται προς την επιφάνειά της βρίσκεται στα όρια των λιθοσφαιρικών πλακών, με αποτέλεσμα τα ηφαίστεια και οι σεισμοί να συγκεντρώνονται εκεί. Αντίθετα, στα κεντρικά τμήματα των πλακών δεν παρατηρούνται ουσιώδεις μεταβολές. Οι κύριες λιθοσφαιρικές πλάκες είναι η Ειρηνική, η Ανταρκτική, η Αμερικανική, η Ευρασιατική, η Αφρικανική και η Αυστραλιακή. Οι υπόλοιπες αναφέρονται ως μικροπλάκες, με κάποιες από αυτές να είναι των Φιλιππίνων, η Καραϊβική, η Nazca και η Αραβική. Ο συνολικός αριθμός των πλακών είναι 48, με τα χαρακτηριστικά τους να διαφέρουν ως προς τη διάσταση, τη σύνθεση από ωκεάνιο και ηπειρωτικό φλοιό ή ωκεάνιο αποκλειστικά και τα εκατοστά που μετακινούνται ανά έτος. 1

15 Εικόνα 1.1: Οι τεκτονικές πλάκες της Γης και οι τρεις τύποι των ορίων τους (Encyclopaedia Britannica, Inc). 1.2 Όρια των Λιθοσφαιρικών Πλακών Τα όρια των λιθοσφαιρικών πλακών κατατάσσονται στους ακόλουθους τύπους: α) Όρια απόκλισης των λιθοσφαιρικών πλακών: Δύο λιθοσφαιρικές πλάκες απομακρύνονται η μία από την άλλη, αναδύεται βασαλτικό μάγμα και δημιουργείται νέα λιθόσφαιρα, όπως σε μια μεσοωκεάνια ράχη. Η απομάκρυνση είναι είτε συμμετρική, είτε η μία πλάκα απομακρύνεται ταχύτερα από την άλλη, είτε απομακρύνεται μόνο η μία πλάκα. β) Όρια σύγκλισης των λιθοσφαιρικών πλακών: Δύο λιθοσφαιρικές πλάκες κινούνται η μία προς την άλλη και συγκρούονται, με αποτέλεσμα δημιουργίας ωκεάνιας τάφρου και καταστροφής του φλοιού. Υπάρχουν τρεις περιπτώσεις σύγκλισης, οι οποίες εξαρτώνται από το είδος των λιθοσφαιρικών πλακών: i Δύο λιθοσφαιρικές πλάκες με ωκεάνιο φλοιό: Σε αυτήν την περίπτωση, η μία πλάκα κάμπτεται και βυθίζεται κάτω από την άλλη, με αποτέλεσμα να δημιουργείται τάφρος και ηφαιστειακό νησιωτικό τόξο. 2

16 ii Δύο λιθοσφαιρικές πλάκες με ηπειρωτικό φλοιό: Οι δύο πλάκες συγκρούονται, δεν υφίσταται βύθιση σε καμία, πτυχώνονται και θραύονται, καταλήγοντας σε σχηματισμό ορογένεσης. iii Μία λιθοσφαιρική πλάκα με ηπειρωτικό φλοιό και μία με ωκεάνιο: Η πλάκα ωκεάνιας σύστασης κάμπτεται και βυθίζεται κάτω από την πλάκα ηπειρωτικής σύστασης. Αυτό συμβαίνει, επειδή ο ωκεάνιος φλοιός είναι βαρύτερος από τον ηπειρωτικό. Στη συνέχεια, σχηματίζεται τάφρος, ορογενετικό τόξο, οπισθόταφρος και ηφαιστειακό τόξο. γ) Όρια των ρηγμάτων μετασχηματισμού: Δύο λιθοσφαιρικές πλάκες κινούνται παράλληλα μεταξύ τους, με αντίθετες κατευθύνσεις. Λόγω της παράλληλης μετατόπισης δημιουργούνται τα όρια των ρηγμάτων μετασχηματισμού, τα οποία αναφέρονται ως συντηρητικά περιθώρια. Στα συγκεκριμένα ρήγματα δεν καταστρέφεται ούτε δημιουργείται φλοιός, αλλά γίνεται μετασχηματισμός. δ) Σημείο τριπλής συμβολής: Τρεις λιθοσφαιρικές πλάκες ενώνονται μεταξύ τους. Σε αυτήν την περίπτωση, συμβαίνει σύνθεση κινήσεων αποτελούμενη από σύγκλιση, απόκλιση ή και κινήσεις μετασχηματισμού. Εικόνα 1.2: Η κίνηση των λιθοσφαιρικών πλακών (Encyclopaedia Britannica, Inc). 3

17 1.3 Περιθώρια Σύγκλισης των Λιθοσφαιρικών Πλακών Η σύγκλιση των λιθοσφαιρικών πλακών πραγματώνεται στα ενεργά ηπειρωτικά περιθώρια, με αποτέλεσμα την καταστροφή της λιθόσφαιρας. Η σύγκλιση είναι η αντίθετη κίνηση της απόκλισης, η οποία αν δεν υπήρχε, θα είχε ως συνέπεια την αύξηση της επιφάνειας της Γης, λόγω συνεχούς δημιουργίας λιθόσφαιρας στα όρια απόκλισης των πλακών. Τα συγκλίνοντα περιθώρια των πλακών βρίσκονται εκεί όπου δύο πλάκες που συνορεύουν, κινούνται η μία προς την άλλη και η κίνηση αυτή ακολουθείται από την επώθηση της μίας πάνω στην άλλη και τη βύθιση της άλλης. Η βύθιση έπεται, λόγω της μεγαλύτερης πυκνότητας του ωκεάνιου φλοιού από την ασθενόσφαιρα. Τα περιθώρια σύγκλισης των λιθοσφαιρικών πλακών λέγονται και ζώνες υποβύθισης, οι οποίες κατηγοριοποιούνται σε υπο-ηπειρωτικές και ωκεάνιες, ανάλογα με το αν ο φλοιός της εφιππεύουσας πλάκας είναι ηπειρωτικός ή ωκεάνιος, αντίστοιχα. Οι υπο-ηπειρωτικές ζώνες υποβύθισης οριοθετούνται από μία ωκεάνια τάφρο, δηλαδή από μια γραμμική μορφολογική ταπείνωση στον πυθμένα, εκεί όπου η υποβυθιζόμενη πλάκα κάμπτεται και κατέρχεται προς το μανδύα, και από μία οροσειρά, που αναπτύσσεται στον επωθούμενο ηπειρωτικό φλοιό. Τα συγκεκριμένα συγκλίνοντα περιθώρια καλούνται ως ηπειρωτικά περιθώρια τύπου Άνδεων, λόγω της οροσειράς των Άνδεων ή ηπειρωτικά τόξα και αποτελούν τα ενεργά ηπειρωτικά περιθώρια. Οι ωκεάνιες ζώνες υποβύθισης οριοθετούνται, επίσης, από μία βαθιά ωκεάνια τάφρο και από μία τοξοειδή αλυσίδα ηφαιστείων στην εφιππεύουσα πλάκα, που αναφέρεται ως ηφαιστειακό ή νησιωτικό τόξο και τα όρια τους αποτελούν τα ενεργά νησιωτικά τόξα. Η ενέργεια που απελευθερώνεται στα ενεργά ηπειρωτικά περιθώρια, δηλαδή στη ζώνη σύγκλισης, είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτήν που εκλύεται κατά την απόκλιση. Στα όρια απόκλισης, οι σεισμοί είναι μόνο επιφανειακοί (0-100km), ενώ στης σύγκλισης είναι και ενδιάμεσοι και βάθους ( km). 4

18 Εικόνα 1.3: Σύγκλιση λιθοσφαιρικών πλακών: Η κατανομή των σεισμών στις ζώνες υποβύθισης (Tasa Graphic Arts, Inc). 1.4 Ρήγματα Μετασχηματισμού Μια μεσοωκεάνια ράχη αποτελείται από ένα πλήθος συνεχών ρωγμών σε μήκος πολλών χιλιομέτρων. Τα σπασίματα αυτά της λιθόσφαιρας καλούνται ρήγματα μετασχηματισμού, τα οποία σχηματίζονται στο περιθώριο μεταξύ δύο λιθοσφαιρικών πλακών, κινούμενων παράλληλα και με αντίθετες κατευθύνσεις, σχηματίζοντας μία ζώνη έντονης παραμόρφωσης μικρού πλάτους και μεγάλου μήκους. Λόγω της παράλληλης κίνησης των λιθοσφαιρικών πλακών, δημιουργείται τριβή μεταξύ τους, που έχει ως συνέπεια την πρόκληση σεισμών κατά μήκος των ρηγμάτων μετασχηματισμού. Το γνωστότερο ενεργό ρήγμα όλου του κόσμου είναι το ρήγμα του Αγίου Ανδρέα, το οποίο καλείται ρήγμα μετασχηματισμού. Βρίσκεται στις δυτικές ακτές των Η.Π.Α., στην Καλιφόρνια, και το μήκος του ξεπερνάει τα 1200km. Οι κινήσεις του προκύπτουν από την κίνηση της ωκεάνιας Ειρηνικής πλάκας, βορειοδυτικά, και της ηπειρωτικής Βορειοαμερικανικής πλάκας, νοτιοανατολικά, οι οποίες χωρίζονται από το ρήγμα δυτικά και ανατολικά, αντίστοιχα. Η κίνηση των πλακών είναι κίνηση ολίσθησης, με ταχύτητα 5

19 ίση περίπου με 5cm ανά έτος. Το ρήγμα του Αγίου Ανδρέα είναι υπεύθυνο για αρκετούς και μεγάλους σε μέγεθος σεισμούς. Εικόνα 1.4: Ρήγμα μετασχηματισμού (El Gato de Schrödinger). Ακόμη ένα από τα πιο σημαντικά ενεργά ρήγματα μετασχηματισμού είναι το ρήγμα της Βόρειας Ανατολίας, το οποίο περιλαμβάνεται στη λιθοσφαιρική πλάκα της Ανατολίας, με μήκος που ξεπερνά τα 1000km. Ο βόρειος κύριος κλάδος του ρήγματος οριοθετεί τη νότια πλευρά του κόλπου της Νικομήδειας (Izmit), τη λεκάνη του Μαρμαρά, διασχίζει τη χερσόνησο της Καλλίπολης, διατρέχει κατά μήκος τη νότια πλευρά του κόλπου του Σάρου και τερματίζει στο βύθισμα του Βόρειου Αιγαίου. Ο νότιος κλάδος παρακάμπτει τη νότια πλευρά της θάλασσας του Μαρμαρά, κατά μήκος της χερσονήσου Biga (ΒΔ Μ.Ασία), με μία σειρά μικρών σχετικά διακριτών ρηγμάτων, εισχωρεί στο Αιγαίο, μεταξύ Λέσβου και ακτών Μ.Ασίας (κόλπος Αρδαμυτίου), και πιθανά συνεχίζει μέχρι το βύθισμα της Σκύρου (Παυλίδης, 2003). Τα ρήγματα του Αγίου Ανδρέα και της Βόρειας Ανατολίας είναι δεξιόστροφα οριζόντιας μετατόπισης, έχουν σχεδόν ίδιο συνολικό μήκος και οι ρυθμοί ολίσθησής τους κυμαίνονται στις ίδιες τάξεις. Παρόλο που εμφανίζουν σημαντικές ομοιότητες, μέσα στο 6

20 ίδιο χρονικό διάστημα, του 20 ου αιώνα, το ρήγμα του Αγίου Ανδρέα έχει προκαλέσει τρεις σεισμούς με μέγεθος της τάξεως των 7 βαθμών της κλίμακας Richter, εν αντιθέσει με το ρήγμα της Βόρειας Ανατολίας, το οποίο έχει προξενήσει έντεκα σεισμούς αντίστοιχου μεγέθους. Εικόνα 1.5: Σύγκριση των ρηγμάτων της Βόρειας Ανατολίας (επάνω) και του Αγίου Ανδρέα (κάτω) (Παυλίδης Σ., 2003, Γεωλογία των Σεισμών). 1.5 Ελληνικός Χώρος Ο ελληνικός χώρος βρίσκεται στα όρια σύγκλισης δύο κύριων πλακών, της Ευρασιατικής και της Αφρικανικής. Το ενεργό νότιο ηπειρωτικό περιθώριο της Ευρασιατικής πλάκας κινείται με ταχύτητα που αγγίζει τα 4cm το χρόνο, με διεύθυνση προς νότο, ενώ η υποβυθιζόμενη ωκεάνιας σύστασης Αφρικανική πλάκα, υπόλειμμα της Τηθύος, κινείται βόρεια με ταχύτητα 1cm ανά έτος. Ως επακόλουθο αυτού, η Ελλάδα είναι ένας χώρος με έντονη τεκτονική και σεισμική δραστηριότητα και ηφαιστειακά φαινόμενα. Πιο συγκεκριμένα, όσον αφορά τη σεισμικότητα του ελληνικού χώρου, αυτός κατέχει την πρώτη θέση στην Ευρώπη. Στο όριο επαφής της Ευρασιατικής και της Αφρικανικής πλάκας σχηματίζεται το ελληνικό τόξο. Εκεί συναντώνται η τάφρος, το νησιωτικό τόξο, η οπισθόταφρος και το ηφαιστειακό τόξο, δηλαδή όλες οι μορφοτεκτονικές δομές που παρουσιάζονται στα όρια 7

21 σύγκλισης δύο πλακών, αποτελούμενων από ηπειρωτικό, η μία, και ωκεάνιο, η άλλη, φλοιό. Εικόνα 1.6: Οι κινήσεις των λιθοσφαιρικών πλακών που επηρεάζουν την τεκτονική της Ελλάδας (Κυρατζή Α., Φυσική της Λιθόσφαιρας: Γεωδυναμική της Ελλάδας, κεφ.7). Η τοξοειδής διάταξη του ελληνικού χώρου σχηματίστηκε μετά το μέσο Μειόκαινο, πριν 13εκ. χρόνια, εκεί όπου συγκρούονται η λιθοσφαιρική πλάκα του Αιγαίου, τμήμα της Ευρασιατικής πλάκας, και η λιθόσφαιρα της Ανατολικής Μεσογείου, τμήμα της Αφρικανικής πλάκας, λόγω των διεργασιών της ορογένεσης. Εν συνεχεία, δημιουργήθηκαν ρήγματα μεγάλης κλίμακας, ως συνέπεια της συνεχούς τεκτονικής παραμόρφωσης, τα οποία προκάλεσαν το σχηματισμό νεοτεκτονικών δομών με εξάρσεις και τάφρους. Το ελληνικό τόξο είναι ένα τμήμα του αλπικού ορογενετικού συστήματος της Τηθύος όπου, μέσω των Ελληνίδων οροσειρών, συνδέει τις Δειναρικές Άλπεις με τις Τουρκικές Ταυρίδες οροσειρές. Η ορογένεση συνεχίζεται μέχρι και σήμερα, με αναπότρεπτο επακόλουθο την έντονη σεισμικότητα του ευρύτερου γεωγραφικού χώρου. Η ελληνική τάφρος αποκόπτει την Ευρασιατική από την Αφρικανική πλάκα, διασχίζει το Ιόνιο Πέλαγος και περνά δυτικά και νότια της Κρήτης, της Καρπάθου, της Κάσου και της Ρόδου. Συνίσταται από υποθαλάσσιες λεκάνες βάθους άνω των 4km, με 8

22 τα 5.093m, ΝΔ της Μεθώνης, να αποτελούν το μέγιστο βάθος της τάφρου, καθώς και ολόκληρης της Μεσογείου. Το νησιωτικό τόξο συγκροτείται από την τοξοειδή διάταξη των Κυθήρων, της Κρήτης, της Κάσου και της Ρόδου και το ηφαιστειακό τόξο απαρτίζεται από τα νησιωτικά ηφαίστεια τοξοειδούς διάταξης, του Πόρου, των Μεθάνων, της Αίγινας, της Μήλου, της Σαντορίνης, της Νισύρου και της Κω. Το ηφαιστειακό τόξο είναι παράλληλο προς την τάφρο, με τη μεταξύ τους μέση απόσταση να φθάνει τα 150km. Η οπισθόταφρος είναι η τοξοειδής λεκάνη, με βάθη μικρότερα των 2km, που εντοπίζεται μεταξύ του νησιωτικού και του ηφαιστειακού τόξου. Εικόνα 1.7: Τα κυριότερα μορφοτεκτονικά γνωρίσματα του ελληνικού τόξου (Κονισπολιάτης Ν. & Καψιμάλης Β., 2013, Θαλάσσια Γεωλογία και Γεωφυσική). Επιπρόσθετα, βασικό μορφολογικό χαρακτηριστικό στην περιοχή του Βόρειου Αιγαίου είναι η τάφρος του Βόρειου Αιγαίου, η οποία έγκειται σε βάθος 1.500m περίπου. Η συγκεκριμένη αύλακα αποτελεί τη συνέχεια, δυτική προέκταση, του ρήγματος μετασχηματισμού της Βόρειας Ανατολίας, με διεύθυνση ΒΑ-ΝΔ. 9

23 Κεφάλαιο 2 Περιοχή Μελέτης 2.1 Γενικά Η περιοχή μελέτης είναι η υποθαλάσσια περιοχή του Ιονίου Πελάγους, έμπροσθεν του Αμβρακικού Κόλπου έως και την είσοδο αυτού. Όσον αφορά τα γεωτεκτονικά χαρακτηριστικά της, η ευρύτερη περιοχή βρίσκεται πάνω στα σύνορα δύο Εξωτερικών Ελληνίδων οροσειρών, της Προαπούλιας και της Ιόνιας ζώνης και πιθανολογείται, η περιοχή μελέτης να βρίσκεται ακριβώς πάνω στο όριο μεταξύ των δύο ζωνών και στο σημείο επαφής της απόληξης του ρήγματος μετασχηματισμού της Κεφαλονιάς με την επώθηση του Ιονίου. 2.2 Προαπούλια Ζώνη ή Ζώνη Παξών Η Προαπούλια ζώνη είναι η δυτικότερη ενότητα των εξωτερικών Ελληνίδων, η οποία παρουσιάζεται με μορφή υποθαλάσσιας τράπεζας στην περιοχή της Νότιας Ιταλίας και θεωρείται η κατωφέρεια του υβώματος της Απούλιας ζώνης. Οι δομημένες περιοχές από σχηματισμούς της Προαπούλιας ζώνης, είναι οι Παξοί και οι Αντίπαξοι, το δυτικό τμήμα της Λευκάδας, το μεγαλύτερο τμήμα της Κεφαλονιάς, καθώς και σχεδόν ολόκληρο το νησί της Ζακύνθου. Επιπλέον περιοχές, που συναντώνται ίδιοι σχηματισμοί, είναι τα Φιλιατρά, η χερσόνησος της Μάνης μέχρι και το Καστελόριζο και οι γύρω νησίδες Ρω και Στρογγυλή. Το μεγαλύτερο τμήμα της Προαπούλιας ζώνης, η οποία παρεμβάλλεται ανάμεσα στην υποθαλάσσια τράπεζα της Απούλιας ζώνης και στην υποθαλάσσια αύλακα της Ιονίου ζώνης, απαντάται κάτω από τη θάλασσα του Ιονίου. Παράλληλα, στο δυτικό μέρος των νησιών του Ιονίου Πελάγους βρίσκεται το ελληνικό τόξο, με την ελληνική τάφρο, κατά μήκος του οποίου συμβαίνει η καταβύθιση του βόρειου περιθωρίου της Αφρικανικής πλάκας κάτω από την Ευρασιατική, όπως έχει ήδη αναφερθεί. Για την Προαπούλια ζώνη, η κίνηση αυτή σταμάτησε μεταξύ ορίου Μειόκαινου-Πλειόκαινου. Ο εντοπισμός της βεβαιώνεται, καθώς κάτω από τη θάλασσα του Ιονίου βρίσκεται, επίσης, 10

24 το πέρασμα της Απούλιας ζώνης με την Προαπούλια, το οποίο και θεωρείται κανονικό, λόγω ανυπαρξίας στοιχείων για την υπόσταση μεγάλης τεκτονικής επαφής στο χώρο μεταξύ των δύο ζωνών. Ξεκινώντας από την περίοδο του Μέσου και Ανώτερου Ιουρασικού, η Προαπούλια ζώνη, στρωματογραφικά, αποτελείται από δολομίτες και ασβεστόλιθους, ενώ κατά το Κρητιδικό και Μέσο Μειόκαινο χαρακτηρίζεται από νηρητική ανθρακική ιζηματογένεση με ασβεστόλιθους. Στη συνέχεια, στο Ανώτερο Μειόκαινο ξεκινάει μία κλαστική ιζηματογένεση, απουσία φλύσχη, χαρακτηριστικό το οποίο γίνεται αυτόματα σπουδαίο, καθώς διαφέρει από τα κοινά των υπόλοιπων ζωνών. 2.3 Ιόνιος Ζώνη ή Αδριατικοϊόνιος Ζώνη Η Ιόνιος ζώνη, η οποία ξεκινάει από την Αλβανία, αποτελεί τμήμα των εξωτερικών Ελληνίδων και καταλαμβάνει μεγάλη έκταση στη δυτική ηπειρωτική Ελλάδα, περιλαμβάνοντας το μεγαλύτερο τμήμα της Ηπείρου και την Αιτωλοακαρνανία, εμφανίζεται στην Κέρκυρα, στο μεγαλύτερο τμήμα της Λευκάδας, στην Ιθάκη και στο ανατολικό τμήμα της Κεφαλονιάς και της Ζακύνθου, εκτείνεται ΒΔ της Πελοποννήσου και εμφανίζεται, πλέον μεταμορφωμένη (ενότητα των Plattenkalk), στην ΝΑ Πελοπόννησο και στα νησιά Κρήτη, Κάσο, Κάρπαθο και Ρόδο. Ο J.Aubouin (1959) υποστήριξε πως, η Ιόνιος ζώνη αποτελούσε μία υποθαλάσσια αύλακα, ανάμεσα στο υποθαλάσσιο ύβωμα της Απούλιας-Προαπούλιας ζώνης, δυτικά, και στο ύβωμα της ζώνης Γαβρόβου-Τριπόλεως, ανατολικά, κάτι το οποίο έγινε αποδεκτό. Η Ιόνιος ζώνη, στην περιοχή του Ιονίου Πελάγους, είναι επωθημένη πάνω στην Προαπούλια ζώνη, ενώ στα ανατολικά, η ζώνη της Πίνδου είναι επωθημένη πάνω στην Ιόνιο. Το ανατολικό όριο της Ιονίου ζώνης είναι στην περιοχή της Ηπείρου, εκεί όπου η τεκτονική γραμμή οριοθετεί την επώθηση της ενότητας της Πίνδου πάνω σε αυτή. Αξιοσημείωτο είναι, ότι ανάμεσα στις δύο ζώνες παρεμβάλλεται η ζώνη Γαβρόβου- Τριπόλεως, η οποία έχει υπερκεραστεί τεκτονικά από το τεκτονικό κάλυμμα της Πίνδου. Στην περιοχή της Αιτωλοακαρνανίας οι σχηματισμοί της Ιονίου ζώνης, ανατολικά, βρίσκονται σε τεκτονική επαφή με τη ζώνη Γαβρόβου-Τριπόλεως, ενώ το δυτικό όριο της, όπως αναφέρθηκε, βρίσκεται στην επώθησή της στην Προαπούλια ζώνη. 11

25 Από την εποχή του Ανώτερου Λιάσιου, που δημιουργήθηκε η υποθαλάσσια αύλακα, η ιζηματογένεση είναι συνεχής, αλλάζοντας βέβαια συνθήκες και από τους εβαπορίτες κατά το Ανώτερο Τριαδικό, τους νηρητικούς ασβεστόλιθους και δολομίτες (ασβεστόλιθοι του Παντοκράτορα) κατά το Λιάσιο και τους πυριτικούς σχιστόλιθους (σχιστόλιθοι με Posidonia) μέχρι πρότινος, ακολουθεί μία πελαγική ιζηματογένεση, με λεπτοπλακώδεις ασβεστόλιθους που περιέχουν ενδιαστρώσεις πυριτιολίθων (ασβεστόλιθοι της Βίγλας). Εξαίρεση αποτελεί η χέρσευση κάποιων τμημάτων της περιοχής κατά το Μέσο-Ανώτερο Ιουρασικό, η οποία είχε ως αποτέλεσμα την εμφάνιση στρωματογραφικής ασυμφωνίας στην ακολουθία των στρωμάτων της. Κατά το Ανώτερο Ηώκαινο αρχίζει η ιζηματογένεση του φλύσχη, μέχρι το Κατώτερο Βουρδιγάλιο, όπου και τελειώνει, ακολουθώντας τα μολασσικά και νεογενή ιζήματα, τα οποία απλώνονται πάνω από τα αλπικά ιζήματα της Ιονίου ζώνης, κατά την περίοδο του Μέσου Μειόκαινου. Λόγω των διαφορών που εμφανίζονται στη στρωματογραφική επαλληλία της Ιονίου ζώνης στην περιοχή της Δυτικής Ελλάδας, κρίθηκε απαραίτητο η ζώνη, από τα δυτικά προς τα ανατολικά, να διαχωρίζεται σε τρεις επιμέρους ζώνες, οι οποίες είναι: α) Εξωτερική Ιόνιος ζώνη: Δυτική Εξωτερική και Ανατολική Εξωτερική Ιόνιος ζώνη β) Κεντρική Ιόνιος ζώνη γ) Ανατολική ή Εσωτερική Ιόνιος ζώνη. Άξιο αναφοράς είναι πως μέχρι την εποχή του Λιάσιου, οι ενότητες Προαπούλιας, Ιονίου και Γαβρόβου-Τριπόλεως συγκροτούσαν μία ενιαία ανθρακική πλατφόρμα, αποτελούμενη από όμοια πετρώματα και φάση. Κατά το Δογγέριο, η περιοχή της Ιονίου ζώνης βάθυνε, ενώ παράλληλα οι ζώνες Παξών και Γαβρόβου-Τριπόλεως συνέχισαν να λαμβάνουν νηρητικά ιζήματα. Αυτό το γεγονός, επιφέρει το ενδεχόμενο να συνέβη κάτι μεγάλης σημασίας στη θάλασσα της Τηθύος, ώστε τη μέχρι τότε ενιαία πλατφόρμα, να τη σπάσει. Η Ιόνιος ζώνη αποτελεί τη μοναδική ζώνη, της οποίας έχουν μεταβληθεί τα βασικά παλαιογεωγραφικά χαρακτηριστικά, δηλαδή όταν η νηρητική διαδέχτηκε την πελαγική ιζηματογένεση, μέσα στο διάστημα που ο αλπικός κύκλος, προορογενετικά εξελισσόταν. 12

26 Στις Εξωτερικές Ελληνίδες συμπεριλαμβάνονται και οι ζώνες Γαβρόβου- Τριπόλεως, Ωλονού-Πίνδου και Παρνασσού-Γκιώνας. Κυρίαρχο κοινό χαρακτηριστικό των δύο αυτών ζωνών, είναι ότι έχουν υποστεί ένα μόνο ορογενετικό τεκτονισμό κατά το Τριτογενές. Επιπρόσθετα, η Προαπούλια ζώνη και η Ιόνιος ζώνη αντιπροσωπεύουν το λεκανοπέδιο και τη μεταβατική ζώνη (κλιτύς-πλαγιά), αντιστοίχως, στην Απούλια πλατφόρμα, η οποία αποτελεί την ελαφρώς παραμορφωμένη προχώρα των Ελληνίδων (Karakitsios, 2013). Σε τοπική κλίμακα (εκατοντάδες χιλιόμετρα), η αλπική ζώνη μπορεί να θεωρηθεί το όριο της θάλασσας της Τηθύος, ανεστραμμένη από τη σύγκρουση της Απούλιας περιοχής με την Ευρώπη. Σε μικρότερη κλίμακα (δεκάδες χιλιόμετρα), στον ελληνικό χώρο, οι υπολεκάνες του ορίου της θάλασσας της Τηθύος έχουν αναστραφεί, ώστε να δημιουργούν στρώματα επώθησης ή διπλωμένες ζώνες, γνωστές ως Ελληνίδες. Επιτόπιες παρατηρήσεις σχετικά με τη σχέση ανάμεσα στην Προαπούλια και την Ιόνιο ζώνη τονίζουν τη στενή σχέση ανάμεσα στις εφιππεύσεις και τις πτυχές των Ελληνίδων και τις περιοχές με έκθεση σε εβαπορίτες, ακόμα κι όταν η ακριβής τοποθεσία της επώθησης είναι ασαφής (Karakitsios, 2013). 13

27 Εικόνα 2.1: Α)Τεκτονικές πλάκες και παλαιογεωγραφία από τα τέλη της Ιουρασικής περιόδου, της περι-αδριατικής θάλασσας και η διανομή πλατφορμών άνθρακα τύπου Μπαχάμες, περιβαλλόμενων από βαθύτερα λεκανοπέδια (τροποποιημένο από Bernoulli, 2001). B) Απλοποιημένος γεωλογικός χάρτης της Δυτικής Ελλάδας: 1) Μετα-αλπικά ιζήματα Νεογενούς και Τεταρτογενούς περιόδου, 2) Μολάσσες Μεσοελληνικής περιόδου, 3) Προαπούλια (Παξών) ζώνη, 4) Ιόνιος ζώνη, 5) Ζώνη Γαβρόβου-Τριπόλεως, 6) Ζώνη Πίνδου, 7) Υποπελαγική ζώνη, 8) Οφιόλιθοι (τροποποιημένο από Karakitsios and Rigakis, 2007) (Karakitsios, 2013). 2.4 Η Σεισμικότητα στο Ιόνιο Η Ελλάδα είναι η χώρα με τη μεγαλύτερη σεισμικότητα στην Ευρώπη. Οι βασικές παραμορφώσεις του φλοιού γίνονται στο ελληνικό τόξο, ως αποτέλεσμα της βύθισης της Αφρικανικής πλάκας κάτω από την πλάκα του Αιγαίου. Όσον αφορά τη σεισμικότητα μικρού βάθους στην Ελλάδα, η περιοχή του Κεντρικού Ιονίου είναι μία από τις πιο ενεργές περιοχές. Η ευρύτερη περιοχή μελέτης βρίσκεται πάνω στην πλάκα του Αιγαίου, ανάμεσα στην ηπειρωτική σύγκρουση της Απούλιας και της Ευρασιατικής πλάκας, στο 14

28 βορρά, και τη βύθιση της ωκεάνιας Αφρικανικής πλάκας, στο νότο, με έντονες επιφανειακές παραμορφώσεις, προκαλώντας σεισμούς που μπορεί να φτάσουν ή να ξεπεράσουν το μέγεθος των 7 βαθμών της κλίμακας Richter, όπως συνέβη το 1953 και το 1983 στην Κεφαλονιά. Οι σεισμοί οριζόντιας ολίσθησης που πλήττουν, κυρίως, τις περιοχές του Κεντρικού Ιονίου βρίσκονται στο όριο των πλακών και σηματοδοτούν μία από τις βασικές δομικές ασυνέχειες της Ανατολικής Μεσογείου: το ρήγμα μετασχηματισμού της Κεφαλονιάς, του οποίου η ύπαρξη διατυπώθηκε από τον McKenzie (1978). Αυτή η ζώνη ρήγματος εντοπίζεται στο δυτικό τέλος της ελληνικής ζώνης υποβύθισης και χαρακτηρίζεται από ένα βαθυμετρικό κοίλωμα που ξεπερνάει τα 3000m σε βάθος. Ρήγματα οριζόντιας ολίσθησης κυριαρχούν σε ένα μεγάλο κομμάτι ανατολικά του ρήγματος μετασχηματισμού της Κεφαλονιάς, φθάνοντας μέχρι τα δυτικά όρια του Κορινθιακού Κόλπου. Επιπροσθέτως, τα όρια μεταξύ των δύο ζωνών, της Προαπούλιας και της Ιόνιας, εκτείνονται στην περιοχή μελέτης, διαμορφώνοντας το Ιόνιο Thrust (Επώθηση Ιονίου), το οποίο θεωρείται το δυτικότερο όριο των Εξωτερικών Ελληνίδων. Πιο συγκεκριμένα, κατά μήκος αυτής της ζώνης ρήγματος έχουν εντοπιστεί δύο τμήματα, το τμήμα της Λευκάδας με μήκος 40km και το τμήμα της Κεφαλονιάς με μήκος 90km, η οποία καθίσταται εξαιρετικά ενεργή. Αυτή η ζώνη επώθησης ακολουθεί το Ιόνιο Thrust, το οποίο είναι βασικό δομικό χαρακτηριστικό της συγκεκριμένης περιοχής. Κατά τα τελευταία 30 χρόνια, έχουν προκύψει τρεις βασικές ακολουθίες στο ρήγμα μετασχηματισμού της Κεφαλονιάς, το 1983, το 2003 και το 2014, σπάζοντας ένα μεγάλο τμήμα του ρήγματος, αφήνοντας ένα κενό 20-40km ανάμεσα στη Λευκάδα και την Κεφαλονιά. Το βασικό μέρος της Λευκάδας είναι φτιαγμένο από μία ακολουθία ανθρακικών της Ιόνιας ζώνης, ενώ το ΒΔ κομμάτι του νησιού αποτελείται από ασβεστόλιθους της Προαπούλιας ζώνης. Η υψηλή σεισμική δραστηριότητα στη Λευκάδα, προκαθορίζεται από αυτό το τεκτονικό καθεστώς, η οποία έχει πληγεί από πολλούς σεισμούς, με σοβαρότερους αυτούς στις 14 Αυγούστου 2003 και 17 Νοεμβρίου 2015, μεγέθους 6.2 και 6.5 βαθμών της κλίμακας Richter, αντίστοιχα. Στις 26 Ιανουαρίου και στις 3 Φεβρουαρίου του 2014, έγιναν δύο σεισμοί μεγέθους 6.1 και 6.0 βαθμών της 15

29 κλίμακας Richter με μικρό εστιακό βάθος στην Κεφαλονιά, προκαλώντας μεγάλες ζημιές στο δυτικό τμήμα του νησιού. Οι σεισμοί αυτοί ξύπνησαν αναμνήσεις από τον καταστροφικό σεισμό του 1953 και των πιο πρόσφατων το 2003 και το 1983, στη Λευκάδα και τη νότια Κεφαλονιά, αντιστοίχως (Briole et al., 2015). Αξίζει να αναφερθεί, ότι οι σεισμοί του 1953 που επέφεραν καταστροφικές συνέπειες στην Κεφαλονιά και τη Ζάκυνθο, σχετίζονται με μηχανισμούς ανύψωσης και επώθησης του φλοιού. Επιπλέον, μέσω εστιακών μηχανισμών σεισμών μετρίου μεγέθους προκύπτουν αποδείξεις για αριστερές πλευρικές κινήσεις οριζόντιας μετατόπισης, πλάγιες στα κεντρικά παρακλάδια της δεξιάς πλευρικής διάτμησης. Μια τέτοια αριστερή πλευρική ζώνη διάτμησης εκτείνεται από τη λίμνη Τριχωνίδα προς την Αμφιλοχία και τον Αμβρακικό Κόλπο (Kiratzi, 2014). 16

30 Εικόνα 2.2: Τα νησιά του Κεντρικού Ιονίου με τους εστιακούς μηχανισμούς, σε μαύρο και άσπρο, σεισμών Μ>5 γύρω από την Κεφαλονιά, ανάμεσα στο διάστημα (από Kokkinou et al. 2006) και η σεισμικότητα M L>3.5 από τον κατάλογο του Εθνικού Παρατηρητηρίου της Αθήνας (ΕΠΑ), για την περίοδο (μαύροι κύκλοι). Οι εστιακοί μηχανισμοί G-CMT των σεισμών στις 26 Ιανουαρίου και στις 3 Φεβρουαρίου του 2014 παριστάνονται με χρώμα, καθώς και οι σεισμοί στις 14 Αυγούστου 2003 και στις 17 Ιανουαρίου Τα διανύσματα αντιπροσωπεύουν τις ταχύτητες GPS σύμφωνα με τη σταθερή μορφή της Ευρώπης, σε πράσινο, από τις έρευνες πεδίου του Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ; Müller, 2011) και σε μπλε, από τις έρευνες πεδίου του Corinth Rift Laboratory (CRL, (Briole et al., 2015). 17

31 Κεφάλαιο 3 Μεθοδολογία 3.1 Συλλογή Δεδομένων Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα εργασία συλλέχθηκαν από το ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε. (Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών), σε έρευνα που διεξήγαγε στις 19 Ιουλίου 1990, στην περιοχή του Ιονίου Πελάγους, έμπροσθεν του Αμβρακικού Κόλπου. Το σκάφος «Ωκεανογραφικό Αιγαίο» πραγματοποίησε πορεία συνολικού μήκους, περίπου, 100km με συντεταγμένες 38 ο Β και 20 ο Ά ΝΑ, 38 ο Β και 20 ο Ά ΝΔ μέχρι 39 ο Β και 20 ο Ά ΒΑ, 39 ο Β και 20 ο Ά ΒΔ, έχοντας από 890m έως και 15km περίπου απόσταση από την ακτή. 3.2 Τομογράφοι Υποδομής του Πυθμένα Από το 1950, για τη μελέτη της γεωλογικής υποδομής του πυθμένα χρησιμοποιούνται οι τομογράφοι υποδομής του πυθμένα. Ταυτόχρονα, μελετώνται η μορφολογία του πυθμένα κατά μήκος της τομής, οι φυσικές και γεωτεχνικές ιδιότητες των ιζημάτων καθώς και η παρουσία αέριων υδρογονανθράκων στους πόρους των ιζημάτων. Οι τομογράφοι, αποτελούμενοι από τον πομπό, τον ενισχυτή/φίλτρο, τον καταγραφέα και το δέκτη, εκπέμπουν ηχητικά κύματα, τα οποία για να διαπεράσουν τον πυθμένα και να διεισδύσουν στα κατώτερα στρώματα του φλοιού, πρέπει να είναι χαμηλής συχνότητας. Αρχικά, ένα μέρος των ηχητικών κυμάτων ανακλάται από την επιφάνεια του πυθμένα, ενώ το διεισδύον μέρος τους ανακλάται τμηματικά από τα υποεπιφανειακά στρώματα. Το κύμα παράγεται από τον πομπό ως ένας ηχητικός παλμός διάρκειας μερικών msec. Στη συνέχεια, ο ηχητικός παλμός εκπέμπεται διαμέσου των πετρωμάτων, μεταφέροντας ενέργεια. Για κάθε τύπο πετρωμάτων γίνεται λήψη διαφορετικής ανάκλασης, κάνοντας εφικτό το διαχωρισμό των διαφορετικών τύπων. Αυτό συμβαίνει, διότι το ηχητικό κύμα μεταδίδεται με διαφορετική ταχύτητα σε κάθε τύπο πετρωμάτων. Τα επιστρέφοντα ηχητικά κύματα προσλαμβάνονται από το δέκτη, ενισχύονται και 18

32 καταγράφονται με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε να σχετίζονται οι ανακλάσεις που προέρχονται από την ίδια ανακλαστική επιφάνεια (Παπαθεοδώρου, 2009). Χάρη στους τομογράφους υποδομής του πυθμένα δημιουργείται μία σεισμική ή ηχητική τομή, αποτέλεσμα των προαναφερθέντων, η οποία με την κατάλληλη ανάλυση και ερμηνεία μας δίνει πληροφορίες που διαφορετικά δε θα μπορούσαν να παρθούν. 3.3 Τύποι Τομογράφων Υποδομής του Πυθμένα Οι τύποι των τομογράφων υποδομής του πυθμένα εμφανίζουν συγκεκριμένη διακριτική ικανότητα, όπως αντίστοιχα παρουσιάζουν και συγκεκριμένη διεισδυτικότητα. Λόγω αυτών, των δύο κύριων χαρακτηριστικών των τομογράφων, ο ιδανικός τομογράφος, που να παρέχει εξαιρετικά μεγάλη διακριτική ικανότητα και ταυτοχρόνως υψηλή διεισδυτική ικανότητα, δεν υπάρχει. Οι τύποι των τομογράφων υποδομής του πυθμένα διακρίνονται σε: α) Τομογράφους μεγάλης διακριτικής και μικρής διεισδυτικής ικανότητας (Pinger, Boomer) και β) Τομογράφους μικρής διακριτικής και μεγάλης διεισδυτικής ικανότητας (Sparker, Airgun). Όσον αφορά την υψηλή διακριτική ικανότητα, χρήζει ελάχιστης διάρκειας και κατά συνέπεια μήκους παλμού και ο πομπός είναι απαραίτητο να μεταδίδει κύματα με υψηλή κύρια συχνότητα. Ως διακριτική ικανότητα προσδιορίζεται η ελάχιστη απόσταση μεταξύ δύο στρωμάτων και δύο σημείων σε ένα επίπεδο, κατακόρυφη και οριζόντια διακριτική ικανότητα αντίστοιχα, με αποτέλεσμα να αποδίδονται και να αποτυπώνονται ως δύο. Αντιθέτως, η υψηλή διεισδυτικότητα απαιτεί μετάδοση κυμάτων χαμηλής συχνότητας. Διαφορετικά, τα κύματα απορροφώνται από τα ιζήματα, όπως και αποσβένουν λόγω του διασκορπισμού της ενέργειάς τους, κάτι το οποίο συμβαίνει στα κύματα υψηλών συχνοτήτων. Ικανότητα διείσδυσης είναι η δυνατότητα του ήχου να διεισδύει στα υποκείμενα στρώματα. 19

33 3.4 Τομογράφος Υποδομής Πυθμένα τύπου Sparker Ένας από τους αντιπροσωπευτικότερους τύπους τομογράφων υψηλής διεισδυτικής και περιορισμένης διακριτικής ικανότητας είναι ο τομογράφος Sparker. Η εκπομπή του ηχητικού παλμού από έναν τομογράφο Sparker γίνεται προς όλες τις κατευθύνσεις, καθώς και η παραγωγή του επιτυγχάνεται με ηλεκτρική εκκένωση κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας, δημιουργώντας ηλεκτρικούς σπινθήρες στο νερό. Στο άκρο του ηλεκτροδίου, στο οποίο συμβαίνει η ηλεκτρική εκκένωση, σχηματίζεται μία φουσκάλα, από την οποία παράγονται τα ηχητικά κύματα κατευθυνόμενα να διεισδύσουν στον πυθμένα. Το ηλεκτρόδιο προσαρμόζεται και σύρεται πίσω από το σκάφος, όπως επίσης και τα υδρόφωνα, από τα οποία λαμβάνονται τα ηχητικά κύματα που ανακλώνται. Η συχνότητα των κυμάτων κυμαίνεται από 50 Hz έως 4 khz και η διάρκεια του ηχητικού παλμού από 4 έως 15 ms, εξαρτώμενα από τον τρόπο που δημιουργείται το κύμα και την ισχύ του σήματος. Η διακριτική ικανότητα του τομογράφου Sparker είναι μεγαλύτερη των 2 m και η ικανότητα διείσδυσής του μεγαλύτερη από 500 m σε βάθος. Εικόνα 3.1: Τομογράφος Sparker (1600J). 1) Μονάδα παραγωγής ενέργειας (εκπομπέας και πυκνωτές), 2) Ηλεκτρόδιο (πολλαπλό), 3) Υδρόφωνα (ΕΘΑΓΕΦΩ, Παπαθεοδώρου, 2009). 20

34 3.5 Ανάλυση και Ερμηνεία Τομογραφιών Σεισμικών Ανακλάσεων Η τομογραφία βασίζεται στην καταγραφή των ηχητικών κυμάτων που ανακλώνται στην επιφάνεια του πυθμένα και στα κατώτερα στρώματά του. Μέσα από την τομογραφία υπολογίζεται το βάθος, το οποίο σχετίζεται άμεσα με το χρόνο. Ως σεισμική ανάκλαση ορίζεται η καταγραφή αυτή και για να ερμηνευτεί μια τομογραφία είναι απαραίτητη η αναγνώριση των σεισμικών ανακλάσεων που προέρχονται από υπαρκτές επιφάνειες μεταβολής της πυκνότητας, δηλαδή το ηχητικό κύμα να έχει ακολουθήσει τη σωστή διαδρομή πομπός - πυθμένας (επιφάνεια και υποστρώματα) - δέκτης. Παρ όλα αυτά, υπάρχουν ηχητικά φαινόμενα τα οποία προκαλούν παραμόρφωση στην εγγύτητα των πληροφοριών που δέχεται ο καταγραφέας, με αποτέλεσμα οι σεισμικές ανακλάσεις να μην ανταποκρίνονται σε επιφάνειες υπαρκτές. Κάποια από αυτά τα φαινόμενα είναι οι ψευδανακλάσεις του πυθμένα, οι υπερβολικές ανακλάσεις και οι συγκλινικές δομές. Στην περίπτωση της ψευδανάκλασης η καταγραφή του πυθμένα και των κατώτερων στρωμάτων γίνεται σε διπλάσια χρονοαπόσταση από τις πραγματικές ανακλάσεις. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει, όταν η διείσδυση του τομογράφου είναι μεγαλύτερη από το βάθος του νερού. Μια άλλη μορφή ψευδανάκλασης είναι η ανάκλαση που συμβαίνει από ένα αντικείμενο που βρίσκεται στην επιφάνεια του πυθμένα, το οποίο δημιουργεί απότομη κλίση στην επιφάνεια και έχει ως αποτέλεσμα σεισμική ανάκλαση υπερβολικής μορφής. Υπάρχει όμως και το ενδεχόμενο να είναι μία φυσική μεταβολή της κλίσης του πυθμένα. Σε αυτήν την περίπτωση, το μοναδικό πραγματικό σημείο είναι η κορυφή της. Η καταγραφή συγκλινικών δομών με τη μορφή διάταξης παπιγιόν συμβαίνει όταν η καμπυλότητα του σύγκλινου, που έχει σχηματιστεί στην επιφάνεια του πυθμένα ή/και στα κατώτερα στρώματά του, είναι μεγαλύτερη του ηχητικού κύματος που προσπίπτει και έχει ως συνέπεια να ανακλάται σε περισσότερα από ένα σημεία. Τότε, το πραγματικό βάθος του κεντρικού σημείου εντοπίζεται στην κορυφή της υποεπιφανειακής υπερβολικής ανάκλασης. 21

35 Τα κύρια χαρακτηριστικά που παρατηρούνται σε μία τομογραφία σεισμικών ανακλάσεων είναι το εύρος, η σαφήνεια, η συνέχεια και η συχνότητα εμφάνισης, όπου το καθένα διαχωρίζεται σε δύο κατηγορίες: εύρος: παρατεταμένες - μη παρατεταμένες σαφήνεια: σαφείς - ασαφείς συνέχεια: συνεχείς - ασυνεχείς συχνότητα: υψηλή - χαμηλή και προδίδουν σημαντικά χαρακτηριστικά του πυθμένα και των κατώτερων στρωμάτων του, σχετικά με την παρουσία ρευστών, το διαχωρισμό των επιφανειών, τις διεργασίες ιζηματογένεσης και το πάχος των στρωμάτων. Εικόνα 3.2: Χαρακτηριστικά των σεισμικών ανακλάσεων: α) εύρος, β) σαφήνεια, γ) συνέχεια, δ) συχνότητα (Παπαθεοδώρου, 2009). Σε μια τομογραφία, τμήματα όμοιων σεισμικών ανακλάσεων, των οποίων τα χαρακτηριστικά διαφοροποιούνται από παρακείμενες ομάδες ανακλάσεων, αποτελούν τις σεισμικές φάσεις. Οι σεισμικές φάσεις χωρίζονται σε στρωσιγενείς και μη στρωσιγενείς, εκ των οποίων οι πρώτες διακρίνονται σε απλές, προσχωσιγενείς και σύνθετες, ενώ οι δεύτερες σε χαοτικές και διαφανείς. Ο διαχωρισμός των στρωσιγενών φάσεων συνεχίζεται με τις απλές να ταξινομούνται σε παράλληλες, υποπαράλληλες και 22

36 αποκλίνουσες, οι προσχωσιγενείς σε σιγμοειδείς, πλάγιες, συνδυαστικές και ζωνώδεις, ενώ οι σύνθετες σε λοφοειδείς, καμπυλωτές και παραμορφωμένες. Εικόνα 3.3: Απλές στρωσιγενείς φάσεις: α) παράλληλες, β) υποπαράλληλες, γ) αποκλίνουσες (Παπαθεοδώρου, 2009). Εικόνα 3.4: Προσχωσιγενείς στρωσιγενείς φάσεις: α) σιγμοειδείς, β) πλάγιες εφαπτομενικές, γ) πλάγιες παράλληλες, δ) συνδυαστικές (σιγμοειδείς-πλάγιες), ε) ζωνώδεις (Παπαθεοδώρου, 2009). 23

37 Εικόνα 3.5: Σύνθετες στρωσιγενείς φάσεις: α) λοφοειδείς, β) καμπυλωτές, γ) παραμορφωμένες (Παπαθεοδώρου, 2009). Οι ενότητες σύμφωνων ανακλάσεων οριοθετούνται από επιφάνειες ασυνέχειας και ερμηνεύονται σαν ανεξάρτητες ακολουθίες απόθεσης ιζημάτων. Πιο συγκεκριμένα, ως σεισμική ακολουθία ορίζεται μία ανεξάρτητη ακολουθία απόθεσης ιζημάτων και μία σχετικά σύμφωνη ακολουθία ανακλάσεων που έχουν κοινή γενετική προέλευση και οριοθετείται άνω και κάτω από επιφάνειες ασυνέχειας με χαρακτηριστικές καταλήξεις των ανακλάσεων σε αυτές. Οι τύποι των καταλήξεων των σεισμικών ανακλάσεων είναι η διαβρωσιγενής αποκοπή, η επικάλυψη κορυφής και η επικάλυψη βάσης. Η διαβρωσιγενής αποκοπή είναι το εμφανέστερο κριτήριο αναγνώρισης του ανώτερου ορίου της σεισμικής ακολουθίας, με την προϋπόθεση απόθεσης ιζημάτων και απομάκρυνσής τους, μετέπειτα. Μερικές φορές η επιφάνεια διάβρωσης δημιουργεί έναν έντονο συνεχή ανακλαστήρα, ενώ άλλες φορές διακρίνεται μόνο από τις καταλήξεις. Επιπροσθέτως, διαβρωσιγενής ή τεκτονική αποκοπή είναι η πλευρική κατάληξη και αποκοπή των ιζηματογενών στρώσεων από διάβρωση ή τεκτονικές κινήσεις. Εν αντιθέσει, η επικάλυψη κορυφής, η κατάληξη των ιζηματογενών στρώσεων στα ανώτερα όρια της ακολουθίας, είναι παράγωγο μη απόθεσης ιζημάτων και ενδεχομένως μικρής σπουδαιότητας διάβρωσης. Η ορθή επικάλυψη και η ανάστροφη επικάλυψη υπάγονται στην επικάλυψη βάσης, στην κατάληξη των ιζηματογενών στρώσεων στα κατώτερα όρια της ακολουθίας, εκ των οποίων η πρώτη αποδίδεται σαν απόθεση οριζοντίων παράλληλων στρωμάτων σε πρωτογενώς κεκλιμένη επιφάνεια ή κεκλιμένων παράλληλων 24

38 στρωμάτων σε επιφάνεια μεγαλύτερης κλίσης. Όσον αφορά τη δεύτερη, κεκλιμένοι ορίζοντες στρωμάτων καταλήγουν προς τα κάτω σε μία πρωτογενώς κεκλιμένη ή οριζόντια επιφάνεια. Ωστόσο, οι δύο αυτές κατηγορίες, δύσκολα διακρίνονται και γι αυτόν το λόγο συνηθίζεται να αναφέρεται ο χαρακτηρισμός φαινόμενη ορθή επικάλυψη. Επιπλέον, συμφωνία είναι η επιφάνεια που διαχωρίζει νεότερες από παλαιότερες ιζηματογενείς στρώσεις κατά μήκος της οποίας δεν υπάρχουν ενδείξεις διάβρωσης ή μη απόθεσης και δεν παρατηρείται εμφανές στρωματογραφικό κενό, ενώ ασυμφωνία είναι η επιφάνεια διάβρωσης ή μη απόθεσης που διαχωρίζει νεότερες από παλαιότερες ιζηματογενείς στρώσεις σε κάποια συγκεκριμένη περιοχή της στρωματογραφικής ενότητας. Ως στρωματογραφικό κενό, ορίζεται το συνολικό διάστημα του γεωλογικού χρόνου που δεν αντιπροσωπεύεται από τις αντίστοιχες ιζηματογενείς στρώσεις σε κάποια συγκεκριμένη περιοχή της στρωματογραφικής ακολουθίας. 3.6 Ρήγματα Ως ρήγμα ορίζεται η θραύση ή διάρρηξη των πετρωμάτων κατά μήκος μιας επιφάνειας, η οποία διακόπτει τη συνέχεια των πετρωμάτων και προκαλεί μετατόπιση των δύο τμημάτων εκατέρωθεν της επιφάνειας διάρρηξης. Τα δύο αυτά τμήματα, τα οποία διαχωρίζονται από το ρήγμα, λέγονται τεκτονικά τεμάχη και μετακινούνται ως προς την επιφάνεια διάρρηξης με ευθύγραμμες ή περιστροφικές κινήσεις, εκ των οποίων το τέμαχος που έχει τη φορά της κλίσης του ρήγματος χαρακτηρίζεται ως υπερκείμενο, ενώ αυτό που έχει την αντίθετη φορά, ως υποκείμενο. Οι μετατοπίσεις δύναται να φθάνουν το 1 cm μέχρι και εκατοντάδες χιλιόμετρα. Η επιφάνεια διάρρηξης ονομάζεται επιφάνεια του ρήγματος ή επίπεδο του ρήγματος και λόγω της λείανσης που συμβαίνει με την τριβή των δύο τεμαχών κατά την ολίσθησή τους αναφέρεται ως κατοπτρική επιφάνεια ρήγματος. Η τομή της επιφάνειας διάρρηξης στην επιφάνεια είναι το ίχνος του ρήγματος. Σύμφωνα με τον τρόπο κίνησης των τεκτονικών τεμαχών εκατέρωθεν της διάρρηξης, τα ρήγματα διακρίνονται σε: α) Κανονικά ρήγματα, τα οποία δημιουργούνται από εφελκυστικές τάσεις, προκαλούν κατακόρυφες μετατοπίσεις, με το ένα τμήμα να ολισθαίνει προς τα κάτω. 25

39 β) Ανάστροφα ρήγματα, στα οποία επικρατούν οι πλευρικές κινήσεις και οι ισχυρές συμπιεστικές δυνάμεις. γ) Ρήγματα οριζόντιας μετατόπισης, τα οποία προκαλούν οριζόντια μετατόπιση παράλληλα στην επιφάνεια διάρρηξης και κατηγοριοποιούνται σε δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα. Εικόνα 3.6: Τύποι ρηγμάτων (Γεωδίφης). Επιπλέον, τα ρήγματα ως άμεσα συσχετιζόμενα με τους σεισμούς διακρίνονται σε ενεργά και ανενεργά. Ενεργά ορίζονται τα ρήγματα τα οποία έχουν μετατοπιστεί έστω και μία φορά κατά τα τελευταία χρόνια και τα ρήγματα, τα οποία έχουν δώσει σεισμούς κατά την περίοδο του Ολόκαινου χαρακτηρίζονται ως σεισμικά. 26

40 3.7 Επεξεργασία Δεδομένων Οι τομογραφίες σεισμικών ανακλάσεων επεξεργάστηκαν με το πρόγραμμα CorelDRAW X8 και Corel PHOTO-PAINT X8, των οποίων τα αποτελέσματα αναλύονται στο επόμενο κεφάλαιο. Οι χάρτες της περιοχής μελέτης που απεικονίζονται στις τομογραφίες, δημιουργήθηκαν μέσω των λογισμικών Google Earth και Global Mapper v18, ενώ η ψηφιοποίηση του βαθυμετρικού χάρτη της περιοχής μελέτης έγινε με το λογισμικό ArcGIS Η εξαγωγή των τομογραφιών σε 3D απεικόνιση έγινε με τα εργαλεία ImageToSEGY 1.6 και SonarWIZ 5 (3D Viewer) της εταιρείας CHESAPEAKE. 27

41 Κεφάλαιο 4 Αποτελέσματα 4.1 Βαθυμετρία Η βαθυμετρία της περιοχής μελέτης ξεκινάει από απόσταση 890 m κοντά στην ακτογραμμή και φθάνει μέχρι και τα 15 km περίπου. Τα ρηχότερα τμήματα της περιοχής μελέτης κυμαίνονται σε βάθος νερού από τα 15 έως τα 26 m. Η μετάβαση των βαθών προς τα δυτικά είναι σχετικά ομαλή, εκτός κάποιων σημείων κοντά στην ακτή, μέχρι τα 68 έως και 92 m. Στην κεντρική και εξωτερική υφαλοκρηπίδα εντοπίζονται μεγάλες και απότομες μορφολογικές αλλαγές, με ευθύγραμμο ανάπτυγμα, που αποδίδονται σε ενεργά ρήγματα. Από νότια προς βόρεια, τα επιφανειακά ίχνη των ρηγμάτων βρίσκονται σε βάθη από 84 έως 98 m και από 69 έως 91 m, αντιστοίχως, με κλίση γύρω στις 5-10 ο, φθάνοντας μέχρι και τις 18 ο. Βορειανατολικά της περιοχής μελέτης, εντοπίζεται ένα τεκτονικό βύθισμα με διακυμάνσεις ως προς το βάθος του, της τάξεως από 77 έως 84 m, με κλίση περίπου 10 ο. Η βαθειά περιοχή που βρίσκεται προς την ανοιχτή θάλασσα και δυτικότερα των ρηξιγενών ζωνών, αποτελεί το ανώτατο τμήμα της ηπειρωτικής κατωφέρειας, βρίσκεται σε βάθη που κυμαίνονται από m μέχρι m. Έχει σχετικά ομαλό πυθμένα με κλίσεις < 1 ο. 28

42 Εικόνα 4.1: Βαθυμετρικός χάρτης της περιοχής μελέτης, στον οποίο απεικονίζονται τα βάθη. 29

43 Εικόνα 4.2: Βαθυμετρικός χάρτης της περιοχής μελέτης, στον οποίο απεικονίζεται η κλίση. 30

44 4.2 Σεισμική Τομογραφία Από την ανάλυση που έγινε στις σεισμικές τομογραφίες, δίνεται παρακάτω η περιγραφή της υποδομής του πυθμένα και των κατώτερων στρωμάτων του για κάθε επιμέρους τμήμα της ζώνης έρευνας. Αρχικά, επισημαίνεται πως με γαλάζιο χρώμα απεικονίζεται η θάλασσα του Ιονίου Πελάγους, με γκρι η ψευδανάκλαση που παρατηρείται από τα 15 με 135 μέχρι τα 285 m σε βάθος από τον πυθμένα και από τα 30 με 265 μέχρι τα 300 m από την επιφάνεια της θάλασσας, ενώ με κίτρινο χρώμα τα ρήγματα (ενεργά και ανενεργά) και με μπορντώ, η πρώτη σεισμική φάση (ΣΦ1), η οποία διαχωρίζεται σε υποενότητες (μαύρο χρώμα). Σε κάθε επεξεργασμένη τομογραφία απεικονίζεται ο χάρτης της περιοχής μελέτης, με την αντίστοιχη πορεία του σκάφους. Επιπλέον, για κάθε τομή αναφέρεται το βάθος από την επιφάνεια της θάλασσας μέχρι τον πυθμένα και τα μέτρα της διείσδυσης του τομογράφου Sparker από την επιφάνεια του πυθμένα. Σχεδόν σε όλες τις τομές, διακρίνεται μία διαφοροποίηση μεταξύ των δύο τμημάτων (ρηχό και βαθύ τέμαχος) που βρίσκονται εκατέρωθεν των σημαντικών ρηξιγενών ζωνών, καθώς και σε όλες αναγνωρίζονται υποεπιφανειακές σεισμικές ανακλάσεις. Όσον αφορά τις τομογραφίες Τ42-43, Τ43-44, Τ44-45, Τ45-46, Τ46-47, Τ47-48 και Τ48-49, εμφανίζονται όμοια χαρακτηριστικά, τα οποία είναι τα εξής: Συνεχής, παρατεταμένη και σαφής επιφανειακή ανάκλαση, παρουσιάζοντας αλλοίωση στα χαρακτηριστικά της καθώς μειώνεται το βάθος. Εντός ΣΦ1, διακρίνονται παράλληλες/υποπαράλληλες, συνεχείς, παρατεταμένες, σαφείς, με υψηλή συχνότητα εμφάνισης σεισμικές ανακλάσεις (αριστερό τμήμα) και παράλληλες/υποπαράλληλες, καμπυλωτές, συνεχείς/ασυνεχείς, ημιπαρατεταμένες, σαφείς, με υψηλή συχνότητα εμφάνισης σεισμικές ανακλάσεις (δεξιό τμήμα). Στο δυτικό τμήμα της περιοχής μελέτης εμφανίζονται υποεπιφανειακές πλάγιες εφαπτομενικές, αποκλίνουσες, συνεχείς, παρατεταμένες, σαφείς, με υψηλή συχνότητα εμφάνισης σεισμικές ανακλάσεις. Στις τομές Τ42-43 έως και Τ46-47, λίγο πριν από τα 200 m σε βάθος από την επιφάνεια της θάλασσας και κάτω, παρατηρούνται αποκλίνουσες, καμπυλωτές, ασυνεχείς, μη παρατεταμένες, με χαμηλή συχνότητα 31

45 εμφάνισης, στα όρια της ασάφειας, υποεπιφανειακές σεισμικές ανακλάσεις και αρκετά θαμμένα ρήγματα. Στο ανατολικό τμήμα της περιοχής μελέτης παρατηρούνται υποεπιφανειακές πλάγιες παράλληλες, σιγμοειδείς-πλάγιες (συνδυαστικές), πλάγιες εφαπτομενικές, ασυνεχείς, ημιπαρατεταμένες/μη παρατεταμένες, με χαμηλή συχνότητα εμφάνισης, σαφείς/ασαφείς σεισμικές ανακλάσεις και, πιο πρόσφατα, ανενεργά ρήγματα. Τομή Τ41-Τ42 Βάθος: m Διείσδυση: m (Εικόνα 4.3). Παρατηρείται συνεχής, παρατεταμένη και σαφής επιφανειακή ανάκλαση. Εντός ΣΦ1, διακρίνονται παράλληλες/υποπαράλληλες, συνεχείς, παρατεταμένες, σαφείς, με υψηλή συχνότητα εμφάνισης υποεπιφανειακές σεισμικές ανακλάσεις. Στη συνέχεια, εμφανίζονται αποκλίνουσες, συνεχείς, παρατεταμένες, με υψηλή συχνότητα εμφάνισης και σαφείς υποεπιφανειακές σεισμικές ανακλάσεις. Μετά τα 200 m από την επιφάνεια της θάλασσας, παρατηρείται παραμόρφωση και ασυνέχεια των σεισμικών ανακλαστήρων, στα όρια της ασάφειας και αρκετά θαμμένα ρήγματα. Τομή Τ42-Τ43 Βάθος: m Διείσδυση: m (Εικόνα 4.4). Αποκλίνουσες υποεπιφανειακές σεισμικές ανακλάσεις, που ίσως να ευθύνονται σε πλευρική διαφοροποίηση του ρυθμού ιζηματογένεσης ή λόγω προοδευτικής περιστροφής του τεμάχους, συγχρόνως με την ιζηματογένεση. Ασύμμετρη κυματοειδής εμφάνιση στην επιφανειακή ανάκλαση, η οποία διαταράσσει τη συνέχεια. Ενεργά ρήγματα με μέγιστη μετατόπιση πυθμένα 16 m. Τομή Τ43-Τ44 Βάθος: m Διείσδυση: m (Εικόνα 4.5). Κυματοειδής επιφανειακή ανάκλαση και παραμορφώσεις των υποεπιφανειακών σεισμικών ανακλαστήρων (δεξιό τμήμα). Το άλμα του ενεργού ρήγματος αγγίζει τα 17 m. 32

46 Τομή Τ44-Τ45 Βάθος: m Διείσδυση: m (Εικόνα 4.6). Το πάχος των ιζημάτων αυξάνεται με την αύξηση του βάθους. Σύγχρονα ρήγματα, με το άλμα του ενεργού ρήγματος να φθάνει τα 13 m. Τομή Τ45-Τ46 Βάθος: m Διείσδυση: m (Εικόνα 4.7). Κατολισθητικά φαινόμενα κοντά στην ακτή και παραμορφώσεις των υποεπιφανειακών σεισμικών ανακλαστήρων. Η μέγιστη μετατόπιση του πυθμένα είναι 14 m. Τομή Τ46-Τ47 Βάθος: m Διείσδυση: m (Εικόνα 4.8). Μη στρωσιγενείς (διαφανείς) υποεπιφανειακές σεισμικές ανακλάσεις (δεξιό τμήμα). Ενεργά ρήγματα, με μέγιστο άλμα περίπου 21 m. Τομή Τ47-Τ48 Βάθος: m Διείσδυση: m (Εικόνα 4.9). Διαβρωσιγενείς επιφάνειες και σαφείς και συνεχείς υποεπιφανειακές σεισμικές ανακλάσεις (αριστερό τμήμα). Σιγμοειδείς και διαφανείς υποεπιφανειακές σεισμικές ανακλάσεις (δεξιό τμήμα). Η μέγιστη μετατόπιση του πυθμένα φθάνει τα 20 m. Τομή Τ48-Τ49 Βάθος: m Διείσδυση: m (Εικόνα 4.10). Εντός ΣΦ1, αρκετές καμπυλωτές, παραμορφωμένες υποεπιφανειακές σεισμικές ανακλάσεις (αριστερό τμήμα) και παραμορφωμένες, διαφανείς υποεπιφανειακές σεισμικές ανακλάσεις (δεξιό τμήμα). Μεγάλη παραμόρφωση και ασάφεια στους υποεπιφανειακούς ανακλαστήρες και παλαιές και σύγχρονες αποθέσεις (κατολισθητικά φαινόμενα), κοντά στην ακτή (δεξιό τμήμα). Το άλμα του ρήγματος είναι 9 m. 33

47 Τομή Τ49-Τ50 Βάθος: m Διείσδυση: m (Εικόνα 4.11). Κυματοειδής, συνεχής, μη παρατεταμένη και σαφής επιφανειακή σεισμική ανάκλαση. Εντός ΣΦ1, εμφανίζονται υποεπιφανειακές σιγμοειδείς-πλάγιες, καμπυλωτές, ασυνεχείς, μη παρατεταμένες, με χαμηλή συχνότητα εμφάνισης και με σημεία ασάφειας σεισμικές ανακλάσεις. Διακρίνονται τμήματα μη στρωσιγενών σεισμικών ανακλάσεων. Πιθανώς, παλαιοδελταϊκές αποθέσεις. Παρατηρούνται παραμορφωμένες, χαοτικές, διαφανείς και ασαφείς υποεπιφανειακές σεισμικές ανακλάσεις. Ενεργά και ανενεργά ρήγματα, με το άλμα του ενεργού ρήγματος να είναι 6 m. Τομή Τ50-Τ52 Βάθος: m Διείσδυση: m (Εικόνα 4.12). Κυματοειδής, ασυνεχής, μη παρατεταμένη και σαφής επιφανειακή σεισμική ανάκλαση. Εντός ΣΦ1, παρατηρούνται υποπαράλληλες, σιγμοειδείς, ασυνεχείς, ημιπαρατεταμένες, σαφείς, με χαμηλή συχνότητα εμφάνισης υποεπιφανειακές σεισμικές ανακλάσεις. Παλαιοδελταϊκές αποθέσεις. Αριστερό τμήμα: Διακρίνονται αποκλίνουσες, πλάγιες εφαπτομενικές, παραμορφωμένες, ασυνεχείς, μη παρατεταμένες, στα όρια ασάφειας, υποεπιφανειακές σεισμικές ανακλάσεις. Δεξιό τμήμα: Εμφανίζονται συνδυαστικές, πλάγιες παράλληλες, λοφοειδείς, παραμορφωμένες, διαφανείς, ασυνεχείς, μη παρατεταμένες, στα όρια ασάφειας, υποεπιφανειακές σεισμικές ανακλάσεις. Παρατηρείται βραχώδης έξαρση. Πολλά ενεργά και ανενεργά ρήγματα. Σύγχρονα ρήγματα άλματος 6, 9 και 21 m. Τομή Τ52-Τ53 Βάθος: m Διείσδυση: m (Εικόνα 4.13). Κυματοειδής, ασυνεχής, μη παρατεταμένη και σαφής επιφανειακή σεισμική ανάκλαση. Εντός ΣΦ1, διακρίνονται υποεπιφανειακές υποπαράλληλες, παραμορφωμένες, καμπυλωτές, ασυνεχείς, με χαμηλή συχνότητα εμφάνισης, ημιπαρατεταμένες, σαφείς/ασαφείς σεισμικές ανακλάσεις. Παρατηρούνται παραμορφωμένες, διαφανείς, ασυνεχείς και ασαφείς υποεπιφανειακές σεισμικές ανακλάσεις. Υπάρχουν ανενεργά ρήγματα. 34

48 (α) (β) Εικόνα 4.3: Σεισμική τομογραφία Τ41-Τ42 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα. 35

49 (α) (β) Εικόνα 4.4: Σεισμική τομογραφία Τ42-Τ43 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα. 36

50 (α) (β) Εικόνα 4.5: Σεισμική τομογραφία Τ43-Τ44 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα. 37

51 (α) (β) Εικόνα 4.6: Σεισμική τομογραφία Τ44-Τ45 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα. 38

52 (α) (β) Εικόνα 4.7: Σεισμική τομογραφία Τ45-Τ46 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα. 39

53 (α) (β) Εικόνα 4.8: Σεισμική τομογραφία Τ46-Τ47 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα. 40

54 (α) (β) Εικόνα 4.9: Σεισμική τομογραφία Τ47-Τ48 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα. 41

55 (α) (β) Εικόνα 4.10: Σεισμική τομογραφία Τ48-Τ49 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα. 42

56 (α) (β) Εικόνα 4.11: Σεισμική τομογραφία Τ49-Τ50 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα. 43

57 (α) (β) Εικόνα 4.12: Σεισμικές τομογραφίες Τ50-Τ51 και Τ51-Τ52 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα. 44

58 (α) (β) Εικόνα 4.13: Σεισμική τομογραφία Τ52-Τ53 υποδομής πυθμένα τύπου Sparker. (α) πρωτογενές προφίλ και (β) επεξεργασμένο προφίλ. Η επιφάνεια με γαλάζιο χρώμα αναπαριστά την θαλάσσια στήλη, ενώ αυτή με μπορντώ αντιστοιχεί στο ιζηματογενές στρώμα του Κατώτερου Τεταρτογενούς και Ολοκαίνου. Με κίτρινες γραμμές απεικονίζονται τα κυριότερα ρήγματα. 45

59 Κεφάλαιο 5 Σύνθεση - Συζήτηση Αποτελεσμάτων Από την βαθυμετρική αποτύπωση και την ανάλυση των σεισμικών τομογραφιών υποδομής πυθμένα διαπιστώθηκε η ύπαρξη δύο κύριων ρηξιγενών ζωνών τα ίχνη των οποίων εμφανίζονται στην Εικόνα 5.1. Εικόνα 5.1: Βαθυμετρικός χάρτης της περιοχής μελέτης, στον οποίο απεικονίζονται οι σημαντικότερες ρηξιγενείς ζώνες. 46

60 Η πρώτη ρηξιγενής ζώνη διατρέχει το νότιο, κεντρικό και βορειοανατολικό τμήμα της περιοχής μελέτης, με διεύθυνση παράταξης Βορρά-Νότο. Συνίσταται από ένα βασικό και πολλά παράπλευρα (συνοδά) ενεργά ρήγματα. Η μέγιστη κάθετη μετατόπιση του ρήγματος που μετρήθηκε στον πυθμένα φτάνει τα 21 m και η μέγιστη κλίση τις 18 ο. Η ζώνη διαχωρίζει την περιοχή σε δύο τεμάχη, το υποκείμενο (footwall) που βρίσκεται στο ανατολικό τμήμα και το υπερκείμενο (hanging wall) που συναντάται στο δυτικό τμήμα της περιοχής μελέτης. Το υποκείμενο ρηξιτέμαχος (footwall block) φέρνει ιζηματογενές κάλυμμα μικρού σχετικά πάχους (< 10 m) μάλλον Κάτω Τεταρτογενούς - Ολοκαινικής ηλικίας, το οποίο επικάθεται σε έντονα παραμορφωμένα πετρώματα, πιθανώς Νεογενούς ηλικίας σύμφωνα με τους Monopolis & Bruneton (1982) και Zelelidis et al. (2003) (Εικόνα 5.2). Το υπερκείμενο ρηξιτέμαχος (hanging wall block) αποτελείται από αποκλίνοντα (προς τα δυτικά) στρώματα, το πάχος των οποίων σε μερικές περιπτώσεις ξεπερνά τα 100 m. Αυτή η αποκλίνουσα λιθοσεισμική φάση υποδηλώνει προοδευτική περιστροφή του τεμάχους, με μεγαλύτερο ρυθμό προς την ανοιχτή θάλασσα, και συνεχή ιζηματογένεση. Η εν λόγω ρηξιγενής ζώνη ενδεχομένως αποτελεί την απόληξη του ρήγματος μετασχηματισμού Κεφαλονιάς - Λευκάδας, της οποίας το ίχνος εντοπίζεται στον υποθαλάσσιο χώρο δυτικά των νήσων Κεφαλονιά και Λευκάδα και συνεχίζει προς τα βορειοανατολικά, όπως υποθέτουν οι πρόσφατες εργασίες των Valkaniotis et al. (2014), και Zelelidis et al. (2003) (Εικόνα 5.3). 47

61 Εικόνα 5.2: Τρισδιάστατη απεικόνιση της γεωλογικής δομής του ανατολικού Ιονίου (από Zelelidis et al. (2003)). Η γεωλογική τομή της περιοχής «c» προέρχεται από σεισμική τομογραφία που δημοσιεύτηκε από τους Monopolis and Bruneton (1982). 48

62 (α) (β) Εικόνα 5.3: Χάρτες που παρουσιάζουν τις θέσεις των μεγάλων ενεργών ρηγμάτων στην ευρύτερη περιοχή μελέτης, δημοσιευμένοι από τους (α) Valkaniotis et al. (2014), και (β) Zelelidis et al. (2003). Ωστόσο, στην περιοχή μελέτης το ρήγμα μετασχηματισμού δεν φέρνει τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά μιας αμιγούς οριζόντιας ολίσθησης, αλλά διαθέτει και συνιστώσα με σημαντική κάθετη μετατόπιση. Η διάταξη των ρηξιτεμαχών, με το υποκείμενο να βρίσκεται σε υψηλότερο τοπογραφικό επίπεδο από το υπερκείμενο (τουλάχιστον 20 m με σημείο αναφοράς τον πυθμένα), υποδηλώνει την παρουσία κανονικών ρηγμάτων και συνεπώς την κυριαρχία ενός εφελκυστικού πεδίου τάσεων. Η δεύτερη ρηξιγενής ζώνη διατρέχει το βόρειο και βορειοανατολικό τμήμα της περιοχής μελέτης, με διεύθυνση παράταξης ΒΔ-ΝΑ. Η μέγιστη κάθετη μετατόπιση του ρήγματος, που μετρήθηκε στον πυθμένα, φτάνει τα 9 m και η μέγιστη κλίση τις 8 ο. Το υποκείμενο (footwall) ρηξιτέμαχος βρίσκεται στο δυτικό τμήμα (προς την ανοιχτή θάλασσα) και το υπερκείμενο (hanging wall) συναντάται στο ανατολικό τμήμα (προς την ενδοχώρα) της περιοχής μελέτης (Εικόνα 5.2). 49

63 Αυτή η ζώνη πιθανώς αποτελεί τμήμα της Ιονίου Επωθήσεως, της οποίας το ίχνος εντοπίζεται στον υποθαλάσσιο χώρο δυτικά της Κέρκυρας και των ακτών της Ηπείρου καθώς και στην ανατολική Κεφαλονιά και Ζάκυνθο (Zelelidis et al., 2003) (Εικόνα 5.3β). Η συνδυασμένη δράση των δύο παραπάνω ρηξιγενών ζωνών έχει ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό ενός τεκτονικού βυθίσματος (graben) υπό μορφή κυκλικής λεκάνης στο βορειοανατολικό τμήμα της περιοχής μελέτης (έναντι της παραλίας της Νικόπολης). Το δυτικό περιθώριο της λεκάνης οριοθετείται από την Ιόνιο Επώθηση, ενώ το ανατολικό περιθώριο από το ρήγμα μετασχηματισμού Κεφαλονιάς - Λευκάδας. Εντός της λεκάνης αναγνωρίστηκαν προσχωσιγενή συστήματα (προελαύνοντα δελταϊκά πρίσματα και απομακρυσμένες προδελταϊκές αποθέσεις) πιθανώς Κάτω Πλειστοκαινικής - Ολοκαινικής ηλικίας (Εικόνα 5.4). Το μέγιστο πάχος των ιζημάτων αυτών ξεπερνά τα 50 m, με τη βάση τους να επικάθεται ασύμφωνα στο ακουστικό υπόβαθρο, που ενδεχομένως συνίσταται από Νεογενείς - Τεταρτογενείς σχηματισμούς (Monopolis and Bruneton, 1982; Εικόνα 5.2). Το σχήμα αλλά και τα βάθη νερού στα οποία βρίσκονται τα περιθώρια του τεκτονικού βυθίσματος συνηγορούν στην υπόθεση ότι η περιοχή αυτή έδρασε ως λίμνη ή ρηχή θαλάσσια λεκάνη κατά την παγετώδη περίοδο, όταν η θαλάσσια στάθμη ήταν περίπου m χαμηλότερα από τη σημερινή. Ο χώρος δέχονταν φερτά υλικά από τις τριγύρω εκτάσεις, μέσω του υδρολογικού συστήματος που αποστράγγιζε την εκτεθειμένη σε χερσαίες (υπαίθριες) συνθήκες υφαλοκρηπίδα. Η μεγάλη ποσότητα των συσσωρευμένων ιζημάτων απαιτεί μεγάλη λεκάνη απορροής, ευκολοδιάβρωτα πετρώματα κι έναν παράγοντα μεταφοράς με υψηλή φέρουσα ικανότητα σε φερτά υλικά. Ωστόσο, αυτοί οι παράγοντες δεν φαίνονται να υποστηρίζουν, στη σημερινή εποχή, τη θαλάσσια ιζηματογένεση, αφού μόνο μικρά ρέματα εκβάλουν σήμερα στο Ιόνιο πέλαγος από τη γειτονική χέρσο. Μια υπόθεση που θα μπορούσε να απαντήσει στον παραπάνω προβληματισμό είναι ότι κατά την παγετώδη περίοδο η έξοδος του Αμβρακικού Κόλπου να μην βρισκόταν στη σημερινή της θέση (Άκτιο), αλλά στην περιοχή της Νικόπολης, και συνεπώς μεγάλες ποσότητες ιζήματος προερχόμενες από τον Αμβρακικό Κόλπο να συσσωρεύονταν στο τεκτονικό βύθισμα. Ωστόσο, η παραπάνω υπόθεση χρειάζεται να 50

64 επιβεβαιωθεί με περαιτέρω γεωφυσικές και ιζηματολογικές έρευνες στην ευρύτερη περιοχή. Εικόνα 5.4: Τρισδιάστατη προβολή των συλλεχθέντων σεισμικών τομογραφιών υποδομής πυθμένα, που παρουσιάζουν την δομή (α) ολόκληρης της περιοχής μελέτης και (β) της τεκτονικής λεκάνης στο βορειοανατολικό τμήμα αυτής. 51