Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Θαλάσσιας. Γεωλογίας και Υυσικής Ωκεανογραφίας (Ε.ΘΑ.ΓΕ.Υ.Ω.) του τμήματος Γεωλογίας

Transcript

1

2 Ευχαριστίες Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Υυσικής Ωκεανογραφίας (Ε.ΘΑ.ΓΕ.Υ.Ω.) του τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών και αποτελεί μέρος της ευρύτερης ερευνητικής δραστηριότητας του εργαστηρίου στον τομέα της θαλάσσιας ωκεανογραφίας. Από τη θέση αυτή, θα ήθελα πρωτίστως να ευχαριστήσω τον Αναπληρωτή Καθηγητή Δρ. Γεώργιο Παπαθεοδώρου για τις γνώσεις που μας προσέφερε στα πλαίσια του προπτυχιακού προγράμματος σπουδών του τμήματος Γεωλογίας στον τομέα της ωκεανογραφίας αλλά κυρίως γιατί αποτέλεσε ένα λαμπρό παράδειγμα παιδαγωγού ικανού να εμπνέει τους φοιτητές του, δίνοντάς τους τη δυνατότητα να ονειρεύονται στην προσπάθειά τους να κατακτήσουν τη γνώση Σον ευχαριστώ θερμά τόσο για την ευκαιρία που μου έδωσε να γνωρίσω και να ασχοληθώ με τις εφαρμογές της θαλάσσιας ωκεανογραφίας, για την εμπιστοσύνη που μου έδειξε με την ανάθεση της παρούσας εργασίας, αλλά και για τις ουσιαστικές συνθήκες που εξασφάλισε για την έναρξη της συγγραφής της. Επίσης, ένα θερμό ευχαριστώ στον Καθηγητή Δρ. Γεώργιο Υερεντίνο τόσο για τις συμβουλές του αλλά και για την παραχώρηση του χάρτη ρηγμάτων του Πατραϊκού κόλπου, όπως διαμορφώθηκε από την δική του έρευνα το 1985 ( Ferentinos et al., 1985) Ιδιαιτέρως θα ήθελα να ευχαριστήσω βαθύτατα τον υποψήφιο Διδάκτορα Ηλία Υακίρη για την πολύτιμη βοήθειά του καθώς η χαρτογράφηση και η επεξεργασία των δεδομένων δεν θα ήταν εφικτή δίχως την συνδρομή του αλλά και για το ευχάριστο κλίμα που μοναδικά διατήρησε στο εργαστήριο. Επίσης ένα θερμό ευχαριστώ στον Διδάκτορα Δημήτρη Φριστοδούλου για την ουσιαστική βοήθειά του κατά την εκπόνηση της παρούσας εργασίας αλλά και για την παραχώρηση υλικού που έχει συμπεριληφθεί στην παρούσα εργασία. 1

3 Περιεχόμενα Περιεχόμενα 2 Ευρετιριο Εικόνων 3 Κεφάλαιο 1ο Αναςκόπθςθ βιβλιογραφίασ Πατραϊκόσ κόλποσ Φυςικι Ωκεανογραφία του Πατραϊκοφ κόλπου Δομι του Πατραϊκοφ κόλπου Η Ιηθματογζνεςθ ςτον Πατραϊκό κόλπο 11 Κεφάλαιο 2ο Περιοχι Ζρευνασ 13 Κεφάλαιο 3ο Μεκοδολογία Σφςτθμα τομογράφου 3.5kHz Σφςτθμα τομογράφου τφπου Sparker Συλλογι δεδομζνων ςειςμικισ ανάκλαςθσ 22 Κεφάλαιο 4ο ειςμικι Απεικόνιςθ Τποκαλάςςιων Ρθγμάτων Πατραϊκοφ Κόλπου 29 Κεφάλαιο 5ο υμπεράςματα 40 Βιβλιογραφία 41 Παράρτθμα Ι 44 2

4 Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα 1.1 Γεωγραφικι κζςθ Πατραϊκοφ Κόλπου... 6 Εικόνα 1.2 Βυκομετρικόσ χάρτθσ Πατραϊκοφ κόλπου (Δ. Χριςτοδοφλου, 2010)... 7 Εικόνα 2.1 Χάρτθσ του Πατραϊκοφ κόλπου ςτον οποίο παρουςιάηονται οι πορείεσ που εκτελζςτθκαν από το ερευνθτικό ςκάφοσ ςτα πλαίςια τθσ παροφςασ ζρευνασ Εικόνα 3.1 Λειτουργία του τομογράφου υποδομισ πυκμζνα τφπου 3.5kHz (Pinger, O.R.E.-Geopulse). 17 Εικόνα 3.2 Σο ςφςτθμα καταγραφισ ψθφιακϊν δεδομζνων τομογράφου υποδομισ πυκμζνα που χρθςιμοποιικθκε Εικόνα 3.3 Αρχι λειτουργίασ του τομογράφου τφπου sparker και θ διάταξθ υδροφϊνων θλεκτροδίων ςε ςχζςθ με το ερευνθτικό ςκάφοσ Εικόνα 3.4 Η διάταξθ των οργάνων για τθν λιψθ και επεξεργαςία του ακουςτικοφ ςιματοσ από τα υδρόφωνα Εικόνα 3.5 α) Οι μονάδεσ παραγωγισ ενζργειασ SIG 2000A και 2000B, β) το ενεργειακό καλϊδιο και θ διάταξθ θλεκτροδίων, γ) το καλϊδιο με τθ ςυςτοιχεία υδροφϊνων Εικόνα 3.6 Άποψθ τθσ καλάςςιασ περιοχισ ζρευνασ από το ερευνθτικό ςκάφοσ κακϊσ εκτελοφνται οι ςχεδιαςμζνεσ πορείεσ Εικόνα 3.7 Η χαρτογράφθςθ δεδομζνων πραγματοποιικθκε με χριςθ GIS, Πρόγραμμα ArcGIS Εικόνα 3.8 Λογιςμικό Triton SB Interpreter Εικόνα 3.9 Η ερμθνεία των ςειςμικϊν δεδομζνων από τον τομογράφο υποδομισ πυκμζνα τφπου Sparker υποςτθρίχκθκε από το λογιςμικό Triton SB Interpreter Εικόνα 3.10 Μεκοδολογία SBP-Im-An για ψθφιοποίθςθ τομογραφιϊν από τον τομογράφο υποδομισ πυκμζνα τφπου 3.5Khz Εικόνα 4.1 χεδιο Εικόνα 4.2 χζδιο Εικόνα 4.3 χζδιο Εικόνα 4.4 Χάρτθσ του Πατραϊκοφ κόλπου ςτον οποίο παρουςιάηονται οι πορείεσ που εκτελζςτθκαν από το ερευνθτικό ςκάφοσ ςτα πλαίςια τθσ παροφςασ ζρευνασ Εικόνα 4.5 Περιοχι μελζτθσ Πατραϊκοφ κόλπου όπου αποτυπϊνονται αναλυτικά οι πορείεσ του ερευνθτικοφ ςκάφουσ

5 Εικόνα 4.6 ειςμικι τομι sparker, ςτθν οποία απεικονίηονται τα υποκαλάςςια ριγματα ( Πορεία 1). 36 Εικόνα 4.7 ειςμικι τομι sparker, ςτθν οποία απεικονίηονται τα υποκαλάςςια ριγματα ( Πορεία 2 ) 36 Εικόνα 4.8 ειςμικι τομι sparker, ςτθν οποία απεικονίηονται τα υποκαλάςςια ριγματα ( Πορεία 3 ) 37 Εικόνα 4.9 ειςμικι τομι sparker, ςτθν οποία απεικονίηονται τα υποκαλάςςια ριγματα ( Πορεία 4 ) 38 Εικόνα 4.10 ειςμικι τομι sparker, ςτθν οποία απεικονίηονται τα υποκαλάςςια ριγματα ( Πορεία 5 ) Εικόνα 4.11 ειςμικι τομι 3,5 khz που απεικονίηει τα υποκαλάςςια ριγματα ( Πορεία 3.5 KHz )

6 Εισαγωγή την παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται μια μελέτη που εστιάζει το ερευνητικό της ενδιαφέρον στον Πατραϊκό Κόλπο, μελετώντας τις συνθήκες ιζηματογένεσης του κόλπου και εξετάζοντας τα ενεργά ρήγματα που εντοπίζονται στον πυθμένα του σε μια προσπάθεια να μελετήσει την εξέλιξή του. Η παρούσα εργασία περιγράφει την έρευνα της θαλάσσιας γεωφυσικής διασκόπησης η οποία εκτελέστηκε στο κεντρικό δυτικό τμήμα του Πατραϊκού κόλπου από την περιοχή των Αλυκών Αχαΐας μέχρι την ακτές του Γαλατά Αιτωλοακαρνανίας και παρουσιάζει τα αποτελέσματα της ερμηνείας των γεωφυσικών στοιχείων που συλλέχθηκαν με την βοήθεια του τομογράφου υποδομής πυθμένα. Σα στοιχεία συλλέχθηκαν από το Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Υυσικής Ωκεανογραφίας στην θαλάσσια περιοχή του Πατραϊκού κόλπου. Η εργασία αποτελείται από έξι (6) κεφάλαια. το 1 ο κεφάλαιο, επιχειρείται μια σύντομη βιβλιογραφική ανασκόπηση των έως σήμερα δημοσιευμένων εργασιών σχετικά με την τάφρο του Πατραϊκού κόλπου. Ακολουθούν το 2 ο κεφάλαιο, όπου προσδιορίζεται και περιγράφεται γεωγραφικά η περιοχή ερευνών και το 3 ο κεφάλαιο, όπου αναπτύσσεται η μεθοδολογία της παρούσας μελέτης. το 4 ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η μελέτη και η χαρτογράφηση των υποθαλάσσιων ρηγμάτων του Πατραϊκού κόλπου. το 5 ο κεφάλαιο επιχειρείται μία σύντομη περίληψη και ανακεφαλαίωση των βασικότερων συμπερασμάτων της παρούσας μελέτης. το 6 ο κεφάλαιο γίνεται παράθεση της χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας. 5

7 Κεφάλαιο 1ο Ανασκόπηση βιβλιογραφίας 1.1 Πατραϊκός κόλπος Ο Πατραϊκός κόλπος βρίσκεται στην Δυτική Ελλάδα μεταξύ τερεάς Ελλάδας και Πελοποννήσου και οριοθετείται από τους παραλλήλους Β και από τους μεσημβρινούς και Α. (Εικόνα 1.1) τα δυτικά ενώνεται με το Ιόνιο Πέλαγος και στα ανατολικά ενώνεται με τον Κορινθιακό κόλπο μέσω του στενού του Ρίου-Αντιρρίου. Σο μέγιστο μήκος του κόλπου σε διεύθυνση ανατολής-δύσης είναι περίπου 34 km και το πλάτος του 17.5 km. το κεντρικό δυτικό τμήμα του κόλπου εντοπίζεται το μέγιστο βάθος που καταγράφεται 130 μέτρα, ενώ ανατολικότερα προς το στενό του Ρίου Αντιρρίου το βάθος μειώνεται σε 40 μέτρα (Εικόνα 1.2). Εικόνα 1.1 Γεωγραφική θέση Πατραϊκού Κόλπου 6

8 Εικόνα 1.2 Βυθομετρικός χάρτης Πατραϊκού κόλπου (Δ. Χριστοδούλου, 2010) 1.2 Φυσική Ωκεανογραφία του Πατραϊκού κόλπου Σο νερό του Πατραϊκού είναι σε γενικές γραμμές ψυχρότερο από αυτό του Ιονίου πελάγους και γενικά μικρότερης αλατότητας. Μετρήσεις θερμοκρασίας του νερού στο λιμάνι της Πάτρας έδειξαν πως οι τιμές τον Ιανουάριο κυμαίνονται μεταξύ C και τον Αύγουστο μεταξύ C. [ουρής & Κουρούμπαλης, 1976] Ο Πατραϊκός κόλπος παρουσιάζει μια κατακόρυφη στρωμάτωση κατά τη θερινή περίοδο και η υδάτινη στήλη του διακρίνεται σε δύο στρώματα: 7

9 i) ένα επιφανειακό πάχους 15 m, θερμοκρασίας 25 C και αλατότητας 38.3 ii) ένα υποεπιφανειακό που εκτείνεται μέχρι τον πυθμένα, θερμοκρασίας 13.8 C και αλατότητας Κατά το χειμώνα η υδάτινη στήλη ομογενοποιείται μέχρι τον πυθμένα (θερμοκρασία 12.6 C και αλατότητα 38.5 ) λόγω της επίδρασης των ανέμων που πνέουν στην περιοχή από ανατολικές και δυτικέςνοτιοδυτικές διευθύνσεις. [Παπαηλιός, 1982] Η κυκλοφορία των νερών του Πατραϊκού κόλπου στο στρώμα πυθμένα είναι κυκλωνική με είσοδο νερών από το Ιόνιο πέλαγος κατά μήκος της νότιας ακτογραμμής και έξοδο νερών προς το Ιόνιο κατά μήκος της βόρειας ακτής. [Παπαγεωργίου κ. ά, 1987] Ακόμη, υπάρχει μια είσοδος νερού από το Ιόνιο Πέλαγος πάνω από το κατώφλι Ρίου-Αντιρρίου προς τον Κορινθιακό κόλπο. [Lascaratos et al., 1989] το επιφανειακό στρώμα νερού του Πατραϊκού υπάρχουν ενδείξεις πως η κυκλοφορία του νερού είναι αντίστροφη [Παπαγεωργίου κ. ά, 1987]. Επιπλέον, σύμφωνα με τους Παπαθεοδώρου & Κοντόπουλος (1998) τα επιφανειακά ιζήματα παρουσιάζουν στο μεγαλύτερο τμήμα του κόλπου μια κυκλωνική μεταφορά κάτω από τη δράση ασθενών ρευμάτων. 1.3 Δομή του Πατραϊκού κόλπου Η σημερινή δομή του Πατραϊκού κόλπου παρουσιάζει εικόνα ασύμμετρης τάφρου. Φαρακτηρίζεται από ένα σχήμα τοξοειδές με το κυρτό τμήμα προς τα νότια. 8

10 Οι Ferentinos et al, 1985 έδειξαν την ύπαρξη δυο συστημάτων ρηγμάτων με κύριες διευθύνσεις ΔΒΔ ΑΝΑ και ΒΑ ΝΔ στον Πατραϊκό κόλπο, ενώ ο πυθμένας της θαλάσσιας περιοχής του Ρίου-Αντιρρίου δεν φαίνεται να επηρεάζεται από ρήγματα. Αναλυτικότερα, το δυτικό σκέλος του τόξου αποτελεί μια ενεργά τεκτονική τάφρο ΔΒΔ-ΑΝΑ διεύθυνσης, η οποία αρχίζει στη δυτική είσοδο του κόλπου και καταλήγει απότομα στη νοτιοανατολική ακτή του. Ο πυθμένας της τέμνεται από ενεργά ρήγματα διεύθυνσης ΔΒΔ-ΑΝΑ,τα οποία έχουν άλμα από 0.5 εως 15 μέτρα και διαμορφώνουν τη βυθομετρία του κόλπου. Σο ανατολικό σκέλος του τόξου αποτελεί τμήμα της ενεργά τεκτονικής ΒΑ-ΔΝ διεύθυνσης τάφρου του Ρίου-Αντιρρίου και δε διασχίζεται από ρήγματα. *Ferentinos et al., 1985 και Doutsos et al, 1992] Από γεωδυναμικής άποψης ο Πατραϊκός κόλπος διαμορφώθηκε σταδιακά από την δράση προϋπαρχόντων ρηγμάτων διεύθυνσης ΒΑ-ΝΔ, τα οποία επαναδραστηριοποιήθηκαν κατά την υποβύθιση της Προαπούλιας ζώνης κάτω από την Πελοπόννησο. (Περισσοράτης,1986) Σο στενό του Ρίου Αντιρρίου θεωρείται ως ένα τεκτονικό βύθισμα, το οποίο δημιουργήθηκε κατά το Σεταρτογενές. Ο τεκτονισμός που έχει επηρεάσει την περιοχή αντανακλάται στο έντονο ανάγλυφο με την παρουσία πλήθους ρηγμάτων, γεγονός που μαρτυρά μια νεοτεκτονική δραστηριότητα και που εξηγεί την μικροσεισμική δραστηριότητα στην περιοχή. 9

11 Οι Papatheodorou et al. (1993) σε υποθαλάσσιες σεισμικές έρευνες της δομής του πυθμένα στον Πατραϊκό Κόλπο, διαπίστωσαν την ύπαρξη βιογενών αερίων στους πόρους των ιζημάτων στην διαχωριστική επιφάνεια Πλειοκαίνου / Ολοκαίνου, η οποία αναφέρεται ως ορίζοντας συσσώρευσης αερίων. Η κάθετη προς τα πάνω μετανάστευση των αερίων μέσω ρηγμάτων έχει δημιουργήσει στρώματα με βιογενές αέριο στο ανώτερο (Ολοκαινικό) στρώμα των ιζημάτων τα οποία έχουν πάχος m, ενώ στην επιφάνεια του ιζήματος παρατηρούνται επιμήκης ταπεινώσεις που καλούνται pock marks και δόμοι που συχνά έχουν ύψος 1-7 m. Η θαλάσσια γεωφυσική διασκόπηση της παράκτιας ζώνης του ΝΑ. Πατραϊκού κόλπου έδειξε ότι στον πυθμένα εντοπίστηκε ένα σημαντικό πεδίο κρατήρων διαφυγής αερίων υδρογονανθράκων. υγκεκριμένα, στο νότιο τμήμα του κόλπου, μεταξύ των ισοβαθών m, έχουν εντοπιστεί πεδία κρατήρων αέριων υδρογονανθράκων, έκτασης 1.7 km2, που ενεργοποιούνται σε σεισμικά επεισόδια και διαχέουν τα αέρια στην υδάτινη στήλη. *Hasiotis et al., 1996, Christodoulou et al., Σα εμπλουτισμένα με αέριο Σεταρτογενή ιζήματα του Πατραϊκού Κόλπου καλύπτουν περίπου το 70% του πυθμένα του κόλπου. [Hasiotis et al., 1996] Σο ερευνητικό ενδιαφέρον για τον εντοπισμό αέριων υδρογονανθράκων στον πυθμένα εστιάζεται αφενός στο να διαπιστωθεί αν η ύπαρξη τους στα επιφανειακά ιζήματα του πυθμένα υποδηλώνει την ύπαρξη θερμογενών υδρογονανθράκων στα βαθύτερα στρώματα, έχοντας προσελκύσει το ενδιαφέρον διάφορων πετρελαιοβιομηχανιών, οι οποίες διεξήγαγαν κατά τις τελευταίες δεκαετίες θαλάσσιες γεωφυσικές έρευνες 10

12 προς αυτήν την κατεύθυνση και αφετέρου να αξιολογηθεί η μηχανική συμπεριφορά των θαλάσσιων ιζημάτων -στους πόρους των οποίων εγκλωβίζονται οι αέριοι υδρογονάνθρακες προκειμένου να εξαχθούν συμπεράσματα που αφορούν κατασκευή υποθαλάσσιων έργων. Είναι φανερό ότι η ύπαρξη κυρίως βιογενών αερίων στα επιφανειακά ιζήματα επιφέρει υψηλές πιέσεις στους πόρους των ιζημάτων με αποτέλεσμα να μειώνεται η φέρουσα ικανότητα τους, γεγονός που αποτρέπει την ασφαλή υποθαλάσσια κατασκευή. Επίσης, η έρευνα τα τελευταία χρόνια έχει αποκτήσει περιβαλλοντική διάσταση καθώς γίνεται προσπάθεια της μέτρησης του ποσοστού του μεθανίου που διαφεύγει από τους πόρους των ιζημάτων προς την ατμόσφαιρα με στόχο να δειχθεί το κατά πόσο συμβάλλει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου.*hovland et Judd 1992] 1.4 Η Ιζηματογένεση στον Πατραϊκό κόλπο τον κόλπο εκβάλουν τρεις ποταμοί και αρκετοί χείμαρροι. το βόρειο τμήμα του εντοπίζεται ο ποταμός Εύηνος με ετήσιες απορροές 873 x 10 6 m 3 και συνολική έκταση λεκάνης απορροής 1070 km 2. το νότιο τμήμα του εντοπίζονται οι ποταμοί Πείρος, Γλαύκος και Φάραδρος με απορροές 458 x 10 6 m 3, 124 x 10 6 m 3, 26 x 10 6 m 3 και έκταση λεκανών απορροής 507 km 2, 118 km 2, 25 km 2, αντίστοιχα. [Βουδούρης, 1995] Οι κύριοι παράγοντες που καθορίζουν την ιζηματογένεση στον Πατραϊκό κόλπο είναι η προσφορά υλικού από τους ποταμούς Εύηνο (Βόρεια ακτή του κόλπου) και Πείρο (Νότια ακτή του κόλπου), ο νεοτεκτονισμός του κόλπου, που έχει προσδώσει σ αυτόν τη μορφή μιας τεκτονικής τάφρου και τέλος τα ρεύματα βάθους του κόλπου. Η κύρια συγκέντρωση των ιζημάτων 11

13 παρατηρείται στην τεκτονική τάφρο που δρα σαν ένα είδος υποδοχέα του ιζήματος και ιδιαίτερα του λεπτόκοκκου ιζήματος. Ο πυθμένας του κόλπου καλύπτεται από Ολοκαινικά ιζήματα πάχους 30 μ περίπου, τα οποία επικάθονται με γωνιώδη ασυμφωνία σε Πλειστοκαινικά ιζήματα *Ferentino et al.,1985, Chronis et al.,1991+ Οι σεισμικές τομές έδωσαν στοιχεία όσον αφορά το ρυθμό ιζηματογένεσης. Έτσι λοιπόν το μέγιστο της ιζηματογένεσης παρουσιάζεται μέχρι τα 60 μέτρα, μικρή ιζηματογένεση παρουσιάζεται στο βόρειο μέρος του κόλπου ενώ είναι σχεδόν ανύπαρκτη η ιζηματογένεση στο τενό Ρίου Αντιρρίου. υνολικά το αιωρούμενο υλικό που μεταφέρεται στον κόλπο και κατανέμεται ομοιόμορφα σε αυτόν είναι x 10 5 τόνοι, που αντιστοιχεί σε ρυθμό ιζηματογένεσης χιλιοστά το χρόνο ( mm / yr ). [Piper & Panagos, 1979] Η ιζηματολογική ανάλυση έδωσε στοιχεία για την κατανομή των ανθρακικών που είναι βιογενούς προέλευσης. Σα μέγιστα του οργανικού άνθρακα οφείλονται στη σήψη πράσινων λιβαδιών. Μετά από κατεργασία των ανθρακικών προέκυψε ότι το χερσογενές υλικό αποτελείται από άργιλο και άμμο. Είναι χαρακτηριστική η συγκέντρωση του λεπτόκοκκου υλικού στα βαθύτερα της τεκτονικής τάφρου. Η ορυκτολογική ανάλυση της αργίλου έδωσε τα ορυκτά Φλωρίτης, Ιλλίτης, εναλλαγές Ιλλίτη Μοντμοριλονίτη και Καολινίτη. 12

14 Κεφάλαιο 2ο Περιοχή Έρευνας Όπως έχει ήδη αναφερθεί την περιοχή έρευνας της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η θαλάσσια λεκάνη του Πατραϊκού κόλπου. Πιο συγκεκριμένα η έρευνα επικεντρώνεται στη μελέτη του θαλάσσιου πυθμένα που περικλείεται εντός της περιοχής με όρια 21 ο 27 Α έως 21 ο 34 Α και 38 ο 11 Β έως 38 ο 16 Β (Εικόνα 2.1). Ουσιαστικά πρόκειται για το σύνολο του Πατραϊκού κόλπου με εξαίρεση το τμήμα που εκτείνεται ανατολικότερα του κόλπου. Εικόνα 2.1 Χάρτης του Πατραϊκού κόλπου στον οποίο παρουσιάζονται οι πορείες που εκτελέστηκαν από το ερευνητικό σκάφος στα πλαίσια της παρούσας έρευνας. 13

15 Κεφάλαιο 3ο Μεθοδολογία Για τη μελέτη της γεωλογικής υποδομής του πυθμένα χρησιμοποιούνται εξειδικευμένα όργανα που ονομάζονται Σομογράφοι Τποδομής Πυθμένα (subbottom profilers). Οι τομογράφοι χρησιμοποιούνται για ένα ευρύ φάσμα ερευνών συμπεριλαμβανομένου του προσδιορισμού του πάχους των επιφανειακών ιζημάτων, τον εντοπισμό διαπύρων και ρευστών στους πόρους των ιζημάτων, ενεργών ρηγμάτων, περιοχών διάβρωσης ή απόθεσης, κατολισθητικών φαινομένων, καθώς και για τον εντοπισμό της θέσης επιφανειακών ή θαμμένων αντικειμένων, όπως περιπτώσεις ναυαγίων. Η αρχή λειτουργίας τους βασίζεται στην εκπομπή ηχητικών κυμάτων τα οποία ανακλώνται μερικώς από την επιφάνεια του πυθμένα, ενώ το διεισδύον μέρος των ηχητικών κυμάτων ανακλάται τμηματικά από τα υποεπιφανειακά στρώματα. Σα επιστρέφοντα ηχητικά κύματα προσλαμβάνονται από το δέκτη, ενισχύονται και καταγράφονται σε ηλεκτρευαίσθητο χαρτί με τέτοιο τρόπο ώστε να σχετίζονται οι ανακλάσεις που προέρχονται από την ίδια ανακλαστική επιφάνεια. Μέσω αυτής της διαδικασίας λαμβάνεται η ακουστική τομογραφία της υποδομής του πυθμένα (γεωακουστική τομογραφία). Οι επιφάνειες μεταβολής της πυκνότητας που εντοπίζονται κάτω από την επιφάνεια του πυθμένα καταγράφονται στην γεωακουστική τομογραφία με τη μορφή «ακουστικών ή σεισμικών ανακλάσεων». ε αντίθεση με μια γεωλογική τομή της χέρσου, η οποία σχηματίζεται σύμφωνα με οπτικά κριτήρια, η τομογραφία του πυθμένα στοιχειοθετείται 14

16 με ηχητικά ή «ακουστικά» κριτήρια. Αυτό σημαίνει ότι στην υποθετική οπτική παρατήρηση μιας τομής πυθμένα, στην οποία έχει εκτελεστεί σεισμική τομογραφία, δεν αναμένεται απαραιτήτως να διαπιστωθούν οπτικά οι σεισμικές ανακλάσεις που στοιχειοθετήθηκαν στην τομογραφία. Όταν οι ανακλάσεις οφείλονται σε μεταβολές της λιθολογίας τότε αναμένεται να έχουμε οπτική απόκριση, ενώ αντίθετα, όταν οι ανακλάσεις οφείλονται σε μεταβολές μηχανικών ιδιοτήτων λιθολογικά ομοιογενούς ιζήματος, τότε δεν εντοπίζονται εύκολα με οπτικά κριτήρια. Σο 1950 το ερευνητικό εργαστήριο της εταιρείας πετρελαίου Magnolia Petroleum κατασκεύασε τον πρώτο τομογράφο υποδομής πυθμένα, γνωστό με την ονομασία Marine Sonoprobe, συχνότητας 3.8 Khz και διείσδυσης 15μ. Έκτοτε, η κατασκευή συστημάτων τομογράφων εξελίχθηκε ραγδαία και σήμερα αποτελούν σημαντικό εξοπλισμό τόσο στην έρευνα, όσο και στην εφαρμοσμένη μελέτη θαλάσσιων περιβαλλόντων. Αξίζει να αναφερθεί ότι ένα σύστημα τομογράφου υποδομής πυθμένα απαιτείται να έχει εξαιρετική διεισδυτική και συγχρόνως υψηλή διακριτική ικανότητα. Ένας τέτοιος πομπός όμως, χαρακτηρίζεται ιδεατός καθώς η κατασκευή του με τις προαναφερθείσες απαιτήσεις θεωρείται αδύνατη, καθώς ένας τέτοιος πομπός θα πρέπει να παράγει παλμούς που να εκλύουν μεγάλη ενέργεια σε μικρό χρονικό διάστημα, να περιέχουν ευρύ φάσμα συχνοτήτων και να παρουσιάζει μεγάλη ταχύτητα επανάληψης. Έτσι, οι σύγχρονοι τομογράφοι διακρίνονται σε (i) τομογράφους υψηλής διακριτικής ικανότητας και περιορισμένης διεισδυτικής και σε (ii) τομογράφους υψηλής διεισδυτικής και περιορισμένης διακριτικής ικανότητας, που επιλέγεται κάθε φορά αυτός που πληρεί τις απαιτήσεις της έρευνας. Αν λοιπόν οι απαιτήσεις της έρευνας είναι να επιτευχθεί μεγάλη διείσδυση- 15

17 όπως στην περίπτωση εντοπισμού κοιτασμάτων πετρελαίου, τότε είναι απαραίτητο η συσκευή να εκπέμπει κύματα χαμηλής συχνότητας 5 έως 50 Khz και μεγάλης ενέργειας. Αν πάλι, η έρευνα απαιτεί υψηλή διακριτικότητα-όπως στην κατασκευή θαλάσσιων εγκαταστάσεων, τότε είναι αναγκαία η εκπομπή κυμάτων υψηλής συχνότητας 3 έως 10 Khz και μικρής χρονικής διάρκειας. Η δυνατότητα διείσδυσης (penetration) και διακριτικότητας (resolution) εξαρτάται από τις ακουστικές γεωλογικές συνθήκες κάθε περιοχής και από τον τύπο της ακουστικής πηγής. Οι τομογράφοι υψηλών συχνοτήτων ( khz) διεισδύουν περίπου μέχρι 40 m κάτω από τον πυθμένα και έχουν διακριτική ικανότητα της τάξης των 50 cm και είναι ιδανικοί για εκτίμηση της δυνατότητας εκσκαφής των ιζημάτων του πυθμένα και τον εντοπισμό ρευστών κάτω από χαλαρά ιζήματα ενώ οι τομογράφοι χαμηλών συχνοτήτων (5 Hz 5 KHz) διεισδύουν μέχρι 2500 μέτρα και έχουν διακριτική ικανότητα μικρότερη των 6 μέτρων και είναι ιδανικοί για τον εντοπισμό μεγάλων γεωλογικών δομών όπως είναι τα ρήγματα και τα διάπυρα. 16

18 3.1 ύστημα τομογράφου 3.5kHz Ο πομποδέκτης αρχικά εκπέμπει στιγμιαίο ακουστικό σήμα συχνότητας 3,5 khz το οποίο είναι κατευθυντικό, δηλαδή δεν εξαπλώνεται στον χώρο προς όλες τις κατευθύνσεις αλλά μόνο σε μια στενή ζώνη που περιορίζεται κάτω από τον πομπό. Έπειτα ο ακουστικός παλμός ανακλάται από την επιφάνεια του πυθμένα και τις ζώνες ασυνέχειας που βρίσκονται κάτω από αυτό και επιστρέφουν στον πομποδέκτη. Σο μήκος ή η χρονική διάρκεια του παλμού ελέγχει τη διακριτική ικανότητα του τομογράφου. την παρούσα έρευνα χρησιμοποιήθηκε η μικρότερη δυνατή χρονική διάρκεια του παλμού, δηλαδή 1 ms. Με αυτή τη χρονική διάρκεια επιτυγχάνεται διακριτική ικανότητα περίπου 50cm. Εικόνα 3.1 Λειτουργία του τομογράφου υποδομής πυθμένα τύπου 3.5kHz (Pinger, O.R.E.-Geopulse) 17

19 Σο σύστημα του τομογράφου υποδομής πυθμένα υψηλής διακριτικής ικανότητας 3.5kHz (Pinger, O.R.E.-Geopulse) που χρησιμοποιήθηκε στην έρευνα του πυθμένα του Πατραϊκού κόλπου αποτελείται από: Πομπό GEOPULSE model 5430A Δέκτη ενισχυτή GEOPULSE model 5210Β Καταγραφέα Ε.P.C. Ψηφιακό σύστημα καταγραφής και επεξεργασίας ακουστικών κυμάτων TRITON Elics Ημιπλωτή συστοιχία 4 πομποδεκτών Ο.R.E. model 132B (-over the side transducer array-) Εικόνα 3.2 Το σύστημα καταγραφής ψηφιακών δεδομένων τομογράφου υποδομής πυθμένα που χρησιμοποιήθηκε. 18

20 3.2 ύστημα τομογράφου τύπου Sparker Ο τομογράφος τύπου sparker εκπέμπει ηχητικό παλμό προς όλες τις κατευθύνσεις (omni directional). Η παραγωγή των ηχητικών παλμών επιτυγχάνεται με ηλεκτρική εκκένωση μέσα στο θαλασσινό νερό. Η συχνότητα των κυμάτων που εκπέμπονται κυμαίνεται από 50 έως 2000 Hz και η διάρκεια παλμού από 4ms ως 15 ms ανάλογα με την ισχύ του συστήματος και τον τρόπο δημιουργίας του κύματος. Η διεισδυτική ικανότητα του Sparker μπορεί να φτάσει μέχρι τα 1000 m και η διακριτική του ικανότητα κυμαίνεται από 2 έως 10 m. Σο σύστημα sparker (SIG Sparker System 2000AB) που χρησιμοποιήθηκε στη συγκεκριμένη έρευνα εφαρμόζει τάση μέχρι 5000 V στις άκρες 42 ηλεκτροδίων, διοχετεύοντας ενέργεια από 500 έως J. Η διείσδυση που επιτυγχάνεται είναι μέχρι 150 m με συχνότητες από 100 έως 1000 Hz και η διακριτική ικανότητα κυμαίνεται στα 6 m. Εικόνα... Αρχή λειτουργίας του τομογράφου τύπου sparker και η Εικόνα 3.3 Αρχή λειτουργίας του τομογράφου τύπου sparker και η διάταξη υδροφώνων ηλεκτροδίων σε σχέση με το ερευνητικό σκάφος 19

21 Σο σύστημα του τομογράφου υποδομής πυθμένα υψηλής διεισδυτικής ικανότητας Sparker που χρησιμοποιήθηκε στην έρευνα του πυθμένα του Πατραϊκού κόλπου αποτελείται από: ύστημα παραγωγής ενέργειας (SIG) αποτελούμενη από 2 μονάδες (2000Α και 2000Β). Η μονάδα 2000Α περιλαμβάνει έναν μετασχηματιστή υψηλής τάσης και έναν διακόπτη υψηλής ενέργειας (thyratron) ενώ η μονάδα 2000Β αποτελείται από 5 πυκνωτές απόδοσης μέχρι 9000 Kv. Διάταξη 42 παράλληλων ηλεκτροδίων (SIG seismic marine) Πλωτή συστοιχία υδροφώνων (SIG hydrophone ) Δέκτη ενισχυτή GEOPULSE model 5210Β Καταγραφέα Ε.P.C. Ψηφιακό σύστημα καταγραφής και επεξεργασίας ακουστικών σημάτων TRITON ELICS. Εικόνα 3.4 Η διάταξη των οργάνων για την λήψη και επεξεργασία του ακουστικού σήματος από τα υδρόφωνα. 20

22 ) α ) β ) γ Εικόνα 3.5 α) Οι μονάδες παραγωγής ενέργειας SIG 2000A και 2000B, β) το ενεργειακό καλώδιο και η διάταξη ηλεκτροδίων, γ) το καλώδιο με τη συστοιχία υδροφώνων. Η ψηφιακή καταγραφική μονάδα Triton Elics πραγματοποιεί υψηλής συχνότητας δειγματοληψία του ηλεκτρικού σήματος που έρχεται από τον ακουστικό πομποδέκτη και καταχωρεί την προκύπτουσα πληροφορία σε ψηφιακά αρχεία *.XTF (extended Triton Format). Σα αρχεία αυτά παρέχουν τα εξής κύρια επίπεδα πληροφορίας: 1) την ακουστική ανακλαστικότητα (σε db με ύψος πληροφορίας 8 Bits) του κάθε ακουστικού παλμού, συναρτήσει του βάθους από την επιφάνεια της θάλασσας, και 2) τις γεωγραφικές συντεταγμένες του κάθε παλμού από το GPS. Σα ψηφιακά δεδομένα των τομογράφων που συλλέχθηκαν από την καταγραφική μονάδα Triton Elics φιλτράρονται κατάλληλα με το λογισμικό Triton Isis και παράγονται γεωαναφερμένες bitmap εικόνες (γεωακουστικές τομογραφίες) των 256 αποχρώσεων (8 bits). Η ερμηνεία και ο προσδιορισμός της στρωματογραφίας στις γεωακουστικές τομογραφίες βασίσθηκε στον καθορισμό του ακουστικού ή σεισμικού χαρακτήρα των σεισμικών ανακλάσεων. Ο ακουστικός ή σεισμικός χαρακτήρας (acoustic character) των σεισμικών ανακλάσεων 21

23 καθορίσθηκε με βάση τη σαφήνεια (distinct - indistinct), συνέχεια (continuous discontinuous) και το εύρος (prolonged semi prolonged) τους (Damouth, 1980). Ο καθορισμός του ακουστικού χαρακτήρα (acoustic character) των επιφανειακών και υποεπιφανειακών ακουστικών ανακλάσεων από τομογραφίες τομογράφου 3,5 khz και η διάκριση τους σε επιμέρους στρωματογραφικές ενότητες είναι ένα ιδιαίτερα αποτελεσματικό μέσο για την αξιόπιστη εκτίμηση των λιθολογικών και γεωτεχνικών ιδιοτήτων των ανώτερων 10-20m των χαλαρών ιζημάτων του πυθμένα [Φριστοδούλου κ.α. 2001, 2003]. Αντίθετα ο τομογράφος τύπου sparker δίνει γενικότερες πληροφορίες για το γεωλογικό υπόβαθρο της περιοχής, αφού παρέχει χαμηλή διακριτική ικανότητα, λόγω όμως της πολύ μεγάλης διεισδυτικής του ικανότητας είναι ιδανικός για τον εντοπισμό γεωλογικών δομών όπως ρηγμάτων, διαπύρων καθώς και του γεωλογικού υποβάθρου. 3.3 υλλογή δεδομένων σεισμικής ανάκλασης Εικόνα 3.6 Άποψη της θαλάσσιας περιοχής έρευνας από το ερευνητικό σκάφος καθώς εκτελούνται οι σχεδιασμένες πορείες 22

24 Η παρούσα μελέτη βασίζεται στην συλλογή και επεξεργασία σεισμικών δεδομένων. Σα διαθέσιμα σεισμικά δεδομένα συλλέχθηκαν στα πλαίσια δύο ερευνητικών πλόων στον Πατραϊκό κόλπο στις και Οι ερευνητικοί πλόες εκτελέστηκαν από το Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Υυσικής Ωκεανογραφίας (Ε.ΘΑ.ΓΕ.Υ.Ω.) του τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Η γεωφυσική έρευνα που εκτελέστηκε ήταν ευρείας κλίμακας και κάλυπτε το μεγαλύτερο μέρος του Πατραϊκού κόλπου. Οι ερευνητικοί αυτοί πλόες εκτελέστηκαν με το κατάλληλο διαμορφωμένο, ιδιωτικό σκάφος Ειρήνη. Η ταχύτητα πλεύσης του σκάφους σε γενικές γραμμές κυμάνθηκε μεταξύ 3,5 και 5 κόμβων, ανάλογα με τις επικρατούσες συνθήκες θαλάσσης και τα επιτρεπτά όρια λειτουργίας των οργάνων. ε ορισμένες περιπτώσεις η ταχύτητα πλεύσης μειώθηκε στους 2 2,5 κόμβους προκειμένου να επιτευχθεί η βέλτιστη καταγραφή. Ο προσδιορισμός θέσης του σκάφους έγινε με τη χρήση δορυφορικού συστήματος προσδιορισμού θέσης τύπου G.P.S. τα οποία και προσέφεραν ακρίβεια προσδιορισμού θέσης της τάξης των 15 έως 50 μέτρων, ανάλογα της χρονικής περιόδου διεξαγωγής της έρευνας. Επίσης χρησιμοποιήθηκε διαφορικό δορυφορικό σύστημα προσδιορισμού θέσης πραγματικού χρόνου (Real time kinematic, differential G.P.S.). Σο σύστημα αυτό επέτρεψε το προσδιορισμό της θέσης του σκάφους με ακρίβεια ενός μέτρου. Σα όργανα σεισμικής διασκόπησης τα οποία χρησιμοποιήθηκαν για τη συλλογή των στοιχείων στην παρούσα εργασία είναι: 23

25 ο τομογράφος υποδομής πυθμένα υψηλής διακριτικότητας (high resolution), 3.5 Khz, τύπου Pinger, O.R.E.- GEOPULSE και o τομογράφος υποδομής πυθμένα υψηλής διεισδυτικότητας (high penetration), Sparker, τύπου S.I.G. Sparker System 2000AB) με μια συστοιχία υδροφώνων (SIG) με 8 πιεζοηλεκτρικά κελιά. Η συλλογή των σεισμικών δεδομένων ανάκλασης έγινε παράλληλα και ψηφιακά με μονάδα συλλογής ψηφιακού σήματος της Triton Elics. Η διαχείριση και ερμηνεία των σεισμικών δεδομένων υποστηρίχθηκε από το λογισμικό Delph Map (Triton Elics) Επεξεργασία και Ανάλυση Τομογραφιών Μετά την ερμηνεία αυτών των γεωακουστικών τομογραφιών ακολουθεί η ψηφιοποίηση τους ώστε να προκύψουν X,Y,Z αρχεία (γεωγραφικό πλάτος, γεωγραφικό μήκος και βάθη σεισμικών ανακλάσεων). Σα X,Y,Z αρχεία εισάγονται σε λογισμικό επεξεργασίας γεωγραφικών βάσεων δεδομένων (GIS), αφού πρώτα διορθωθούν όσο αφορά στην απόσταση της κεραίας GPS από τον ακουστικό πομποδέκτη και έπειτα πραγματοποιείται παρεμβολή μεταξύ των ψηφιοποιημένων σημείων. Έτσι προκύπτουν τιμές βάθους του πυθμένα και των υποεπιφανειακών σεισμικών ανακλάσεων για έναν πολύ πυκνό κάναβο ( grid ), από τον οποίο έπειτα δημιουργούνται ισοβαθείς καμπύλες. Σα βάθη ψηφιοποιημένων ανακλαστήρων αφαιρούνται ανά δύο ώστε να προκύψουν κάναβοι πάχους των ιζημάτων που βρίσκονται ανάμεσά τους. Για την χωρική παρεμβολή των σημείων χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος «Natural Neighbour», η οποία είναι ντετερμινιστική και επαληθεύει απόλυτα τα αρχικά σημεία. Η ψηφιοποίηση των ρηγμάτων από τις τομογραφίες sparker έγινε σημειακά όπου αυτά βρίσκονται με καταχώρηση του στίγματός τους, του 24

26 τύπου τους (κανονικό ή ανάστροφο) της κλίσης βυθίσεώς τους και του βάθους κάτω από τον πυθμένα όπου βρίσκονται βυθισμένα. Για την ψηφιοποίηση και την γεωαναφορά των σαρωμένων τομογραφιών από τον τομογράφο υποδομής πυθμένα τύπου 3.5 Khz αναπτύχθηκε η μεθοδολογία SBP-Im-An ( Subbottom profiler Image Analyst ) η οποία αναπτύχθηκε σε περιβάλλον Matlab και της οποίας τα αποτελέσματα στη συνέχεια εισάγονται στο ArcView [ Fakiris et al., 2007] Μεθοδολογία SBP-Im-An: Οι σαρωμένες τομογραφίες επεξεργάστηκαν από ένα script που κατασκευάστηκε σε MATLAB. Σο script πήρε την ονομασία SBP-Im-An (Subbottom profiler Image Analyst) και πρόκειται για ένα εύχρηστο εργαλείο, το οποίο παρέχει στο χρήστη μέσω ενός Graphical User Interface (GUI), τη δυνατότητα: (i) αυτόματης γεωαναφοράς των τομογραφιών και εξαγωγής αρχείων της μορφής SEG-Y ώστε να είναι συμβατά με άλλα γνωστά προγράμματα επεξεργασίας και ανάλυσης τομογραφιών, (ii) χειροκίνητης ψηφιοποίησης του επιφανειακού και των υποεπιφανειακών σεισμικών (ηχητικών) ανακλάσεων και ακουστικών τύπων (echo types), απευθείας πάνω στην οθόνη του υπολογιστή καθώς και δυνατότητα ονομασίας, κωδικοποίησης και αποθήκευσης αυτών, (iii) δημιουργίας και αποθήκευσης πινάκων (x, y, z), με τις μετρικές συντεταγμένες και τα βάθη των ψηφιοποιημένων σεισμικών ανακλάσεων σε μορφή *dbf. Οι πληροφορίες του βάθους δίνονται για όλα τα σημεία που βρίσκονται πάνω σε ένα κάνναβο (grid) του οποίου η πυκνότητα ορίζεται από τον χρήστη του λογισμικού. Αυτό γίνεται με σκοπό να σχηματιστεί 25

27 ένας πίνακας δεδομένων στον οποίον να είναι δυνατή η εφαρμογή μεθόδων παρεμβολής για την τελική σχεδίαση των θεματικών χαρτών. Η αποθήκευση των πινάκων σε μορφή αρχείων *dbf διευκολύνει την εισαγωγή και την επεξεργασία τους σε περιβάλλον ArcGIS. Η γεωαναφορά των τομογραφιών γίνεται με τον αυτόματο εντοπισμό των οριζόντιων ενδεικτικών γραμμών του βάθους (κλίμακα βάθους) και των ενδεικτικών κατακόρυφων γραμμών των σημείων προσδιορισμού θέσης («TOP») με μεθόδους επεξεργασίας εικόνας. Επιπλέον κάθε εικονοστοιχείο (pixel) της τομογραφίας γεωαναφέρεται σύμφωνα με τις συντεταγμένες των αποθηκευμένων σημείων πλεύσης («track points»), ακολουθώντας την γραμμή πλεύσης του ερευνητικού σκάφους. Γεωγραφικά υστήματα Πληροφοριών (G.I.S.) Για την χαρτογράφηση των δεδομένων και την παρουσίαση των χαρτών που κατασκευάστηκαν για την παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκαν τα Γεωγραφικά υστήματα Πληροφοριών (Geographical Information Systems- GIS) μέσω του προγράμματος ArcGIS 9. Σα Γεωγραφικά υστήματα Πληροφοριών (Geographical Information Systems- GIS), πρόκειται για μια βάση Γεωγραφικών δεδομένων, όπου αρχικά έχουμε εισάγει δεδομένα τα οποία έχουν γεωγραφική έκφραση και στη συνέχεια έχουμε προσθέσει όλες τις πληροφορίες που μας ενδιαφέρουν και συνδέονται με αυτά. Η βάση δεδομένων που δημιουργήσαμε με αυτόν τον τρόπο μας δίνει παράλληλα τη δυνατότητα να διαχειριζόμαστε, να επεξεργαζόμαστε, να αναλύουμε και να παρουσιάζουμε την ποικιλομορφία των δεδομένων και πληροφοριών που έχουμε στη διάθεση μας με έναν εύχρηστο και επιστημονικό τρόπο (Μαρίνος Φαραλαμπάκης). 26

28 Εικόνα 3.7 Η χαρτογράφηση δεδομένων πραγματοποιήθηκε με χρήση GIS, Πρόγραμμα ArcGIS9 Εικόνα 3.8 Λογισμικό Triton SB Interpreter 27

29 Εικόνα 3.9 Η ερμηνεία των σεισμικών δεδομένων από τον τομογράφο υποδομής πυθμένα τύπου Sparker υποστηρίχθηκε από το λογισμικό Triton SB Interpreter. Εικόνα 3.10 Μεθοδολογία SBP-Im-An για ψηφιοποίηση τομογραφιών από τον τομογράφο υποδομής πυθμένα τύπου 3.5Khz 28

30 Κεφάλαιο 4ο εισμική Απεικόνιση Υποθαλάσσιων Ρηγμάτων Πατραϊκού Κόλπου Η παρούσα εργασία εστίασε την έρευνα στην αναγνώριση και χαρτογράφηση των ενεργών υποθαλάσσιων ρηγμάτων που έχουν επιφανειακή έκφραση στον πυθμένα της περιοχής μελέτης καθώς και στον προσδιορισμό της κλίσης και του κατακόρυφου άλματός τους. Σα υποθαλάσσια ρήγματα, τα οποία παρουσιάζονται στη παρούσα εργασία, θεωρούνται ότι είναι ενεργά στη διάρκεια του Σεταρτογενούς, κάτι το οποίο πιστοποιείται από την μετατόπιση της οροφής των ρηγμάτων σε σχέση με τον πόδα καθώς και από την μεταβολή του πάχους των αποτιθέμενων ιζημάτων. Η αναγνώριση των ενεργών ρηγμάτων βασίστηκε στα χαρακτηριστικά των ρηγμάτων στις σεισμικές τομές όπως συνιζηματογενή ρήγματα ή από την αναγνώριση μεταβολής ολοκαινικών οριζόντων. Η ανάλυση των βασικών χαρακτηριστικών των ρηγμάτων, όπως ο προσανατολισμός, το μήκος, η γωνία κλίσης καθώς και η κατανομή και ο τρόπος σύνδεσης μεταξύ τους στο χώρο προκύπτει από την ερμηνεία των σεισμικών τομών. Σην αναγνώριση των ρηγμάτων στις σεισμικές τομές ακολούθησε η συσχέτιση τους με την διαθέσιμη λεπτομερή βυθομετρία του κόλπου. Σο δίκτυο των σεισμικών γραμμών που χρησιμοποιήθηκε και η χωρική κάλυψη που επιτεύχθηκε παρουσιάζεται στον χάρτη πορειών της Εικόνα 4.4. Η κάλυψη που έχει επιτευχθεί με το συνδυασμό όλων των διαθέσιμων δεδομένων θεωρείται ικανοποιητική για το μεγαλύτερο μέρος του κόλπου. τις περισσότερες περιπτώσεις τα ρήγματα σχηματίζουν στην επιφάνεια του πυθμένα ρηξιγενές πρανές που επιτρέπει την χαρτογράφηση του ίχνους του ρήγματος με πολύ μεγάλη ακρίβεια. ε γενικές γραμμές η ακρίβεια της χαρτογράφησης του μήκους των 29

31 ρηγμάτων κυμάνθηκε μεταξύ 100 και 600 m, όπου η πυκνότητα των σεισμικών γραμμών είναι αρκετά πυκνή. Αντίθετα σε συγκεκριμένες περιοχές η αραιή διευθέτηση των σεισμικών γραμμών δεν επέτρεψε την λεπτομερή χαρτογράφηση των υποθαλάσσιων ρηγμάτων (ακρίβεια χαρτογράφησης ± 1000 m). Η αδυναμία της χαρτογράφησης στις περιοχές αυτές, έχει να κάνει κυρίως με την αδυναμία αναγνώρισης μικρών ρηγμάτων στα κενά μεταξύ των σεισμικών γραμμών καθώς και με την ακρίβεια προσδιορισμού του εάν και κατά πόσο ένα ρήγμα αποτελεί μια ενιαία και συνεχή δομή ή αποτελείται από περισσότερα του ενός τμήματα ρηγμάτων. ε γενικές γραμμές θεωρείται ότι με τη βοήθεια της βυθομετρίας η συντριπτική πλειοψηφία των μεγάλων ρηγμάτων του Πατραϊκού κόλπου έχουν αποδοθεί στη χαρτογράφηση. υνολικά χαρτογραφήθηκαν 29 υποθαλάσσια ρήγματα κατά μήκος της περιοχής έρευνας στον Πατραϊκό κόλπο. Σα υποθαλάσσια αυτά ρήγματα έχουν αντίστοιχα μήκη και μπορούν να θεωρηθούν συγκρίσιμα με τα ρήγματα που είχαν χαρτογραφηθεί από τους Ferentinos et al., Η κατανομή των υποθαλάσσιων ρηγμάτων στο χώρο παρουσιάζει μια σχετική συμμετρία. Σα περισσότερα από τα υποθαλάσσια ρήγματα διευθύνονται σχεδόν παράλληλα προς τον άξονα της τάφρου διαμορφώνοντας το βόρειο και νότιο περιθώριο της λεκάνης του Πατραϊκού κόλπου. Σα ρήγματα κατά μήκος του βόρειου περιθωρίου έχουν κλίση προς το νότο, ενώ τα ρήγματα του νότιου περιθωρίου κλίνουν προς το βορρά. κοπός του κεφαλαίου είναι να παρουσιαστεί ένας συνοπτικός χάρτης των υποθαλάσσιων ρηγμάτων του Πατραϊκού κόλπου με βάση την ανάλυση των νεότερων σεισμικών δεδομένων που συλλέχθηκαν από το Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Υυσικής Ωκεανογραφίας 30

32 (Ε.ΘΑ.ΓΕ.Υ.Ω.) του τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών καθώς ταυτοχρόνως επιχειρείται η σύνδεση των αποτελεσμάτων με την υπάρχουσα δημοσιευμένη έρευνα του 1985 που διεξήχθη στον Πατραϊκό κόλπο από τους G. Ferentinos, M. Brooks, T. Doutsos. [Ferentinos et al., 1985] αυτήν την ενότητα παρατίθενται οι δυο κύριοι χάρτες ρηγμάτων *ΦΕΔΙΟ 2 και ΦΕΔΙΟ 3+ καθώς και ο χάρτης που αποτυπώνει το άλμα των χαρτογραφημένων ρηγμάτων*φεδιο 1+. ΧΕΔΙΟ 1: Σεκτονικός χάρτης του κεντρικού Πατραϊκού κόλπου στον οποίο παρουσιάζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα που αναγνωρίσθηκαν και χαρτογραφήθηκαν με βάση την ερμηνεία των τομών σεισμικής ανάκλασης (Πατραϊκός, και , Ε.ΘΑ.ΓΕ.Υ.Ω.) της παρούσας εργασίας καθώς και το άλμα του ρήγματος που υπολογίστηκε σε μέτρα (m). Επίσης, αποτυπώνονται πάνω στον χάρτη οι σεισμικές γραμμές, το χρώμα των οποίων αποδίδει τα διαφορετικά όργανα που χρησιμοποιήθηκαν στη συλλογή των δεδομένων. ΧΕΔΙΟ 2: Σεκτονικός χάρτης του κεντρικού Πατραϊκού κόλπου στον οποίο παρουσιάζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα που αναγνωρίσθηκαν και χαρτογραφήθηκαν με βάση την ερμηνεία των τομών σεισμικής ανάκλασης (Πατραϊκός, και , Ε.ΘΑ.ΓΕ.Υ.Ω.) της παρούσας εργασίας. ΧΕΔΙΟ 3: υνδυαστικός τεκτονικός χάρτης του κεντρικού Πατραϊκού κόλπου στον οποίο παρουσιάζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα που αναγνωρίσθηκαν και χαρτογραφήθηκαν με βάση την ερμηνεία των τομών σεισμικής ανάκλασης (Πατραϊκός, και , Ε.ΘΑ.ΓΕ.Υ.Ω.) της παρούσας εργασίας μαζί με τα ήδη χαρτογραφημένα υποθαλάσσια ρήγματα από την δημοσιευμένη έρευνα του 1985 των G. Ferentino, M. Brooks, T. Doutso. [Ferentinos et al., 1985] 31

33 Εικόνα 4.1 Σχέδιο 1 32

34 Εικόνα 4.2 Σχέδιο 2 Εικόνα 4.3 Σχέδιο 3 33

35 Εικόνα 4.4 Χάρτης του Πατραϊκού κόλπου στον οποίο παρουσιάζονται οι πορείες που εκτελέστηκαν από το ερευνητικό σκάφος στα πλαίσια της παρούσας έρευνας. 34

36 Περιοχή Μελέτης Πορεία 3.5 khz Πορεία 2 Πορεία 1. Πορεία 4 Πορεία 5. Πορεία 3 Εικόνα 4.5 Περιοχή μελέτης Πατραϊκού κόλπου όπου αποτυπώνονται αναλυτικά οι πορείες του ερευνητικού σκάφους 35

37 Πορεία 1 Πορεία 2 Εικόνα 4.6 Σεισμική τομή sparker, στην οποία απεικονίζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα ( Πορεία 1) Εικόνα 4.7 Σεισμική τομή sparker, στην οποία απεικονίζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα ( Πορεία 2 ) 36

38 Πορεία 3 Εικόνα 4.8 Σεισμική τομή sparker, στην οποία απεικονίζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα ( Πορεία 3 ) 37

39 Πορεία 4 Εικόνα 4.9 Σεισμική τομή sparker, στην οποία απεικονίζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα ( Πορεία 4 ) Πορεία 5 Εικόνα 4.10 Σεισμική τομή sparker, στην οποία απεικονίζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα ( Πορεία 5 ) 38

40 Πορεία 3.5 KHz Εικόνα 4.11 Σεισμική τομή 3,5 khz που απεικονίζει τα υποθαλάσσια ρήγματα ( Πορεία 3.5 KHz ) 39

41 Κεφάλαιο 5ο υμπεράσματα Η παρούσα διπλωματική εργασία βασίζεται στη μελέτη και ανάλυση δεδομένων σεισμικής ανάκλασης που είχαν συλλεχθεί κατά το παρελθόν και τα οποία συμπληρώθηκαν και εμπλουτίστηκαν με νέα δεδομένα τα οποία συλλέχθηκαν στα πλαίσια αυτής της εργασίας. Η συλλογή, επεξεργασία και ερμηνεία του συνόλου των σεισμικών γραμμών επέτρεψε την χαρτογράφηση των υποθαλάσσιων ρηγμάτων του Πατραϊκού κόλπου. Ο χάρτης με τα υποθαλάσσια ρήγματα αποτελεί έναν τροποποιημένο χάρτη από τον ήδη διαθέσιμο χάρτη ρηγμάτων του Πατραϊκού κόλπου του 1985 από τους Ferentinos et al., Η συνδυαστική μελέτη των τομογραφιών 3.5 Khz και sparker έδειξε ότι στην περιοχή έρευνας του Πατραϊκού κόλπου ο πυθμένας της τάφρου τέμνεται από ενεργά ρήγματα με κύρια διεύθυνση ΔΒΔ ΑΝΑ και άλμα ρήγματος από 0.5 εως 15 μέτρα και διαμορφώνουν τη βυθομετρία του κόλπου. Ο λεπτομερής χάρτης των υποθαλάσσιων ρηγμάτων παρουσιάζει ένα σύνολο από κύρια ρήγματα που κλίνουν προς το βορρά αλλά εμφανής είναι και η ύπαρξη ρηγμάτων που κλίνουν προς το νότο κυρίως στο βόρειο περιθώριο. Σο σύνολο των κύριων ρηγμάτων εμφανίζει ενδείξεις ότι είναι ενεργό στη διάρκεια του Σεταρτογενούς. 40

42 Βιβλιογραφία 1. Παπαθεοδώρου, Γ. Σημειώσεις Θαλάσσιας Γεωλογίας Γ, Παπαθεοδώρου. Γεωλογία Περιβάλλοντος (Περιβαλλοντική Ωκεανογραφία) Τμήμα Γεωλογίας, Πανεπιστήμιο Πατρών Γ Παπαθεωδόρου, Γ Φερεντίνος. Τεχνική Ωκεανογραφία. s.l. : Πανεπιστήμιο Πατρών, Γ, Φερεντίνος. Τεχνική Ωκεανογραφία, Τόμος 1, Βυθομετρία- Μορφολογία- Γεωλoγία. Εκδ. Εργαστηρίου Θαλάσσιας Γεωλογίας &Φυσικής Ωκεανογραφίας Χασιώτης, Θ., Παπαθεοδώρου, Γ. και Φερεντίνος, Γ. Πρακτικά 7ου Επιστημονικού υνεδρίου, Θεσσαλονίκη, Μάιος,1994. Πεδίο κρατήρων και διαφυγής αερίων υδρογονανθράκων και η ενεργοποίηση τους κατά το σεισμό της 14/07/1993. Δελτίο Ελληνικής Γεωλογικής Εταιρίας. 6. ΠΑΠΑΘΕΟΔΩΡΟΥ, Γ. Διεργασίες σύγχρονης ιζηματογένεσης στον Κορινθιακό κόλπο. Διδακτορική Διατριβή. Σμήμα Γεωλογίας, Πανεπιστήμιο Πατρών DAMUTH, J.E. Use of high frequency ( khz) echograms in the study of bottom sedimentation processes in the deep sea: a review. Marine Geology Christodoulou, D., Papatheodorou, G., Feredinos, G., Masson, M. Active seepage in two contrasting pockmark fields in the Patras and Corinth gulfs, Greece. Geo-Mar Lett DOUTSOS, T. & POULIMENOS. Geometry and kinematics of active faults and their seismotectonic significance in the western Corinth- Patras rift (Greece). J. Struct. Geol

43 10. PIPER, D.J.W. & PANAGOS, A.G. Surficial sediments of the Gulf of Patras. Thalassographica τεφάτος, Α. Μελέτη ιζηματογενών διεργασιών και τεκτονικών δομών στον Κορινθιακό Κόλπο με την χρήση γεωφυσικών μεθόδων PAPATHEODOROU, G., STEFATOS, A., CHRISTODOULOU, D. & FERENTINOS, G. Small scale present day turbidity currents in a tectonically active submarine graben, the Gulf of Corinth (Greece): Their significance in dispersing mine tailings and their relevance to basin filling. In: Submarine Mass Movements and their Consequences Παπαθεοδώρου Γ., και Κοντόπουλος Ν. Καθορισμός των διευθύνσεων μεταφοράς των επιφανειακών ιζημάτων του Πατραϊκού και Αμβρακικού κόλπου με τη μέθοδο McLaren. Πρακτικά 8ου διεθνούς συνεδρίου της Ελληνικής Γεωλογικής Εταιρίας. ελ Πάτρα Μάιος Hassiotis, T., Papatheodorou, G., Kastanos, N., and Ferentinos, G. A pockmark field in the Patras Gulf (Greece) and its activation during the 14/7/93 seismic event. Marine Geology Ferentinos, G., Brooks, M., and Doutsos, T. Quaternary tectonics in the Gulf of Patras, western Greece. Journal of Structural Geology Lascaratos, A, Salusti, E., and Papageorgaki, G. ind-induced upwellings and currents in the gulfs of Patras, Nafpaktos and Korinthos, Western Greece. Oceanologica Acta Piper, D. J. W., and Panagos, A. G. Surficial sediments of the gulf of Patras. Thalassographica D. Christodoulou1 G. Papatheodorou1, G. Ferentinos1 and M. Masson2. Active seepage in two contrasting pockmark fields in the Patras 42

44 and Corinth gulfs, Greece JournalGeo-Marine Letters PublisherSpringer Berlin / Heidelberg Hovland, Judd. The global production of methane from shallow submarine sources. Continental Shelf Research, K.Voudouris. Hydrogeological conditions of NW part of Achaia perfecture. Phd,department of Geology,university of Patras, G.Chronis, D.Piper,G.Anagnostou. Late Quaternary evolution of the Gulf of Patras,Greece: Tectonism,deltaic sedimentation and sea-level change. Marine Geology. Elsevier,

45 Παράρτημα Ι i) Φάρτης του Πατραϊκού κόλπου στον οποίο παρουσιάζονται οι πορείες που εκτελέστηκαν από το ερευνητικό σκάφος στα πλαίσια της παρούσας έρευνας. ii) εισμική τομή sparker, στην οποία απεικονίζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα ( Πορεία 1). iii) εισμική τομή sparker, στην οποία απεικονίζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα ( Πορεία 2). iv) εισμική τομή sparker, στην οποία απεικονίζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα ( Πορεία 3). v) εισμική τομή sparker, στην οποία απεικονίζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα ( Πορεία 4). vi) εισμική τομή sparker, στην οποία απεικονίζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα ( Πορεία 5). vii) εισμική τομή 3,5 khz που απεικονίζει τα υποθαλάσσια ρήγματα ( Πορεία 3.5 KHz ) viii) ΧΕΔΙΟ 1: Σεκτονικός χάρτης του κεντρικού Πατραϊκού κόλπου στον οποίο παρουσιάζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα που αναγνωρίσθηκαν και χαρτογραφήθηκαν με βάση την ερμηνεία των τομών σεισμικής ανάκλασης (Πατραϊκός, και , Ε.ΘΑ.ΓΕ.Υ.Ω.) της παρούσας εργασίας καθώς και το άλμα του ρήγματος που υπολογίστηκε σε μέτρα (m). Επίσης, αποτυπώνονται πάνω στον χάρτη οι σεισμικές γραμμές, το χρώμα των οποίων αποδίδει τα 44

46 διαφορετικά όργανα που χρησιμοποιήθηκαν στη συλλογή των δεδομένων. ix) ΧΕΔΙΟ 2: Σεκτονικός χάρτης του κεντρικού Πατραϊκού κόλπου στον οποίο παρουσιάζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα που αναγνωρίσθηκαν και χαρτογραφήθηκαν με βάση την ερμηνεία των τομών σεισμικής ανάκλασης (Πατραϊκός, και , Ε.ΘΑ.ΓΕ.Υ.Ω.) της παρούσας εργασίας. x) ΧΕΔΙΟ 3: υνδυαστικός τεκτονικός χάρτης του κεντρικού Πατραϊκού κόλπου στον οποίο παρουσιάζονται τα υποθαλάσσια ρήγματα που αναγνωρίσθηκαν και χαρτογραφήθηκαν με βάση την ερμηνεία των τομών σεισμικής ανάκλασης (Πατραϊκός, και , Ε.ΘΑ.ΓΕ.Υ.Ω.) της παρούσας εργασίας μαζί με τα ήδη χαρτογραφημένα υποθαλάσσια ρήγματα από την δημοσιευμένη έρευνα του 1985 των G. Ferentino, M. Brooks, T. Doutso. [Ferentinos et al., 1985] 45

47

48

49