ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ ΤΥΡΦΟΓΕΝΕΣΗ ΚΑΙ ΕΞΕΛΙΚΤΙΚΗ ΠΟΡΕΙΑ ΤΥΡΦΩΝΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ ΤΥΡΦΟΓΕΝΕΣΗ ΚΑΙ ΕΞΕΛΙΚΤΙΚΗ ΠΟΡΕΙΑ ΤΥΡΦΩΝΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ Σταύρος Π. Καλαϊτζίδης Πάτρα 2007

2 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ

3 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1 Κεφ. 1. Ορισμοί Ορισμοί σύμφωνα με το Wise Use of Peatland (Joosten and Clarke 2002), που εκδόθηκε από το International Mire Conservation Group (IMCG) και International Peat Society (IPS), τη Διεθνή Επιτροπή Πετρολογίας Γαιανθράκων και Οργανικών Ιζημάτων (ICCP), (για μετάφραση στα Ελληνικά βλ. Χρηστάνης 1999), αλλά και ορολογία που προτείνεται στη συγκεκριμένη διατριβή. Υγρότοπος (wetland): είναι εδαφική έκταση, στην οποία, μόνιμα ή περιοδικά, λιμνάζουν αβαθή νερά (γλυκά ή αλμυρά) και όπου αναπτύσσεται υδροχαρής βλάστηση (σύμφυτος τόπος κατά τον Θεόφραστο). Για να σχηματιστεί έλος πρέπει να ισχύει: Ε + Β ΕΑ + Κ+ ΕΔ όπου, Ε: η επιφανειακή εισροή νερού κατ έτος στο έλος, Β: η ποσότητα των ετήσιων μετεωρικών κατακρημνισμάτων, ΕΑ: η ετήσια επιφανειακή απορροή, Κ: η ετήσια κατείσδυση, ΕΔ: η ετήσια εξατμισοδιαπνοή. Έλος, Βάλτος ή τέλμα: συνιστά υγρότοπο, με ή χωρίς τύρφη, όπου φύεται τυρφογενετική βλάστηση. (σύμφωνα με τον Θεόφραστο το τέλμα συνιστά ένα πηλώδη ιλυώδη τόπο). Τύρφη (peat): αποτελεί ένα χαλαρό, οργανογενές και οργανικό ίζημα, το οποίο σχηματίζεται in situ από τη συσσώρευση αποσυντιθειμένων φυτικών υπολειμμάτων. Συνιστά το πρόδρομο (precursor) ίζημα των γαιανθράκων (coals) και το κατώτερο μέλος της σειράς ενανθράκωσης. Η περιεκτικότητα σε οργανική ύλη ποικίλει ανάλογα με τα συστήματα ταξινόμησης, με ελάχιστο όριο το 30% (επί ξηρού). Στη συγκεκριμένη διατριβή το όριο είναι 50%. Τυρφώνας (peatland): καλείται η περιοχή με ή χωρίς βλάστηση, στην επιφάνεια της οποίας έχει συσσωρευτεί στρώμα τύρφης, με πάχος τουλάχιστον 30 cm. Τέναγος: παράκτιο έλος. Τοπογενής τυρφώνας: συνώνυμο του κάτω-τυρφώνα (fen), σχηματίζεται σε εδαφικές ταπεινώσεις, με τροφοδοσία από επιφανειακή απορροή ή ανύψωση υδροφόρου ορίζοντα. Ομβρογενής τυρφώνας (άνω-τυρφώνας ombrogenic mire): η τροφοδοσία πραγματοποιείται μέσω των μετεωρικών κατακρημνισμάτων. Μεταβατικοί τυρφώνες (transitional mire): παρουσιάζουν ενδιάμεσα χαρακτηριστικά των ομβρογενών και τοπογενών τυρφώνων.

4 2 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Κεφ Γεωτεκτονικό μοντέλο Dinter (1994, 1998) (βλ. Κύριο Τμήμα Διατριβής Σχ. 2.3). D1 Κάτω Τριτογενής Αλπική Σύγκλιση: η Σερβο-Μακεδονική ζώνη και η Σειρά Γνευσίων Δυτικής Θράκης υπόκεινται σε μεταμόρφωση υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας (π.χ. Liati 1988, Liati and Mposkos 1990), ενώ η Σειρά Φαλακρού υπόκειται σε άνω-πρασινοσχιστολιθική φάση. Η αναστροφή αυτή των μεταμορφικών φάσεων υποδηλώνει την τοποθέτηση της Σειράς Φαλακρού κάτω από τη Σερβομακεδονική ζώνη και τη Σειρά Γνευσίων Δυτικής Θράκης, όπως οριοθετείται από τη ΒΑ κλίσης εφίππευση του Νέστου. Η φολλίωση των σχηματισμών εκατέρωθεν της ρηξιγενούς επιφάνειας κλίνει επίσης προς ΒΑ. Οι άξονες των πτυχών αυτού του γεγονότος διευθύνονται Β35-45 Α και κλίνουν προς ΒΑ, όπως και η γράμμωση διαστολής (stretching lineation). Ερμηνεύοντας ο Dinter (1998) ότι οι ραδιοχρονολογήσεις των Koukouvelas and Doutsos (1990) και Kotopouli et al. (1991) δεν ανταποκρίνονται στο μέγιστο θερμοκρασιακό επίπεδο των μεταμορφικών φάσεων, αλλά σε στάδιο ψύξης, καταλήγει ότι η D1 φάση έλαβε χώρα κατά το Μέσο Ηώκαινο. Στο ενδιάμεσο της D1 και της επόμενης φάσης (Κ. Ολιγόκαινο) διεισδύει ο ανατολικά ευρισκόμενος πλουτωνίτης της Ξάνθης. D2 Κάτω Μειοκαινική Φάση Διαστολής: κατά τη φάση αυτή διεισδύει ο πλουτωνίτης του Σύμβολου στη Σειρά των Μαρμάρων του Φαλακρού και των Γνευσίων του Παγγαίου, δημιουργώντας έναν δόμο Β55 Α διεύθυνσης. Η φάση αυτή ανιχνεύεται από γραμμώσεις διαστολής ΒΑ, που διευθύνονται ΑΒΑ, παράλληλα με τις γραμμώσεις της D1 φάσης. Ο πλουτωνίτης εμφανίζεται μυλωνιτοποιημένος και η ηλικία της διείσδυσης είναι ~21 Μa. D3 Μέσο Μειοκαινική - Κάτω Πλειοκαινική Φάση Διαστολής: κατά τη φάση αυτή ενεργοποιείται η παλιότερη ρηξιγενής επιφάνεια της εφίππευσης δυτικά του Παγγαίου ως ρήγμα αποκόλλησης (Ρήγμα Αποκόλλησης Στρυμώνα) με κλίση ΝΔ, που έχει ως αποτέλεσμα την αποκάλυψη του τεκτονικού παραθύρου του Κεντρικού Μεταμορφικού Πυρήνα της Ροδόπης. Τεκτονική πλαστική δομή αυτού του γεγονότος αποτελεί η γράμμωση διαστολής με διεύθυνση Β50-60 Α. Επίσης μικρά κανονικά ρήγματα στην περιοχή δυτικά της Λεκάνης της Δράμας με διεύθυνση ΒΔ (υποκάθετη της διεύθυνσης αποκόλλησης) και κλίση ΒΑ σχηματίστηκαν σε αυτήν τη φάση. Τα ιζήματα της Λεκάνης Σερρών και της υπολεκάνης του Αγγίτη (φάση λατυποπαγών) αποτέθηκαν ως λοβοί ιζημάτων σε αυτήν τη φάση. D4 Άνω Πλειοκαινική - Τεταρτογενής Φάση Διαστολής: κατά τη φάση αυτή σχηματοποιούνται οι σημερινές Λεκάνες του Στρυμώνα και της Δράμας, με την εμφάνιση μεγάλων κατακόρυφων, ΒΔ/κής διεύθυνσης, κανονικών ρηγμάτων περίπου 3,5 Ma πριν από σήμερα. Στη λεκάνη του Στρυμόνα η βύθιση ξεπέρασε τα 3,5 km. Στη συνέχεια εμφανίστηκαν δεξιόστροφα ρήγματα μετασχηματισμού με διεύθυνση Β40-50 Α, όπως αυτό του Αγγίτη, το οποίο διαμορφώνει το φαράγγι του Αγγίτη ποταμού στην κρασπεδική ζώνη ανάμεσα στις λεκάνες Στρυμώνα και Δράμας. Επίσης στη φάση αυτή σχηματίστηκαν κατακόρυφα ρήγματα διεύθυνσης Β75-85 Δ στη λεκάνη του Στρυμώνα, και διακλάσεις διεύθυνσης Β15-45 Α στα μάρμαρα του Φαλακρού.

5 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3 Κεφ Νεογενείς αποθέσεις Λεκάνης Δράμας (Μελιδώνης 1969, Μπρουσούλης κ.ά. 1991). I. Στρώματα Βασικής Σειράς: τη βάση συνιστούν κροκαλοπαγή και αμμούχοι πηλοί με ψηφίδες (χερσαίες και ποτάμιες αποθέσεις), που προς τα πάνω εξελίσσονται σε αργιλοϊλύες, οι οποίες διακόπτονται από μαργαϊκούς ασβεστόλιθους (αποθέσεις μαιανδρικού ποτάμιου συστήματος). Σε αυτά τα αργιλοϊλυούχα στρώματα, εντοπίζονται και οι λιγνιτοφόροι ορίζοντες (απόθεση σε πεδία πλημμύρας, flood plain) της Λεκάνης των Σερρών, όπως αυτοί της Κορμίστας (Σχ. 2.3.α 1., Παρασκευαΐδης 1952). Η Βασική Σειρά αποτελείται από τις παλιότερες ιζηματολογικές μονάδες του βυθίσματος Σερρών-Δράμας (Άνω- Μειοκαινική ηλικία) και στη Λεκάνη της Δράμας απαντάται στα δυτικά λοφώδη περιθώρια, στο όριο με την υπο-λεκάνη του Αγγίτη. Στο κεντρικό τμήμα της υπο-λεκάνης των Φιλίππων τα αργιλικά ιζήματα της Σειράς αυτής διατρήθηκαν σε βάθος m (Κατώτερη Σειρά κατά Μελιδώνη 1969). II. Στρώματα Δάφνης: οι αποθέσεις αυτές επικάθονται επικλυσιγενώς επί της Βασικής Σειράς. Στη λεκάνη Σερρών η φάση αυτή αντιπροσωπεύει κυρίως θαλάσσια ιζηματογένεση, (von Gramann and Kockel 1969), ενώ αντίθετα στη λεκάνη της Δράμας η φάση αυτή αναπτύσσεται κυρίως με χερσογενείς αποθέσεις, σε διάφορες θέσεις κατά μήκος των δυτικών κυρίως περιθωρίων ανάμεσα στο Μενοίκιο και το Παγγαίο. Οι αποθέσεις αυτές συνίστανται στη βάση από λατυποπαγή των μεταμορφωμένων σχηματισμών με κόκκινο πηλό ως συνδετική ύλη (Ενδιάμεση Σειρά - Λατυποπαγές της Κορμίστας κατά Μελιδώνη 1969), ενώ εξελίσσονται προς τα ανώτερα τμήματα σε ψαμμούχο πηλό, όπως διαπιστώθηκε από τις γεωτρήσεις στο κέντρο της υπολεκάνης των Φιλίππων, όπου το συνολικό πάχος των στρωμάτων αυτών ανέρχεται σε ~100 m ( m βάθος). Χαρακτηρίζουν ένα αρχικό ποταμοχερσαίο περιβάλλον ιζηματογένεσης κατά το Μέσο Πλειόκαινο, το οποίο εξελίχθηκε σε λιμναίο περιβάλλον, αν και δεν έχει αποσαφηνιστεί πλήρως η επικράτηση ενδεχόμενα θαλάσσιας ιζηματογένεσης. III. Στρώματα Χουμνικού: τα ιζήματα της σειράς αυτής αποτελούν Άνω-Πλειοκαινικές αποθέσεις με επικράτηση ψαμμιτικών μαργαϊκών πάγκων, στους οποίους παρεμβάλλονται αργιλικά και αμμούχα στρώματα, ενώ κατά θέσεις στα ανώτερα τμήματα αναπτύσσονται κροκαλοπαγή. Τα στρώματα Χουμνικού αντιπροσωπεύουν μάλλον Estuarine και δελταϊκές φάσεις ιζηματογένεσης (υφάλμυρες αποθέσεις). Επιφανειακά εμφανίζονται μόνο στα δυτικά όρια της λεκάνης της Δράμας, ενώ τα κατώτερα λεπτομερή ιζήματα της σειράς, διατρήθηκαν και στο κέντρο της υπολεκάνης των Φιλίππων, σε βάθη από 201 έως 238 m (Ανώτερη Σειρά κατά Μελιδώνη 1969). 1 : βλ. Κύριο Τμήμα Διατριβής Σχ. 2.3.

6 4 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Κεφ Επιπρόσθετες πληροφορίες για τη Λεκάνη της Δράμας 2. Ι. Πλειστόκαινο (Κεντρικό Τμήμα Λεκάνη Δράμας) Όπως προαναφέρθηκε η ταξινόμηση και η συσχέτιση των Πλειστοκαινικών ιζημάτων της Λεκάνης της Δράμας δεν έχει αποσαφηνιστεί πλήρως. Παρακάτω δίνεται συνοπτικά η ταξινόμηση για το κεντρικό τμήμα της Λεκάνης κατά τους Μπρουσούλη κ.ά. (1991). i. Στρώματα Τερπνής: συνιστούν εναλλαγές ποτάμιας προέλευσης πηλούχων και αμμούχων στρωμάτων με κροκαλοπαγή, που βρίσκονται σε ασυμφωνία με τα Πλειοκαινικά ιζήματα. Οι φάσεις αυτές αντιπροσωπεύουν ιζήματα πεδίου πλημμύρας (flood plain) και κοιτών διακλαδιζόμενων ρευμάτων (braided channels). Δομούν το μεγαλύτερο τμήμα των Πλειστοκαινικών αποθέσεων στη Λεκάνη των Σερρών, ενώ παρουσιάζουν μικρή επιφανειακή εμφάνιση στα δυτικά όρια της Λεκάνης της Δράμας (πάχος ~150 m), ενώ στα κεντρικά τμήματα εξελίσσονται στα Στρώματα της Χωριστής. Επίσης κατά θέσεις αποθυσανώνονται στα Στρώματα Καλαβρίου. ii. Στρώματα Καλαβρίου: συνιστούν αμμούχα, ιλυούχα και αργιλούχα ιζήματα, τα οποία περιέχουν το χαρακτηριστικό απολίθωμα Cyprina islandica, Καλάβριας ηλικίας. Το πάχος των στρωμάτων είναι ~35 m, και αποτελούν θαλάσσιες έως υφάλμυρες αποθέσεις, που επικάθονται επικλυσιγενώς και αποσφηνώνονται επί των στρωμάτων Τερπνής. Εμφανίζονται στη λεκάνη του Αγγίτη, ενώ στης Δράμας δεν έχουν πιστοποιηθεί. iii. Στρώματα Χωριστής: είναι φάσεις λιμναίες και αλλουβιακών ριπιδίων, που επικάθονται των Στρωμάτων Τερπνής (Σχ. 2.3β). Οι λιμναίες φάσεις συνίστανται από ασβεστούχα κυρίως ιζήματα (λιμναία κρητίδα και ασβεστούχα λάσπη) με περιορισμένη συμμετοχή αργιλικών προσμίξεων. Αναπτύσσονται στα κεντρικά τμήματα της λεκάνης, ενώ προς τα περιθώρια μεταπίπτουν προς χερσογενείς αλλουβιακές αποθέσεις. Οι αλλουβιακές αποθέσεις που καταλαμβάνουν το νότιο τμήμα της Λεκάνης προς την υπό-λεκάνη των Φιλίππων, και συνίστανται από εναλλαγές γκριζοπράσινου χρώματος αργιλούχων, ιλυούχων και αμμούχων στρωμάτων με παρεμβολές ψηφίδων, θεωρήθηκαν ότι ανήκουν σε αυτήν τη σειρά. Προς τα περιθωριακά τμήματα εξελίσσονται σε πιο αδρομερείς φάσεις, όπως σε πηλούς και κορήματα (στις κορυφές των κώνων όπως της Νικήσιανης). Το πάχος των Στρωμάτων Χωριστής υπερβαίνει τα 200 m. Παρόμοιας λιθολογίας ιζήματα σε βάθος m σε γεώτρηση στον τυρφώνα των Φιλίππων, θεωρήθηκαν ότι ανήκουν στην ίδια περίοδο, αν και στη μελέτη του τυρφώνα (Μελιδώνης 1969) τα στρώματα αυτά αναφέρονται ως αποθέσεις του Πλειοκαίνου. iv. Λιγνιτική Στιβάδα Α: αποτελεί την κατώτερη στιβάδα, της οποίας τα λιγνιτικά στρώματα εναλλάσσονται με αμμοϊλυούχα στρώματα, αργιλούχες λάσπες και ιλυούχες αργίλους. Τα ανώτερα τμήματα της στιβάδας θεωρείται ότι εξελίσσονται προς τα νοτιοανατολικά, συνιστώντας τα κατώτερα διαμελισμένα στρώματα του κοιτάσματος τύρφης Φιλίππων. (Σχ. 2.3γ και Παρ. Σχ. 2.1). v. Στρώματα Δοξάτου: παρεμβάλλονται μεταξύ των στιβάδων Α και Β και συνίστανται από εναλλαγές και προσμίξεις αργιλικών, ιλυούχων και αμμούχων στρωμάτων, αντιπροσωπεύοντας αποθέσεις αλλουβιακού πεδίου (alluvial plain). Προς τα περιθωριακά τμήματα της Λεκάνης τα ιζήματα είναι πιο αδρόκοκκα (πηλοί και κροκαλοπαγή), αντιπροσωπεύοντας αλλουβιακά ριπίδια. Σε αυτήν την ενότητα τοποθετούν οι Μπρουσούλης κ.ά. (1991) και τα λατυποπαγή της Κορμίστας (βλ. Κεφ α.). Προς το κοίτασμα τύρφης Φιλίππων τα Στρώματα του Δοξάτου θεωρήθηκαν αντίστοιχα με στρώματα αργιλοϊλύων, που διακόπτουν τα οργανικά ιζήματα. vi. Λιγνιτική Στιβάδα Β: αναπτύσσεται πάνω από τα Στρώματα Δοξάτου και αποτελείται από εναλλαγές λιγνιτικών στρωμάτων με αργιλικές, ιλυούχες και αμμούχες ενστρώσεις. Της στιβάδας υπέρκεινται αργιλικά, ιλυούχα και αμμούχα ιζήματα, παρόμοιας υφής και σύστασης με τα Στρώματα Δοξάτου. vii. Λιγνιτική Στιβάδα C: αναπτύσσεται 5-40 m πάνω από τη Β, με πάχος που κυμαίνεται από <10 έως 45 m και περιλαμβάνει δύο καλά αναπτυγμένους λιγνιτικούς ορίζοντες,.τα ενδιάμεσα ανόργανα στρώματα αποτελούνται από αργιλοϊλύες. Υπερκείμενα της στιβάδας αναπτύσσονται αργιλοϊλυούχα και αμμούχα ιζήματα (φάσεις αλλουβιακού πεδίου), οι οποίες περιθωριακά μεταπίπτουν σε πιο αδρόκοκκες φάσεις έως κροκαλοπαγή (φάσεις αλλουβιακών ριπιδίων). viii. Στιβάδα τύρφης: περιλαμβάνει τα ανώτερα οργανικά ιζήματα του τυρφώνα των Φιλίππων. Συνοπτικά η εξέλιξη της ιζηματογένεσης στη Λεκάνη της Δράμας κατά το Πλειστόκαινο σύμφωνα με τους Μπρουσούλη κ.ά. (1991) μετά την αποκοπή από τη γειτονική λεκάνη των Σερρών, περιλαμβάνει την ανάπτυξη λιμνοτελματικών φάσεων στα κεντρικά και νότια τμήματα της λεκάνης, με συσσώρευση τύρφης στα τελματικά 2 : βλ. Κύριο Τμήμα Διατριβής Σχ. 2.3.

7 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 5 πεδία και λασπών (mud) έως αργιλοϊλυούχων στρωμάτων στα λιμναία περιβάλλοντα. Περιθωριακά αναπτύσσονταν αλλουβιακά πεδία και ακόμα πιο περιθωριακά αλλουβιακά ριπίδια. Η τυρφογένεση (σχηματισμός λιγνιτικών στιβάδων Α, Β, C) επικρατούσε σε θερμές και υγρές περιόδους, ενώ σε περιόδους ξηρές και ψυχρές (κλιματικές συνθήκες στέππας) επικρατούσε η αλλουβιακή ιζηματογένεση. Πλειστόκαινο Πίνακας 2.1. Συσχέτιση μεταξύ των στρωματογραφικών δεδομένων για τον λιγνίτη Δράμας (Μπρουσούλης κ.ά. 1991) και τύρφη Φιλίππων (Μελιδώνης 1969). Εποχή Λεκάνη Δράμας Περιβάλλον Συνάφεια με Τυρφώνα Υπολεκάνη Φιλίππων Περιβάλλον παρόν διάβρωση Καλλιεργήσιμο παρόν διάβρωση Καλλιεργήσιμο Ολόκαινο Στιβάδα Τύρφης Λιμνοτελματικό Ολόκαινο Αν. Weichselian Αλλουβιακό ~80 ky Πλειστόκαινο Eemian ~140 Λιγνιτική στιβάδα Α Λιμνοτελματικό Πλειστόκαινο Εν. Αναβαθμίδα ky Αν. Saalian Αλλουβιακό Αναβαθμίδα Holsteinian Λιγνιτική στιβάδα Α Λιμνοτελματικό Elsterian ~280 Δοξάτου Αλλουβιακό ky Cromerian ~500 ky Λιγνιτική στιβάδα Α Λιμνοτελματικό Menapian ~700 ky Χωριστής Λιμναίο-χερσαίο Τερπνής Καλαβρίου Αποκοπή Λεκάνης Ποταμοχερσαίο -θαλάσσιο Μ-Α Πλειόκαινο Κ-Μ Πλειόκαινο τύρφη στα κεντρικά και νότια, ριπίδια περιφερειακά Λιμνοτελματικόαλλουβιακό Ποταμοχερσαίο -λιμναίο - θαλάσσιο Σχήμα 2.1. Γεωλογική τομή (Δ-Δ ) του κοιτάσματος λιγνίτη Δράμας, Α, Β, C: λιγνιτικές στιβάδες, D: Στρώματα Χωριστής, Ε: Στρώματα Δοξάτου, (βλ. Κύριο Τμήμα, χάρτη Σχ. 2.3α, Μπρουσούλης και Γιακκούπης 1994).

8 6 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Κεφ Επιπρόσθετες πληροφορίες για τον τυρφώνα των Φιλίππων, από Μελιδώνη (1969). Ομάδα Ι (ανώτερη): αναπτύσσεται σχεδόν από την ελεύθερη επιφάνεια του τυρφώνα και μέχρι μέγιστο βάθος ~68 m στο κέντρο του τυρφώνα. Χαρακτηρίζεται από περιορισμένης κλίμακας εναλλαγές τύρφης και αργιλικών κυρίως στρωμάτων, με όλες τις ενδιάμεσες φάσεις. Ομάδα ΙΙ (κατώτερη): το πάχος της ομάδας κυμαίνεται από 3 m στα περιθώρια έως ~136 m στο κέντρο, με μέγιστο πάχος τύρφης και λασπών ~99 m. Χαρακτηρίζεται από συχνές εναλλαγές οργανικών και ανόργανων κυρίως αργιλικών και μαργαϊκών στρωμάτων, που προς τα περιθωριακά τμήματα γίνονται πιο αμμούχα. Στα κατώτερα στρώματα ο βαθμός ενανθράκωσης αυξάνει ελαφρώς έως το στάδιο του μαλακού λιγνίτη. Τα στρώματα της ομάδας αυτής θεωρείται ότι αποτέθηκαν υπό καθεστώς έντονης τεκτονικής, με αποτέλεσμα τη συχνή μεταβολή του υδρολογικού καθεστώτος. Οι ενδιάμεσες λιθολογικές φάσεις περιλαμβάνουν κυρίως οργανοκλαστικές (detrital mud), αργιλούχες (clay mud) και ασβεστούχες λάσπες (calcareous mud) (ημισαπροπηλοί και γκύττια κατά Μελιδώνη 1969). Τα ιζήματα αυτά αντιπροσωπεύουν είτε ιζηματογένεση σε βαθύτερα τμήματα της λεκάνης (πλευρικές φασικές αλλαγές) ή πλημμυρικά επεισόδια (κατακόρυφες φασικές αλλαγές). Συχνή είναι και η παρουσία οριζόντων λιμναίας κρητίδας (chalk), που αποτελεί ίζημα σχεδόν αποκλειστικά από CaCO 3, το οποίο προέρχεται από τα ασβεστιτικά κελύφη οργανισμών (βιοχημικό ίζημα). Παράμετρος Πίνακας 2.2. Παράμετροι 3 του κοιτάσματος τύρφης των Φιλίππων (κατά Μελιδώνη 1969). Υγρασία (%-κ.β. α ) Τέφρα Πτητικά (750 C) Συστατικά C H N S (%-κ.β. εξ. α ) (%-κ.β. εξ.ατ. α ) Εύρος ,8-5,8 1,6-2, Παράμετρος SiO 2 Fe 2 O 3 Al 2 O 3 TiO 2 CaO MgO P 2 O5 Εύρος (%) < <3 <0,43 Παράμετρος SO 3 Na 2 O+K 2 O ΑΘΙ (MJ/kg-εξ.ατ.) Σημείο μαλάκυνσης β Εύρος (%) 7-20 <3, C α : κ.β.: κατά βάρος, εξ.: επί ξηρού, ατ: άνευ τέφρας β : της ομάδας Ι Η υγρασία της τύρφης (μέση τιμή 75%) μειώνεται με το βάθος, ενώ αντίθετα ο άνθρακας αυξάνεται (Σχ. 2.2). Σχήμα 2.2. Κατανομή της υγρασίας (Μ), της τέφρας (Α), των πτητικών συστατικών (VM) και της ανώτερης θερμαντικής ικανότητας (ΑΘΙ) με το βάθος στο κοίτασμα τύρφης Φιλίππων (δεδομένα από Μελιδώνη 1969). 3 : Περιγραφή των μεθοδολογιών και ορολογίας παρατίθεται στο Κεφ. 4.

9 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 7 Η τέφρα παρουσιάζει τις μεγαλύτερες τιμές στην Ομάδα ΙΙ, ενώ και η ανώτερη θερμαντική ικανότητα (εξ. και ατ.) αυξάνει επίσης με το βάθος. Ένα σημαντικό πρόβλημα στη γεωλογία των γαιανθράκων αποτελεί ο καθορισμός απολύτων παραμέτρων προσδιορισμού του βαθμού ενανθράκωσης, και αυτό διότι ο τελευταίος δεν αποτελεί άμεσα μετρήσιμο μέγεθος. Συνεπώς ο βαθμός ενανθράκωσης προσδιορίζεται έμμεσα, μέσω φυσικών ή χημικών παραμέτρων. Το συγκεκριμένο κοίτασμα τύρφης αποτελεί μοναδικό πεδίο μελέτης του ρυθμού μεταβολής του βαθμού ενανθράκωσης (rank) στο στάδιο των ανώριμων γαιανθράκων. Σήμερα με βάση την ταξινόμηση ΕCE-UN (1998) η πλέον αντιπροσωπευτική παράμετρος διαχωρισμού τύρφης (peat) και μαλακού λιγνίτη (Low-rank C coal or ortho-lignite) είναι το ποσοστό υγρασίας (με όριο 75%), όπου υγρασία είναι η υγρασία in situ (bed moisture). Με βάση αυτό το κριτήριο συνάγεται ότι το όριο τύρφης-λιγνίτη είναι περίπου σε βάθος ~70 m (Σχ. 2.2), αν και υπάρχει ο περιορισμός ότι οι τιμές υγρασίας του στην έκθεση Μελιδώνη δεν αναφέρονται στην υγρασία in situ. Παρόλα αυτά τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά της τύρφης (π.χ. στοιχειακός C, πτητικά συστατικά και Ανώτερη Θερμαντική Ικανότητα) υποδηλώνουν ότι η τύρφη μεταπίπτει σε λιγνίτη σε βάθος ~120 m. Συνεπώς μια ολοκληρωμένη μελέτη είναι απαραίτητη, λαμβάνοντας υπόψη όλες τις φυσικές και χημικές παραμέτρους, για τον επακριβή καθορισμό αυτού του ορίου. Τα αποθέματα του κοιτάσματος τύρφης υπολογίστηκαν σε 4,3Μm 3 (νωπή τύρφη).

10 8 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Κεφ Επιπρόσθετες πληροφορίες για την παλυνολογική ανάλυση της τύρφης των Φιλίππων Τα κύρια δασικά είδη που αναπτύχθηκαν και επικρατούσαν στις αντίστοιχες δασικές περιόδους είναι οι βελανιδιές (oak forests, Quercus) και τα πεύκα (Pinus), ενώ στις περιόδους στέππας επικρατούσε χαμηλή-ανοιχτή βλάστηση (open vegetation), με κύριους εκπροσώπους τα Artemisia και Chenopodiaceae (Σχ. 2.3). Η υγρόυδρόφιλη βλάστηση (Cyperaceae, Typhaceae, Menyanthes, Nymphaceae) που αναπτυσσόταν σε κάθε φάση διέφερε ελαφρά. Κατά την επικράτηση κλιματικών συνθηκών στέππας, στα λιμνοτελματικά πεδία επικρατούσαν Menyanthes, Nymphaea, Typha angustifolia και Salix, ενώ στις δασικές φάσεις (μεσοπαγετώδεις περίοδοι) είδη των οικογενειών Alnus, Cyperaceae και Utricularia, που αντιπροσωπεύουν περισσότερο τελματικά είδη. Η κύρια διαφοροποίηση στις δασικές φάσεις αναφέρεται στην ανάπτυξη φυλλοβόλων (ζώνες U, S, F, C, A, βλ. Σχ. 2.3) ή αειθαλών (ζώνες Ζ, O, Q, PP) ειδών. Οι ζώνες Η, ΥΥ, PP, αντιπροσωπεύουν δασική βλάστηση, η οποία σήμερα φύεται στην περιοχή της Κασπίας θάλασσας. Οι μεσοπαγετώδεις περίοδοι, στις οποίες αναπτύσσονται οι δασικές ζώνες (interglacial forests) χαρακτηρίζονταν από μέση ετήσια θερμοκρασία 14,7 C (μέγιστη 39 C και ελάχιστη - 9 C) και βροχόπτωση mm ομοιόμορφα κατανεμημένη στο έτος 4. 4 : Αναφορικά με την ποώδη βλάστηση, δυο φυτικές οικογένειες και ένα είδος παίζουν το σημαντικότερο ρόλο στην κατανόηση της κλιματικής εξέλιξης: τα Artemisia, Chenopodiaceae και Gramineae, των οποίων οι σχετικές αναλογίες μεταβάλλονταν ανάλογα με τις κλιματικές συνθήκες. Έτσι διαχωρίστηκαν τρεις φυτολογικές κλάσεις (clusters) της ποώδους βλάστησης: C κλάση: συχνότητα εμφάνισης Artemisia, Chenopodiaceae, Gramineae = 18, 10, 72 αντίστοιχα. Αντιπροσωπεύει συνθήκες ανοιχτής βλάστησης και συνοδεύοντα φυτικά είδη είναι τα Typha, Lythrum, Peplis, Menyanthes, Equisetum, Phragmites. Η συγκεκριμένη ομαδοποίηση φυτών είναι χαρακτηριστική αλκαλικών τυρφώνων, που αναπτύσσονται σε συνθήκες χορτολιβαδικής στέππας (grass steppe, π.χ. Ουκρανία). B κλάση: συχνότητα εμφάνισης Artemisia, Chenopodiaceae, Gramineae = 45, 15, 40 αντίστοιχα. Αντιπροσωπεύει συνθήκες ανοιχτής βλάστησης με παρεμβολές δασυλλίων (forest patches). Συνοδεύοντα φυτικά είδη είναι και σε αυτήν την κλάση τα Typha, Lythrum, Peplis, Menyanthes, Equisetum, Phragmites. Η συγκεκριμένη ομαδοποίηση φυτών υποδηλώνει συνθήκες ενδιάμεσης στέππας (intermediate steppe) έως δασικής στέππας (forest steppe), και αντανακλά κλιματικά χαρακτηριστικά παρόμοια με αυτά της Άγκυρας, δηλ. μέση ετήσια θερμοκρασία 11,7 C, με ελάχιστη -24,9 C και βροχόπτωση 341 mm, συγκεντρωμένη τον χειμώνα. Α κλάση: συχνότητα εμφάνισης Artemisia, Chenopodiaceae, Gramineae = 61, 21, 18 αντίστοιχα. Αντιπροσωπεύει ακραίες συνθήκες στέππας και συνοδεύον είδος είναι το Eurotia ceratoides. Τα κλιματικά χαρακτηριστικά που υποδηλώνονται είναι παρόμοια με αυτά των υψιπέδων (plateaus) και ορεινών περιοχών (mountains) της ΒΑ Ανατολίας και της Ρωσίας, δηλ. μέση θερμοκρασία Ιανουαρίου - 4,5 C, με ελάχιστη έτους -26 C και βροχόπτωση mm.

11 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 9

12 10 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Κεφ Δεδομένα από Christanis 1983a, b Πίνακας 2.3. Εξέλιξη της ιστορίας του τυρφώνα Φιλίππων κατά το Ανώτερο Πλειστόκαινο (κατά Christanis 1983a, b). Χρόνια από σήμερα (ky) Χρονοστρωματογραφία Κλίμα Βλάστηση Λίθοστρωματογραφία Περιθώριαορεινά Τυρφώνας Περιθώρια Τυρφώνας Ρυθμός τυρφογένεσης vs (cm/10 3 a) Μακροσκοπικά εγκλείσματα Χημικά χαρακτηριστικά Τέφρα Χημικά στοιχεία Ορυκτά Συνθήκες Οξειδοαναγωγής Συνθήκες ph 10 10,5 13, ,75 30 W E I C H S E L I A N G L A C I A L U. Pleniglacial Late Glacial ΟΛΟΚΑΙΝΟ Ξάνθη Allerød Bølling Φίλιπποι Lascaux Φωτολίβος Tursac Κρηνίδες Denekamp α : Seymour et al Μεσογειακόελαφρώς ηπειρωτικό Μεταβατικό στάδιο με διακυμάνσεις Έντονα ηπειρωτικό, ξηρό (ψυχροί χειμώνες, πολύ ζεστά-ξηρά καλοκαίρια, κατά τα Interstadials ελαφριά βελτίωση του κλίματος) Rhus, Arbutus unedo, Erica cf. arborea, Ericaceae, Ostrya, Corylus, Quercus coccifera, Q. ilex, Juniperus, Pistacia Artemisia Chenopodiaceae Quercus ilex, Juniperus, Pistacia Pinus, Quercus Artemisia Chenopodiaceae Pinus nigra Artemisia Chenopodiacea Pinus nigra Artemisia Chenopodiacea Pinus nigra Cyperaceae (Cladium maricus Carex spp. Κατώτερη αναβαθμίδα Κλαστικά -Ολοκαίνου vvvvvvvvvvv vvvvvvvvvvv vvvvvvvvvvv vvvvvvvvvvv Τόφφος (Καμπανία Ιταλίας) Λιμναίο στρώμα Lh1 Λιμναίο στρώμα Lh2 Λιμναίο στρώμα Lh3 Λιμναίο στρώμα Lp1 Ανώτερος τόφφος (Σαντορίνη) Λιμναίο στρώμα Lp2 Τόφφος Κατώτερος τόφφος α Τ ύ ρ φ η Ξυλιτικά υπολείμματα Μαρμαρυγίες περιορισμένη αυξημένη Εμπλουτισμός σε Ca Εμπλουτισμός σε Si, Al, Ti, V, Fe Ασβεστίτης Γύψος Έντονα αναερόβιες Σχετικά αναερόβιες έως οξειδωτικές Ελαφρά αλκαλικές Ελαφρά όξινες έως ουδέτερες

13 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 11 Κεφ Επιπρόσθετες πληροφορίες για την Ολοκαινική μορφογένεση στη λεκάνη Δράμας Σχήμα 2.4. Στρωματογραφία των αποθέσεων του Μέσου-Ανώτερου Ολοκαίνου ΒΑ του τυρφώνα των Φιλίππων (βλ. Κύριο Τμήμα, χάρτη Σχ. 2.4 θέση L1, κατά Lespez 2003). Τη βάση των αλλουβιακών αποθέσεων συνιστά ένα στρώμα πλαστικής ιλυούχας αργίλου, πλούσιας σε σμεκτίτη και φτωχής σε ανθρακικά. Στην οροφή αυτού του στρώματος βρέθηκαν οι πρώτοι οικισμοί της περιοχής, που χρονολογούνται στην Ανώτερη Νεολιθική Εποχή-Κατώτερη Εποχή του Σιδήρου ( cal BP). Από τις παλαιοεδαφολογικές μελέτες ο Lespez (2003) κατέληξε στο ότι το αλλουβιακό πλήρωμα των καναλιών (alluvial aggradation), τόσο του Ξηροπόταμου, όσο και του Αγγίτη, ξεκίνησε κατά την 3 η Χιλιετία π.χ. με αυξανόμενη ένταση προς τους νεότερους χρόνους. Ειδικότερα αναγνώρισε μια αρχική και δύο κύριες φάσεις πλήρωσης (Σχ. 2.5). Η πρώτη έλαβε χώρα κατά το τέλος της Εποχής του Σιδήρου ( cal. BP), η οποία όμως ήταν περιορισμένης κλίμακας (ρυθμός ιζηματογένεσης 0,5-0,6 mm/y). Οι άλλες δύο φάσεις πλήρωσης, που τροποποίησαν σημαντικά τη λεκάνη της Δράμας, έλαβαν χώρα, η πρώτη στους ιστορικούς χρόνους μεταξύ της Ρωμαϊκής Περιόδου και της πρώιμης Βυζαντινής Εποχής (ρυθμός ιζηματογένεσης >1,1 mm/y), και η δεύτερη κατά την Οθωμανική Περίοδο (ρυθμός ιζηματογένεσης >1,5 mm/y). Η εμφάνιση της διάβρωσης και κατά συνέπεια της αλλουβιακής πλήρωσης συνδέεται τόσο με την ανάπτυξη των οικισμών και των ανθρωπογενών επεμβάσεων στην περιοχή (αποψίλωση των πεδινών περιοχών, αλλά και των λοφωδών), όσο και με κλιματικούς παράγοντες. Σχ Σχηματική τομή της κοίτης του Ξηροπόταμου (βλ. Κύριο Τμήμα χάρτη Σχ. 2.4 θέση L2, κατά Lespez 2003). Pl-a: Πλειστοκαινικές αλλουβιακές αποθέσεις, Hps: Ολοκαινικά παλαιοεδάφη, Α1: ιζηματογενές πλήρωμα Τέλος Εποχής Σιδήρου, Α2: ιζηματογενές πλήρωμα Ρωμαϊκής Περιόδου και Βυζαντινής Εποχής, Α3: ιζηματογενές πλήρωμα Οθωμανικής Περιόδου.

14 12 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Κεφ Χάρτες της περιοχής Φιλίππων. Εικόνα 2.1. Στρατιωτικός χάρτης της Λεκάνης της Δράμας (αρχές 20 ου αιώνα), στον οποίο φαίνονται η Πρασιάδα (Πραβίου) λίμνη και οι ελώδεις εκτάσεις του Τυρφώνα των Φιλίππων. Εικόνα 2.2. Η περιοχή της Ανατολικής Μακεδονίας (λεπτομέρεια), όπως αποτυπώθηκε στη Χάρτα του Ρήγα Βελεστινλή ( ), στην οποία φαίνεται η Πρασιάδα λίμνη να κατέχει τμήμα της Λεκάνης της Δράμας (Λιβιεράτος 1998).

15 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 13 Κεφ Επιπρόσθετες πληροφορίες για τη υγροτοπική βλάστηση στον τυρφώνα του Νησιού Η ελόβια και συνεπώς η κυρίως τυρφογενετική βλάστηση διαχωρίζεται σε τρεις ζώνες, ενώ μια τέταρτη ζώνη συνιστά η λιμναία βλάστηση (βενθονική), Εικ. 2.4: I. Ζώνη Cladium mariscus: αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από το ασβεστόφιλο (calcifilous) Cladium mariscus, το οποίο αναπτύσσεται σε σχετικά υγρές περιοχές (semi-saturated), στις οποίες εισρέουν γλυκά νερά, πλούσια σε ιόντα Ca (fresh Ca-rich waters). Η ζώνη αυτή αναπτύσσεται κατά κύριο λόγο, αλλά όχι αποκλειστικά, περιφερειακά του Εδεσσαίου ποταμού. Επίσης αναπτύσσεται σε περιορισμένη έκταση στο νότιο τμήμα, ανατολικά των Βρυτών, στην έξοδο καρστικών πηγών. Τον Αύγουστο 1999, αλλά και το Μάιο 2000 παρατηρήθηκε μια σημαντική υποχώρηση του πλάτους της ζώνης, ιδιαίτερα στο βόρειο τμήμα με αντίστοιχη επέκταση της ζώνης Carex, αλλά και γενικότερη μείωση της υγρασίας και εμφάνιση ξηρόφυτων (π.χ. Gramineae). Επίσης στο ανατολικό τμήμα η ζώνη αυτή εποικήθηκε από είδη της ζώνης Phragmites. Αυτή η μεταβολή οφείλεται πιθανά στις ανθρωπογενείς επεμβάσεις όπως αναλύεται στο ΚΕΦ 5.2. II. Zώνη Carex: κυριαρχούν τα Carex spp. (π.χ. C. pseudocyperus, C. rostrata, C. cf. extensa), τα οποία συνοδεύονται από είδη των γενών Typha (T. latifolia, T. angustifolia), Juncus, Scirpus, που φύονται ανά συστάδες (clusters), αλλά και διάσπαρτα όπως τα Cyperus sp. (Cyperus longus), Eleocharis palustris και Equisetum spp. (Equisetum palutris, E. arvense, E. telmateia), περιορισμένη εμφάνιση έχει και το υδρόβιο Alisma plantago-aquatica Η ζώνη αναπτύσσεται περιφερειακά της ζώνης Cladium, ιδιαίτερα στο δυτικό τμήμα. Οι ζώνες Cladium και Carex συνιστούν το αμιγές τελματικό πεδίο (telmatic regime), όπου επικρατούν για μεγάλα χρονικά διαστήματα μέσα στη διάρκεια του έτους έντονα υγρές συνθήκες, με τον υδροφόρο ορίζοντα κοντά (λίγο πάνω ή κάτω) από την επιφάνεια (semi-saturated conditions). III. Ζώνη Phragmites australis: συνίσταται κυρίως από καλάμια (Phragmites australis), ενώ συνυπάρχουν και Carex sp., Scirpus sp. (Scirpus palustris), Sparganium emersusm, Typha sp. και Iris pseudacorus, που σχηματίζουν συστάδες. Η ζώνη καταλαμβάνει την παραλίμνια κυρίως έκταση, αλλά αναπτύσσεται και στις όχθες του Εδεσσαίου ποταμού. Αποτελεί τη μετάβαση από το τελματικό στο λιμναίο περιβάλλον (λιμνοτελματική ζώνη, limnotelmatic regime), ή ποταμοπλημμυρικό περιβάλλον (fluvial-telmatic regime), όπου επικρατούν μόνιμα ή περιοδικά για μεγάλο διάστημα αντίστοιχα, υγρές συνθήκες (saturated conditions), μέσου βάθους υδάτινης στήλης 1 m. IV. Λιμναία Βενθονική Ζώνη: αναπτύσσεται στο βυθό ολόκληρης της μόνιμης υδάτινης έκτασης της λεκάνης και συνίσταται κυρίως από Nymphaea spp. (κυριαρχεί το Nympheae alba), Myriophyllum verticulatum και Potamogeton spp. (P.nodosus, P. lucens, P. crispus, P. pusillus). Εμφανίζονται επίσης χλωροφύκη, όπως Chadophora glomerata και Chara fragilis. Η ζώνη αυτή αναπτύσσεται στις μόνιμα λιμναίες (limnic waterlogged regime) ή περιοδικά πλημμυρισμένες περιοχές αδιακρίτως βάθους (π.χ. στις πηγές, αλλά και την κοίτη του Εδεσσαίου ποταμού). Άλλα είδη που εμφανίζονται διάσπαρτα στην υγροτοπική περιοχή είναι τα Mentha aquatica, Ranunculus sp. και διάφορα Compositae. Φυσικά η γεωγραφική κατανομή των ζωνών βλάστησης όπως περιγράφηκαν δεν είναι σταθερή, αλλά μεταβάλλεται περιοδικά ανάλογα με το υδρολογικό καθεστώς που επικρατεί, και συνεπώς τα όρια των ζωνών μεταβάλλονται. Σε περιόδους πλημμύρας επεκτείνονται οι λιμναίες ζώνες, ενώ αντίθετα σε συνθήκες λιγότερο υγρές επεκτείνονται οι τελματικές ζώνες. Επίσης η ταξινόμηση των ειδών σε κάθε ζώνη αναφέρεται στην πλειονότητα των φυτικών ειδών που συμμετέχουν και στην πραγματικότητα στο γεωγραφικό χώρο εκάστης ζώνης απαντώνται σχεδόν όλα τα υγροτοπικά είδη. Παράλληλα σε διάφορα αναχώματα και εξάρσεις του ενδολίμνιου χώρου αναπτύσσονται σποραδικά υδρόβιες θαμνώδεις συστάδες από Salix cinerea, Sambucus nigra και Solanum dulcamara, αλλά και δενδρώδεις συστάδες, που αποτελούνται από Populus, Salix alba και Ficus carica. Σύμφωνα με στοιχεία του ΕΘΙΑΓΕ στα πλαίσια ενός προγράμματος LIFE-Nature (B4-3200/97/243), για την κατανομή των ζωνών βλάστησης και των λιμναίων μαζών, η ζώνη με Phragmites australis (καλάμι) και Typha latifolia (ψαθί) (η δεύτερη αντιστοιχεί στη ζώνη Carex) καταλαμβάνουν έκταση ~5 he (83,8 %), η ζώνη δένδρων (Populus, Salix) ~0,1 he (1,8 %) και η υδάτινη επιφάνεια 0,9 he (14,4 %) (Ευαγγελίδης 2001).

16 14 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Εικόνα 2.3. Ζώνες βλάστησης στον τυρφώνα του Νησιού (2001), οι θέσεις P1-5 φαίνονται στο Σχ. 2.8 βλ. Κύριο Τμήμα της διατριβής.

17 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 15 Κεφ Γεωτεκτονική Εξέλιξη περιοχής τυρφώνα Νησιού (βλ. Κύριο Τμήμα Σχ. 2.9). Στα υπερκείμενα τεκτονικά καλύμματα αναγνωρίστηκαν οι παρακάτω ορογενετικές διεργασίες (Μουντράκης 1985, Κατσικάτσος 1992). 1 η Ορογενετική περίοδος Α. Ιουρασικού - Κ. Κρητιδικού: αντιπροσωπεύει το κλείσιμο του ωκεανού της Αλμωπίας και την επακόλουθη επώθηση από ΒΑ προς ΝΔ των οφειολιθικών μαζών και των συνοδών ιζημάτων πάνω στο ηπειρωτικό τέμαχος της Πελαγονικής. Αυτή η φάση πτυχώσεων (JE1) σχημάτισε υποϊσοκλινείς πτυχές με διεύθυνση αξόνων ΒΔ-ΝΑ τόσο στην Πελαγονική ζώνη, όσο και στην Αλμωπία. Κατά την αυτή φάση επωθήθηκε και το Ανατολικό Ανθρακικό Κάλυμμα πάνω στο κρυσταλλικό υπόβαθρο της Πελαγονικής. Κατά το Κ. Κρητιδικό χερσεύουν (JE2) για πρώτη φορά οι ζώνες Αλμωπίας και Πελαγονικής, και σχηματίζονται στη μεν πρώτη, υποϊσοκλινείς πτυχές αξονικής διεύθυνσης ΒΒΔ-ΝΝΑ έως Β-Ν με φορά κίνησης προς ανατολικά, και στην Πελαγονική κλειστές - ανοικτές πτυχές, αξονικής διεύθυνσης ΒΑ-ΝΔ και φορά κίνησης Α-ΝΑ. 2 η Ορογενετική περίοδος Κ. Κρητιδικού - Μ. Ηωκαίνου: μετά τη Μέσο-Άνω Κρητιδική επίκληση, η περιοχή υπέστει τα τελικά στάδια της Αλπικής ορογένεσης, κατά την οποία αναδύονται οριστικά οι ζώνες Πελαγονικής και Αλμωπίας. Κατά το πρώτο στάδιο (CT1) σχηματίζονται πτυχές με διεύθυνση αξόνων ΔΒΔ- ΑΝΑ έως ΒΔ-ΝΑ και βύθιση προς ΝΔ, και σε επόμενο στάδιο (CT2) πτυχές με διεύθυνση αξόνων Β70-80º και βύθιση προς ΝΑ. Περίοδος Ολιγοκαίνου Μειοκαίνου: η φάση αυτή (CT3) αντιστοιχεί στη λεπίωση τόσο της ζώνης Αλμωπίας και τον σχηματισμό των 11 καλυμμάτων (λεπίων), όσο και των ανατολικών τμημάτων της Πελαγονικής. Οι τεκτονικές γραμμές της φάσης έχουν διεύθυνση Β-Ν έως ΒΔ-ΝΑ και φορά κίνησης προς Δ- ΝΔ. Τα ανάστροφα ρήγματα που σχηματίστηκαν σε αυτήν τη φάση διευθύνονται ΒΔ-ΝΑ και κλίνουν προς ΒΑ.

18 16 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Κεφ Υδροχημικά χαρακτηριστικά τυρφώνα Νησιού. Πίνακας 2.4. Υδροχημικά και υδροφυσικά δεδομένα από δείγματα νερών της Λεκάνης Νησιού (Ευαγγελίδης 2001, βλ. θέσεις υδροληψίας Κυρίως Τμήμα Σχ. 2.8), η παύλα (-) δηλώνει απουσία μέτρησης ή τιμές κάτω από το όριο ανίχνευσης. Θέση Τ C ph ΝΟ 2 PO 4 NH 4 Διαλυμένο Ο 2 Ca Na-K (mg/l) (ppm) (ppm) (ppm) (mol/l) (ppm) 1: Πηγή Νησιού 9 ~7 <0,05 <0,025-7, : Ρυάκι στην έξοδο του Νησιού - ~8 0,12 0,025 >0, : Πηγές Εδεσσαίου Π <0,05 <0, Εδεσσαίος ποταμός 17 7 <0,05 <0,025-7, Ρυάκι στην έξοδο των Βρυτών 16 7 <0, , Πίνακας 2.5. Υδροχημικά δεδομένα των υδροφόρων οριζόντων στα δυτικά περιθώρια της Λεκάνης Νησιού (κατά Δασκαλάκη 2002). Θέση ph EC Ca Cl HCO 3 K Mg Na NO 3 SO 4 (μs/cm) (mg/l) 90 α 8, <1 19,0 1,0 <0, α 7, ,0 33 9,0 0, β 7, ,0 12,2 4,2 8,36 28 α : υδροφόρος σε ανθρακικά πετρώματα της Πελαγονικής ζώνης (91: δυτικά, 90: βόρεια του έλους). β : υδροφόρος σε Tεταρτογενείς χαλαρές αποθέσεις ΒΔ του έλους. Πίνακας 2.6. Υδροχημικά δεδομένα των πηγών Νησιού και Εδεσσαίου ποταμού και της εξόδου του, θέσεις 1, 3, 6 αντίστοιχα στο Σχ. 2.8 του Κυρίως Τμήματος (κατά Charistos et al. 1999), M.T.: μέση τιμή Ιανουάριος-Σεπτέμβριος 1995, Τ α : θερμοκρασία αέρος, Τ w : θερμοκρασία ύδατος. Ca Cl HCO 3 K Mg Na Θέση ph EC T a C T w C (meq/l) SO 4 #1 Μ.Τ. 8, , Φεβρουάριος 8, Αύγουστος 7, #3 M.T. 8, ,6 13, Φεβρουάριος 8, Αύγουστος 8, , #6 M.T. 7, , Φεβρουάριος 8, Αύγουστος 7, Κεφ Υδροχημικά χαρακτηριστικά τυρφώνα Κεριού. Πίνακας 2.7. Υδροχημικά δεδομένα του καρστικού υδροφόρου του Βραχίoνα (από Διαμαντοπούλου 1999). Οι τιμές των συγκεντρώσεων δίνονται σε mg/l. ph EC (μs/cm) Ca Cl HCO 3 K Mg Mn Na PO 4 Δ α 6,6-8, ,5-33 <91 <0, <1 ΜΤ β 7, , , ,14 SO 4 SiO 2 Δ α <235 <23 ΜΤ β 75 4,4 α: διακύμανση, β: μέση τιμή

19 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 17 Κεφ Πίνακας 4.1. Συστήματα ταξινόμησης της Β. Αμερικής για τα μικτά ιζήματα, καθώς και του IPS. ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΕ ΟΡΓΑΝΙΚΑ (%) OSRC α Σύστημα (1983) 100 Χαμηλής Τέφρας 90 Ενδιάμεσης Τέφρας Υψηλής 80 Τέφρας ΤΥΡΦΗ ΑΝΘΡΑΚΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΑ Χαμηλής Τέφρας Υψηλής Τέφρας ΑΝΌΡΓΑΝΟ ΙΖΗΜΑ Davis (1946) ΤΥΡΦΗ ΛΑΣΠΗ (MUCK) ΑΝΟΡΓΑΝΟ ΕΔΑΦΟΣ Lytle and Dryskal (1954) ΤΥΡΦΗ ΛΑΣΠΗ (MUCK) ΑΡΓΙΛΟΣ Σύστημα Jarrett Kearns and Davison (1983) ΛΑΣΠΗ (MUD) ΤΥΡΦΗ Τυρφώδης Αργιλούχα Ιλυούχα Αμμούχα Χαλικούχα ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΑΡΓΙΛΟΣ ή ΙΛΥΣ Σύστημα LGS Kearns and Davison (1983) ΤΥΡΦΗ (PEAT) ΤΥΡΦΩΔΗΣ ΛΑΣΠΗ (PEATY MUD) (MUD) ΑΝΟΡΓΑΝΗΣ ΣΥΣΤΑΣΗΣ ΛΑΣΠΗ Τ Υ Ρ Φ Η (IPS 1981) ΛΑΣΠΗ ΛΑΣΠΩΔΕΣ ΑΝΟΡΓΑΝΟ ΙΖΗΜΑ ΑΝΟΡΓΑΝΟ ΙΖΗΜΑ α : τροποποιημένο κατά Andrejko et al. (1983a) Σύμφωνα με το σύστημα LGS η τεχνική υπαίθρου για τον καθορισμό περιεκτικότητας σε οργανική ύλη έχει ως εξής: 1. τοποθετούμε περίπου 30 g ιζήματος στην παλάμη του χεριού, 2. σταδιακά σφίγγουμε την παλάμη σε γροθιά, 3. συγκρίνουμε τον όγκο των μη-οργανικών που εκρέουν μεταξύ των δακτύλων με τον όγκο των οργανικών που παρέμειναν στην παλάμη. Τα μη-οργανικά κρατούνται για τη δοκιμή IT (inorganic texture), 4. χαρακτηρισμός του οργανικού ιζήματος με χρήση του διαγράμματος του Σχήματος 4.1 (π.χ. αν 60% είναι οργανικό, τότε πρόκειται για τυρφώδη λάσπη=peaty mud). Η ανόργανη υφή (Inorganic Texture, IT), περιγράφεται στην ύπαιθρο χρησιμοποιώντας τη μέθοδο που προτάθηκε από το United States Department of Agriculture (USDA 1951): τρίβουμε ανάμεσα στα δάκτυλα του χεριού τα μη-οργανικά υπολείμματα του σταδίου 3 της δοκιμής για τα οργανικά, για να υπολογίσουμε το κοκκομετρικό μέγεθος, χαρακτηρίζουμε το ίζημα με βάση το διάγραμμα του Σχήματος 4.1 (βάση τετραέδρου), συνδυάζουμε τους όρους της ανόργανης δοκιμής και της οργανικής. Πχ. Αν το οργανικό είναι τυρφώδης λάσπη και το ΙΤ είναι άργιλος, ο κατάλληλος όρος κατά LGS είναι τυρφώδης λάσπη, αργιλική.

20 18 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Σχήμα 4.1. Διάγραμμα ταξινόμησης μικτών ιζημάτων σύμφωνα με το LGS σύστημα, (Ορ: οργανικό, Αμ: άμμος, Ιλ: ιλύς, Αρ: άργιλος). Το όριο του 5% σε οργανική ύλη για τον χαρακτηρισμό ενός ιζήματος ανόργανου θεσπίστηκε, γιατί πάνω από αυτό τα οργανικά γίνονται ορατά (USDA 1951). Κεφ Επιπρόσθετες πληροφορίες συστημάτων ταξινόμησης βαθμού αποσύνθεσης της τύρφης Εκτός της κλίμακας κατά von Post, από τους πιο διαδομένους όρους στην Αγγλόφωνη βιβλιογραφία είναι οι fibric, hemic και sapric, για τους οποίους δίνονται οι παρακάτω ορισμοί (USDA 1975): Fibric (ινώδης): τύρφη που έχει υποστεί τη ελάχιστη αποσύνθεση, με τη μικρότερη περιεκτικότητα σε ανόργανα υλικά (τέφρα) και φαινόμενη πυκνότητα, πλήρως κορεσμένη σε νερό και μεγάλη περιεκτικότητα σε φυτικά λείψανα. Hemic (ημι-ινώδης): μέτρια αποσυντεθειμένη τύρφη με ενδιάμεση φαινόμενη πυκνότητα, ενδιάμεση περιεκτικότητα σε ανόργανα συστατικά, μέτρια κορεσμένη σε νερό και με μεταβλητή οξύτητα. Sapric (κοκκώδης): έντονα αποσυντεθειμένη τύρφη, με υψηλό ποσοστό ανόργανων υλικών (τέφρας) και υψηλή φαινόμενη πυκνότητα, με τη μικρότερη οξύτητα. Το σύστημα της Ρωσίας βασίζεται στη μικροσκοπική εξέταση δοκιμίου (slide) τύρφης και στη σχετική αναλογία μεταξύ φυτικών ιστών και άμορφου υλικού. Το σύστημα της Διεθνούς Εταιρίας Τύρφης (International Peat Society) αποτελείται από τρεις υποδιαιρέσεις του σχετικού βαθμού αποσύνθεσης. Επιπροσθέτως το συγκεκριμένο σύστημα περιλαμβάνει και το είδος των φυτικών λειψάνων, αλλά και το επίπεδο παρουσίας θρεπτικών συστατικών (δηλ. ολιγοτροφικό, μεσοτροφικό, ευτροφικό περιβάλλον).

21 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 19 Κεφ Επιπρόσθετες πληροφορίες άμεσης ανάλυσης Συσκευή Πίνακας 4.2. Παράμετροι της άμεσης ανάλυσης. Θερμοκρασία πύρωσης o C Υποδοχέας δείγματος Πρότυπα βαθμονόμησης - επαλήθευσης Μάζα δείγματος Carlo ERBA EAGER Sn - foils C 6 H 8 N 2 O 2 S α, CP-1 β 250 mg LECO CHN Sn - foils EDTA γ 0,1 mg Κεραμική CaCO δ LECO SC 144 DR , ZnS ε και κάψα (boat) γαιάνθρακας στ α : CARLO ERBA, C = 41,84%, H = 4,68%, N = 16,27%, O = 18,52%, S = 18,62%. β : ArgoMat CP-1 (SCP SCIENCE) πρότυπο κομπόστας, C = 28%, N = 0,8%, S = 0,2%. γ : LECO, EDTA Part No , C = 40,99 ± 0,15%, H = 5,51 ± 0,04%, N = 9,57 ± 0,02%. δ : LECO CaCO3, Part No , C = 12%. ε : LECO ZnS, Part No , S = 32,53 ± 0,31%. στ : LECO S in COAL, Part No , S = 1,01 ± 0,02%. 50 mg Η αρχή λειτουργίας των αυτόματων αναλυτών βασίζεται στην πλήρη και στιγμιαία οξείδωση του δείγματος σε θερμοκρασία 1000 ο C παρουσία καθαρού οξυγόνου (ASTM D και D ). Σε αυτές τις συνθήκες το οργανικό και το ανόργανο μέρος του δείγματος μετατρέπονται σε αέριες φάσεις (CO 2, SO 2, N 2, H 2 O), οι οποίες με τη βοήθεια ευγενούς αερίου (He) μεταφέρονται σε χρωματογραφική στήλη, όπου διαχωρίζονται και ποσοτικοποιούνται με τη βοήθεια: α. ανιχνευτή θερμικής αγωγιμότητας (thermal conductivity detector) στο EAGER 200, β. ανιχνευτή υπέρυθρης ακτινοβολίας για τα CO 2, και H 2 O και θερμικής αγωγιμότητας για το Ν 2, στο LECO CHN 1000, γ. ανιχνευτή υπέρυθρης ακτινοβολίας για το SO 2 στο LECO SC 144DR. Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο (%) προκύπτει έμμεσα από τη σχέση (van Krevelen 1993, Speight 1994): Ο εξ = (Tέφρα + C + H + N + S) εξ [1] Εικόνα 4.1. Αυτόματος αναλυτής LECO SC 144 DR. Εικόνα 4.2. Αυτόματος αναλυτής LECO CHN 1000 Κεφ Επιπρόσθετες πληροφορίες θερμοβαρυτομετρικής ανάλυσης Μέθοδος TC-TOC: 1: υπολογισμός υπολειμματικής υγρασίας [μέθοδος DROOG], αρχική Τ = 30 o C, ρυθμός αύξησης 10 o C/min, τελική Τ = 105 o C (κράτηση 6 min), 2: υπολογισμός οργανικής ύλης [μέθοδος ORG STOF], αρχική Τ = 105 o C, ρυθμός αύξησης 4,5 o C/min, τελική Τ= 550 o C (κράτηση 6 min), 3: υπολογισμός C από ανθρακικά [μέθοδος CARBO], αρχική Τ = 550 o C, ρυθμός αύξησης 4,5 o C/min, τελική Τ = 1000 o C (κράτηση 6 min).

22 20 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Η συγκεκριμένη μέθοδος του 3 ου σταδίου αποτελεί μερική τροποποίηση της μεθόδου άμεσης ανάλυσης των πτητικών συστατικών (volatile matter) και του μόνιμου άνθρακα (C fix ), όπως περιγράφεται στα ASTM D Η διαφορά έγκειται στον ρυθμό αύξησης της θερμοκρασίας (ramp rate) και συγκεκριμένα, ενώ για τον προσδιορισμό των πτητικών συστατικών ο ρυθμός είναι 50 o C/min έως τη θερμοκρασία των 950 o C, στην τροποποιημένη μέθοδο ο ρυθμός είναι μικρότερος (4 o C/min) με T max = 1000 o C. Με τον μικρότερο ρυθμό αύξησης της θερμοκρασίας τόσο στο 2 ο, όσο και στο 3 ο στάδιο επιτυγχάνεται η πλήρης διαφυγή των οργανικών πτητικών συστατικών. Συνεπώς η απώλεια βάρους στο 3 ο στάδιο θεωρείται ότι οφείλεται στη διάσπαση των ανθρακικών (CaCO 3 ) και στην απομάκρυνση CO 2, οπότε στοιχειομετρικά υπολογίζεται η περιεκτικότητα σε ανόργανο [C]. Φυσικά σε περίπτωση έντονης παρουσίας και άλλων ορυκτών φάσεων, οι τιμές που λαμβάνονται είναι σχετικές και όχι απόλυτες λόγω της απομάκρυνσης και άλλων πτητικών συστατικών (π.χ. διάσπαση ΟΗ - από αργιλικά ορυκτά και διαφυγή Η 2 Ο). Εικόνα 4.3. Αυτόματος αναλυτής LECO SC144 DR. Κεφ Επιπρόσθετες πληροφορίες εφαρμογής ηλεκτρονικής μικροσκοπίας Πίνακας 4.3. Τεχνικά χαρακτηριστικά των συσκευών ηλεκτρονικής μικροσκοπίας. Συσκευή Χαρακτηριστικά S250 Mk3 α Τάση Επιτάχυνσης (Accelerating potential) V: 15 kev, Ένταση ρεύματος (Beam current, I): 10 na, d.l. 0,1%, Λογισμικό: Univ. Bristol Mica JEOL JXA-8600 α V: 15 kev, I: 10 na EPMA α V: 15 kev, I: 10 na, Πλάτος ακτίνας: 5-10 μm, Λογισμικό: SAMx Xmasplus JEOL-5700LV β V: 20 kev, Ι: 2 na, d.l. 0,2%, Λογισμικό: OXFORD INCA JEOL LSM 6300 γ V: 20 kev, Ι: 10 na, Λογισμικό: SEMQuant, d.l. 0,2 % Πρότυπα α. : Al: Al 2 O 3, Ca, Fe: Ανδραδίτης, Cl: Αλίτης, P: Απατίτης, S: Βαρίτης, Si: Ολιβίνης. β : Al: Al 2 O 3, Ca: Woll block, Cl: Αλίτης, K: Ορθόκλαστο, Na: Ιαδεΐτης, Mg, Si: Eagle block, P: Sc-φωσφορικό, S: FeS, Zn: Zn-block. γ : Al: Κυανίτης, Ca: Βολλαστονίτης, Cu: Cu-block, Κ: MAD-10, Na: Αλβίτης, Mg: MgO, Mn: Mn-block, Fe: Fe-block, S: Πυρίτης, Si: Χαλαζίας, Ti: Ti-block. Κεφ Επιπρόσθετες πληροφορίες διάσπασης των δειγμάτων Το αρχικό διάλυμα που χρησιμοποιήθηκε αποτελιόταν από 10 ml HNO 3 και 1 ml ΗF (της εταιρείας MERCK), παρατηρήθηκαν όμως στερεά υπολείμματα σε αριθμό δειγμάτων τύρφης Φιλίππων, που όπως προέκυψε από προσδιορισμούς ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, επρόκειτο για ένωση Ca-S, πιθανά όμως σχηματίστηκε και Ca-F (Kemp and Brown 1990), το οποίο δεν ήταν δυνατόν να πιστοποιηθεί λόγω αδυναμίας του SEM να ανιχνεύσει το F. Με γνωστή την ορυκτολογική σύσταση των δειγμάτων τροποποιήθηκαν τα διαλύματα οξέων με βάση την περιεκτικότητα σε ασβεστίτη και πυριτικά ορυκτά. Οι αναλογίες των οξέων φαίνονται στον Πίνακα 4.5. Αρχικά το διάλυμα παρέμεινε για 20 min δίχως να σφραγιστεί για προ-διάσπαση και στη συνέχεια τοποθετήθηκε στον φούρνο. Ο φούρνος προγραμματίσθηκε για διάσπαση δύο βημάτων με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

23 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 21 Βήμα 1: P τελική 200 psi, Τ τελική 180 o C, χρονική διάρκεια (ramp) 3,3 min, κράτηση (hold) 2 min Βήμα 2: P τελική 600 psi, Τ τελική 250 o C, χρονική διάρκεια 3,3 min, κράτηση 15 min. Στα δείγματα φυτών με το συγκεκριμένο πρόγραμμα σημειώθηκαν εκρήξεις στα αυτόκληστα δοχεία Teflon (Εικ. 4.6) και συνεπώς τροποποιήθηκε ως εξής: Βήμα 1: P τελική 200 psi, Τ τελική 180 o C, χρονική διάρκεια 10 min, κράτηση 2 min Βήμα 2: P τελική 600 psi, Τ τελική 200 o C, χρονική διάρκεια 10 min, κράτηση 15 min. Με αυτό το πρόγραμμα διασπάστηκαν και τα δείγματα των διατρημάτων ΚΖ-17 και ΝΣ-2. Τα διαλύματα, τα οποία προέκυψαν, αραιώθηκαν σε τελικό όγκο 50 ml για τα ιζήματα και 25 ml για τα φυτά (Εικ. 4.7). Πίνακας 4.5. Αναλογίες των οξέων στα διαλύματα διάσπασης. Δείγμα ΗΝΟ 3 HF Η 2 Ο Κερί, όλα τα δείγματα των διατρημάτων ΚΖ-7, ΚΖ-17 Νησί, όλα τα δείγματα του διατρήματος ΝΣ-2 10 ml 0,5 ml Φίλιπποι, # 49, 54, 60, 67, 109, 117, 123, 130, 134, 169, 173, 175 Φίλιπποι, # 7, 12, 20, 30, 40, 69, 78, 80, 85, 86, 94, 102, 141, 161 Νησί, # 180, 190, 206, 213, 228, ml 0,25 ml Δείγματα φυτών 5 ml 0,25 ml 4,75 ml Εικόνα 4.4. Φούρνος Μικροκυμάτων MARS 5. Εικόνα 4.5. (1) τα δοχεία Teflon, (2) το κάλυμμα από Kevlar και (3) ο μηχανισμός τοποθέτησης στο MARS 5. Εικόνα 4.6. Δοχείο Teflon μετά από έκρηξη κατά την διάσπαση. Εικόνα 4.7. Υδρόλουτρο των προς ανάλυση διαλυμάτων.

24 22 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Κεφ Φωτογραφίες σχετικές με την ανθρακοπετρογραφική εξέταση Εικόνα Στάδιο εμποτισμού τύρφης στον θάλαμο κενού. Εικόνα : ανθρακοπετρογραφικό μικροσκόπιο LEICA DMRX, 2: σημειακός μετρητής SWIFT PRIOR, 3, 4: πηγή λευκού και μπλε φωτός αντίστοιχα, 5: μετρητής ανακλαστικότητας MPV. Κεφ Φωτογραφίες σχετικές με την ανάλυση FTIR Εικόνα α) πρέσα κενού, και β) συσκευή υπέρυθρης φασματοσκοπίας PE 1725X. Κεφ Επιπρόσθετα στοιχεία για την ανάλυση 13 C-NMR Πολλοί πυρήνες στοιχείων έχουν την ιδιότητα να περιστρέφονται γύρω από έναν άξονα (αυτοστροφορμή, spin) και συνεπώς παρουσιάζουν στροφορμή p. Η μέγιστη συνιστώσα της στροφορμής είναι κβαντισμένη και η τιμή αυτής (κβαντικός αριθμός spin Ι) πρέπει να είναι ακέραιο ή ημιακέραιο πολλαπλάσιο του h/2π, όπου h η σταθερά του Planck. Απαραίτητη προϋπόθεση για τη διέγερση των πυρήνων είναι I 0, και στην οργανική γεωχημεία χρησιμοποιούνται οι πυρήνες 1 Η και 13 C, με Ι = ½. Καθώς ένας φορτισμένος πυρήνας περιστρέφεται, δημιουργεί μαγνητικό πεδίο ροπής μ, παράλληλης προς τον άξονα περιστροφής και ανάλογης προς τη στροφορμή, μ = γ p [1] όπου γ ο γυρομαγνητικός λόγος 1. 1 : Ο γυρομαγνητικός λόγος του 13 C είναι 6, radian T -1 s

25 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 23 Όταν ένας πυρήνας με κβαντικό αριθμό spin ½ εισέλθει σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο Β 0, η μαγνητική του ροπή προσανατολίζεται σε μια από τις δύο διευθύνσεις σε σχέση με το πεδίο, που εξαρτώνται από τη μαγνητική κβαντική κατάσταση του πυρήνα (m = ½ ή -½). Στην περίπτωση αυτή η ενέργεια Ε του πυρήνα δίνεται από τη σχέση: E γ m h 2π = Β0 [2] Η διαφορά ενέργειας (ΔΕ) που συνοδεύει τη διέγερση του πυρήνα και τη μετάπτωσή του μεταξύ των δύο ενεργειακών καταστάσεων δίνεται από τη σχέση γ h Δ E = [3] 2π Β0 Η μετάπτωση μεταξύ των ενεργειακών καταστάσεων συνοδεύεται με απορρόφηση ή εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας συχνότητας ν 0. Σύμφωνα με την εξίσωση του Planck η συχνότητα είναι ανάλογη της διαφοράς ενέργειας (ΔΕ = h ν 0 ) και συνεπώς η εξίσωση [5] παίρνει τη μορφή: γ Β0 ν 0 = [4] 2π από την οποία συνάγεται ότι η συχνότητα συντονισμού ενός πυρήνα είναι ανάλογη προς το γυρομαγνητικό λόγο και την ένταση του μαγνητικού πεδίου που εφαρμόζεται. Όταν συνεπώς ένας πυρήνας εκτίθεται σε ακτινοβολία συγκεκριμένης συχνότητας, λαμβάνει χώρα απορρόφηση λόγω της πολύ μικρής περίσσειας πυρήνων χαμηλότερης ενεργειακής κατάστασης. Το φασματόμετρο NMR αποτελείται από έναν μαγνήτη, που δημιουργεί ομογενές και σταθερό μαγνητικό πεδίο έντασης Β 0 και στον οποίο τοποθετείται το δείγμα (Σχ. 4.2). Το δείγμα περιβάλλεται από ένα πηνίο πομπό/δέκτη. Κάθετα προς το μαγνητικό πεδίο εκπέμπονται παλμοί ραδιοσυχνοτήτων (RF). Η αναπαραγόμενη ακτινοβολία επιδρά στο δείγμα και το παραγόμενο σήμα (FID) συλλέγεται από το πηνίο, που περιβάλλει το δείγμα. Το σήμα ενισχύεται και μεταφέρεται σε ανιχνευτή, ο οποίος παράγει τη διαφορά μεταξύ σήματος ν n των πυρήνων και της συχνότητας ν c του αρχικού παλμού. Το σήμα ψηφιοποιείται και μεταφέρεται σε Η/Υ, όπου υπόκειται σε μετασχηματισμό Fourier, αναλύεται από λογισμικό ανάλυσης δεδομένων και τέλος καταγράφεται ως τελικό φάσμα. Σχήμα 4.2. Σχηματική διάταξη του NMR (Skoog et al. 1997). Το μέγεθος, που αποτελεί την έκφραση της δομής των οργανικών ενώσεων και αποτυπώνεται στα φάσματα, είναι η χημική μετατόπιση δ (chemical shift). Η χημική μετατόπιση προκαλείται από μικρά μαγνητικά πεδία, τα οποία δημιουργούνται από ηλεκτρόνια καθώς αυτά περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα. Η χημική μετατόπιση είναι ανεξάρτητη της έντασης του μαγνητικού πεδίου και ορίζεται ως: ν - ν ν s r 6 δ = 10 [5] r όπου ν s η συχνότητα συντονισμού του δείγματος και ν r η συχνότητα συντονισμού ενός προτύπου. Η χημική μετατόπιση είναι αδιάστατο μέγεθος και εκφράζεται σε parts per million (ppm).

26 24 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Κεφ Πρωτόκολλα διατρημάτων: Η περιγραφή των ιζημάτων αποτελεί συνδυασμό της μακροσκοπικής και της εργαστηριακής περιγραφής (βλ. Κεφ. Μεθοδολογία, H: τύρφη, hg: βαθμός χουμίωσης κατά von Post, pfg: φυτικά υπολείμματα, mo: απολιθώματα, mos: σπασμένα απολιθώματα, t: παρουσία αργίλου, gl: μαρμαρυγίες, κλίμακα από 1-5: ημι-ποσοτική περιγραφή, κ.θ.: κατά θέσεις). Οι λατινικές συντομογραφίες είναι σύμφωνα με τους Merkt et al. (1971). Περιοχή: Φίλιπποι Κωδικός Διατρήματος: ΦΓ-1 Ημερ. Εκτέλεσης: Φυτοκάλυψη: Καλαμπόκια Υδροφόρος: -160 cm Βάθος (cm): Σχηματισμός που διατρήθηκε: Καλλιεργημένο έδαφος, οξειδωμένη τύρφη//τεφρό Λάσπη//μαύρο Εναλλαγές κλαστικής τυρφώδης λάσπης (fhf) με οργανογενείς ασβεστώδεις και αργιλώδεις λάσπες, pfg1//τεφρό-μαύρο H; hg8-9, pfg1, (κόκκινοι ιστοί από Iris)//σκούρο καφέ-μαύρο Τυρφώδης λάσπη, hg7-8, pfg1-2, mo1//ανοικτό καστανό H, hg7, pfg cladium // καστανό Τυρφώδης λάσπη, hg7-8, pfg 2-3//ανοικτό καστανό H, hg7-8 pfg 2-3 κόκκινα ριζίδια //ανοικτό καστανό-καστανό (στα cm mo1) Τυρφώδης λάσπη, hg7-8, pfg 2-3//ανοικτό καστανό H, hg7-8, pfg3, (ριζίδια)//καστανό-τεφρό (στα 385 cm κόκκινα pfg) H, hg7-8, pfg3, (Typha)//καστανό (στα cm, mos3) Κλαστική τυρφώδης (κ.θ. αργιλική) λάσπη, pfg1-2//μαύρο H, hg6-7, pfg3//ανοικτό καστανό H, hg7-9//καστανό Περιοχή: Φίλιπποι Κωδικός Διατρήματος: ΦΓ-2 Ημερ. Εκτέλεσης: Φυτοκάλυψη: Καλαμπόκια, καχεκτικά Cyperus sp. Υδροφόρος: -180 cm Βάθος (cm): Σχηματισμός που διατρήθηκε: Καλλιεργημένο έδαφος, οξειδωμένη τύρφη//τεφρό Εναλλαγές κλαστικής τυρφώδης λάσπης (fhf) με ασβεστούχα και αργιλούχα λάσπη, mo1//μαύρο H, t2, hg8-9, pfg1, mo1//τεφρό H, hg7-8, pfg1, mo1//καστανό H, (κ.θ. t1), hg7-8, pfg2, (κόκκινα και κίτρινα φυτικά), mo1//καστανό Οργανογενής Ασβεστιτική λάσπη (fkm); pfg1-2, mo2//μπεζ H, hg7-8, pfg2//ανοικτό καστανό H, hg7-8, pfg2 (ριζίδια, στα cm, pfg κόκκινα)//καστανό H, hg7-8, pfg2 (ριζίδια)//καστανό H, hg7-8, pfg3 (κθ. κίτρινα και κόκκινα φυτικά)//καστανό H, hg7-8, pfg2 (κθ. κίτρινα φυτικά)//καστανό Τυρφώδης αργιλική λάσπη //τεφρό-καστανό Λιμναία άργιλος, pfg2, //πράσινο-μπλε H, hg6-7, pfg1//καστανό H, hg6-7, pfg1 (Cladium)//καστανό Ηφαιστειακός Τόφφος//κίτρινο H; hg6-7, pfg1//καστανό

27 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 25 Περιοχή: Φίλιπποι Κωδικός Διατρήματος: ΦΓ-3 Ημερ. Εκτέλεσης: Φυτοκάλυψη: Καλαμπόκια Υδροφόρος: -180 cm Βάθος (cm): Σχηματισμός που διατρήθηκε: Καλλιεργημένο έδαφος, οξειδωμένη τύρφη//τεφρό Εναλλαγές κλαστικής τυρφώδης λάσπης (fhf) με ασβεστούχα και αργιλούχα λάσπη, mo1//μαύρο Κλαστική τυρφώδης λάσπη (fhf)//μαύρο-καστανό H, t1, hg6-7, pfg1//μαύρο-καστανό Τυρφώδης αργιλική λάσπη (ftm), hg6, pfg1//σκούρο μπεζ-τεφρό H, hg7-8, pfg1//ανοικτό καστανό-καστανό Ηφ. Τόφφος, pfg// ανοικτό μπεζ H, (κθ. t), hg7-8, pfg1//ανοικτό καστανό-καστανό H, hg7-8, pfg1// ανοικτό καστανό-καστανό H, hg8-9//σκούρο καστανό-μαύρο H hg7-8, pfg1//καστανό (κ.θ. τυρφώδης λάσπη) Περιοχή: Νησί Κωδικός Διατρήματος: ΝΣ-1 Ημερ. Εκτέλεσης: Φυτοκάλυψη: Carex sp., Scirpus sp. Υδροφόρος: -20 cm Βάθος (cm): Σχηματισμός που διατρήθηκε: H, hg4-5, pfg3-4// σκούρο καστανό - μαύρο H, t3, hg4-5, pfg3// σκούρο καστανό - τεφρό Η, hg3-4, pfg3//ανοικτό καστανό, στα κατώτερα μαύρο Η, t2, hg5, pfg3-4//σκούρο καστανό μαύρο Λιμναία άργιλος, pfg2//μπλε Ln Η, t1, hg5, pfg2-3 (κθ. κόκκινα ριζίδια, Phragmites sp.)//σκούρο καστανό Λιμναία άργιλος, pfg2//σκούρο τεφρό-μπλε Ln Τυρφώδης λάσπη, pfg2//σκούρο καστανό H, hg3-5, pfg3//ανοικτό καστανό H, hg6, pfg2//σκούρο καστανό H, hg4-5, pfg3//ανοικτό καστανό H, hg5-6, pfg2 (κθ. κόκκινα φυτικά, Cladium mariscus)//σκούρο καστανό H, hg5, pfg3//ανοικτό καστανό (στο διάστημα cm: μικρά ξυλιτικά τεμάχη Iris sp. και κόκκινα φυτικά) H, hg6, pfg3//κόκκινο-κάστανο H, hg5-6, pfg3//σκούρο καστανό (κθ. κόκκινο-κάστανο) Η, hg6, pfg3//ανοικτό καστανό H, hg6, pfg3//κόκκινο-κάστανο H, hg6, pfg3-4 (κθ. ρίζες Iris sp. και κίτρινα φυτικά Phragmites sp. και C. mariscus)//κόκκινο-κάστανο H, hg7, pfg3 (κθ. ρίζες και κίτρινα φυτικά Phragmites sp. και C. mariscus,)//κόκκινο-κάστανο Κλαστική τυρφώδης λάσπη (fhf)//σκούρο καστανό σε εναλλαγές με τυρφώδη αργιλική λάσπη//τεφρό H, t1, hg8-9, pfg1//μαύρο Ασβεστιτική τυρφώδης λάσπη, mos1//ανοικτό καστανό-μπεζ