Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος, Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης,

Transcript

1 ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΙΖΗΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΣΤΗΝ EΣΩΤΕΡΙΚΗ ΥΦΑΛΟΚΡΗΠΙΔΑ ΤΟΥ ΘΡΑΚΙΚΟΥ ΠΕΛΑΓΟΥΣ (ΚΟΛΠΟΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΗΣ) Καρδιτσά Α. 1, Καμίδης Ν. 2, Πούλος Σ.E. 1, Συλαίος Γ. 3 1 Τομέας Γεωγραφίας & Κλιματολογίας, Τμήμα Γεωλογίας & Γεωπεριβάλλοντος, Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, kkarditsa@geol.uoa.gr, poulos@geol.uoa.gr 2 Ινστιτούτο Αλιευτικής Έρευνας, Νέα Πέραμος Καβάλa, nikkami@inale.gr 3 Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος, Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, gsylaios@env.duth.gr Περίληψη Η παρούσα μελέτη εξετάζει τη σύγχρονη ιζηματολογία των επιφανειακών ιζημάτων καθώς και την κατανομή του αιωρούμενου υλικού στην εσωτερική υφαλοκρηπίδα (βάθη < 40 m) του Θρακικού Πελάγους (περιοχή Κόλπου Αλεξανδρούπολης). Σύμφωνα με το κοκκομετρικό μέγεθος των ιζημάτων του πυθμένα, αναπτύσσεται μια ζωνώδης κατανομή, με το μέγεθος τους να μειώνεται προς την ανοιχτή θάλασσα. Η ζωνώδης αυτή κατανομή, εκτιμάται ότι σχετίζεται άμεσα με το τη παρουσία του δέλτα του Έβρου ποταμού και του παράκτιου υδροδυναμικού καθεστώς (π.χ. κύματα, παράκτια ρεύματα, αντικυκλωνική κυκλοφορία). Όσο αφορά στο αιωρούμενο υλικό, τα δείγματα κατά τη δειγματοληψία του Ιουνίου παρουσιάζουν γενικά συγκεντρώσεις που πλησιάζουν τα 10 mg/l, στο επιφανειακό στρώμα. Οι συγκεντρώσεις αυτές θεωρούνται σχετικά υψηλές σε σχέση με άλλα παράκτια περιβάλλοντα του Αιγαίου Πελάγους, παρότι η δειγματοληψία έλαβε χώρα κατά τη διάρκεια μειωμένων παροχών από τον Έβρο ποταμό. Οι τιμές του αιωρούμενου υλικού κοντά στον πυθμένα (~1 m πάνω από αυτόν) κυμαίνονται από 2,5 mg/lt έως και 20,5 mg/lt και αποδίδονται τόσο στην επαναιώρηση των ιζημάτων, όσο και στην επιβράδυνση της καθίζησης των από τις υδροδυναμικές συνθήκες του οριακού στρώματος του πυθμένα. Λέξεις κλειδιά: κόλπος Αλεξανδρούπολης, σύγχρονη ιζηματολογία, αιωρούμενο υλικό. RECENT SEDIMENTATION IN THE INNER CONTINENTAL SHELF OF THRACE PELAGOS (GULF OF ALEXANDROUPOLIS) Karditsa A. 1, Kamidis N. 2, Poulos S.E. 1, Silaios G. 3 1 Faculty of Geology and Geoenvironment, National and Kapodistrian University of Athens, kkarditsa@geol.uoa.gr, poulos@geol.uoa.gr 2 National Agricultural Research Foundation, Fisheries Research Institute, Nea Peramos, Kavala, nikkami@inale.gr, 3 Department of Environmental Engineering, School of Engineering, Democritus University of Thrace, Xanthi, gsylaios@env.duth.gr Abstract This study examines the recent sedimentation of the seabed and the concentrations of the suspended sediment in the case of the inner part (depths <40 m) of the Thrace continental shelf (Alexandroupolis Gulf). According to their grain-size analysis, surficial sediments present a zonal distribution with their sizes to decrease seawards. This zonal distribution is related to the presence of the delta of R. Evros and the regional hydrodynamic regime (i.e. river plume dispersion, waves, nearshore currents, anticyclonic circulation). Suspended sediment concentrations in surface waters presented values up to 10mg/l, during June 2008; these values are considered to be relatively high, when compared with other Aegean coastal environments, despite the fact of low discharge of Evros River during the period of sampling. Deep water (1m above the seabed) suspended sediment values range from 2.5 mg/lt, up to 20.5 mg/lt, and they are attributed to both resuspension and dilated deposition due to bottom boundary layer hydrodynamic conditions. Keywords: Alexandroupolis Gulf, recent sedimentation, suspended sediment concentration. 1. Εισαγωγή Η περιοχή μελέτης αποτελεί τμήμα της εσωτερικής υφαλοκρηπίδας του Βόρειου Αιγαίου Πελάγους και χαρακτηρίζεται από μικρά βάθη και ήπιες κλίσεις. Κατά το παρελθόν, την ιζηματολογία της υφαλοκρηπίδας του ΒΑ Αιγαίου Πελάγους μελέτησαν οι Perissoratis et al. (1988); Pehlivano- -43-

2 9 th Symposium on Oceanography & Fisheries, Proceedings, Volume Ι glou (1989); Περγαμάλης κ.ά (1990); Piper & Perissoratis (1991); Pehlivanoglou et al. (2000), Κανελλόπουλος (2003) και Καρδιτσά κ.ά. (2006). Κύριος θεωρείται ο ρόλος του ποταμού Έβρου στην περιοχή, ακόμη και μετά τη διευθέτηση του σε νοτιότερη θέση (δεκαετία 50), ο οποίος επιδρά στην ιζηματολογία της περιοχής, ιδιαίτερα σε περιόδους υψηλών παροχών, καθώς ένα τμήμα της παροχής του εκτρέπεται προς τα βόρεια κινούμενο παράκτια και κάτω από την επίδραση και του αντικυκλώνα της Σαμοθράκης (Γεωργόπουλος, 2002) εγκλωβίζεται στην υπό μελέτη περιοχή. Παράλληλα, ο συνδυασμός της κυματικής δράσης και του μικρού βάθους, έχει ως αποτέλεσμα την επαναιώρηση των ιζημάτων σε μεγάλη απόσταση από την ακτογραμμή, γεγονός που αποτυπώνεται και στην κατανομή της κοκκομετρίας, με τα λεπτόκοκκα να είναι προς την ανοικτή θάλασσα μέχρι εκεί όπου αρχίζει η εμφάνιση των υπολειμματικών άμμων (Pehlivanoglou et al., 2000). Η μελέτη αυτή αφορά στην ιζηματολογική σύνθεση των επιφανειακών ιζημάτων του πυθμένα του κόλπου της Αλεξανδρούπολης, από την ακτογραμμή μέχρι το βάθος των 40m, και η σύγκρισή της με προγενέστερες μελέτες. Επιπλέον, διερευνάται η κατανομή του αιωρούμενου υλικού, τόσο στο επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης όσο και μέσα στο οριακό στρώμα του πυθμένα. 2. Συλλογή Δεδομένων Μεθοδολογία Οι δειγματοληψίες έλαβαν χώρα στις 17/05/07 και στις 13/06/07 και περιλάμβαναν τη συλλογή 43 δειγμάτων επιφανειακού ιζήματος πυθμένα και 38 δειγμάτων νερού στην επιφάνεια και 1 μέτρο πάνω από τον πυθμένα. Για τις ανάγκες των δειγματοληψιών χρησιμοποιήθηκαν αρπάγη ιζήματος τύπου van Veen και φιάλη Niskin σε προκαθορισμένο πλέγμα. Ο προσδιορισμός της κοκκομετρικής σύστασης των δειγμάτων έγινε με διαχωρισμό του ολικού δείγματος, με τη βοήθεια υγρής κοσκίνισης, του κλάσματος μεγέθους >63 μm από του κλάσματος μεγέθους <63 μm. Στη συνέχεια, το κλάσμα μεγέθους >63 μm, μετά από ξήρανση του σε φούρνο στους 60 0 C, υποβλήθηκε σε ξηρή κοσκίνιση σε σειρά κοσκίνων (CISA) ανά 0,5φ. Η διαδικασία προσδιορισμού του κοκκομετρικού μεγέθους για τα δείγματα <63μm έγινε με τον αναλυτή δεσμίδας Laser Mastersizer της Malvern. Στη συνέχεια ακολούθησε στατιστική επεξεργασία των κλασμάτων σύμφωνα με την μεθοδολογία του Folk (1980). Για τον προσδιορισμό του αιωρούμενου υλικού, τα δείγματα νερού υπεβλήθησαν στη διαδικασία της διήθησης μέσα από προζυγισμένους ηθμούς κυτταρίνης τύπου Millipore διαμέτρου πόρων 0,2 μm. Μετά την απομάκρυνση της υγρασίας από τους ηθμούς (τοποθέτηση σε ξηραντήρα) πραγματοποιήθηκε εκ νέου ζύγιση και προσδιορισμός της ποσότητας του αιωρούμενου υλικού σε mg/l. 3. Αποτελέσματα Συζήτηση 3.1. ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΙΖΗΜΑΤΟΛΟΓΙΑΣ Τα επιφανειακά ιζήματα του πυθμένα εμφανίζονται κυρίως λεπτόκοκκα (αμμούχα έως αργιλοϊλυούχα) έχοντας μια γενική ζωνώδη κατανομή, σχεδόν παράλληλη με την ακτογραμμή, υποδηλώνοντας τη συσχέτιση της τόσο με την παρουσία του ποταμού Έβρου, όσο και με την υδροδυναμική κατάσταση, με κυρίαρχη την κυματική δράση. Η χωρική κατανομή των ποσοστών (%) άμμου (Εικ. 1) χαρακτηρίζεται από μεγάλα ποσοστά άμμου (>60%) κοντά στην ακτογραμμή και στις εκβολές του Έβρου, τα οποία μειώνονται μεταβαίνοντας σε μεγαλύτερα βάθη. Αντίθετα, τα ποσοστά της ιλύος είναι <40% στην παράκτια περιοχή και αυξάνονται σταδιακά προς τα μεγαλύτερα βάθη φτάνοντας σε ποσοστά έως και 80%. Η συμμετοχή της αργίλου στα ιζήματα του πυθμένα (<60%) σχετίζεται με την αύξηση της βαθυμετρίας και με την παρουσία των παλαιών εκβολών του Έβρου. -44-

3 (α) (β) (γ) Εικ. 1: Χωρική κατανομή των (%) ποσοστών (α)άμμου, (β)ιλύος, (γ)αργίλου. Συγκεκριμένα, παρατηρείται η εμφάνιση των παρακάτω ζωνών (Εικ. 2): Στην πρώτη ζώνη, η οποία αναπτύσσεται κυρίως στο ανατολικό τμήμα, επικρατεί η άμμος (S) η οποία νοτιότερα μεταβαίνει σε ιλυούχο άμμο (zs). Στη συνέχεια παρατηρείται μια ζώνη όπου στο μέσον της επικρατεί αμμούχος ιλύς (sz), αργιλοϊλύς (Μ) στο ανατολικό της τμήμα και αργιλο-ιλυούχος άμμος (ms) στη δυτική της πλευρά. Νότια, η ζώνωση συνεχίζεται με την παρουσία ιλύος (Z) και τη μετάβαση αυτής σε αργιλοϊλύ (Μ). Η αυξημένη παρουσία ιλύος και αργίλου, στη μεν ανατολική πλευρά είναι προφανές ότι σχετίζεται με τις παλαιές εκβολές του Έβρου ποταμού, στη δε δυτική πλευρά με την παρουσία των Τεταρτογενών σχηματισμών κατά μήκος της ακτογραμμής. Η εν λόγω κοκκομετρική κατανομή των επιφανειακών ιζημάτων του πυθμένα συμφωνεί σε γενικές γραμμές με τα αποτελέσματα προγενέστερων μελετών στην εξεταζόμενη περιοχή (Πεχλιβάνογλου, 2000; Κανελλόπουλος, 2003), που δείχνει ότι το περιβάλλον απόθεσης δεν έχει μεταβληθεί ουσιαστικά την τελευταία δεκαετία. Εικ. 2: Κοκκομετρική σύνθεση και κατανομή των επιφανειακών ιζημάτων στον κόλπο της Αλεξανδρούπολης (το προβολικό σύστημα του χάρτη είναι WGS 84, Εγκάρσια Μερκατορική Προβολή, Ζώνη 35). -45-

4 9 th Symposium on Oceanography & Fisheries, Proceedings, Volume Ι 3.2. ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΟ ΥΛΙΚΟ Ο προσδιορισμός της αιωρούμενης ύλης στο επιφανειακό στρώμα (Εικ. 3) έδειξε πως κατά τη διάρκεια της δειγματοληψίας (Μάιος 2007) η αιωρούμενη ύλη στην περιοχή περιορίζεται σε συγκεντρώσεις <10mg/lt με τις μεγαλύτερες (3-10mg/lt) να εμφανίζονται κοντά στις παλαιές εκβολές του Έβρου, ενώ στην υπόλοιπη περιοχή είναι <3mg/lt. Η σύγκριση των αποτελεσμάτων με αντίστοιχες τιμές δειγμάτων από το Βόρειο Αιγαίο (Karageorgis & Stavrakakis, 2005), έδειξε αυξημένες επιφανειακές συγκεντρώσεις στην περιοχή, παρότι η δειγματοληψία έλαβε χώρα κατά τη διάρκεια μειωμένων παροχών νερού και ιζήματος του ποταμού Έβρου. Η συγκέντρωση της αιωρούμενης ύλης κοντά στον πυθμένα (1m πάνω από αυτόν) παρουσιάζει μεγαλύτερες τιμές (Εικ. 4), οι οποίες κυμαίνονται από 2,5 mg/lt έως και 20,5 mg/lt αποδίδονται, πέρα από τη καθίζηση του επιφανειακού αιωρούμενου υλικού, τόσο στην επαναιώρηση των ιζημάτων (τουλάχιστον για βάθη <5m) όσο και στην παρεμπόδιση της καθίζησης τους λόγω της υδροδυναμικής του οριακού στρώματος του πυθμένα. Εικ. 3: Κατανομή αιωρούμενου υλικού στα επιφανειακά νερά του Κόλπου της Αλεξανδρούπολης. Εικ. 4: Κατανομή αιωρούμενου υλικού 1 m πάνω από τον πυθμένα του Κόλπου της Αλεξανδρούπολης. -46-

5 4. Συμπεράσματα Η κοκκομετρική κατανομή των επιφανειακών ιζημάτων στο εσωτερικό της υφαλοκρηπίδας του Θρακικού Πελάγους, χαρακτηρίζεται από τη ζωνώδη παρουσία αμμούχων, ιλυούχων και αργιλοϊλυούχων ιζημάτων, η οποία αναπτύσσεται σε παραλληλία με την ακτογραμμή. Η παρουσία ιδιαίτερα λεπτόκοκκου υλικού (αργιλο-ιλύς) βρίσκεται σε συνάρτηση με την αύξηση της βαθυμετρίας προς την ανοικτή θάλασσα, την επίδραση των παλαιών εκβολών του Έβρου ποταμού και την παρουσία Τεταρτογενών σχηματισμών δυτικά του Λιμένα της Αλεξανδρούπολης. Η ανάπτυξη ζωνώδους κατανομής αποδίδεται στο κυματικό καθεστώς και στα σχετιζόμενα με αυτά παράκτια ρεύματα όσο και στην γενικότερη αντικυκλωνική κυκλοφορία του Θρακικού Πελάγους. Οι συγκεντρώσεις του αιωρούμενου υλικού προφανώς σχετίζονται με τις ποτάμιες απορροές ενώ η αύξηση των τιμών τους κοντά στον πυθμένα μπορεί να αποδοθεί σε επαναιώρηση ή/ και παρεμπόδιση της τελικής καθίζησης της αιωρούμενης φάσης μέσα στο οριακό στρώμα του πυθμένα. 5. Ευχαριστίες Ευχαριστούμε την Υδρογραφική Υπηρεσία του Γενικού Επιτελείου Ναυτικού, και κυρίως τον κ. Παπαευαγγέλου για την παραχώρηση άδειας εισόδου και χρήσης του αναλυτή Laser Mastersizer της Malvern της υπηρεσίας. Επίσης, τον συνάδελφο κ. Π. Ανδρή για την πολύτιμη βοήθεια του στις εργασίες υπαίθρου, όπως και τον κ. Κ. Πεχλιβάνογλου για τις πολύτιμες πληροφορίες και σχόλια του. 6. Βιβλιογραφικές Αναφορές Folk P.L, Petrology Sedimentary Rocks, 183pp, Hemphill Publishing Company, Austin, (Texas). Karageorgis, A.P. & Stavrakakis, S Particulate matter dynamics and fluxes. State of the Hellenic Marine Environment, HCMR, Pehlivanoglou, K Evros delta, evolution of continental self sediments. Marine Geology 87, Pehlivanoglou, K., Tsirambides, A. & Trontsios, G Origin and Distribution of Clay Minerals in the Alexandroupolis Gulf, Aegean Sea, Greece. Estuarine, Coastal and Shelf Science 51, Perissoratis, C., Moorby, S.A, Papavasiliou, C., Cronan, D.S., Angelopoulos, I., Sakellariadou, F. & Mitropoulos, D Mineral concentrations in the recent sediments of Eastern Macedonia, Northern Greece. Marine Geology, 74, Piper, D.J.W. & Perissoratis, C Late Quartenary Sedimentation on the North Aegean Continental Margin, Greece. The American Association of Petroleum Geologists, V.75, No.1, Γεωργόπουλος, Δ.Χ Θαλάσσιες μάζες, δυναμική δομή και κυκλοφορία στο Βόρειο Αιγαίο Πέλαγος, Διδακτορική Διατριβή, Πανεπιστήμιο Πατρών, Τμήμα Γεωλογίας. Κανελλόπουλος, Θ Σύγχρονη ιζηματογένεση και γεωχημικό καθεστώς του θαλάσσιου παράκτιου χώρου που επηρεάζεται από τον ποταμό Έβρο. Διδακτορική Διατριβή, Πανεπιστήμιο Αιγαίου. Καρδιτσά, Α., Πούλος, Σ., Παρασκευοπούλου, B. & Δασενάκης, Ε Σύγχρονη ιζηματολογία και κατανομή των βαρέων μετάλλων στην ευρύτερη περιοχή του λιμένα της Αλεξανδρούπολης. 8 0 Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας (ΕΛΚΕΘΕ). Περγαμάλης, Φ., Περισοράτης, Κ. & Ζαχαράκη, Π.,1990. Η φυσική ραδιενέργεια των ιζημάτων του Πλατώ της Σαμοθράκης. Προκαταρκτικά αποτελέσματα. 3ο Συνεδρ. Ωκ. Αλιείας, Περιλήψεις σ