Γεωφυσική έρευνα με ηλεκτρικέςηλεκτρομαγνητικές. ανατολικού τμήματος της λεκάνης του Ανθεμούντα

Transcript

1 ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ Γεωφυσική έρευνα με ηλεκτρικέςηλεκτρομαγνητικές μεθόδους του ανατολικού τμήματος της λεκάνης του Ανθεμούντα Νοέμβριος 2006

2 ΑΝΑΠΤΥΞΙΑΚΗ ΑΝΩΝΥΜΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ Γεωφυσική έρευνα με ηλεκτρικέςηλεκτρομαγνητικές μεθόδους του ανατολικού τμήματος της λεκάνης του Ανθεμούντα Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα LIFE 04/ENV/GR/ WATER AGENDA Ανώνυμη Εταιρεία Ανατολικής Θεσσαλονίκης ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΠΙΤΡΟΠΗΣ ΕΡΕΥΝΩΝ ΑΠΘ Επιστημονικός Υπεύθυνος Βαργεμέζης Γεώργιος, Λέκτορας ΑΠΘ Νοέμβριος 2006 ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ 2

3 ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΤΟΥ ΑΝΑΤΟΛΙΚΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΤΟΥ ΑΝΘΕΜΟΥΝΤΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ο τομέας Γεωφυσικής του τμήματος Γεωλογίας του Αριστοτέλειου Πανεπιστήμιου Θεσσαλονίκης ανέλαβε τη διεξαγωγή έρευνας με γεωφυσικές μεθόδους με στόχο τον εμπλουτισμού της βάσης υδρογεωλογικών δεδομένων για τη λεκάνη Ανθεμούντα. Η έρευνα εστιάστηκε στην ευρύτερη περιοχή των Βασιλικών Γαλαρινού και είχε σαν κύριο στόχο την εξαγωγή ενός τρισδιάστατου γεωλογικού και υδρογεωλογικού μοντέλου το οποίο θα δίνει εικόνα για την δυνατότητα επικοινωνίας μεταξύ των υδροφόρων σχηματισμών των δύο υπολεκανών, άνω και κάτω Ανθεμούντα, αλλά ταυτόχρονα δίνει πληροφορίες και για την στρωματογραφία του ανατολικού τμήματος της λεκάνης του κάτω Ανθεμούντα. Το ερευνητικό πρόγραμμα ολοκληρώθηκε και τα αποτελέσματα του παραδόθηκαν στην μέσα στον Νοέμβριο του Πραγματοποιήθηκαν 85 γεωηλεκτρικές βυθοσκοπήσεις (soundings) σε μια περιοχή περίπου στρεμμάτων. Επιπλέον πραγματοποιήθηκε 2-διάστατη γεωηλεκτρική τομογραφία μήκους περίπου 1000 μέτρων ενώ υλοποιήθηκαν και συνολικά 2600 μέτρα οδέυσεων με την ηλεκτρομαγνητική μέθοδο VLF. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε 18 μέρες εντός του διαστήματος 5/12/2005 έως 18/4/2006. Ακολούθησε η διαδικασία αξιολόγησης και ερμηνείας των γεωηλεκτρικών βυθοσκοπήσεων η οποία για κάθε βυθοσκόπηση δίνει το γεωηλεκτρικό μοντέλο του υπεδάφους, δηλαδή τη τιμή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης κάθε σχηματισμού που συναντάται, το πάχος του σχηματισμού και το βάθος του δαπέδου του. Σχήμα 1 : Βυθοσκόπηση F00 Το σύνολο των μετρήσεων στη συνέχεια ερμηνεύτηκε με βάση την σχετική αντιστοιχία των γεωηλεκτρικών αντιστάσεων με λιθοστρωματογραφικές ενότητες. Λόγω του μεγάλου εύρους τιμών που συναντήθηκαν πραγματοποιήθηκε ομαδοποίηση των γεωηλεκτρικών αντιστάσεων με σκοπό να καταστεί δυνατή η γεωλογική τους ερμηνεία. Στη προσπάθεια αυτή κρίσιμη ήταν η συσχέτιση μεταξύ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΑΠΘ 3

4 ΑΝΑΠΤΥΞΙΑΚΗ ΑΝΩΝΥΜΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ γνωστών λιθοστρωματογραφικών στηλών από γεωτρήσεις τις περιοχής που ήταν διαθέσιμες. Μετά από την παραπάνω διαδικασία δημιουργήθηκε ένα 3-διάστατο λιθοστρωματογραφικό μοντέλο για την περιοχή έρευνας το οποίο αποδίδεται με τη μορφή 2-διάστατων τομών διευθύνσεων Βορράς Νότος, Νοτιοδυτικά Βορειοανατολικά, Βορειοδυτικά Νοτιοανατολικά και Ανατολή Δύση. Σχήμα 2 : Κατακόρυφη Τομή Α (Δύση Ανατολή) Με τον τρόπο αυτό γίνεται εύκολα αντιληπτή η κατακόρυφη διαφοροποίηση της λιθοστρωματογραφίας αλλά και κυρίως δίνεται η δυνατότητα να εντοπιστούν οι τεκτονικές δομές (ρήγματα) που μορφοποίησαν τη λεκάνη και βυθίζουν το υπόβαθρο της προς το κέντρο. Περαιτέρω ερμηνεία των αποτελεσμάτων επιχειρείται στη συνέχεια με την κατασκευή οριζοντιογραφιών που παρουσιάζουν την οριζόντια εξάπλωση των σχηματισμών σε διάφορα βάθη με στόχο την μελέτη τόσο της τεκτονικής όσο και της ιζηματογένεσης στην περιοχή έρευνας. ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ 4

5 ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΤΟΥ ΑΝΑΤΟΛΙΚΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΤΟΥ ΑΝΘΕΜΟΥΝΤΑ Σχήμα 3 : Οριζόντια κατανομή των γεωλογικών σχηματισμών σε απόλυτο υψόμετρο 200 μέτρα. Έτσι καθίσταται δυνατή η παρακολούθηση των οριζόντιων (πλευρικών) μεταβολών της λιθοστρωματογραφίας αλλά και η παρακολούθηση της εξάπλωσης των σχηματισμών του υποβάθρου το οποίο αποτελεί και κάτω όριο για το όποιο ενδιαφέρον παρουσιάζει η περιοχή για υδροφορία. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΑΠΘ 5

6 ΑΝΑΠΤΥΞΙΑΚΗ ΑΝΩΝΥΜΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Σχήμα 4 : Χάρτης βάθους του υποβάθρου σε τοπογραφικό υπόβαθρο κλιμ. 1:5000 Τέλος ακριβώς για να διερευνηθούν οι περιοχές και τα βάθη που παρουσιάζουν πιθανότητες υδροφορίας γίνεται μια χαρτογράφηση των σχηματισμών με σημαντική περιεκτικότητα σε άμμο, κροκάλες και χαλίκια οι οποίοι είναι και ο στόχος κάθε υδρογεώτρησης. Επιπλέον χρησιμοποιώντας διεθνή αλλά και ελληνική βιβλιογραφία αποδίδονται τιμές πορώδους και υδροπερατότητας για τους σχηματισμούς που συναντήθηκαν και διακρίνονται σε: Γεωηλεκτρικός σχηματισμός A B C D Αναμενόμενη Περατότητα Μικρή έως μέτρια Μέτρια Μέτρια έως μεγάλη Μεγάλη έως πολύ μεγάλη ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ 6

7 ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΤΟΥ ΑΝΑΤΟΛΙΚΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΤΟΥ ΑΝΘΕΜΟΥΝΤΑ Σχήμα 5 : Χάρτης κατανομής αναμενόμενου αθροιστικού πάχους των σχηματισμών C και D μέχρι το βάθος των 300 μέτρων. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Συνοψίζοντας τα κύρια αποτελέσματα της έρευνας μπορούμε επιγραμματικά να αναφέρουμε τα παρακάτω: την βύθιση του υποβάθρου προς το κέντρο της λεκάνης λόγο τεκτονικής δράσης το μέγιστο βάθος που συναντάται το υπόβαθρο στη περιοχή έρευνας φτάνει τα 760 μέτρα οι ιζηματογενείς αποθέσεις της λεκάνης χαρακτηρίζονται από πολύ έντονες πλευρικές μεταβολές κατά τόπους γεγονός που δημιουργεί πολύ έντονες διαφοροποιήσεις στη στρωματογραφία και ουσιαστικά δεν επιτρέπει την δημιουργία ομοιογενούς στρωματογραφίας για μεγάλα τμήματα της περιοχής έρευνας δεν πραγματοποιείται εκμετάλλευση του συνολικού δυναμικού των υπόγειων υδροφόρων της περιοχής έρευνας ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΑΠΘ 7

8 ΑΝΑΠΤΥΞΙΑΚΗ ΑΝΩΝΥΜΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ EXECUTIVE SUMMARY The Geophysical Laboratory or the Geology School of Aristotele s University in Thessaloniki undertook the task to curry out a geophysical survey in the Anthemountas river water basin. The aim of this survey is to enrich the hydro-geological database for the area and understand the exact geological status through a 3- dimensional visualization of the area. The study focused in the broader area of the villages Basilika and Galarinos covering the center of the basin in order to examine the hydraulic conditions in the area between the sub-basin of the Galatista and the sub-basin of Basilika and provide information on the stratigraphy of the broader area. The survey lasted almost a year and was completed in November In total 85 geoelectrical soundings were conducted, covering an area of approximately 36X106 sq. meters. Supplementary, a 2-dimensional geoelectric tomography of 1000 meters and 2600 meters of VLF lines were also conducted. The fieldwork lasted 18 days and was carried out during the period between 5/12/2005 and 18/4/2006. The data collected was then evaluated and for each one of the 85 soundings a geoelectrical model of the earth was produced. An example of this evaluation is shown in the following figure 1, with the table showing the different layers of the earth with their corresponding resistivity value, thickness and depth. Figure 1 : Sounding F00 These geoelectrical models where re-evaluated taking under consideration the relationship between the different resistivity values and the lithology. To achieve this, stratigraphy data provided by existing wells in the area were valuable in order to group and create a valid resistivity lithology correspondence. Finally a 3-dimensional stratigraphy modes was produced for the area studied that is best presented with the help of parallel 2-dimensional vertical slices of North South, East West, SouthWest NorthEast and Northwest SouthEast direction respectively. ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ 8

9 ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΤΟΥ ΑΝΑΤΟΛΙΚΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΤΟΥ ΑΝΘΕΜΟΥΝΤΑ Figure 2 : 2-dimensional vertical slice Α (West East) With the help of these visualizations it s easier to understand the vertical alteration of different lithological formations and much easier to identify the tectonic structures (faults) responsible for the formation of the basin. For further interpretation of the data, horizontal layers of the 3D model at various altitudes (depths) are presented. This way it s easier to examine the horizontal alterations of lithology and understand the tectonic regime as well as the sequence of different sedimentation faces in the broader area of investigation. Moreover the depth of the bedrock of the basin can be seen for the entire studied area. This information is crucial for underground water exploration. Figure 3 : Horizontal slice at 200 m altitude from sea level presenting the different sediments and rocks in the area formation. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΑΠΘ 9

10 ΑΝΑΠΤΥΞΙΑΚΗ ΑΝΩΝΥΜΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Figure 4 : Map of the depth of the basins bedrock Finally, in order to explore and identify the areas and the exact depths of underground water reserves, the horizontal distribution of sediments like sand, gravel and pebbles (possible aquifers) is presented in maps for the entire area. In this maps the reader can also see the estimated thickness of these possible aquifers for a maximum depth of 300 meters. This information, combined with data from international and greek literature concerning hydraulic conductivity and porosity values can give very well estimate on the expected hydraulic capacity of the area. Geoelectrical formation A B C D Expected Permeability Small maybe average Average Average maybe good Good maybe very good ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ 10

11 ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΤΟΥ ΑΝΑΤΟΛΙΚΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΤΟΥ ΑΝΘΕΜΟΥΝΤΑ Figure 5 : Horizontal distribution of expected cumulative thickness of geoelectrical formations C and D for maximum depth of 300 meters. CONCLUSIONS The most important conclusions of this study in brief are the following: The bedrock is sinking towards the center and west of the basin The maximum estimated bedrock depth, for the study area, is 760 m The sedimentation of the basin is very complex with often and significant changes both on vertical and horizontal axis, making it literally impossible for homogenous horizontal layers of significant extent So far only a part of the total underground water bodies is being exploited mainly due to the fact that it s hosted very deep ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΑΠΘ 11