Ενεργοι ρυθμοι ιζηματογενεσης στον Β. Ευβοϊκο και στον Κολπο των Αλκυονιδων. Συγκριση με τη μεθοδο του Pb-210.

Transcript

1 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 831 Ενεργοι ρυθμοι ιζηματογενεσης στον Β. Ευβοϊκο και στον Κολπο των Αλκυονιδων. Συγκριση με τη μεθοδο του Pb-2. Ε. Καμπέρη και Δ. Σακελλαρίου Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών, Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας, 1913 Ανάβυσσος ΠΕΡΙΛΗΨΗ Οι ενεργοί ρυθμοί ιζηματογένεσης (τελευταία -12 χρόνια) υπολογίστηκαν σε δύο πυρήνες που συλλέχθηκαν στον Βόρειο Ευβοϊκό Κόλπο και σε δύο πυρήνες από τον Κόλπο των Αλκυονίδων. Οι κόλποι αυτοί συνιστούν δύο παρόμοιες μορφολογικά και γεωλογικά ασύμμετρες λεκάνες ιζηματογένεσης, χαρακτηρίζονται από υψηλή σεισμικότητα και ταυτόχρονα αποτελούν δύο από τις πλέον ενεργές από νεοτεκτονικής πλευράς περιοχές της Κεντρικής Ελλάδας. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η σύγκριση του ενεργού ρυθμού ιζηματογένεσης στις λεκάνες αυτές. Οι ρυθμοί ιζηματογένεσης υπολογίστηκαν με την μέθοδο του Pb-2. Στη λεκάνη του Β. Ευβοϊκού Κόλπου οι ταχύτητες της ενεργού ιζηματογένεσης βρέθηκαν,33cm/y κοντά στο βόρειο ρηξιγενές περιθώριο και,26cm/y κοντά στο νότιο περιθώριο της λεκάνης. Αντίστοιχα, στον Κόλπο των Αλκυονίδων ο ρυθμός ιζηματογένεσης στο βόρειο πρανές βρέθηκε περίπου,cm/y, ενώ στη λεκάνη κοντά στο νότιο, απότομο ρηξιγενές πρανές περίπου,27 cm/y το μέγιστο. Η σύγκριση δείχνει ότι και στις δύο λεκάνες η ενεργή ιζηματογένεση είναι ταχύτερη κοντά στις κύριες ρηξιγενείς ζώνες, οι οποίες ελέγχουν την τεκτονική τους βύθιση. Από τα αποτελέσματα προκύπτει επίσης ότι ο ρυθμός της πρόσφατης ιζηματογένεσης στον Κόλπο των Αλκυονίδων είναι μικρότερος από αυτόν στη κεντρική λεκάνη του Β. Ευβοϊκού κόλπου. Λέξεις Κλειδια: Ενεργός ιζηματογένεση, Pb-2, Κόλπος Αλκυονίδων, Β. Ευβοϊκός Κόλπος ACTIVE SEDIMENTATION RATES IN THE NORTHERN EVIA GULF AND THE ALKYONIDES GULF. COMPARISON USING THE Pb-2 METHOD. H. Kaberi and D. Sakellariou Hellenic Centre for Marine Research, Institute of Oceanography, Anavyssos, GR-1913 ABSTRACT The active sedimentation rates (-12 years) were calculated in two cores collected in the Northern Evia Gulf and in two cores from the Alkyonides Gulf. These gulfs are two similar, asymmetric sedimentation basins concerning their morphology and geological structure, they are characterized by high seismicity and constitute two of the most active regions of Central Greece in terms of neotectonic deformation. The aim of this work is to compare the active sedimentation rates in the two basins in respect to their neotectonic regime. The sedimentation rates were calculated using the Pb-2 method. The sedimentation rate in the deep basin of the N. Evia Gulf was found,33cm/y close to the northern, fault-controlled slope and,26cm/y near the southern margin of the basin. In the Alkyonides Gulf the sedimentation rate on the northern, gentle slope was found approximately,cm/y, while close to the southern, steep, faulted margin it was found,27cm/y. The comparison between the two basins shows that the sedimentation is faster in the vicinity of the main faults, which control their evolution and the location of the depocenters, and decreases towards the non-faulted opposite margin. Nevertheless, it appears that in the Alkyonides Gulf the recent sedimentation is slower than in the Northern Evia Gulf. Key words: Active sedimentation, Pb-2, Alkyonides Gulf, N. Evia Gulf

2 832 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η σύγκριση του ενεργού ρυθμού ιζηματογένεσης σε δύο παρόμοιες μορφολογικά και γεωλογικά λεκάνες ιζηματογένεσης, όπως είναι οι λεκάνες του Β. Ευβοϊκού Κόλπου και του Κόλπου των Αλκυονίδων. Ο Βόρειος Ευβοϊκός Κόλπος και ο Κόλπος των Αλκυονίδων αποτελούν δύο από τις πλέον ενεργές από νεοτεκτονικής πλευράς περιοχές της Κεντρικής Ελλάδας. Και οι δύο Κόλποι χαρακτηρίζονται από υψηλή σεισμικότητα (ΠαπαζΑχος & ΠαπαζΑχου, 1989) και την παρουσία σημαντικών ρηξιγενών ζωνών κατά μήκος των περιθωρίων τους. Η λεκάνη του Κόλπου των Αλκυονίδων (Εικ. 1) αποτελεί μία τεκτονικά ασύμμετρη δομή, η εξέλιξη της οποίας ελέγχεται κατά κύριο λόγο από τα ενεργά ρήγματα του απότομου νότιου περιθωρίου της. Σημαντικές ρηξιγενείς ζώνες κατά μήκος της βάσης του χερσαίου και του υποθαλάσσιου πρανούς έχουν προκαλέσει την τεκτονική βύθιση της λεκάνης (Sakellariou et al., 24). Το μέγιστο βάθος του Κόλπου φτάνει τα 4m, ενώ αντίστοιχο είναι το μέγιστο πάχος των ιζημάτων που έχουν αποτεθεί. Παρόμοια νεοτεκτονική δομή παρατηρείται και στη κεντρική λεκάνη του Β. Ευβοϊκού Κόλπου. Το μέγιστο βάθος της λεκάνης φτάνει τα 44m, ενώ το πάχος των ιζημάτων υπερβαίνει τα 3m (Εικ. 2). Αντίθετα με τον Κόλπο των Αλκυονίδων, το βόρειο-βορειοανατολικό περιθώριο της λεκάνης χαρακτηρίζεται από απότομα πρανή, τα οποία έχουν δημιουργηθεί κατά μήκος σημαντικών ρηξιγενών ζωνών (Sakellariou et al., this volume). Το βόρειο περιθώριο έχει ήπιες κλίσεις και μορφολογία, όπως αντίστοιχα το νότιο περιθώριο του Κόλπου των Αλκυονίδων. Σύμφωνα με τα παραπάνω, οι δύο λεκάνες είναι συγκρίσιμες ως προς την μορφολογία και την νεοτεκτονική εξέλιξη και δομή τους. Η προσφορά χερσογενούς υλικού και στις δύο λεκάνες γίνεται από ποταμο - χείμαρρους με εποχιακή ροή, οι οποίοι αποστραγγίζουν τις τεκτονικά ανυψούμενες, χερσαίες περιοχές που τις περιβάλλουν. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Από κάθε μία από τις δύο λεκάνες συλλέχθηκαν πυρήνες ιζήματος με πυρηνολήπτη βαρύτητας (gravity corer) και κιβωτιοειδή δειγματολήπτη (box corer). Οι θέσεις των δειγματοληψιών ήταν διατεταγμένες σε διεύθυνση κάθετα προς αυτήν των κύριων ρηξιγενών ζωνών που ελέγχουν την νεοτεκτονική εξέλιξη των δύο λεκανών (Εικ. 1 & 2). Από τους πυρήνες αυτούς αναλύθηκαν υποδείγματα ιζήματος ανά 1 cm μέχρι τα 2 cm και αραιότερα στα βαθύτερα στρώματα. Για ακριβέστερο υπολογισμό του ρυθμού ιζηματο- Εικόνα 1: Μορφολογικός χάρτης του Κόλπου των Αλκυονίδων με τις κύριες ρηξιγενείς δομές και τις θέσεις δειγματοληψίας (Sakellariou et al., 24).

3 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 833 Εικόνα 2: Μορφολογικός χάρτης του κεντρικού τμήματος του Β. Ευβοϊκού Κόλπου με τις κύριες ρηξιγενείς δομές και τις θέσεις δειγματοληψίας. γένεσης, σε κάθε σταθμό η δειγματοληψία των πρώτων cm του ιζήματος από τον box corer έγινε και με σύριγγα διατομής 2 cm όπου τα υποδείγματα ελήφθησαν ανά 3 mm. Για τον υπολογισμό των ρυθμών ιζηματογένεσης έγινε ανάλυση στο ίζημα του 2 Po που εκπέμπει α-σωματίδια και το οποίο μέσα στα ιζήματα βρίσκεται σε διαρκή ισορροπία με τον 2 Pb. Η αναλυτική μέθοδος για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης του 2 Pb στηρίζεται στην ολική διαλυτοποίηση του ιζήματος σύμφωνα με την μέθοδο των Sanchez-Cabeza et al. (1998) και προσρόφηση του Po στην επιφάνεια δίσκου από φύλλο καθαρού αργύρου. Το φύλλο αργύρου, μετά την εναπόθεση του Ρο, επικαλυμμένο με δύο φύλλα ZnS τοποθετείται στην επιφάνεια φωτοπολ/στή. Το προσροφημένο Po εκπέμπει αποκλειστικά σωματίδια α τα οποία μετατρέπονται σε φωτόνια (Radakovitch, 199). Χρησιμοποιήθηκε συσκευή μέτρησης ολικής α ακτινοβολίας της ORTEC EG&G. Η βαθμονόμηση των φωτοπολ/στών έγινε με πηγή 239 Pu. Το ισότοπο του 2 Pb βρίσκεται στα θαλάσσια ιζήματα ως μέλος της αλυσίδας διάσπασης του 238 U ( 2 Pb υποβάθρου). Μία επιπλέον ποσότητα όμως του ισοτόπου ( 2 Pb xs ) εισάγεται στο θαλάσσιο περιβάλλον κυρίως από την ατμόσφαιρα. Για τον λόγο αυτό, στα επιφανειακά ιζήματα η ενεργότητα του 2 Pb είναι αυξημένη και μειώνεται με το βάθος καθώς το ισότοπο διασπάται. Σύμφωνα με τον χρόνο ημιζωής του 2 Pb (22,4 χρόνια) μέσα σε -12 χρόνια η επιπλέον ποσότητα ( 2 Pb xs ) θεωρείται ότι έχει διασπαστεί ενώ στα βαθύτερα στρώματα του ιζήματος απομένει η συγκέντρωση υποβάθρου. Ο ρυθμός ιζηματογένεσης υπολογίζεται με μαθηματικά μοντέλα στην περιοχή του ιζήματος όπου υπάρχει η επιπλέον ποσότητα του ισοτόπου ( 2 Pb xs ). Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο CRS (Constant Rate of Supply; Appleby and Oldfield, 1978). ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ- ΣΥΖΗΤΗΣΗ Η κατακόρυφη κατανομή του 2 Pb xs στους πυρήνες NEV 12 και NEV 13 του Β. Ευβοϊκού κόλπου φαίνεται στην Εικόνα 3. Το επιφανειακό στρώμα του πυρήνα NEV 12, μέχρι το βάθος των 7 cm περίπου, φαίνεται αναμοχλευμένο και για το λόγο αυτό δεν χρησιμοποιείται στον υπολογισμό του ρυθμού ιζηματογένεσης. Επίσης στο βάθος των 3 cm η ενεργότητα του 2 Pb έχει φθάσει στο επίπεδο της τιμής του υποβάθρου. Ο ρυθμός ιζηματογένεσης υπολογίστηκε από τις ενεργότητες του 2 Pb xs που μετρήθηκαν από το βάθος των 7 cm μέχρι τα 3 cm και σύμ-

4 834 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας NEV-12 2 Pb xs (dpm/g), 2, 4, 6, 8,, NEV-13 2 Pb xs (dpm/g), 2, 4, 6, 8,, Core depth (cm) 2 2 Core depth (cm) Εικόνα 3. Κατακόρυφη κατανομή της ενεργότητας του 2Pbxs στους πυρήνες NEV 12 και NEV φωνα με το CRS μοντέλο η μέγιστη τιμή φθάνει τα,26 cm/y. Στον πυρήνα NEV 13, αντίστοιχα, τα ανώτερα 6 cm περίπου φαίνονται αναμοχλευμένα, ενώ και εδώ η ενεργότητα υποβάθρου ταυτοποιήθηκε από τα 3 cm. Το μοντέλο CRS χρησιμοποιήθηκε και σε αυτή την περίπτωση στο τμήμα του ιζήματος από τα 6cm μέχρι τα 3cm, και έδωσε έναν ρυθμό ιζηματογένεσης περίπου,33 cm/y, τιμή η οποία με βάση τις παραδοχές που έγιναν είναι η μέγιστη. Η κατακόρυφη κατανομή της ενεργότητας του 2 Pb xs στον πυρήνα COR 42 στο νότιο τμήμα του κόλπου των Αλκυονίδων (Εικ. 4) δείχνει μία κανονική μείωση από τα 4,7 cm μέχρι τα cm κάτω από την επιφάνεια του ιζήματος, περίπου. Από τα 11 έως τα 19 cm και από τα 2 έως τα 27 cm παρατηρούνται δύο στρώματα ιζήματος με σχεδόν σταθερή με το βάθος συγκέντρωση 2 Pb xs, ενώ η μακροσκοπική παρατήρηση του πυρήνα έδειξε ότι αυτοί οι ορίζοντες ιζήματος παρουσιάζουν αισθητή αλλαγή χρώματος. Από τον συνδυασμό των δύο παρατηρήσεων γίνεται φανερό ότι προήλθαν από δύο επεισόδια τουρβιδιτικής ροής λάσπης. Παρόλα αυτά φαίνεται ότι από τα 19 cm βάθος, εάν δεν είχε παρεμβληθεί η δεύτερη ροή λάσπης, ο 2 Pb xs έχει διασπαστεί τελείως. Η τιμή υποβάθρου βρέθηκε στα ίδια επίπεδα με άλλους πυρήνες που έχουν αναλυθεί στην λεκάνη του Κορινθιακού κόλπου (Sakellariou et al., 24). Ο μέσος ρυθμός πρόσφατης ιζηματογένεσης υπολογίστηκε με το μοντέλο CRS και βρέθηκε,27 cm/y το μέγιστο. Πρέπει να σημειωθεί ότι εάν, με το ίδιο μαθηματικό μοντέλο, υπολογιστεί ο ρυθμός στον ορίζοντα της κανονικής ιζηματογένεσης (4-cm) τότε βρίσκεται αρκετά μικρότερος (,14 cm/y). Ο πυρήνας COR 44 ανακτήθηκε από βάθος 28m στο χαμηλότερο βόρειο πρανές της λεκάνης των Αλκυονίδων, έχει μήκος 4cm και φαίνεται να αποτελείται από αποθέσεις ιλύος. Στην κατακόρυφη κατανομή του 2 Pb xs (Εικ.4) και στα πρώτα 2-3cm κάτω από την επιφάνεια του ιζήματος παρατηρούνται αυξομειώσεις της συγκέντρωσης του ισοτόπου ενώ μέχρι τα cm,

5 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 83 C Ο R 42 2 Pb xs (dpm/g), 2, 4, 6, 8,, C O R 44 2 Pb xs (dpm/g), 2, 4, 6, 8,, core depth (cm) 2 core depth (cm) Εικόνα 4. Κατακόρυφη κατανομή της ενεργότητας του 2 Pb xs στους πυρήνες COR 42 και COR 44. όπου και η συγκέντρωση του 2 Pb xs έφθασε στο επίπεδο της τιμής υποβάθρου, φαίνεται σταδιακή μείωση του 2 Pb xs. Στα ενδιάμεσα στρώματα (3,7-4,7 και,7-8,2 cm) παρατηρήθηκαν δύο ορίζοντες με ελαφρά αυξανόμενη συγκέντρωση 2 Pb xs, οι οποίοι θα μπορούσαν να ταυτισθούν με επεισόδια απόθεσης λάσπης από τουρβιδιτική ροή στο πρανές, παρόλο που δεν έγιναν διακριτά κατά την μακροσκοπική περιγραφή του πυρήνα. Σύμφωνα με το μοντέλο CRS μία μέση μέγιστη τιμή του ρυθμού ιζηματογένεσης είναι,cm/y. Χρησιμοποιώντας αυτήν την τιμή ταχύτητας ιζηματογένεσης και την μέση τιμή (,27 cm/y) για τον πυρήνα COR 42, μπορούμε να υπολογίσουμε ότι τα δύο πιο πρόσφατα επεισόδια ροής λάσπης στους δύο πυρήνες ταυτίζονται χρονολογικά και να συμπεράνουμε ότι πιθανόν να πρόκειται για το ίδιο επεισόδιο. Από τα παραπάνω προκύπτει ότι και στις δύο ενεργές, νεοτεκτονικές λεκάνες οι μέγιστες τιμές ρυθμού ιζηματογένεσης παρατηρήθηκαν στις περιοχές του μέγιστου ρυθμού τεκτονικής βύθισης, οι οποίες εντοπίζονται κοντά στις κύριες ρηξιγενείς ζώνες. Εκτός τούτου, στις περιοχές αυτές παρατηρείται και το μέγιστο πάχος ιζημάτων στις δύο λεκάνες. Επομένως το σημερινό καθεστώς ιζηματογένεσης και κατ επέκταση τεκτονικής βύθισης στις δύο λεκάνες είναι συμβατό με το καθεστώς στο οποίο οφείλεται η εξέλιξη των δύο λεκανών. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Appleby, P.G., Oldfield, F., The calculation of lead-2 dates assuming a constant rate of supply of unsupported 2 Pb to the sediment. Catena,, 1-8. Παπαζάχος Β. και Παπαζάχου Κ., Οι σεισμοί της Ελλάδας. Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη, 36 σελ. Radakovitch, O., 199. Ιtude du transfert et du dιpτt du matιriel particulaire par le 2 Po et le 2 Pb. Application aux marges continentales du Golfe de Gascogne (NE Atlantique) et du Golfe du Lion (NW Mιditerranιe). PhD Thesis Univ. of Perpignan.

6 836 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας Sakellariou, D., Lykousis, V., Kaberi, H., Alexandri, S., Rousakis, G., Nomikou, P., Georgiou, P. & Ballas, D., 24. Late Quaternary evolution of the Alkyonides Gulf basin, Central Greece. 37 th CIESM Congr., Proc., p. 66. Sakellariou, D., Kapsimalis, V., Rousakis, G., Georgiou, P., Kaberi, H., Kanellopoulos, T., Lykousis V., Papoulia I., 26. Paleogeographical evolution of the North Evia Gulf in Late Quaternary. This volume. Sanchez-Cabeza, J.A., Masquι, P., Ani- Ragolta, I., Pb and 2 Po analysis in sediments and soils by microwave acid digestion. Journal of Radioactivity and Nuclear Chemistry, 227(1-2),