ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΓΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΤΥΡΦΩΝΑ BADAS, ΤΟΥ ΜΠΡΟΥΝΕΙ ΝΤΑΡΟΥΣΣΑΛΑΜ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΓΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΤΥΡΦΩΝΑ BADAS, ΤΟΥ ΜΠΡΟΥΝΕΙ ΝΤΑΡΟΥΣΣΑΛΑΜ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΔΙΠΛΩΜΑ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΣΤΙΣ ΟΡΥΚΤΕΣ ΠΡΩΤΕΣ ΥΛΕΣ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Γεώργιος Δρούκας Γεωλόγος ΠΑΤΡΑ, Δεκέμβριος 2021

ii

Τα μέλη της Τριμελούς Εξεταστικής Επιτροπής Κίμων Χρηστάνης, Επιβλέπων Σταύρος Καλαϊτζίδης Παύλος Αβραμίδης Βασίλης Τσικούρας, Επιστημονικός σύμβουλος iii

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα εργασία έχει ως στόχο αφενός την αναπαράσταση των γεωλογικών διεργασιών που έλαβαν χώρα κατά τον σχηματισμό του ενεργού τροπικού τυρφώνα της περιοχής Badas, στο Μπρουνέι Νταρουσσαλάμ, και αφετέρου την υποβολή προτάσεων για την προστασία του. Πιο συγκεκριμένα η έρευνα εστιάζει στον προσδιορισμό των ποιοτικών και ποσοτικών χαρακτηριστικών των δομικών συστατικών τόσο του οργανικού, όσο και του ανόργανου κλάσματος των οργανογενών ιζημάτων, με στόχο την κατανόηση των συνθηκών που σχηματίζεται ο συγκεκριμένος τυρφώνα και τη συλλογή δεδομένων που θα βοηθήσουν στην επιλογή των βέλτιστων πρακτικών όσον αφορά στη διαχείριση αυτών των ευαίσθητων συστημάτων υψηλής σπουδαιότητας. Σε αυτό το σημείο θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους εκείνους που συνέλαβαν και βοήθησαν στην ολοκλήρωση της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας. Πρώτα και κύρια θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή κ. Κίμωνα Χρηστάνη για την εμπιστοσύνη του και την ανάθεση του θέματος της παρούσας εργασίας, την αστείρευτη υπομονή και επιμονή που έδειξε σε όλες τις δυσκολίες που παρουσιάστηκαν σε αυτήν την συνεργασία, τις συμβουλές του προς την κατεύθυνση της έρευνας, καθώς επίσης και την μετάδοση των πολύτιμων εμπειριών και γνώσεων του. Ιδιαίτερες ευχαριστίες απευθύνονται στον Αναπληρωτή Καθηγητή κ. Σταύρο Καλαϊτζίδη για την συνεισφορά των γνώσεων, την επιμονή του, τις πολύτιμες συμβουλές του και την εποικοδομητική κριτική του σε όλα τα στάδια της εκπόνησης της εργασίας. Ευχαριστώ θερμά τον Αναπληρωτή Καθηγητή κ. Βασίλη Τσικούρα του τμήματος Γεωεπιστημών του Universiti Brunei Darussalam, που επιτέλεσε επιστημονικός σύμβουλος καθ όλη τη διάρκεια της παρούσας εργασίας, καθώς και για την πολύτιμη συνεισφορά του στο κομμάτι της εργασίας υπαίθρου, καθώς και στη συνολική προσπάθεια οργάνωσης της ερευνητικής εργασίας. Εν συνεχεία, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Αναπληρωτή καθηγητή Παύλο Αβραμίδη για την συμμετοχή του στη τριμελή συμβουλευτική επιτροπή. i

Ξεχωριστά θα ήθελα να ευχαριστήσω τα άλλα μέλη της ερευνητικής ομάδας που συνέλαβαν τόσο στο στάδιο της δειγματοληψίας, όσο και στην διεκπεραίωση εργαστηριακών αναλύσεων: την Δρ. Έλενα Υφαντή, τον υποψήφιο διδάκτορα Κωνσταντίνο Περλέρο, τον μεταπτυχιακό φοιτητή Muhammad Syazwan Bin Omar και τον προπτυχιακό φοιτητή Muhammad Affi Syazwan Bin Mohammad Sofian. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω την Δρ. Παρασκευή Λαμπροπούλου για την βοήθειά της στους ορυκτολογικούς προσδιορισμούς με το περιθλασίμετρο ακτίνων Χ, την Δρ. Βάγια Ξανθοπούλου από το Εργαστήριο Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας και Μικροανάλυσης της Σχολής Θετικών Επιστημών Πανεπιστημίου Πατρών, για την εκτέλεση των αναλύσεων στο περιθλασίμετρο ακτίνων Χ φθορισμού, την Δρ. Ελένη Χαμηλάκη από το Εργαστήριο Ανάλυσης Ρευστών και Πυρήνων Υπογείων Ταμιευτήρων του Πολυτεχνείου Κρήτης για την εκτέλεση της άμεσης ανάλυσης των δειγμάτων, καθώς επίσης και τον Δρ. Γιάννη Μανιάτη από το Εργαστήριο Αρχαιομετρίας του Εθνικού Κέντρου Έρευνας Φυσικών Επιστημών «ΔΗΜΟΚΤΡΙΤΟΣ» για τις αναλύσεις ραδιοχρονολόγησης. Αισθάνομαι επίσης την ανάγκη να ευχαριστήσω τους υποψήφιους διδάκτορες Μαρία- Έλλη Δαμουλιάνου και Νικόλαο Σοφή για την βοήθεια και την στήριξη που μου προσέφεραν καθ όλη τη διάρκεια της παρούσας εργασίας. Τέλος θα ήθελα να πω ένα μεγάλο ευχαριστώ στους γονείς μου, καθώς επίσης και τα αδέρφια μου για όλα εκείνα που μου πρόσφεραν σε όλη τη διάρκεια των προπτυχιακών και μεταπτυχιακών σπουδών μου. ii

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Οι τυρφώνες συνιστούν ένα αρκετά σημαντικό αντικείμενο έρευνας, καθώς αποτελούν ευαίσθητα οικοσυστήματα υψηλής σπουδαιότητας λόγω της πλούσιας πανίδας και χλωρίδας που φιλοξενούν. Επιπρόσθετα η τύρφη αξιοποιείται σε διάφορες εφαρμογές, όπως στη γεωργία, τη χημική βιομηχανία και την παραγωγή ενέργειας. Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μέρος της ευρύτερης υπό εξέλιξη μελέτης των ενεργών τροπικών τυρφώνων, που εξαπλώνονται σχεδόν σε όλη την έκταση του Μπρουνέι Νταρουσσαλάμ. Πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια διμερούς συνεργασίας του Πανεπιστημίου Πατρών με το Universiti Brunei Darussalam με σκοπό τη χαρτογράφηση και τη συλλογή και εξέταση δειγμάτων από τους κύριους τυρφώνες της χώρας. Στην εργασία διερευνώνται οι γεωλογικές διεργασίες που έλαβαν χώρα στον τυρφώνα Badas, ο οποίος βρίσκεται στο ΒΔ τμήμα της χώρας. Στόχος της έρευνας είναι ο προσδιορισμός των ποιοτικών χαρακτηριστικών της τύρφης και των λοιπών ιζημάτων, καθώς και η αναπαράσταση των περιβαλλοντικών παραμέτρων, κάτω από τις οποίες εξελίχθηκε η τυρφογένεση. Πιο αναλυτικά, πραγματοποιήθηκαν προσεγγιστική και στοιχειακή ανάλυση, προσδιορισμοί του ph και της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (ec), των ορυκτολογικών φάσεων με τη μέθοδο της περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ (ΧRD), της ανθρακοπετρογραφικής σύστασης, της στοιχειακής σύστασης με τη μέθοδο της φασματοσκοπίας φθορισμού ακτίνων Χ (XRF), και παράλληλα χρονολογήθηκαν τα στρώματα της τύρφης με 14 C. Από τα δείγματα που εξετάστηκαν, συμπεραίνεται ότι ο τυρφώνας είναι ολιγοτροφικός. Η τέφρα στα οργανογενή ιζήματα κυμαίνεται από 0,6 έως 21,5%. Το μέγιστο πάχος τύρφης που διατρήθηκε ανέρχεται σε 7,5 m και το μέγιστο πάχος τύρφης εκτιμάται ότι ξεπερνά τα 40 m. Το βαθύτερο στρώμα τύρφης έχει ηλικία 4.466 ±62 ΒP και ο μέσος ετήσιος ρυθμός τυρφογένεσης είναι περίπου 1,7 mm. Οι κύριοι παράγοντες που ελέγχουν την είσοδο των ανόργανων συστατικών στον τυρφώνα, είναι τα μετεωρικά κατακρημνίσματα και οι αιολικές διεργασίες (άνεμος). Τα ανόργανα συστατικά της τύρφης αποτελούνται κυρίως από πυριτικά ορυκτά, ενώ θειούχα, θειικά και οξείδια αποτελούν τις επουσιώδεις ορυκτολογικές παραγενέσεις. Επικρατεί η ομάδα του Χουμινίτη, με το maceral Προ-Τεξτινίτη να παρουσιάζει τη μεγαλύτερη συχνότητα εμφάνισης. Τα περισσότερα δείγματα αποτέθηκαν σε περιβάλλον υγρού τροπικού δασοτυρφώνα, ενώ για κάποια υποδηλώνεται ξηρότερο περιβάλλον. iii

ABSTRACT Peatlands constitute significantly sensitive ecosystems due to the rich fauna and flora they host; thus, they offer an extremely interesting field for research. Peat is used in various applications such as in agriculture, chemical industry and fueling power stations. The present study is part of a broad research conducted in collaboration by the University of Patras and the Universiti Brunei Darussalam; the aim is to understand the complexity of the active tropical peatlands expanding throughout Brunei Darussalam s territory. The study comprises the mapping and coring of the active Badas tropical peatland located near the towns Siera and Liang, in order to determine the geological factors affecting the peatland s evolution and reconstruct the depositional palaeoenvironment. A series of laboratory examinations were performed on the collected samples, including proximate, ultimate, maceral, mineralogical and geochemical analyses, measurements of ph and electrical conductivity and 14 C dating. The peat accumulation took place under oligotrophic conditions (0.6-21.5%, ash yield on dry basis), confirmed also by the low ec values. The maximum drilled peat thickness is 7.5 m, while the maximum thickness may exceed 20 m. The deepest peat layer proves an age about 4.466 ± 62 yr ΒP and the average annual peat accumulation rate is 1.7 mm. Rainfalls and aeolian processes constitute the factors controlling the inorganic influx into the Badas peatland. The main minerals included in the peat, are silicates (clay minerals, quartz and feldspars) and subordinately, sulphides, sulphates and oxides. Regarding the coal-petrography composition, the Huminite group predominates, with a clear domination of Pre-Textinite. The depositional environment was mainly wet forest bog and, to a lesser extent, dry forest bog. iv

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΡΟΛΟΓΟΣ... i ΠΕΡΙΛΗΨΗ... iii ABSTRACT... iv ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ... v 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 1 Παγκόσμια εξάπλωση τυρφώνων... 2 Μπρουνέι Νταρουσσαλάμ... 4 Κλίμα... 5 Βλάστηση... 5 2. ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ... 7 Γεωλογικά χαρακτηριστικά της Νήσου Βόρνεο... 8 Γεωλογικά χαρακτηριστικά του Μπρουνέι... 2 2.2.1. Άνω Κρητιδικό Κάτω Μειόκαινο... 11 2.2.2. Κάτω Μειόκαινο - Τεταρτογενές... 12 2.2.3. Τεταρτογενή ιζήματα... 13 Περιοχή μελέτης... 15 3. ΣΚΟΠΟΣ... 16 4. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ... 17 Εργασία Υπαίθρου... 17 Ψηφιακό μοντέλο αναγλύφου... 19 Εργαστηριακοί προσδιορισμοί... 19 4.3.1. Προσεγγιστική ανάλυση... 19 4.3.2. Προσδιορισμός ph και ηλεκτρικής αγωγιμότητας... 20 4.3.3. Άμεση ανάλυση... 21 4.3.4. Ορυκτολογική ανάλυση... 21 4.3.5. Ραδιοχρονολόγηση με 14 C... 22 4.3.6. Προσδιορισμός στοιχείων και ιχνοστοιχείων... 23 4.3.7. Ανθρακοπετρογραφική εξέταση... 23 5. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ... 26 Εργασία Υπαίθρου και ιζηματολογικά χαρακτηριστικά... 26 Προσεγγιστική ανάλυση... 28 v

5.2.1. Προσδιορισμός υγρασίας και τέφρας... 28 Άμεση ανάλυση... 28 Προσδιορισμός ph και ec... 29 Αποτελέσματα ορυκτολογικής σύστασης... 30 Αποτελέσματα Ραδιοχρονολόγησης... 31 Στοιχειακή σύσταση... 32 Ανθρακοπετρογραφική σύσταση... 33 5.8.1. Maceral... 33 6. ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ... 43 Αναπαράσταση του τυρφώνα μελέτης... 43 Ποιοτικά χαρακτηριστικά τυρφώνα... 45 Αναπαράσταση περιβάλλοντος τυρφογένεσης... 49 6.3.1. Διάγραμμα van Krevelen... 49 6.3.2. Διάγραμμα Mukhopadhyay... 51 6.3.3. Διάγραμμα TPI-GI... 53 6.3.4. Διάγραμμα GWI-VI... 55 7. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ... 59 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 60 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ I... 69 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ IΙ... 73 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙΙ... 95 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙV... 103 vi

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η μελέτη των τυρφώνων τα τελευταία χρόνια απασχολεί ολοένα και περισσότερο την επιστημονική κοινότητα, τόσο ως προς την περιβαλλοντική συνιστώσα της βιώσιμης διαχείρισης αυτών των υγροτοπικών συστημάτων, όσο και ως προς την κατανόηση των διαφόρων διεργασιών που προκύπτουν, αλληλοεπιδρώντας με το ανθρωπογενές περιβάλλον (π.χ. εκπομπές αερίων, φαινόμενο θερμοκηπίου, κύκλος του κλίματος και κλιματικές μεταβολές) (Joosten and Clarke, 2002). Ως τύρφη ορίζεται ένα χαλαρό ίζημα με χρώμα από κιτρινοκάστανο έως σκουροκάστανο, πλούσιο σε οργανικό υλικό (>50% κ.β.), που προέρχεται από ελόβια βλάστηση (Joosten and Clarke, 2002). Σχηματίζεται σε υδάτινο περιβάλλον με στάσιμα νερά, δηλ. σε έλη, σε συνθήκες έλλειψης ατμοσφαιρικού αέρα με τη συσσώρευση αποσυντιθέμενων και χουμιωμένων φυτικών λειψάνων, ενώ η φυσική υγρασία είναι υψηλότερη από 75% κ.β. (Del Rio et al., 1992). Έλη, στα οποία έχει αποτεθεί τύρφη πάχους τουλάχιστον 30 cm, καλούνται τυρφώνες (Joosten and Clarke, 2002). Κατά τη διαδικασία της τυρφογένεσης το οργανικό υλικό θάβεται κάτω από νεότερα στρώματα τύρφης ή και ανόργανα ιζήματα, ως εκ τούτου οι τυρφώνες χαρακτηρίζονται ως φυσικοί ταμιευτήρες στοιχειακού άνθρακα (Page and Hooijer, 2016). Λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε φυσική υγρασία η τύρφη μετά από συμπίεση στην παλάμη αποβάλλει νερό και κόβεται εύκολα με το χέρι. Μακροσκοπικά, εύκολα διακρίνονται λείψανα φυτών (ρίζες, κλαδιά, φύλλα κ.ά.) και οργανισμών. Το ειδικό βάρος της τύρφης κυμαίνεται μεταξύ 1,3-1,6 g/cm 3, ενώ η θερμογόνος δύναμη (επί ξηρού) ανέρχεται σε 3.500-5.000 kcal/kg (Gore, 1983). Σε πολλές χώρες, όπως οι Βαλτικές, η Ρωσία, το Μπουρουντί, καθώς και σε ορισμένες επαρχίες την Κίνας, η τύρφη αποτελεί καύσιμο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά και πρώτη ύλη για διάφορες βιομηχανικές και εμπορικές χρήσεις (παρασκευή εδαφοβελτιωτικών, παραγωγή χημικών προϊόντων) (Joosten and Clarke, 2002). Σύμφωνα με τους Joosten and Clarke (2002), οι τυρφώνες χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: Χαμηλοί ή κάτω-τυρφώνες: Ονομάζονται οι τυρφώνες, που σχηματίζονται σε τοπογραφικά σχετικά χαμηλές περιοχές, στις οποίες λιμνάζουν νερά (τοπογενείς). Η 1

τροφοδοσία αυτών των τυρφώνων γίνεται με επιφανειακά ή/και υπόγεια νερά, πλούσια σε ανόργανα συστατικά (ευτροφικοί τυρφώνες). Υψηλοί ή άνω-τυρφώνες: Καλούνται οι τυρφώνες που η επιφάνεια σχηματισμού τους βρίσκεται υψηλότερα από τη μέση εδαφική στάθμη της γύρω περιοχής. Η τροφοδοσία των υψηλών τυρφώνων γίνεται αποκλειστικά από τα μετεωρικά κατακρημνίσματα (ομβρογενείς τυρφώνες), γεγονός που οδηγεί σε περιορισμένη περιεκτικότητα της τύρφης σε ανόργανα συστατικά. Στη φύση η μετάβαση από τοπογενή τυρφώνα σε ομβρογενή γίνεται μέσω του ενδιάμεσου τυρφώνα, που διαθέτει ιδιότητες και χαρακτηριστικά ανάμικτα. Οι ενδιάμεσοι τυρφώνες είναι περιορισμένου πάχους και ενδιαφέροντος. Παγκόσμια εξάπλωση τυρφώνων Οι τυρφώνες εμφανίζονται σε κάθε ήπειρο, από τον τροπικό κύκλο μέχρι την πολική ζώνη, καλύπτοντας συνολικά περίπου το 3% της παγκόσμιας χέρσου (Martini et al., 2006). Σύμφωνα με τον Χu et al. (2018) περίπου το 70% της συνολικής έκτασης τυρφώνων βρίσκονται σε χώρες της Βόρειας Αμερικής και της Ασίας. Επίσης σημαντικές εκτάσεις τυρφώνων υπάρχουν σε χώρες της Ευρώπης και της Νότιας Αμερικής με ποσοστό κάλυψης 12,5% και 11,5%, αντίστοιχα, ενώ σε χώρες της Αφρικής και της Ωκεανίας το ποσοστό κάλυψης είναι < 5% (4,4% και 1,6%, αντίστοιχα). Σύμφωνα με τους Joosten and Clarke (2002) η συνολική επιφάνεια που καλύπτουν οι τυρφώνες εκτιμάται ότι είναι περίπου 4Χ10 6 km 2, εκ των οποίων, τα 3,6Χ10 6 km 2 βρίσκονται στις εύκρατες και υπο-αρκτικές κλιματικές περιοχές, ενώ περίπου 0,4Χ10 6 km 2 βρίσκονται στις τροπικές περιοχές. Σύμφωνα με τους Rieley and Page (2016) η συνολική έκταση των τροπικών τυρφώνων κυμαίνεται από 0,38-0,67Χ10 6 km 2, ενώ σύμφωνα με τους Suhip et al. (2020) κυμαίνεται από 0,27-0,57Χ10 6 km 2. Τροπικοί τυρφώνες συναντώνται σε χώρες της κεντρικής Αφρικής, της νότιας Αμερικής, καθώς και της ΝΑ Ασίας. H μεγαλύτερη έκταση τυρφώνων, περίπου το 57%, συναντάται στις χώρες της ΝΑ Ασίας. Ακολουθούν οι τροπικοί τυρφώνες της Νότιας Αμερικής (24%) και της Κεντρικής Αφρικής (13%), ενώ μικρότερης έκτασης είναι οι τροπικοί τυρφώνες της Κεντρικής Αμερικής, της Ασίας και της Ωκεανίας (Page et al., 2011). Σύμφωνα με τον Morley at al. (1973) 2

το μέσο πάχος της τύρφης στις τροπικές περιοχές ξεπερνάει τα 5-7 m και σε ορισμένες περιοχές υπερβαίνει τα 15 m, ενώ σύμφωνα με τους Rieley and Page (2016) το μέσο πάχος τύρφης στις τροπικές περιοχές της ΝΑ Ασίας ξεπερνάει τα 10 m. Η τροπική τύρφη περιέχει χαμηλή τέφρα (τυπικά λιγότερο από 2%), υψηλή περιεκτικότητα σε C (50-60% κ.β. επί ξηρού) και έχει χαμηλό ph (3,0-4,0) (Subagjo & Driessen, 1978). Κατά τον Diessel (1996) εκτός από τον μεγάλο ρυθμό σχηματισμού νέων φυτών, καθοριστικός επίσης σημαντικός ρόλος για τον σχηματισμό τεράστιων ποσοτήτων τύρφης, είναι το κλίμα που επικρατεί στις τροπικές/υποτροπικές περιοχές. Πιο συγκεκριμένα οι βιοχημικές διεργασίες που γίνονται κατά το στάδιο της τυρφοποίησης, επιταχύνονται σε ζεστό κλίμα (τροπικό υποτροπικό). Σύμφωνα με την Teichmüller (1958) η βακτηριδιακή αποδόμηση της κυτταρίνης αυξάνεται σε θερμοκρασίες από 35-40 ο C, ενώ οι Takada et al. (2016) αναφέρουν, ότι οι χαμηλές τιμές ph καθώς και οι χαμηλές τιμές διαλυμένου οξυγόνου των νερών στους τροπικούς τυρφώνες δυσχεραίνουν την αποσύνθεση της οργανικής ύλης, με αποτέλεσμα τη συσσώρευση μεγάλου όγκου οργανικού υλικού. Ο μεγάλος ρυθμός συσσώρευσης οργανικού υλικού έχει ως αποτέλεσμα στους ομβρογενείς τυρφώνες τον σχηματισμό δόμων (dome) (Σχήμα 1). Τέτοιες γεωμορφές εμφανίζονται κυρίως στους τροπικούς τυρφώνες της ΝΑ Ασίας, ενώ σε χώρες της Νότιας Αμερικής και Νότιας Αφρικής δεν παρατηρείται ιδιαίτερα αυτό το φαινόμενο (Juck, 1983). Σχήμα 1. Γεωμορφολογική αναπαράσταση δόμου (dome) ομβρογενούς τυρφών. Οι Shiodera et al. (2016) υποστηρίζουν ότι τις τελευταίες δεκαετίες παρατηρούνται σε παγκόσμια κλίμακα έντονα φαινόμενα υποβάθμισης και καταστροφής τον τυρφώνων. Στην ΝΑ 3

Ασία και πιο συγκεκριμένα στη Νήσο Βόρνεο τα τροπικά δάση, καθώς και οι τροπικοί τυρφώνες έχουν καταστραφεί σε ποσοστό που αγγίζει το 20% της αρχικής έκτασης, που ανερχόταν σε 62,650 km 2 (Driessen, 1978). Κύριες αιτίες είναι οι έντονες ανθρωπογενείς δραστηριότητες, το κλίμα της περιοχής, καθώς επίσης και ο συνδυασμός τους. Ανθρωπογενείς δραστηριότητες, όπως η αποστράγγιση για χρήση των περιοχών για καλλιέργεια, έχουν ως αποτέλεσμα την πτώση της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα (Shiodera et al., 2016), οπότε το συσσωρευμένο οργανικό υλικό εκτίθεται σε οξειδωτικές συνθήκες. Ο συνδυασμός του ατμοσφαιρικού αέρα με τις υψηλές θερμοκρασίες που επικρατούν σε αυτές τις περιοχές, αυξάνει τον βαθμό επικινδυνότητας για αυτανάφλεξη της τύρφης. Η αυτανάφλεξη, δηλ. η εκδήλωση πυρκαγιών σε υποβαθμισμένους τυρφώνες, έχει αποτέλεσμα την υποβάθμιση του εδάφους, της βιοποικιλότητας και την καύση αποτεθειμένου C με ταυτόχρονη αύξηση των εκπομπών του CO2 στην ατμόσφαιρα, συμβάλλοντας στην κλιματική αλλαγή (Rieley and Page, 2016). Μπρουνέι Νταρουσσαλάμ Το Μπρουνέι Νταρουσσαλάμ βρίσκεται στη νοτιοανατολική Ασία, στο βορειοδυτικό τμήμα της Νήσου Βόρνεο, και καταλαμβάνει συνολική έκταση 5.765 km 2 (Εικ. 1). Στα βόρεια βρέχεται από την Νότια Θάλασσα της Κίνας, ενώ νότια συνορεύει με την Μαλαισία. Διαθέτει μια έκταση 909 km 2 ενεργών τροπικών τυρφώνων, οι οποίοι καλύπτουν το 15% της συνολικής έκτασης της χώρας (FDBD, 2014). 4

Εικόνα 1. α) Χάρτης της Νήσου Βόρνεο, με λευκό το Μπρουνέι Νταρουσσαλάμ, β) Θέση της Νήσου Βόρνεο στη ΝΑ Ασία. Κλίμα Το Μπρουνέι Νταρουσαλάμ βρίσκεται στον Βόρειο Τροπικό κύκλο, σε γεωγραφικό πλάτος 4 ο βόρεια του ισημερινού και το κλίμα που επικρατεί στην περιοχή χαρακτηρίζεται ως τροπικό, με άφθονη ηλιοφάνεια, ισχυρές καταιγίδες και μικρές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας καθ όλη τη διάρκεια του χρόνου. Πιο συγκεκριμένα, οι εποχικές περίοδοι διακρίνονται στην περίοδο της ξηρασίας και την περίοδο των μουσώνων. Κατά την περίοδο ξηρασίας η θερμοκρασία κυμαίνεται από 25 έως 37 o C, ενώ παρατηρούνται σχετικά λίγες βροχοπτώσεις. Την περίοδο των μουσώνων οι θερμοκρασίες κυμαίνονται από 20 έως 28 o C και οι βροχοπτώσεις είναι εξαιρετικά έντονες. Το μέσο ετήσιο ύψος βροχής κυμαίνεται από 2.921 έως 3.048 mm, ενώ ανάμεσα στις δυο εποχικές περιόδους παρατηρείται μεγάλη διακύμανση ως προς το ύψος βροχής, με διαφορά που φτάνει έως τα 1.270 mm ύψους βροχής. Το μέσο επίπεδο καθημερινής υγρασίας ξεπερνά το 85% (Sandal et al., 1996). Βλάστηση Η βλάστηση που επικρατεί σχεδόν σε όλη την έκταση της χώρας χαρακτηρίζεται ως αειθαλής τροπική. Τα τροπικά δάση που βρίσκονται στο Μπρουνέι και στη γειτονική Μαλαισία 5

(Sarawak), κυριαρχούνται κυρίως από το ενδημικό διπτερόκαπρο (dipterocarp) δένδρο Shorea albida, ενώ τα τροπικά δάση του Νότιου Βόρνεου (Kalimantan, Ινδονησία) κυριαρχούνται από το ομοειδές Shorea balangeran (Page et al., 1999). Σύμφωνα με το FDBD (2020) η συνολική επιφάνεια, που καλύπτεται από τροπικά δάση, ξεπερνά το 75% της συνολικής έκτασης της χώρας, ενώ το 41% αυτών των δασών χαρακτηρίζονται ως παρθένα και διακρίνονται στις ακόλουθες κατηγορίες, ανάλογα με το είδος και το μικροκλίμα του εδάφους. Μαγκρόβια δάση (mangrove forest), τα οποία αναπτύσσονται σε παλιρροϊκές περιοχές ή εκβολές ποταμών. Ελόβια δάση (peat swamp forest), στα οποία γίνεται συσσώρευση φυτικών λειψάνων και οδηγεί στον σχηματισμό τύρφης. Ελόβια δάση γλυκού νερού (freshwater swamp forest), τα οποία αναπτύσσονται σε πεδία πλημμύρας των ποταμών ή στις όχθες λιμνών. Δάση Κεράνγκας (kerangas forest), τα οποία ευδοκιμούν σε αμμούχες περιοχές με κύριο χαρακτηριστικό την περιορισμένη πανίδα. Μικτά τροπικά δάση Διπτερόκαρπων (mixed-dipterocarp forest) είναι τα τροπικά δάση, στα οποία το κυρίαρχο είδος δένδρων ανήκει στην οικογένεια Dipterocarpaceae. Ορεινά τροπικά δάση (montane forest), τα οποία ανήκουν στην τροπικήυποτροπική ζώνη και εμφανίζονται σε υψόμετρο από 1.000 έως 3.000 m. Σύμφωνα με τους Page et al. (2011), οι ιδιαίτερες γεωχημικές (χαμηλό ph, έλλειψη θρεπτικών συστατικών) και υδρολογικές συνθήκες των τροπικών τυρφώνων (peat swamp forest), έχουν ως συνέπεια τον περιορισμό της βιοποικιλότητα, συνεπώς και τον αριθμό των ειδών που ευδοκιμούν σε αυτές τις περιοχές. Ωστόσο οι τροπικοί τυρφώνες διαθέτουν μεγαλύτερη βιοποικιλότητα συγκριτικά με τους ομβρογενείς τυρφώνες του βορείου ημισφαιρίου, όπου ευδοκιμούν κυρίως χαμηλής βλάστησης φυτά, όπως τα βρύα (Sphagnum sp.). Οι Purwaningsih και Yusuf (2009) υποστηρίζουν, ότι σε έκταση 1 ha τροπικού τυρφώνα της ΝΑ Ασίας φιλοξενούνται περίπου 122 είδη δένδρων με διάμετρο κορμού μεγαλύτερη από 10 cm. 6

2. ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ Η περιοχή της νοτιοανατολικής Ασίας χαρακτηρίζεται από ένα σύνολο έντονων και πολύπλοκων γεωλογικών φαινομένων και διεργασιών. Το γεωδυναμικό καθεστώς της ευρύτερης περιοχής καθορίζεται από την αλληλεπίδραση τριών μεγάλων λιθοσφαιρικών πλακών, της Ευρασιατικής στα βορειοδυτικά, της Ινδο-Αυστραλιανής στα νοτιοδυτικά και στα νότια, καθώς και της πλάκας του Ειρηνικού στα ανατολικά (Sandal, 1996). Σύγκλιση λιθοσφαιρικών πλακών, ζώνες υποβύθισης και ηφαιστειακά τόξα είναι τα κύρια τεκτονικά φαινόμενα, που κυριαρχούν στη ΝΑ Ασία (Hall, 1996), που αντιπροσωπεύει τα ανατολικά περιθώρια της Παλαιο-Τηθύος (Hutchinson, 2005). Σύμφωνα με τον Metcalfe (2011) το τέμαχος της Sundaland αποτελεί ένα σύμπλεγμα από τεκτονικές μικροπλάκες που σχηματίστηκε με την σύγκλιση της Ινδο- Αυστραλιανής και της Ευρασιατικής πλάκας και το κλείσιμο της Παλαιο-Τηθύος κατά το Τριτογενές, σχηματίζοντας ζώνες καταβύθισης και ηφαιστειακών τόξων στην ευρύτερη περιοχή της ΝΑ Ασίας. Γεωγραφικά το τέμαχος Sundaland περιλαμβάνει τη χερσόνησο της Μαλαισίας, τις νήσους Σουμάτρα, Ιάβα, Βόρνεο και Παλαβάν, οι οποίες εκτέθηκαν στην επιφάνεια μετά την απόσυρση της θάλασσας κατά το Πλειστόκαινο (Bird et al., 2005, Metcalfe, 2011) (Εικ. 2). Εικόνα 2. Γεωδυναμικός χάρτης της ΝΑ Ασίας (τροποποιημένος από Hall, 1996, Simons et al., 2007). 7

Γεωλογικά χαρακτηριστικά της Νήσου Βόρνεο Σύμφωνα με τους Williams et al. (1988) στα νοτιοδυτικά της Νήσου Βόρνεου το υπόβαθρο αποτελείται από μεταμορφωμένα πετρώματα ηλικίας Λιθανθρακοφόρου έως Περμίου και ανθρακικά πετρώματα Δεβόνιας ηλικίας. Επίσης μαγματικές διεισδύσεις γρανιτικών πετρωμάτων Κρητιδικής ηλικίας εμφανίζονται στα μεταμορφωμένα πετρώματα του Όρους Schwaner (Εικ. 3, Williams et al., 1988). Στα βορειοδυτικά της νήσου το υπόβαθρο αποτελείται από mélanges Κρητιδικής ηλικίας, αμμωνίτες του Ιουρασικού, αργιλικούς σχίστες Τριαδικής ηλικίας, γρανίτες Περμο-Τριαδικής ηλικίας και απολιθωματοφόρους ασβεστόλιθους του Λιθανθρακοφόρου. Στα βόρεια και τα ανατολικά περιθώρια το υπόβαθρο αποτελείται κυρίως από οφιολιθικά πετρώματα Κρητιδικής ηλικίας, στα οποία έχουν βρεθεί διεισδύσεις πλουτωνικών φλεβών γρανoδιοριτικής σύστασης (Koopmans, 1967). Το κάλυμμα του υποβάθρου αποτελείται από ιζήματα μεγάλου πάχους, κυρίως Καινοζωικής ηλικίας (Williams et al., 1988). Τουρβιδίτες, ψαμμίτες, πηλόλιθοι, αργιλικοί σχίστες, καθώς και χαλαρά ιζήματα, όπως άμμοι και άργιλοι είναι τα ιζηματογενή πετρώματα και τα ιζήματα, που καλύπτουν το κρυσταλλικό υπόβαθρο της Νήσου Βόρνεο (Εικόνα 3). Εικόνα 3. Απλοποιημένος γεωλογικός χάρτης της Νήσου Βόρνεο (τροποποιημένος από Hall et al., 2008). 8

Γεωλογικά χαρακτηριστικά του Μπρουνέι Το Μπρουνέι δομείται από το κρυσταλλικό υπόβαθρο, το οποίο αποτελείται από οφιολιθικά πετρώματα, και το κάλυμμα, το οποίο αποτελείται από ιζηματογενή πετρώματα, που αποτέθηκαν από το Άνω Κρητιδικό μέχρι σήμερα. Το κάλυμμα στο βόρειο τμήμα της Νήσου Βόρνεο αποτελείται από ιζηματογενή πετρώματα συνολικού πάχους > 10 km (Sandal, 1996). Στο Μπρουνέι, καθώς και στις γειτονικές περιοχές της Μαλαισίας εμφανίζονται συνολικά 10 διαφορετικές στρωματογραφικές ενότητες και αποδίδονται στη δράση τριών δελταϊκών συμπλεγμάτων ιζηματογένεσης (Koopman, 1996). Σύμφωνα με τον Sandal (1996) τα ιζηματογενή πετρώματα που εμφανίζονται στο Μπρουνέι και στις γειτονικές περιοχές, διακρίνονται σε δύο μεγάλες στρωματογραφικές ακολουθίες σύμφωνα με τον βαθμό παραμόρφωσης: την κατώτερη στρωματογραφική ακολουθία, που αποτελείται από κλαστικά ιζήματα βαθιάς θάλασσας και έντονα παραμορφωμένα ασβεστιτικά πετρώματα, ηλικίας Άνω Κρητιδικού έως Κάτω Μειόκαινου, και την ανώτερη στρωματογραφική ακολουθία που αποτελείται από διαδοχικές δελταϊκές έως παράκτιες και ποτάμιες αποθέσεις ηλικίας Μέσου Μειοκαίνου έως Τεταρτογενούς (Σχ. 2).Οι κατώτερες στρωματογραφικές ακολουθίες εμφανίζονται κυρίως στα νότια σύνορα της χώρας και στις γειτονικές περιοχές της Μαλαισίας (Sarawak), ενώ οι νεότερες στρωματογραφικές ενότητες εμφανίζονται στην ενδοχώρα και την παράκτια ζώνη (Εικ. 4). 2

Σχήμα 2. Χρονολογική απεικόνιση των σχηματισμών, που εμφανίζονται στο Μπρουνέι Νταρουσσαλάμ και τις γειτονικές περιοχές (τροποποιημένη στρωματογραφική στήλη από Sandal, 1996). 10

2.2.1. Άνω Κρητιδικό Κάτω Μειόκαινο Σύμφωνα με τον Hutchson (1996), οι σχηματισμοί που σχηματίστηκαν από το Άνω Κρητιδικό έως το Κάτω Μειόκαινο, είναι οι ακόλουθες: Ο Σχηματισμός Mulu, εντοπίζεται στα νότια σύνορα της χώρας. Σχηματίστηκε κατά το Άνω Κρητιδικό Άνω Ηώκαινο και αποτελείται κυρίως από έντονα πτυχωμένες σχιστές αργίλους (slaty shale). Επίσης παρατηρούνται εναλλαγές στρωμάτων σχιστών αργίλων με συμπαγείς ψαμμίτες. Ιζηματολογικές αναλύσεις σε ψαμμίτες αυτού του σχηματισμού έδειξαν ότι αποτελούνται από τουρβιδίτες (Sandal, 1996). Το πάχος αυτού, κυμαίνεται από 5 έως 6 km και στρωματογραφικά υπόκειται σύμφωνα κάτω από τους Σχηματισμούς Melinau και Older Setap. Ο Σχηματισμός Melinau (Limestone) εμφανίζεται στη γειτονική περιοχή Sarawak, στην οροσειρά Mulu και αποτελείται από ασβεστόλιθους, οι οποίοι σχηματίστηκαν κατά το Άνω Ηώκαινο Κάτω Μειόκαινο, ενώ παρατηρείται στρωματογραφικό κενό κατά το Ολιγόκαινο (Adams, 1965). Στρωματογραφικά ο Σχηματισμός Melinau υπέρκειται του Σχηματισμού Mulu, ενώ βρίσκεται σε πλευρική επαφή με τον Σχηματισμό Older Setap. Ο Σχηματισμός Older Setap (Temburong) καταλαμβάνει μια μεγάλη έκταση στην περιοχή Temburong, καθώς και στο γειτονικό Sarawak και σχηματίστηκε κατά το Μέσο Ολιγόκαινο Κάτω Μειόκαινο (Sandal, 1996). Η ύπαρξη ενός χρονοστρωματογραφικού κενού κατά το Κάτω Μειόκαινο οδήγησε στον διαχωρισμό του Σχηματισμού Setap σε Older Setap (Temburong) και Younger Setap (Sandal, 1996). Σύμφωνα με τους Curiale et al. (2000) οι Σχηματισμοί Οlder Setap και Meligan ανήκουν στο πρώτο δελταϊκό σύμπλεγμα, που έδρασε κατά το Άνω Παλαιόκαινο - Κάτω Μειόκαινο (Meligan Delta). Αποτελείται κυρίως από συμπαγείς σχιστές αργίλους (shales) και κατά τόπους εμφανίζονται εναλλαγές τουρβιδιτών και λεπτοστρωματωδών ανθρακικών πετρωμάτων. Υπέρκειται συμφώνως του Σχηματισμού Mulu. Ο Σχηματισμός Meligan ανήκει στο πρώτο δελταϊκό σύμπλεγμα (Μeligan Delta) με συνολικό πάχος σχεδόν 3 km (Sandal, 1996). O Tate, (1974) υποστηρίζει ότι τα ιζήματα αυτού του σχηματισμόυ έχουν αποτεθεί σε δελταϊκή πλατφόρμα κάτω από πολύπλοκες ποτάμιες δραστηριότητες. Πρόκειται για συμπαγείς ψαμμίτες, οι οποίοι αποτελούνται από χονδρόκοκκο υλικό και σχηματίστηκαν κατά το Μέσο Ολιγόκαινο - Κάτω Μειόκαινο. 11

Στρωματογραφικά τοποθετείται πάνω από τον Σχηματισμό Older Setap και εμφανίζεται στο κεντρικό τμήμα της περιοχής Temburong και στα νοτιοανατολικά σύνορα της χώρας. 2.2.2. Κάτω Μειόκαινο - Τεταρτογενές Οι στρωματογραφικές ακολουθίες που αποτέθηκαν από το Κάτω Μειόκαινο έως το Τεταρτογενές, αποτελούνται από δελταϊκά ιζήματα που σταδιακά μεταβαίνουν σε ιζήματα παράκτιας ζώνης (Sandal, 1996). Σύμφωνα με τους Curiale et al. (2000), οι σχηματισμοί αυτής της περιόδου σχηματίστηκαν κατά την κύρια φάση δελταϊκής ιζηματογένεσης (Champion Delta). Ο Σχηματισμός (Younger) Setap σύμφωνα με τον Brondijk (1963) σχηματίστηκε κατά το Κάτω Μειόκαινο Μέσο Μειόκαινο και εμφανίζεται στην παράκτια ζώνη της χώρας. Αποτελείται κυρίως από σχιστές αργίλους με συνολικό πάχος που ξεπερνάει τα 3 km (Sandal, 1996). Επίσης κατά τόπους παρατηρούνται εναλλαγές λεπτών τουρβιδιτικών στρωμάτων και αργίλων. Στρωματογραφικά ο Σχηματισμός Setap τοποθετείται συμφώνως κάτω από τους Σχηματισμούς Belait και Lambir, στα δυτικά και τα βορειοδυτικά της χώρας, αντίστοιχα και ορίζεται ως η έναρξη του Champion Delta (Curiale et al., 2000). Ο Σχηματισμός Belait εντοπίζεται στα νοτιοανατολικά σύνορα του δυτικού τμήματος της χώρας. Tα ιζηματογενή πετρώματα που αποτελούν τον Σχηματισμό Belait, παρουσιάζουν μεταβολές ως προς το περιβάλλον ιζηματογένεσης. Οι Sandal (1996) και van Borren et al. (1996) υποστηρίζουν ότι αποτελείται από ποτάμιες αποθέσεις, που σχηματίστηκαν κατά το Μειόκαινο, ενώ οι Lambiase et al. (2002) και Wildford (1961), πιστεύουν ότι αυτός ο σχηματισμός, σχηματίστηκε σε παράκτιο περιβάλλον. Λιθολογικά αποτελείται από εναλλαγές μεγάλου πάχους στρωμάτων ψαμμιτών και αργίλων, καθώς επίσης και από στρώματα μαλακού λιγνίτη (brown coal) (Curiale et al., 2000, Lambiase et al., 2002). Τα κατώτερα στρώματα του Σχηματισμού Belait τοποθετούνται στην ίδια χρονολογική περίοδο (time equivalent) με τα ανώτερα στρώματα του Σχηματισμού Younger Setap (Sandal, 1996). Ο Σχηματισμός Lambir εμφανίζεται στα δυτικά σύνορα με τη Μαλαισία, στην περιοχή Bukit Teraja, και σχηματίστηκε κατά το Μέσο Μειόκαινο. Αποτελείται κυρίως από εναλλαγές ψαμμίτη και αργίλου θαλάσσιας προέλευσης, καθώς επίσης και μικρές παρεμβολές από λεπτοστρωματώδη ασβεστόλιθους και μεσοστρωματώδη μάργες. 12

Χρονοστρωματογραφικά ο Σχηματισμός Lambir τοποθετείται κάτω από τον Σχηματισμό Miri, ενώ πλευρικά συρράπτεται με τον Σχηματισμό Belait (Sandal, 1996). Ο Σχηματισμός Miri εμφανίζεται στην ενδοχώρα καθώς και στην παράκτια ζώνη. Πρόκειται για θαλάσσια ιζήματα, που αποτέθηκαν κατά το Μέσο-Άνω Μειόκαινο (van Barren et al., 1996). Τα κατώτερα στρώματα αποτελούνται κυρίως από αργιλούχα ιζήματα, τα οποία μεταβαίνουν διαδοχικά από τα κατώτερα προς τα ανώτερα στρώματα, σε πιο χονδρόκοκκα ιζήματα (Sandal, 1996). Στρωματογραφικά ο Σχηματισμός Miri τοποθετείται συμφώνως ανάμεσα στις Ενότητες Lambir και Seria, ενώ πλευρικά μεταβαίνει στον Σχηματισμό Belait. Ο Σχηματισμός Seria εντοπίζεται στην περιοχή Τutong και σχηματίστηκε κατά το Άνω Μειόκαινο. Αποτελείται από ψαμμίτες συνολικού πάχους 2 km, ενώ η εμφάνιση σιδηρούχων κονδύλων είναι χαρακτηριστικό αυτού του σχηματισμού. Σύμφωνα με τον Sandal (1996) ο Σχηματισμός Seria υπέρκειται σύμφωνα του Σχηματισμού Miri, ενώ υπόκειται ασύμφωνα του Σχηματισμού Liang. Ο Σχηματισμός Liang είναι ο νεότερος στρωματογραφικός σχηματισμός με ηλικία από το Άνω Μειόκαινο Τεταρτογενές και σχηματίστηκε στο νεότερο από τα τρία δελταϊκά συστήματα (Baram) (Curiale et al., 2000). Εντοπίζεται στις περιοχές Lumut, Berakas, καθώς και κοντά στην περιοχή Limbang, αποτελείται κυρίως από χαλαρά ιζήματα (άμμο, άργιλο) και το συνολικό πάχος είναι σχεδόν 0,6 km. Σποραδικά εμφανίζονται σώματα κροκαλοπαγών, καθώς επίσης και λιγνιτικά στρώματα (Sandal, 1996). Στρωματογραφικά ο Σχηματισμός Liang υπέρκειται ασύμφωνα των Σχηματισμών Belait και Seria (Εικ. 4). 2.2.3. Τεταρτογενή ιζήματα Εντοπίζονται στο μεγαλύτερο τμήμα της χώρας. Αποτελούνται από εναλλαγές χαλαρών ιζημάτων, όπως άμμων και αργίλων, ενώ κατά τόπους εντοπίζονται και χονδρόκοκκα ιζήματα, όπως κροκαλοπαγή και χαλίκια ηλικίας Πλειστοκαίνου (Sandal, 1996). Τέλος, χαλαρά αλλουβιακά ιζήματα Ολοκαινικής ηλικίας καλύπτουν σχεδόν όλους τους σχηματισμούς. 13

Εικόνα 4. Γεωλογικός χάρτης του Μπρουνέι Νταρουσαλάμ (τροποποιημένος, Sandal 1996)..

Τέλος, βρίσκονται σε όλη την έκταση της χώρας και αποτελούνται από αργίλους, άμμους, καθώς και στρώματα τύρφης (Sandal, 1996) (Εικ.4). Περιοχή μελέτης Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στο βορειοδυτικό τμήμα της χώρας, στην περιοχή Badas, ανάμεσα στους οικισμούς Siera και Liang (Εικόνα 5). Πρόκειται για έναν ομβρογενή τυρφώνα με συνολική έκταση 35,7 km 2. Οριοθετείται από δύο κανάλια αποστράγγισης στα δυτικά και στα ανατολικά, ενώ στο βόρειο τμήμα του διασχίζεται από τον αυτοκινητόδρομο Siera by Pass (Εικόνα 5). Ανάλογα με τα είδη της βλάστησης που ευδοκιμούν, διακρίνεται σε δυο περιοχές: στην περιοχή, όπου επικρατεί πυκνή δενδρώδης βλάστηση, και σε αυτήν, όπου επικρατεί χαμηλή ποώδης βλάστηση. Εικόνα 5. Η περιοχή μελέτης στον τυρφώνα Badas. 15

3. ΣΚΟΠΟΣ Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη του ενεργού τροπικού τυρφώνα, που εξαπλώνεται στην περιοχή Badas του Μπρουνέι Νταρουσαλάμ με σκοπό την εξαγωγή συμπερασμάτων, που αφορούν κυρίως στο είδος των εξωγενών και ενδογενών διεργασιών που έλαβαν χώρα κατά την τυρφογένεση στη συγκεκριμένη περιοχή. Πιο συγκεκριμένα, σκοπός της εργασίας είναι η αξιολόγηση των ποιοτικών και των ποσοτικών χαρακτηριστικών των στρωμάτων τύρφης, από την σκοπιά, της Οργανικής Πετρολογίας, της Ορυκτολογίας και της Γεωχημείας με απώτερο στόχο την διευκρίνιση των παραγόντων (κλιματικές συνθήκες, υδρογεωλογικό καθεστώς, η γεωμορφολογία, οι τοπικές γεωλογικές συνθήκες) που οδήγησαν στην τυρφογένεση, τον συσχετισμό των διαφορετικών θέσεων στις οποίες έγιναν οι δειγματοληψίες, καθώς και η σύγκριση των χαρακτηριστικών με άλλες περιοχές. 16

4. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Εργασία Υπαίθρου Η λιθοστρωματογραφική αποτύπωση του τυρφώνα Badas (Σχ. 4) έγινε με την βοήθεια αβαθών διατρημάτων, ενώ η δειγματοληψία έγινε με χρήση ολλανδικού χειροτρύπανου (Εικ. 6). Με τον συγκεκριμένο δειγματολήπτη ( 7 cm) λαμβάνεται σχεδόν αδιατάραχτος πυρήνας μήκους 50 cm. Κατά τη δειγματοληψία καταγράφηκαν τα ιζήματα που διατρήθηκαν και συλλέχθηκαν 93 δείγματα, από τα οποία τα 80 είναι οργανικά και τα 13 ανόργανα. Tα διατρήματα έγιναν περιφερειακά του τυρφώνα, λόγω της πυκνής και απροσπέλαστης τροπικής βλάστησης. Το βάθος, στο οποίο έφθασαν τα διατρήματα, κυμαινόταν από 2,3 έως 4,7 m κάτω από τη σημερινή επιφάνεια. Οι πυρήνες εξετάστηκαν επιτόπου ως προς τα μακροσκοπικά χαρακτηριστικά τους, τα οποία στη συνέχεια καταγράφηκαν σε πρωτόκολλο σύμφωνα με το σχετικό κώδικα συντομογραφιών των Merkt et al. (1971). Συγκεκριμένα περιγράφηκαν τα στρώματα ως προς τα λιθολογικά χαρακτηριστικά, τη σχετική περιεκτικότητα σε φυτικά υπολείμματα και απολιθώματα, το κοκκομετρικό μέγεθος, το χρώμα, καθώς επίσης και ως προς τον βαθμό χουμίωσης. 17

Εικόνα 6. Ο Ολλανδικός δειγματολήπτης για τυρφώνες. Όσον αφορά στην περιγραφή και ταξινόμηση των οργανικών ιζημάτων δεν επικρατεί ομοφωνία στη διεθνή βιβλιογραφία. Σύμφωνα με την International Peat Society (IPS), τύρφη χαρακτηρίζεται το ίζημα που περιέχει οργανικό υλικό >50% κ.β. (επί ξηρού). Στη συγκεκριμένη μελέτη για τον χαρακτηρισμό της τύρφης ακολουθήθηκε το σύστημα της IPS. Πίνακας 1. Ο βαθμός χουμίωσης της τύρφης κατά von Post (DIN 19682, 1972). Βαθμός Χουμίωσης Το υλικό που διέρχεται μεταξύ των δακτύλων Το υλικό που απομένει hg1 Διαυγές, καθαρό νερό Διακρίνονται φυτικά λείψανα hg2 Διαυγές, κιτρινοκάστανο νερό Διακρίνονται ακόμα φυτικά λείψανα hg3 hg4 hg5 hg6 Θολό, καστανό νερό Πολύ θολό καστανό νερό Όπως με hg4, αλλά απομακρύνεται και τύρφη Διέρχεται το 1/3 της τύρφης Τα φυτικά λείψανα είναι πολύ λιγότερα, αλλά δεν είναι σε πολτοποιημένη κατάσταση Ακόμα διακρίνονται πολτοποιημένα φυτικά υπολείμματα Πολτός, ακόμη αναγνωρίζονται υπολείμματα φυτών Πολτός. Διακρίνονται υπολείμματα φυτών hg7 Διέρχεται το 1/2 της τύρφης Όπως το hg6 hg8 hg9 hg10 Διέρχονται τα 2/3 της τύρφης Διέρχονται τα 9/10 της τύρφης Το σύνολο της τύρφης γλιστρά μεταξύ των δακτύλων Διακρίνονται μόνο τα ανθεκτικά τμήματα φυτών (ίνες, ξύλα, ρίζες) Διακρίνονται μεμονωμένα υπολείμματα φυτών Δεν διακρίνεται κανένα φυτικό υπόλειμμα Βασική ιδιότητα της τύρφης είναι ο βαθμός χουμίωσης (hg), που δηλώνει τον βαθμό αποδόμησης της οργανικής ύλης και τη μετατροπή της σε χουμικά συστατικά. Ο βαθμός χουμίωσης της τύρφης προσδιορίστηκε σύμφωνα με τη μέθοδο von Post (DIN 19682, 1972). 18

Κατά τη μέθοδο αυτή μικρή ποσότητα τύρφης συνθλίβεται στην παλάμη του χεριού, με αποτέλεσμα το υδαρές μέρος να διέρχεται μεταξύ των δακτύλων, ενώ το υπόλοιπο να παραμένει στην παλάμη. Με βάση την ποιότητα (θολότητα) και την ποσότητα αφενός του διερχόμενου υγρού μεταξύ των δακτύλων και αφετέρου του παραμένοντος στην παλάμη στερεού υπολείμματος (χρώμα και υφή), προσδιορίζεται ο βαθμός χουμίωσης σε δεκαβάθμια κλίμακα (Πίν. 1). Ψηφιακό μοντέλο αναγλύφου Το ψηφιακό μοντέλο αναγλύφου (DEM) που χρησιμοποιήθηκε για την επεξεργασία και την κατασκευή του μοντέλου αναγλύφου, καθώς και για τις τοπογραφικές τομές είναι αρχείο SRTM. Σύμφωνα με NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) - Robotic Space Exploration (2021), τα ψηφιακά μοντέλα αναγλύφου αυτού του τύπου επηρεάζονται από την πυκνή υψηλόκορμη βλάστηση, με αποτέλεσμα να προκύπτουν αποκλίσεις στις μετρήσεις του υψομέτρου στις αντίστοιχες περιοχές. Εργαστηριακοί προσδιορισμοί Αρχικά τα 93 δείγματα, από τα οποία τα 80 είναι οργανικά και τα 13 ανόργανα ξηράνθηκαν σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, κονιοποιήθηκαν σε μέγεθος κόκκου < 1 mm και ομογενοποιήθηκαν. Για τις ανάγκες και τις απαιτήσεις της κάθε μεθόδου ανάλυσης, κάποια ποσότητα από τα δείγματα κονιοποιήθηκε σε μέγεθος κόκκου < 250 μm και < 75 μm. Σημαντικό είναι να αναφερθεί τα περισσότερα δείγματα λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε φυτικά υπολείμματα (ρίζες), κονιοποιήθηκαν με τη βοήθεια μηχανικού μύλου RETSCH SK1, ενώ τα υπόλοιπα δείγματα κοινοποιήθηκαν με τη βοήθεια ιγδίου αχάτη. 4.3.1. Προσεγγιστική ανάλυση Η προσεγγιστική ανάλυση περιλαμβάνει τους προσδιορισμούς αρχικής και υγροσκοπικής υγρασίας, τέφρας, πτητικών συστατικών και μόνιμου άνθρακα. Οι παραπάνω προσδιορισμοί δίνουν πληροφορίες σχετικά με τη γένεση, τη γεωλογική εξέλιξη και τις τεχνολογικές εφαρμογές 19

της τύρφης, αλλά και των γαιανθράκων (Thomas, 1992). Οι παραπάνω προσδιορισμοί έλαβαν χώρα στο εργαστήριο των Ενεργειακών Πρώτων Υλών του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Προσδιορισμός υγρασίας Ο προσδιορισμός της υγρασίας αποτελεί σημαντική παράμετρο για τον προσδιορισμό του βαθμού ενανθράκωσης των ορυκτών ανθράκων, αλλά και για τον τρόπο αξιοποίησής τους (Taylor et al., 1998). Η υγρασία της τύρφης αποτελείται από την αρχική και την υγροσκοπική. Η αρχική, είναι αυτή που περιέχει η τύρφη στη φύση, ενώ η υγροσκοπική αναφέρεται στο νερό, το οποίο συγκρατείται υγροσκοπικά. Για τον προσδιορισμό της αρχικής υγρασίας, τα «ως έχει» δείγματα τύρφης ξηράνθηκαν σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και υπολογίστηκε η επί τοις % απώλεια βάρους τους, ενώ για την υγροσκοπική υγρασία υπολογίστηκε η επί τοις % απώλεια βάρους μετά από 24 h ξήρανσης στους 105 ο C (ASTM D3173-93, 1993). Η ολική υγρασία (φυσική) κάθε δείγματος προέκυψε από το άθροισμα της αρχικής υγρασίας και της υγροσκοπικής υγρασίας του αεροξηρανθέντος δείγματος. Προσδιορισμός τέφρας Με τον όρο τέφρα αναφερόμαστε στο στερεό υπόλειμμα, το οποίο παραμένει μετά την καύση του ορυκτού άνθρακα σε υψηλή θερμοκρασία. Η τέφρα συνήθως αποτελείται από ορυκτά, όπως τα αργιλικά ορυκτά, ο χαλαζίας, ανθρακικά ορυκτά, θειικά και χλωριούχα, καθώς επίσης και οξείδια. Τα δείγματα κονιοποιήθηκαν (Ø < 250 μm) και θερμάνθηκαν σε φούρνο υψηλών θερμοκρασιών στους 550 ο C για 4 h με βάση το πρότυπο ASTΜ D3174 (1989). 4.3.2. Προσδιορισμός ph και ηλεκτρικής αγωγιμότητας Για την εκτίμηση της οξύτητας της τύρφης προσδιορίστηκε το ph, ενώ για τον προσδιορισμό των διαλυμένων στερεών η ηλεκτρική αγωγιμότητα. Πιο συγκεκριμένα για τη μέτρηση του ph δείγμα τύρφης «ως έχει» (Ø < 2 mm) αναμίχθηκε με απιονισμένο νερό (ISO 10390, 1997, Hoffmann, 1991). Το διάλυμα αφέθηκε για 1 h, προκειμένου να κατακαθίσουν τα θρεπτικά συστατικά, με κατά καιρούς αναδεύσεις. Έπειτα 20

πραγματοποιήθηκε η μέτρηση με τη βοήθεια ηλεκτρονικού ph-μέτρου CRISON 507. Μετά τη μέτρηση του ph το διάλυμα διηθήθηκε με χρήση διηθητικού χαρτιού Whatman Medium. Στο εναπομείναν διηθημένο διάλυμα μετρήθηκε η ηλεκτρική αγωγιμότητα σύμφωνα με το ISO 122565 (1997), με τη βοήθεια ηλεκτρικού αγωγιμόμετρου CRISON 524. Οι τιμές καταγράφηκαν σε μs/cm. 4.3.3. Άμεση ανάλυση Η άμεση ανάλυση περιλαμβάνει τον προσδιορισμό των περιεκτικοτήτων C, H, N και S σε ξηρά οργανικά ιζήματα (Ø < 75 μm). Οι περιεκτικότητες των παραπάνω στοιχείων προσδιορίστηκαν στο Εργαστήριο Ανάλυσης Ρευστών και Πυρήνων Υπογείων Ταμιευτήρων του Πολυτεχνείου Κρήτης. Η ανάλυση περιλαμβάνει την πλήρη και στιγμιαία καύση του δείγματος στους 1020 ο C σε ατμόσφαιρα καθαρού οξυγόνου. Το οργανικό και το ανόργανο μέρος του δείγματος μετατρέπονται σε αέριες φάσεις (CO2, SO2, N2, H2O), οι οποίες διοχετεύονται σε χρωματογραφική στήλη, όπου διαχωρίζονται και ποσοτικοποιούνται με τη βοήθεια ανιχνευτή θερμικής αγωγιμότητας. Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο υπολογίζεται έμμεσα από τη σχέση: Ο = 100 (A + C + H + N + S) Όπου Α είναι η τέφρα του δείγματος άνευ υγρασίας και C, H, N, S, O οι επί τοις % κ.β. περιεκτικότητες των αντίστοιχων στοιχείων σε δείγμα επί ξηρού. 4.3.4. Ορυκτολογική ανάλυση Η ορυκτολογική ανάλυση αποτελεί τον προσδιορισμό των ορυκτολογικών φάσεων που αποτελούν το ανόργανο μέρος των ιζημάτων. Για τον ορυκτολογικό προσδιορισμό των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκε το περιθλασίμετρο ακτίνων X Bruker D8 advance του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Αρχικά μια μικρή ποσότητα δείγματος ξηράνθηκε, κοινοποιήθηκε σε γουδί (Ø < 150 μm) και στη συνέχεια τοποθετήθηκε σε αντικειμενοφόρες πλάκες. Στη συνέχεια το δείγμα συμπιέστηκε με γυάλινο πλακίδιο σχηματίζοντας έτσι την επιθυμητή επίπεδη επιφάνεια. Η περιθλασιμετρία ακτίνων X αποτελεί μια αξιόπιστη τεχνική, που εφαρμόζεται για τον ποιοτικό και ημιποσοτικό προσδιορισμό των ορυκτολογικών φάσεων για περισσότερα από 50 21

χρόνια (Brindley, 1980, Snyder and Bish, 1989). Οι ανακλάσεις για κάθε κρυσταλλική φάση που εμφανίζεται στα ακτινογραφήματα είναι συγκεκριμένες τόσο ως προς τη θέση, όσο και ως προς τη σχετική τους ένταση (ύψος). Κάθε ανάκλαση εμφανίζεται σε συγκεκριμένη θέση 2θ. Οι γωνίες 2θ αντιστοιχούν σε συγκεκριμένες αποστάσεις d των δικτυωτών επιπέδων. Το τελικό ακτινογράφημα που λαμβάνεται, αποτελεί μια γραφική παράσταση των γωνιών 2θ ως προς τη σχετική ένταση των ανακλάσεων. Τα αποτελέσματα της περιθλασιμετρικής εξέτασης ακτίνων Χ επεξεργάστηκαν με τη βοήθεια των λογισμικών EVA και ΤOPAS. Πιο συγκεκριμένα, οι ανακλάσεις που εμφανίστηκαν στο λογισμικό EVA αντιστοιχήθηκαν με τις ανάλογες ορυκτές φάσεις. Με αυτόν τον τρόπο πραγματοποιήθηκε η ταυτοποίηση των ορυκτών σε κάθε δείγμα (ποιοτική ανάλυση). Στη συνέχεια τα παραπάνω ακτινογραφήματα εισάχθηκαν στο λογισμικό ΤOPAS, για τον ημιποσοτικό προσδιορισμό των ορυκτών φάσεων με τη μέθοδο Rietveld. 4.3.5. Ραδιοχρονολόγηση με 14 C Η μέθοδος ραδιοχρονολόγησης με 14 C βασίζεται στη μεταστοιχείωση του ασταθούς ισοτόπου 14 C στο σταθερό ισότοπο 12 C και εφαρμόζεται στις χρονολογήσεις οργανικών υλικών σε ιζήματα, αρχαιολογικά ευρήματα κ.ά. Η μέθοδος αυτή, αν και είναι από τις σημαντικότερες στη χρονολόγηση προσφάτων ιζημάτων, καθώς και στη χρονοστρωματογραφική συσχέτιση μεταξύ των διατρημάτων, πρέπει να χρησιμοποιείται με μεγάλη προσοχή, αφού σε πολλά σημεία της διαδικασίας μπορούν να γίνουν σφάλματα που οφείλονται στην παρουσία σύγχρονων φυτικών υπολειμμάτων. Ο προσδιορισμός της απόλυτης χρονολόγησης έλαβε χώρα στο Εργαστήριο Αρχαιομετρίας του Εθνικού Κέντρου Έρευνας Φυσικών Επιστημών «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ». Σε 13 δείγματα από 3 διαφορετικά διατρήματα και έγινε με χρήση 14 C. Πιο συγκεκριμένα, στο διάτρημα Β4 εξετάστηκαν συνολικά 7 δείγματα, στο διάτρημα Β5 εξετάστηκαν 2 και στα διατρήματα Β6 και Β7 έγιναν σε 1 και 3, αντίστοιχα. 22

4.3.6. Προσδιορισμός στοιχείων και ιχνοστοιχείων Για τον προσδιορισμό των δευτερευόντων στοιχείων, καθώς και των ιχνοστοιχείων πραγματοποιήθηκε φασματοσκοπία με φθορισμό ακτίνων Χ (XRF). Ο προσδιορισμός στοιχειακής ανάλυσης έγινε επιλεκτικά σε 19 (18 οργανογενή και 1 ανόργανο) δείγματα από τα διατρήματα Β4a,b,c, και Β7. Προσδιορίστηκαν 11 κύρια στοιχεία (Na, Mg, Al, Si, P, K, Ca, Ti, Mn, Fe, S) και 19 ιχνοστοιχεία (Sc, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Ba, Hf, W, Pb, La, Ce, Th). Η εξέταση πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας και Μικροανάλυσης της Σχολής Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Πατρών. Χρησιμοποιήθηκε περίπου 1,5 g κονιοποιημένου δείγματος (Ø < 150 μm) που αναμείχθηκε με 0,2 g κερί, το οποίο χρησιμοποιείται ως συνδετικό υλικό. Ύστερα τοποθετήθηκαν σε ειδικά μεταλλικά δισκία και πιέστηκαν στα 15 bar. Η ανάλυση έγινε με φασματόμετρο RΙGAKU ZSX PRIMUS II, το οποίο είναι εξοπλισμένο με άνοδο ροδίου. 4.3.7. Ανθρακοπετρογραφική εξέταση Η ποιοτική και η ποσοτική περιγραφή των μικροσκοπικά αναγνωρίσιμων συστατικών της οργανικής ύλης (maceral) αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα εργαλεία για τη μελέτη των ορυκτών ανθράκων (Taylor et al. 1998). Σύμφωνα με τον Καλαϊτζίδη (2007), η μικροσκοπική εξέταση της τύρφης αποτελεί ένα ιδιαίτερα απαιτητικό και σύνθετο ερευνητικό αντικείμενο, τόσο από την άποψη αναγνώρισης των maceral εξαιτίας της ποικιλίας των φρέσκων δομικών συστατικών, όσο και λόγω των δυσκολιών που προκύπτουν από το στάδιο της δειγματοληψίας της τύρφης μέχρι το στάδιο της παρασκευής στιλπνών τομών. Πιο συγκεκριμένα τα κύρια προβλήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν αφορούν: Στον τρόπο δειγματοληψίας και μεταφοράς των δειγμάτων, διότι είναι πολύ εύκολο να διαταραχτεί η υφή της τύρφης. Στην απομάκρυνση της υγρασίας του δείγματος χωρίς να υποστεί δομικές μεταβολές (συρρίκνωση) Στον εμποτισμό των στιλπνών τομών με τεχνητή ρητίνη, καθώς η τύρφη μετά την ξήρανσή της είναι ιδιαίτερα υδροφοβική με αποτέλεσμα να εμποδίζεται ο εμποτισμός της ρητίνης. 23

Στη δυσκολία αναγνώρισης των maceral λόγω της έντονης παρουσίας ανώριμου οργανικού υλικού. Προετοιμασία στιλπνών τομών Η προετοιμασία πραγματοποιήθηκε στα εργαστήρια του Τομέα Ορυκτών Πρώτων Υλών του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών, σύμφωνα με το πρότυπο ISO 7402-2 (2009), ύστερα από κάποιες τροποποιήσεις του Καλαϊτζίδη, (2007). Αρχικά απομακρύνθηκε η υγρασία και έπειτα τα δείγματα κόπηκαν με μαχαίρι σε μικρότερα κομμάτια. Τοποθετήθηκαν σε ειδικές μήτρες (mounts) και εμποτίστηκαν με εποξική ρητίνη (τύπου EpoFix της STRUERS ) μαζί με τον σχετικό σκληρυντή σε αναλογία (7:1) και επιπλέον προστέθηκε 1 ml ακετόνης με σκοπό τη μείωση του ιξώδους της ρητίνης, προκειμένου να διεισδύσει στα διάκενα και τους πόρους της τύρφης. Οι μήτρες αφέθηκαν σε θερμοκρασία δωματίου ~25 o C περίπου 7 ημέρες μέχρι να στερεοποιηθούν πλήρως. Η λείανση των τομών έγινε με βάση το ISO 7404-4 (2017). Πιο συγκεκριμένα λειάνθηκαν με μια σειρά από υαλόχαρτα (No. 300, 500, 800, 1.200, 2.400). Στη συνέχεια στιλβώθηκαν με τη βοήθεια αδαμαντόπαστας (Ø < 3 και < 1 μm) και αλούμινας (Ø < 0,06 μm) της STRUERS. Ανθρακοπετρογραφική εξέταση Η μικροσκοπική εξέταση των δειγμάτων πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια ανθρακοπετρογραφικού μικροσκοπίου τύπου LEICA DMRX. Ο προσδιορισμός των maceral βασίστηκε στην ταξινόμηση ICCP System 1994 (I.C.C.P., 2001, Sýkorová et al., 2005, Pickel et al., 2017), η οποία βασίζεται στην ονοματολογία Stopes-Heerlen. Για την αναγνώριση των maceral των ομάδων του χουμινίτη και ινερτινίτη η παρατήρηση πραγματοποιήθηκε υπό προσπίπτον λευκό φως με χρήση ελαιοκαταδυτικού φακού LEICA FL OIL P, 50X, ενώ η αναγνώριση των maceral της ομάδας του λειπτινίτη πραγματοποιήθηκε με διέγερσή τους με κυανό προσπίπτον φως, καθώς έτσι επιτυγχάνεται ο φθορισμός τους. Η συνολική μεγέθυνση παρατήρησης ήταν 500Χ. 24

Για τον προσδιορισμό της ανθρακοπετρογραφικής σύστασης χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της σημειακής καταμέτρησης (point counting). Συγκεκριμένα σε κάθε τομή πραγματοποιήθηκαν τουλάχιστον 500 σημειακοί προσδιορισμοί maceral, ενώ τα ανόργανα καταμετρήθηκαν ξεχωριστά και προστέθηκαν στις μετρήσεις του οργανικού μέρους, έτσι ώστε να προκύψει η ανάλυση «ολόκληρου δείγματος». 25

5. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Εργασία Υπαίθρου και ιζηματολογικά χαρακτηριστικά Το συνολικό μήκος των 7 διατρημάτων που πραγματοποιήθηκαν, ανέρχεται σε 29,95 m. Λόγω της πυκνής τροπικής βλάστησης η είσοδος και η δειγματοληψία στο εσωτερικό τμήμα του τυρφώνα ήταν αδύνατη. Ο υδροφόρος ορίζοντας βρέθηκε σε απόσταση που κυμαίνεται από +10 cm μέχρι -40 cm από την επιφάνεια του τυρφώνα. Το μέγιστο βάθος των διατρημάτων κυμαίνεται από 2,30 m έως 11,20 m, ενώ το μέγιστο πάχος στρώματος τύρφης που εντοπίστηκε είναι 7,50 m. Η βλάστηση που ευδοκιμεί στην ευρύτερη περιοχή διακρίνεται σε χαμηλή (ποώδη) και σε δενδρώδη. Τα ποώδη φυτά αποτελούνται κυρίως από φυτά της οικογενείας Cyperaceae (Cyperus sp. & Papyrus sp.), ενώ η δενδρώδης βλάστηση αποτελείται κυρίως δένδρα του γένους Shorea sp. και πιο συγκεκριμένα του είδους Shorea albida. Τα οργανογενή ιζήματα που συνθέτουν τα στρώματα του τυρφώνα, αποτελούνται κυρίως από τύρφη, τυρφώδη λάσπη (peaty mud), οξειδωμένη τύρφη (oxidized peat, muck), οργανογενή λάσπη (mud) και χουμώδη άργιλο (humic clay) καστανού έως τεφρού χρώματος. Η τύρφη παρουσιάζει μέτριο έως έντονο βαθμό χουμίωσης κατά von Post (hg 5-9). Η συμμετοχή των φυτικών υπολειμμάτων και των ριζικών ιστών παρουσιάζει διακυμάνσεις ανάλογα με το βάθος και τον βαθμό χουμίωσης, από έντονη παρουσία στα ανώτερα στρώματα, έως ελάχιστη στα κατώτερα στρώματα τύρφης. Το χρώμα της τύρφης είναι κυρίως σκουροκάστανο, ενώ κατά τόπους παρουσιάζονται ανοιχτόχρωμες ή/και σκουρόχρωμες αποχρώσεις. Τα ανόργανα ιζήματα αποτελούνται γενικά από άργιλο, αργιλούχα άμμο έως και λεπτόκοκκη άμμο. Σε όλα τα διατρήματα υπήρξε απώλεια δείγματος. Γεγονός που οφείλεται στην υψηλή περιεκτικότητα της σε νερό καθώς και στην χαλαρή δομή της. Επιπλέον, στα διατρήματα Β4 και Β5 (βλ. Παρ. Ι) παρουσιάζονται εξανθρακώματα (chars) μέσα σε στρώμα άμμου και στρώματα τύρφης και τυρφώδους λάσπης, αντίστοιχα (Σχ. 4). Στο παρακάτω ψηφιακό μοντέλο αναγλύφου (Σχ. 3a) παρουσιάζεται το τοπογραφικό διάγραμμα του τυρφώνα, καθώς και το απόλυτο υψόμετρο της κάθε περιοχής, όπου έγινε δειγματοληψία, ενώ στις τοπογραφικές τομές (Σχ. 3b) παρουσιάζεται η χαρακτηριστική γεωδομή που σχηματίζουν οι άνω-τυρφώνες (dome). Το απόλυτο υψόμετρο των περιθωρίων του τυρφώνα παρουσιάζουν υψομετρική διαφορά από -7 έως +40 m σε σχέση με το μέσο υψόμετρο της γύρω 26

Σχήμα 3. a) Τοπογραφικός χάρτης της περιοχής μελέτης, b) Τοπογραφικές τομές.

Σχήμα 4. Λιθοστρωματογραφικές στήλες των διατρημάτων.

περιοχής, ενώ στο κεντρικό τμήμα το μέγιστο ύψος της επιφάνειας του τυρφώνα φτάνει έως και τα +59 m πάνω από τη μέση στάθμη της εδαφικής επιφάνειας της γύρω περιοχής (Σχ. 3). Στις λιθοστρωματογραφικές στήλες (Σχ. 4) παρουσιάζονται τα μακροσκοπικά χαρακτηριστικά των οργανικών και ανόργανων στρωμάτων του άνω-τυρφώνα Badas. Προσεγγιστική ανάλυση Για τον καθορισμό των ποιοτικών χαρακτηριστικών των ιζημάτων προσδιορίστηκαν σε 85 δείγματα η υγρασία και σε 50 δείγματα η τέφρα. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται αναλυτικά στο Παράρτημα ΙΙ, Πίν. 1. 5.2.1. Προσδιορισμός υγρασίας και τέφρας Στα οργανογενή ιζήματα που αναλύθηκαν, η περιεκτικότητα σε ολική υγρασία κυμαίνεται μεταξύ 82,7-95,5%, με μέση τιμή 90,07 % (βλ. Παρ. ΙΙ, Πίν. 1). Η μεγαλύτερη μέση τιμή εμφανίζεται στο διάτρημα Β5 (94,4%), ενώ η μικρότερη στο διάτρημα Β1 (89,0%). Επιπλέον, σε όλα τα δείγματα (οργανικά και ανόργανα) η ολική υγρασία κυμαίνεται από 27,3-95,5% με μέση τιμή 88,9%. Η τέφρα στα οργανογενή ιζήματα κυμαίνεται από 0,6-21,5% με μέση τιμή 2,3%. Η ελάχιστη τιμή εντοπίζεται σε δείγμα από το διάτρημα Β4, ενώ η μέγιστη τιμή εντοπίζεται σε δείγμα από το διάτρημα Β7. Σύμφωνα με την Estrele (1994) η τέφρα σε ομβρογενείς τυρφώνες σε γειτονικές περιοχές δεν ξεπερνάει το 25%, ενώ σύμφωνα με τον Anderson (1961), απότομη αύξηση της τέφρας δηλώνει έντονα πλημμυρικά φαινόμενα. Σημαντικό είναι να αναφερθεί ότι η τέφρα στα διατρήματα Β1, Β5 και Β6 δεν προσδιορίστηκε. Άμεση ανάλυση Ο προσδιορισμός των περιεκτικοτήτων σε C, H, N και S έγινε συνολικά σε 25 οργανικά δείγματα από τα διατρήματα Β4 και Β7. Η περιεκτικότητα σε άνθρακα (C) (επί ξηρού, κατά βάρος) κυμαίνεται από 48,18% έως 59,84%, με μέση τιμή 56,89%. Οι περιεκτικότητες σε 28

υδρογόνο (Η), άζωτο (Ν), θείο (S) και οξυγόνο (Ο) κυμαίνονται αντίστοιχα μεταξύ 4,95-6,33%, 0,59-1,85%, <0,21% και 24,59-36,49% (βλ. Παρ. ΙΙ, Πίν. 2). Προσδιορισμός ph και ec Με τη μέτρηση του ph γίνεται ο προσδιορισμός της γραμμομοριακής συγκέντρωσης των ιόντων Η3Ο +. Αποτελεί σημαντικό εργαλείο αξιολόγησης παραμέτρων της τυρφογένεσης, όπως η παραγωγή χουμικών οξέων που γίνεται μέσω της χουμοποίησης. Επίσης δίνει μια εικόνα, όσον αφορά στην ύπαρξη ανθρακικού ασβεστίου, καθώς η παρουσία του οδηγεί σε εξουδετέρωση των χουμικών συστατικών και ουδετεροποίηση του ph (Moore and Belamy, 1976). Σύμφωνα με τον Anderson (1983) οι τιμές ph που επικρατούν στους τροπικούς τυρφώνες κυμαίνονται από 3,0 έως 4,5. Ο όξινος χαρακτήρας των τροπικών τυρφώνων οφείλεται κυρίως στην υψηλή περιεκτικότητα χουμικών και φλουβικών οξέων που παράγονται από τη χουμοποίηση του οργανικού υλικού (Anderson, 1983). Η παραγωγή θεικού οξέως από την οξείδωση του σιδηροπυρίτη δρα καθοριστικά στη μείωση του ph. Συνεπώς η έκθεση του σιδηροπυρίτη στον ατμοσφαιρικό αέρα και στο νερό έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του ph (Εvangelou and Zhang, 1995). Οι τιμές ph που μετρήθηκαν στα δείγματα του τυρφώνα Badas κυμαίνονται από 3,2 έως 6,4, με μέση τιμή 4,6 (βλ. Παρ. ΙΙ, Πίν.3). Επικρατεί ιδιαίτερα όξινος χαρακτήρας, αποτέλεσμα που συνάδει αρκετά με τον χαρακτήρα τον τροπικών τυρφώνων. Η μέτρηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (ec) αποτελεί σημαντική παράμετρο για τον χαρακτηρισμό της τύρφης, καθώς συσχετίζεται με την ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων της οργανικής ύλης (Slater and Reeve, 2002). Σύμφωνα με τους Hobbs (1986), Seybold et al. (2005) και τους Asadi et al. (2011) η ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων αυξάνεται με την αύξηση του βαθμού αποσύνθεσης (decomposition) της οργανικής ύλης. Σύμφωνα με τους Amimudin et al. (2018) και τους Moody et al. (2003), το πορώδες, η φυσική υγρασία, η οξύτητα και η θερμοκρασία του εδάφους είναι παράμετροι που επηρεάζουν την ec. Επίσης αποτελεί ένδειξη παρουσίας ευδιάλυτων ιόντων στην τύρφη, αλλά και διαλυμένων ιόντων στον υδροφόρο που τροφοδοτεί τους τυρφώνες. Σύμφωνα με τους Moore and Belamy (1976), τα διαλυμένα ιόντα που βρίσκονται στον υδροφόρο παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τη στερεή και την υγρή φάση. 29

Σύμφωνα με τον Göttlich (1990) τα διαλυμένα ιόντα που βρίσκονται στον υδροφόρο, δίνουν πληροφορίες σχετικά με την προέλευση του νερού του υδροφόρου, αλλά και των διεργασιών ιοντοαλλαγής σε αυτόν. Οι τιμής της ec στους ομβρογενείς τυρφώνες, σύμφωνα με τον Göttlich (1990) κυμαίνονται από 10-30 μs/cm, ενώ σύμφωνα με τους Amimudin et al. (2018) κυμαίνονται από 10-100 μs/cm. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα στα οργανογενή δείγματα κυμαίνεται μεταξύ 12,6-278 μs/cm με μέση τιμή 48,2 μs/cm. Δηλώνουν μικρή περιεκτικότητα σε διαλυμένα θρεπτικά συστατικά και την παρουσία ομβροτροφικών συνθηκών (Παρ. ΙΙ, Πίν. 3 & Παρ. ΙV, Κατακόρυφες κατανομές). Αποτελέσματα ορυκτολογικής σύστασης Σύμφωνα με τον Diessel (1992), τα ανόργανα συστατικά της τύρφης διακρίνονται σε 4 κύριες κατηγορίες ανάλογα με την προέλευσή τους: Φυτογενή ορυκτά, τα οποία προέρχονται από το οργανικό υλικό των τυρφογενετικών φυτών. Κλαστικά ορυκτά, τα οποία εισρέουν στον τυρφώνα μηχανικά, δηλ. ως θραύσματα. Αυθιγενή ορυκτά, τα οποία σχηματίζονται στον τυρφώνα in situ από διεργασίες καθίζησης ή ακόμα από διαλυμένα στο νερό των πόρων ανόργανα συστατικά. Τα φυτογενή ορυκτά συνιστούν τα ενδογενή ανόργανα συστατικά, ενώ τα υπόλοιπα συνθέτουν τα επιπρόσθετα (Spears, 1987, Diessel, 1992). Ανάλογα με τον χρόνο απόθεσης τα ορυκτά διακρίνονται σε συγγενετικά (απόθεση κατά την τυρφογένεση) και επιγενετικά (σχηματισμός κατά την ενανθράκωση). Τα κυριότερα ορυκτά που απαντώνται σε τύρφες είναι τα αργιλικά, ο χαλαζίας, τα θειούχα του σιδήρου, οι άστριοι, ενώ σε μικρότερες ποσότητες εμφανίζονται η γύψος και οξείδια, υδροξείδια του σιδήρου κ.ά. Τα περισσότερα ορυκτά που συναντώνται στους τυρφώνες, προέρχονται από πηγές έξω από τον τυρφώνα. Συνεπώς τα χαρακτηριστικά τους εξαρτώνται από γεωλογικούς, υδρογεωλογικούς και κλιματικούς παράγοντες που επικρατούν στην περιοχή κατά την τυρφογένεση. Επίσης ο υδροφόρος ορίζοντας κατέχει σημαντικό ρόλο ως προς τον εμπλουτισμό 30

και τον απεμπλουτισμό της τύρφης σε ευδιάλυτα ιόντα. Στους ομβρογενείς τυρφώνες τα κλαστικά ορυκτά έχουν περιορισμένη έως μηδενική εμφάνιση και η είσοδός τους στους τυρφώνες γίνεται με μεταφορά με τον άνεμο. Ο προσδιορισμός των ανόργανων συστατικών στα δείγματα της παρούσας εργασίας έγινε με αρκετή δυσκολία, καθώς η παρουσία του οργανικού υλικού στα δείγματα παρουσιάζει «θόρυβο» στα περιθλασιογράμματα, γεγονός που καθιστά δύσκολη έως αδύνατη τις περισσότερες φορές την αναγνώριση ορυκτών φάσεων με μικρά ποσοστά συμμετοχής. Για την καλύτερη εικόνα των ορυκτολογικών συστατικών έγιναν ορυκτολογικοί προσδιορισμοί και σε δείγματα μετά από θέρμανση στους 550 ο C. Οι αναλύσεις έδειξαν ότι οι κυρίαρχες ομάδες ορυκτών είναι αυτές των πυριτικών (χαλαζίας, αργιλικά ορυκτά), ενώ με μικρότερη συχνότητα εμφανίζονται άστριοι και θειούχα ορυκτά (σιδηροπυρίτης), ενώ οι αναλύσεις σε δείγματα μετά από θέρμανση στους 550 ο C έδειξαν και την παρουσία θειικών (γύψος, ανυδρίτης, βασανίτης), οξειδίων (αιματίτης) και ανθρακικών ορυκτών (ασβεστίτης). Η παράμετρος goodness of fit (GOF), που υπολογίστηκε κατά την ημιποσοτικοποίηση των ορυκτολογικών φάσεων των δειγμάτων κυμαίνεται από 1,20 έως 2,80 με μέσο όρο 1,66, αποδεικνύοντας ότι ο ημιποσοτικός προσδιορισμός είναι ορθός και επιτεύχθηκε καλή προσαρμογή. Πιο συγκεκριμένα, μεγαλύτερη συχνότητα εμφάνισης, εμφανίζουν τα αργιλικά ορυκτά και συγκεκριμένα μικτές φάσεις από Ιλλίτη, Μοντμοριλλονίτη, Αλλοϋσίτη, Παλυγορσκίτη, Βερμικουλίτη, με ποσοστά που κυμαίνονται από 13,8 έως 81,7% και μέση τιμή 49,6%. Ακολουθεί το φυλλοπυριτικό ορυκτό Χλωρίτης με περιεκτικότητες που κυμαίνονται από 1,9 έως 94,7% και μέση τιμή 42,5%, ενώ τρίτο πιο συχνό είναι ο χαλαζίας (1,3 έως 81,6%, μέση τιμή 29,5%). Τα αποτελέσματα των ορυκτολογικών προσδιορισμών παρουσιάζονται αναλυτικότερα στο Παράρτημα ΙΙ (Πίν. 7), ενώ στο Παράρτημα ΙV παρουσιάζονται τα ακτινογραφήματα των δειγμάτων της μελέτης. Αποτελέσματα Ραδιοχρονολόγησης Στον Πίν. 4, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ραδιοχρονολόγησης με 14 C κάθε διατρήματος. Ο μέγιστος ρυθμός τυρφογένεσης παρουσιάζεται στο διάτρημα Β4c (7,3 mm/yr), καθώς και ο ελάχιστος (1,0 mm/yr). Πιο συγκεκριμένα, στο διάτρημα Β4c ο μέσος ετήσιος 31

ρυθμός τυρφογένεσης είναι 1,7 mm/yr, ενώ μεταξύ των στρωμάτων παρουσιάζεται διακύμανση από 1,0 έως 7,3 mm/yr. Στο διάτρημα Β5a ο μέσος ετήσιος ρυθμός τυρφογένεσης είναι επίσης 1,7 mm/yr, ενώ ο ρυθμός τυρφογένεσης παρουσιάζει διακυμάνσεις από 1,7 έως 2,1 mm/yr. Στο διάτρημα Β6a ο μέσος ετήσιος ρυθμός τυρφογένεσης είναι 1,4 mm/yr. Επειδή στο συγκεκριμένο διάτρημα έγινε μόνο μια μέτρηση, δεν παρέχονται πληροφορίες σχετικά με τη διακύμανση του ρυθμού τυρφογένεσης. Τέλος, στο διάτρημα Β7 ο μέσος ετήσιος ρυθμός τυρφογένεσης είναι 1,9 mm/yr (κυμαίνεται από 1,5 έως 3,5 mm/yr) (βλ. Παρ. ΙΙ, Πίν. 4 & Παρ. ΙV, Αποτελέσματα Ραδιοχρονολόγησης). Στοιχειακή σύσταση Η στοιχειακή ανάλυση των τυρφώνων βοηθάει στην κατανόηση των χημικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στους τυρφώνες, καθώς και στην αναπαράσταση των περιβαλλοντικών συνθηκών που επικρατούν κατά τον σχηματισμό τους (Raask, 1985, Swaine, 2000). Σύμφωνα με τους Swaine and Goodarzi (1995), οι περισσότερες γεωχημικές μελέτες στα οργανογενή ιζήματα αφορούν στη μελέτη λιγνίτη και γενικότερα ωριμότερων γαιανθράκων, τόσο για την ερμηνεία του παλαιοπεριβάλλοντος σχηματισμού τους, όσο και για πληροφορίες που σχετίζονται με τις τεχνολογικές τους εφαρμογές, καθώς και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που απορρέουν από αυτές. Όσον αφορά στην τροφοδοσία των χημικών στοιχείων γενικά στους τυρφώνες, κυρίαρχο ρόλο κατέχουν τα άμεσα (γειτονικά) περιθώρια, ενώ δευτερεύοντα ρόλο κατέχουν οι απομακρυσμένες περιοχές. Πιο συγκεκριμένα η είσοδος των χημικών στοιχείων στους τυρφώνες γίνεται με την μορφή διαλυμένων ιόντων στα ύδατα (επιφανειακά, υπόγεια) και τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα. Επίσης μέσω τον κλαστικών ορυκτών τα οποία περιέχονται στη δομή τους, είτε είναι προσροφημένα σε αυτά, τα οποία μεταφέρονται μέσω αιολικών διεργασιών (ηφαιστειακή τέφρα, σκόνη), είτε μέσω των επιφανειακών υδάτων (ποτάμια, λίμνες). Ειδικά στους ομβρογενείς τυρφώνες η είσοδος των στοιχείων γίνεται κυρίως με τη βοήθεια του ανέμου (Esterle and Ferm, 1994). Επιπρόσθετα, σημαντικός παράγοντας (κυρίως στα αρχικά στάδια της τυρφογένεσης) για την εισροή χημικών στοιχείων στους τυρφώνες αποτελεί η δράση των ριζικών συστημάτων των φυτών, τα οποία προσλαμβάνουν τα απαραίτητα για την ανάπτυξη 32

των φυτών στοιχεία από τα ιζήματα του υποστρώματος και στη συνέχεια μέσω την βακτηριαδιακής δράσης γίνεται η μετακίνησή τους στα νεότερα στρώματα (Warren and Haack, 2001). Τα αποτελέσματα του προσδιορισμού της στοιχειακής ανάλυσης για κάθε δείγμα παρατίθενται στο Παράρτημα ΙΙ (Πίν. 5). Οι περιεκτικότητες σε κύρια στοιχεία (σε μορφή οξειδίων) κυμαίνονται ως εξής: Na2O: 0,03-0,17% (M.O.: 0,08%), MgO: 0,09-1,20% (M.O.: 0,31%), Al2O3: <10,62% (M.O.: 1,65%), SiO2: 0,05-98,45% (M.O.: 14,92%), K2O: 0,01-2,17% (M.O.: 0,26%), CaO: 0,15-3,93% (M.O.: 1,07%), TiO2: 0,03-1,40% (M.O.: 0,21%), Fe2O3: 0,05-5,27% (M.O.: 1,43%) και το S: 0,07-2,16% (M.O.: 0,74%). Ως επουσιώδες στοιχείο (με μορφή οξειδίου) παρουσιάζεται το P2O5 (<1400 ppm). Τέλος ως ιχνοστοιχεία (σε ppm) στα δείγματα μελέτης χαρακτηρίζονται τα: Mn (<334), Sc (<88), V (<150), Cr (<70), Co (<205), Ni (<37), Cu (<65), Zn (<429), Rb (<128), Sr (<47), Y (<171), Zr (<465), Nb (<258), Ba (<719), W (<4), Pb (<15), La (<23), Ce (<114), Th (<191). Ανθρακοπετρογραφική σύσταση 5.8.1. Maceral Maceral είναι τα μικρότερα μεμονωμένα τμήματα από διάφορα μέρη των φυτών που σχηματίζουν τους ορυκτούς άνθρακες και είναι ορατά στο μικροσκόπιο κατά την παρατήρηση στο λευκό ανακλώμενο φως. Κάποια από τα maceral αποτελούν φυτικά υπολείμματα και αποτελούνται κυρίως από λιγνίνη και κυτταρίνη, ενώ τα περισσότερα από αυτά αποτελούν προϊόντα αποδόμησης και μετατροπής των αρχικών φυτικών ιστών. Σύμφωνα με το σύστημα ταξινόμησης Stopes-Heerlen (ICCP, 1963, 1971, 1975), καθώς και την τελική του διαμόρφωση ως ICCP System 1994 (ICCP, 2001, Sýkorová et al., 2004, Pickel et al., 2017) διακρίνονται σε τρεις κύριες κατηγορίες: την ομάδα του Χουμινίτη (ή βιτρινίτη στους ώριμους γαιάνθρακες), την ομάδα του Ινερτινίτη και τέλος την ομάδα του Λειπτινίτη (Πίν. Κύρια χαρακτηριστικά γνωρίσματα που κάνουν τις ομάδες να διακρίνονται μεταξύ τους είναι το χρώμα στο λευκό προσπίπτον φως, η ανακλαστικότητα και το σχήμα τους (Diessel, 1992). Ανάλογα με τις 33

Ινερτινίτης Λειπτινίτης Χουμινίτης περιεκτικότητες των κύριων ομάδων επηρεάζονται οι φυσικές, χημικές και τεχνολογικές ιδιότητες των γαιανθράκων, καθώς επίσης παρέχονται χρήσιμες πληροφορίες όσον αφορά στον προσδιορισμό των περιβαλλοντικών συνθηκών, κάτω από τις οποίες αποτέθηκαν τα οργανογενή ιζήματα (Diessel, 1996, Stach et al., 1982). Πίνακας 2. Τα maceral της τύρφης που αναγνωρίστηκαν στα δείγματα που εξετάστηκαν (τροποποιημένος από I.C.C.P., 2001, Sýkorová et al., 2005, Pickel et al., 2017). ΟΜΑΔΑ MACERAL ΥΠΟΟΜΑΔΑ MACERAL Τελοχουμινίτης Ντετροχουμινίτης Γελοχουμινίτης MACERAL Επιδερμινίτης Προ-Τεξτινίτης Τεξτινίτης Ουλμινίτης Αττρινίτης Ντενζινίτης Γελινίτης Κορποχουμινίτης Σπορινίτης Κουτινίτης Ρεζινίτης Αλγινίτης Σουμπερινίτης Αλγινίτης Λειπτοδετρινίτης Χλωροφυλλινίτης Φουσινίτης Ημιφουσινίτης Φουγκινίτης Ινερτοδετρινίτης ΤΥΠΟΣ MACERAL Τεξτο-ουλμινίτης Ευ-ουλμινίτης Λεβιγελινίτης Ποριγελινίτης Πυροφουσινίτης Ντεγκραντοφουσινίτης ΠΟΙΚΙΛΙΑ MACERAL Α Β Α Β Α Β Ομάδα του Χουμινίτη O Χουμινίτης προέρχεται από τα χουμικά συστατικά, δηλαδή τα προϊόντα αποδόμησης των πλούσιων σε άζωτο οργανικών ουσιών των φυτών, κυρίως με τη βοήθεια της βακτηριδιακής δραστηριότητας (Taylor et al., 1998). Κύριο χαρακτηριστικό γνώρισμα της ομάδας αυτής είναι 34

το γκρι χρώμα και η ενδιάμεση ανακλαστικότητα (σε σχέση με τα maceral της ομάδας του Λειπτινίτη και του Ινερτινίτη). Υποδιαιρούνται σε τρεις υποομάδες, αυτές του Τελοχουμινίτη, του Δεντροχουμινίτη και του Γελοχουμινίτη (Sýkorová et al., 2005). Σύμφωνα με τους van Krevelen (1993) και Taylor et al. (1998) η ομάδα του Χουμινίτη είναι σχετικά πλούσια σε οξυγόνο και φτωχή σε άνθρακα. Σε γαιάνθρακες ωριμότερους από το στάδιο του λιγνίτη, η ομάδα του Χουμινίτη μετατρέπεται στην ομάδα του Βιτρινίτη (Diessel, 1992). Τα maceral της ομάδας του Χουμινίτη διακρίνονται σε τρεις υποομάδες ανάλογα με την προέλευσή τους. Η υπό-ομάδα του Τελοχουμινίτη, που περιλαμβάνει τα maceral Τεξτινίτη και Ουλμινίτη. Ανάλογα με την ανακλαστικότητα του Ουλμινίτη (χαμηλή ή υψηλή) στο λευκό φως τα maceral διακρίνονται στον τύπο Α και Β. Ο τύπος Α οφείλεται είτε στην παρουσία υπολειμμάτων κυτταρίνης είτε σε εμποτισμό με ρητίνη και θεωρείται ότι είναι λιγότερο ζελατινοποιημένος. Αυτός ο εμποτισμός με ρητίνη τους προσδίδει έντονο πρωτογενή φθορισμό, το οποίο αποτελεί σημαντικό κριτήριο διαχωρισμού με τον τύπο Β. O Προ- Τεξτινίτης (Eικ. 4a-d) αποτελείται από φρέσκα κυτταρικά τοιχώματα, που έχουν υποστεί περιορισμένη χουμοποίηση (Καλαϊτζίδης, 2007).. Χαρακτηριστικό του αποτελεί η έντονη ανακλαστικότητα στο λευκό προσπίπτων φως καθώς και οι έντονες εσωτερικές ανακλάσεις (κόκκινου χρώματος), ενώ στο κυανό φως φθορίζει έντονα. Σημαντικό είναι να αναφερθεί ότι για την επεξεργασία των δεδομένων στη παρούσα εργασία από τη μικροσκοπική εξέταση των δειγμάτων. O Επιδερμινίτης (Εικ. 4f) αποτελεί μία ενδιάμεση φάση μεταξύ του Κουτινίτη και του Τεξτινίτη και για αυτόν τον λόγο θεωρήθηκε αναγκαίος ο διαχωρισμός του (Καλαϊτζίδης, 2007). Η υπο-ομάδα του Ντετροχουμινίτη, περιλαμβάνει τα maceral του Αττρινίτη (Εικ. 4e) και του Ντενζινίτη, που προέρχονται από θραύσματα αποσυντιθέμενων φυτικών υπολειμμάτων, τα οποία έχουν χαμηλή περιεκτικότητα σε λιγνίνη και υψηλή σε κυτταρίνη και επιπλέον προέρχονται από ποώδη φυτά ή από ξυλώδη τμήματα των Ανώτερων φυτών (Taylor et al., 1998). H υπο-ομάδα του Γελοχουμινίτη, στην οποία ανήκουν δύο maceral: ο Γελινίτης και ο Κορποχουμινίτης. Ο Κορποχουμινίτης (Εικ. 4h) προέρχεται από εκκρίματα δεψικών συστατικών των φυτικών κυττάρων, σχηματίζοντας κυκλικές, ελλειψοειδές και ραβδοειδείς μορφές σε μέγεθος κυττάρου ή συσσωματωμάτων. Ο Γελινίτης προέρχεται 35

από χουμική γέλη, η οποία γεμίζει ρωγμές και διάκενα και διακρίνεται σε δύο τύπους ανάλογα με το αν παρουσιάζει πόρους ή όχι, στον Ποριγελινίτη και τον Λεβιγελινίτη αντίστοιχα. Σύμφωνα με τον Diessel (1992), τα maceral αυτής της υπο-ομάδας προέρχονται από χουμικά κολλοειδή, από την αποδόμηση του οργανικού υλικού και από κυτταρικές εκκρίσεις. Ομάδα του Λειπτινίτη Τα maceral του Λειπτινίτη αποτελούν προϊόντα ενανθράκωσης φυτικών υλικών, πλούσιων σε υδρογόνο, όπως είναι οι σπόροι, η γύρη, η φυσική ρητίνη, επιδερμίδες φύλλων, κηρούχες ενώσεις, αιθέρια έλαια, γενικά λιπαρές ενώσεις (Taylor et al., 1998). Χαρακτηριστικό των maceral αυτής της ομάδας είναι η πολύ χαμηλή ανακλαστικότητα και τα έντονα χρώματα φθορισμού, κάτω από το κυανό προσπίπτον φως. Οι οπτικές τους ιδιότητες αποδίδονται στη χημική δομή, που αποτελείται κυρίως από αρωματικές και αλειφατικές ενώσεις (Diessel, 1992, Taylor et al., 1998). Τα επιμέρους maceral της ομάδα του Λειπτινίτη είναι τα εξής: O Σπορινίτης, που προέρχεται από τα εξωτερικά κυτταρικά τοιχώματα σπόρων και γύρης. Ο Κουτινίτης, ο οποίος προέρχεται από επιδερμικά στρώματα, που σχηματίζονται στα εξωτερικά κυτταρικά τοιχώματα φύλλων και άλλων εξωτερικών τμημάτων των φυτών. Ο Ρεζινίτης, ο οποίος προέρχεται από ρητίνες, κεριά και αιθέρια έλαια. Ο Αλγινίτης είναι το maceral που αποτελείται από τμήματα φυκών (άλγες), που αναπτύσσονται κυρίως σε λίμνες, καθώς και σε σημεία υψηλής στάθμης νερού μέσα σε έλη. Ο Σουμπερινίτης, που εμφανίζεται με τη μορφή δικτύου γύρω από τον Κορποχουμινίτη. Ο Λειπτοντετρινίτης αποτελεί θραύσματα όλων των υπόλοιπων maceral της ομάδας του Λειπτινίτη. Ομάδα του Ινερτινίτη Τα maceral της ομάδας του Ινερτινίτη προέρχονται από τα ίδια φυτικά υπολείμματα, που έχουν υποστεί ασθενή οξείδωση. Η οξείδωση συμβαίνει στην επιφάνεια του τυρφώνα και 36

οφείλεται σε πυρκαγιά ή παροδική ξήρανση της τύρφης λόγω πτώσης της στάθμης του υδροφόρου (Taylor et al., 1998). Στην ομάδα αυτή ανήκουν τα εξής maceral. Ο Φουσινίτης, ο οποίος αποτελείται από έντονα ανακλαστικά κυτταρικά τοιχώματα, που προέρχονται από καλοδιατηρημένους φυτικούς ιστούς. Οι ενδοκυτταρικοί χώροι είναι συνήθως κενοί. Ο Φουσινίτης χωρίζεται σε δύο τύπους, εκείνον του Πυροφουσινίτη και του Ντεγκραντοφουνίτη. Ο Πυροφουσινίτης είναι οξειδωμένα κυτταρικά τοιχώματα με κενούς ενδοκυτταρικούς χώρους. Σχηματίστηκε σε γεγονότα πυρκαγιών στο χώρο του τυρφώνα ή και στη γύρω περιοχή. Αντίθετα ο Ντεγκραντοφουσινίτης παρουσιάζει περιορισμένη διατήρηση της κυτταρικής δομής και θεωρείται προϊόν ξήρανσης εν μέρει ζελατινοποιημένου χουμικού υλικού. Ο Ημιφουσινίτης συνίσταται από κυτταρικά τοιχώματα, των οποίων η ανακλαστικότητα βρίσκεται μεταξύ αυτής του Χουμινίτη και του Ινερτινίτη. Ο Φουνγκινίτης ουσιαστικά αποτελείται από μυκήλια (mycele), πλεκτέγχυμα (plectenchyme), σπόρους και σκληρότια (sklerotie) (Taylor et al., 1998). Ο Ινερτοδετρινίτης αποτελεί θραύσματα όλων των προηγούμενων maceral της ομάδας του Ινερτινίτη. Σημαντικό είναι να αναφερθεί ότι στα δείγματα μελέτης δεν βρέθηκε Μακρινίτης. Παρατηρήθηκε Κορποχουμινίτης, ο οποίος παρουσιάζει έντονη ανακλαστικότητα, παρόμοια με εκείνη της ομάδας του Ινερτινίτη, γεγονός που δηλώνει φαινόμενα οξείδωσης (oxycorpohuminite) (Εικ. 4g). Εμφανίζεται με χαρακτηριστικά παρόμοια με του Κορποχουμινίτη, αλλά σε μεγαλύτερες διαστάσεις (Dehmer, 1993, Estrele, 1990). Η ανθρακοπετρογραφική εξέταση έγινε συνολικά σε 11 δείγματα, τα οποία λήφθηκαν από το διάτρημα Β4. Τα αποτελέσματα από σημειακή καταμέτρηση παρατίθεται στο Παράρτημα ΙΙ (Πίν. 6). Τα ποσοστά (κ.ό.) των maceral είναι ανηγμένα σε δείγμα άνευ ανόργανων συστατικών (mineral matter free basis), ενώ η περιεκτικότητα των οργανικών είναι ανηγμένη σε όλο το δείγμα. Πιο συγκεκριμένα: Η ομάδα του Χουμινίτη υπερτερεί σε όλα τα δείγματα και τα ποσοστά συμμετοχής της κυμαίνονται από 84,71 έως 93,13% με μέση τιμή 89,08%. Η ομάδα του Ινερτινίτη κυμαίνεται από < 4,98% με μέση τιμή 2,54%, ενώ η ομάδα του Λειπτινίτη κυμαίνεται 3,48 έως 14,73% με 37

μέση τιμή 8,47% (Σχ. 6), ενώ στο Σχήμα 5 παρουσιάζεται η συσχέτιση εμφάνισης των maceral με βάση την κατακόρυφη εξάπλωση. Σχήμα 5. Η περιεκτικότητα των ομάδων maceral (σε % κ.ό., σε ελεύθερο ανοργάνων δείγμα) κατά μήκος του πυρήνα Β4. Στην ομάδα του Χουμινίτη, ο Προ-Τεξτινίτης είναι το maceral με τη μεγαλύτερη συχνότητα εμφάνισης με ποσοστά που κυμαίνονται από 17,88 έως 62,19% και μέση τιμή 38,47%. Δεύτερο πιο συχνά εμφανιζόμενο maceral είναι ο Τεξτινίτης Β με περιεκτικότητες, που κυμαίνονται από 6,97 έως 21,70% με μέση τιμή 14,52% (Σχ. 7) (Εικ. 4a-d). Στην ομάδα του Ινερτινίτη, ο Οξυ-κορποχουμινίτης (Eικ. 4g) είναι το maceral με το μεγαλύτερο ποσοστό εμφάνισης και κυμαίνεται μέχρι 7,56% με μέση τιμή 1,8%, ενώ δεύτερο 38

είναι ο Ντεγκραντοφουσινίτης με ποσοστό εμφάνισης που κυμαίνεται μέχρι 2,07% με μέση τιμή 0,98% (Σχ. 8). 10 0 100 90 Χουμινίτης 20 80 30 70 40 60 50 50 60 40 70 30 80 20 90 10 100 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Ινερτινίτης Λειπτινίτης Σχήμα 6. Τριγωνικό διάγραμμα Χουμινίτη, Ινερτινίτη και Λειπτινίτη των δειγμάτων (% κ.ό., ελεύθερο από ανόργανα δείγμα). 39

Χουμινίτης Προ-τεξινίτης Επιδερμινίτης Κορποχουμινίτης Ποριγελινίτης Λεβιγελινίτης Ντενζινίτης Αττρινίτης Τεξτο-ουλμινίτης Β Τεξτο-ουλμινίτης Α Ευ-ουλμινίτης Β Ευ-ουλμινίτης Α Τεξτινίτης Β Τεξτινίτης Α 0 10 20 30 40 Σχήμα 7. Οι μέσες τιμές εμφάνισης των maceral της ομάδας του Χουμινίτη (% κ.ό., άνευ ανόργανων). Ινερτινίτης Ημιφουσινίτης Φουγκινίτης Οξυ-κορποχουμινίτης Ινερτοντετρινίτης Ντεγκραντοφουσινίτης Πυροφουσινίτης 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Σχήμα 8. Οι μέσες τιμές εμφάνισης των maceral της ομάδας του Ινερτινίτη (% κ.ό., άνευ ανόργανων συστατικών) στο διάτρημα Β4. 40

Στην ομάδα του Λειπτινίτη, το maceral με τη συχνότερη εμφάνιση είναι ο Κουτινίτης με ποσοστό που κυμαίνεται από 0,57 έως 6,20%, με μέση τιμή 2,54%, ενώ δεύτερο είναι ο Σουμπερινίτης με ποσοστό από 0,31 έως 3,91%, με μέση τιμή 1,94% (Σχ. 9). Λειπτινίτης Λειπτοντετρινίτης Αλγινίτης Σουμπερινίτης Ρεζινίτης Κουτινίτης Σπορινίτης 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Σχήμα 9. Οι μέσες τιμές εμφάνισης των maceral της ομάδας του Λειπτινίτη (% κ.ό., ελεύθερο ανόργανων δείγμα) στο διάτρημα Β4. Η περιεκτικότητα ανόργανων συστατικών είναι εξαιρετικά χαμηλή (< 1,12%, επί των συνολικών μετρήσεων, μέση τιμή 0,23%). Πιο συγκεκριμένα αναγνωρίστηκαν αργιλικά ορυκτά, χαλαζίας και σιδηροπυρίτης. Η μέση τιμή τους παρουσιάζεται στο Σχ. 10. Αργιλικά ορυκτά Ανόργανα συστατικά Χαλαζίας Σιδηροπυρίτης 0.0 0.5 1.0 Σχήμα 10. Οι μέσες τιμές εμφάνισης των ανόργανων συστατικών στα δείγματα μελέτης (% κ.ό.). 41

Εικόνα 5. Φωτομικρογραφίες από τα δείγματα τύρφης σε λευκό προσπίπτον φως (b, d, f, g, h) και με διέγερση με κυανό φως (a, c, e) με ελαιοκατάδυση και ολική μεγέθυνση 500Χ: a-d) Προ-τεξτινίτης, e) Επιδερμινίτης, f) Φουνγκινίτης και Αττρινίτης, g) Οξυ-κορποχουμινίτης, h) Κορποχουμινίτης και φρέσκοι κθτταρικοί ιστοί (Προ-Τεξτινίτης). 42

6. ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Αναπαράσταση του τυρφώνα μελέτης Αρχικά, σύμφωνα με την επιτόπου περιγραφή των δειγμάτων που συλλέχθηκαν από τα διατρήματα, συμπεραίνεται ότι ο υπό μελέτη τυρφώνας αποτελείται κυρίως από στρώματα τύρφης, χωρίς ενδιάμεσες εναλλαγές ανόργανων στρωμάτων. Τα ανόργανα στρώματα υπόκεινται των στρωμάτων τύρφης σε όλα τα διατρήματα και αποτελούνται κυρίως από λεπτόκοκκα ιζήματα (άργιλος και οργανική λάσπη) έως χονδρόκοκκα (άμμος, η οποία αποτελεί και το υπόστρωμα όλων των διατρημάτων, Σχ. 4). Παρακάτω απεικονίζονται οι γεωλογικές τομές (Εικ. 7, Σχ. 11-13), οι οποίες σχεδιάστηκαν σύμφωνα με το απόλυτο υψόμετρο των θέσεων των διατρημάτων, καθώς και οι λιθολογίες που διατρήθηκαν. Με βάση τον τοπογραφικό χάρτη και τις γεωλογικές τομές που έχουν σχεδιαστεί, μπορεί να επισημανθεί ότι το μέγιστο πάχος τύρφης θα μπορούσε να ξεπερνάει τα 20 m. Γι αυτόν τον λόγο ο υπό μελέτη τυρφώνας χρήζει περαιτέρω διερεύνησης. Εικόνα 7. Θέση γεωλογικών τομών. 43

Σχήμα 11. Γεωλογική τομή Β1-Β3. Σχήμα 12. Γεωλογική τομή Β4-Β5. Από τα στρωματογραφικά δεδομένα του τυρφώνα Badas συμπεραίνεται ότι ο υπό μελέτη τυρφώνας είναι ολιγοτροφικός, καθώς δεν παρουσιάζονται εναλλαγές ανόργανων και οργανικών στρωμάτων, γεγονός που δηλώνει και την μικρή εισροή ανόργανων συστατικών κατά τη διάρκεια της τυρφογένεσης (αναλύεται παρακάτω). 44

Σχήμα 13. Γεωλογική τομή B7-B5. Ποιοτικά χαρακτηριστικά τυρφώνα Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της προσεγγιστικής ανάλυσης (υγρασία, τέφρα), καθώς και των μετρήσεων ph και ec, επιβεβαιώνεται ο ολιγοτροφικός χαρακτήρας που επικρατεί στους τροπικούς άνω-τυρφώνες της ΝΑ Ασίας. Πιο συγκεκριμένα η μικρή εισροή ανόργανων συστατικών επιβεβαιώνεται από τη χαμηλή τέφρα (μ.τ.: 0,6-21,5%), καθώς και από τις χαμηλές τιμές της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (μ.τ.: 12,6-278 μs/cm). Σύμφωνα με τον Shotyk (1988), στους τροπικούς τυρφώνες της ΝΑ Ασίας το ph κυμαίνεται μεταξύ 3-4, καθώς η μειωμένη εισροή ανόργανων συστατικών και συγκεκριμένα ανθρακικών ορυκτών καθιστά αδύνατη την εξουδετέρωση των όξινων χουμικών οξέων που σχηματίζονται κατά τη χουμοποίηση του οργανικού υλικού. Σύμφωνα με τον Finkelman (1995), o τρόπος σύνδεσης των στοιχείων στους γαιάνθρακες (με το οργανικό ή/και το ανόργανο μέρος τους) μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας είτε άμεσες είτε έμμεσες μεθόδους. Στην παρούσα εργασία η σύνδεση των στοιχείων έγινε με απλή γραμμική συσχέτιση κατά Pearson μεταξύ των χημικών στοιχείων (βλ. Παρ. ΙΙΙ, Συγκριτικά Διαγράμματα). Ανάλογα με τις τιμές του συντελεστή συσχέτισης R 2, στη παρούσα εργασία οι συσχετίσεις χωρίστηκαν σε 2 κατηγορίες: 45