Πανεπιστήμιο Πατρών Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας Διπλωματική εργασία Παλαιογεωγραφική ανάπλαση της περιοχής Πόρου Μοδίου με εφαρμογή μεθόδων θαλάσσιας γεωφυσικής διασκόπησης Τσαμπουράκη Κραουνάκη Κωνσταντίνα Α.Μ. 04084 Υπεύθυνος Καθηγητής : Γεώργιος Παπαθεοδώρου 1
ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η εργασία αυτή αφιερώνεται στο ΡΗΓΜΑ που τόσα χρόνια έχει συμβάλλει με τις μάχες που δίνει καθημερινά, στην αξία του πτυχίου της σχολής, στη διατήρηση κεκτημένων στο τμήμα, στη βελτίωση της καθημερινότητας της σχολής και στην υπεράσπιση των φοιτητικών δικαιωμάτων. Ευχαριστώ τους συντρόφους μου που με στήριξαν όλα αυτά τα χρόνια, το Στέφανο που βρισκόταν πάντα δίπλα μου και στις όμορφες και στις δύσκολες στιγμές υπενθυμίζοντας μου πως ακόμη υπάρχουν άνθρωποι που παλεύουν και αγωνίζονται με κριτήριο τη συλλογικότητα, την αξιοπρέπεια και την υπερηφάνεια, τη Ματίνα, τη Βιβή την Ευγενία και τον Κώστα που πίστεψαν σε εμένα, τον Γιώργο Β., Γίωργο Ν. και τη Νατάσα για τη στήριξη που μου πρόσφεραν και φυσικά θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς μου και τον Άγγελο που όλα αυτά τα χρόνια κατέβαλλαν μια τεράστια προσπάθεια για να καταφέρω να σπουδάσω και παρά τις δύσκολίες που αντιμετώπισαν κατάφεραν να με στηρίξουν. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή μου Γιώργο Παπαθεοδώρου που αποδείχτηκε εξαίρετος δάσκαλος και άνθρωπος και το Ινστιτούτο Ενάλιων Αρχαιολογικών Ερευνών που μου προσέφερε σημαντικές πληροφορίες για τη διεξαγωγή αυτής της εργασίας. 2
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 5 1.1. Γενικά... 5 1.2. Σταθμοί στην αρχαιολογική έρευνα στην Ελλάδα και διεθνώς... 6 1.3. Οι γεωφυσικές μέθοδοι στην υπηρεσία της Ενάλιας Αρχαιολογίας στην Ελλάδα και Διεθνώς.... 7 1.4. Στάθμη της θάλασσας... 16 1.4.1. Αιτίες μεταβολής της στάθμης της θάλασσας... 16 1.4.1.2. Δημιουργία και τήξη των παγετώνων... 17 1.4.1.3. Ισοστατικές κινήσεις του φλοιού.... 17 1.4.1.4. Τεκτονικές κινήσεις... 21 1.4.2. Η μεταβολή της στάθμης της θάλασσας στον Ελλαδικό χώρο... 21 1.4.2.1. Ελληνικός χώρος από τα τελευταία 400.000 χρόνια έως 18.000 χρόνια... 22 1.4.2.2. Ελληνικός χώρος από τα τελευταία 18.000 χρόνια έως 4.000 χρόνια... 24 1.5. Περί της σπουδαιότητας της ανάπλασης του παλαιοπεριβάλλοντος και η σύνδεσή της με την εξέλιξη του ανθρώπινου πολιτισμού.... 29 2. ΘΑΛΑΣΣΙΕΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΕΝΑΛΙΑ ΑΡΧΑΙΟΛΟΓΙΑ... 32 2. ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΠΟΜΑΚΡΥΣΜΕΝΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ... 32 2.1. Ηχοβολιστής... 32 2.2. Πλευρική σάρωση... 32 2.3. subbottom profiling system... 33 2.4. Ναυτικό μαγνητόμετρο... 35 2.5. Υποθαλάσσια Σκάφη... 36 3. ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΑ... 38 4. ΔΟΚΟΣ... 44 4.1 Μεθοδολογία... 46 4.2. Παρουσίαση στοιχείων... 47 3
5. ΕΡΕΥΝΑ THROCKMORTON... 53 5.1. Γενικά... 53 5.2. Έρευνα... 56 5.3. Συμπεράσματα... 59 5.4. Μελέτη της περιοχής σήμερα... 59 5.4.1. Μεθοδολογία... 59 5.4.2. Αποτελέσματα... 60 5.4.3. Συμπεράσματα... 64 6. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ... 66 6.1. Sb Interpreter... 66 6.1.1. ΒΗΜΑ 1... 66 6.1.2. ΒΗΜΑ 2... 69 6.1.2.1. Ρύθμιση τομογραφίας... 69 6.1.2.2. Ψηφιοποίηση... 71 6.2. Sonar wiz.map... 74 6.2.1. εισαγωγικά... 74 6.2.2. Μεθοδολογία... 74 6.3. Arc Map... 82 6.3.1. Εισαγωγικά... 82 6.3.2. Μεθοδολογία... 82 4
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Γενικά Η Μεσόγειος λόγω της γεωγραφικής της θέσης, υπήρξε σπουδαίας σημασίας εμπορικό κέντρο, επειδή ήταν το κομβικό σημείο που ένωνε την Ευρώπη, την Ασία και την Αφρική. Αποτέλεσε συνδετικό κρίκο μεταξύ των λαών που κατοικούσαν γύρω από αυτή, αλλά και περιοχή ισχυρών συγκρούσεων και αιματηρών πολέμων. Γι αυτό το λόγο στα παράλια της, αναπτύχθηκαν κάποιοι από τους σπουδαιότερους αρχαίους πολιτισμούς. Ο βυθός της κρύβει σημαντικά στοιχεία για την ιστορία αυτών των πολιτισμών και για τους καταβυθισμένους οικισμούς. Λόγω της θέσης της,στο πυθμένα της βρίσκεται ένας τεράστιος αρχαιολογικός πλούτος η μελέτη και η αξιοποίηση του οποίου, μπορεί σήμερα με τη βοήθεια της επιστήμης να μας δώσει σημαντικές πληροφορίες για την ιστορία του ανθρώπινου πολιτισμού. Ενδεικτικό είναι το γεγονός ότι υπάρχουν 1189 καταγεγραμμένα ναυάγια η πλειοψηφία των οποίων έχει εντοπιστεί τυχαία από αλιείς και κυρίως από Έλληνες και Τούρκους σφουγγαράδες (Bass, 2004). Τα ναυάγια που έχουν βρεθεί με αυτό τον τρόπο, βρίσκονται σε βάθη που δεν ξεπερνούν τα 50 60m, το οποίο αποτελεί το όριο συμβατικής, αυτόνομης κατάδυσης για τον άνθρωπο. Τις τελευταίες δεκαετίες με την εξέλιξη νέων θαλάσσιων τεχνολογιών το φράγμα των 60m έχει καταρριφθεί, ανοίγοντας το δρόμο για τον εντοπισμό και την μελέτη πολύ βαθύτερων αρχαιολογικών θέσεων. Για τη μελέτη του σπουδαίου θαλάσσιου πλούτου της Μεσογείου χρησιμοποιήθηκαν γεωφυσικές μέθοδοι. Αυτό οδήγησε στην ανάπτυξη μίας νέας πολυθεματικής επιστήμης που ονομάζεται Αρχαιολογική Ωκεανογραφία. Ο επιστημονικός αυτός κλάδος αναπτύχθηκε τα τελευταία χρόνια και συνδυάζει την αρχαιολογία και τη ναυτική ιστορία, με τις επιστήμες και τις τεχνολογίες της θάλασσας (Coleman & Ballard, 2004). Το αντικείμενο μελέτης της Αρχαιολογικής Ωκεανογραφίας περιλαμβάνει τον εντοπισμό και την ανασκαφή καταβυθισμένων παράκτιων οικισμών και ναυαγίων, τη μελέτη αρχαίων δρόμων θαλάσσιου εμπορίου, τη συντήρηση και προστασία των υποθαλάσσιων αρχαιολογικών χώρων, τη συσχέτιση των υποθαλάσσιων αρχαιολογικών ευρημάτων με το περιβάλλον της τότε εποχής και τέλος την διερεύνηση και επισκόπηση νέων θέσεων αρχαιολογικού ενδιαφέροντος (Coleman & Ballard, 2004). Όπως γίνεται αντιληπτό για την επίτευξη των παραπάνω μελετών απαιτείται η συνεργασία αρχαιολόγων, ωκεανογράφων και μηχανικών. 5
Το Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας (ΕΘΑΓΕΦΩ) στα πλαίσια της ανάπτυξης της νέας αυτής πολυθεματικής επιστήμης έχει οργανώσει μεγάλο αριθμό ερευνών στα ελληνικά ύδατα και όχι μόνο. 1.2. Σταθμοί στην αρχαιολογική έρευνα στην Ελλάδα και διεθνώς Η πρώτη συστηματική υποθαλάσσια έρευνα ιστορικού ναυαγίου, χρονολογείται το 1663 από τους H.A. von Treileben και A. Peckell, που καταδύονται με καταδυτικό κλωβό στο ναυάγιο του Σουηδικού πολεμικού πλοίου Vasa (www.abc.se). Το 1943, οι J Y. Cousteau και E. Gagnan προτείνουν μια απλή συσκευή αυτοκατάδυσης (aqua lung) με αυτόματο ρυθμιστή πίεσης δίνοντας έτσι σημαντική ελευθερία κινήσεων στους δύτες. Το 1960 είναι μια ιδιαίτερα σημαντική χρονιά για την υποβρύχια αρχαιολογία. Ο George Bass ανασκάπτει το ναυάγιο της εποχής του Χαλκού, στην Άκρα Χελιδονία (Gelidonya Cape), και βάζει τις αρχές της σύγχρονης υποθαλάσσιας αρχαιολογίας (Bass et al., 1967). Ο G. Bass χρησιμοποιεί μεθόδους ανασκαφών της χέρσου στο υποθαλάσσιο περιβάλλον και θέτει ένα μεθοδολογικό σχήμα που αποτελεί σημείο καμπής στην μελέτη των αρχαίων ναυαγίων. Το 1965 εντοπίζεται σε γεωφυσική έρευνα και στη συνέχεια ανασκάπτεται το γνωστό ναυάγιο Mary Rose στην Βρετανία, το οποίο βυθίστηκε το 1545 (McKee, 1982; Rule, 1982; Dobbs, 1995). Το 1967 εντοπίζεται από δύτη ανοικτά της Κυρήνειας, ένα από τα πιο γνωστά ναυάγια της Μεσογείου και ένα από τα λίγα αρχαία ναυάγια που διασώζεται το ξύλινο σκαρί τους, το γνωστό ως «Κυρήνεια Ι». Πρόκειται για εμπορικό πλοίο που ναυάγησε το 302 π.χ. σε βάθος 50m και ανασκάφτηκε από τον αρχαιολόγο M. Kachev. Με βάση το σκαρί που διασώθηκε κατασκευάστηκε το ομοίωμά του, «Κυρήνεια ΙΙ» από το Ινστιτούτο Προστασίας της Ναυτικής Παράδοσης υπό τον Χ. Τζάλα. Την περίοδο 1984 94, ο αρχαιολόγος G. Bass με τη βοήθεια του Institute of Nautical Archaeology (I.N.A) του A&M Texas University, ανασκάπτει το ναυάγιο του Uluburun (Ύστερης Εποχής του Χαλκού)στην Ν.Α Τουρκία, το οποίο εντοπίστηκε από σπογγαλιέα σε βάθος 44 52m και είναι το πλουσιότερο ναυάγιο σε αρχαιολογικά ευρήματα. Στον Ελληνικό χώρο με τον τεράστιο υποθαλάσσιο πολιτισμικό πλούτο, οι υποθαλάσσιες αρχαιολογικές έρευνες ξεκινούν με τον Χρήστο Τσούντα, το 1884, ο οποίος με τη βοήθεια σπογγαλιέων ερευνά τον δίαυλο της Σαλαμίνας για τον εντοπισμό των ναυαγίων της ναυμαχίας της Σαλαμίνας, χωρίς όμως αποτέλεσμα. Στις επόμενες δεκαετίες οι αλιείς και οι σπογγαλιείς, εντοπίζουν και φέρνουν στην επιφάνεια σημαντικές καταβυθισμένες αρχαιότητες. Το 1973 ιδρύεται το Ινστιτούτο Εναλίων 6
Αρχαιολογικών Ερευνών (Ι.ΕΝ.Α.Ε) και το 1976 η Εφορεία Εναλίων Αρχαιοτήτων (Ε.Ε.Α). Σημαντικά ναυάγια εντοπίζονται κυρίως από αλιείς και ανασκάπτονται από το Ι.ΕΝ.Α.Ε και την Ε.Ε.Α. 1.3. Οι γεωφυσικές μέθοδοι στην υπηρεσία της Ενάλιας Αρχαιολογίας στην Ελλάδα και Διεθνώς. Οι θαλάσσιες γεωφυσικές μέθοδοι αποτελούν ένα πολύ χρήσιμο μέσο για τη μελέτη της ενάλιας αρχαιολογίας γιατί βοηθούν στη γρήγορη επισκόπηση μεγάλων εκτάσεων του πυθμένα και στον εντοπισμό αρχαιολογικών στόχων που μπορεί να βρίσκονται θαμμένοι κάτω από πετρώματα του πυθμένα. Το 1965 κατά τη διάρκεια θαλάσσιας γεωφυσικής έρευνας εντοπίζεται τυχαία το ναυάγιο Mary Rose (McKee, 1982). Το πλοίο αποτελούσε την ναυαρχίδα του Ερρίκου του 8ου, που βυθίστηκε το 1545 στο East Solent (Βρετανία). Η ανασκαφή του ναυαγίου σηματοδοτήθηκε από την ανάσυρση του σκελετού του, το 1982 (Rule, 1982; Dobbs, 1995). Ο εντοπισμός αυτός του ναυαγίου με γεωφυσικές μεθόδους, άνοιξε νέους ορίζοντες στην ενάλια αρχαιολογική έρευνα. Στα τέλη της δεκαετίας του 60, οι πρωτοποριακές έρευνες του Edgerton στον Ελλαδικό θαλάσσιο χώρο (Edgerton, 1981), με ένα πρότυπο μοντέλο ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης, έθεσε τις βάσεις για τις μελλοντικές εφαρμογές της γεωφυσικής έρευνας στην ενάλια αρχαιολογία. Στα τέλη της δεκαετίας του 90' διεξάγονται γεωφυσικές έρευνες με ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης και τομογράφο υποδομής πυθμένα, στο γνωστό ιστορικό ναυάγιο L Invicible, το οποίο βρίσκεται σε βάθος 8m (Quinn et al., 1998). Το πλοίο ήταν γαλλικό που στη συνέχεια πέρασε στην κατοχή των Βρετανών και ναυάγησε το 1758 στη Βρετανία. Η θαλάσσια γεωφυσική έρευνα έλαβε χώρα μεταξύ 1995 και 1997 και αποτύπωσε με λεπτομέρεια το χώρο του ναυαγίου, αποκαλύπτοντας ότι η πραγματική έκταση του αρχαιολογικού χώρου ήταν πολύ μεγαλύτερη από αυτή που είχε εκσκαφθεί μέχρι τότε (Quinn et al., 1998). Την περίοδο μεταξύ 1998 και 2000 ερευνάται επίσης με γεωφυσικές μεθόδους το ναυάγιο του La Surveillante (Quinn et al., 2002a). Πρόκειται για γαλλική φρεγάτα, που ναυάγησε το 1797 στην Ιρλανδία (Bantry Bay). Οι γεωφυσικές έρευνες πραγματοποιήθηκαν με βυθόμετρο, ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης, τομογράφο υποδομής πυθμένα και μαγνητόμετρο, ενώ ακολούθησε έρευνα με δύτες για την επόπτευση των αποτελεσμάτων (Quinn et al., 2002a). Την τελευταία δεκαετία, οι έρευνες με τη βοήθεια θαλάσσιων γεωφυσικών μεθόδων και υποβρυχίων οχημάτων (επανδρωμένων υποβρυχίων οχημάτων (HOVs), τηλεκατευθυνόμενων υποβρυχίων οχημάτων (ROVs) και τα τελευταία χρόνια με αυτόνομα υποβρύχια οχήματα (AUVs), τα οποία φέρουν οπτικά και γεωφυσικά όργανα), επικεντρώθηκαν στον εντοπισμό αρχαίων ναυαγίων σε 7
μεγάλα βάθη (100 έως και 3300 μέτρα). Τέτοια χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι τα ναυάγια που εντοπίστηκαν στον Εύξεινο Πόντο (Μαύρη Θάλασσα) (Ballard et al., 2001) (Εικ. 1.5) και στη Μεσόγειο Θάλασσα, ανοικτά των ακτών του Ισραήλ (Ashkelon project, Ballard et al., 2002) Στη θαλάσσια περιοχή μεταξύ Τυνησίας και Σικελίας (Skerki Bank Project) κατά μήκος της αρχαίας θαλάσσιας εμπορικής οδού Καρχηδόνα, Ρώμη, Σικελία, Σαρδηνία, εντοπίστηκαν οκτώ αρχαία ναυάγια σε μια έκταση 210 km(βallard et al., 2000). 8
9
Skerki C: Φωτομοσαϊκό πλοίου του τέλους του 19ου αιώνα που ανακαλύφθηκε και καταγράφηκε από το NR 1 το 1995 με ηλεκτρονική κάμερα. Το μήκος του είναι περίπου 35 m. 10
Skerki B: Φωτομοσαϊκό Ρωμαϊκού εμπορικού πλοίου, τέλη 1ου αρχές 2ου αιώνα μχ Για τη μελέτη των ναυαγίων χρησιμοποιήθηκαν τα υποβρύχια οχήματα Jason και Argo 11
Το τηλεχειριζόμενο σκάφος JASON στο ναυάγιο ISIS το 1989. 12
και το πυρηνικό υποβρύχιο NR1 (Εικ. 1.5). Οι Phaneuf et al. (2001) εντόπισαν ναυάγιο πιθανώς του 4ου αιώνα μ.χ στο Ιόνιο πέλαγος σε βάθος 750m χρησιμοποιώντας τον ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης και τον τομογράφο υποδομής πυθμένα του πυρηνικού υποβρυχίου NR1 Το βαθύτερο αρχαίο ναυάγιο εντοπίστηκε σε βάθος 3300m στην Ανατολική Μεσόγειο, μεταξύ Ρόδου και Αλεξάνδρειας. Πρόκειται για Ελληνικό εμπορικό πλοίο το οποίο μετέφερε αμφορείς με κρασί και βυθίστηκε στα τέλη του 3ου ή τις αρχές του 2ου αιώνα π.χ. (Phaneuf et al., 13
2001). F: Φωτομοσαϊκό Ρωμαϊκού εμπορικού πλοίου, τέλη 1ου αιώνα μχ. Φαίνεται η θέση διαφόρων αντικειμένων που συνέλεξε το σκάφος JASON καθώς επίσης και αντικειμ,ένων που καταγράφηκαν αλλά δεν συνελέχθησαν. 14
Οι έρευνες στα νερά των Ελληνικών θαλασσών, με τις προαναφερθείσες θαλάσσιες γεωφυσικές μεθόδους άρχισαν ουσιαστικά, στα τέλη της δεκαετίας του 60, με την άφιξη ξένων αποστολών (Πίνακας 1.3). Το 1966 ο H. Edgerton χρησιμοποιεί για πρώτη φορά ένα πρότυπο μοντέλο ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης για τον εντοπισμό της αρχαίας Ελίκης, στα πλαίσια θαλάσσιων ερευνών (Edgerton, 1981), οι οποίες συνεχίζονται το 1970 72 από τον P.Throckmorton και το 1988 από τον S. Soters του Smithsonian Institution σε συνεργασία με την αρχαιολόγο Δρ. Θ.Κατσωνοπούλου. Οι Throckmorton, et al. (1973), χρησιμοποίησαν έναν ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης για τον εντοπισμό των ναυαγίων της ναυμαχίας του Λεπάντο (1571) στον βόρειο Πατραϊκό κόλπο χωρίς όμως αποτέλεσμα. Το 1993, ο W. Murray του Πανεπιστημίου της Φλόριντα εκτέλεσε γεωφυσική έρευνα στο Άκτιο για τον εντοπισμό της ναυμαχίας του Ακτίου (31μ.Χ), χωρίς να προκύψουν αξιοσημείωτα αποτελέσματα (Murray, 1997). Την τελευταία δεκαετία οι θαλάσσιες γεωφυσικές μέθοδοι και η τεχνολογία των υποβρυχίων οχημάτων, έχουν καθιερωθεί ως πάγια μεθοδολογία για τον εντοπισμό και την μελέτη υποθαλάσσιων αρχαιολογικών ευρημάτων και στον Ελληνικό χώρο. Το 1999 το Πανεπιστήμιο του Trondheim (Νορβηγία) εκτέλεσε προκαταρκτικές γεωφυσικές έρευνες σε θέση αρχαιολογικού ενδιαφέροντος στις Βόρειες Σποράδες και στο Ιόνιο (Κεφαλονιά Ιθάκη), στα πλαίσια συνεργασίας της Ε.Ε.Α με το Νορβηγικό Αρχαιολογικό Ινστιτούτο Αθηνών (Delaporta et al.,2006). Το Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας (Ε.ΘΑ.ΓΕ.Φ.Ω.) του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών, εκτέλεσε θαλάσσιες γεωφυσικές έρευνες στη νήσο Δοκό με σκοπό τη μελέτη της παλαιομορφολογίας και του περιβάλλοντος χώρου που βρέθηκε το ναυάγιο της Δοκού, σε συνεργασία με το Ι.ΕΝ.Α.Ε (Papatheodorou et al inpress_bar). Επιπλέον διερεύνησε το γεωλογικό φαινόμενο που προκάλεσε την καταστροφή και εξαφάνιση της Αρχαίας Ελίκης το 373 π.χ., αναλύοντας γεωφυσικές παρατηρήσεις από πρόσφατους σεισμούς (15/06/1995) στην ίδια περιοχή (Papatheodorou and Ferentinos, 1997). Το 1999 το Ε.ΘΑ.ΓΕ.Φ.Ω. εντόπισε και αποτύπωσε συντρίμμια των ναυαγίων του Τουρκοαιγυπτιακού στόλου της ναυμαχίας του Ναβαρίνου, όπου επιπλέον διαπιστώθηκε η καταστροφική δράση των αγκυροβολούντων δεξαμενόπλοιων στα ναυάγια (Παπαθεοδώρου etal., 1999; Papatheodorou et al., 2005). Μεταξύ 2000 2004, πραγματοποιείται σημαντικός αριθμός ερευνητικών αποστολών με συνεργασία της Ε.Ε.Α και του ΕΛΚΕΘΕ με αντικείμενο την μελέτη και αποτύπωση αρχαίων ναυαγίων σε διάφορες περιοχές του Αιγαίου Πελάγους. To 2005 το Εθνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών σε συνεργασία με την Ε.Ε.Α πραγματοποιεί θαλάσσιες γεωφυσικές έρευνες με τομογράφο υποδομής πυθμένα, ηχοβολιστή 15
πλευρικής σάρωσης και υποβρύχιο όχημα ROV, στις περιοχές μεταξύ Χίου και Οινουσσών και στην Κύθνο, όπου βρέθηκαν δύο Ελληνιστικά ναυάγια (Sakellariou et al., 2007). Το 2005, στα πλαίσια συνεργασίας του ΕΛΚΕΘΕ, της ΕΕΑ και του WHOI, πραγματοποιήθηκε θαλάσσια γεωφυσική έρευνα με αυτόνομο υποβρύχιο όχημα (AUV) ιδιοκτησίας του Ωκεανογραφικού Ινστιτούτου του Woods Hole (WHOI), στο ναυάγιο που εντοπίστηκε κατά τη διάρκεια της έρευνας του 2004, στην περιοχή μεταξύ Χίου και Οινούσσες (Foley et al., in press). 1.4. Στάθμη της θάλασσας 1.4.1. Αιτίες μεταβολής της στάθμης της θάλασσας Οι αιτίες που είναι υπεύθυνες για τις μεταβολές της στάθμης της θάλασσας μπορούν να χωριστούν σε δυο μεγάλες κατηγορίες. Μηχανισμοί που επηρεάζουν σε παγκόσμια κλίμακα τη στάθμη της θάλασσα ευστατισμός. O ευστατισμός μπορεί να οφείλεται σε διάφορες αιτίες όπως: Α. Κλιματικές. Τήξη και πήξη παγετώνων και θερμική διαστολή των ωκεανών (το νερό διαστέλλεται καθώς θερμαίνεται). Β. Τεκτονικές. Μεταβολή της χωρητικότητας των ωκεάνιων λεκανών που συμπίπτει με την θεωρία των πλακών. Γ. Ιζηματολογικές. Η αργή πλήρωση των ωκεάνιων λεκανών με ιζήματα. Δ. Μεταβολές στην πυκνότητα του θαλάσσιου νερού. Τοπικοί μηχανισμοί που επηρεάζουν τη στάθμη της θάλασσας τοπικά Α. Ισοστατικές κινήσεις. Η επαναφορά της χέρσου σε προηγούμενα ύψη με την υποχώρηση των παγετώνων ή των θαλάσσιων υδάτων στις ωκεάνιες λεκάνες. Β. Τοπικός τεκτονισμός. Ανοδικές ή καθοδικές κινήσεις λόγω τεκτονικών τεμαχων. Τις τελευταίες 2 δεκαετίες, έχει αναπτυχθεί και μια νέα θεωρία από τον Σουηδό N.A. Morner η οποία αναφέρεται στην παραμόρφωση του θαλάσσιου γεωειδούς, δηλαδή των μεγάλων διαφορών της απόστασης της στάθμης της θάλασσας από το κέντρο της Γης. Αυτό οφείλεται στην ταχύτητα περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονα της και στη βαρύτητα της Γης. 16
Παρακάτω θα αναφερθούμε πιο συγκεκριμένα στις μεταβολές της στάθμης της θάλασσας λόγω: 1. Τήξης και δημιουργίας των παγετώνων. 2. Ισοστατικής κίνησης του φλοιού. 3. Τεκτονικών κινήσεων 1.4.1.2. Δημιουργία και τήξη των παγετώνων Όπως γίνεται αντιληπτό σημαντικό ρόλο στην λειτουργία της Γης διαδραματίζουν οι κλιματικές μεταβολές και κυρίως η διαδοχή ψυχρών/παγετωδών με θερμές/μεσοπαγετώδεις περιόδους (με όλα τα επακόλουθά τους, όπως είναι οι ανοδικές και καθοδικές μεταβολές της στάθμης της παγκόσμιας θάλασσας). Οι σημερινοί μεγάλοι παγετώνες και τα στρώματα πάγου θα ευθύνονται για περίπου 77 μέτρα εξάπλωσης σε νερό στους ωκεανούς παγκοσμίως αν υποθέσουμε ότι θα λιώσουν οι πάγοι. Στο παρελθόν, ο όγκος των παγετώνων έχει εκτιμηθεί ότι ήταν 150 μέτρα μεγαλύτερος από ότι σήμερα. Η παρατηρούμενη άνοδος της θερμοκρασίας κατά τα τελευταία 18.000 χρόνια είχε ως συνέπεια, μεταξύ άλλων, και την άνοδο της στάθμης της παγκόσμιας θάλασσας, λόγω της τήξης των παγετώνων, που υπήρχαν στο βόρειο ημισφαίριο, κατά την τελευταία παγετώδη περίοδο. 1.4.1.3. Ισοστατικές κινήσεις του φλοιού. Ισοστασία Ισοστασία είναι η κατάσταση ισορροπίας μεταξύ γειτονικών τμημάτων του φλοιού που πλέουν πάνω σε ένα πλαστικό μανδύα. Επειδή τα πετρώματα του φλοιού είναι ελαφρότερα από τα πετρώματα του μανδύα μπορούμε να θεωρήσουμε ότι αυτά πλέουν επί του πυκνότερου μανδύα και το βάρος των επιμέρους τμημάτων του φλοιού είναι ίσο με το βάρος του εκτοπισμένου μανδύα. Μπορούμε λοιπόν να θεωρήσουμε τα πετρώματα ως κατακόρυφες στήλες κάθε μια από τις οποίες έχουν στη βάση τους την ίδια πίεση. Σε ένα βάθος ίσης πίεσης, κάθε στήλη βρίσκεται σε ισορροπία με τις άλλες στήλες και κάθε μία έχει το ίδιο συνολικό βάρος. Ο φλοιός διαρκώς επιζητά να παραμείνει σε ισοστατική ισορροπία, ώστε σε ένα ορισμένο βάθος το ολικό κατακόρυφο φορτίο που ενσωματώνεται σε ένα ορισμένο σημείο να είναι το ίδιο με το φορτίο των παρακείμενων σημείων. Αν προκύψει κάποια βαρυτική ανισορροπία, ο φλοιός ανεβαίνει ή βυθίζεται για να διορθωθεί η ανισορροπία αυτή. 17
Σχέδιο που δείχνει την μεταβολή του μανδύα εξαιτίας του βάρους του παγετώνα. (www.physicalgeography.net) Υπάρχουν πολλές αιτίες για τις οποίες συμβαίνουν ισοστατικές αλλαγές πάνω στο φλοιό οι σπουδαιότερες των οποίων είναι : Οι κύκλοι των παγετώνων που εναποθέτουν μεγάλες μάζες πάγου στις ηπειρωτικές περιοχές. Η αύξηση της στάθμης των υδάτων. Η επιφόρτιση του φλοιού λόγω της απόθεσης των ιζημάτων με αποτέλεσμα με την πάροδο του χρόνου με την αύξηση της στάθμης των ωκεανών να εναποτίθεται μεγαλύτερη ποσότητα ιζημάτων πάνω στις ηπειρωτικές υφαλοκρηπίδες, προκαλώντας έτσι, επιπλέον συμπίεση της επιφάνειας τους 18
Ισοστατικές κινήσεις λόγω των παγετώνων. Το κύριο αίτιο που προκαλεί ισοστατικές κινήσεις προέρχεται από τη μεγέθυνση ή σμίκρυνση των παγετώνων. Αυτοί οι κύκλοι παγετώνων προκύπτουν σε χρονικές περιόδους 100.000 ετών. Η τελευταία μεσοπαγετωνική περίοδος προέκυψε 130.000 με 120.000 χρόνια πριν, ακολουθουμένη από την παγετώδη περίοδο Wisconsin ή Wurm και στην συνέχεια από την παρούσα μεσοπαγετώδη περίοδο Tapes του Ολόκαινου. Όσο οι παγετώνες μεγαλώνουν, προσθέτουν ένα επιπλέον φορτίο στην επιφάνεια της Γης. Αυτή η αύξηση οδηγεί σε κάμψη της λιθόσφαιρας και ροή στην ασθενόσφαιρα. Η περιοχή κάτω από το κέντρο βάρους του πάγου κάμπτεται προς τα κάτω εξαιτίας του φορτίου του ίδιου του πάγου, ενώ η περιβάλλουσα περιοχή υπερυψώνεται λόγω της ασθενοσφαιρικής ροής και της καμπτικής ροπής. Αυτή η τελευταία διαδικασία δημιουργεί ένα περιφερειακό εξόγκωμα που σχετίζεται με τους παγετώνες. Γύρω από τη Σκανδιναβία αυτό το περιφερειακό εξόγκωμα έφτασε ως τη Γαλλία, τη Γερμανία και την Πολωνία ενώ στις ΗΠΑ επεκτάθηκε κατά μήκος της ακτής του Ατλαντικού με υψηλή συγκέντρωση κοντά στο ακρωτήρι Hatteras. Όταν ένας παγετώνας λιώνει, η συμπιεσμένη περιοχή κάτω από την κύρια μάζα του πάγου αναπηδά και το περιφερειακό εξόγκωμα βυθίζεται. Αυτός ο κύκλος αυξομείωσης δημιουργεί μια σύνθετη ιστορία σχετικών υψών της στάθμης της θάλασσας, οι λεπτομέρειες της οποίας εξαρτώνται από τη χρονική ιστορία παρουσίας ή μη φορτίων στα στρώματα πάγου και στην απόσταση των στρωμάτων από την ακτή. Η αναπήδηση έπειτα από το λιώσιμο των πάγων είναι συγκρίσιμη σε μεγάλο βαθμό με το επίπεδο αύξησης της στάθμης των υδάτων εξαιτίας της προσθήκης του λιωμένου νερού των παγετώνων. Στην Σκανδιναβική χερσόνησο η ανύψωση της στεριάς τα τελευταία 17.000 χρόνια κυμαινόταν από 50 έως και 300m (εικόνα 4a) ενώ στην Σκοτία η ανύψωση της χέρσου κυμαινόταν από 6 έως 12m. Κατά τα προηγούμενα 17.000 χρόνια, η στάθμη των ωκεανών αυξήθηκε 120 μέτρων. Αυτή η αύξηση είναι αντίστοιχη με την μέση μεταβολή του σχετικού ύψους της θαλάσσιας στάθμης μεταξύ 3,5 12 χιλιοστά/χρόνο. Υποστηρίζεται από τους περισσότερους ερευνητές ότι η μέγιστη αποπαγετοποίηση πραγματοποιήθηκε κατά τη διάρκεια πριν 10.000 ετών, με μέσο ρυθμό αύξησης της στάθμης των υδάτων τα 8χιλ/χρόνο. Περίπου 7.000 χρόνια πριν η στάθμη των υδάτων ήταν 7 με 10μ χαμηλότερη της τωρινής, διατηρώντας από τότε ένα μέσο όρο αύξησης στα 1 1,4 χιλ/χρόνο. 19
Τα αποτελέσματα από την ισοστασία λόγω του παγετώνα σε δύο περιοχές: (a) ο βαθμός ισοστατικής αποκατάστασης (m) της Σκανδιναβίας για τα τελευταία 10.000 χρόνια, (b) γενικευμένες ισοβαθείς για την βασική μεταπαγετώδη ακτή της Σκωτίας.(after Sissons 1976) Ισοστατικές κινήσεις λόγο του βάρους και της κίνησης του νερού. Εξαιτίας του βάρους που έχει το νερό που βρίσκεται στις ηπειρωτικές υφαλοκρηπίδες και στον ωκεάνιο φλοιό αποτελεί μια πηγή σχετικής αύξησης της θαλάσσιας στάθμης. Καθώς οι παγετώνες υποχωρούν και το λιωμένο νερό ρέει στους ωκεανούς, το αυξημένο ποσοστό βυθισμένου φλοιού δέχεται μεγαλύτερα φορτία. Αριθμητικά μοντέλα, παρόλο που γενικά παραδέχονται τη γεωμετρική ομοιομορφία της γης, λαμβάνουν υπ' όψιν τα συγκεκριμένα φορτία νερού. Αυτό που δεν αναπαριστούν επαρκώς είναι οι επιδράσεις πλευρικών (εφαπτομενικών) ποικιλομορφιών στις ιδιότητες του φλοιού (όπως επίσης και κατά μήκος της εναλλαγής ηπειρωτικού και ωκεάνιου χώρου). Ισοστατικές κινήσεις λόγο των ιζημάτων και της ιζηματογένεσης Όταν η στάθμη της θάλασσας μεγαλώνει, η εναπόθεση ιζήματος στην υφαλοκρηπίδα αυξάνεται, αλλά όταν το επίπεδο της θάλασσας πέφτει, προκαλείται διάβρωση. Αυτός ο κύκλος εναπόθεσης και διάβρωσης, που λαμβάνει χώρα σε ποικίλες στιγμές, επιδρά στην ανύψωση της υφαλοκρηπίδας, δημιουργώντας ποικιλία φορτίων στο περιθώριο του ηπειρωτικού φλοιού. Καθώς 20
το φορτίο ποικίλει, ο φλοιός μεγαλώνει και πέφτει, επιφέροντας επιπρόσθετες αλλαγές στη σχετική στάθμη της θάλασσας. Σε περιορισμένες περιοχές όπως τα δέλτα των ποταμών ή περίκλειστες θάλασσες όπου μπορεί να πραγματοποιηθεί τάχιστη εναπόθεση ιζημάτων (σε αντίθεση με άλλες υφαλοκρηπίδες, όπου ο ρυθμός εναπόθεσης είναι πολύ μικρότερος), η καθίζηση που προκαλείται από τα φορτία των ιζημάτων μπορεί να αποτελεί έναν πολύ σημαντικό παράγοντα στην αύξηση της στάθμης της θάλασσας. 1.4.1.4. Τεκτονικές κινήσεις Οι τεκτονικές κινήσεις διακρίνονται σε : Ηπειρωτικής κλίμακας Τοπικής κλίμακας Οι τεκτονικές κινήσεις ηπειρωτικής κλίμακας κατά κύριο λόγο έχουν σχέση με διεργασίες που λαμβάνουν χώρα λόγω των τεκτονικών πλακών αλλά και του μανδύα. Οι τεκτονικές κινήσεις τοπικής κλίμακας έχουν σχέση με την δράση ρηγμάτων. Τα ρήγματα χωρίζονται σε τρείς κατηγορίες. Υπάρχουν τα κανονικά ρήγματα, τα ανάστροφα ρήγματα και τα μεταφοράς ή οριζόντια ρήγματα. Στα κανονικά ρήγματα ανάλογα με το μέγεθος των σεισμών η μετατόπιση του φλοιού μπορεί να είναι από μερικά εκατοστά έως 15 20m. Εμείς θα εξετάσουμε την τεκτονική στην ευρύτερη περιοχή του ελλαδικού χώρου. 1.4.2. Η μεταβολή της στάθμης της θάλασσας στον Ελλαδικό χώρο Στο παρόν τμήμα της παρούσας έρευνας θα παρουσιαστούν τα συμπεράσματα προηγούμενων ερευνών που αφορούν την παλαιογεωγραφική αναπαράσταση των ακτογραμμών του αιγαίου και ιόνιου πελάγους. Θα αναφερθούν αναλυτικότερα δύο έρευνες: 1. Των C. Perissoratis, και N. Conispoliatis. << Επιπτώσεις από την μεταβολή της στάθμης της θάλασσας κατά την διάρκεια του τελευταίου Πλειστόκαινου και Ολόκαινου στην μορφολογία του αιγαίου και του ιόνιου πελάγους. >> 2. Του V. Lykousis. << Μεταβολές της στάθμης της θάλασσας και οι ακολουθίες των στρωμάτων κατά την διάρκεια των τελευταίων 400.000 χρόνων στα περιθώρια του αιγαίου: τα ποσοστά καθίζησης και οι επιπτώσεις στην παλαιογεωγραφία της περιοχής. >> Στόχος των δύο εργασιών είναι η διασαφήνιση της θέσης της ακτογραμμής και η μορφολογία αυτής όπως σχηματίστηκε σε διαφορετικές εποχές στο παρελθόν στον Ελλαδικό χώρο 21
από τα 400.000 χρόνια έως τα 4.000 χρόνια. Λεπτομερέστερα ο Λυκούσης ερευνά τα τελευταία 400.000 χρόνια έως 18.000 χρόνια ενώ ο Περισσοράτης από τα τελευταία 18.000 χρόνια έως τα 4.000 χρόνια. 1.4.2.1. Ελληνικός χώρος από τα τελευταία 400.000 χρόνια έως 18.000 χρόνια Η εργασία του Λυκούση βασίζεται στα ισοτοπικά στάδια των παγετωνικών διαδικασιών ιζηματογένεσης των δέλτα για να καθοριστούν οι ρυθμοί καθίζησης του μέσου και ανώτερου Πλειστόκαινου και η παλαιομορφολογία του Αιγαίου. Η μεθοδολογική προσέγγιση βασίζεται σε: (α) το βάθος του υποβυθού των διαδικασιών διεύρυνσης των ακμών της παλαιό υφαλοκρηπίδας: (β) την υπόθεση ότι η σχετική μετακίνηση διαδοχικών χαμηλών ισοτοπικών σταδίων αλληλουχιών αντικατοπτρίζει την συνεχή καθίζηση κατά το χρονικό διάστημα μεταξύ των δύο ιζηματικών εναποθέσεων και (γ) ότι τα μεγέθη των χαμηλότερων σταθμών της θάλασσας κατά τις αντίστοιχες περιόδους του Πλειστόκαινου είναι παρεμφερή. Τα συμπεράσματα που βγήκαν από την εργασία του Λυκούση για την χρονική περίοδο μεταξύ των τελευταίων 400.000 χρόνων έως 18.000 χρόνων είναι τα εξής: Η παλαιομορφολογία του Αιγαίου μελετήθηκε για τις πιο ευδιάκριτες παγετώδεις περιόδους του Μέσου και Ανώτερου Πλειστόκαινου που αντιστοιχούν στις ισοτοπικές φάσεις. 22
Κατά τη διάρκεια των κύριων παγετωδών φάσεων και τις μεσοπαγετώδεις φάσεις του μέσου Πλειστόκαινου, η χερσαία έκταση εξαπλώθηκε, η θαλάσσια επιφάνεια περιορίστηκε και ήταν εκτεθειμένη σε υποαέριες συνθήκες με εκτενή συστήματα απορροής, πεδιάδων, δέλτα και ανάπτυξη λιμνών κατά τη διάρκεια μεγάλων χρονικών περιόδων. Η περιοχή που επηρεάστηκε περισσότερο ήταν το κεντρικό και βόρειο Αιγαίο ενώ θαλάσσιες συνθήκες επικράτησαν στο νότιο Αιγαίο κατά τη διάρκεια της περιόδου μελέτης. Το σημερινό βαλκανικό (βόρεια) και ανατολικό (ανατολικά) σύστημα ποταμών είχε άμεση εκροή στην κοιλάδα του βορείου Αιγαίου και στις λεκάνες του κεντριού Αιγαίου. Η εναπόθεση ιζημάτων από τα ποτάμια στις παρακείμενες, ημιπεριορισμένες και μικρές σε έκταση λεκάνες και/ή λίμνες ήταν σημαντικά υψηλότερη υπονοώντας υψηλούς ρυθμούς εναπόθεσης στις λεκάνες αυτές. Η διαδικασία ιζηματογένεσης πρέπει να είναι διαφορετική, σε σχέση με το παρόν, εξαιτίας των απότομων πλαγιών του βορείου Αιγαίου με βενταλιοειδή ανάπτυξη δέλτα στα περιθώρια κρημνών, αστοχίες στα ιζήματα διαμόρφωσης λόφων και θολωτικής εναπόθεσης στα πλαίσια της παλαιής κοιλάδας του βορείου Αιγαίου. Οι συνθήκες λίμνης στο κεντρικό και βόρειο Αιγαίο υπονοούσαν την εναπόθεση φρέσκων και γλυφών υδάτινων στρωμάτων. Στο όριο του Θερμαϊκού (ΒΔ Αιγαίο), μια σειρά πέντε παράλληλων επικλινών διεύρυνσης εντοπίστηκαν κάτω από το βυθό στο όριο της υφαλοκρηπίδας και της στεριάς. Αυτές οι διαδοχικές κατακόρυφες ομάδες διαθέτουν κατώτερα στρώματα ιζημάτων με αρκετά μεγάλη κλίση, στρώματα που πλησιάζουν το ανώτερο όριό τους λόγω διάβρωσης των παλιών ανώτερων στρωμάτων από την κίνηση των υδάτων. Η μετάβαση ανώτερων ιζημάτων προς κατώτερα επίπεδα (LST1) της αλληλουχίας με το μικρότερο ρυθμό διεύρυνσης που εντοπίζεται στην άκρη της υφαλοκρηπίδας σε βάθος 116m, αποτελεί ένδειξη της κατώτερης φάσης εξέλιξης του δέλτα κατά τη διάρκεια της πιο πρόσφατης παγετώδεις περιόδου και ανταποκρίνεται στη μέγιστη μείωση της στάθμης των υδάτων (110 120m) στη φάση με ισότοπο οξυγόνου 2. Και τέλος αναφέρεται ότι στο όριο των ανατολικών Κυκλάδων τρεις (και τοπικά τέσσερις) χαμηλά ισοτοπικά στάδια αλληλουχιών διεύρυνσης ξεχώρισαν στα σεισμικά προφίλ των οριακών πλαγιών του κεντρικού Αιγαίου. Στο όριο των ανατολικών Κυκλάδων, η καθοδική μετακίνηση ιζημάτων της LST1 αλληλουχίας διεύρυνσης σηματοδοτεί το όριο της υφαλοκρηπίδας σε βάθος 109.5m. Αυτό αποτελεί ένδειξη εξέλιξης δέλτα κατά τη διάρκεια της φάσης με τη χαμηλότερη στάθμη υδάτων και ανταποκρίνεται στη φάση με ισότοπο οξυγόνου 2. Η καθοδική μετακίνηση ιζημάτων της LST2 αλληλουχίας, ευρισκόμενη σε βάθος 152m, συσχετίζεται με την ισοτοπική φάση 6.2. 23
1.4.2.2. Ελληνικός χώρος από τα τελευταία 18.000 χρόνια έως 4.000 χρόνια Η εργασία του Περισσοράτη βασίζεται στα εξής: (α) Οι ευστατικές κινήσεις. Κατά το ανώτερο Πλειστόκαινο, η στάθμη υδάτων μεταβαλλόταν σημαντικά, χαμήλωνε σε παγετώδεις και υψωνόταν σε μεσωπαγετώδεις περιόδους. Η πληρέστερα μελετημένη περίοδος είναι από 20.000 ως 7.000 χρόνια πριν. Σύμφωνα με μελέτες η στάθμη της θάλασσας ήταν περίπου 120m χαμηλότερη στα 21.500 χρόνια πριν και περίπου 18.000 χρόνια πριν ξεκίνησε να ανεβαίνει με ρυθμό 5mm/έτος, με σημαντική αύξηση σε ορισμένες περιόδους. Στο Αιγαίο και στο Ιόνιο πέλαγος δεν υπάρχουν δεδομένα 14C που να καθορίζουν τις προηγούμενες θέσεις της στάθμης της θάλασσας από την πιο πρόσφατη χαμηλή στάθμη έως και τη σημερινή. Η κύρια πηγή δεδομένων για τις παρελθοντικές αλλαγές της στάθμης της θάλασσας στο Αιγαίο και στο ιόνιο πέλαγος προέρχεται από γεωλογικά και αρχαιολογικά στοιχεία και παρατηρήσεις. Παρόλα αυτά, τα αρχαιολογικά δεδομένα, παρότι πολυάριθμα, είναι ακριβή μόνο για τα τελευταία 4.000 χρόνια. Παλαιότερα χρονολογικά δεδομένα, σε σύγκριση με αυτά που πάρθηκαν από τους κοραλλιογενείς υφάλους Barbados που οδήγησαν στην κατασκευή της καμπύλης μεταβολής της στάθμης των υδάτων για τα τελευταία 20.000 χρόνια. Χρησιμοποιήθηκε επίσης η παγκόσμια καμπύλη των Bard et al., (εικόνα) για τον καθορισμό της μεταβολής της στάθμης της θάλασσας στα 21.500 χρόνια πριν (το τελευταίο ελάχιστο, όπου η στάθμη ήταν στα 120m από σήμερα), στα 11.500 χρόνια πριν (μια προσωρινή καθυστέρηση στην αύξηση της στάθμης, η στάθμη ήταν στα 60m από το σήμερα) και στα 8.000 χρόνια πριν (όπου η στάθμη ήταν στα 15m). Η μορφολογία στους διάφορους τομείς της περιοχής μελέτης απεικονίστηκε λαμβάνοντας υπόψη το πάχος των ιζημάτων του Ολόκαινου, τον σημειακό και τοπικό τεκτονισμό. Εικόνα. Χάρτης της Μεσογείου όπου παρουσιάζεται η αλλαγή της ακτογραμμής κατά την διάρκεια της τελευταίας παγετώδης περιόδου πριν από 18.000 χρόνια. Με μαύρο εμφανίζεται η έκταση της ακτογραμμής όταν η στάθμη της θάλασσας ήταν 120 m χαμηλότερη από ότι σήμερα. 24
(β) Τεκτονικές κινήσεις. Στην περιοχή μελέτης, σε γενικές γραμμές, η συνιζηματογενή τεκτονική δραστηριότητα που ταυτοποιήθηκε στα σεισμικά δεδομένα από τις απαρχές ενεργών κανονικών ρηγμάτων που επηρεάζουν τα ιζηματικά στρώματα του ανώτερου Πλειστόκαινου και Ολόκαινου είναι της τάξης των 0.05 1.30mm/ χρόνο αλλά συνήθως περιορίζεται σε λιγότερο από 0.5mm/ χρόνο. Ο τεκτονισμός που συσχετίζεται με παραμορφώσεις οριζόντιας διεύθυνσης είναι επίσης ο κύριος παράγων της εξέλιξης κάποιων καταπιέσεων στο κεντρικό Αιγαίο, όπως η λεκάνη της Ικαρίας, όπου μια συνεχής καθίζηση των ορίων της λεκάνης σημειώθηκε με υπολογισμένο ρυθμό 0.33 0 0.57mm/ χρόνο στην ύστερη τεταρτογενή περίοδο, ενώ οι ρυθμοί καθίζησης της λεκάνης για μεταπαγετώδη ιζήματα (18.000 χρόνια πριν) ήταν της τάξης των 0.06 0.30mm/ χρόνο. Βασισμένοι στα παραπάνω στοιχεία, η συνολική τεκτονική επίδραση στην περιοχή μελέτης για τα τελευταία 21.500 χρόνια, υποθέτοντας ότι οι ρυθμοί αυτοί είναι συνεχείς για την περίοδο αυτή, κυμαίνεται από 0.9 σε 21m. Με την πλειοψηφία αυτών να παίρνουν τιμές μεταξύ 2.0 και 5.0m. Οι αριθμοί αυτοί είναι μικρής σημασίας σε σύγκριση με τη συνολική αύξηση της στάθμης των υδάτων κατά 120m την περίοδο αυτή. Πρέπει να σημειωθεί, παρ' όλα αυτά, ότι αυτό αληθεύει για τα αρχικά και μέσα στάδια της πρόσφατης ανόδου της στάθμης των υδάτων (μέσος ρυθμός αύξησης από 5 ως 37mm το χρόνο), ενώ κατά τη διάρκεια της τελευταίας φάσης (πχ. μετά από 8000 έτη πριν), όταν ο μέσος ρυθμός ανόδου της στάθμης ήταν περίπου 2mm/ έτος, ο ρόλος του τεκτονισμού και της ιζηματογένεσης είναι περισσότερο προφανής και κυριαρχεί στα τελευταία 4000 χρόνια, όταν η στάθμη των υδάτων ήταν λίγο πολύ σταθερή. (γ) Ισοστατικές κινήσεις. Στενά συνδεδεμένη με τους τεκτονικούς ρυθμούς μετακίνησης είναι επίσης η παγετώδης ισοστατική επίδραση που προκαλείται από το λιώσιμο των πάγων, που στην περιοχή μελέτης εξετάστηκε από τον Lambeck. Βασισμένος στη γνωστή καμπύλη Barbados, δημιούργησε επίσης μια καμπύλη μεταβολής της στάθμης της θάλασσας για το Αιγαίο πέλαγος, λαμβάνοντας υπόψη την παγετώδης ισοστατική επίδραση, όπου υπέδειξε ότι η διαφοροποίηση με τη γνωστή καμπύλη είναι λίγα μέτρα. Πρότεινε επίσης ότι η στάθμη υδάτων πριν από 18000 χρόνια ήταν μεταξύ 115 και 135m, ενώ πριν από 10000 χρόνια οι τιμές κυμαίνονταν από 43 σε 45m, με τις υψηλότερες τιμές στο Νότο (Κρήτη) λόγω της απόστασης από το Βόρειο Πόλο. Για τα ίδια διαστήματα, οι ανάλογες τιμές από την καμπύλη Barbados είναι 120 και 43m αντίστοιχα. Στα δεδομένα μας περί ιζηματικού και σεισμικού αντικατοπτρισμού στο Αιγαίο η ελάχιστη στάθμη αναγνωρίστηκε σε βάθος 110 130m, 25
συμπίπτοντας σε γενικές γραμμές με τις εκτιμήσεις του Lambeck. Επιπλέον, φαίνεται ότι στο βόρειο Αιγαίο υπάρχει ανασήκωμα του φλοιού, αναπληρώνοντας μερικώς την τεκτονική αλληλοεπικάλυψη, ενώ στο νότιο τμήμα το ισοστατικό φαινόμενο προστίθεται στην τεκτονική καθίζηση. Ο τοπικός τεκτονισμός έχει επίσης διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση της σημερινής μορφολογίας του βυθού, ένα γεγονός που εξηγεί τη σχετικά ποικιλότητα των άκρων της υφαλοκρηπίδας εάν ορισθεί ως η πιθανότερη θέση παλαιότερων σταθμών της θάλασσας. Αυτός ο παγετώδης ισοστατικός παράγοντας, αν και μικρότερης σημασίας από την τεκτονική καθίζηση, λήφθηκε επίσης υπόψη για την απεικόνιση της μορφολογίας του βυθού κατά τις ελάχιστες τιμές της στάθμης της θάλασσας. (δ) Γεωαρχαιολογικά δεδομένα. Οι περιοχές του Ιονίου και του Αιγαίου είναι χώροι ελληνικού πολιτισμού από τη νεολιθική εποχή (12000 χρόνια πριν) ως και σήμερα. Συνεπώς, υπάρχουν πολλές μαρτυρίες αρχαίων συγγραφέων (Όμηρος, Ηρόδοτος, Αριστοτέλης, Στράβων, Πλίνιος) που περιγράφουν παράλιες πόλεις και γεγονότα, παρέχοντας εμμέσως πληροφορίες για παλαιότερες καταστάσεις της ακτογραμμής. Κάθε περίπτωση, παρά ταύτα, έχει τις δικές της ιδιαιτερότητες και χαρακτηριστικά και, φυσικά, ξεχωριστό περιβάλλον και εξέλιξη. Λίγες από αυτές τις τοποθεσίες έχουν ερευνηθεί γεωλογικά και η διάταξή τους να έχει απεικονιστεί σε συγκεκριμένη κλίμακα χρόνου, ιδίως μετά την πρώιμη ελλαδική περίοδο (5000 έτη πριν), για την οποία υπάρχουν οι περισσότερες μαρτυρίες. Τα συμπεράσματα που βγήκαν από την εργασία του Περισσοράτη για την χρονική περίοδο μεταξύ των τελευταίων 18.000 χρόνων έως 4.000 χρόνων είναι τα εξής: Ανώτερο πλειστόκαινο δηλαδή πριν από 18.000 χρόνια περίπου όπου η στάθμη της θάλασσας ήταν στα 120 m ποιο κάτω από σήμερα. Αναφέρεται ότι στο βόρειο τμήμα του ιόνιου χώρου, η νήσος Κέρκυρα συνδεόταν με τη στεριά, ενώ μια λίμνη σχηματιζόταν μεταξύ της νήσου και της ηπειρωτικής χώρας με πιθανή ένωση και με το νότο. Νοτιότερα, η ακτογραμμή βρισκόταν 10km προς τη θάλασσα σε σχέση με τη σημερινή. Μια εκτενής υφαλοκρηπίδα υπήρχε δυτικά του σημερινού πατραϊκού κόλπου. Οι περισσότεροι νήσοι και νησίδες συνδέονταν, σχηματίζοντας μεγαλύτερα νησιά, σε αρκετές περιπτώσεις ενώνονταν και με την ηπειρωτική χώρα. Μια βαθιά λίμνη υπήρχε στη θέση του κορινθιακού κόλπου (βάθος μεγαλύτερο από 750m) και μια ρηχότερη στη θέση του Αμβρακικού 26
κόλπου (βάθος περίπου 70m). Ανοιχτά της δυτικής Πελοποννήσου η ακτογραμμή βρισκόταν 5 8km δυτικά της σημερινής της θέσης. Στο βόρειο τμήμα του Αιγιακού χώρου υπήρχαν εκτενείς παράλιες πεδιάδες, με πλάτος 20 30km, διατρεχόμενες από έναν αριθμό ποταμών, μερικοί από τους οποίους είχαν διαφορετική κοίτη από τη σημερινή, με τις νήσους Θάσο και Σαμοθράκη να αποτελούν ψηλά βουνά (1225m και 1731m αντίστοιχα). Μικρές λίμνες σχηματίζονταν στην Αλεξανδρούπολη, στους κόλπους Στρυμονικού και Ιερισσού, αλλά στις δυτικές χερσονήσους η ακτογραμμή ήταν σε μικρή απόσταση (2km) από την ξηρά. Μία εκτενής προσχωσιγενής πεδιάδα βρισκόταν στο Θερμαϊκό κόλπο, διατρεχόμενη από τις προεκτάσεις των μεγάλων ποταμών Αξιός, Αλιάκμονας και Πηνειός, το ίχνος των οποίων μέσα στη θάλασσα δεν είναι γνωστό λόγω έλλειψης επαρκών σεισμικών δεδομένων. Στο δυτικό Αιγαίο οι κόλποι Παγασητικός, Νότιος Ευβοϊκός, Βόρειος Ευβοϊκός και Σαρωνικός ήταν εκτεθειμένοι στον αέρα και στο κέντρο τους σχηματίζονταν λίμνες, με βάθη που κυμαίνονταν από μερικές δεκάδες μέτρα σε πάνω από 300m. Στα ανοιχτά της νοτίου Ελλάδας, λόγω των απότομων παράλιων βράχων, η θάλασσα δεν υποχώρησε αρκετά μακριά από τη στεριά. Στο κεντρικό Αιγαίο, οι βόρειες Σποράδες συνδέονταν με τη στεριά, ενώ ακόμα νοτιότερα μια ημιήπειρος σχηματιζόταν από την αλληλοσύνδεση των περισσότερων από τις νήσους των Κυκλάδων. Αυτή η ημι ήπειρος επεκτεινόταν βόρεια σε απόσταση λίγων χιλιομέτρων από την ελλαδική ηπειρωτική χώρα. Σχετικά εκτενείς παράλιες πεδιάδες σχηματίστηκαν επίσης από τις κολπώσεις στη νότια Κρήτη. Στο ανατολικό Αιγαίο, τα Δαρδανέλια ήταν αποκομμένα από το Αιγαίο. Προσχωσιγενείς πεδιάδες παρουσιάζονταν γύρω από τη Λήμνο, τη Χίο και τα Δωδεκάνησα που συνδέονταν με την ηπειρωτική χώρα και διατρέχονταν από τα ποτάμια της Μικράς Ασίας. Είναι εμφανές από το διάγραμμα 3 ότι κατά τη φάση χαμηλής στάθμης 2, οι προβολές ξηράς που βρίσκονταν και στις δύο πλευρές του Αιγαίου σχημάτιζαν ένα είδος γεφυρών που συνέδεαν την Ελλάδα και τη Μικρά Ασία, διαχωριζόμενες μόνο από θαλάσσια κανάλια. Κατώτερο Ολόκαινο (πριν από 11.500 χρόνια όπου η στάθμη της θάλασσας βρισκόταν 60 m χαμηλότερα από το σήμερα.)(εικόνα 12) Την χρονική περίοδο αυτή έγινε σημαντική άνοδος της στάθμης που μετέβαλε σημαντικά την προηγούμενη διάταξη της ακτογραμμής σε όλους τους τομείς της περιοχής μελέτης. Στο Ιόνιο πέλαγος η νήσος Κέρκυρα εξακολουθούσε να συνδέεται με τη στεριά μόνο με μία λεπτή χερσαία γέφυρα στο Βορρά, αλλά στο Νότο το κανάλι της Κέρκυρας ήταν ανοιχτό στη θάλασσα. Νοτιότερα, η ακτογραμμή είχε υποχωρήσει σε απόσταση λιγότερο από 2km σε σχέση με τη σημερινή. Ο Αμβρακικός κόλπος ήταν ακόμα λίμνη, ενώ στα δυτικά μόνο λίγα νησιά συνδέονταν ακόμα με την ηπειρωτική χώρα. Ο κορινθιακός κόλπος ήταν επίσης λίμνη, πιθανότατα 27
όμως με υψηλή διείσδυση αλατόνερου σε περιόδους παλίρροιας, αφού το δυτικό άκρο του ήταν περίπου στην επιφάνεια της θάλασσας στα 60m. Ενώ στο βόρειο Αιγαίο, μέρος της υφαλοκρηπίδας ήταν ακόμα εκτεθειμένο στον αέρα στον ανατολικό και δυτικό τομέα. Η Σαμοθράκη είχε απομονωθεί από τη στεριά με ένα μικρό κανάλι ενώ η Θάσος ήταν ακόμα συνδεδεμένη με την ηπειρωτική χώρα. Οι λίμνες που σχηματίστηκαν κατά τη θαλάσσια ισοτοπική φάση 2 στο βόρειο αλλά και στο δυτικό Αιγαίο πλημμύρισαν από τη θάλασσα εκτός από το βόρειο και νότιο Ευβοϊκό, με τον τελευταίο να αποτελείται κυρίως από μια λίμνη υψηλής περιεκτικότητας σε αλάτι αφού το όριο εισόδου του ήταν περίπου στα 60m, όπως και στον κορινθιακό. Στο υπόλοιπο Αιγαίο, τα περισσότερα νησιά αποσυνδέθηκαν το ένα από το άλλο και από τη στεριά. Μια χερσαία γέφυρα, παρ' όλα αυτά, εξακολουθούσε να υπάρχει ανάμεσα στην κεντρική Ελλάδα και το δυτικό τμήμα των βορείων Σποράδων και μεταξύ λίγων νησιών του ανατολικού Αιγαίου (Σάμος, Λέσβος) και τη Μικρά Ασία. Τέλος, η ημι ήπειρος των Κυκλάδων περιορίστηκε σε μια μικρή κεντρική περιοχή. Ανώτερο Ολόκαινο (την χρονική περίοδο πριν από 8.000 χρόνια όπου η στάθμη της θάλασσας βρισκόταν 15 m ποιο κάτω από την σημερινή) Την χρονική περίοδο αυτή εξαιτίας της απότομης διαμόρφωσης των περισσότερων παράκτιων περιοχών και νήσων της Ελλάδας, το βάθος των 15m είναι πολύ κοντά στην ακτή και η θέση της ακτογραμμής ήταν πολύ παρεμφερής με τη σημερινή. Παρ' όλα αυτά, στις πεδινές παράκτιες περιοχές η κατάσταση πρέπει να ήταν διαφορετική. Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι στις πεδιάδες αυτές, εναποτίθενται ιζήματα του ύστερου Ολόκαινου, με πάχος δεκάδων μέτρων, επικαλύπτοντας ρηχά θαλάσσια ή βραχώδη αποθέματα του πρώιμου Ολόκαινου ή παλαιότερων εποχών. Συνεπώς, από αυτή τη χρονική στιγμή και έπειτα, η θάλασσα σταδιακά εισέβαλε σε όλες τις πεδιάδες και κόλπους και σε αρκετές περιπτώσεις αρκετά πιο βαθιά στην ενδοχώρα σε σχέση με σήμερα. Σταδιακά, παρ' όλα αυτά, αυτές οι πεδινές εκτάσεις ποταμών της Ελλάδας και της Μικράς Ασίας γέμισαν από τα χερσαία ιζήματα και η μορφολογία τους μεταβλήθηκε σημαντικά. Σύμφωνα με τους Vita Finzi μεταξύ 5000 και 2000 ετών πριν, υπήρχε μια αυξημένη αναλογία ιζημάτων παγιδευμένη σε δέλτα της Μεσογείου σε σχέση με σήμερα. Κάποια από αυτά ήταν περιοχές ιστορικών εγκαταστάσεων ή γεγονότων ιδιαίτερης σημασίας. Έτσι είναι γνωστό ότι στη πεδιάδα του Αξιού 3500 έτη πριν, η θάλασσα εκτεινόταν 35km στο εσωτερικό της ξηράς, αφού η Πέλλα, πρωτεύουσα της Μακεδονίας και γενέτειρα του μεγάλου Αλεξάνδρου, ήταν την εποχή εκείνη λιμάνι. Επίσης, στην πεδιάδα του Σπερχειού, την περίοδο της μάχης των Θερμοπυλών (2500 έτη πριν), η ακτογραμμή ήταν 5km προς τη στεριά. εκτός των παραδειγμάτων αυτών ένας αριθμός αρχαίων πόλεων που ήταν παράκτιες εγκαταστάσεις στην ύστερη ελλαδική 28
(3000 έτη πριν) ή στην κλασική περίοδο (2500 έτη πριν) βρίσκονται τώρα στην ενδοχώρα σε διαφορετικές αποστάσεις από την ακτή. Μία παράμετρος που έχει πρόσφατα ληφθεί υπόψη λόγω του αντίκτυπου της στις μορφολογικές αλλαγές στις αρχαίες παράκτιες εγκαταστάσεις και στην υποχώρηση της θάλασσας είναι ο ρόλος του ανθρωπογενούς παράγοντα. Σύμφωνα με διάφορους συγγραφείς οι άνθρωποι αντέδρασαν στο γέμισμα των εγκαταστάσεών τους με ιζήματα χτίζοντας φράγματα ή αλλάζοντας την πορεία των ποταμών με στόχο να προστατεύσουν τις εγκαταστάσεις τους. Αυτές οι κατασκευές, όπου υπήρχαν, θα μπορούσαν να ανακόψουν προσωρινά τη σταδιακά χερσαία διαδικασία ιζηματογενούς πρόσχωσης των πεδιάδων. 1.5. Περί της σπουδαιότητας της ανάπλασης του παλαιοπεριβάλλοντος και η σύνδεσή της με την εξέλιξη του ανθρώπινου πολιτισμού. Οι κλιματικές αλλαγές τα τελευταία 18000 χρόνια έχουν προκαλέσει σημαντικές μεταβολές στο επίπεδο της στάθμης της θάλασσας και επομένως στη μορφολογία των ακτογραμμών. Κατά τη διάρκεια της τελευταίας παγετώδους περιόδου το επίπεδο της στάθμης της θάλασσας ήταν 120 μέτρα κάτω από το σημερινό με αποτέλεσμα μεγάλα τμήματα της τότε χέρσου σήμερα να βρίσκονται κάτω από τη θάλασσα. Η τήξη των πάγων οδήγησε σε άνοδο της στάθμης της θάλασσας λόγω της αύξησης του όγκου του νερού των θαλάσσιων λεκανών. Η άνοδος ήταν ταχεία, άλλο παρ όλα αυτά έλαβε χώρα σε στάδια (μη γραμμική άνοδος). Παγετώδη γεγονότα μικρής διάρκειας είχαν ως αποτέλεσμα τη διατήρηση του επιπέδου της στάθμης της θάλασσας για κάποιο διάστημα και το σχηματισμό μιας σειράς παλαιοακτών. Το αποτύπωμα των παλαιοακτών στην παράκτια ζώνη εξαρτάται κυρίαρχα από το ρυθμό παροχής ιζημάτων. Σε παραθαλάσσια περιβάλλοντα στα οποία υπήρξε επαρκής παροχή ιζημάτων, αυτό αποτυπώθηκε στο σχηματισμό των παράκτιων ζωνών με την εμφάνιση ασυνεχών στρώσεων ιζημάτων, ενώ σε περιβάλλοντα στα οποία δεν υπήρξε επαρκής παροχή ιζημάτων υπήρξε σχηματισμός έντονων κορυφογραμμών και γκρεμών. 29
Κατά τα προϊστορικά χρόνια οι ανθρώπινοι πληθυσμοί επέλεγαν παράκτιες περιοχές ως χώρο κατοικίας και επομένως η αναγνώριση και η χαρτογράφηση των παλαιοακτών είναι τεράστιας σημασίας για την αρχαιολογία. Τις τελευταίες δεκαετίες η χρήση και η ανάπτυξη τηλεσκοπικών ευαίσθητων τεχνικών για την εύρεση και την ανάπλαση των παλαιοακτών είναι πολύ διαδεδομένη διότι αυτές οι τεχνικές επιτρέπουν μεγάλη ακρίβεια στην αναγνώριση τους και στη χαρτογράφηση βυθισμένων παλαιοακτών που βρίσκονται είτε στον πυθμένα της θάλασσας, είτε είναι θαμμένες κάτω από χαλαρές στρώσεις μεταπαγετώδων ιζημάτων. 30
31
2. ΘΑΛΑΣΣΙΕΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΕΝΑΛΙΑ ΑΡΧΑΙΟΛΟΓΙΑ 2. ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΠΟΜΑΚΡΥΣΜΕΝΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ 2.1. Ηχοβολιστής Ο ηχοβολιστής multibeam παράγει έναν αριθμό σημάτων ή ακτίνων σόναρ, που διαδίδονται από την κεφαλή του σόναρ σε ένα ανεμιστήρα, καταγράφοντας έτσι βαθυμετρικές μετρήσεις καθώς και μετρήσεις του πλάτους της επισκοπούμενης περιοχής του πυθμένα. Η συστηματική κάλυψη του βυθού με ηχοβολιστή multibeam παρέχει σαφή εικόνα της μορφολογίας του βυθού, καθώς και αναδεικνύει στόχους στον θαλάσσιο πυθμένα. Οι σύγχρονοι ηχοβολιστές multibeam υψηλής ανάλυσης καλύπτουν μια σχετικά μεγάλη περιοχή γύρω από το στόχο και παράλληλα αναλύουν το πραγματικό τρισδιάστατο (3 D) σχήμα του αντικειμένου με ανάλυση εκατοστού. Ο Bingham (2010) συνέλεξε ηχοβολιστικά δεδομένα για ένα αρχαίο ναυάγιο ανοικτά του νησιού της Χίου στο βορειοανατολικό Αιγαίο. Η υψηλή ανάλυση των βαθυμετρικών στοιχείων ήταν επαρκής για να αποκαλύψει τα λεπτομερή χαρακτηριστικά του ναυαγίου και του γύρω πυθμένα. Επιπλέον αναγνωρίστηκαν μεμονωμένοι αμφορείς χωρικά απομονωμένοι από το ναυάγιο. Επιπλέον, ο Plets (2011) ανέλυσε βαθυμετρικά δεδομένα που προέκυψαν από ηχοβολιστικές έρευνες στα ανοικτά της βόρειας ακτής της Ιρλανδίας για την ανίχνευση ναυάγιων, την ταυτοποίηση και τον χαρακτηρισμό θέσεων ναυαγίων. Στο πλαίσιο της ανακατασκευής της παράκτιας παλαιογεωγραφίας, ο Westley (2011) επίσης χρησιμοποίησε ηχοβολιστικά στοιχεία για τη χαρτογράφηση βυθισμένων τοπίων στη βόρεια ακτή της Ιρλανδίας. 2.2. Πλευρική σάρωση Το sonar πλευρικής σάρωσης είναι μια ακουστική συσκευή που αποτελείται από ένα ρυμουλκούμενο μεταγωγικό σύστημα («ψάρι») που συνδέεται με καλώδιο στην καταγραφική μονάδα. Το «ψάρι» ρυμουλκείται σε μια σταθερή πορεία και σε ένα σταθερό βάθος μέσα στο νερό, εκπέμποντας ηχητικούς παλμούς στε υψηλές συχνότητες (100 800 khz). Η υψηλότερη συχνότητα δίνει καλύτερη ανάλυση αλλά μικρότερο εύρος με τα σύγχρονα συστήματα να έχουν δυνατότητα να αναλύσουν αντικείμενα των 20 εκατοστών ή λιγότερο. Οι παλμοί 32
εκπέμπονται σε δύο χωριστές αποκλίνουσες ακτίνες προς το βυθό σε κάθε πλευρά του «ψαριού». Το αποτέλεσμα είναι μια ακουστική εικόνα του βυθού (κάτοψη) που συνήθως ονομάζεται "sonograph" και απεικονίζει: (i) τη μορφολογία του πυθμένα και (ii) την υφή των επιφανειακών ιζημάτων. Ο εντοπισμός και η αναγνώριση των αντικειμένων που προβάλλονται πάνω από το θαλάσσιο πυθμένα βασίζονται σε συγκεκριμένα ακουστικά κριτήρια («ακουστική σκιά»). Από την άλλη πλευρά, ο προσδιορισμός της υφής των επιφανειακών ιζημάτων βασίζεται στην ακουστική ανακλαστικότητα. Όσο πιο χονδρόκοκκο είναι το ίζημα, τόσο ισχυρότερο είναι το σήμα επιστροφής. Κατά τη διάρκεια της πλευρικής σάρωσης, το σκάφος ακολουθεί μια σειρά από παράλληλες διαδρομές (λωρίδες) με μία συγκεκριμένη κατεύθυνση. Η απόσταση της κάθε λωρίδας πρέπει να είναι μικρότερη από το πλάτος σάρωσης του σόναρ. Αυτό επιτρέπει την επικάλυψη των σαρώσεων και άρα την πλήρη κάλυψη της εξεταζόμενης περιοχής. Το βασικό πλεονέκτημα ενός sonar πλευρικής σάρωσης έναντι του ηχοβολιστή, είναι η γεωμετρία του αισθητηρίου σε σχέση με το στόχο (Brissette και Hughes Clarke, 1999). Η σκιά που πέφτει πίσω από ένα αντικείμενο, πάνω στον θαλάσσιο πυθμένα, είναι αποκαλυπτικό σημάδι ότι κάποιο αντικείμενο έχει μόλις αναγνωριστεί. Αντίθετα, η γεωμετρία του αισθητηρίου του ηχοβολιστή σε σχέση με στόχους στο βυθό της θάλασσας έχει ως αποτέλεσμα την απώλεια όλης σχεδόν της δυνατότητας σκίασης. Η ικανότητα ενός ηχοβολιστή για την ανίχνευση αντικειμένων βασίζεται σε συγκεκριμένα χαρακτηριστικά του συστήματος, όπως η βαθυμετρία υψηλής ανάλυσης σε συνδυασμό με τη δυνατότητα εντοπισμού θέσης που επιτρέπει την πολύ ακριβή επαναληψιμότητα. Ωστόσο, η ακουστική σκιά πίσω από ένα αντικείμενο είναι ο βασικός παράγοντας που καθιστά το σαρωτή πλευρικής σάρωσης τόσο επιτυχημένο εργαλείο για την ανίχνευση ναυαγίων (Quinn et al., 2002, Παπαθεοδώρου et al., 2008). 2.3. subbottom profiling system To subbottom profiling system παρέχει ένα ακουστικό προφίλ ενός στενού τμήματος του υποπυθμένα κάτω από τη διαδρομή που ρυμουλκείται η συσκευή. Ο μεταγωγέας παράγει ένα κωνικό παλμό υψηλής ενέργειας, με φάσμα συχνοτήτων μεταξύ 1 και 12 khz. Οι ενδείξεις αντανακλώνται στις διασυνδέσεις μεταξύ των στρωμάτων και σε ειδικά μορφολογικά χαρακτηριστικά όπως για παράδειγμα, παλαιο ακτές ή αντικείμενα, όπως αρχαιολογικά ευρήματα είναι θαμμένα στα ιζήματα. Το πλεονέκτημα του subbottom profiling 33
system είναι η δυνατότητα εντοπισμού θαμμένων αντικειμένων και / ή χαρακτηριστικών με αρχαιολογικό ενδιαφέρον. Όταν ένα ηχητικό κύμα συναντήσει ένα όριο μεταξύ διαφορετικών ιζημάτων, αντανακλάται πίσω λόγω της απότομης αλλαγής στην ακουστική αντίσταση (PI). Η ένταση της ανάκλασης καθορίζεται από το συντελεστή ανάκλασης (Kr). Για τιμές του Kr μεταξύ 1 και +1 και αν Kr = 0 δεν υπάρχει ανάκλαση. Για μια τυπική ακολουθία διαδοχικών στρωμάτων ιζημάτων, οι τιμή του Kr έχει ένα στενό εύρος τιμών από 0,1 (Anstey 1981). Όταν τεχνητά υλικά, όπως ξύλο ή μέταλλο βρίσκονται σε επαφή με τα στρώματα των ιζημάτων, οι τιμές των Kr έχουν ένα ευρύ φάσμα. Κατά τον Quin (1997) το Kr μεταξύ της δρυός, ένα βασικό υλικό κατασκευής των ιστορικών ξύλινων ναυαγίων και των στρώσεων των ιζημάτων κυμαίνεται μεταξύ 0,03 και 0,63 (εικ. 5). Μεταλλικά αντικείμενα, παράγουν ακόμα υψηλότερες τιμές του Kr (0,63). Οι τιμές αυτές είναι σημαντικά υψηλότερες από εκείνες που επικρατούν υπό κανονικές διαδοχικές στρώσεις ιζημάτων. Αυτό σημαίνει ότι ένα profiler υποεπιφανειακός υψηλών συχνοτήτων είναι ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο για την απεικόνιση ξύλινων ή μεταλλικών αντικειμένων που έχουν ταφεί ή εν μέρει, θάβονται σε ιζήματα (εικ. 5). Η "ικανότητα ανίχνευσης» ενός profiler καθορίζεται επίσης από την κάθετη ανάλυση του συστήματος δηλαδή της ελάχιστης απόστασης στην οποία μπορεί να γίνει διάκριση δύο διαφορετικών αντικειμένων (Plets et al., 2008). Το βασικό μειονέκτημα αυτής της συσκευής είναι η σχετικά στενή λωρίδα διερεύνησης του βυθού. Ως εκ τούτου, πρέπει να αναφερθεί ότι θα ήταν πολύ κοστοβόρο να επιτευχθεί 100% κάλυψη της περιοχής μελέτης με profiler. Ως εκ τούτου η καλύτερη 34