8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 165 Η κατανομh των αργιλικων ορυκτων στα επιφανειακa ιζhματα του ΑιγαIου ΠελAγους: ΑνασκOπηση υπαρχoντων δεδομeνων και πληροφοριων. Σεραφείμ Ε. Πούλος Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, Τομέας Γεωγραφίας και Κλιματολογίας, Eθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, Πανεπιστημιούπολη, Ζωγράφου, 157 84 Αθήνα. ΠερIληψη Βάσει των μέχρι σήμερα δημοσιευμένων πληροφοριών και στοιχείων στα επιφανειακά ιζήματα του Αιγαίου Πελάγους μπορούμε να διακρίνουμε τις εξής περιοχές, αναφορικά με τις επικρατούσες αναλογίες και πηγές προέλευσης των κυριότερων αργιλικών ορυκτών: (i) Η περιοχή ηπειρωτικού περιθωρίου του Βορείου Αιγαίου (Π1), (ii) η περιοχή του Kεντρικού / Βορείου Αιγαίου (Π-2), (iii) η υφαλοκρηπίδα της Μικράς Ασίας (Π-3), (iv) η περιοχή του Κρητικού πελάγους (συμπεριλαμβανομένων των ανατολικών στενών της Κρήτης (Π-4) και (v) η ευρύτερη περιοχή των δυτικών στενών της Κρήτης (Π-5). Ακόμη λαμβάνοντας υπόψη τις αναλογίες των αργιλικών ορυκτών, την λιθολογία της παρακείμενης χέρσου αλλά και τη θαλάσσια κυκλοφορία εκτιμάται ότι επικρατούντες παράγοντες συγκέντρωσης των αργιλικών ορυκτών στις περιοχές Π-1και Π-3 είναι η χερσαία (ποτάμια) προέλευση, στη Π-2 η θαλάσσια κυκλοφορία και η παρουσία των νερών της Μαύρης Θάλασσας στη Π-4 τα εισερχόμενα νερά της Λεβαντίνης και τέλος στη Π-5 η διάβρωση της γύρω παράκτιας περιοχής και προς νότο κίνηση των θαλασσίων μαζών. Λέξεις κλειδιά: Αργιλικά ορυκτά, Αιγαίο Πέλαγος Clay mineral distribution patterns in the surficial seabed sediments of the Aegean Sea: An overview of existing data sets and information. Abstract Reviewing the existing knowledge and published information about the surficial bottom sediments of the Aegean Sea with respect to their clay minerals concentration and origin, five sedimentary provinces could be distinguished: (I the northern continental margin of the Aegean Sea, (II) the central/northern Aegean, (III) the continental shelf of the Asia Minor (Turkey), (iv) Cretan Sea and eastern Cretan strait, and (v) the SW Aegean including the western Cretan straits. Furthermore, on the basis of clay mineral abundance and distribution, the lithology of the surrounding landmasses and the water circulation, it is most likely that clay mineral assemblages in provinces I and III are of terrestrial origin (i.e. riverine), whereas in province II their proportions governed by the water circulation and the Black Sea water influx. Similarly, in province IV the advection of the Levantine waters influence clay mineral concentrations, whilst in province V, the southward moving waters from the western Aegean basin are mixed with minerals originating from the erosion of the surrounding coasts. Keywords: Clay minerals, Aegean Sea
166 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας ΕισαγωγH Τα αργιλικά ορυκτά αποτελούν σημαντικά συστατικά των λεπτόκοκκων ιζημάτων (αργίλων) του θαλάσσιου πυθμένα, το δε είδος των εξαρτάται κυρίως από τη λιθολογία και το είδος της διάβρωσης της γύρω χέρσου, γεγονός που τα καθιστούν χρήσιμα για την αναγνώριση των θέσεων των πηγών προέλευσής των, όπως και των διεργασιών της μεταφοράς των στο θαλάσσιο χώρο (π.χ η κυκλοφορία θαλάσσιων μαζών). Στην εργασία αυτή επιχειρείται να δοθεί μια συνοπτική εικόνα της κατανομής των κυριότερων αργιλικών ορυκτών στα επιφανειακά ιζήματα του Αιγαίου Πελάγους μετά από τη σύνθεση των μέχρι σήμερα δημοσιευμένων πληροφοριών και στοιχείων, ενώ γίνεται και προσπάθεια να συσχετιστούν με τις διεργασίες προέλευσης και μεταφοράς των. ΣυλλογH δεδομeνων Τα ποσοστά εμφάνισης των κυριότερων αργιλικών ορυκτών έχουν συγκεντρωθεί από μια σειρά δημοσιευμένων εργασιών και αφορούν είτε μεμονωμένους σταθμούς (σε βαθιές υπολεκάνες) είτε ευρύτερες περιοχές (συνήθως παράκτιες) για τις οποίες ακολούθως έχουν εξαχθεί οι μέσοι όροι ή τα όρια της διακύμανσης των τιμών των. Τα αποτελέσματα της συνθετικής αυτής εργασίας παρατίθενται στον Πίνακα 1, ενώ οι αντίστοιχες θέσεις υποδεικνύονται στο Σχήμα 1 που ακολουθεί. ΣυζHτηση ΣυμπερAσματα Η συλλογή και η σύνθεση των υπαρχόντων δεδομένων για τα αργιλικά ορυκτά στα επιφανειακά ιζήματα του Αιγαίου Πελάγους επιτρέπει τη διάκριση πέντε διαφορετικών περιοχών με χαρακτηριστική τη παρουσία ιλλίτη, σμεκτίτη, καολίνη και χλωρίτη (Σχήμα 1, Πίνακας 1). Σχήμα 1. Θέσεις προέλευσης των τιμών των κατανομών των αργιλικών ορυκτών ανά περιοχή του Αιγαίου Πελάγους. Figure 1. Locations of the data used for the determination of clay-mineral assemblages at the various regions of the Aegean Sea
8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 167 Πίνακας 1. Ποσοστά (%) των αργιλικών ορυκτών σε διάφορες περιοχές του Αιγαίου. Table 1. Clay mineral percentages in the various regions of the Aegean Sea. Νο. Περιοχής Έρευνας Ιλλίτη Σμεκτίτη Καολινίτη Χλωρίτη Π-1: Ηπειρωτικό περιθώριο Β. Αιγαίου 1 Θερμαϊκός Κόλπος 1 45-60 30-35 8-14 2 Εκβολές Αξιού Ποταμού 1 70 20 10 3 Κόλπος Ιερισσού 2 63 20 9 4 Στρυμονικός Κόλπος 3 45-75 11-40 6-15 8 5 Κόλπος Καβάλας 4 64-80 7-30 5-18 n.d. 6 Κόλπος Αλεξανδρούπολης 5 52 33 15 5-10 7 Πλατό Σαμοθράκης 6 30 50 12 8 Π-2: Κεντρικό/Βόρειο Αιγαίο 8 Λεκάνη Β της Λήμνου 6 29 56 10 5 9 ΝΔ του Αγ. Ευστράτιου 7 31 47 14 8 10 ΒΔ της Λήμνου 7 34 41 17 8 11 Λεκάνη Σποράδων 8 50-65 20-30 14-18 12 ΝΑ της Λήμνου 6 48 40 8 4 13 ΒΑ της Σκύρου 6 50 33 11 6 14 ΝΑ της Σκύρου 7 32 44 14 15 ΒΑ της Τήνου 9 40-50 30-40 <15 >12 Π-3: Ηπειρωτικό περιθώριο Μ. Ασίας 16 Εκβολές Ποτ. Bakircay 7 45 34 15 6 17 Κόλπος της Σμύρνης (Izmir) 10 28-48 20-48 8-13 5-12 18 Εκβολές Ποτ. Kόηόk Menderes 7 37 41 13 9 19 Εκβολές Ποτ. Bόyόk Menderes 7 33 39 14 13 Π-4: Κρητικό Πέλαγος Α. στενά Κρήτης 20 Νότια της Ικαρίας 7 30 37 21 12 21 Νότια της Καρπάθου 9 20-30 40-60 15-20 10-12 22 Βόρεια της Κρήτης 9 30-40 40-60 <15 >12 23 Κόλπος Μήλου 11 21 71 8 Π-5:ΝΔ Αιγαίο Δ. στενά Κρήτης 24 Στενό Κυθήρων 9 >50 20-30 <15 >12 25 Νότια της Πελοποννήσου 9 >50 20-30 <15 >12 26 ΝΔ Πελοποννήσου 9 >50 >20 15-20 >12 (1): Lykousis et al (1981), (2):Κονισπολιάτης και Περισσοράτης (1987), (3): Κονισπολιάτης (1984), (4): Conispoliatis and Lykousis (1986), (5): Pehlivanoglou et al.(2000), (6): Roussakis et al (2004), (7): Aksu et al (1995) (8): Karageorgis et al.(2005), (9): Venkatarathman and Ryan, 1971, (10): Duman et al (2004), (11): Karageorgis et al (1998).
168 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας Στην περιοχή του ηπειρωτικού περιθωρίου του βόριου Αιγαίου (Π-1), επικρατεί ο ιλλίτης με ποσοστά >60%, ενώ ο σμεκτίτης αγγίζει το 30% αφήνοντας το υπόλοιπο ποσοστό στον καολινίτη και χλωρίτη. Η προέλευση των αργιλικών ορυκτών σχετίζεται με τις στερεοπαροχές των ποταμών που αποστραγγίζουν τη νότια Βαλκανική χερσόνησο όπου επικρατούν οι κλαστικοί κυρίως σχηματισμοί (Macklin et al., 1995). Στη περιοχή (Π-2), κεντρικό και βόρειο Αιγαίο (πέραν της υφαλοκρηπίδας), έχουμε την ελαφρά επικράτηση του σμεκτίτη με 40-45% έναντι του ιλλίτη (30-35%) με τον καολινίτη και το χλωρίτη να είναι γύρω στα 15% και 10%, αντίστοιχα. Στη διαμόρφωση των ποσοστών αυτών φαίνεται να παίζει ρόλο η ανάμειξη χερσογενούς υλικού που μεταφέρεται από τις γειτονικές περιοχές με τα θαλάσσια ρεύματα, ενώ σημαντικό ρόλο παίζει και η είσοδος και εξάπλωση των νερών που προέρχονται από τη Μαύρη θάλασσα. Η περιοχή της υφαλοκρηπίδας της Μικράς Ασίας (Π-3) έχει χαρακτηριστικά υψηλές συγκεντρώσεις σε σμεκτίτη και ιλλίτη (30-45%) με τον καολινίτη και το χλωρίτη να μην ξεπερνούν έκαστος το 10%. Και εδώ οι συγκεντρώσεις αποδίδονται στη μεταφορά των ποταμών οι οποίοι αποστραγγίζουν το μεταμορφωμένο μασίφ του Μεντερές. Η περιοχή του Κρητικού Πελάγους και των ΝΑ στενών της Κρήτης παρουσιάζει μεγαλύτερα ποσοστά σμεκτίτη (35-50%) έναντι του ιλλίτη (25-35%) με τον καολινίτη να είναι γύρω στο 15% και τον χλωρίτη λίγο λιγότερο στα 10-12%. Στη περιοχή αυτή σημαντικό ρόλο στην επικράτηση του σμεκτίτη διαδραματίζουν τα προερχόμενα νερά από τα ανατολικά στενά της Κρήτης που προερχόμενα από τη λεκάνη της Λεβαντίνης δέχονται τις απορροές των ποταμών που αποστραγγίζουν τα μεταμορφωμένα πετρώματα της Νότιας και νοτιοανατολικής Τουρκίας. Τέλος, στη περιοχή του Νοτιοδυτικού Αιγαίου και των δυτικών στενών της Κρήτης έχουμε την επικράτηση του ιλλίτη (>50%) με τον σμεκτίτη να μην ξεπερνά το 30% και τους καολινίτη και χλωρίτη να κυμαίνονται μεταξύ 10-15%. Οι ποσοστώσεις αυτές πιθανότατα οφείλονται αφενός στη λιθολογία των γειτονικών ακτών της Πελοποννήσου αλλά και στην προς νότο κίνηση θαλασσίων μαζών που προέρχονται από βορειότερες θέσεις του δυτικού Αιγαίου Πελάγους. ΒιβλιογραφIα Aksu Α.Ε., Yasar D. & Mudie PJ., 1995. Origino f the late glacial Holocene hemipelagic sediments in the Aegean Sea: Clay mineralogy and carbonate cementation. Marine Geology, 123, 33-59. Conispoliatis, N. 1984. H κατανομή των αργιλικών ορυκτών στα σύγχρονα ιζήματα του Θερμαϊκού Κόλπου. Ορυκτός Πλούτος, 22, 37-45. Conispoliatis, N., & Lykousis, V. 1986. Mineralogy of the surficial sediments of Kaala Bay, Northern Aegean Sea. Estuar. Coast. & Shelf Sci., 23, 739-749. Duman M., Avci M., Dunam S., Demirkurt E., Duzbastilar M.K., 2004. Surficial sediment distribution and net sediment transport pattern in Izmir Bay, western Turkey. Cont. Shelf Res., 24, 965-981. Karageorgis, A.P., Anagnostou C.L., Sioulas A., Chronis G., Papathanasioy E., 1998. Sediment geochemistry and mineralogy in Milos Bay, SW Kyklades, Aegean Sea. Cont. Shelf Res., 23, 1787-1809. Karageorgis A.P., Anagnostou C.L. & Kamberi H., 2005. Geochemistry and mineralogy of the NW Aegean Sea surface sediments: Implications for river runoff and anthropogenic impact. Appl. Geochem., 20, 69-88. Κονισπολιάτης, Ν.Κ. & Περισσοράτης Κ., 1987. Κατανομή και προέλευση των αργιλικών ορυκτών στα ιζήματα του πυθμένα του κόλπου της Ιερισσού. Πρακτικά 2 ου Συμποσίου Ωκεανογραφίας και Αλιείας, Αθήνα, 485-492.
8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 169 Lykousis, V., Collins M.B., and Ferentinos, G., 1981. Modern sedimentation in the NW Aegean Sea. Mar. Geol., 43, 111-130. Macklin, M.G., Lewin, J. & Woodward, J.C., 1995. Quaternary fluvial systems in the Mediterranean Basin. (In:) J. Lewin, M.G Macklin,. & J.C.Woodward (Eds) Mediterranean Quaternary River Environments, A.A. Balkema, Rotterdam, pp.1-25. Pehlivanoglou Κ., Tsirabides A., Trontsios G., 2000. Origin and distribution of clay minerals in the Alexandroupolis Gulf, Aegean Sea, Greece. Estaur. Coast Shelf Sci., 51, 61-73. Roussakis G., Karageorgis A.P., Conispoliatis N & Lykousis V., 2004. Last glacial-holocene sediment sequences in N. Aegean basins: structure, accumulation rates and clay mineral distribution. Geo-Marine Let., 24(2), 97-111. Venkatarathnam, K. & Ryan, B.F.W. 1971. Dispersal patterns of clay minerals in the sediments of the eastern Mediterranean Sea. Mar. Geol., 11, 261-282.