Χρήση αργιλικών δεικτών στην αποτύπωση παλαιοκλιματικών συνθηκών σε κλειστές θαλάσσιες λεκάνες
Authors: Λεοντοπούλου Γεωργία 
Published: May 2022

Στόχος της παρούσας διατριβής είναι η ιζηματολογική και γεωχημική μελέτη ιζημάτων του νοτίου Αιγαίου Πελάγους. Ιζήματα από δύο πυρήνες βαθιάς θάλασσας από το ΝΑ Αιγαίο (πυρήνας ST5) και το ΝΔ Αιγαίο Πέλαγος (πυρήνας KIM4) εξετάστηκαν με ποσοτική ορυκτολογική και γεωχημική ανάλυση προκειμένου να διαπιστωθεί η προέλευση και να ληφθούν παλαιο-περιβαλλοντικές πληροφορίες του καθεστώτος εναπόθεσης των ιζημάτων.Στα πλαίσια ερευνητικών προγραμμάτων του ΕΛΚΕΘΕ (Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών), ανακτήθηκαν οι δύο πυρήνες ιζήματος από το νότιο Αιγαίο Πέλαγος. Οι εργαστηριακές αναλύσεις περιλαμβάνουν κυρίως ποιοτικές και ποσοτικές ορυκτολογικές αναλύσεις, γεωχημικές αναλύσεις και κοκκομετρικές αναλύσεις. Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν οι εξής τεχνικές: Περιθλασιμέτρια ακτίνων-Χ (XRD), φασματοσκοπία φθορισμού ακτίνων-Χ (XRF), φασματομετρία μάζας επαγωγικά συζευγμένου πλάσματος (ICP-MS), προσδιορισμός οργανικού άνθρακα (CHNS) και ραδιοχρονολόγηση άνθρακα (14C) με επιταχυντή φασματομετρίας μάζας (AMS).Ταυτόχρονα με την αξιολόγηση των ορυκτολογικών αποτελεσμάτων, πραγματοποιήθηκε σύγκριση δυο μεθόδων ποσοτικής ορυκτολογικής ανάλυσης (Rietveld-Biscaye) των ορυκτών φάσεων στα δείγματα. Στην πρώτη φάση ταυτοποιήθηκε το σύνολο των ορυκτολογικών συστατικών κάθε ολικού δείγματος ιζήματος, με τη μέθοδο Rietveld, με τη βοήθεια του λογισμικού Autoquan. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με εκείνα που προέκυψαν από την ημι-ποσοτική προσέγγιση του Biscaye (1965) σε προσανατολισμένα αργιλικά κλάσματα. Ο ημι-ποσοτικός προσδιορισμός Biscaye των αργιλικών ορυκτών υπερεκτιμά σημαντικά το περιεχόμενο σε σμεκτίτη και υποεκτιμά τις περιεκτικότητες ιλλίτη, χλωρίτη και καολινίτη. Η σύγκριση των δυο μεθόδων απέδωσε σημαντικά αποτελέσματα, όπως διαφορετικές τάσεις μεταξύ των αργιλικών ορυκτών. Για παράδειγμα, η ημι-ποσοτική ορυκτολογική μέθοδος απέδωσε διαφορετικές τάσεις μεταξύ του ιλλίτη και του σμεκτίτη σε σύγκριση με τη μέθοδο Rietveld.Τα ιζήματα που μελετήθηκαν, αποτελούνται κυρίως από ιλύ και μια ευδιάκριτη σαπροπηλική ακολουθία (σαπροπηλός S1, Ολόκαινο). Η σαπροπηλική ιζηματογένεση του S1 διακόπηκε όπως αυτό διαπιστώθηκε με εμφάνιση λιγότερο σκουρόχρωμων στρωμάτων με χαμηλότερη περιεκτικότητα οργανικού άνθρακα. Η ορυκτολογική σύσταση των ιζημάτων περιλαμβάνει κυρίως ασβεστίτη και μαγνησιούχο ασβεστίτη, χαλαζία, αραγωνίτη, δολομίτη, αργιλικά ορυκτά, αστρίους, κεροστίλβη, σερπεντίνη. Ο ιλλίτης και ο χλωρίτης είναι τα πιο άφθονα αργιλικά ορυκτά στα ιζήματα. Στα ιζήματα του πυρήνα ST5 κυριαρχεί ο χλωρίτης, ενώ ο ιλλίτης κυριαρχεί στα ιζήματα του πυρήνα ΚΙΜ4.Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε ανθρακικά ορυκτά παρατηρείται στο ΝΔ Αιγαίο (Λεκάνη Μυρτώου), ενώ η περιεκτικότητα σε χαλαζία και αργιλικά ορυκτά ακολουθούν την αντίθετη τάση. Τα ιζήματα αποτελούνται από ένα μείγμα βιογενών ανθρακικών ορυκτών (κυριότερες πηγές Ca και Sr) και χερσογενών κλαστικών υλικών. Η αύξηση του οργανικού άνθρακα στα σαπροπηλικά ιζήματα συνοδεύεται από παρόμοιες αυξήσεις στην περιεκτικότητα σε Ba. Από τα γεωχημικά αποτελέσματα προέκυψε πως τα ιζήματα είναι εμπλουτισμένα σε SiO2, CaO, MgO, Sr, Ni και Cr. Τα ιζήματα του σαπροπηλικού ορίζοντα S1 είναι εμπλουτισμένα σε Ba, U, V, Cu, Ni και Co και παρουσιάζουν σημαντικά υψηλότερη αναλογία Ba/Al, σε σύγκριση με τα υπόλοιπα ιζήματα. Οι ορυκτολογικές και γεωχημικές σχέσεις δείχνουν ισχυρό έλεγχο από μια υπερβασική πηγή προέλευσης, πιθανότατα από τους οφιολίθους της Μαρμαρίδας των καλυμμάτων της Λυκίας. Οι ηλικίες των ιζημάτων, που μελετήθηκαν, κυμαίνονται στο εύρος 2.086-16.912 yrs BP και αντικατοπτρίζουν την ιζηματογένεση υπό συνθήκες εναπόθεσης από το πρόσφατο Πλειστόκαινο έως το Ολόκαινο στην περιοχή μελέτης. Το περιεχόμενο σε οργανικό άνθρακα στα ιζήματα κυμαίνεται 0.2-2.2 κ.β.%.Η κατανομή των αργιλικών ορυκτών στο ΝΑ Αιγαίο Πέλαγος υποδηλώνει ότι ο σμεκτίτης είναι κυρίως ηφαιστειογενούς προέλευσης, ο ιλλίτης μεταφέρθηκε από την γειτονική χέρσο της Δ. Ανατολίας και τα νησιά Ρόδος, Τήλος και Σύμη και ότι η συνεισφορά της ΝΑ Μεσογείου είναι περιορισμένη ή απουσιάζει εντελώς. Η κατανομή των αργιλικών ορυκτών στο ΝΔ Αιγαίο Πέλαγος αποκάλυψε ότι ο ιλλίτης κυριαρχεί στο αργιλικό κλάσμα. Το νοτιοδυτικό τμήμα της περιοχής μελέτης είναι ιδιαίτερα κοντά στο νησί της Σίφνου, το οποίο αποτελείται από μεταμορφωμένα πετρώματα. Η Σίφνος είναι η κύρια πηγή ιλλίτη και χλωρίτη (σχιστόλιθοι) και γενικά λεπτόκοκκων αργιλικών ορυκτών.Η συνδυασμένη χρήση ορυκτολογικής και γεωχημικής ανάλυσης ολικών ιζημάτων δεν είναι μόνο εξαιρετικά χρήσιμη για τον εντοπισμό της προέλευσης των ιζημάτων σε σχετικά κλειστές λεκάνες, αλλά επιτρέπει επίσης μια πιο ρεαλιστική εκτίμηση της σημασίας των προτύπων θαλάσσιας κυκλοφορίας στις διαδικασίες ιζηματογένεσης σε τέτοια περιβάλλοντα.