Οι τραβερνιτικές εμφανίσεις στην κοιλάδα του Αχλαδίτη ποταμού και οι συνθήκες απόθεσής τους (Η περίπτωση της τραβερτνικής γέφυρας των "Ζεστών Νερών" Σιδηροκάστρου
Creators: name: Τσίλιος, Στέργιος Αθανασίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2008
Subjects: Καρστ
Θερμές πηγές
Τραβερτινική γέφυρα
Karst
Hot springs
Travertine bridge

description: Αντικείμενο της συγκεκριμένης εργασίας αποτελεί η μελέτη της τραβερτινικής γέφυρας, στην κοιλάδα του Αχλαδίτη ποταμού, στην θέση ‘Ζεστά Νερά’ Σιδηροκάστρου του Ν. Σερρών και ιδιαίτερα μάλιστα η μελέτη των φυσικοχημικών συνθηκών των υδάτων υπόθερμης καρστικής πηγής καθώς και οι μεταβολές τους, που βαθμιαία οδήγησαν στην εκτεταμένη απόθεση ασβεστολιθικού τόφφου, στην δημιουργία μετώπων καταρρακτών, τραβερτινικών γεφυρών και τελικά στην δημιουργία πρωτογενούς σπηλαίου, το οποίο συνεχίζεται να αναπτύσσεται μέχρι τις μέρες μας. Η μοναδικότητα και η πρωτοτυπία του πρωτογενούς σπηλαίου στην περιοχή μελέτης, σε πανελλήνια κλίμακα, έγκειται στο γεγονός ότι η διεύθυνση ανάπτυξής του συντελείται σήμερα παράλληλα στην ροή του ποταμού Αχλαδίτη! Επίσης το μήκος του σπηλαίου σήμερα δεν αντιστοιχεί καθόλου στο πλάτος του καταρράκτη που το δημιούργησε - στοιχείο που είναι σύνηθες για τις κλασικές τραβερτινικές γέφυρες. Η λεκάνη απορροής του Αχλαδίτη βρίσκεται ΒΒΑ της τ/φ του Στρυμόνα, με διεύθυνση ΒΑ–ΝΔ, δηλαδή είναι σχεδόν κάθετη στην διεύθυνση της τ/φ του Στρυμόνα, με συνολική έκταση 290 Km2. Αποστραγγίζει το νότιο τμήμα του Όρβήλου και Άγκιστρου όρους καθώς και όλη την βόρεια πλευρά των ορέων της Βροντούς. Από γεωλογικής άποψης, αποτελείται ως επί το πλείστον από γρανιτικά και ασβεστολιθικά πετρώματα, με τα πρώτα να κυριαρχούν (39,92% και 14,66% της λεκάνης, αντίστοιχα), ενώ σημαντική είναι και η εμφάνιση νεογενών και τεταρτογενών αποθέσεων (συνολικά το 24,57% της λεκάνης). Χαρακτηριστικό γνώρισμα της λεκάνης είναι ο διαχωρισμός της σε τρεις γεωμορφολογικές ενότητες, την λεκάνη του Σιδηροκάστρου, την κοιλάδα του Αχλαδίτη ποταμού και το καρστικό βύθισμα του Αχλαδοχωρίου. Ασφαλώς η πρώτη ενότητα είναι και η μεγαλύτερη με έκταση που φτάνει τα 116 Km2. Η ρηξιγενής τεκτονική είναι ιδιαίτερα έντονη, με πλήθος ρηγμάτων ποικίλης διεύθυνσης να απαντώνται στην περιοχή. Αρχικά η συγκεκριμένη πηγή μελετάται ως συγκεκριμένο τμήμα του ευρύτερου γεωθερμικού πεδίου χαμηλής ενθαλπίας της λεκάνης Σιδηροκάστρου, γεγονός άλλωστε στο οποίο οφείλονται τα πρωταρχικά και ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του χημισμού των υδάτων της. Για το λόγο αυτό, γίνεται πρωτίστως εκτενής αναφορά τόσο στην γεωλογία της συγκεκριμένης λεκάνης (λιθολογία και τεκτονική) όσο και στις ιδιαίτερες συνθήκες που οδήγησαν στην δημιουργία και τη λειτουργία της υπό μελέτη πηγής. Έτσι λοιπόν πέρα από την γενικότερη γεωλογική και γεωγραφική τοποθέτηση της περιοχής πραγματοποιήθηκε γεωλογική χαρτογράφηση σε κλίμακα 1/25.000 της περιοχής γύρω από την πηγή, με την βοήθεια τοπογραφικού χάρτη της Γ.Υ.Σ., κλίμακας 1:100.000, γεωλογικών χαρτών του Ι.Γ.Μ.Ε., κλίμακας 1:50.000 αλλά και ζεύγους α/φιών, κλίμακας 1:42.000 (έτος λήψεως 1945) που βοηθούν στον καλύτερο εντοπισμό και χαρτογράφηση των ρηγμάτων αλλά κυρίως των ορίων και της έκτασης των υπό μελέτη γεωλογικών σχηματισμών (στερεοσκοπική ερμηνεία). Η επεξεργασία των παραπάνω δεδομένων έγινε με την χρήση λογισμικού Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών καθώς και με την χρήση του προγράμματος Corel Draw Version 12. Επιπλέον, με την βοήθεια των παραπάνω συστημάτων, πραγματοποιήθηκε ο υπολογισμός των μορφοτεκτονικών παραμέτρων, της περιοχής μελέτης, χρησιμοποιώντας ψηφιακά δεδομένα τόσο του υδρογραφικού δικτύου όσο και των υψομέτρων που προήλθαν από τοπογραφικούς χάρτες της Γ.Υ.Σ., κλίμακας 1:50.000. Οι μορφοτεκτονικοί παράμετροι αναλύθηκαν σύμφωνα με τους Keller &amp; Pinter (2002). Σύμφωνα με το υπολογισμό του υψομετρικού ολοκληρώματος και την μορφή της υψομετρικής καμπύλης για την λεκάνη απορροής στο σύνολό της, προκύπτει ότι ενώ η τελευταία βρίσκεται στο στάδιο ωριμότητας διέπεται και από ένα καθεστώς ανανέωσης των διεργασιών διάβρωσης. Oι υπόλοιποι μορφοτεκτονικοί παράμετροι (παράγοντας ασυμμετρίας Af, εγκάρσιας τοπογραφικής ασυμμετρίας Σ, ο δείκτης κλίσης ρέματος SL και ο λόγος πλάτους κοιλάδας προς ύψος V) μαρτυρούν τον επηρεασμό τους από την δράση της ρηξιγενούς τεκτονικής. Ο παράγοντας ασυμμετρίας Af της λεκάνης απορροής υποδηλώνει την περιστροφή της κοίτης προς τα αριστερά (δηλαδή προς τα Ν) ή καλύτερα μια δεξιόστροφη περιστροφή της λεκάνης, γύρω από ένα άξονα ΒΔ–ΝΑ διεύθυνσης. Η διεύθυνση αυτή άλλωστε ταυτίζεται με την διεύθυνση ανάπτυξης των Άνω Πλειοκαινικών κανονικών ρηγμάτων που διαφοροποίησαν την λεκάνη του Σιδηροκάστρου από αυτήν του Στρυμόνα. Όλα αυτά έγιναν με σκοπό να διευκρινιστεί η γενικότερη γεωλογική κατάσταση στην οποία βρίσκεται σήμερα η λεκάνη και κυρίως η κοίτη του Αχλαδίτη - η οποία, πρέπει να σημειώσουμε εδώ, ότι εμφανίζει χαρακτηριστικά χειμάρρου - και κυρίως να διαπιστωθεί πως οι γεωλογικοί και γεωμορφολογικοί παράμετροι έχουν επηρεάσει τόσο τον σχηματισμό της πηγής, την διαμόρφωση του χημισμού των υδάτων της αλλά και πως έχουν «προετοιμάσει» την υπό μελέτη θέση να αναπτύξει και να διατηρήσει την συγκεκριμένη τραβερτινική γέφυρα. Επιπλέον πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία υδάτων, σε μηνιαία βάση, σε τέσσερις (4) θέσεις, κατά μήκος της πορείας των υπόθερμων υδάτων της περιοχής μελέτης (δηλ., εκφόρτιση πηγής, από τεχνητό κανάλι που δεσμεύει και συγκεντρώνει τα νερά της πηγής, από το μέτωπο των καταρρακτών στο οποίο καταλήγει το κανάλι και τέλος από την πτώση των υδάτων των καταρρακτών) έτσι ώστε με την μετέπειτα χημική ανάλυση των δειγμάτων να εντοπιστούν οι απαραίτητες μεταβολές στην φυσικοχημική σύνθεση των υδάτων που οδηγούν στην απόθεση ανθρακικών αλάτων που συναντάμε σήμερα στην περιοχή. Το σύνολο των χημικών δεδομένων, όπως αυτά προέκυψαν με το πέρας των χημικών αναλύσεων, διαχειρίστηκε με την βοήθεια του προγράμματος EQL/EVP, με την χρήση του οποίου κατέστη δυνατή η επεξεργασία των δεδομένων καθώς και η δημιουργία του θερμοδυναμικού μοντέλου που διέπει τον χημισμό των υπό μελέτη υδάτων, ενώ με το πρόγραμμα Excel της Microsoft Office κατέστη εφικτή η ορθή απεικόνισή τους σε διαγράμματα και πίνακες, που περιγράφουν πλήρως την χημεία των υδάτων και τις μεταβολές τους τόσο μέσα στον χρόνο όσο κυρίως και κατά θέσεις. Τέλος, γίνεται σημαντική και εκτενής αναφορά στον τρόπο με τον οποίο μεθοδεύεται από τις εκάστοτε επιφανειακές συνθήκες η απόθεση των παραπάνω ανθρακικών σχηματισμών σε συγκεκριμένες μόνο θέσεις, που εξασφαλίζουν επιπλέον εκείνες τις φυσικές και γεωμετρικές προϋποθέσεις που απαιτούνται για την εκδήλωση του φαινομένου της απόθεσης των συγκεκριμένων αλάτων, κατά μήκος της πορείας των υδάτων, δημιουργώντας έτσι τις περίφημες τραβερτινικές γέφυρες στην συγκεκριμένη θέση, βασιζόμενοι πάντα στην αντίστοιχη εγχώρια και κυρίως διεθνή βιβλιογραφία.
description: The objective of this paper is to study the travertine bridge situated in Achladitis River valley, position “Zesta Nera”, Sidirokastro, Prefecture of Serres, and, in particular, to study the physicochemical conditions of the lukewarm spring water and its changes, which have gradually led to the extensive deposition of calcareous tufa (calcareous sinter), formation of waterfall faces, travertine bridges, and, finally, formation of a primary cave, which is still growing until now. The uniqueness and originality of the primary cave in the area under consideration, on a national scale, lies on the fact that its direction of development is also found parallel to the flow of Achladitis River! In addition, the current length of the cave does not at all correspond to the width of the waterfall that has created it – which is common for classic travertine bridges. Achladitis River Basin is situated NNE of Strymonas basin, following a NE–SW direction, i.e., it is almost perpendicular to the direction of Strymonas basin, extending to an overall area of 290 km2. It drains the southern part of Orvilos and Angistro mountains, as well as the entire northern part of Vrontou mountain chains. From a geological point of view, it mostly consists of granite and calcareous rocks (39.92% and 14.66% of the basin, respectively), the former being the dominant rocks, while the presence of neogenic and quaternary deposits is also considerable (24.57% of the basin, overall). A typical feature of the basin is that it is divided into three geomorphological units, i.e., Sidirokastro Basin, Achladitis River valley, and the karstic sinkhole of Achladochori. Certainly, the first unit is the largest one, extending to an area of 116 km2. The fault tectonics is extremely high, with a multitude of fault of variable directions found in the area. In this paper an attempt is made to study this particular spring as a special part of the wider low enthalpy geothermal field of Sidirokastro basin, which explains the primary and special features of the biochemical reactions of its waters. Therefore, a detailed reference is made both to the geology of this particular basin (lithology and tectonics) and the unusual conditions that have led to the formation and operation of the spring under discussion. Therefore, apart from the general geological and geographical characterization of the area, a geological map of the area around the spring was drawn at 1/25000 scale, using a topographic map provided by the Hellenic Military Geographical Service, scale: 1:100000, some geological maps provided by the Hellenic Geological Institute (IGME), scale: 1:50000, and a pair of aerial photos, scale: 1:42000 (taken in 1945), which were of great help in order to better identify and map both the existing faults and the boundaries and the area of the geologic formations under consideration (stereoscopic interpretation). Processing of these data was done through the use of GIS (Geographic Information System) software and Corel Draw, Version 12. Quantification of the morphotectonic parameters of Achladitis’ basin revealed that the particular parameters (Hypsometric Curve and Hypsometric Integral, Drainage Basin Asymmetry Af, Transverse Topographic Symmetry Σ, Stream Length- Gradient Index SL, Ratio of Valley- Floor Width to Valley Height V) are affected by the action of fault tectonics. Especially, the Hypsometric Curve and Hypsometric Integral revealed that the basin is under conditions of rejuvanation even though found to be in the stage of old age. This fact is confirmed also by the asymmetry factor (Af) of the river basin, which suggests rotation of the river bed to the left (i.e., to the South), or, more precisely, a clockwise rotation of the basin, round an axis following a NW-SE direction. In addition, this direction is identical to the direction of development of the Upper Pliocene normal faults, which have made Sidirokastro basin different from Strymonas basin. All these steps were taken in order to cast light on the overall geological conditions of the basin today, mainly those of Achladitis river bed – which, as it should be noted here, presents certain features of a torrent – mostly in order to establish that the geological and geomorphological parameters have affected the formation of the spring, the biochemical reactions of its waters, and the way they have “prepared” the site under discussion to develop and maintain this particular travertine bridge. In addition, ground water sampling was performed, on a monthly basis, at four (4) positions, following the course of the lukewarm water of the area under consideration (i.e., spring’s discharge, from an artificial channel binding and collecting the waters of the spring, from the waterfall’s face, where the channel empties into, and, finally, from the fall of the waterfall’s water), so as to be able, through the subsequent chemical analysis of the samples, to detect the necessary changes in the physicochemical composition of the water resulting in the deposition of carbonates, which are still found nowadays in the area. The set of chemical data, as obtained at the end of the chemical analysis, was managed using software such as EQL/EVP, which allowed processing of data and made possible the creation of the therodynamic model which describe the chemistry of these waters, while with the help of Excel programm became true their right representation on charts and tables, describing in detail the chemistry of the water and any changes that have occurred in the course of time, mostly at certain positions. In the end, we have an important and detailed dispatch as long as the way in which is approached the deposition of these formations from the superficial conditions, in specific only locations, where moreover provide those physical and geometrical prerequisites which are crucial for the initiation of these phenomena, creating gradually the famous travertine bridges on this particular place, depending of cource to the local and mainly to foreign bibliography.