Ορυκτολογική και γεωχημική μελέτη της αιωρούμενης σωματιδιακής ύλης και των ιζημάτων του πυθμένα στο βόρειο τμήμα του Θερμαϊκού Κόλπου
Creators: name: Τσομπάνογλου, Κωνσταντίνος Ι.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Αιωρούμενα σωματίδια
Επιφανειακά ιζήματα
Θερμαϊκός Κόλπος
Θαλάσσια γεωχημεία
Suspended particulate matter
Surface sediments
Thermaikos Gulf
Marine geochemistry

description: Η ορυκτολογική, κοκκομετρική και γεωχημική σύσταση του αιωρούμενου σωματιδιακού υλικού (SPM) στο θαλάσσιο περιβάλλον του βόρειου Θερμαϊκού Κόλπου μελετήθηκε σε μηνιαία βάση, από τον Ιούνιο του 2004 μέχρι τον Ιούνιο του 2005. Σε κάθε σταθμό δειγματοληψίας έγινε ανάληψη ύδατος από τρία βάθη: 1 m και 10 m βάθος, και 1-2 m επάνω από τον πυθμένα με φιάλες Niskin. Συγκεκριμένες ποσότητες ανακτημένου ύδατος διηθήθηκαν σε μεμβρανώδεις ηθμούς (με άνοιγμα πόρων 0,4 μm) και ηθμούς GF/F (με άνοιγμα πόρων 0,7 μm) για τον υπολογισμό των συγκεντρώσεων και την εξέταση των γεωχημικών και ορυκτολογικών χαρακτηριστικών του αιωρούμενου υλικού. Η μελέτη των επιφανειακών ιζημάτων του πυθμένα έγινε σε 6 σταθμούς, οι οποίοι χωροθετούνται στις εκβολές του Αξιού και Αλιάκμονα ποταμού, καθώς και στον Όρμο της Θεσσαλονίκης. Η μελέτη της κοκκομετρικής σύστασης του αιωρούμενου σωματιδιακού υλικού έγινε με την ανάλυση εικόνων ηλεκτρονικού μικροσκοπίου, ενώ στα επιφανειακά ιζήματα χρησιμοποιήθηκε η συσκευή SEDIGRAPH. Ο προσδιορισμός της ορυκτολογικής σύστασης έγινε σε περιθλασίμετρο ακτίνων-Χ (XRD), καθώς και με τη χρήση οπτικού μικροσκοπίου. Οι γεωχημικές αναλύσεις στηρίχθηκαν στις φασματοσκοπικές μεθόδους του φθορισμού ακτίνων-Χ (XRF) και της ατομικής απορρόφησης (ΕΤAAS). Επιλεγμένα δείγματα εξετάστηκαν σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM). Ο υπολογισμός του ολικού άνθρακα και του οργανικού άνθρακα βασίστηκε στη μέθοδο της πλήρους οξείδωσης μέσω ανάφλεξης, ενώ ο προσδιορισμός του σωματιδιακού φωσφόρου έγινε με τη μέθοδο της υγρής οξείδωσης. Οι μεγαλύτερες συγκεντρώσεις αιωρούμενου υλικού παρατηρούνται στο επιφανειακό στρώμα (μέση τιμή 1,45 mg/l, μέγιστη τιμή 11,60 mg/l) και στο στρώμα του πυθμένα (μέση τιμή 1,49 mg/l, μέγιστη τιμή 11,72 mg/l), δημιουργώντας την επιφανειακή και τη βενθική νεφελοειδή στρώση, αντίστοιχα. Η επιφανειακή νεφελοειδής στρώση εμφανίζει αυξημένες συγκεντρώσεις στην περιοχή των προδέλτα του Αξιού και του Αλιάκμονα ποταμού, σε όλη τη διάρκεια των δειγματοληψιών, δείχνοντας πως το δελταϊκό εκβολικό σύστημα εξακολουθεί να τροφοδοτεί τον κόλπο σε όλη τη διάρκεια του ετήσιο κύκλου. Κοντά στον πυθμένα, η υδαρή ιλύς, που βρίσκεται στη διεπιφάνεια νερού-ιζήματος, θέτεται σε πλευρική κίνηση από τα ρεύματα βυθού, σχηματίζοντας τη βενθική νεφελοειδείς στρώση. Από τις ορυκτολογικές αναλύσεις αναγνωρίστηκαν τα ορυκτά ιλλίτης, χλωρίτης, σμεκτίτης, ενδοστρωμάτωση I/S, καολινίτης, χαλαζίας, πλαγιόκλαστα, καλιούχοι άστριοι, ασβεστίτης, τρεμολίτης, framboidal σιδηροπυρίτης και γκαιτίτης. Στις χημικές αναλύσεις του αιωρούμενου υλικού τα στοιχεία Al, Si, Fe, Ti, K, V, Mg και Ba ομαδοποιήθηκαν ως λιθογενή και η παρουσία τους αποδόθηκε στις δομές των αργιλιοπυριτικών ορυκτών. Το Si και το Ca, εκτός από την χερσογενή προέλευση, σχηματίζονται αυθιγενώς στη στήλη του νερού μέσω βιολογικών διεργασιών. Το οργανικό υλικό εμφανίζει ιδιαίτερα αυξημένες συγκεντρώσεις στο επιφανειακό στρώμα του κόλπου, ως αποτέλεσμα της αυξημένης πρωτογενούς παραγωγής. Ο P και το S βρίσκονται με τη μορφή οργανικών ενώσεων στη στήλη του νερού, ενώ στα επιφανειακά ιζήματα του πυθμένα, το θείο σχετίζεται με τη δημιουργία των σουλφιδίων. Οι αυξημένες συγκεντρώσεις των Co, Ni και Cr σχετίζονται με τη χερσογενή τροφοδοσία μέσω των λεκανών απορροής των ποταμών Αξιού και Αλιάκμονα. Ένα σημαντικό ποσοστό του Cu και του Zn βρίσκεται συνδεδεμένο με το οργανικό υλικό και το θείο.
description: The mineralogical, grain size and chemical composition of Suspended Particulate Matter (SPM) in the northern Thermaikos Gulf was studied during 12-month experiment, carried out from June 2004 to June 2005. Water samples were collected with Niskin bottles from three different depths (1 m bellow surface, 10 m depth, 2 m above bottom). SPM elemental concentrations were determined by onboard filtration of water through pre-weighed membrane filters (pore size 0,4 μm). For the determination of particulate organic carbon (POC) and particulate phosphorus concentration, seawater samples were filtered through Whatman GF/F filters (pore size 0,7 μm). Surface sediment samples were collected from 6 stations situated at the prodelta area of Axios and Aliakmon rivers as well as at the seabed of Thessaloniki bay. Grain size analysis of SPM was carried out by image analysis of electron microscope photographs, while SEDIGRAPH was utilized in grain size analysis of surface sediments. Mineralogical examination was undertaken by X-ray Diffraction (XRD) as well as by optical microscope. The geochemical properties of SPM and surface sediments were determined by thin-film X-ray Fluorescence spectrometry (XRF) and Atomic Absorption Spectroscopy (ΕΤAAS). Selected samples were examined in Scanning Electron Microscope (SEM). POC analysis was undertaken by flash combustion method while particulate P was studied by wet-oxidation and automated colorimetry. Higher SPM concentrations recorded at the surface (mean = 1.45 mg/l, maximum value = 11.60 mg/l) and close to the bottom (mean = 1.49 mg/l, maximum value = 11.72 mg/l), creating the surface (SNL) and the bottom nepheloid layer (BNL), respectively. During sampling period, the highest SPM concentrations of SNL were recorded at Axios and Aliakmon prodelta. Axios and Aliakmon rivers supply the Gulf with terrestrial particulate matter during the whole sampling period; the supply continues even during the dry summer season. Grain size analysis of seabed sediments classified them as muds while their sorting is indicative of the poly-modal populations, reflecting different input sources. The mineralogical examination reveals the existence of the minerals illite, chlorite, smectite, I/S mixed layer, kaolinite, quartz, plagioclase, K-feldspar, calcite, tremolite, framboidal pyrite and goethite. Chemical analysis revealed the significant correlation between the elements Al, Si, Fe, Ti, K, V, Mg and Ba; they were grouped as lithogenic elements and their presence is attributed to the structures of aluminosilicate minerals. Silica and Ca have mainly terrigenous origin, but they also created authigenically in the water column. Organic matter concentrations are elevated, especially at the surface layer as a result of increased primary production. Particulate P and S are associated with organic matter in the water column, while at surface sediments S is related to the formation of sulfides. The increased concentrations of Co, Ni and Cr in the water column are attributed to terrestrial supply through river basins. Zinc and copper are correlated each other, while their distributions follow those of organic matter and sulfur.