Ο Φλύσχης στη Κάρπαθο
Περιβάλλοντα Ιζηματογέννεσης, Στρωματογραφική Διάρθρωση και Στατιστική Ανάλυση Στρωμάτων του Φλύσχη στο Νησί της Καρπάθου - Πιθανότητα Ανάπτυξης Πεδίου Υδρογανανθράκων στο ΝΑ Αιγαίο | ||||
|
||||
http://www.gaiaocean.geology.upatras.gr/sedimentology/pened%202003/pantopoulos/pantopoulos.htm ΕΙΣΑΓΩΓΗ - ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στο νησί της Καρπάθου. Η Κάρπαθος είναι το δεύτερο σε μέγεθοςνησί του νομού Δωδεκανήσων και βρίσκεται στο ΝΑ άκρο της Ελληνικής Επικράτειας,στη μέση του Καρπάθιου πελάγους, ανάμεσα στα νησιά της Κρήτης και της Ρόδου.Το νησί της Καρπάθου έχει έκταση περίπου 300 Km², μήκος ακτών περίπου 160 Km καιεκτείνεται με βάση τις γεωγραφικές συντεταγμένες από 35Γ23’ έως 35Γ54’ βόρεια και από 27Γ03’έως 27Γ18’ ανατολικά. Το υψηλότερο γεωγραφικό σημείο της Καρπάθου είναι το όρος«Καλή Λίμνη» (με υψόμετρο 1215 m) στο κεντρικό τμήμα του νησιού. Η περιοχή μελέτης περιλαμβάνει τους τοπογραφικούς χάρτες της Γ.Υ.Σ. (κλίμακας 1:50.000)Κάρπαθος και Όλυμπος (Γ.Υ.Σ., 1972) και τους γεωλογικούς χάρτες του Ι.Γ.Ε.Υ.(σημερινό Ι.Γ.Μ.Ε.) (κλίμακας 1:50.000) Βόρεια Κάρπαθος και Νότια Κάρπαθος,η γεωλογική χαρτογράφηση των οποίων πραγματοποιήθηκε από τον Δρ Γ. Χριστοδούλου(Χριστοδούλου, 1963α,β). Από γεωλογική άποψη η υπό μελέτη περιοχή περιλαμβάνειπετρώματα που θεωρείται ότι ανήκουν στις γεωτεκτονικές ζώνες των Εξωτερικών Ελληνίδων. ΣΚΟΠΟΣ ΚΑΙ ΣΤΟΧΟΣ Στο νησί της Καρπάθου παρατηρούνται εκτεταμένες εμφανίσεις κλαστικών αποθέσεωνυποθαλάσσιων ροών βαρύτητας («φλύσχης»), οι οποίες αποτελούν και το αντικείμενομελέτης της παρούσας διατριβής. Αν και στο παρελθόν διάφοροι ερευνητές ασχολήθηκαν με τις γεωλογικές ενότητες του νησιού,οι φλυσχικές αποθέσεις δεν έχουν μελετηθεί με λεπτομέρεια μέχρι σήμερα. Η παρούσα διατριβή έχει σκοπό να συμβάλλει στη κατανόηση του μηχανισμού γένεσης καιαπόθεσης του φλύσχη και της στρωματογραφίας του. Επίσης στόχο έχει τη περιγραφή των ιζημάτων του φλύσχη, τη χρονολόγηση καικατάταξή τους με βάση τις διάφορες φάσεις των τουρβιδιτικών αποθέσεων και τηνγεωλογική χαρτογράφηση των διαφόρων φάσεων. Επίσης επιχειρείται στατιστικήανάλυση των παχών στρωμάτων του φλύσχη ώστε να διερευνηθεί η πιθανότηταδιάκρισης των διαφόρων περιβαλλόντων ιζηματογένεσης του φλύσχη με βάσημαθηματικές μεθόδους, ενώ ακόμα επιχειρείται έρευνα ύπαρξης πιθανού πεδίουυδρογονανθράκων στις φλυσχικές αποθέσεις. Η παραπάνω έρευνα μπορεί νααποκαλύψει πολύτιμα στοιχεία για: α) το παλαιογεωγραφικό καθεστώς και εξέλιξη της περιοχήςτου ΝΑ Αιγαίου, β) τη προοπτική στατιστικής ανάλυσης των φλυσχικών αποθέσεωνπου είναι ιδιαιτέρα χρήσιμη στην πετρελαϊκή έρευνα, γ) την πιθανή ύπαρξη πεδίου υδρογονανθράκων στη περιοχή. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Οι αποθέσεις φλύσχη που εμφανίζονται στο νησί της Καρπάθου μελετήθηκανστα προηγούμενα κεφάλαια της παρούσας διατριβής από διάφορα σημείαπροσέγγισης με σκοπό να εξαχθούν συμπεράσματα σχετικά με χαρακτηριστικάτων συγκεκριμένων ιζημάτων τα οποία δεν ήταν γνωστά με λεπτομέρεια μέχρι σήμερα.Γενικά οι αποθέσεις του φλύσχη εμφανίζονται σε 2 περιοχές του νησιού,μια στο βορρά (περιοχές Σπόας-Ολύμπου-Διαφανίου) και μια στο νότο(περιοχές Πηγαδιών και Απερίου). Το συνολικό πάχος των αποθέσεων δεν ξεπερνά τα 1000 μέτρα καικυμαίνεται σε περίπου 900 για τη βόρεια και περίπου 800 για τη νότια περιοχή εμφάνισης.Όσον αφορά την ιζηματολογία, στρωματογραφία και τα περιβάλλοντατων αποθέσεων του φλύσχη μπορούν να ειπωθούν τα εξής:Τα ιζήματα της βόρειας περιοχής χωρίζονται σε 5 ενότητεςοι οποίες αποτελούνται από τη βάση προς την οροφή της ακολουθίας: α) από στρώματα ανθρακικών λατυποπαγών και μαργών σε ένα περιβάλλονυφαλοκρηπίδας-κατωφέρειας, β) από λεπτόκοκκες αποθέσεις πηλιτών και λεπτών στρωμάτων ψαμμιτώνπου αντιπροσωπεύουν αποθέσεις τουρβιδιτικών ροών σε ένααπομακρυσμένο από τη πηγή τροφοδοσίας περιβάλλον εξωτερικούυποθαλάσσιου ριπιδίου-πεδίου λεκάνης, γ) από αδρόκοκκες αποθέσεις κροκαλοπαγών και ψαμμιτών μεγάλου πάχουςπου πιθανά έχουν προέλθει από υποθαλάσσιες ροές υψηλήςπυκνότητας σε ένα κοντινό στη πηγή τροφοδοσίας περιβάλλονκαναλιών εσωτερικού υποθαλάσσιου ριπιδίου, δ) από χαώδεις αποθέσεις ανθρακικών ολισθόλιθων μεγάλου μεγέθουςμέσα σε λεπτόκοκκο υλικό, εναλλασσόμενες με λεπτοστρωματώδεις ψαμμίτες-πηλίτες,που πιθανά αντιπροσωπεύουν τουρβιδιτικές ροές και δεβριτικές ροέςολισθόλιθων σε ένα απομακρυσμένο τμήμα υποθαλάσσιου ριπιδίου, ε) από αποθέσεις λεπτοστρωματωδών λεπτόκοκκων ψαμμιτών και κροκαλοπαγούςπου πιθανά έχουν αποτεθεί από τουρβιδιτικές ροές σε έναμεταβατικό τμήμα ανάμεσα στο εσωτερικό και το εξωτερικό μέρος ενός υποθαλάσσιου ριπιδίου. Τα ιζήματα της νότιας περιοχής χωρίζονται σε 4 ενότητες οι οποίες αποτελούνταιαπό τη βάση προς την οροφή της ακολουθίας: α) από κροκαλοπαγή και ψαμμίτες που έχουν αποτεθεί από δεβριτικές καιτουρβιδιτικές ροές σε ένα κοντινό στη πηγή τροφοδοσίας περιβάλλον καναλιώνεσωτερικού υποθαλάσσιου ριπιδίου, β) από λεπτόκοκκες αποθέσεις πηλιτών και λεπτών στρωμάτωνψαμμιτών που αντιπροσωπεύουν αποθέσεις τουρβιδιτικών ροώνσε ένα απομακρυσμένο από τη πηγή τροφοδοσίας περιβάλλον εξωτερικούυποθαλάσσιου ριπιδίου-πεδίου λεκάνης, γ) από αδρόκοκκες αποθέσεις κροκαλοπαγών και ψαμμιτών μεγάλου πάχουςπου πιθανά έχουν προέλθει από υποθαλάσσιες ροές υψηλής πυκνότηταςσε ένα κοντινό στη πηγή τροφοδοσίας περιβάλλον καναλιών εσωτερικού υποθαλάσσιου ριπιδίου, δ) από χαώδεις αποθέσεις ανθρακικών ολισθόλιθων μεγάλου μεγέθουςμέσα σε λεπτόκοκκο υλικό, εναλλασσόμενες με λεπτοστρωματώδειςψαμμίτες-πηλίτες, που πιθανά αντιπροσωπεύουν τουρβιδιτικές ροέςκαι δεβριτικές ροές ολισθόλιθων σε ένα απομακρυσμένο τμήμα υποθαλάσσιου ριπιδίου.
Η κύρια παλαιορευματική διεύθυνση όλων των ενοτήτων του φλύσχη καιστις 2 λεκάνες είναι προς Β-Ν και ΒΑ-ΝΔ, διεύθυνσηπου πιθανά εκφράζει και τον αντίστοιχο άξονα της λεκάνης ιζηματογένεσης,χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οι τεκτονικές στροφές που έχει υποστεί η ευρύτερη περιοχή.
Κοκκομετρική ανάλυση των ψαμμιτών των φλυσχικών αποθέσεων,έδειξε ότι αυτοί αποτελούνται από πολύ λεπτόκοκκους έως χονδρόκοκκους ψαμμίτεςμε μέτρια και κακή ταξιθέτηση. Μελέτη των πιθανών μέσων ταχυτήτωνροής κατά την απόθεση με βάση τις κοκκομετρικές αναλύσεις έδειξεαπόθεση των ψαμμιτών από υποθαλάσσια ρεύματα βαρύτητας τόσο χαμηλής,όσο και υψηλής πυκνότητας.
Η χρονολόγηση των αποθέσεων του φλύσχη με βάση ασβεστιτικά νανοαπολιθώματαυπέδειξε ότι η ιζηματογένεση του φλύσχη στη περιοχή της Καρπάθουφαίνεται να ξεκινάει στο Κατώτερο Ηώκαινο και να εξελίσσεταιέως τα όρια Ηωκαίνου-Ολιγοκαίνου. Για πρώτη φορά καταγράφηκε ηλικία Κατωτέρου Ηωκαίνου (Υπρέσιου) για τη βάση των αποθέσεων του φλύσχη στη νότια Κάρπαθο. Μέχρι τώρα η παλαιότερη ηλικία που είχε προταθεί για τις αποθέσεις φλύσχη στη Κάρπαθοείναι το Μέσο Ηώκαινο (Davidson-Monett, 1974; Harbury, 1986).Αυτό σημαίνει ότι η ιζηματογένεση του φλύσχη στη Κάρπαθο πιθανόταταξεκίνησε νωρίτερα από ότι πιστευόταν μέχρι τώρα. Όσον αφορά τις νεότερες αποθέσεις,δεν καταγράφηκε ηλικία νεότερη του Κατωτέρου Ολιγοκαίνου. Η στατιστική ανάλυση των παχών στρωμάτων που εφαρμόστηκε σε4 φυσικές τομές από διαφορετικά περιβάλλοντα ιζηματογένεσηςέδειξε ότι η αναλογία άμμου/πηλού παραμένει ένα αξιόπιστο κριτήριογια τον διαχωρισμό περιβαλλόντων ιζηματογένεσης σε υποθαλάσσια ριπίδια.Αντίθετα, η παρουσία ασύμμετρων κύκλων μείωσης ή αύξησης του πάχουςτων ψαμμιτών προς τα πάνω πιθανότατα δεν αποτελεί αξιόπιστοκριτήριο διαχωρισμού περιβαλλόντων ιζηματογένεσης. Η ύπαρξη κύκλων μείωσης του πάχους των ψαμμιτώνπρος τα πάνω φαίνεται να επιβεβαιώνεται στατιστικά μόνο σε αποθέσεις καναλιώνκοντά στην πηγή τροφοδοσίας του υποθαλάσσιου ριπιδίου, στις οποίες επίσηςπαρατηρείται έντονη τάση ομαδοποίησης των στρωμάτων σε ομάδες μικρούκαι μεγάλου πάχους (φαινόμενο Hurst). Όσον αφορά το τύπο της στατιστικής κατανομήςτων στρωμάτων, παρατηρήθηκε έντονη απόκλιση του πάχους των ψαμμιτώναπό την εκθετική και την «power law» στατιστική κατανομή. Τα δεδομένα πάχους των τουρβιδιτικών γεγονότων και κυρίως των ψαμμιτώνσυνήθως ακολουθούν την λογαριθμοκανονική κατανομή με καλή προσαρμογήή έως ένα βαθμό (κυρίως για α λεπτότερα στρώματα). Παρόλα αυτά σε αρκετές περιπτώσεις η λογαριθμοκανονική κατανομήδεν εκφράζει σε καλό βαθμό τα ψαμμιτικά στρώματα.Η παρατήρηση της καλής προσαρμογής των παχών των ψαμμιτώνστην «απλωμένη» εκθετική κατανομή με μικρούς εκθέτες c, πιθανάυποδηλώνει ότι το πάχος των ψαμμιτών εκφράζεται από κατανομές με«βαριά ουρά» (heavy tailed distributions) οι οποίες κινούνταιανάμεσα στην εκθετική, την λογαριθμοκανονική και την «power law» κατανομή.Σε ορισμένες περιπτώσεις κάποια από τις προηγούμενεςκατανομές κυριαρχεί (κυρίως η λογαριθμοκανονική) αλλά γενικάη «απλωμένη» εκθετική κατανομή παρουσιάζεται σαν μια καλή εναλλακτική λύση. Τα δεδομένα πάχους των πηλιτών φαίνεται να ακολουθούν ως έναβαθμό τη λογαριθμοκανονική κατανομή στις πιο απομακρυσμένες αποθέσειςενώ στις αποθέσεις καναλιών βρίσκονται πιο κοντά σε μια κατανομή Weibull.Επίσης παρατηρήθηκε η πιθανή παρουσία σε μια τουρβιδιτική ακολουθία 2 πληθυσμώνπαχών ψαμμιτικών στρωμάτων με διαφορετικό τμήμα τηςακολουθίας Bouma στη βάση τους, που ο καθένας έχει μια λογαριθμοκανονική κατανομή.Οι πληθυσμοί αυτοί πιθανά αντιπροσωπεύουν αποθέσεις ροών χαμηλής και υψηλής πυκνότητας.Οι χαρακτηριστικοί παράμετροι των 2 πληθυσμών είναι πιθανό ότι μπορούννα εξαχθούν με αρκετή ακρίβεια μέσω της χρήσης μεθόδων μέγιστηςπιθανοφάνειας με τη χρήση του αλγόριθμου ΕΜ.Ο συνδυασμός των παχών των δύο αυτών πληθυσμών πιθανά προκαλείτην παρατήρηση των μίξεων λογαριθμοκανονικών κατανομών στα πάχη τωντουρβιδιτικών στρωμάτων (Talling, 2001).
Γεωχημική ανάλυση των φλυσχικών αποθέσεων για τηνπεριεκτικότητα τους σε κύρια στοιχεία, ιχνοστοιχεία και σπάνιεςγαίες σε συνδυασμό με πετρογραφική έρευνα έδωσε πολύτιμα στοιχεία για τηνπροέλευση και το γεωτεκτονικό περιβάλλον της λεκάνης ιζηματογένεσηςτων φλυσχικών ιζημάτων. Τα ιζήματα του φλύσχη φαίνεται να έχουνπροέλευση από πηγές μεταμορφωμένων, μαγματικών και ιζηματογενών πετρωμάτων.Ειδικότερα φαίνεται να υπερισχύει η μεταμορφωμένη πηγή(με πετρώματα χαμηλού βαθμού μεταμόρφωσης) και η ιζηματογενής πηγή.Τα είδη των θραυσμάτων μεταμορφωμένων πετρωμάτων που βρέθηκανστους ψαμμίτες (οφθαλμογνεύσιοι, γραφιτικοί σχιστόλιθοι, μάρμαρα)είναι παρόμοια με αυτά που έχουν παρατηρηθεί στις ακολουθίεςμεταμορφωμένων πετρωμάτων της Μάζας τουMenderes στη ΝΔ Τουρκία.Σημαντικό ρόλο έχει παίξει επίσης και πηγή ιζήματος υπερβασικής σύστασης. Η πηγή ιζήματος υπερβασικής σύστασης φαίνεται να προέρχεται κυρίωςαπό πετρώματα εκχυμωτή μανδύα πολύ πλούσια σε χρώμιο και νικέλιο.Παρόμοιας σύστασης υπερβασικές εμφανίσεις παρουσιάζονται στους οφιόλιθουςτων Ταυρίδων οροσειρών της ΝΔ Τουρκίας. Τόσο η πετρογραφική όσο καιη γεωχημική ανάλυση, συντείνουν σε ένα γεωτεκτονικό περιβάλλον ενεργούηπειρωτικού περιθωρίου, πιθανότατα πολύ κοντά σε ένα ηπειρωτικό νησιωτικό τόξο.Γενικά τα ιζήματα φαίνεται να έχουν αποτεθεί σε μια ιζηματογενή λεκάνη κοντάσε μια ζώνη καταβύθισης, από ίζημα που διαβρώθηκε από κάποιο ώριμο μαγματικό τόξο,με συμμετοχή ιζημάτων από ένα διαβρωμένο ορογενές. Η παρατήρηση μεγάλου ποσοστού συνδετικού υλικού στους ψαμμίτες,πιθανά είναι χαρακτηριστικό για ψαμμίτες ενεργών περιθωρίων και δενείναι ευνοϊκό για το πορώδες τους. Η έρευνα για την πιθανή ύπαρξη πεδίου υδρογονανθράκων στιςφλυσχικές αποθέσεις της Καρπάθου με βάση αναλύσεις πορώδους καιδιαπερατότητας των ψαμμιτών, περιεκτικότητας και τύπου του οργανικού υλικούστις λεπτόκοκκες φάσεις των αποθέσεων και αναλύσεις σταθερών ισοτόπωνάνθρακα και οξυγόνου, δεν έδωσε ενθαρρυντικά αποτελέσματα. Ως προς την πιθανότητα ύπαρξης ταμιευτήρων, οι αναλύσειςπορώδους-διαπερατότητας έδειξαν ότι η πλειονότητα των ψαμμιτικών δειγμάτωντων αποθέσεων παρουσιάζει χαμηλό πορώδες και ασήμαντες διαπερατότητεςμε εξαίρεση κάποιους ορίζοντες των αδρόκοκκων ενοτήτων του φλύσχη.Το χαμηλό πορώδες και οι κακές διαπερατότητες οφείλονται στην ύπαρξημεγάλων ποσοστών ασβεστιτικού και αργιλικού υλικού ανάμεσα στουςκόκκους των ψαμμιτών, χαρακτηριστικό διαγενετικής καταστροφής τουπορώδους σε ψαμμίτες ενεργών περιθωρίων. Ως προς την πιθανότηταύπαρξης μητρικών πετρωμάτων, οι αναλύσεις οργανικού υλικού έδειξανότι η πλειονότητα των δειγμάτων είναι φτωχά μητρικά πετρώματα,με κάποια από αυτά να έχουν ένα δυναμικό γένεσης αέριων υδρογονανθράκωνφτωχής ποιότητας (ξηρού αερίου). Οι αναλύσεις σταθερών ισοτόπων δεν δείχνουν ότι υπήρξε στο παρελθόνκάποια διαφυγή αέριων υδρογονανθράκων μέσα από τις αποθέσεις του φλύσχη. Με βάση τις παραπάνω παρατηρήσεις και τη γεωλογία της ευρύτερηςπεριοχής του ΝΑ Αιγαίου και των Δωδεκανήσων, η απόθεση τωνιζημάτων του φλύσχη στη Κάρπαθο φαίνεται να έχει άμεση σχέσημε τις ορογενετικές κινήσεις των Ταυρίδων οροσειρών κατά το Ηώκαινο-ΚατώτεροΟλιγόκαινο σε μια ιζηματογενή λεκάνη προχώρας που πιθανά δημιουργήθηκεπάνω στις ανθρακικές αποθέσεις κατωφέρειας της (ομόλογης με την Ιόνιο Ζώνη)ενδιάμεσης αύλακας των Ταυρίδων. Η λεκάνη αυτή δημιουργήθηκε,δέχτηκε ίζημα και επηρεάστηκε από τις ορογενετικές κινήσεις τωνκαλυμμάτων που δημιουργήθηκαν από το κλείσιμο του ωκεανού τηςΒόρειας Νεοτηθύος και του σχετιζόμενου με αυτόν ανθρακικούηπειρωτικού περιθωρίου (καλύμματα Λυκίας) στα βόρεια.Πιθανότατα η λεκάνη ίσως να έχει επηρεαστεί και από τοκλείσιμό του ωκεανού της Αττάλειας και του σχετιζόμενουμε αυτόν ανθρακικού ηπειρωτικού περιθωρίου (καλύμματα Αττάλειας) στα ανατολικά.
ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ 1. PANTOPOULOS G., KONSTANTOPOULOS P., MARAVELIS A.,ZELILIDIS A., (2006): Application of bed thickness distributionsin turbidite deposits ofGreece: Some preliminary results.Proc. of the 17th International Sedimentological Congress,Fukuoka, Japan, 27 August-1 September, Abstracts Volume B, 119. 2. PANTOPOULOS G., KONSTANTOPOULOS P., MARAVELIS A.,ZELILIDIS A., (2007): Application of bed thickness distributionsin Late Eocene – Oligocene turbidite deposits ofGreece: Some preliminary results. Bulletin of the Geological Society of Greece vol. XXXX, 173-181. 3. PANTOPOULOS G., KONSTANTOPOULOS P., MARAVELIS A., ZELILIDIS A., (2007): The use of statistical analysis in the lithostratigraphy ofsubmarine fan deposits. An example from SE Greece(Karpathos Island). Bulletin of the Geological Society of Greece, Special Publications. 4. PANTOPOULOS G., ZELILIDIS A., (2007):Bed thickness statistics of turbidite deposits.Possible implications on submarine fan environments and geometry.An example fromGreece. 25th IAS Meeting ofSedimentology,Patras,Greece, 4-7 September 2007, Book of Abstracts, 135. 5. PANTOPOULOS G., ZELILIDIS A., (2008):Provenance of Karpathos Island turbidites (SE Greece)based on geochemical data. 26th IAS Meeting of Sedimentology,,Bochum, Germany, 1-3 September 2008, Abstracts Volume, 203. |