ΕΕΕΘΘΘΝΝΝ ΙΙΙ ΚΚΚΟΟΟ ΚΚΚΑΑΑ ΙΙΙ ΚΚΚΑΑΑΠΠΠΟΟΟΔΔΔ ΙΙΙ ΣΣΣΤΤΤΡΡΡ ΙΙΙ ΑΑΑΚΚΚΟΟΟ ΠΠΠΑΑΑΝΝΝΕΕΕΠΠΠ ΙΙΙ ΣΣΣΤΤΤΗΗΗΜΜΜ ΙΙΙ ΟΟΟ ΑΑΑΘΘΘΗΗΗΝΝΝΩΩΩΝΝΝ ΤΤΤΜΜΜΗΗΗΜΜΜΑΑΑ ΓΓΓ ΕΕΕΩΩΩΛΛΛΟΟΟΓΓΓ ΙΙΙ ΑΑΑΣΣΣ

ΤΤΤΟΟΟΜΜΜΕΕΕΑΑΑΣΣΣ ΙΙΙ ΣΣΣΤΤΤΟΟΟΡΡΡ ΙΙΙ ΚΚΚΗΗΗΣΣΣ ΓΓΓ ΕΕΕΩΩΩΛΛΛΟΟΟΓΓΓ ΙΙΙ ΑΑΑΣΣΣ ---ΠΠΠΑΑΑΛΛΛΑΑΑ ΙΙΙ ΟΟΟΝΝΝΤΤΤΟΟΟΛΛΛΟΟΟΓΓΓ ΙΙΙ ΑΑΑΣΣΣ

ΣΣΣΗΗΗΜΜΜΕΕΕΙΙΙΩΩΩΣΣΣΕΕΕΙΙΙΣΣΣ

ΑΑΑΝΝΝΘΘΘΡΡΡΑΑΑΚΚΚΙΙΙΚΚΚΗΗΗΣΣΣ ΙΙΙΖΖΖΗΗΗΜΜΜΑΑΑΤΤΤΟΟΟΓΓΓΕΕΕΝΝΝΕΕΕΣΣΣΗΗΗΣΣΣ

ΦΦΦΩΩΩΤΤΤΕΕΕ ΙΙΙ ΝΝΝΗΗΗ ΠΠΠΟΟΟΜΜΜΟΟΟΝΝΝΗΗΗ ---ΠΠΠΑΑΑΠΠΠΑΑΑ ΪΪΪ ΩΩΩΑΑΑΝΝΝΝΝΝΟΟΟΥΥΥ ΑΑΑΝΝΝΑΑΑΠΠΠΛΛΛ ... ΚΚΚΑΑΑΘΘΘΗΗΗΓΓΓΗΗΗΤΤΤΡΡΡ ΙΙΙ ΑΑΑ

ΑΑΑΘΘΘΗΗΗΝΝΝΑΑΑ 222 000 000 555

ΕΕΕΘΘΘΝΝΝ ΙΙΙ ΚΚΚΟΟΟ ΚΚΚΑΑΑ ΙΙΙ ΚΚΚΑΑΑΠΠΠΟΟΟΔΔΔ ΙΙΙ ΣΣΣΤΤΤΡΡΡ ΙΙΙ ΑΑΑΚΚΚΟΟΟ ΠΠΠΑΑΑΝΝΝΕΕΕΠΠΠ ΙΙΙ ΣΣΣΤΤΤΗΗΗΜΜΜ ΙΙΙ ΟΟΟ ΑΑΑΘΘΘΗΗΗΝΝΝΩΩΩΝΝΝ

ΤΤΤΜΜΜΗΗΗΜΜΜΑΑΑ ΓΓΓ ΕΕΕΩΩΩΛΛΛΟΟΟΓΓΓ ΙΙΙ ΑΑΑΣΣΣ ΤΤΤΟΟΟΜΜΜΕΕΕΑΑΑΣΣΣ ΙΙΙ ΣΣΣΤΤΤΟΟΟΡΡΡ ΙΙΙ ΚΚΚΗΗΗΣΣΣ ΓΓΓ ΕΕΕΩΩΩΛΛΛΟΟΟΓΓΓ ΙΙΙ ΑΑΑΣΣΣ ---ΠΠΠΑΑΑΛΛΛΑΑΑ ΙΙΙ ΟΟΟΝΝΝΤΤΤΟΟΟΛΛΛΟΟΟΓΓΓ ΙΙΙ ΑΑΑΣΣΣ

ΣΣΣΗΗΗΜΜΜΕΕΕΙΙΙΩΩΩΣΣΣΕΕΕΙΙΙΣΣΣ

ΑΑΑΝΝΝΘΘΘΡΡΡΑΑΑΚΚΚΙΙΙΚΚΚΗΗΗΣΣΣ ΙΙΙΖΖΖΗΗΗΜΜΜΑΑΑΤΤΤΟΟΟΓΓΓΕΕΕΝΝΝΕΕΕΣΣΣΗΗΗΣΣΣ

ΦΦΦΩΩΩΤΤΤΕΕΕ ΙΙΙ ΝΝΝΗΗΗ ΠΠΠΟΟΟΜΜΜΟΟΟΝΝΝΗΗΗ ---ΠΠΠΑΑΑΠΠΠΑΑΑ ΪΪΪ ΩΩΩΑΑΑΝΝΝΝΝΝΟΟΟΥΥΥ ΑΑΑΝΝΝΑΑΑΠΠΠΛΛΛ ... ΚΚΚΑΑΑΘΘΘΗΗΗΓΓΓΗΗΗΤΤΤΡΡΡ ΙΙΙ ΑΑΑ

ΑΑΑΘΘΘΗΗΗΝΝΝΑΑΑ 222 000 000 555

3

ΕΕΞΞΕΕΛΛΙΙΞΞΗΗ ΤΤΗΗΣΣ ΙΙΖΖΗΗΜΜΑΑΤΤΟΟΓΓΕΕΝΝΟΟΥΥΣΣ ΓΓΕΕΩΩΛΛΟΟΓΓΙΙΑΑΣΣ Η επιστήμη της Ιζηματογενούς Γεωλογίας έχει υποστεί τεράστιες αλλαγές κατά τη διάρκεια των τελευταίων τριών δεκαετιών. Η πρώτη επανάσταση έγινε στην δεκαετία του 1960 και οφείλετο σε μία έκρηξη γνώσης, όσον αφορά τις φυσικοχημικές διεργασίες της ιζηματογένεσης. Άρχισε κατά κάποιο τρόπο η ωρίμανση της επιστήμης της ιζηματολογίας και από απλή παρατήρηση λεπτών τομών στο πολωτικό μικροσκόπιο και συγκέντρωση-περιγραφή ιζηματολογικών δεδομένων πέρασε στην ανάλυση φάσεων, ακολουθιών και ιζηματολογικών διεργασιών. Αυτή η επανάσταση βασίσθηκε στη θεωρία της "ομοιομορφίας" (uniformitarianism), που κατ' αρχήν ασχολήθηκε με τις αργού ρυθμού εξελικτικές διεργασίες ιζηματογένεσης. Αργότερα όμως έγινε φανερή και η μεγίστη σημασία των απότομων και συχνά καταστροφικών γεγονότων, όπως αυτό που έλαβε χώρα στο τέλος του Κρητιδικού. Από το 1960 λοιπόν και μετέπειτα η επιστήμη της Ιζηματολογενούς Γεωλογίας από καθαρά περιγραφική και ποιοτική, εξελίχθηκε σε ποσοτική και κατά κάποιον τρόπο προγνωστική. Η δεύτερη επανάσταση άρχισε και εκείνη στην δεκαετία του 1960 και oφείλετο στα νέα δεδομένα που δημιούργησε η θεωρία της Τεκτονικής των Πλακών. Η θεωρία αυτή κατέστησε σαφές ότι η διαμόρφωση της δομής, της στρωματογραφίας και των φάσεων των ιζηματογενών λεκανών έχει άμεση σχέση με την εξέλιξη της τεκτονικής των πλακών. Σαν συνέπεια αναπτύχθηκε ο κλάδος της Γεωδυναμικής που συσχέτισε τις τεκτονικές μετακινήσεις των πλακών με τις διεργασίες μεγαλύτερου βάθους του φλοιού και του μανδύα. Ενώ λοιπόν η ανάλυση των φάσεων εστίαζε στην καταγραφή τοπικών ή μικρής κλίμακας ιζηματολογικών φαινομένων, που προκύπτουν μέσω αυθιγενετικών διεργασιών, η Γεωδυναμική ασχολείται με την ερμηνεία ιζηματογενών δομών ηπειρωτικής και παγκόσμιας κλίμακας, που ελέγχονται από ευρύτερης κλίμακας "αλλογενετικούς" μηχανισμούς (μεταβολές της τεκτονικής, του θαλασσίου επιπέδου και του κλίματος). Ο συνδυασμός της κλασσικής ιζηματολογίας, με την τεκτονική και τη γεωδυναμική δημιούργησε μία νέα δυναμική μέθοδο προσέγγισης που αποτέλεσε τη βάση ενός νέου κλάδου αυτού της Ανάλυσης των Λεκανών που αναπτύχθηκε την δεκαετία του 1970 και ασχολείται με την προέλευση, την εξέλιξη και την δομική αρχιτεκτονική των ιζηματογενών λεκανών. Η τρίτη επανάσταση της ιζηματογενούς γεωλογίας, έγινε στις αρχές τις δεκαετίας του 1970, όταν προτάθηκε η περίφημη μέθοδος της Στρωματογραφίας των Ιζηματογενών Ακολουθιών (Sequence Stratigraphy). Στη μέθοδο της Στρωματογραφίας των Ιζηματογενών Ακολουθιών, τον κύριο και αποφασιστικό ρόλο στη διαμόρφωση μιας ιζηματογενούς ακολουθίας, παίζουν οι ευστατικές κινήσεις. Πολύ πρόσφατα αναπτύχθηκε μία νέα προσέγγιση, αυτή της Δυναμικής Τοπογραφίας, βάσει της οποίας η ανύψωση της Γης και των ωκεανών σχετίζεται με τις θερμικές ιδιότητες του μανδύα. Ταυτόχρονα,

4

αξιοποιήθηκαν παλαιότερες απόψεις γύρω από την "τροχιακή παραβίαση της Γης" (orbital forcing), οι γνωστές ως κυκλικές μεταβολές Milankovitch, από το όνομα του Σέρβου μαθηματικού Milutin Milankovitch που πραγματοποίησε τους αναγκαίους υπολογισμούς. Έτσι αναπτύχθηκε το αντικείμενο της Κυκλικής Στρωματογραφίας. Όλη η παραπάνω ερευνητική δραστηριότητα, οδήγησε σε στενή συνεργασία γεωλόγους διαφόρων ειδικοτήτων, όπως στρωματογράφους, τεκτονικούς, γεωφυσικούς και ιζηματολόγους και νέα δυναμικά μοντέλα προτάθηκαν επί τη βάσει νέων στρωματογραφικών δεδομένων. Η πρόοδος, που συντελέσθηκε όλα αυτά τα χρόνια στον τομέα της Ιζηματογενούς Γεωλογίας, είναι μεγίστης αξίας στο πεδίο της έρευνας κοιτασμάτων πετρελαίου. Χρήση των ιζηματολογικών ερευνητικών μεθόδων και δεδομένων κάνει επίσης η Περιβαλλοντική Γεωλογία, π.χ. για τη μετακίνηση τοξικών αποβλήτων. Έγινε κατ' αρχήν εφαρμογή των νέων δεδομένων και τεχνικών, σε επιλεγμένα χρονικά διαστήματα αρχίζοντας από το Κρητιδικό και το Άνω Παλαιοζωικό, δύο περιόδους κατά τις οποίες η Γη βρισκόταν σε πολύ διαφορετικές συνθήκες τεκτονικής των πλακών και κλίματος απ' ότι σήμερα. Κατά τη διάρκεια του Κρητιδικού, η στάθμη του θαλασσίου επιπέδου ήταν υψηλή και το κλίμα της Γης ήταν σε συνθήκες Θερμοκηπίου ("greenhouse"), ενώ κατά τη διάρκεια του Άνω Παλαιοζωικού οι σημερινές ήπειροι ήταν ενωμένες και σχημάτιζαν την Παγγαία ήπειρο, η στάθμη του θαλασσίου επιπέδου χαμηλή και το κλίμα σε παγετώδεις συνθήκες ("icehouse"). Σήμερα, που εκφράζονται φόβοι για δραματικές μεταβολές του κλίματος του πλανήτη μας, λόγω των αλόγιστων ανθρώπινων παρεμβάσεων, αποκτούν ιδιαίτερο ενδιαφέρον τα αποτελέσματα των ερευνών της ιζηματογενούς γεωλογίας γιατί γνωρίζοντας καλά τις συνθήκες του παρελθόντος μπορούμε να κατανοήσουμε τις κλιματικές μεταβολές και τους κύριους μηχανισμούς που τις προκαλούν. Για παράδειγμα, για την εξαφάνιση των δεινοσαύρων όπως είναι γνωστό έχει διατυπωθεί η θεωρία της πτώσης μετεωρίτη πάνω στην επιφάνεια της Γης, αλλά μόνον όταν ανακαλύφθηκε το περίφημο στρώμα Ιριδίου στο όριο του Κρητιδικού-Τριτογενούς, εκδηλώθηκε έντονο ενδιαφέρον για τη φύση των καταστροφικών συμβάντων στη ιστορία της Γης. Σχετικά πρόσφατα, μάλιστα, ανακαλύφθηκε ένας τεράστιος κρατήρας στο Μεξικό, που θεωρήθηκε ότι ήταν η θέση που σφράγισε το τέλος του Κρητιδικού. Στη συνέχεια, διαπιστώθηκαν και άλλα καταστροφικά επεισόδια και έτσι καταφάνηκε πόσο σημαντικός είναι ο ρόλος τους στην εξέλιξη της ζωής στον πλανήτη μας. Όλα αυτά τα επιτεύγματα, τοποθετούν πλέον την Ιζηματογενή Γεωλογία στο κέντρο των γεωλογικών επιστημών, γιατι αποτελεί μία πολύπλευρη προσέγγιση των διεργασιών που προκύπτουν από αλληλοαντίδραση της ατμόσφαιρας, της υδρόσφαιρας και της βιόσφαιρας με τη στερεά Γη, εξισορροπώντας το περιβάλλον σε παγκόσμια κλίμακα. Σύμφωνα μάλιστα με πρόσφατες υποθέσεις, η Γη συνιστά ένα "οργανικό" αυτορυθμιζόμενο σύνολο. Για να απαντήσουμε λοιπόν στο σήμερα, πρέπει να συγκεντρώσουμε επακριβή δεδομένα και να ολοκληρώσουμε τις απόψεις μας, έτσι ώστε να μπορέσουμε να προτείνουμε δυναμικά μοντέλα ιζηματογενών διεργασιών. Με τον τρόπο αυτό, θα μπορέσουμε στη συνέχεια να προβλέψουμε

5

σημαντικές μεταβολές στις ανθρώπινες συνθήκες. Η Ιζηματολογία και η Στρωματογραφία δεν είναι πλέον μία απλή συλλογή γραμματοσήμων, αλλά όπως και οι άλλες φυσικές επιστήμες ενηλικιώθηκαν. Ερωτήματα όπως: Θα μπορέσει η γη να ξεφύγει από τις συνθήκες του θερμοκηπίου; Πως θα αντιμετωπίσουμε το πρόβλημα των μη-ανανεώσιμων πηγών ενέργειας; Πως θα καθαρίσουμε τη Γη από τα τοξικά απόβλητα; Πως άραγε άρχισε η ζωή στον πλανήτη μας; Υπάρχει κίνδυνος πτώσης ενός μετεωρίτη, μεγέθους σαν αυτόν που εξαφάνισε τους δεινοσαύρους; Σ' όλα αυτά μπορούν να απαντήσουν οι ιζηματολόγοι με τα δεδομένα τους.

6

ΣΣΥΥΣΣΤΤΑΑΤΤΙΙΚΚΑΑ ΤΤΩΩΝΝ ΑΑΣΣΒΒΕΕΣΣΤΤΟΟΛΛΙΙΘΘΙΙΚΚΩΩΝΝ ΙΙΖΖΗΗΜΜΑΑΤΤΩΩΝΝ ΚΚΑΑΙΙ ΤΤΩΩΝΝ ΑΑΣΣΒΒΕΕΣΣΤΤΟΟΛΛΙΙΘΘΩΩΝΝ

Κατά την παρατήρηση λεπτών τομών ανθρακικών πετρωμάτων στο πολωτικό μικροσκόπιο μπορεί να μην εμφανίζονται υψηλά χρώματα διπλοθλαστικότητας, όπως π.χ. στα μεταμορφωμένα, αλλά παρατηρείται μια αξιόλογη ποικιλία κόκκων, τη φύση των οποίων αναζητάμε. Γιατί ο βασικός σκοπός της πετρογραφίας των ασβεστολίθων είναι η ταξινόμηση των, έτσι ώστε να μπορούν να συγκριθούν με τα σύγχρονα ανθρακικά ιζήματα. Κατ' αρχήν θα πρέπει να γνωρίζουμε ότι οι ασβεστόλιθοι έχουν δύο βασικές διαφορές από τα σύγχρονα ανθρακικά ιζήματα. Η πρώτη διαφορά τους είναι πρόδηλη. Οι μεν ασβεστόλιθοι έχουν λιθοποιηθεί, τα δε ιζήματα όχι. Η δεύτερη διαφορά αφορά την ορυκτολογία τους (Εικ. 1.). Τα σύγχρονα ιζήματα αποτελούνται από αραγωνίτη και ασβεστίτη πλούσιο σε Mg (>4 mole % MgCO3). Επειδή όμως, υπό κανονικές συνθήκες διαγένεσης, ο αραγωνίτης και ο πλούσιος σε Mg ασβεστίτης είναι ασταθείς, μεταπίπτουν αμέσως σε πτωχό σε Mg ασβεστίτη (<4 mole % MgCO3). Και οι τρεις (3) προαναφερθείσες ορυκτολογικές φάσεις μπορούν να αντικατασταθούν από δολομίτη και γι' αυτόν τον λόγο το πλείστον των ασβεστολίθων της γεωλογικής καταγραφής συνίστανται από ασβεστίτη πτωχό σε Mg ή /και δολομίτη.

Ασβεστόλιθοι /Δολομίτες

Σύγχρονα Ανθρακικά Ιζήματα

Ασβεστίτης πτωχός σε Mg

(<4% mole MgCO3) ή/και Δολομίτης

Aραγωνίτης ή Ασβεστίτης

πλούσιος σε Mg (>4% mole MgCO3)

↓ Ασβεστίτης πτωχός σε Mg

(<4% mole MgCO3)

Εικ. 1. Ορυκτολογική σύσταση ασβεστολίθων και ασβεστολιθικών ιζημάτων.

Τρία είναι τα κύρια συστατικά των ασβεστολίθων (Εικ. 2.):

• κόκκοι (μη σκελετικοί και σκελετικοί), • κυρία μάζα, • τσιμέντο.

7

ΜΜΗΗ ΣΣΚΚΕΕΛΛΕΕΤΤΙΙΚΚΟΟΙΙ ΚΚΟΟΚΚΚΚΟΟΙΙ

Ως μη σκελετικούς κόκκους χαρακτηρίζουμε αυτούς που δεν προέρχονται από σκελετικό υλικό μικροοργανισμών. Στην κατηγορία αυτή υπάγονται τέσσερα (4) είδη κόκκων: οι επιφλοιωμένοι κόκκοι, τα πελοειδή, τα συσσωματώματα και οι κλάστες. ΑΑ.. ΕΕΠΠΙΙΦΦΛΛΟΟΙΙΩΩΜΜΕΕΝΝΟΟΙΙ ΚΚΟΟΚΚΚΚΟΟΙΙ Η προέλευση των κόκκων αυτών είναι πολυγενετική, καθ' όσον μπορούν να σχηματισθούν με διαφορετικές διαδικασίες και σε ποικίλα περιβάλλοντα. Κατά συνέπεια, δύσκολα μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην ερμηνεία του περιβάλλοντος. Για την ταξινόμησή των, έχουν χρησιμοποιηθεί πολλές ορολογίες που δημιούργησαν μεγάλη σύγχυση. σκελετικοί

• κόκκοι μη σκελετικοί (επιφλοιωμένοι κόκκοι, πελοειδή, συσσωματώματα κόκκων και κλάστες)

• κυρία μάζα: ιλύς • τσιμέντο (κυρίως σπαρίτης: κρυσταλλικός διαφανής ασβεστίτης)

Εικ. 2. Κύρια συστατικά ασβεστολίθων. Βασικά διακρίνονται δύο (2) κατηγορίες επιφλοιωμένων κόκκων (Εικ. 3.):

• Κόκκοι που προκύπτουν από χημικές διεργασίες (ωοειδή και πισοειδή) και

• Κόκκοι που προκύπτουν από βιογενείς διεργασίες (ογκοειδή).

Εικ.3. Δομή επιφλοιωμένων κόκκων.

8

ΩΩοοεειιδδήή Τα ωοειδή αντιπροσωπεύουν το συνηθέστερο τύπο επιφλοιωμένων κόκκων στους ασβεστολίθους και στα σύγχρονα ιζήματα των τροπικών θαλασσών. Αποτελούνται από ένα πυρήνα ποικίλης σύστασης, που περιβάλλεται από λεπτές επιφλοιώσεις. Τα ωοειδή, που σχηματίζονται στα σύγχρονα θαλάσσια περιβάλλοντα, είναι ως επί το πλείστον αραγωνιτικής σύστασης, αλλά κατά την πρώϊμη διαγένεση αντικαθίστανται από ασβεστίτη (Εικ. 4). Σπανιώτερα δημιουργούνται ωοειδή που αποτελούνται από ασβεστίτη πλούσιο σε Mg (11-17 mole % MgCO3). Σε ιδιαίτερα περιβάλλοντα όπως σε λίμνες, σπήλαια καθώς και σε ασβεστολιθικά εδάφη έχει περιγραφεί σχηματισμός ωοειδών από ασβεστίτη πτωχό σε Mg (Εικ. 4.). Επίσης, κατά θέσεις, έχουν αναφερθεί περιπτώσεις σχηματισμού ωοειδών σύνθετης ορυκτολογικής σύστασης (π.χ. αραγωνίτης και ασβεστίτης πλούσιος σε Mg ή αραγωνίτης και ασβεστίτης πτωχός σε Mg).

Ορυκτολογική σύσταση των συγχρόνων ωοειδών

αραγωνίτης

• Θαλάσσιο περιβάλλον: ασβεστίτης πλούσιος σε Mg (σπανιότερα) • Λίμνες, σπήλαια, εδάφη: ασβεστίτης πτωχός σε Mg • Σπανίως σύνθετη ορυκτολογική σύσταση (αραγωνίτης και

ασβεστίτης)

Ορυκτολογική σύσταση των συγχρόνων πισοειδών

• Μη θαλάσσια περιβάλλοντα: ασβεστίτης πτωχός σε Mg • Θαλάσσιο περιβάλλον περιθωρίων (υψηλή αλμυρότητα): αραγωνίτης

ή ασβεστίτης πλούσιος σε Mg

Εικ. 4. Ορυκτολογική σύσταση συγχρόνων ωοειδών και πισοειδών. ΔΔοομμήή ττωωνν ωωοοεειιδδώώνν Στα σύγχρονα ωοειδή διακρίνονται δύο κύριες μικροδομές: η εφαπτομενική και η ακτινωτή (Εικ. 5.). Η εφαπτομενική μικροδομή δημιουργείται από "κρυστάλλους" αραγωνίτη των οποίων οι επιμήκεις άξονες διευθετούνται παράλληλα πρός τις συγκεντρικές επιφλοιώσεις των ωοειδών. Αντίθετα, η ακτινωτή μικροδομή δημιουργείται από ινώδεις κρυστάλλους αραγωνίτη ή ασβεστίτη (πλούσιου ή πτωχού σε Mg), ακτινωτά διατεταγμένους. Τα ωοειδή ακτινωτής δομής αποτελούνται είτε από μία,

9

ικανού πάχους, επιφλοίωση ή χαρακτηρίζονται από ζωνώδη δομή αποτελούμενη από λεπτές επιφλοιώσεις. Τα ωοειδή που αποτελούνται από μία μόνο επιφλοίωση ακτινωτής δομής και δεν εμπεριέχουν πυρήνα χαρακτηρίζονται ως σφαιρόλιθοι (spherulites). Tέλος, θα πρέπει να αναφερθεί, ότι σε ορισμένες περιπτώσεις η δομή των ωοειδών δεν παρουσιάζει συγκεκριμένη διευθέτηση (τυχαία δομή). Λόγου χάριν, όταν τα ωοειδή προσβάλλονται από ενδολιθικούς οργανισμούς, που προκαλούν έντονη μικριτίωση των, δημιουργείται μία ασαφής δομή που διαφοροποιεί πλήρως την πρωτογενή δομή των ωοειδών. Στα ωοειδή των παλαιών θαλασσίων περιβαλλόντων σπανίως διακρίνεται μία συγκεκριμένη δομή, γιατί έχουν υποστεί διάφορες διαγενετικές μεταβολές, όπως διάλυση ή ασβεστιτίωση του αραγωνίτη. Στην πρώτη περίπτωση οι κοιλότητες πληρούνται από ασβεστιτικό τσιμέντο, ενώ στην δεύτερη η εφαπτομενική δομή καλύπτεται από ασβεστιτικούς κρυστάλλους με ανώμαλα πέρατα.

Εικ. 6. Θαλάσσια πισοειδή επιπαλιρροιακού περιβάλλοντος.

Εικ. 5. Κυριότερες δομές ωοειδών συγχρόνων και παλαιών περιβαλλόντων.

10

ΠΠιισσοοεειιδδήή Όσον αφορά την προέλευση των πισοειδών, υπάρχει μία σύγχυση, καθ' όσον ορισμένοι ερευνητές χρησιμοποιούν αυτόν τον όρο όταν πρόκειται για μη θαλάσσια ωοειδή, ενώ αρκετοί είναι αυτοί που τον χρησιμοποιούν για ωοειδή διαμέτρου >2mm (Εικ. 3.). Σπανίως δημιουργούνται πισοειδή στα σύγχρονα θαλάσσια περιβάλλοντα, αλλά έχουν αναφερθεί κάποιες περιπτώσεις σχηματισμού πισοειδών αραγωνιτικής ή ασβεστιτικής σύστασης (ασβεστίτης πλούσιος σε Mg) σε θαλάσσια, υψηλής αλμυρότητας, περιβάλλοντα περιθωρίου (επιπαλιρροιακά περιβάλλοντα). Αντίθετα, πισοειδή συνιστάμενα από ασβεστίτη πτωχό σε Mg έχουν αναφερθεί σε ποικίλα, μη-θαλάσσια, περιβάλλοντα όπου φθάνουν αρκετά μεγάλα μεγέθη. ΔΔοομμήή ττωωνν ππιισσοοεειιδδώώνν Tα πισοειδή εμφανίζουν τούς ακόλουθους ιζηματολογικούς χαρακτήρες που αποδεικνύουν την in-situ ανάπτυξη των (Εικ. 6.). • Οι πρώτες εσωτερικές επιφλοιώσεις είναι λεπτές καί συγκεντρικές ενώ προχωρώντας προς την περιφέρεια γίνονται ανισόπαχες και ανώμαλες, επιδεικνύοντας μία σαφή τάση επιμήκυνσης του πισοειδούς πρός τα κάτω, πιθανώτατα ελεγχόμενη απο την βαρύτητα. • Παρατηρείται μία πολυγωνική "συναρμολόγηση" των πισοειδών και γεφυροειδούς τύπου συγκόλληση των. • Παρουσία μικροεγκλεισμάτων στα μεταξύ των πισοειδών διάκενα.

ΟΟγγκκοοεειιδδήή Τα ογκοειδή είναι μια άλλη κατηγορία επιφλοιωμένων κόκκων που αποτελούνται από πυρήνα και βιογενείς ασβεστολιθικές επιφλοιώσεις. Το πέτρωμα που αποτελείται από ογκοειδή χαρακτηρίζεται ως ογκόλιθος. Τα ογκοειδή έχουν συνήθως διάμετρο μεγαλύτερη των 2mm. Ογκοειδή διαμέτρου μικροτέρου μεγέθους χαρακτηρίζονται ως μικροογκοειδή (Εικ. 3.). ΔΔοομμήή ττωωνν οογγκκοοεειιδδώώνν Οι επιφλοιώσεις των ογκοειδών δεν είναι συγκεντρικές και μερικώς αλληλοεπικαλύπτονται. Συχνά, στις επιφλοιώσεις διακρίνονται βιογενείς μικροδομές (Εικ. 3.). Σε ορισμένα ογκοειδή δεν διακρίνεται πυρήνας στη δομή τους. Ο πιό χαρακτηριστικός τύπος ογκοειδών είναι τα βιογενή ογκοειδή που αποτελούνται από επιφλοιώσεις που δημιουργούν διάφοροι οργανισμοί όπως βρυόζωα, κοράλλια, τρηματοφόρα, φύκη, ιδιαίτερα κοραλλιογενή φύκη και κυανοβακτήρια (blue-green algae).

11

ΠΠρροοέέλλεευυσσηη ττωωνν εεππιιφφλλοοιιωωμμέέννωωνν κκόόκκκκωωνν ΩΩοοεειιδδήή Η δημιουργία και η περαιτέρω αύξηση των ωοειδών εθεωρείτο αρχικά ότι οφείλοντο σε μηχανικές διεργασίες (Sorby, 1879). Το μοντέλο αυτό, εγκαταλείφθηκε σύντομα, γιατι δεν παρατηρήθηκαν ανάλογες διαδικασίες στα σύγχρονα ωοειδή, καθώς και γιατι δεν μπορεί να εξηγήσει τη δημιουργία των ακτινωτών ωοειδών. Σήμερα, πλέον, η προέλευση των ωοειδών πιστεύεται ότι είναι πολυγενετική καθ’ όσον τεκμηριώθηκε εργαστηριακά ότι στη δημιουργία τους εμπλέκονται όχι μόνο χημικές, αλλά και βιογενείς διαδικασίες. Οι χημικές διεργασίες είναι αποδεκτές, τουλάχιστον για ορισμένους τύπους ωοειδών π.χ. για τα ωοειδή ακτινωτής διάταξης, ενώ έχουν, επίσης, δημιουργηθεί εργαστηριακά και εφαπτομενικής διάταξης ωοειδή. Όμως και οι βιολογικές διεργασίες φαίνεται να παίζουν ουσιαστικό ρόλο, καθώς κατέστη δυνατή η εργαστηριακή δημιουργία ακτινωτής διάταξης ωοειδών, σε περιβάλλον χαμηλής ενέργειας, από κεκορεσμένα θαλάσσια διαλύματα που περιείχαν οργανικά οξέα. Διαπιστώθηκε μάλιστα ότι χωρίς την παρουσία αυτών των οξέων δεν ήταν εφικτή η δημιουργία των ωοειδών. Αντίθετα, για τη δημιουργία "εφαπτομενικής" διάταξης ωοειδών σε στροβιλώδεις συνθήκες με υπερκορεσμένα θαλάσσια διαλύματα, δεν χρειάσθηκε η παρέμβαση οργανικών ενώσεων, αποδεικνύοντας έτσι την χημικού χαρακτήρα -ανόργανη- προέλευση αυτής της μικροδομής. Αρκετοί ερευνητές υποστήριξαν, όμως, ότι ακόμη και σ' αυτήν την περίπτωση, κάποιες οργανικές μεμβράνες βοηθούν στην αύξηση του μεγέθους των κρυστάλλων των ωοειδών, προστατεύοντάς τα από ιόντα Mg2+ και H+, που την αναχαιτίζουν. Ετσι καθίσταται σαφές, ότι πάντα το οργανικό υλικό παίζει κάποιο ρόλο, περισσότερο ή λιγότερο ουσιαστικό, άμεσο ή έμμεσο στη δημιουργία των ωοειδών. Το δόγμα λοιπόν που μέχρι τώρα ίσχυε, ότι τα ωοειδή είναι φυσικοχημικής γένεσης, ενώ τα ογκοειδή βιολογικής, θα πρέπει να αντιμετωπισθεί εκ νέου με περισσότερες επιφυλάξεις. ΠΠιισσοοεειιδδήή Όπως προαναφέρθηκε τα πισοειδή επιπαλιρροιακού περιβάλλοντος δημιουργούνται με μηχανισμό ανάλογο των ωοειδών και κατά συνέπεια η προέλευσή των είναι ομοίως πολυγενετική. ΟΟγγκκοοεειιδδήή Η κυρία διαφορά μεταξύ ωοειδών-πισοειδών και ογκοειδών είναι ότι τα ωοειδή και τα πισοειδή έχουν συνεχείς και κανονικές επιφλοιώσεις, γεγονός που υποδηλώνει έναν ομοιόμορφο μηχανισμό σχηματισμού των, ενώ τα ογκοειδή αποτελούνται από συνεχείς και αλληλοεπικαλυπτόμενες επιφλοιώσεις που οφείλονται σε διαφοροποιήσεις βιογενών διεργασιών.

12

Τα μικριτικά ογκοειδή αποτελούν κύρια συστατικά των Παλαιοζωικών και Μεσοζωικών ασβεστολίθων και η γένεσή των συνδέεται με την παρουσία κυανοβακτηρίων. Ογκοειδή σχηματίζονται στα μικρού βάθους θαλάσσια περιβάλλοντα μέσω παγίδευσης ιζήματος από ινίδια μικροβιακής προέλευσης. Η παρουσία ογκοειδών σε βαθύτερα περιβάλλοντα αποδίδεται σε συγκέντρωση ιλύος και κόκκων κατά την μεταφορά των (μηχανισμός χιονοστιβάδας). ΠΠεερριιββάάλλλλοονν ττωωνν εεππιιφφλλοοιιωωμμέέννωωνν κκόόκκκκωωνν

Τα πισοειδή και τα ωοειδή σχηματίζονται σε ποικίλα περιβάλλοντα, όπως μικρού βάθους θαλάσσια περιβάλλοντα, λιμνοθάλασσες, λίμνες, ποταμοί, σπήλαια καθώς και σε ασβεστολιθικά εδάφη και κατά συνέπεια δεν μπορούν να μας δώσουν ουσιαστικές περιβαλλοντικές πληροφορίες, πέραν του ότι υποδηλώνουν σχηματισμό σ' ένα περιβάλλον, όπου ήταν διαθέσιμο το ανθρακικό ασβέστιο για να μπορέσουν να σχηματισθούν ισοπαχείς συγκεντρικές λεπτοστρώσεις (Εικ 7.).

Εικ. 7. Θέσεις σχηματισμού και απόθεσης επιφλοιωμένων κόκκων.

13

Ωοειδή Η συντριπτική πλειοψηφία των συγχρόνων ωοειδών σχηματίζεται σε πολύ ρηχά, παλιρροιακά -γενικά κάτω από 5m βάθος- τροπικά θαλάσσια περιβάλλοντα, καθ' όσον οι απαιτήσεις τους είναι ζεστά, ρηχά νερά, κορεσμένα ή υπερκορεσμένα σε ανθρακικό ασβέστιο. Ειδικότερα, τα ωοειδή αντανακλούν σχηματισμό σε περιβάλλοντα κάπως αυξημένης αλμυρότητας, όπως επί παραδείγματι στις Μπαχάμες και στον Περσικό Κόλπο, καθώς και σε ακραίες συνθήκες αλμυρότητας, όπως στην περιοχή Shark Bay της Δυτικής Αυστραλίας, και στην περίπτωση αυτή είναι πολύ συχνή η παραγένεση ωοειδών με πελοειδή. Γι’ αυτόν το λόγο, ο σχηματισμός ωοειδών και πελοειδών θεωρείται ότι λαμβάνει χώρα σε ρηχό, εβαποριτικό περιβάλλον υφαλοκρηπίδας. Για τον σχηματισμό των ωοειδών απαιτείται, επίσης, ανάδευση των υδάτων προκειμένου να δημιουργηθούν κανονικές συγκεντρικές επιφλοιώσεις και απελευθέρωση CO2 για να επιτευχθεί καθίζηση ανθρακικού ασβεστίου. Συνεπώς, το επίπεδο ενέργειας ενός περιβάλλοντος επηρεάζει άμεσα τη μικροδομή των ωοειδών. Επί παραδείγματι, στα χαμηλής ενεργείας περιβάλλοντα παρατηρείται δημιουργία ωοειδών ακτινωτής δομής (π.χ. λιμνοθάλασσες, ή τάφροι μεταξύ ωολιθικών αναχωμάτων), ενώ αντίθετα στα υψηλής ενεργείας περιβάλλοντα, όπως στις ράχες, στα αναχώματα ή στα παλιρροιακά δέλτα, δημιουργούνται ωοειδή εφαπτομενικής δομής. Γενικά, στα θαλάσσια περιβάλλοντα δημιουργούνται ωοειδή εφαπτομενικής δομής και σπανιώτερα ωοειδή ακτινωτής δομής. Ωοειδή με ακτινωτή δομή, δημιουργούνται κυρίως σε υψηλής αλμυρότητας θαλάσσια περιβάλλοντα. Αφού λοιπόν η παρουσία ωοειδών και πισοειδών δεν είναι διαγνωστική του περιβάλλοντος, προκειμένου να προβούμε σε περιβαλλοντικές ερμηνείες, απαιτείται η αναζήτηση και άλλων ιζηματολογικών δεδομένων. ΠΠιισσοοεειιδδήή Συχνά παρατηρείται ανάπτυξη πισοειδών σε περιπαλιρροιακές ακολουθίες, εντός μεγάλων κοιλοτήτων, από κεκορεσμένα ανερχόμενα θαλάσσια ή μετεωρικά διαλύματα. Παλαιότερα τέτοιοι σχηματισμοί εθεωρούντο συνδεδεμένοι με την παρουσία φυκών, ενώ πρόσφατα αποδείχθηκε οτι η προέλευση των είναι καθαρώς φυσικοχημική και μάλιστα σε περιβάλλον υποαεριώδες (ζώνη "vadose", Εικ. 6.). Στο σημείο αυτό, αξίζει να αναφερθούμε και σε μία άλλη κατηγορία πισοειδών. Πρόκειται για τα πεδογενετικής προέλευσης πισοειδή που σχηματίζονται στα πλαίσια εδαφολογικών διεργασιών και ελέγχονται από μικροβιακές διεργασίες. Πισοειδή αυτού του τύπου δημιουργούνται συχνά καθώς κυλούν σε κατωφέρειες του εδάφους (Εικ. 8α.). Τα πισοειδή που δεν έχουν υποστεί μεταφορά, αποτελούνται από ανισόπαχες επιφλοιώσεις που καταλήγουν σε εξογκώματα ή ινώδεις προεκτάσεις (Eικ. 8β.). Οι μικροβιακές επιφλοιώσεις αποτελούνται από ασβεστιτιωμένους σωλήνες μικροβίων ή μυκήτων καθώς και βελονοειδείς - ινώδεις κρυστάλλους ασβεστίτη, η καθίζηση των οποίων ελέγχεται από την παρουσία μυκήτων.

14

Εικ. 8. Πισοειδή εδαφολογικής προέλευσης. ΟΟγγκκοοεειιδδήή Η περιβαλλοντολογική κατανομή των βιογενών ογκοειδών, ελέγχεται από την αντοχή των οργανισμών που έχουν συμβάλλει στη δημιουργία των. Επί παραδείγματι, τα κυανοβακτήρια επιβιώνουν σε ποικίλα περιβάλλοντα, προτιμούν όμως τα ρηχά περιβάλλοντα και κυρίως τα περιπαλιρροιακά. Παλαιότερα, επιστεύετο ότι για να δημιουργηθούν τα ογκοειδή απαιτείτο κίνηση των κόκκων. Πρόσφατα όμως απεδείχθη ότι μπορούν να δημιουργηθούν και χωρίς μετακίνηση, καθώς κυανοβακτήρια αναπτύσσονται σ’ όλες τις πλευρές του κόκκου. Βεβαίως στην περίπτωση αυτή παρατηρείται μία ασυμμετρία στο πάχος των επιφλοιώσεων.

α. β.

15

ΒΒ.. ΠΠΕΕΛΛΟΟΕΕΙΙΔΔΗΗ Τα πελοειδή έχουν μέγεθος άμμου (100-500μm) και αποτελούνται από μικροκρυσταλλικό/μικριτικό ανθρακικό υλικό. Συχνά, δεν είναι εύκολο να διαπιστωθεί η ακριβής προέλευσή τους είναι συχνά αδύνατο και γι’ αυτόν το λόγο ο όρος “πελοειδή” είναι καθαρά περιγραφικός. Γενικά, είναι στρογγυλά ή υποστρόγγυλα, ελλειψοειδή ή ανώμαλα στό σχήμα τους και δεν παρουσιάζουν κάποια συγκεκριμένη εσωτερική δομή. Τα πελοειδή αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό συστατικό ρηχών ανθρακικών ιζημάτων και χαρακτηρίζουν χαμηλής ενέργειας και περιορισμένα θαλάσσια περιβάλλοντα. Είναι ιδιαίτερα μαλακά και με ελαφρά συμπίεση, στα πλαίσια της έναρξης του ενταφιασμού των ιζημάτων, δημιουργούν μικριτικούς ασβεστολίθους, διατηρούνται δε μόνο όταν λαμβάνει χώρα πρώιμη λιθοποίηση των ιζημάτων (τσιμεντοποίηση). Πολλά πελοειδή δεν είναι παρά κόκκοι, π.χ. ωοειδή, βιοκλάστες ή ενδοκλάστες, που έχουν μικριτιωθεί από ενδολιθικούς οργανισμούς. Πάντως το κύριο ποσοστό των πελοειδών πιστεύεται ότι συνδέεται με την παρουσία φυκών ή κυανοβακτηρίων. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν και οι κοπρόλιθοι που είναι περιττώματα ζωικών οργανισμών και περιέχουν υψηλό ποσοστό οργανικής ύλης. Συχνά η προέλευση των πελοειδών είναι καθαρώς χημική. Στις περιπτώσεις αυτές τα πελοειδή λειτουργούν σαν πυρήνες, επί των οποίων αναπτύσσονται μικροσκοπικοί κρύσταλλοι ασβεστίτη πλούσιου σε Mg, δίκην τσιμέντου. Κατ' αυτόν τον τρόπο προκύπτει μία χαρακτηριστική πελσπαριτική υφή. ΓΓ.. ΣΣΥΥΣΣΣΣΩΩΜΜΑΑΤΤΩΩΜΜΑΑΤΤΑΑ ΚΚΟΟΚΚΚΚΩΩΝΝ Τα συσσωματώματα κόκκων δημιουργούνται όταν διάφορα ανθρακικά συστατικά μεγέθους άμμου συγκολλώνται μεταξύ των. Το μέγεθός τους κυμαίνεται συνήθως από 0,5 έως 3mm και έχουν ανώμαλο σχήμα. Οι διάφοροι ανθρακικοί κόκκοι (πελοειδή, ωοειδή ή βιοκλάστες), πριν συγκολληθούν, έχουν υποστεί μικριτίωση. Στη συνέχεια συνδέονται μεταξύ των με μικροοργανισμούς (κυανοβακτήρια/φύκη ή επιφλοιωτικά τρηματοφόρα). Ακολουθούν διεργασίες τσιμεντοποίησης και ίσως ανακρυστάλλωσης που δημιουργούν ένα "μικριτικό" υλικό που δρα ως συγκολλητική ύλη. Ορισμένα συσσωματώματα χαρακτηρίζονται από βοτρυοειδή υφή που αποτελείται από συγκολλημένους σφαιρικούς κόκκους. Συχνά οι κόκκοι δεν είναι παρά μικριτιωμένα ωοειδή (βοτρυόλιθοι). Οι βοτρυόλιθοι (grapestones) σχηματίζονται σε περιοχές όπου τα κύματα και τα ρεύματα επαρκούν για να απομακρύνουν τους κόκκους μεγέθους αργίλου και ιλύος, έτσι ώστε να παραμείνουν μόνο κόκκοι μεγέθους άμμου. Αυτές οι περιοχές είναι συνήθως πολύ ρηχές, βάθους μικρότερου των 3m και μέγιστο βάθος 10-15m. Είναι όμως συνήθης η δημιουργία βοτρυολίθων και σε προστατευμένα περιβάλλοντα χαμηλής ενέργειας, πίσω από ωολιθικά αναχώματα, γιατί στα περιβάλλοντα αυτά κατά την διάρκεια επεισοδίων υψηλής ενέργειας, είναι

16

δυνατή η μεταφορά κόκκων, μεγέθους άμμου, από γειτονικά αναχώματα. Εκεί επιτρέπεται επίσης η δημιουργία δικτύου μικροβιακών οργανισμών, που συμβάλλει στη συγκόλληση των κόκκων. ΔΔ.. ΚΚΛΛΑΑΣΣΤΤΕΕΣΣ Μία τέταρτη κατηγορία μη-σκελετικών κόκκων είναι οι ασβεστολιθικοί κλάστες. Δύο είναι οι κυριότερες κατηγορίες κλαστών οι ενδοκλάστες και οι λιθοκλάστες (εξωκλάστες). Οι ενδοκλάστες, είναι θραύσματα ημιλιθοποιημένων ανθρακικών ιζημάτων που υφίστανται επαναδιοργάνωση μέσα στην ίδια περιοχή απόθεσης των ιζημάτων, π.χ. ενδοκλάστες δημιουργούνται κατά την ξήρανση των ιζημάτων (flat-pebble/edge-wise breccias). Ενδοκλάστες σχηματίζονται, επίσης, στις κατωφέρειες όπου λαμβάνει χώρα επανιζηματογένεση. Αντίθετα, οι λιθοκλάστες αντιπροσωπεύουν διαφορετικές λιθολογικές φάσεις, που δεν απαντούν στην περιοχή απόθεσης των ιζημάτων. Λόγου χάρη θραύσματα ρουδιστοφόρων ασβεστολίθων στο Τριτογενές. Ένας ιδιαίτερος τύπος ασβεστολιθικών ενδοκλαστών, που είναι πολύ συνήθεις σε θαλάσσιο περιβάλλον περιθωρίου, είναι και οι λεγόμενες "μαύρες λατύπες" (black pebbles). Πρόκειται για σκουρόχρωμους κλάστες, λιθολογίας ανάλογης με αυτήν του περιβάλλοντος στο οποίο απαντούν. Σε ορισμένους το μαύρο χρώμα οφείλεται σε εμποτισμό των από οργανικά διαλύματα, ενώ σε άλλους προέρχεται από καύση ή αντικατάσταση των από σιδηροπυρίτη. Γενικώς, οι "μαύρες-λατύπες" θεωρούνται δείκτες επιφανειών αερόβιας έκθεσης (παλαιοεδάφη).

17

ΣΣΚΚΕΕΛΛΕΕΤΤΙΙΚΚΟΟΙΙ ΚΚΟΟΚΚΚΚΟΟΙΙ

Οι ασβεστόλιθοι περιέχουν συνήθως μία μεγάλη ποικιλία σκελετικών κόκκων, που εξαρτάται βέβαια από την γεωλογική περίοδο και το περιβάλλον που αποτέθηκαν.

Γένη

Αραγωνίτης

Ασβεστίτης

Αραγωνίτης

& Ασβεστίτης

Ασβεστ/κά φύκη Κόκκινα * Πράσινα * Κοκκόλιθοι * Τρηματοφόρα Βενθονικά τρηματοφόρα * Πλαγκτονικά τρηματοφόρα * Σπόγγοι * Κοράλλια * * Βρυόζωα * Βραχιονόποδα * Ελασματοβράγχια * * * Γαστερόποδα * * * Κεφαλόποδα * Βελεμνίτες * Οστρακώδη * Τριλοβίτες * Εχινόδερμα *

Εικ. 9. Oρυκτολογική σύσταση των σκελετικών οργανισμών

Γι' αυτό, η σωστή αναγνώριση των σκελετικών κόκκων έχει μεγάλη σημασία για την ερμηνεία του περιβάλλοντος. Οι σκελετικοί κόκκοι αναγνωρίζονται επί τη βάσει του μεγέθους, του σχήματός των, της μικροδομής και της πρωτογενούς ορυκτολογίας (Εικ.9.). Παρουσιάζουν όμως την ίδια ορυκτολογική αστάθεια με αυτή των συγχρόνων ιζημάτων αβαθών περιβαλλόντων, λόγω του ότι συνίστανται πρωτογενώς από αραγωνίτη ή/και ασβεστίτη πλούσιο σε Mg (ΗΜC). Ως εκ τούτου τα αραγωνιτικά κελύφη ή οι θαλλοί φυτών υφίστανται ολοκληρωτική διάλυση κατά τη διαγένεση, όταν δηλαδή ο αραγωνίτης βρεθεί σε επαφή με ακόρεστα μετεωρικά διαλύματα. Κατά συνέπεια, όλοι οι οργανισμοί που πρωτογενώς είχαν αραγωνιτική ορυκτολογική σύσταση, χάνουν μερικώς ή και ολικώς την εσωτερική μικροδομή των (Εικ. 10.). Χωρίς τη συμβολή ενδολοθικών οργανισμών (φυκών, κυανοβακτρίων, μυκήτων κ.ά.), που δημιουργούν ένα λεπτό προστατευτικό μικριτικό κάλυμμα

18

(envelope) γύρω από τα κελύφη, που υπογραμμίζει το περίγραμμά τους, δεν θα ήταν δυνατή η αναγνώριση των σκελετικών κόκκων. Συγκεκριμένα, οι ενδολιθικοί οργανισμοί τρυπούν τους σκελετικούς κόκκους και στη συνέχεια οι διατρήσεις πληρούνται από μικριτική ιλύ. Οι κοιλότητες που προκύπτουν από τη διάλυση του αραγωνίτη ή ασβεστίτη πλούσιου σε Mg πληρούνται από ασβεστίτη πτωχό σε Mg, LMC (Εικ. 10.). Μόνο αν σπάσει το μικριτικό κάλυμμα, πριν προλάβει να αποτεθεί τσιμέντο μέσα στην κοιλότητα, καταστρέφεται το πρωτογενές σχήμα των σκελετικών κόκκων. Μία εναλλακτική άποψη, είναι η αντικατάσταση του αραγωνίτη από ασβεστίτη πτωχό σε Mg, μέσω μιας διεργασίας διάλυσης-καθίζησης (ασβεστιτίωσης). Στην περίπτωση αυτή διατηρείται η πρωτογενής μικροδομή του σκελετικού κόκκου.

Εικ. 10. Αντικατάσταση αραγωνιτικού κελύφους μαλακίου.

19

ΚΚΥΥΡΡΙΙΑΑ ΜΜΑΑΖΖΑΑ Η κυρία μάζα των περισσοτέρων ασβεστολίθων αποτελείται από ένα πυκνό, λεπτό κρυσταλλικό ασβεστίτη που είναι γνωστός ως μικρίτης (<4μm). Γενικά οι μικρίτες υφίστανται ανακρυστάλλωση σε μικροσπαρίτη (5-15μm) ή και σε ψευδοσπαρίτη (>50μm). Λόγω του ότι οι ασβεστόλιθοι υφίστανται συνήθως ανακρυστάλλωση, σκόπιμο είναι να χρησιμοποιείται για την περιγραφή των μία standard ταξινόμισή των σύμφωνα προς το μέγεθος των κρυστάλλων (Εικ. 11.).

Εικ. 11. Ονοματολογία κρυσταλλικών μεγεθών.

H προέλευση του μικρίτη παραμένει πάντως ένα μεγάλο πρόβλημα στην ιζηματολογία. Όπως και άλλα ασβεστολιθικά συστατικά είναι πολυγενετικός και λόγω της διαγένεσης που ακολουθεί συχνά είναι αδύνατον να διαπιστωθεί η προέλευσή του (Εικ. 12.).

Πολύ αδροκρυσταλλικός 1-4mm Αδροκρυσταλλικός 1-250μm Μεσοκρυσταλλικός 62-250μm Λεπτοκρυσταλλικός 16-62μm Πολύ λεπτοκρυσταλλικός 16-4μm Αφανοκρυσταλλικός ή Κρυπτοκρυσταλλικός 1-4μm

Εικ. 12. Διεργασίες προέλευσης του μικρίτη.

20

Στις ψηλές θερμοκρασίες και αλμυρότητες ή στις μεταβολές της μερικής πίεσης του CO2, ο μικρίτης μπορεί να είναι ένα χημικό ίζημα. Πάντως στα σύγχρονα θαλάσσια περιβάλλοντα δεν έχει διαπιστωθεί τέτοια διεργασία. Επίσης μπορεί να λάβει χώρα και απ' ευθείας βιογενής σχηματισμός μικρίτη, όπως όταν, επί παραδείγματι, συσσωρεύονται σκελετικά θραύσματα από ασβεστολιθικά φυτά (Coccolithophoridae). Όμως και η βιοδιάβρωση που προκαλούν ορισμένοι οργανισμοί καθώς μασούν ή τρυπούν το ανθρακικό υπόστρωμα μπορούν να δημιουργήσουν μικριτικό ίζημα. Η καθίζηση του μικρίτη ευνοείται από βιογενείς διεργασίες, όπως π.χ. στις λίμνες όπου η φωτοσύνθεση των φυκών προκαλεί ανθρακική καθίζηση (χημική προέλευση). Επίσης σε θαλάσσιο περιβάλλον περιθωρίου ή σε έλη γλυκέων υδάτων παράγονται τεράστιες ποσότητες μικρίτη από καθίζηση που επιτυγχάνεται μέσω κυανοβακτηρίων. Σε όλες τις προαναφερθείσες περιπτώσεις ο μικρίτης αντιπροσωπεύει ένα υλικό που αποτίθεται στην επιφάνεια των ιζημάτων. Όμως, σε κάποιες περιπτώσεις ο μικρίτης είναι διαγενετικής προέλευσης και στην πραγματικότητα αντιπροσωπεύει μία μορφή τσιμέντου. Λόγου χάρη, στους πεδογενετικούς σχηματισμούς η μικριτική μάζα είναι σαφώς δευτερογενής, καθ' όσον παίζει μερικώς το ρόλο τσιμέντου και μερικώς αντικαθιστά τους πρωτογενείς κόκκους. Μικριτικό τσιμέντο δημιουργείται και σε θαλάσσιο περιβάλλον. Με μικριτικό τσιμέντο πληρούνται, όπως είδαμε και οι διατρήσεις που σχηματίζουν μικριτικούς φακέλους γύρω από τούς ανθρακικούς κόκκους.

21

ΤΤΑΑΞΞΙΙΝΝΟΟΜΜΗΗΣΣΗΗ ΑΑΣΣΒΒΕΕΣΣΤΤΟΟΛΛΙΙΘΘΩΩΝΝ Για την ταξινόμηση των ασβεστολίθων έχουν προταθεί πολλές κατατάξεις, μορφολογικές ή/και γενετικές, οι οποίες χρησιμοποιούν συγκεκριμένες ιδιότητες, όπως λόγου χάρη το χρώμα, το μέγεθος των κρυστάλλων, τη σύσταση, τον ιστό, την υφή κ.α. Η κατά μέγεθος κόκκων ταξινόμηση των ασβεστολίθων διακρίνει τρεις (3) κατηγορίες: • ασβεστολουτίτες (κόκκοι <62μm) • ασβεσταρενίτες (κόκκοι 62μm-2mm) και • ασβεστορουδίτες (>2mm) H ταξινόμηση αυτή είναι καθαρώς μορφομετρική, αν και έχει περιορισμένες γενετικές προεκτάσεις, αναφορικά με το πιθανό επίπεδο ενέργειας, μεταφοράς και απόθεσης των κόκκων. Δεδομένου βεβαίως ότι ο κύριος στόχος, ακόμη και των πιο απλών πετρογραφικών αναλύσεων, είναι η ερμηνεία του περιβάλλοντος απόθεσης των ασβεστολίθων, είναι σαφές, ότι επιτυχέστερη ταξινόμηση θα είναι αυτή που συσχετίζει τις κοκκομετρικές και μορφομετρικές, ιδιότητες των κόκκων και του ιστού ενός ασβεστολίθου με κάποιες περιβαλλοντικές παραμέτρους, όπως επί παραδείγματι το επίπεδο ενέργειας. Γι' αυτό, επεκράτησαν οι ταξινομήσεις που βασίζονται στην ιδέα της ιστολογικής ωρίμανσης. Οι πλέον έγκυρες απ' αυτές είναι η ταξινόμηση του Folk (1959, 1962) και του Dunham (1962). O Folk καθορίζει τρία (3) κύρια συστατικά στους ασβεστολίθους: • τους σκελετικούς και μη-σκελετικούς κόκκους (βιοκλάστες, ωοειδή, πελοειδή και ενδοκλάστες) • την κυρία μάζα (μικρίτης) και • το υλικό συγκόλλησης των κόκκων (σπαρίτης) Σύμφωνα δε προς αυτόν τον διαχωρισμό διακρίνει τις ακόλουθες τέσσερις (4) κύριες κατηγορίες ασβεστολίθων (Εικ. 13., 14.) • σπαριτικοί αλλοχημικοί ασβεστόλιθοι (τα αλλοχημικά συστατικά συνδέονται με σπαρίτη) • μικριτικοί αλλοχημικοί ασβεστόλιθοι (τα αλλοχημικά συστατικά συνδέονται με μικριτική ύλη) και • μικριτικοί ασβεστόλιθοι χωρίς αλλοχημικά συστατικά και κατά περίπτωση με νησίδες σπαριτικού υλικού (δισμικρίτες). Η τελευταία κατηγορία αντιπροσωπεύει, είτε μικρίτες που έχουν υποστεί μερική ανακρυστάλλωση, ή μικρίτες με παραθυροειδή δομή λόγω ξήρανσης (λοφερίτες). • συνεκτικοί ασβεστόλιθοι που αντιπροσωπεύουν in-situ οργανικές δομές (βιολιθίτες).

22

Εικ. 13. Βασικοί ασβεστολιθικοί τύποι κατά Folk (1959). Η ταξινόμηση του Folk δεν αποσκοπεί απλά και μόνο να ταξινομήσει ένα πέτρωμα, αλλά ταυτόχρονα μας προϊδεάζει για τα επίπεδα ενέργειας του περιβάλλοντος απόθεσης. Επί παραδείγματι, ένας μικρίτης ή ένας στοιβαγμένος βιομικρίτης αντανακλά απόθεση σε περιβάλλον όπου η ενέργεια των ρευμάτων ή των κυμάτων ήταν ανεπαρκής για να απομακρύνει την ιλύ. Ενώ αντίθετα ένας καλά ταξινομημένος βιοσπαρίτης αντανακλά υψηλή ενέργεια περιβάλλοντος. Αν και η ταξινόμηση του Folk βρήκε θερμούς υποστηρικτές και χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα, εν τούτοις πιο διαδεδομένη και απλούστερη στη χρήση της είναι η ταξινόμηση του Dunham. Η ταξινόμηση αυτή βασίζεται στον ιστό του πετρώματος ή ιζήματος καθώς και στην τυχόν παρουσία οργανογενών δομών.

23

Eικ. 14. Ιστολογική ωρίμανση των ασβεστολίθων (κατά Folk, 1962).

Ιλύς > ⅔

Ιλύς ≈

Σπαρίτης

Σπαρίτης > ⅔

% Αλλοχημικά συστατικά

0 - 1%

1 - 10%

10 - 50%

> 50%

Πτωχή Ταξινό-μηση

Καλή Ταξινό-μηση

Στρογγυλο- ποίηση και

διάβρωση των κόκκων

Αντιπροσω- πευτικοί

Λιθολογικοί Τύποι

Μικρίτης & Δυσ- μικρίτης

Απολιθ. Μικρίτης

Αραιός Βιο-

μικρίτης

Στοιβαγ-μένος Βιομι-κρίτης

Ελαφρά Απο-

πλυμένος Βιο-

σπαρίτης

Μη

Ταξινο- μημένος Βιο-

σπαρίτης

Ταξινο- μημένος Βιο-

σπαρί-της

Βιο-

σπαρίτης με

στρογγυλο- ποιημένους κόκκους

Μικρίτης Σπαρίτης

24

Σύμφωνα προς την ταξινόμηση αυτή, τρείς (3) είναι οι κύριες υποδιαιρέσεις των ασβεστολίθων (Eικ. 15., 16.) • οι ιλυοστηριζόμενοι (mudstones, wackestones) • οι κοκκοστηριζόμενοι (packstones, grainstones) και • οι οργανογενείς ασβεστόλιθοι (boundstones). Aναγνωρίζεται επί πλέον και μία τέταρτη κατηγορία, αυτή των κρυσταλλικών ασβεστολίθων. Στην κατά Dunham ταξινόμηση, είναι σαφής η σχέση κάθε τύπου πετρώματος με το επίπεδο ενέργειας. Όμως αντίθετα προς τα πυριτοκλαστικά πετρώματα, όπου όλοι οι κόκκοι και το κύριο ποσοστό της ιλύος είναι συνήθως αλλόχθονα, στους ασβεστολίθους τόσον η μάζα όσον και οι κόκκοι μπορούν να δημιουργηθούν in-situ. Σύμφωνα προς την κατά Dunham ταξινόμηση των ασβεστολίθων οι δύο πρώτοι τύποι -mudstone, wackestone- είναι σαφές ότι αντανακλούν απόθεση σε περιβάλλον χαμηλής ενέργειας, όπου η παραγωγή αλλοχημικών συστατικών ήταν πολύ ελαττωμένη και η ιλύς ανάμεσά των δεν έχει αποπλυθεί. Αντίθετα οι δύο επόμενοι τύποι –packstone, grainstone- αντανακλούν απόθεση σε υψηλής ενέργειας περιβάλλον. Στην περίπτωση όμως των packstones δημιουργούνται κάποια ερωτηματικά, όπως “πως εισχώρησε ιλύς ανάμεσα στους κόκκους ;”. Επί πλέον ας μη μας διαφεύγει πως ένα ίζημα τύπου packstone μπορεί να είναι απλά wackestone που υπέστη συμπίεση και αφυδάτωση με αποτέλεσμα να μετατραπεί σε packstone. Σε πολλές περιπτώσεις δεν είναι δυνατή η απόδοση όρων στους ασβεστολίθους βάσει των παραπάνω δύο ταξινομήσεων. Η δυσκολία προκύπτει λόγω της διαγένεσης που έχουν υποστεί, που είναι υπεύθυνη για τη δημιουργία νέων ιστών, άσχετων προς το πρωτογενές περιβάλλον απόθεσης. Στις Εικ. 16. και 16.1. απεικονίζονται οι κύριοι μικροφασικοί τύποι των υφαλογενών ασβεστολίθων που αντιπροσωπεύουν βιοερματικούς υφαλογενείς σχηματισμούς (bioherms και mounds) ή βιοστρωματώδεις υφαλογενείς σχηματισμούς (biostromes). Οι βιοστρωματώδεις υφαλογενείς σχηματισμοί θεωρούνται, ευρέως, ότι αντιπροσωπεύουν στρώσεις από συντρίμμια υφαλογενούς προέλευσης, αν και ορισμένοι απ’ αυτούς τους σχηματισμούς δομούνται από εκτεταμένα, in-situ, υφαλογενούς δομής απολιθώματα (κυρίως stromatoporoids) και, ενδεχομένως, θα ήταν δυνατόν να ταξινομηθούν ως ύφαλοι. Ο Kershaw (1994), πρότεινε την ταξινόμηση των βιοστρωματωδών υφαλογενών σχηματισμών στις ακόλουθες τρείς κύριες κατηγορίες, με βασική παράμετρο το ποσοστό συμμετοχής in situ απολιθωμάτων: α) στους αυτοβιοστρωματώδεις σχηματισμούς, με ποσοστό 60% και πλέον, β) στους παραβιοστρωματώδεις σχηματισμούς, όπου τα δομικά στοιχεία έχουν αναστραφεί και καταστραφεί, ενώ το ποσοστό των in situ στοιχείων δεν υπερβαίνει το 20%, και γ) στους αλλοβιοστρωματώδεις σχηματισμούς, που αποτελούνται σχεδόν εξ’ ολοκλήρου από βιοκλάστες υφαλογενούς προέλευσης.

25

Εικ. 15. Ταξινόμηση ανθρακικών πετρωμάτων σύμφωνα με τον ιστό απόθεσης τους (Dunham, 1962).

ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΑΝΘΡΑΚΙΚΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ ΣΥΜΦΩΝΑ ΜΕ ΤΟΝ ΙΣΤΟ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΤΟΥΣ (κατά DUNHAM, 1962).

ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΙΜΟΣ ΙΣΤΟΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ

Αρχικά συστατικά μη συνδεδεμένα κατά την απόθεση (arenite και silt)

Περιέχει ιλύ (σωμάτια μεγέθους clay και silt) Ιλυο-στηριζόμενο

Ποσοστό κόκκων <10%

Mudstone

Ποσοστό κόκκων >10%

Wackestone

Κοκκο -στηριζόμενο

Packstone

Στερείται ιλύος και είναι κοκκο-

στηριζόμενο

Grainstone

Τα αρχικά συστατικά ήταν συνδεδεμένα

κατά την απόθεση…. όπως φαίνεται από την

παρουσία περιπλεγμένου

σκελετικού υλικού, στρώση αντίθετη προς

τη βαρύτητα ή κοιλότητες στρωμένες

με ίζημα που καλύπτονται

από οργανικό ή αμφισβητούμενο οργανικό υλικό,

που είναι πολύ μεγάλες για να αποτελούν ενδιάμεσα διάκενα.

Boundstone

ΜΗ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΙΜΟΣ ΙΣΤΟΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ

Κρυσταλλικά ανθρακικά

(υποδιαιρούνται σύμφωνα

με ταξινομήσεις αναφερόμενες στον φυσικό ή τη διαγένεση)

26

Εικ.16. Τροποποίηση της ταξινόμησης Dunham (1962) από Embry & Klovan (1972).

Τα πρωτογενή συστατικά

ήταν συνδεδεμένα κατά τη διάρκεια της απόθεσης

Τα πρωτογενή συστατικά δεν ήταν συνδεδεμένα

κατά τη διάρκεια της απόθεσης

Περισσότερο από 10%

μεγαλύτεροι κόκκοι (RUDITE)

Οι οργανισμοί δρουν σαν παγίδα ιζήματος

(π.χ. δενδροειδή κοράλλια)

Οι οργανισμοί

συγκολλούν ίζημα (π.χ. φύκη)

Οι οργανισμοί

δημιουργούν έναν σκελετό (π.χ. αλληλο-

εμπλεκόμενα κοράλλια)

Περιέχει ιλύ (μικριτική μάζα)

Δεν περιέχει ιλύ (σπαριτική μάζα)

BOUNDSTONE

Ιλυο-στηριζόμενο

Κοκκο-

στηριζόμενο

BAFFLESTONE

BINDSTONE

FRAMESTONE

FLOATSTONE

RUDSTONE

27

Εικ.16.1. Μικροφασικοί τύποι υφαλογενών ασβεστολίθων.

28

ΠΠOOΡΡΩΩΔΔΕΕΣΣ Η παρουσία κοιλοτήτων στους ασβεστολίθους είναι μία σημαντική παράμετρος ιδιαίτερα όσον αφορά την έρευνα για εντοπισμό κοιτασμάτων υδρογονανθράκων. Το πορώδες ενός πετρώματος αντιπροσωπεύει την αναλογία του ολικού πορώδους προς τον ολικό όγκο του πετρώματος και συνήθως αποδίδεται σε ποσοστό %. Στην πραγματικότητα ένα ανθρακικό reservoir κρίνεται ως αξιόλογο κυρίως επί τη βάσει της διαπερατότητας, παρά επί τη βάσει του πορώδους. Γιατί μερικά πετρώματα είναι πορώδη μεν, αλλά έχουν χαμηλές διαπερατότητες. Το πορώδες των ασβεστολίθων είναι πολύ χαμηλότερο από το πορώδες των ψαμμιτών. Υπάρχουν για παράδειγμα, ανθρακικά reservoirs με χαμηλό πορώδες 5-10%, ενώ το πλείστον των ψαμμιτικών reservoirs έχει τιμές 15-30%. Το πλείστον του πορώδους των ψαμμιτών είναι πρωτογενές και δημιουργείται κατά την απόθεση των κόκκων. Αντίθετα στους ασβεστολίθους το μεγαλύτερο ποσοστό του πορώδους είναι διαγενετικής προέλευσης (δευτερογενές). ΤΤύύπποοιι πποορρώώδδοουυςς Σύμφωνα προς την ταξινόμηση των Choquette & Pray (1970) τρεις (3) είναι οι κύριοι τύποι πορώδους: • Πορώδες που διατηρεί τους ιστολογικούς χαρακτήρες του πετρώματος. • Πορώδες που δεν διατηρεί ή τέμνει την δομή του πετρώματος. • Ενδιάμεσο πορώδες που διατηρεί ή όχι την πρωτογενή δομή. Διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι πορώδους (Εικ. 17.): Μεσοκοκκώδες πορώδες (Intergranular ή interparticle porosity). Πρόκειται για το πρωτογενές πορώδες που δημιουργείται κατά την απόθεση των ιζημάτων. Ενδοκοκκώδες πορώδες (Ιntragranular porosity). Πρόκειται για πορώδες που οφείλεται στην εσωτερική πρωτογενή μικροδομή των κόκκων ιδιαίτερα των σκελετικών. Μεσοκρυσταλλικό πορώδες (Intercrystalline porosity). Πρόκειται για δευτερογενές πορώδες που αναπτύσσεται σε ανακρυσταλλωμένους ασβεστόλιθους και δολομίτες. Πορώδες από διάλυση των κόκκων (Mouldic porosity). Πρόκειται για δευτερογενές πορώδες που δημιουργείται μετά τη διάλυση των κόκκων, λόγω της ασταθούς πρωτογενούς ορυκτολογικής των σύστασης (αραγωνίτης ή ασβεστίτης πλούσιος σε Mg). Η διάλυση του αραγωνίτη των βιοκλαστών και των ωοειδών, δημιουργεί βιοπορώδες και ωο-πορώδες αντίστοιχα (biomouldic /oomoldic porosity). Πορώδες ξήρανσης (Fenestral porosity). Πρόκειται για πορώδες που οφείλεται στη δημιουργία παραθυροειδών κοιλοτήτων και είναι σύνηθες στα περιπαλιρροιακά ιζήματα λόγω της ξήρανσης που υφίστανται.Το

29

ποσοστό του πορώδους αυτού είναι μικρό, λόγω της ταχείας πλήρωσης των παραθυροειδών κοιλοτήτων με ίζημα ή/και τσιμέντο(γεωπεταλική δομή).

"Προστατευτικό" πορώδες (Shelter porosity). Πρόκειται για πορώδες που δημιουργείται κάτω από μεγάλα κυρτά αλλοχημικά συστατικά.

"Ιστολογικό" πορώδες (Growth ή Framework porosity). Πρόκειται για πορώδες που δημιουργείται από τη σκελετική ανάπτυξη οργανισμών (π.χ. κοράλλια ή ασβεστολιθικά φύκη). Το πορώδες αυτό μπορεί να είναι σημαντικό στα σύγχρονα υφαλογενή ιζήματα, αλλά σπάνια διατηρείται στους παλαιούς σχηματισμούς, λόγω της υψηλής ταχύτητας ιζηματογένεσης γύρω από τους υφάλους και της πρώιμης τσιμεντοποίησης.

Εικ. 17. Τύποι πορώδους

Ρωγμάτωση

30

Πορώδες ρωγμών (Fracture porosity). Το πορώδες αυτό δεν διατηρεί τον πρωτογενή ιστό και διασχίζει τα ιστολογικά στοιχεία του πετρώματος. Ρωγμές δημιουργούνται συνήθως από την τεκτονική καταπόνηση, τη ξήρανση και τη διάλυση εβαποριτών. Πορώδες καναλιών (Channel porosity). Οι ασβεστόλιθοι υφίστανται διάλυση όταν βρεθούν σε ακόρεστα διαλύματα και δημιουργούν κανάλια κατά μήκος ρωγμών. Κανάλια αυτού του τύπου είναι συνήθη στους καρστικούς σχηματισμούς. Πορώδες μικρών κοιλοτήτων (Vuggy porosity). Πρόκειται για πορώδες που οφείλεται στην παρουσία πόρων, διαμέτρου >1/16mm που μόλις διακρίνονται με γυμνό μάτι. Το μεγαλύτερο ποσοστό αυτών των πόρων δημιουργείται από την αύξηση των μεσοκοκκώδων ή μεσοκρυσταλλικών πόρων ή από διάλυση που προκαλούν εδαφικά, πλούσια σε CO2, διαλύματα. Πορώδες "σπηλαίων" (Cavern porosity). Πρόκειται για πορώδες διαλυσιγενούς πρροέλευσης που οφείλεται στη δημιουργία σπηλαίων, στο πλαίσιο παλαιοκαρστικών διεργασιών. Πορώδες "λατυποποίησης" (Βrεccia porosity). Αποτελεί εξέλιξη του πορώδους "ρωγμών" και κατά συνέπεια έχει και αυτό τεκτονική ή διαλυσιγενή προέλευση. Μικρό ποσοστό πορώδους προκύπτει από διεργασίες βιοδιάτρησης, βιοαναμόχλευσης και συρρίκνωσης, λόγω ξήρανσης των ιζημάτων.

31

ΤΤΑΑΞΞΙΙΝΝΟΟΜΜΗΗΣΣΗΗ ΑΑΝΝΘΘΡΡΑΑΚΚΙΙΚΚΩΩΝΝ ΦΦΑΑΣΣΕΕΩΩΝΝ

Για τον καθορισμό και την ερμηνεία των ανθρακικών φάσεων λαμβάνονται υπ' όψιν η λιθολογία, η υφή, οι τύποι των κόκκων (συμπεριλαμβανομένων και των απολιθωμάτων ή των θραυσμάτων τους), το είδος και το ποσοστό των απολιθωμάτων, οι ιζηματοδομές, το χρώμα και οι διαγενετικοί χαρακτήρες. Πιο συγκεκριμένα, ο όρος "λιθόφαση" αναφέρεται σ’ έναν όγκο πετρώματος (ένα στρώμα ή ένα τμήμα στρώματος) που καθορίζεται βάσει των ως άνω ιδιαίτερων φυσικών και ιζηματολογικών χαρακτήρων του. Η "βιόφαση" βασίζεται στις παλαιοντολογικές διαφορές και η "ιχνόφαση" στα βιοΐχνη. Η λιθόφαση αντιπροσωπεύει το αποτέλεσμα ενός ιδιαίτερου αποθετικού υποπεριβάλλοντος και μπορεί να έχει υποστεί ποικίλη διαφοροποίηση κατά την πρώιμη διαγένεση. Συχνά, οι διαγενετικές διεργασίες επηρεάζουν την πρωτογενή δομή της λιθόφασης σε βαθμό που δεν καθίσταται πλέον δυνατή η αναγνώρισή τους. Σε μία ανθρακική ακολουθία μία λιθόφαση μπορεί να επαναλαμβάνεται πολλές φορές, ή να εξελίσσεται πλευρικά ή κάθετα σε μία άλλη. Πάντως, δεν μπορούμε να καταλήξουμε σε ερμηνεία του περιβάλλοντος λαμβάνοντας υπ’ όψη μία μεμονωμένη λιθόφαση. Για τον σκοπό αυτό θα πρέπει να ληφθεί υπ’ όψη η παραγένεση των λιθοφάσεων. Υπ’ αυτήν την έννοια, η παραγένεση λιθοφάσεων είναι μία ομάδα (λιθο)φάσεων, που απαντούν μαζί σ΄ένα συγκεκριμένο τμήμα της ανθρακικής ακολουθίας (συνήθως <1-2 m) και θεωρούνται ότι σχετίζονται γενετικά και περιβαλλοντικά. Ο Wilson (1975), αξιοποιώντας τις παρατηρήσεις που προέκυψαν από τη μελέτη της Ολοκαινικής ιζηματογένεσης, πρότεινε ένα σύστημα με 24 standard μικροφάσεις (Εικ. 18.). Κάθε (μικρο)φάση έχει μία συγκεκριμένη σύσταση, που είναι κατά κάποιο τρόπο διαγνωστική ενός ιδιαίτερου περιβάλλοντος. Υπάρχουν όμως και εξαιρέσεις, όπου ένας μικροφασικός τύπος απαντά σε περισσότερες φασικές ζώνες. Οι προς μελέτη φάσεις συγκρίνονται με τις standard μικροφάσεις του Wilson και κατ’ αυτόν τον τρόπο προσεγγίζουμε την ερμηνεία του περιβάλλοντος. Στο μοντέλο Wilson διακρίνονται 9 standard Φασικές Ζώνες (Εικ 19.). Ξεκινώντας από την ανοικτή βαθειά λεκάνη και προχωρώντας κατά μήκος της κατωφέρειας προς το περιθώριο της πλατφόρμας, φθάνουμε στην εσωτερική –καθ’ εαυτού- πλατφόρμα και στη συνέχεια στην ακτή (Εικ. 19.). Oι φασικές ζώνες είναι σαφές ότι αποτελούν ιδεαλιστικά μοντέλα, που, συνήθως, δεν ανταποκρίνονται στην πραγματικότητα. Για παράδειγμα, δεν συναντώνται απαραιτήτως όλες οι ζώνες, τόσον κατά την πλευρική όσον και κατά την κατακόρυφη παράμετρο. Επίσης η γεωλογική καταγραφή απέδειξε ότι είναι δυνατή η ανάπτυξη πλατφόρμας ακόμη και κατ’ ευθείαν πάνω στις ζώνες βαθιάς ιζηματογένεσης. Συχνά μάλιστα εμφανίζονται μόνο οι ζώνες 5 και 6 της πλατφόρμας και απουσιάζουν οι ζώνες 7, 8 ή 9 . Ας σημειωθεί, επίσης, ότι οι ζώνες 2, 3 και 4 παρουσιάζονται σπανίως . Το μοντέλο των Φασικών Ζωνών του Wilson ανταποκρίνεται μόνο σε τροπικά περιβάλλοντα και συγκεκριμένα σε πλατφόρμες με περιθώριο (Εικ. 20., υφαλώδες περιθώριο ή περιθώριο με ωολιθικά αναχώματα).

32

Εξυπακούεται, ότι το μοντέλο Wilson δεν βρίσκει απήχηση στα ψυχρά περιβάλλοντα, στα οποία ευνοείται η ανάπτυξη πλατφορμών ήπιας κλίσης (ramps) που στερούνται περιθωρίων (Εικ. 21.). Πρόσφατα, προτάθηκε τροποποίηση του μοντέλου Wilson (Εικ. 22.). Συγκεκριμένα, η Φασική Ζώνη 9, υποδιαιρέθηκε σε δύο υποζώνες: τη ΦΖ 9Α (εβαποριτικό περιβάλλον-ξηρό κλίμα) και τη ΦΖ 9Β (ιζήματα υγρού κλίματος). Προτάθηκε, επίσης, μία ακόμη νέα Φασική Ζώνη, η ΦΖ 10, για τους ασβεστολίθους που έχουν υποστεί τις διαδικασίες της μετεωρική διάλυσης-καθίζησης (καρστ, caliche). Παρά τις αδυναμίες του το μοντέλο Wilson έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία από πολλούς ερευνητές στην ανάλυση λεκανών.

33

ΚΚΥΥΡΡΙΙΟΟΙΙ ΧΧΑΑΡΡΑΑΚΚΤΤΗΗΡΡΕΕΣΣ ΤΤΩΩΝΝ ΦΦΑΑΣΣΙΙΚΚΩΩΝΝ ΖΖΩΩΝΝΩΩΝΝ ((κκααττάά WWii llssoonn,, 11997755)) ..

Φασική Ζώνη 1. Λεκάνη (fondothem). Επικρατεί η πελαγική ανθρακική ιζηματογένεση που επεισοδιακά διακόπτεται από ανθρακική τουρβιδιτική ιζηματογένεση. Κάτω από το όριο διάλυσης του ασβεστίτη σχηματίζονται ραδιολαρίτες και αργιλούχα ιζήματα Οι ασβεστόλιθοι είναι στρωσιγενείς και συχνά εμφανίζουν ρυθμικότητα. Η παρουσία λατυποπαγών και δομών ολίσθησης υποδηλώνουν επαναπόθεση ιζημάτων. Συχνά, οι ασβεστολιθικές στρώσεις εναλλάσσονται με κερατολιθικές στρώσεις (αντικατάσταση CaCO3 από SiO2 κατά την πρώϊμη διαγένεση). Στις ενδοκρατονικές και στις περιθωριακές κρατονικές λεκάνες (μειογεωσύγκλινο) λαμβάνει χώρα ιζηματογένεση κάτω από το επίπεδο οξυγόνωσης και κατά συνέπεια υπό συνθήκες στασιμότητας και αυξημένης αλμυρότητας (euxinic conditions). Εκεί αποτίθενται σκουρόχρωμοι ασβεστόλιθοι εναλλασσόμενοι με αργιλικούς σχιστολίθους (shales) ή/και ανυδρίτη. Χαρακτηριστική είναι η επίπεδη λεπτή στρώση (της τάξεως mm), η πλεξιδωτή–διασταυρούμενη στρώση και η μικρής κλίμακας ρυθμική εναλλαγή των ιζηματογενών φάσεων. Επικρατούν πλαγκτονικοί και νηκτικοί οργανισμοί (Μικροοργανισμοί: φύκη τρηματοφόρα, calpionellids, ακτινόζωα και διάτομα. Μακροοργανισμοί: πελεκύποδα, κρινοειδή, αμμωνίτες, πυριτικοί σπόγγοι και γραπτόλιθοι).

Φασική Ζώνη 2. Υφαλοκρηπίδα ανοικτής θάλασσας (deep undathem).

Ιζηματογένεση σε θαλάσσια ύδατα καλής οξυγόνωσης και κυκλοφορίας κανονικής αλμυρότητας και βάθους δεκάδων – εκατό μέτρων. Λόγω της χαμηλής κυματικής ενεργείας λαμβάνει χώρα ομογενής νηρητική ιζηματογένεση υφαλοκρηπίδας . Επικρατούν εναλλαγές απολιθωματοφόρων ασβεστολίθων (bioclastic wackestones) με μάργες. Κατά επεισόδια, λαμβάνει χώρα απόπλυση των ιζημάτων (bioclastic grainstones). Αντίθετα προς την Φασική ζώνη 1 τα ιζήματα της Φασικής ζώνης 2 έχουν υποστεί ομογενοποίηση μέσω βιοαναμόχλευσης. Τα στρώματα είναι μικρού-μέσου πάχους, με κυματοειδή-κονδυλώδη υφή. Η πανίδα είναι ποικίλη. Επικρατούν βραχιονόποδα κοράλλια, κεφαλόποδα και εχινόδερμα. Η ζώνη αυτή δεν έχει καταγραφεί στη σύγχρονη ιζηματογένεση.

34

Φασική Ζώνη 3. Όριο λεκάνης ή όριο βαθειάς υφαλοκρηπίδας

(clinothem, toe of slope).

To βάθος της ζώνης αυτής ποικίλει αρχίζοντας από τα βάθη της Ζώνης 2 και φθάνει μέχρι 200-300 μέτρα, βρίσκεται δηλαδή γενικά κάτω από τη βάση κυματισμού, και μόλις στο επίπεδο οξυγόνωσης. Επικρατούν λεπτοκρυσταλλικές ανθρακικές φάσεις (mudstones-wackstones) με ενδιαστρώσεις λατυποπαγών και βιοκλαστικών-λιθοκλαστικών packestones, με λεπτές ενστρώσεις αργιλικού-πυριτικού υλικού. Τα στρώματα είναι άλλοτε λεπτοστρωσιγενή και επιδεικνύουν ρυθμικότητα και άλλοτε συμπαγή χωρίς λεπτοστρωσιγενή υφή με δομές (mega)-ολίσθησης. Κατά θέσεις αναπτύσσονται βιολιθίτες, ενώ συνήθεις είναι η παρουσία των κερατολίθων. Στην ιζηματογένεση αυτής της ζώνης συμβάλλουν τόσον οι πελαγικοί οργανισμοί, όσον και λεπτομερές κλαστικό υλικό από τις γειτονικές ρηχές υφαλοκρηπίδες, γι’ αυτό και έχουμε ανάμειξη βενθονικών και πελαγικών οργανισμών.

Φασική Ζώνη 4. Πρόσθια κατωφέρεια της ανθρακικής πλατφόρμας (marine talus, clinothem).

Η περιοχή της κατωφέρειας βρίσκεται πάνω από το κατώτερο όριο οξυγόνωσης και μεταξύ της βάσης και του ανώτερου ορίου κυματισμού και έχει κλίση ~300. Πρόκειται για ασταθή, επανατοποθετημένα ιζήματα συντριμμάτων, που ποικίλλουν πολύ σε σχήμα και μέγεθος και δημιουργούν λεπτοκρυσταλλικές στρώσεις με δομές (mega)-ολίσθησης. Συμμετέχουν βιοκλαστικοί wackestones-packstones και σε ορισμένες περιπτώσεις ιλυόλιθοι και αργιλικοί σχιστόλιθοι, ενώ συχνή είναι η παρουσία λιθοκλαστών και στοιχείων της Ζώνης 5 (υφαλογενούς προέλευσης). Η λεπτοστρωσιγενής δομή της ακολουθίας διακόπτεται από μεγάλους ογκολίθους, συγγενετικές δομές ολίσθησης και ιζηματογενή λατυποπαγή. Κλαστικό υλικό ηπειρωτικής προέλευσης είναι σπάνιο. Η πανίδα αποτελείται από αλλόχθονα στοιχεία, καθώς και από ποικίλους επιφλοιωτικούς οργανισμούς.

Φασική Ζώνη 5. Οργανικοί ύφαλοι ή όριο πλατφόρμας.

Οι ύφαλοι του περιθωρίου της υφαλοκρηπίδας ποικίλλουν ανάλογα προς την ενέργεια των υδάτων, τη κλίση της κατωφέρειας, την οργανική παραγωγικότητα, το ποσοστό συμμετοχής σκελετικών οργανισμών, που συγκολλούν ή παγιδεύουν ίζημα, καθώς και τη συχνότητα αερόβιας έκθεσης και τσιμεντοποίησης. Πρόκειται για συμπαγείς ασβεστολίθους και δολομίτες, που κατά θέσεις αποτελούνται αποκλειστικά από οργανισμούς και δημιουργούν εκτεταμένους ή μεμονωμένους βιολιθίτες (patch reefs). Οι ενδιάμεσοι χώροι πληρούνται από αρενιτικά ή μικριτικά ιζήματα, ενώ συχνή

35

είναι η παρουσία κοιλοτήτων. Κλαστικό υλικό ηπειρωτικής προέλευσης δεν υπάρχει. Το μέγεθος των σκελετικών οργανισμών καθορίζεται από την ενέργεια των υδάτων. Στην Εικ. 20. απεικονίζεται η κατανομή των φάσεων του υφαλώδους περιθωρίου μιας πλατφόρμας, που αντιστοιχούν στα έξής υποπεριβάλλοντα: α. πρόσθια ζώνη του υφάλου (reef front-forereef), β. κορυφή του υφάλου (reef flat-reef crest) και γ. υπήνεμη ζώνη του υφάλου (backreef).

Φασική Ζώνη 6. Άμμοι απόπλυσης στο άκρο της πλατφόρμας. Χαρακτηρίζει αναχώματα, παράκτιες ζώνες, ριπίδια ή ζώνες παλιρροιακών αναχωμάτων, καθώς και αιολικούς αμμόλοφους στα νησιά, που εκτείνονται από περιοχές που βρίσκονται πάνω από το επίπεδο της θάλασσας και φθάνουν μέχρι 5-10m βάθος. Οι καλά αποπλυμένες ασβεστολιθικές άμμοι, που αποτίθενται υπό συνθήκες κανονικού θαλάσσιου και καλά οξυγονωμένου περιβάλλοντος, δημιουργούν μετατοπιζόμενα υποστρώματα, αφιλόξενα στους ευαίσθητους και απροσάρμοστους βενθονικούς οργανισμούς. Πρόκειται για δολομιτικούς ασβεσταρενίτες με διασταυρωμένες στρώσεις (καλά ταξινομημένους grainstones με ωοειδή, βιοκλάστες κ.λ.π.). Σ’ αυτούς τους σχηματισμούς είναι δυνατή η παρουσία κλαστικού χαλαζία. Η πανίδα αποτελείται από σπασμένους και διαβρωμένους βιοκλάστες βενθονικών οργανισμών που ζουν στις Ζώνες 4 ή 5 και λίγους οικολογικά προσαρμοσμένους τύπους, όπως τα γαστερόποδα, τα dasycladaceae φύκη και ορισμένα τρηματοφόρα (αυτόχθονοι οργανισμοί).

Φασική Ζώνη 7. Ανοικτή πλατφόρμα (λιμνοθάλασσα υφαλοκρηπίδας / shallow undathem).

Aνοικτές λιμνοθάλασσες, κόλποι και στενά πίσω από το άκρο της εξωτερικής πλατφόρμας, βάθους κυμαινόμενου από λίγα μέτρα έως δεκάδες μέτρα, όπου η κυκλοφορία των υδάτων είναι πολύ μέτρια. Η αλμυρότητα στις περιοχές αυτές ποικίλλει από κανονική θαλάσσια σε ελαφρά αυξημένη και κατά συνέπεια αποκλείεται η επιβίωση ορισμένων οργανισμών (stenohaline). Επικρατούν διάφοροι λιθολογικοί τύποι όπως mudstones, βιοκλαστικοί wackestones και grainstones, καθώς επίσης και lumachelles με άφθονη και ποικίλη πανίδα από μαλάκια, αρθόποδα, σπόγγους, τρηματοφόρα και ιδιαίτερα φύκη, που παγιδεύουν και σταθεροποιούν λεπτομερές ίζημα (μεμονωμένα υφαλώδη σώματα). Συχνή είναι η παρουσία λεπτών ενστρώσεων κλαστικού υλικού. Τα αποτιθέμενα ιζήματα υφίστανται συνήθως βιοαναμόχλευση.

36

Φασική Ζώνη 8. Υφαλοκρηπίδα περιορισμένης κυκλοφορίας και

παλιρροιακά επίπεδα. Λεπτομερή ιζήματα πολύ ρηχών λιμνών και λιμνοθαλασσών, που χαρακτηρίζονται από περιορισμένη κυκλοφορία και αυξημένη αλμυρότητα. Γεωγραφικά οι λιμνοθάλασσες κατανέμονται πίσω ή μεταξύ των υφαλογενών περιθωρίων. Η παλιρροιακή ιζηματογένεση χαρακτηρίζεται από ασβεστολιθική ιλύ στις ενδοπαλιρροιακές ζώνες και αδρομερές ίζημα στα παλιρροιακά κανάλια και τις ακτές. Τοπικά λαμβάνει χώρα απόθεση αιολικών ιζημάτων. Το περιβάλλον δεν ευνοεί την επιβίωση οργανισμών. Οι κύριοι λιθολογικοί τύποι είναι mudstones ή wackestones με πελοειδή και υψηλό ποσοστό δολομίτη. Επίσης λεπτοστρωσιγενείς mudstones με παραθυροειδείς δομές και στρωματολίθους, λιθοκλαστικοί wackestones και αμμώδεις φάσεις με διασταυρωμένες στρώσεις. Το ποσοστό συμμετοχής οργανισμών είναι υψηλό, αλλά η βιοποικιλότητα χαμηλή. Επικρατούν κυρίως γαστερόποδα, φύκη, ορισμένα τρηματοφόρα (π.χ. Miliolidae) και οστρακώδη.

Φασική Ζώνη 9. Εβαπορίτες πλατφόρμας.

Επιπαλιρροιακό περιβάλλον (supradital) περιορισμένης πλατφόρμας, που αναπτύσσεται σε συνθήκες ξηρού κλίματος (sabkhas). Στην περιοχή αυτή, όπου σποραδικά μόνο φθάνουν θαλάσσια ύδατα, δημιουργείται γύψος ή ανυδρίτης, καθώς κεκορεσμένα διαλύματα μετακινούνται προς τα κάτω, ανάμεσα στα ιζήματα ή σπρώχνονται προς τα πάνω μέσω εξάτμισης. Το καθιζάνον θειϊκό ίζημα είναι ασταθές και είναι δυνατόν να παραμορφωθεί μέσω κρυσταλλικής αύξησης, απορρόφησης ύδατος ή συμπίεσης. Οι επικρατούντες λιθολογικοί τύποι είναι κονδυλώδης ανυδρίτης, εναλλαγές λεπτοστρώσεων γύψου και δολομίτη ή/και λατυποπαγή απόπλυσης-κατάρρευσης (solution-collapse breccias). Συχνά οι λιθολογικοί αυτοί τύποι συνοδεύονται από τα ονομαζόμενα “κόκκινα στρώματα” (red beds) και χαρακτηρίζονται από ρωγμές ξήρανσης, στρωματολίθους, θρομβολιτικές δομές και κρούστες πεδογενετικής εξαλλοίωσης. Συχνή επίσης είναι η παρουσία κλαστικού υλικού ηπειρωτικής προέλευσης. Στο περιβάλλον αυτό δεν είναι δυνατή η επιβίωση οργανισμών, εκτός των φυκών (blue-green algae).

37

Εικ. 18. Standard μικροφασικοί τύποι κατά Wilson (1975) και Flügel (1972, 1982). SMF

1

2

3

4

5

Λιθολογία Σκούρος αργιλώδης mudstone ή wackestone, πλούσιος σε οργανικό υλικό ή ασβεστόλιθος με βελόνες πυριτικής σύστασης (spιculite). Οι βελόνες συχνά έχουν αντικατασταθεί από ασβεστίτη. Πολύ λεπτοκρυσταλλικός grainstone ή packstone, με μικρούς βιοκλάστες και πελοειδή και διασταυρωμένες στρώσεις. Πελαγικός mudstone και wackestone. Η μικριτική ιλύς περιέχει διάσπαρτα πελαγικά μικροαπολιθώματα (π.χ. ραδιολάρια ή τρηματοφόρα Globigerinids) ή μακροαπολιθώματα (θραύσματα μαλακίων). Μικρολατυποπαγής ή βιοκλαστικός-λιθοκλαστικός packstone. Στρογγυλεμένοι κόκκοι, συνήθως ταξινομημένοι. Πολύμεικτος ή μονόμεικτος. Συμμετέχει κλαστικό υλικό (χαλαζίας, θραύσματα κερατολίθων και ασβεστολίθων) Grainstone-packstone ή floatstone με υφαλογενείς βιοκλάστες και γεωπεταλική δομή.

Περιβάλλον/Ζώνη Λεκάνη, βαθύ περιβάλλον με μικρή ταχύτητα ιζηματογένεσης (FZ 1). FZ 1. Υφαλοκρηπίδα ανοικτής θάλασσας κοντά στο κατώτερο τμήμα της ηπειρωτικής κατωφέρειας (FZ 2). Βαθύτερο όριο υφαλοκρηπίδας (FZ 3). Λεκάνη, βαθύ περιβάλλον με αργή ιζηματογένεση (FZ 1) ή βαθύτερο όριο υφαλοκρηπίδας (FZ 3). FZ 3. Επανιζηματογενείς ασβεστόλιθοι-foreslope- (FZ 4). Παρειά υφάλου (FZ 4).

38

6

7 8 9 10 11 12

Υφαλογενής Rudstone με μεγάλους βιοκλάστες και με υφαλογενή θραύσματα. Δεν συμμετέχει ιλύς. Boundstone. In situ ανάπτυξη οργανογενών δομών (framestone, bindstone, bafflestone). Wackestone με ολόκληρους οργανισμούς μέσα σε μικριτική μάζα. Λίγοι βιοκλάστες. Βιοκλαστικός wackestone ή βιοκλαστικός μικρίτης. Θραύσματα διαφόρων οργανισμών που έχουν ομογενοποιηθεί με βιοαναμόχλευση. Μικριτίωση των βιοκλαστών. Packstone-wackestone με επιφλοιωμένους και διαβρωμένους βιοκλάστες. Grainstone με επιφλοιωμένους βιοκλάστες σε σπαριτικό τσιμέντο. Coquina, βιοκλαστικός packstone, grainstone ή rudstone με συγκεντρώσεις οργανισμών. Επικρατούν μερικοί τύποι οργανισμών (π.χ. κρινοειδή, ασβεστολιθικά φύκη).

Έμπροσθεν κατωφέρεια υφάλου. Υλικά από τον ύφαλο. Σύνηθες σε ζώνες υψηλής ενέργειας (FZ 4).

Υφαλογενής σχηματισμός στα περιθώρια της πλατφόρμας (FZ 5).

FZ 5. Λιμνοθάλασσα υφαλοκρηπίδας με ανοικτή κυκλοφορία. Χαμηλή

ενέργεια υδάτων, κάτω από τη βάση των κυμάτων (FZ 7).

FZ 2. Ρηχά ύδατα, με ανοικτή κυκλοφορία, στο επίπεδο κυμάτων

ή κοντά σ' αυτά (FZ 7).

FZ 2. Οι κόκκοι προέρχονται από περιβάλλον υψηλής ενέργειας και έχουν μετακινηθεί προς τοπικές

κατωφέρειες, σε χαμηλής ενέργειας περιβάλλοντα (FZ 7).

Αποπλυμένες άμμοι στο άκρο της πλατφόρμας. Στις περιοχές αυτές είναι σταθερή η ενέργεια των κυμάτων στο ή πάνω από το

επίπεδο της βάσης των κυμάτων (FZ 6).

Κατωφέρεια και άκρο της υφαλοκρηπίδας (FZ 6).

39

13

14 15 16 17 18 19

Grainstone με ογκοειδή (ογκοσπαρίτης). Lags. Συγκέντρωση επιφλοιωμένων και στρογγυλοποιημένων κόκκων (λιθοκλάστες), κατά θέσεις αναμεμειγμένα με ωοειδή και πελοειδή, έντονα εμποτισμένων με οξείδια Fe κατά μήκος λεπτοστρώσεων. Ωόλιθοι με καλά ταξινομημένα και καλοσχηματισμένα ωοειδή, διαμέτρου 0,5-1,5mm. Πάντα με διασταυρωμένες στρώσεις. Iστός στοιβαγμένος. Grainstone με πελοειδή. (πιθανώτατα κοπρόλιθοι), κατά θέσεις αναμεμειγμένος με συγκεντρώσεις οστρακωδών ή τρηματοφόρων. Grapestone (βοτρυόλιθος, πελσπαρίτης ή grainstone με συσσωματώματα κόκκων, μεμονωμένα και συγκολλημένα πελοειδή και μερικούς επιφλοιωμένους κόκκους. Grainstone με τρηματοφόρα ή dasycladaceae. Λοφερίτης, λεπτοστρωσιγενής mudstone-wackestone που κατά περίπτωση εξελίσσεται σε πελσπαρίτη με παραθυροειδείς δομές. Οστρακώδη και πελοειδή, λίγα διάσπαρτα τρηματοφόρα, γαστερόποδα και φύκη.

Περιοχές μέτριας ενέργειας, πολύ ρηχά ύδατα (FZ 6). Αργή απόθεση αδρομερούς υλικού σε ζώνη απόπλυσης (FZ 6). Υψηλής ενέργειας περιβάλλον σε ωολιθικά αναχώματα, ακτές και παλιρροιακά αναχώματα (FZ 6). FZ 7. Πολύ ζεστά ρηχά ύδατα, με μέτρια κυκλοφορία (FZ 8). FZ 7. Υφαλοκρηπίδα με περιορισμένη κυκλοφορία και περιπαλιρροιακά επίπεδα (FZ 8). FZ 7. Παλιρροιακά αναχώματα και κανάλια λιμνοθάλασσας (FZ 8). Περιορισμένοι κόλποι και μικρές λίμνες (FZ 8).

40

20 21 22 23

24

Στρωματολιθικός mudstone με φύκη. Δομές φυκών, σε λεπτοκοκρυσταλλικό μικριτικό ίζημα. Μικρίτης με μεγάλα ογκοειδή, wackestone ή floatstone. Μη λεπτοστρωσιγενής, ομογενής, μη-απολιθωματοφόρος καθαρός μικρίτης, πιθανή η παρουσία εβαποριτικών ορυκτών. Rudstone ή floatstone με αδρομερείς λιθοκλάστες και βιοκλάστες. Οι λιθοκλάστες συνήθως συνίστανται από μη απολιθωματοφόρο μικρίτη ή ασβεστοσιλτίτη. Ιλύς απαντά σποραδικά. Ενίοτε διασταυρωμένες στρώσεις.

Συχνά στη μεσοπαλιρροιακή ζώνη (FZ 8, FZ 9). Περιπαλιρροιακές μικρές λίμνες (FZ 8). Χαμηλής ενέργειας περιβάλλοντα, ρηχά ύδατα, όπισθεν του υφάλου. Συχνά στην άκρη λιμνών ή καναλιών (FZ 8). FZ 8. Λίμνες περιπαλιρροιακού περιβάλλοντος,υψηλής αλμυρότητας (FZ 9). FZ 8. Ενδολατυποπαγή (intraformational breccia). Συσσώρευση υλικού σε παλιρροιακά κανάλια (lags).

41

FZ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

SMF

1,2,3

2,8, 9,10

2,3,4

4,5,6

7,11, 12

11,12,

13,14, 15

8,

9,10,16, 17,18

16,17, 18,19, 20,21, 22,24

20,23

ΞΗΡΑ

STANDARD FACIES ZONES (FZ) 1 - 9 &

STANDARD MICROFACIES TYPES (SMF) 1 - 24

FZ 1: Λεκάνη (βαθιά ύδατα, τουρβιδίτες) 2: Υφαλοκρηπίδα ανοικτής θάλασσας (βαθιά νηρητική ιζηματογένεση) 3: Όριο λεκάνης ή όριο βαθιάς υφαλοκρηπίδας (ανθρακικό κλαστικό και πελαγικό υλικό) 4: Πρόσθια κατωφέρεια (ασταθής ιζηματογένεση με συντρίμμια) 5: Ύφαλοι ή όριο πλατφόρμας (οργανογενής ύφαλος) 6: Άμμοι στο άκρο της πλατφόρμας (απόπλυση) (παράκτιες περιοχές ή παλιρροιακά αναχώματα, αιολικά ιζήματα σε νησιά) 7: Ανοικτή πλατφόρμα 8: Περιορισμένη πλατφόρμα (λιμνοθάλασσες και παράκτιες λίμνες, περιορισμένης κυκλοφορίας) 9: Εβαπορίτες πλατφόρμας (Γύψος-Ανυδρίτης-Ξηρό κλίμα-Επιπαλιρροιακές περιοχές)

α. Θαλάσσιο επίπεδο γ. Βάση καταιγίδων

Εικ. 19.

α β γ δ

α. Θαλάσσιο επίπεδο γ. Βάση καταιγίδων β. Βάση κυματισμού δ. Επίπεδο οξυγόνωσης

42

ΥΦΑΛΩΔΕΣ ΠΕΡΙΘΩΡΙΟ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ

Εικ. 20. Υφαλώδες περιθώριο πλατφόρμας

Υπήνεμη Ζώνη του Υφάλου (Back Reef)

Επίπεδο του Υφάλου (Reef Flat)

Κορυφή του Υφάλου (Reef Crest)

Μέτωπο του Υφάλου (Reef Front)

Πρόσθια Ζώνη του Υφάλου (Fore Reef)

Λεκάνη (Basin)

Bafflestones-Floatstones

Mudstones, Δολομίτες και Εβαπορίτες

Rudstones

Bindstones- Framestones

Bafflestones

Rudstones

Argillaceous

lime mudstones

s.l.

43

Εικ.21. Μοντέλο ανθρακικής πλατφόρμας ήπιας κλίσης.(Ομοκλινής πλατφόρμα τύπου “ramp”).

44

Εικ. 22. Ανθρακική πλατφόρμα με περιθώριο. Φασικές ζώνες στο τροποποιημένο μοντέλο Wilson.

45

AANNΘΘΡΡΑΑΚΚΙΙΚΚΗΗ ΙΙΖΖΗΗΜΜΑΑΤΤΟΟΓΓΕΕΝΝΕΕΣΣΗΗ

11.. ΓΓεενν ιι κκάά

Όπως είναι γνωστό, για την κατανόηση των συνθηκών απόθεσης των παλαιών ανθρακικών σχηματισμών, χρησιμοποιούνται δεδομένα και παρατηρήσεις από περιοχές σύγχρονης ανθρακικής ιζηματογένεσης, όπως είναι η πλατφόρμα των Μπαχάμας, η υφαλοκρηπίδα της Φλώριδας και ο Περσικός Κόλπος. Πριν προβούμε όμως σε οποιοδήποτε συσχετισμό, σύγχρονης και παλαιάς ανθρακικής ιζηματογένεσης, δεν θα πρέπει να μας διαφεύγουν ορισμένα σημαντικά δεδομένα, όπως: • Σε πολλές περιοχές σύγχρονης ανθρακικής ιζηματογένεσης, λόγω των παγετώνων του Πλειστοκαίνου και των μεγάλων διακυμάνσεων του θαλασσίου επιπέδου που προκάλεσαν τα τελευταία 106 χρόνια, η ιζηματογένεση άρχισε μόλις πριν μερικές χιλιάδες χρόνια (4000-5000 χρόνια πριν). Τα πάχη των σύγχρονων ανθρακικών σχηματισμών είναι της τάξεως λίγων μόνο μέτρων, αν και σε περιοχές ενεργούς υφαλογενούς ανάπτυξης τα πάχη, σε διάστημα 5000-6000 χρόνια από σήμερα έχουν φθάσει μέχρι τα 14m. • Στη σύγχρονη εποχή, η στάθμη του θαλασσίου επιπέδου, συγκρινόμενη με την στάθμη που επικρατούσε κατά τη διάρκεια του Φανεροζωικού, είναι σχετικά χαμηλή. Γι’ αυτόν τον λόγο, στη σύγχρονη εποχή, δεν είναι τόσο εξαπλωμένες οι φάσεις θαλάσσιας ανθρακικής ιζηματογένεσης μικρού βάθους, όπως ήταν σε ορισμένες χρονικές περιόδους του Φανεροζωικού. Για παράδειγμα, δεν υπάρχουν εκτεταμένες,μικρού βάθους λεκάνες, στις οποίες θα συσσωρεύονταν ανθρακικά ιζήματα (επιηπειρωτικές λεκάνες), ενώ στο παρελθόν υπήρχαν τεράστιες πλατφόρμες, το βάθος των οποίων δεν ξεπερνούσε το μισό μέτρο. • Τα σύγχρονα ανθρακικά ιζήματα δημιουργούνται σχεδόν αποκλειστικά μέσω βιογενών διεργασιών, εκτός των ωοειδών και ορισμένων ιζημάτων ασβεστολιθικής ιλύος, που δημιουργούνται μέσω χημικών διεργασιών. Οι τύποι όμως, των οργανισμών που συμβάλλουν με τα σκελετικά τους στοιχεία στη δημιουργία των ασβεστολίθων, διαφοροποιούνται δραστικά στη διάρκεια του Φανεροζωικού, καθ’ όσον μερικές ομάδες οργανισμών εξελίσσονται σε νέες ομάδες, ενώ άλλες ομάδες εξαφανίζονται παντελώς. Επιπροσθέτως, η κύρια ορυκτολογική σύσταση των σκελετικών στοιχείων των οργανισμών, καθώς και των ανόργανων ιζημάτων CaCO3, ποικίλλει στις διάφορες γεωλογικές περιόδους, ανάλογα με τις διακυμάνσεις του χημισμού της υδρόσφαιρας και της ατμόσφαιρας. Η διαφοροποίηση αυτή, αντανακλά στην ορυκτολογική σύσταση των σχηματισμών, με αποτέλεσμα οι σύγχρονοι ανθρακικοί σχηματισμοί να διαφέρουν ορυκτολογικά από τους παλαιότερους. Είναι λοιπόν φανερό, ότι δεν είναι πάντα δυνατή η ερμηνεία των συνθηκών απόθεσης των παλαιών ανθρακικών σχηματισμών λαμβάνοντας υπ' όψιν μόνο τα δεδομένα της σύγχρονης ανθρακικής ιζηματογένεσης.

46

22.. ΠΠααρράάγγοοννττεεςς πποουυ εελλέέγγχχοουυνν ττηηνν ααννθθρραακκιικκήή ιιζζηημμααττοογγέέννεεσσηη Η ανθρακική ιζηματογένεση επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες, αλλά δύο είναι εκείνοι που παίζουν τον πιο καθοριστικό ρόλο και διαμορφώνουν ταυτόχρονα και την στάθμη των θαλασσίων υδάτων: (1) Το γεωτεκτονικό περιβάλλον και (2) το κλίμα Το γεωτεκτονικό περιβάλλον καθορίζει βασικά τον τύπο του περιβάλλοντος της ανθρακικής ιζηματογένεσης. Για παράδειγμα, σε περίπτωση ανθρακικής ιζηματογένεσης σε πλατφόρμα, η κατανόηση του γεωτεκτονικού περιβάλλοντος μας βοηθάει να διευκρινίσουμε σε ποιόν από τους πέντε (5) κύριους τύπους πλατφόρμας έχουν αποτεθεί τα ιζήματά μας (πλατφόρμα με περιθώριο, πλατφόρμα ήπιας κλίσης, ηπειρωτική πλατφόρμα, απομονωμένη πλατφόρμα ή απότομα βυθισμένη πλατφόρμα, Εικ. 23.). Το γεωτεκτονικό περιβάλλον καθορίζει επίσης, την τοπογραφία της ενδοχώρας και την ένταση της ποταμοχειμάρριας εκφόρτωσης, ελέγχει δηλαδή μία από τις πρωταρχικές απαιτήσεις της ανθρακικής ιζηματογένεσης, που είναι η απουσία πυριτοκλαστικού υλικού. Είναι γνωστό ότι το πυριτοκλαστικό υλικό, εκτός του ότι διαλύει το ανθρακικό υλικό, παίζει και ζημιογόνο ρόλο στην παραγωγή ανθρακικού υλικου, ιδιαίτερα στη γένεση των κοραλλιογενών υφάλων. Το κλίμα καθορίζει την κυκλοφορία των υδάτων, τη θερμοκρασία, την αλμυρότητα, τη προμήθεια θρεπτικών συστατικών, το στροβιλισμό, καθώς και την ένταση των καταιγίδων, των παλιρροιακών ρευμάτων και των κυμάτων. Για παράδειγμα, μικρού θαλάσσιου βάθους ανθρακικά ιζήματα μπορούν να αποτεθούν οπουδήποτε, αν βέβαια δεν έχουμε απόθεση ηπειρωτικού κλαστικού υλικού. Το optimum της ανθρακικής ιζηματογένεσης επιτυγχάνεται σε περιοχές πτωχές σε κλαστικό υλικό, αλλά με υψηλή βιολογική παραγωγικότητα, που επιτυγχάνεται σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη, κυρίως γύρω στους 300, εκατέρωθεν του Ισημερινού. Η ανάπτυξη των κοραλλίων και των πρασινοφυκών, που όπως είναι γνωστό, αποτελούν σημαντικούς οργανισμούς παραγωγής ανθρακικού ιζήματος ευνοείται μόνο στα ζεστά τροπικά ύδατα. Αντίθετα, τα μαλάκια και τα ασβεστολιθικά ερυθροφύκη είναι πιο ανθεκτικά και επιβιώνουν, δημιουργώντας αξιόλογες αποθέσεις, μέχρι και σε πολύ υψηλά πλάτη (760 Ν στην Αρκτική Νορβηγία).

47

Εικ. 23. Κύριοι τύποι πλατφορμών.

Μεταβολές των περιβαλλοντικών συνθηκών (λ.χ. βιταμινών και /ή θερμοκρασίας) είναι δυνατόν να προκαλέσουν μεταβολή της στρωματογραφικής κατανομής και της αρχιτεκτονικής των φάσεων, εάν και εφ’ όσον επηρεάζουν το βιολογικό σύστημα. Η θερμοκρασία και η αλμυρότητα, είναι οι πλέον κρίσιμοι παράγοντες που επηρεάζουν τον οργανικό κόσμο και ανάλογα ευνοούν ή όχι την ανάπτυξη κάποιων οργανισμών. Με βάση τις τιμές των παραμέτρων αυτών, διακρίνονται τρεις (3) χαρακτηριστικές “παραγενέσεις” οργανισμών : • Chlorozoan: Τα ιζήματα είναι πλούσια σε κοράλλια (hermatypic), ασβεστολιθικά πρασινοφύκη και μη-σκελετικούς ανθρακικούς κόκκους, όπως ωοειδή, πελοειδή και σύνθετους κόκκους (π.χ. βοτρυόλιθοι). Η παραγένεση αυτή χαρακτηρίζει περιοχές μικρού πλάτους (τροπικές ολιγοτροφικές πλατφόρμες), παύει να υφίσταται σε θερμοκρασίες <15ο C και αντέχει μόνο σε μία στενή ζώνη αλμυρότητας (32-40‰). Τα ωοειδή και οι σύνθετοι κόκκοι σχηματίζονται σε περιοχές που η μέση θερμοκρασία υπερβαίνει συνήθως τους 18

0C. Τα κοράλλια είναι ευπρόσβλητα σε πολύ

κρύα ή σε πολύ θερμά ύδατα, και μάλιστα όταν είναι ιδιαίτερα χαμηλής αλμυρότητας. Επίσης, εμφανίζουν μια τάση να περιορίζονται στις υποτροπικές ζώνες, πλάτους 15

0-25

0, όπου οι ταχύτητες εβαποριτίωσης

πλατφόρμα ήπιας κλίσης (ramp)

πλατφόρμα με περιθώριο (rimmed shelf)

ηπειρωτική πλατφόρμα (epeiric platform)

απότομα βυθισμένη πλατφόρμα (drowned platform)

απομονωμένη πλατφόρμα (isolated platform)

48

υπερβαίνουν την ταχύτητα καθίζησης και κατά συνέπεια η αλμυρότητα είναι ελαφρά υψηλότερη. • Chloralgal: Τα ιζήματα χαρακτηρίζονται μόνο από την παρουσία ασβεστολιθικών πρασινοφυκών. Όταν η αλμυρότητα αυξάνεται παύουν να ζουν τα κοράλλια, αλλά αντέχουν τα πρασινοφύκη που αποτελούν τους κύριους οργανισμούς αυτής της παραγένεσης (τροπικές-υποτροπικές πλατφόρμες). • Foramol: Η παραγένεση αυτή εμφανίζεται σε θερμοκρασίες <15οC, ακόμη και κάτω των 0

0C (μη-τροπικά περιβάλλοντα). Τα ιζήματα είναι

πλούσια σε βενθονικά τρηματοφόρα και μαλάκια, ενώ σε μικρότερο ποσοστό απαντούν βρυόζωα. Στη φάση αυτή συχνά συμμετέχουν εχινόδερμα, ασβεστολιθικά κυανοφύκη, οστρακώδη και πελοειδή. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν οι υπο-παραγενέσεις: Bryomol (επικρατούν βρυόζωα και μαλάκια) και Rhodalgal (επικρατούν τα ερυθροφύκη). O όρος μη-τροπικό περιβάλλον είναι γενικός και στη βιβλιογραφία αποδίδεται ποικιλοτρόπως, άλλοτε ως ψυχρό περιβάλλον (cool- ή cold-water) και άλλοτε ως εύκρατη ζώνη (temperate). Δεδομένου δε ότι η παραγένεση foramol αφθονεί στις σύγχρονες εύκρατες-υποτροπικές ανοικτές υφαλοκρηπίδες, είναι αρκετά παρακινδυνευμένο να ισχυρισθούμε a priori ότι όλες οι φάσεις της γεωλογικής καταγραφής, που είναι τύπου ανάλογου της foramol παραγένεσης, έχουν αποτεθεί στην εύκρατη ζώνη. Γενικά, οι συνθήκες δεν είναι πάντα ιδανικές και τα όρια των ανωτέρω παραγενέσεων διαφοροποιούνται. Περιβαλλοντικοί ή οικολογικοί παράγοντες, όπως θαλάσσια ρεύματα, ανοδικά ρεύματα, προμήθεια θρεπτικών συστατικών κ.ά. είναι δυνατόν να προκαλέσουν απόθεση της foramol παραγένεσης, σ’ ένα τροπικό περιβάλλον, αντί της κανονικά αναμενόμενης chlorozoan παραγένεσης. Για παράδειγμα, στις Νεογενείς αποθέσεις της Μεσογείου και της Παρατηθύος, που κατά κανόνα θα αναμέναμε παραγενέσεις τροπικού περιβάλλοντος, είναι πολύ συχνή η φάση rhodalgal (foramol). Πιθανότατα κάποιοι παράγοντες να εμπόδισαν την ανάπτυξη κοραλλίων και ασβεστολιθικών φυκών, καθώς και τη δημιουργία μη-σκελετικών κόκκων. Στη γεωλογική καταγραφή έχουν, επίσης, αναφερθεί περιπτώσεις πλευρικής διαφοροποίησης της παραγένεσης foramol σε παραγένεση chlorozoan και αντιστρόφως. Τα ανθρακικά ιζήματα των μη-τροπικών περιβαλλόντων παρουσιάζουν ομοιότητες με τα πυριτοκλαστικά ιζήματα των παράκτιων περιοχών, καθ’ όσον ελέγχονται, όπως και τα πυριτοκλαστικά ιζήματα, από τις υφιστάμενες υδροδυναμικές συνθήκες. Στις πλατφόρμες αυτές, οι παράκτιες αποθέσεις προκύπτουν από τη μεταφορά βιοκλαστικών κόκκων στην ακτή, όπως και τα πυριτοκλαστικά ιζήματα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα ιζήματα των ψυχρών υδάτων παραμένουν σχετικά ασύνδετα στο θαλάσσιο πυθμένα, καθώς ο βαθμός τσιμεντοποίησης των κόκκων είναι πολύ μικρός και κατά συνέπεια είναι πολύ εύκολο να μεταφερθούν και να συγκεντρωθούν, με παρόμοιες ιζηματογενείς διαδικασίες όπως και τα πυριτοκλαστικά ιζήματα των ακτών. Γι’ αυτόν το λόγο, τα ανθρακικά ιζήματα των ψυχρών περιβαλλόντων παρουσιάζουν τις ιστολογικές δομές και τη γεωμετρία των θαλάσσιων άμμων και κροκαλών.

49

Οι περισσότεροι οργανισμοί δεν αντέχουν τις μεγάλες διακυμάνσεις αλμυρότητας ή/και θερμοκρασίας, με αποτέλεσμα την ελάττωση των ειδών. Ομως αν και η βιοποικιλότητα σ' αυτά τα περιβάλλοντα είναι χαμηλή, η συχνότητα των είναι υψηλή. Επί παραδείγματι, είναι γνωστό ότι στα παλιροιακά επίπεδα ζει ένας τεράστιος αριθμός γαστεροπόδων. Η μεγαλύτερη οργανική παραγωγικότητα λαμβάνει χώρα σε βάθη από 10-15m. Σήμερα παράγονται άφθονες ποσότητες ανθρακικών ιζημάτων στις περιοχές της πλατφόρμας των Μπαχάμας και την υφαλοκρηπίδα της Φλώριδας από τα πρασινοφύκη, σε βάθη <15m. Η ανάπτυξη κοραλλίων μπορεί να φθάσει και σε βάθη μέχρι 50m, αλλά το μεγαλύτερο ποσοστό σκελετικού ανθρακικού υλικού παράγεται σε βάθη <5m. Το χαμηλότερο όριο της φωτικής ζώνης είναι ένα ενδιαφέρον σημείο, αναφορικά με την ανθρακική ιζηματογένεση. Πάνω απ' αυτόν τον ορίζοντα ζουν φωτοσυνθετικοί οργανισμοί όπως φύκη και κοράλλια. Επίσης στη φωτική ζώνη ζει και η κατηγορία των ενδολιθικών φυκών, ο ρόλος των οποίων στη διατήρηση των σκελετικών κόκκων, όπως έχει ήδη αναφερθεί, είναι πολύ σημαντικός. Δεδομένης της καθοριστικής συμβολής της έντασης του φωτός στην ανάπτυξη των οργανισμών, τα ανθρακικά ιζήματα ταξινομούνται επίσης σε φωτόζωα (photozoan) και ετερόζωα (heterozoan). Στην παραγένεση photozoan συμμετέχουν σκελετικά στοιχεία οργανισμών η ανάπτυξη των οποίων εξαρτάται από το φως και μη-σκελετικοί κόκκοι (tropical carbonates). Αντίθετα, στην παραγένεση heterozoan απαντούν σκελετικά στοιχεία οργανισμών που δεν εξαρτώνται από το φως, για παράδειγμα ασβεστολιθικά ερυθροφύκη, οργανισμοί, δηλαδή, που συνήθως απαντούν στα ψυχρά περιβάλλοντα (cool-water carbonates). Το βάθος της φωτικής ζώνης ποικίλει ανάλογα με το στροβιλισμό και την ένταση του ηλιακού φωτός, αλλά μπορεί να φθάσει και μέχρι τα 100m ή και περισσότερο σε καθαρά ύδατα. Στροβιλισμός μπορεί να προκληθεί από αιωρούμενο αργιλικό υλικό ποταμοχειμάρριας προέλευσης. Σε περιοχές υφαλοκρηπίδας που στερούνται πυριτοκλαστικού υλικού, δημιουργείται στροβιλισμός από την ανάδευση της ανθρακικής ιλύος που προκαλούν κύματα ή καταιγίδες. Ο στροβιλισμός εμποδίζει την παραγωγή ανθρακικού ιζήματος, γιατί εμποδίζει το ηλιακό φως να φθάσει ως το θαλάσσιο πυθμένα και έτσι δεν μπορούν να αναπτυχθούν φύκη που βασίζονται στη λειτουργία της φωτοσύνθεσης. Επίσης πολλοί βενθονικοί οργανισμοί με ανθρακικό σκελετό, δεν αντέχουν την αιωρούμενη ιλύ, γιατί αναμειγνύεται με την τροφή τους. Ας σημειωθεί, ότι oρισμένοι οργανισμοί, όπως τα κοράλλια, αναπτύσσονται καλύτερα σε περιοχές στροβιλισμού και γι' αυτό προτιμούν τα περιθώρια της υφαλοκρηπίδας. Η δράση του συστήματος των θαλασσίων ρευμάτων και των κυμάτων είναι υπεύθυνη για την επαναδιοργάνωση και διαλογή των ιζημάτων και τη μεταφορά τους από τη θέση σχηματισμού των. Για παράδειγμα τα ιζήματα μεταφέρονται από τις περιοχές του περιθωρίου της υφαλοκρηπίδας, είτε βαθύτερα (offshelf) είτε, προς το εσωτερικό της (onshelf). Το μεγαλύτερο όμως ποσοστό ανθρακικού ιζήματος σχηματίζεται in-situ και υφίσταται μόνο πολύ μικρής κλίμακας μεταφορά.

50

Στα χαμηλά πλάτη, τα θαλάσσια ύδατα είναι υπερκορεσμένα σε ανθρακικό ασβέστιο, σε βάθη που δεν υπερβαίνουν μερικές εκατοντάδες μέτρα. Αντίθετα στα μέτρια και υψηλά πλάτη είναι ακόρεστα. Γι’ αυτό, στις τροπικές ζώνες λαμβάνει χώρα καθίζηση ανθρακικού ασβεστίου, ενώ στις εύκρατες ζώνες διάλυση. Απαραίτητη προϋπόθεση για την καθίζηση CaCΟ3 είναι η απομάκρυνση CO2 από το θαλάσσιο νερό. Η διαδικασία αυτή μπορεί να επιτευχθεί με διάφορους τρόπους: αύξηση της θερμοκρασίας (καθόσον η διαλυτότητα του CO2 ελαττούται όταν αυξάνεται η θερμοκρασία), εβαποριτίωση, μεταβολές της Ρ, στροβιλισμός και φωτοσύνθεση. Η παγκόσμια στάθμη του θαλασσίου επιπέδου αποτελεί επίσης ένα σημαντικό παράγοντα στην ανθρακική ιζηματογένεση και όπως είναι γνωστό οι πλέον εκτεταμένες και μεγάλου πάχους ανθρακικές ακολουθίες, αποτίθενται κατά τη διάρκεια περιόδων υψηλής στάθμης. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια του Μέσου Κρητιδικού η θαλάσσια στάθμη είχε εμφανώς ανέβει με ευστατικές διαδικασίες. Στο σημείο αυτό, δηλαδή στην διαμόρφωση της θαλάσσιας στάθμης, υπεισέρχεται και πάλι το γεωτεκτονικό περιβάλλον και το κλίμα, που ελέγχουν τον όγκο των ωκεάνιων λεκανών, καθώς και τον όγκο των παγετώνων.

51

ΣΣΤΤΡΡΩΩΜΜΑΑΤΤΟΟΓΓΡΡΑΑΦΦΙΙΑΑ ΙΙΖΖΗΗΜΜΑΑΤΤΟΟΓΓΕΕΝΝΩΩΝΝ ΑΑΚΚΟΟΛΛΟΟΥΥΘΘΙΙΩΩΝΝ

Στη δεκαετία του 1970, προτάθηκε η περίφημη μέθοδος της Στρωματογραφίας των Ιζηματογενών Ακολουθιών (Sequence Stratigraphy, Vail et al., 1977). Η μέθοδος αυτή χρησιμοποίησε δεδομένα σεισμικών ανακλάσεων για την ερμηνεία στρωματογραφικών δομών μεγάλης κλίμακας. Ήταν η εποχή που οι εταιρείες πετρελαίων έδιναν μεγάλη σημασία στην αξιολόγηση σεισμικών μεθόδων με σκοπό τη διαπίστωση της δομής των λεκανών. Τα τελευταία χρόνια, η μέθοδος της στρωματογραφίας ακολουθιών, έχει εξελιχθεί σε ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο και τα αξιώματά της συνεχώς επανακαθορίζονται και αναθεωρούνται. Δύο είναι τα πιο σημαντικά στοιχεία που προέκυψαν απ' αυτήν τη μέθοδο: α) ότι η μεγάλης κλίμακας στρωματογραφική αρχιτεκτονική συσχετίζεται με κύκλους ανόδου και πτώσης του θαλασσίου επιπέδου (ευστατικές κινήσεις) και β) ότι οι κύκλοι αυτοί είναι πιθανόν παγκόσμιας κλίμακας. Συνεπώς, στη μέθοδο της Στρωματογραφίας Ιζηματογενών Ακολουθιών, τον κύριο και αποφασιστικό ρόλο στη διαμόρφωση μιας ιζηματογενούς ακολουθίας, παίζουν οι ευστατικές κινήσεις. Η προσέγγιση της Στρωματογραφίας Ακολουθιών είναι πλέον γενικά αποδεκτή, ως ένα "νέο ιζηματολογικό εργαλείο" για τη μελέτη των θαλασσίων λεκανών (Posamentier et al., 1993). Μελέτες της ανθρακικής ιζηματογένεσης στις ηπειρωτικές πλατφόρμες και κατωφέρειες απέδειξαν, επί πλέον, ότι τα ανθρακικά περιβάλλοντα έχουν διαφορετική ανταπόκριση στις μεταβολές του θαλασσίου επιπέδου, απ’ αυτήν που έχουν τα κλαστικά περιβάλλοντα. Λόγου χάριν, επηρεάζονται πολύ από τις μεταβολές της θερμοκρασίας των υδάτων και τη συγκέντρωση αιωρούμενου υλικού. Η ανθρακική ιζηματογένεση, όπως προαναφέρθηκε, ευνοείται κατά τη διάρκεια περιόδων υψηλής στάθμης του θαλασσίου επιπέδου και δημιουργεί μεγάλου πάχους αποθέσεις πλατφόρμας και ηπειρωτικής κατωφέρειας, ενώ αντίθετα στα κλαστικά περιβάλλοντα αποθέσεις μεγαλυτέρου πάχους δημιουργούνται στην ηπειρωτική κατωφέρεια, κατά τις περιόδους χαμηλής στάθμης του θαλασσίου επιπέδου (Eικ. 24.).

Εικ. 24. Σχηματική απεικόνιση της ανθρακικής και κλαστικής ιζηματογένεσης, κατά τη διάρκεια περιόδων χαμηλής στάθμης.

52

Γενικά, παραδεκτός είναι επίσης, ο ουσιαστικός ρόλος του τεκτονισμού καθώς και άλλων παραγόντων που έχουν σχέση με το περιβάλλον απόθεσης μιάς ακολουθίας. Σύμφωνα με τις αρχές της Στρωματογραφίας των Ιζηματογενών Ακολουθιών, καθοριστικό έλεγχο στην απόθεση ανθρακικών ιζημάτων, εκτελούν οι σχετικές μεταβολές του θαλασσίου επιπέδου, που καθορίζονται από ευστατικές μεταβολές της θαλάσσιας στάθμης και την τεκτονική καταβύθιση. Το τελικό αποτέλεσμα και ο στόχος της μεθόδου αυτής είναι η σχεδίαση της καμπύλης των σχετικών μεταβολών της στάθμης του θαλασσίου επιπέδου. Ως ακολουθία ορίζεται το σύνολο, γενετικά σχετικών, διαδοχικών στρωμάτων, που συνδέονται μεταξύ τους με ασυμφωνίες ή συμφωνίες. Η ακολουθία υποδιαιρείται σε υποακολουθίες (depositional system tracts) π.χ. υποακολουθία χαμηλού επιπέδου (“lowstand”), επικλυσιγενής υποακολουθία (“transgressive”) και υποακολουθία υψηλής στάθμης (“highstand”).

Η Στρωματογραφία των Ιζηματογενών Ακολουθιών εισάγει νέους όρους, τα λεγόμενα “system tracts”.

Η βάση του επεισοδίου της χαμηλής στάθμης Base of “Lowstand” Systems Tract (LST1)

Η ενότητα αυτή αντιστοιχεί στην έναρξη της ανόδου του θαλασσίου επιπέδου που ακολουθεί μία περίοδο πτώσης. Η πτώση του επιπέδου έχει σαν αποτέλεσμα την αερόβια έκθεση της πλατφόρμας και τη μετεωρική διαγένεση.

Το κυρίως επεισόδιο χαμηλής στάθμης. Main “Lowstand” Systems Tract (LST2)

Αντιστοιχεί σε περίοδο αύξησης της ταχύτητας ανόδου του θαλάσσιου επιπέδου. Σε oρισμένες περιπτώσεις είναι δυνατόν η ταχύτητα ανόδου της θαλάσσιας στάθμης να εξισορροπείται ή και να ξεπερνιέται από την αύξηση της ταχύτητας ιζηματογένεσης, οπότε ενώ βρισκόμαστε σε φάση ανόδου του θαλασσίου επιπέδου, εν τούτοις το τελικό αποτέλεσμα να είναι ρήχευση.

53

Το επικλυσιγενές επεισόδιο. “Transgressive” Systems Tract (TST)

Aντιστοιχεί στο τέλος ενός κύκλου ρήχευσης. Στην κορυφή δηλαδή της ενότητας των Lowstand System Tract. H επιφάνεια αυτή δέχεται την τελική επίκλυση, οπότε ακολουθεί σταδιακή βύθιση. Οι φάσεις από εγγύς τουρβιδίτες σταδιακά μεταβαίνουν σε μακρινούς τουρβιδίτες, μάργες ανοικτού ωκεανού κ.λ.π. Η κορυφή αυτής της ενότητας αντιστοιχεί στις βαθύτερες φάσεις, γιατί και η ταχύτητα ανόδου της στάθμης είναι η μεγαλύτερη.

Όριο ακολουθίας. Sequence Boundary (SB)

Ως Όριο Ακολουθίας (SB: sequence boundary) θεωρείται μία επιφάνεια ασυμφωνίας που αντιστοιχεί σε επιφάνεια διακοπής της ιζηματογένεσης (hiatus) και για το λόγο αυτό φέρει σαφή ίχνη υποθαλάσσιας ή αερόβιας διάβρωσης (hardground). Η επιφάνεια αυτή πλευρικά, προς το εσωτερικό της λεκάνης, αντιστοιχεί σε μία επιφάνεια συμφωνίας που, απλά, διαχωρίζει τα νεώτερα από τα παλαιότερα στρώματα. Όρια Ακολουθιών σχηματίζονται όταν η ταχύτητα της ευστατικής πτώσης υπερβαίνει την ταχύτητα καταβύθισης. Αναπτύσσονται κυρίως σε υφαλοκρηπίδες πυριτοκλαστικών σχηματισμών και σε ανθρακικές πλατφόρμες, συγκεκριμένα στο άκρο της εξωτερικής πλατφόρμας που θεωρείται ότι φθάνει σε βάθος 10-20m (offlap break). Το άκρο αυτό μπορεί να συμπίπτει ή όχι με το γεωγραφικό άκρο της ηπείρου (όριο ηπειρωτικής υφαλοκρηπίδας/ηπειρωτικής κατωφέρειας). Οποιαδήποτε πτώση του θαλασσίου επιπέδου κάτω από το σημείο αυτό είναι πολύ πιθανόν να προκαλέσει αερόβια ασυμφωνία. Στην εσωτερική πλατφόρμα, το κενό ιζηματογένεσης, που αντιστοιχεί στο Όριο Ακολουθίας, αντιπροσωπεύει μια σημαντική ασυμφωνία που συμπεριλαμβάνει την περίοδο που μεσολαβεί από την τελευταία υψηλή στάθμη του θαλασσίου επιπέδου και μέχρι τα επικλυσιγενή επεισόδια της επόμενης ακολουθίας, ενώ στο εσωτερικό της λεκάνης η αντίστοιχη επιφάνεια είναι επιφάνεια συμφωνίας που μπορεί να μην εμπεριέχει κανένα κενό ιζηματογένεσης. Σε πολλές περιπτώσεις, δεν αποτίθενται ιζήματα στο ανώτερο τμήμα της ηπειρωτικής κατωφέρειας κατά τη διάρκεια της πτώσης του θαλασσίου επιπέδου (παράκτιες παραακολουθίες) ή μπορεί να είχαν προλάβει να αποτεθεί, σε διαστήματα επιβράδυνσης της πτώσης, αλλά εκτέθηκαν σε αερόβιες συνθήκες συνεχιζόμενης της πτώσης και εξαφανίστηκαν.

54

Επεισόδιο υψηλής στάθμης. “Highstand” Systems Tract (HST)

Αντιστοιχεί σε περίοδο βραδείας ανόδου του θαλασσίου επιπέδου. Ελάττωση δηλαδή της ταχύτητας ανόδου. Οπότε η ιζηματογένεση εξισορροπεί και ξεπερνά την άνοδο και έχουμε τάση ρήχευσης, ενώ συνεχίζεται η τάση ανόδου. Οι φάσεις από ιλυολίθους, σταδιακά μεταβαίνουν σε ρυθμικές εναλλαγές ασβεστολίθων-μαργών και τελικά σε ψαμμίτες. Κατά τη διάρκεια αυτής της ενότητας το θαλάσσιο επίπεδο φθάνει το maximum της ανόδου. Οι μεγάλου πάχους ανθρακικές ακολουθίες αποτίθενται κυρίως κατά την διάρκεια περιόδων υψηλής στάθμης (high stand system tract, HST) καθώς επίσης και κατά τη διάρκεια επικλυσιγενών επεισοδίων (transgressive system tract TST).Η υποακολουθία του χαμηλού επιπέδου υποδιαιρείται περαιτέρω σε δύο κατηγορίες: η πρώτη αποτελείται από αδρόκοκκα ιζήματα τύπου "ριπιδίου (fan)", που είναι οι πρώτοι σχηματισμοί που αποτίθενται όταν το θαλάσσιο επίπεδο είναι πολύ χαμηλό (lowstand fan, LSF) και η δεύτερη αποτελείται από σφηνοειδούς τύπου σχηματισμούς, που αποτίθενται μόλις αρχίζει να ανεβαίνει το θαλάσσιο επίπεδο και πριν την επακόλουθη απόθεση των επικλυσιγενών σχηματισμών που συνοδεύουν την ταχύτερη άνοδο του θαλασσίου επιπέδου. Μία από τις κυριότερες διαφορές μεταξύ των ανθρακικών και κλαστικών (πυριτοκλαστικών) συστημάτων είναι ότι στη δεύτερη κατηγορία η πηγή των ιζημάτων βρίσκεται έξω από τη λεκάνη και τα ιζήματα μεταφέρονται κατά μήκος της ακτογραμμής. Αντιθέτως, τα ιζήματα των ανθρακικών συστημάτων παράγονται μέσα στη λεκάνη. Σε περιβάλλοντα απόθεσης πυριτοκλαστικών ιζημάτων τόσο η υφαλοκρηπίδα όσο και το περιθώριό της υφίστανται αερόβια διάβρωση κατά την διάρκεια των χαμηλών επιπέδων της θαλάσσιας στάθμης. Εξ' αιτίας αυτής της διάβρωσης τεράστιες ποσότητες ιζημάτων εκφορτώνονται στις χαμηλότερες περιοχές της κατωφέρειας και δημιουργούν σχηματισμούς τύπου «ριπιδίων» (lowstand basin-floor fan, LSF). Οι σχηματισμοί αυτοί αποτελούνται από ποταμοχειμάρριας προέλευσης ψαμμίτες και ιλυόλιθους που αποτίθενται με μηχανισμούς ροής συντριμμάτων (debris flow) και στροβιλώδη ρεύματα (Εικ. 24.). Αντίθετα σ' ένα ανθρακικό σύστημα, η αερόβια έκθεση της πλατφόρμας σπάνια έχει σαν αποτέλεσμα τη μηχανική επαναδιοργάνωση των ιζημάτων της. Πιο τυπική είναι η χημική επαναδιοργάνωση (τσιμεντοποίηση/διάλυση) λόγω της κλιματικά ελεγχόμενης αερόβιας διαγένεσης (π.χ. υγρασία-καρστικοποίηση, ξηρασία-δολομιτίωση). Έτσι, λοιπόν, κατά την αερόβια έκθεση της πλατφόρμας δεν προμηθεύονται υλικά στη γειτονική κατωφέρεια/λεκάνη, καθόσον στην εσωτερική πλατφόρμα δεν παράγεται ιλύς και συνεπώς αποτίθεται ελάχιστη ποσότητα ιζήματος στις περιοχές αυτές. Κατά τη διάρκεια, λοιπόν, των χαμηλών επιπέδων της θαλάσσιας στάθμης, ελαττώνεται δραστικά η ταχύτητα ιζηματογένεσης στις περιοχές της κατωφέρειας και της λεκάνης, με αποτέλεσμα το εκτεθειμένο σε αερόβιες συνθήκες περιθώριο της πλατφόρμας να υφίσταται κατάρρευση. Υπάρχει περίπτωση κατά τη διάρκεια σχετικών πτώσεων τρίτης τάξεως να

55

λαμβάνουν χώρα και μεγαλυτέρων συχνοτήτων κυκλικές μεταβολές του θαλασσίου επιπέδου, οπότε δημιουργείται αλληλοεπικάλυψη, με αποτέλεσμα την επιτάχυνση ή την επιβράδυνση της γενικής πτώσης του θαλασσίου επιπέδου. Σε μία πολύ ρηχή πλατφόρμα, κατά τη διάρκεια χαμηλής θαλάσσιας στάθμης, δεν μπορεί να αποτεθεί καθόλου θαλάσσιο ίζημα, παρά μόνο, ίσως, μικρές ποσότητες σε τοπικές εκβαθύνσεις. Στο ίδιο διάστημα, όμως, η πλαγκτονική ανθρακική παραγωγικότητα στη λεκάνη μπορεί να αυξάνεται λόγω συγκέντρωσης θρεπτικών συστατικών, ενώ ασύνδετοι ανθρακικοί κόκκοι μπορεί να εισχωρήσουν στη λεκάνη από την αναδεδυμένη πλατφόρμα. Όταν το επίπεδο της θάλασσας ανεβαίνει, η ανθρακική παραγωγή στην πλατφόρμα επιταχύνεται και πληροί ταχύτατα το διαθέσιμο χώρο, με αποτέλεσμα την ανάδυση και την υποχώρηση της θάλασσας. Η άνοδος της θαλάσσιας στάθμης δημιουργεί συνθήκες θερμοκηπίου και υψηλή βροχόπτωση που συντελεί στην προμήθεια αργιλικού υλικού στη λεκάνη. Κατ’ αυτόν το τρόπο, οι ανθρακικοί σχηματισμοί της λεκάνης αντιστοιχούν σε αποθέσεις χαμηλής θαλάσσιας στάθμης, ενώ οι ανθρακικοί σχηματισμοί της πλατφόρμας αντιστοιχούν σε επικλυσιγενείς και γενικά σχηματισμούς υψηλής θαλάσσιας στάθμης.

56

ΚΚΥΥΚΚΛΛΙΙΚΚΗΗ ΣΣΤΤΡΡΩΩΜΜΑΑΤΤΟΟΓΓΡΡΑΑΦΦΙΙΑΑ Η αξιοποίηση παλαιότερων απόψεων σχετικών με τις “τροχιακές παραβιάσεις” (orbital forcing), των γνωστών ως κυκλικών μεταβολών Milankovitch, από το όνομα του Σέρβου μαθηματικού Milutin Milankovitch που πραγματοποίησε τους αναγκαίους υπολογισμούς, οδήγησε στην ανάπτυξη του αντικειμένου της κυκλικής στρωματογραφίας. Είναι φανερό, ότι οι διαφοροποιήσεις της τροχιακής συμπεριφοράς της Γης επηρεάζουν έντονα τις κλιματικές συνθήκες, καθ’ όσον επιδρούν στην κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας που φθάνει στην επιφάνειά της, ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος και την εποχή. Σε ορισμένα μάλιστα χρονικά διαστήματα, οι κλιματικές μεταβολές ήταν τόσο σημαντικές, που προκάλεσαν ηπειρωτικές παγετώδεις περιόδους, μεγάλης διάρκειας. Ακόμη και όταν οι τροχιακές παραβιάσεις δεν προκαλούν μεταβολές του θαλασσίου επιπέδου, επηρεάζουν την ωκεάνια και ατμοσφαιρική κυκλοφορία, την εβαποριτίωση και την οργανική παραγωγικότητα και κατά συνέπεια μπορούν να προκαλέσουν σημαντική στρωματογραφική κυκλικότητα. Η υποδιαίρεση των στρωματογραφικών κύκλων (δηλαδή των ανυψώσεων και πτώσεων του θαλασσίου επιπέδου) σε πέντε (5) τάξεις μεγέθους βασίσθηκε κυρίως στη διάρκειά των. Η Εικ. 25. αντιπροσωπεύει μία περίληψη της κατά Vail et al. (1977) ταξινόμησης των στρωματογραφικών κύκλων, με αναφορές στους υπευθύνους για τη δημιουργία τους μηχανισμούς. Οι πρώτης τάξεως κύκλοι, αντιστοιχούν σε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια (108) και προκαλούνται από τα θερμικά αποτελέσματα του σχηματισμού και διάρρηξης των ηπείρων που συνοδεύτηκαν από κλείσιμο και άνοιγμα, αντίστοιχα, των μεγάλων ωκεανών. Πρόκειται για μεγάλης κλίμακας μετακινήσεις των πλακών, που προκαλούν διαφοροποίηση -σε μακροπρόθεσμη κλίμακα- της ταχύτητας και της παγκόσμιας επέκτασης του εξαπλούμενου θαλάσσιου πυθμένα. Συγκεκριμένα, λαμβάνει χώρα θερμική ανύψωση σε κάποιες περιοχές του θαλάσσιου πυθμένα, που οδηγεί στη διάρρηξη και ανακατανομή των ηπείρων, ενώ ωκεάνια ύδατα μεταφέρονται επ' αυτών. Έτσι λοιπόν, το σπάσιμο και η ανακατανομή των ηπείρων συνοδεύονται από ανυψώσεις των θαλασσίων επιπέδων, όπως π.χ. αυτές που δημιουργήθηκαν κατά τη διάρκεια της ταχείας διάνοιξης του Ατλαντικού και Ινδικού Ωκεανού, κατά το Κρητιδικό. Ας σημειωθεί, ότι καθ' όλη τη διάρκεια του Φανεροζωικού μόνον δύο (2) πρώτης τάξεως κύκλοι έλαβαν χώρα. Αντίθετα, η σύγκρουση των πλακών οδήγησε στη δημιουργία μιας νέας υπερηπείρου, με συνέπεια τη πτώση του θαλασσίου επιπέδου. Στη συνέχεια, λαμβάνει χώρα σταδιακή θερμική άνοδος κάτω από αυτή τη νέα ηπειρωτική μάζα, που πρακτικά θα οδηγήσει ξανά, σε κάποια φάση, στην έναρξη νέου κύκλου διάρρηξης και ηπειρωτικής ανακατανομής. Βλέπουμε λοιπόν, πως οι διεργασίες που διαδραματίζονται στον πυρήνα, εκδηλώνονται στην επιφάνεια με κατακόρυφη μετακίνηση των ηπείρων (δυναμική τοπογραφία). Αναφορικά, με τους κύκλους δεύτερης τάξεως (107), επικρατεί η άποψη ότι είναι παγκόσμιας κλίμακας και δημιουργούνται από ευστατικές

57

μεταβολές του θαλασσίου επιπέδου, που διαρκούν δεκάδες εκατομμύρια χρόνια. Οι τρίτης τάξεως κύκλοι (106) θεωρούνται ότι δημιουργούνται από τεκτονικούς μηχανισμούς και είναι τοπικής έως και ηπειρωτικής κλίμακας, όχι πάντως παγκόσμιας. Πρόκειται για ηπειρωτικές μορφολογικές μεταβολές, που έχουν ως αποτέλεσμα τις επικλύσεις και αποσύρσεις. Οι κύκλοι αυτοί είναι υπεύθυνοι για το σύνολο σχεδόν των ανθρακικών σχηματισμών. Σύμφωνα προς ορισμένους ερευνητές οι 3ης τάξεως κύκλοι οφείλονται στην τεκτονική έκταση και επακόλουθη θερμική βύθιση. Αν κατά τη διάρκεια περιόδων υψηλής στάθμης (HST) και επικλυσιγενών επεισοδίων (TST) έχουμε επικάλυψη από 3ης τάξεως ευστατικούς κύκλους με σχεδόν κανονικές, συμμετρικές ανυψώσεις και πτώσεις του θαλάσσιου επιπέδου, προκύπτουν διαγενετικές μεταβολές, που φθάνουν μέχρι την αερόβια διαγένεση και τη μετεωρική διαγένεση. Οι τέταρτης (105) και πέμπτης (104) τάξεως κύκλοι, είναι συνήθεις στο Άνω Καινοζωικό, καθώς επίσης και στο ΄Ανω Παλαιοζωικό του Β. ημισφαιρίου. Η δημιουργία των αποδίδεται σε παγετώδεις-ευστατικές διεργασίες, π.χ. αυτές του Άνω Παλαιοζωικού σχετίζονται με την εξάπλωση των παγετώνων της Gondwana. Οι 4ης και 5ης τάξεως κύκλοι ελέγχουν την ανάπτυξη ρηχευόντων προς τα πάνω, ασβεστολιθικών ενοτήτων, πάχους λίγων μέτρων. Τέτοιοι κύκλοι παρατηρούνται στις ακολουθίες των ανθρακικών πλατφορμών και μπορεί να αντιπροσωπεύουν το αποτέλεσμα κυκλικών μεταβολών διαφόρων παραμέτρων.

Εικ. 25. Στρωματογραφικοί κύκλοι και οι αιτίες των, (Vail et al. 1977).

Τύπος

Διάρκεια

(εκατ. χρόνια)

Πιθανές αιτίες

1ης τάξεως (108)

200-400

Μεγάλης κλίμακας ευστατικοί κύκλοι που προκλήθηκαν από τον σχηματισμό και διάρρηξη των ηπείρων.

2ης τάξεως (107)

10-100

Ευστατικοί κύκλοι που προκλήθηκαν από μεταβολές όγκου, σε παγκόσμια μεσοωκεάνια κέντρα εξάπλωσης.

3ης τάξεως (106)

1-10

Περιφερειακοί κύκλοι που προκλήθηκαν από συμπιέσεις εντός των πλακών. Οι περισσότεροι δεν είναι παγκόσμιας έκτασης.

4ης τάξεως (105)

0,2-0,5

(1) Milankovitch παγετο-ευστατικοί κύκλοι, (2) Περιφερειακοί κύκλοι από κάμψη λόγω φόρτωσης.

5ης τάξεως (104)

0,01-0,2

(1) Milankovitch παγετο-ευστατικοί κύκλοι, (2) Περιφερειακοί κύκλοι από κάμψη λόγω φόρτωσης.

58

Η θεωρία της “τροχιακής παραβίασης” (orbital forcing), όπως αποδίδονται οι κυκλικές μεταβολές Milankovitch, είναι πλέον παγκοσμίως αποδεκτή, ως η κύρια αιτία της περιοδικότητας των κυκλικών μεταβολών υψηλής συχνότητας (104-105 έτη). Η κυκλική στρωματογραφία έχει, λοιπόν, μεγάλη διαχωριστική δυνατότητα φάσεων, της τάξεως μέχρι και λίγων δεκάδων ετών, αλλά απαιτεί συνεχείς γεωτρήσεις ή στρωματογραφικές τομές και πρέπει να στηρίζεται απαρεγκλείτως σε βιοστρωματογραφικά στοιχεία.

59

ΑΝΘΡΑΚΙΚΕΣ ΠΛΑΤΦΟΡΜΕΣ ΠΠλλααττφφόόρρμμεεςς ήήππιιααςς κκλλίίσσηηςς ((hhoommoocclliinnaall rraammppss)) Στη γεωλογική καταγραφή, εκτός των ανθρακικών πλατφορμών με επίπεδες κορυφές (flat-topped aggradational carbonate shelves) και των ανθρακικών πλατφορμών με κατωφέρεια (“slopping” carbonate shelves), που χαρακτηρίζονται από απότομο «σπάσιμο» της κατωφέρειας, παρατηρούνται και πλατφόρμες ήπιας κλίσης (ομοκλινείς ράμπες). Οι ανθρακικές πλατφόρμες αυτού του τύπου αντιπροσωπεύουν κατωφέρειες μικρής και συνεχούς κλίσης, σε σχέση με το επίπεδο της θάλασσας, που ξεκινούν από περιβάλλον αβαθών υδάτων (ακτογραμμή ή λιμνοθάλασσα) και καταλήγουν σε περιβάλλον λεκάνης (Εικ.21, Ahr,1973; Burchette & Wright, 1992).Εξυπακούεται ότι οι πλατφόρμες τύπου ramp στερούνται φάσεων κατωφέρειας (FZ 4) και υφαλογενούς περιθωρίου (FZ 5). Φασικές ζώνες των πλατφορμών ήπιας κλίσης:

• Κατά μήκος της παλαιοακτογραμμής αποτίθενται δελταϊκές αποθέσεις ριπιδιακού τύπου (fan deltas) και παράκτιες αποθέσεις (beach deposits).

• Προχωρώντας βαθύτερα, αποτίθενται φάσεις packstones με βιοαναμόχλευση (εσωτερική και μέση ράμπα, ελαφρά κλίση).

• Ακολουθούν φάσεις grainstone/rudstone (κατωφέρεια της ράμπας: ανώτερη και κατώτερη, κλίση 15-200).

• Τελικά, στα βαθύτερα τμήματα και κατά μήκος υποοριζόντιων στρωμάτων, αποτίθενται λεπτοκρυσταλλικές φάσεις wackestone/packstone (εξωτερική ράμπα).

Οι φάσεις grainstones, με διασταυρούμενες στρώσεις, που απαντούν στις πλατφόρμες ηπίας κλίσης (ramps) και τις υφαλοκρηπίδες συνδέονται, ως επί το πλείστον, με περιοχές μεγάλης απορρόφησης κυματικής ενέργειας, όπως οι ακτογραμμές, τα αναχώματα ή τα όρια πλατφορμών (shelf breaks). Η μετάβαση από πλατφόρμα ήπιας κλίσης σε πλατφόρμα με υφαλογενές περιθώριο (reef-rimmed platform), επιτυγχάνεται με αύξηση της χωρητικότητας της λεκάνης, που προκαλείται από οικολογικές μεταβολές. Οι μεταβολές αυτές προωθούν τη μετάβαση ιζηματογενών φάσεων με κόκκους (αλλοχημικά συστατικά), σε ιζήματα που συνδέονται γενετικά με την ανάπτυξη αποικιακών οργανισμών. Στις ομοκλινείς ράμπες αποτίθενται αβαθή ανθρακικά ιζήματα, με ιστολογικούς χαρακτήρες παρόμοιους με αυτούς που παρατηρούνται στα ιζήματα ψυχρών περιβαλλόντων (cool-water/temperate carbonates, foramol facies), όπου η γεωμετρία του τοπικού υποστρώματος και oι υδροδυναμικές συνθήκες επηρεάζουν την κατανομή των φάσεων. Στις ομοκλινείς ράμπες, σε διάφορα βάθη της υδάτινης στήλης, αναπτύσσονται, συχνά, βιοστρωματώδεις υφαλογενείς σχηματισμοί (biostromes) καθώς η ανάπτυξη τους ευνοείται από την αρχιτεκτονική του

60

συγκεκριμένου τύπου πλατφόρμας. Γιατί για τη δημιουργία των βιοστρωματωδών υφαλογενών σχηματισμών απαιτείται μία εκτεταμένη περιοχή, όχι απαραιτήτως μεγάλου βάθους, επί της οποίας θα αναπτυχθούν. ΤΤΥΥΠΠΟΟΙΙ ΠΠΕΕΡΡΙΙΘΘΩΩΡΡΙΙΩΩΝΝ ΠΠΛΛΑΑΤΤΦΦΟΟΡΡΜΜΑΑΣΣ Η γεωμετρία των ορίων των πλατφορμών και οι σχέσεις τους με τις γειτονικές αποθέσεις των ορίων της λεκάνης, δίδει σημαντικές πληροφορίες αναφορικά με την τοπική γεωλογική εξέλιξη και για το λόγο αυτό θεωρούνται ζώνες κλειδιά για την εφαρμογή της μεθόδου της Στρωματογραφίας Ακολουθιών. Οι σχηματισμοί του ορίου της πλατφόρμας, καθώς και οι σχηματισμοί του ορίου της λεκάνης αποτελούν τα πιο σημαντικά reservoirs πετρελαίου της γεωλογικής καταγραφής. Διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι περιθωρίων: 1. Κατακόρυφα περιθώρια (upright margins), που αναπτύσσονται κατά τη

διάρκεια περιόδων σχετικά ταχείας ανόδου του θαλασσίου επιπέδου, που, όμως, εξισορροπείται από την ανθρακική παραγωγή της πλατφόρμας.

2. Προωθημένα περιθώρια (advancing margins), που αντιστοιχούν σε

προώθηση της πλατφόρμας προς τη θάλασσα. Στις περιπτώσεις αυτές η ταχύτητα ανθρακικής παραγωγής της πλατφόρμας υπερβαίνει το συνδυασμό της ευστατικής μεταβολής του θαλασσίου επιπέδου και της καταβύθισης, με αποτέλεσμα τη προώθηση της πλατφόρμας επί των σχηματισμών της κατωφέρειας.

3. Περιθώρια τύπου “αναβαθμίδων” (backstepping margins), όπου το

περιθώριο της πλατφόρμας δεν κατάφερε να εξισορροπήσει τα συνδυασμένα αποτελέσματα της ευστατικής μεταβολής του θαλασσίου επιπέδου και της καταβύθισης. Το αποτέλεσμα είναι μία διαφορική βύθιση, όπου το περιθώριο της πλατφόρμας βυθίζεται ταχύτερα σε σύγκριση με το εσωτερικό της πλατφόρμας που παραμένει ρηχό. Καθώς η περιοχή που αντιστοιχούσε στη θέση του παλαιού περιθωρίου βυθίζεται, το περιθώριο της πλατφόρμας προωθείται προς τη ξηρά, και με τον τρόπο αυτό δημιουργείται ένα νέο περιθώριο πλατφόρμας στην περιοχή που προηγούμενα αντιστοιχούσε στην εσωτερική πλατφόρμα. Με τη διαδικασία αυτή δημιουργείται κατακόρυφος τύπος περιθωρίων.

4. Περιθώρια οπισθοχώρησης (retreating margins), όπου επεισοδιακά ή

συνεχώς, σχηματισμοί του περιθωρίου της λεκάνης προωθούνται επί της πλατφόρμας.

61

ΑΑΚΚΟΟΛΛΟΟΥΥΘΘΙΙΑΑ ΒΒΥΥΘΘΙΙΣΣΗΗΣΣ ΤΤΗΗΣΣ ΠΠΛΛΑΑΤΤΦΦΟΟΡΡΜΜΑΑΣΣ Οι περισσότερες ανθρακικές ακολουθίες της γεωλογικής καταγραφής αντιπροσωπεύουν αποθέσεις μικρού βάθους θαλασσίων περιβαλλόντων. Γι’ αυτόν το λόγο, καθώς και λόγω των διακυμάνσεων του θαλασσίου επιπέδου κατά το παρελθόν, στις ακολουθίες αυτές παρατηρούνται τόσον επιφάνειες αερόβιας διαγένεσης, που αντιπροσωπεύουν πτώσεις του θαλασσίου επιπέδου, όσον και επιφάνειες με ιστολογικούς χαρακτήρες ανόδου του θαλασσίου επιπέδου. Η δεύτερη κατηγορία επιφανειών δεν είναι συχνή, λόγω του ότι η ανθρακική ιζηματογένεση εξισορροπεί τις περισσότερες φορές την άνοδο του θαλασσίου επιπέδου. Ακόμη δυσκολότερο είναι να αναγνωρισθούν οι επιφάνειες αυτές όταν ακολουθούν μία περίοδο αερόβιας έκθεσης. Η βύθιση ή ο “πνιγμός” της ανθρακικής πλατφόρμας καθορίζεται σαν ένα γεγονός κατά το οποίο η άνοδος του θαλασσίου επιπέδου ξεπερνάει τη συσσώρευση ανθρακικού υλικού, έτσι ώστε η πλατφόρμα ή ο ύφαλος να βυθίζεται κάτω από τη ζώνη γόνιμης παραγωγής ανθρακικού υλικού (ευφωτική ζώνη). Η βύθιση της ανθρακικής πλατφόρμας αντανακλά ορισμένες φορές μία έντονη ασυνέχεια (ασυνέχεια βύθισης), που χωρίζει τις μικρού βάθους αποθέσεις από τα βαθύτερα πελαγικά ιζήματα. Όταν η βύθιση είναι σταδιακή προκύπτει χαρακτηριστική ακολουθία που εκφράζεται σαν μία μετατόπιση από τις υφαλογενείς παραγενέσεις, σε ιζήματα που χαρακτηρίζονται από την επικράτηση μεγάλων βενθονικών και πλαγκτονικών τρηματοφόρων. Είναι σαφές, ότι στα ενδιάμεσα στάδια βύθισης της πλατφόρμας παρατηρείται σταδιακή αύξηση των πελαγικών οργανισμών σε σχέση με τους βενθονικούς. ΣΥΜΠΥΚΝΩΜΕΝΕΣ ΑΚΟΛΟΥΘΙΕΣ – Hardground Oι συμπυκνωμένες ακολουθίες είναι ιδιαιτέρου ενδιαφέροντος στην ανάλυση των ιζηματογενών λεκανών διότι μπορούν να αποτελέσουν διακριτά στρωματογραφικά επίπεδα, ούτως ειπείν «στρώματα κλειδιά». Αυτά τα στρώματα αναγνωρίζονται εύκολα από την παρουσία hard-grounds, και επιφανειών διακοπής της ιζηματογένεσης, τη έντονη βιοαναμόχλευση, το ικανό ποσοστό οργανικού υλικού και από συγκεντρώσεις στοιχείων της ομάδας της πλατίνας, όπως π.χ. το ιρίδιο. Χαρακτηρίζονται δε από την υψηλή συγκέντρωση πλαγκτονικών και βενθονικών απολιθωμάτων, που αποτελούν ένα συνοθύλευμα διαφόρων βιοζωνών. Κατά τη διάρκεια της διακοπής τα αποτιθέμενα ιζήματα αντικαθίστανται από αυθιγενετικά ορυκτά (γλαυκονίτη, απατίτη και σιδηρίτη), που συχνά δημιουργούν κρούστες. Οι συμπυκνωμένες ακολουθίες δημιουργούνται σε ποικίλες παλαιο-βαθυμετρικές συνθήκες, από βαθύ ωκεάνιο περιβάλλον σε αναδεδυμένες πλατφόρμες και σε μερικές ρηχές λεκάνες οι συμπυκνωμένες ακολουθίες αντιστοιχούν σε επεισόδια απόσυρσης. Συμπύκνωση μπορεί να προκύψει ως αντίδραση διαφόρων παραγόντων, π.χ. ελάττωση ης ταχύτητας ιζηματογένεσης ή/ και ελάττωση της ταχύτητας καθίζησης.

62

ΚΚΥΥΡΡΙΙΕΕΣΣ ΔΔΙΙΑΑΔΔΙΙΚΚΑΑΣΣΙΙΕΕΣΣ ΔΔΗΗΜΜΙΙΟΟΥΥΡΡΓΓΙΙΑΑΣΣ

ΑΑΝΝΘΘΡΡΑΑΚΚΙΙΚΚΩΩΝΝ ΑΑΚΚΟΟΛΛΟΟΥΥΘΘΙΙΩΩΝΝ

Οι λιθοστρωματογραφικές ακολουθίες που παρατηρούνται στους ανθρακικούς σχηματισμούς, αντιπροσωπεύουν το αποτέλεσμα μεταβολών διαφόρων περιβαλλοντικών παραμέτρων. Οι μεταβολές αυτές μπορεί να προκληθούν από φυσικές διαδικασίες εντός του ιδίου περιβάλλοντος ιζηματογένεσης ή από διακυμάνσεις εξωτερικών παραγόντων που επηρεάζουν την ιζηματογένεση, όπως για παράδειγμα η μεταβολή της θαλάσσιας στάθμης. Η παρατήρηση διαφόρων ανθρακικών ακολουθιών, τόσον σε παλαιούς, όσον και σε Ολοκαινικούς σχηματισμούς, απέδειξε ότι πέντε (5) είναι οι κύριες διαδικασίες που δημιουργούν αντίστοιχες, χαρακτηριστικές ακολουθίες φάσεων, χωρίς απαραίτητα μεταβολή της θαλάσσιας στάθμης. 1. Επέκταση της παλιρροιακής ζώνης προς τη θάλασσα (tidal flat progradation). Αυτή είναι μία από τις σπουδαιότερες διαδικασίες που επηρεάζουν τα περιπαλιρροιακά περιβάλλοντα. Ουσιαστικά πρόκειται για μετακίνηση ρηχότερων περιβαλλόντων επί βαθύτερων, καθώς η λεκάνη απόθεσης (lagoon) γεμίζει από ιζήματα. Το αποτέλεσμα είναι μία “ιζηματογενής” απόσυρση, δηλαδή μία μετακίνηση της ακτογραμμής προς τη θάλασσα.

Επέκταση της παλιρροιακής ζώνης πρός τη θάλασσα επιτυγχάνεται κυρίως κατά τη διάρκεια καταιγίδων, καθώς ιζήματα της υποπαλιρροιακής ζώνης επαναποτίθενται επί ιζημάτων της μεσοπαλιρροιακής ζώνης ή επί ιζημάτων της ζώνης των παράκτιων αναχωμάτων. Στη συνέχεια, τα μεταφερμένα ιζήματα της υποπαλιρροιακής ζώνης καλύπτονται από ιζήματα της μεσοπαλιρροιακής ζώνης και έτσι παρατηρώντας την ακολουθία των φάσεων μας δημιουργείται η εντύπωση μιας σταδιακής προς τα πάνω ρήχευσης του περιβάλλοντος (Εικ. 26.). Στην ουσία για να επιτευχθεί το παραπάνω αποτέλεσμα απαιτείται να λάβουν χώρα οι εξής διαδικασίες: Κατ’ αρχήν, πρέπει να πληρωθεί η υποθαλάσσια περιοχή από ιζήματα και στη συνέχεια να αναπτυχθούν επ’ αυτών περιπαλιρροιακές αποθέσεις, με αποτέλεσμα οι υποπαλιρροιακές αποθέσεις να επικαλυφθούν από μεσοπαλιρροιακά και κατά περίπτωση με επιπαλιρροιακές ή ηπειρωτικές αποθέσεις. Για να λάβει χώρα μετακίνηση της ακτογραμμής προς τη θάλασσα πρέπει η ταχύτητα καθίζησης ιζήματος στην υποπαλιρροιακή και περιπαλιρροιακλή ζώνη να υπερβαίνει την ταχύτητα της υποθαλάσσιας διάβρωσης από ρεύματα που κατευθύνονται προς τη ξηρά ή την ταχύτητα ανύψωσης του θαλασσίου επιπέδου. Η ταχύτητα απόθεσης ιζήματος στα περιπαλιρροιακά επίπεδα αυξάνεται κατά τη διάρκεια καταιγίδων, καθώς σ’ αυτό βοηθούν τα φύκη στο πλέγμα των οποίων παγιδεύεται το καθιζάνον ίζημα. Με τις διαδικασίες αυτές αναπτύσσονται εκτεταμένες περιοχές επιπαλιρροιακών επιπέδων σε ξηρές ή ημίξηρες περιοχές όπου δημιουργούνται εβαποριτικές αποθέσεις (sabkhas).

63

H επέκταση, λοιπόν, της παλιρροιακής ζώνης προς τη θάλασσα αντιπροσωπεύει μία αποκλειστικά ιζηματογενή διαδικασία που λαμβάνει χώρα σε συνθήκες ελαφράς ανύψωσης του θαλασσίου επιπέδου ή σε συνθήκες σταθερού θαλασσίου επιπέδου και υψηλής ταχύτητας προμήθειας ιζήματος. Οποιαδήποτε και αν είναι η ακριβής αιτία, το αποτέλεσμα είναι να δημιουργούνται ακολουθίες που ρηχεύουν προς τα πάνω. Ακολουθίες αυτού του τύπου είναι ιδιαίτερα συχνές στη γεωλογική καταγραφή. 2. Επέκταση των υφάλων (reef progradation). Στην περίπτωση αυτή λαμβάνει χώρα μετακίνηση της ζώνης ανάπτυξης του κυρίως υφαλογενούς σώματος, προς τη ζώνη της «πρόσθιας» κατωφέρειας (forereef), όπου κατά τις καταιγίδες συσσωρεύονται υφαλογενή θραύσματα από την υποθαλάσσια διάβρωση των υφάλων (reef talus). Η σταδιακή αυτή μετακίνηση επιτυγχάνεται όταν το θαλάσσιο επίπεδο είναι σταθερό ή ανεβαίνει πολύ αργά, και οφείλεται στην υψηλή ανθρακική παραγωγικότητα στο όριο της υφαλοκρηπίδας. Στις ακολουθίες που δημιουργούνται, παρατηρείται in-situ ανάπτυξη οργανογενών ιζημάτων τύπου “boundstones” επί ιζημάτων τύπου “ rudstones” με κλαστικά υφαλογενή στοιχεία (Εικ. 27.). Είναι σαφές ότι οι ακολουθίες αυτές χαρακτηρίζουν (υφαλο)-κρηπίδες με περιθώριο (rimmed shelf). 3. Κατακόρυφη απόθεση υποπαλιρροιακών ανθρακικών ιζημάτων, που

δημιουργείται όταν οι ταχύτητες παραγωγής ανθρακικού ιζήματος είναι υψηλές (Εικ. 28.). Στην περίπτωση αυτή παρατηρείται απόθεση ρηχότερων επί βαθύτερων υποπαλιρροιακών φάσεων. Το τελικό αποτέλεσμα είναι η δημιουργία ακολουθιών που ρηχεύουν προς τα πάνω. Είναι αυτονόητο ότι όταν επιτευχθεί σημαντική ρήχευση ακολουθεί απόθεση μεσοπαλιρροιακών φάσεων.

4. Μεταφορά και απόθεση παράκτιων ανθρακικών ιζημάτων (shoreface),

προς την ανοικτή θάλασσα (offshore), που μπορεί να λάβει χώρα τόσο σε πλατφόρμες ήπιας κλίσης τύπου “ ramp “, όσο και σε (υφαλο)-κρηπίδες με περιθώριο “rimmed shelf”. Στην πρώτη περίπτωση τα ιζήματα μεταφέρονται, κατά τη διάρκεια καταιγίδων, κατά μήκος μιας κατωφέρειας ήπιας κλίσης, ενώ στη δεύτερη συσσωρεύονται ιζήματα ολίσθησης (slides), περιστροφικών κατολισθήσεων (slumps), ροές κορημάτων και τουρβιδίτες, με καταιγίδες ή σεισμούς (Εικ. 29.).

5. Μετακίνηση ανθρακικών αμμωδών σχηματισμών. Οι σχηματισμοί αυτοί

χαρακτηρίζουν υψηλής ενέργειας περιβάλλοντα και δημιουργούν είτε παράκτια-παλιρροιακά-δελταϊκά συμπλέγματα σε πλατφόρμες ήπιας κλίσης (ramps), είτε αμμώδη αναχώματα στα περιθώρια πλατφορμών (shelf margins) (Εικ. 30.).

64

Διακρίνονται τρεις τύποι (υπο) ακολουθιών: α. Ακολουθίες που προκύπτουν από τη μετακίνηση παράκτιων- παλιρροιακών-δελταϊκών αποθέσεων βαθύτερα (“offshore”), σε πλατφόρμες ήπιας κλίσης (ramps). Η μετακίνηση αυτή μπορεί να λάβει χώρα, χωρίς μεταβολή του θαλασσίου επιπέδου, εφ’ όσον η προμήθεια ιζήματος είναι υψηλή (π.χ. υψηλή οργανική παραγωγή στην παράκτια ζώνη ή σχηματισμός αφθόνων ωοειδών). Ακολουθίες αυτού του τύπου χαρακτηρίζουν πλατφόρμες ήπιας κλίσης, τύπου “ramp” (30.Α.).

β. Ακολουθίες που προκύπτουν από τη μεταφορά των ιζημάτων της ζώνης των αμμωδών αναχωμάτων προς την ακτή, στη λιμνοθάλασσα της υφαλοκρηπίδας, σε προσήνεμο δηλαδή περιβάλλον (shelf lagoon). Στις ακολουθίες αυτές παρατηρείται απόθεση ιζημάτων υψηλής ενέργειας-πάνω από τη βάση κυματισμού /παλίρροιας-τύπου “grainstones”, επί ιζημάτων χαμηλής ενέργειας-κάτω από τη βάση κλιματισμού-τύπου “packstones” ή “wackestones (30.Β.). γ. Ακολουθίες που προκύπτουν από τη μετακίνηση ιζημάτων της ζώνης των αμμωδών αναχωμάτων, βαθύτερα προς τη ζώνη “offshore”, σε υπήνεμο περιβάλλον. Σε περίπτωση που η μεταφορά ιζημάτων είναι σημαντική, ουσιαστικά μετατίθεται στο όριο της πλατφόρμας (30.Γ.). Οι ακολουθίες των δύο τελευταίων τύπων χαρακτηρίζουν ανθρακικές πλατφόρμες με περιθώριο (rimmed shelf).

Είναι σαφές ότι, όταν στις παραπάνω περιπτώσεις παρεμβάλλονται μεταβολές εξωτερικών παραμέτρων, μεταβάλλονται και οι φάσεις των ακολουθιών. Επί παραδείγματι, η θαλάσσια στάθμη είναι ένας σημαντικός παράγων, τη μεταβολή της οποίας μπορούν να προκαλέσουν παγετο-ευστατικά ή τοπικά τεκτονικά φαινόμενα. Μάλιστα, όταν η μεταβολή της θαλάσσιας στάθμης είναι πολύ απότομη η ιζηματογένεση σταματά. Μεταβολές, όμως, των ιζηματογενών φάσεων μπορούν να προκαλέσουν και μικρότερης κλίμακας μεταβολές της θαλάσσιας στάθμης, καθώς και μεταβολές του κλίματος, της κυκλοφορίας, της αλμυρότητας, της θερμοκρασίας των υδάτων και άλλων περιβαλλοντικών παραμέτρων.

Εικ. 26. Ανθρακική ακολουθία κατά την επέκταση της παλιρροιακής

ζώνης (tidal flat progradation).

65

Εικ. 28. Κατακόρυφη απόθεση υποπαλιρροιακών ιζημάτων.

Εικ. 27. Ανθρακική ακολουθία κατά την επέκταση των υφάλων (reef progradation).

66

Εικ. 29. Μεταφορά και απόθεση παράκτιων ανθρακικών

ιζημάτων(shoreface), προς την ανοικτή θάλασσα (offshore).

Eικ. 30. Μετακίνηση ανθρακικών αμμωδών σχηματισμών.

67

ΠΠΕΕΡΡΙΙΠΠΑΑΛΛΙΙΡΡΡΡΟΟΙΙΑΑΚΚΑΑ ΠΠΕΕΡΡΙΙΒΒΑΑΛΛΛΛΟΟΝΝΤΤΑΑ

Οι παλιρροιακές ζώνες αναπτύσσονται σε περιοχές προστατευμένες από τον ανοικτό ωκεανό, όπως π.χ. στις ακτογραμμές ηπειρωτικών περιοχών, γύρω από νήσους, στις υφαλοκρηπίδες, στις πλατφόρμες και στις ομοκλινείς ράμπες. Στις περιοχές αυτές αποτίθενται περιπαλιρροιακοί ανθρακικοί σχηματισμοί (ιζήματα που δημιουργούνται «γύρω από τις παλίρροιες»). Οι περιπαλιρροιακές ακολουθίες, που συνιστούν τη βάση για την εξέλιξη των ιζηματογενών κύκλων και των στρωματογραφικών ακολουθιών, έχουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον γιατί αποτελούν σημαντικούς παλαιοβαθυμετρικούς δείκτες, καταγράφουν τις διακυμάνσεις του θαλασσίου επιπέδου και παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλία ιζηματολογικών-πρωιμοδιαγενετικών χαρακτήρων. Οι περιπαλιρροιακές ακολουθίες διακρίνονται σε επιπαλιρροιακές (supratidal), μεσοπαλιρροιακές (intertidal) και σε ρηχές υποπαλιρροιακές περιοχές (subtidal). Στα μεσο- και επιπαλιρροιακά επίπεδα μεταφέρονται αλλόχθονα ιζήματα από το υποπαλιρροιακό περιβάλλον μέσω θαλασσίων ρευμάτων ή/και καταιγίδων. Λόγω δε του ότι οι παλιρροιακές ζώνες είναι προστατευμένες περιοχές, θεωρούνται κατάλληλες για την απόθεση ιλύος που μεταφέρεται, με τις ίδιες διαδικασίες, από βαθύτερο περιβάλλον. Κύριο κριτήριο των περιπαλιρροιακών σχηματισμών είναι ότι δημιουργούν κυκλικές ακολουθίες, που συνήθως έχουν την τάση να ρηχεύουν προς τα πάνω, με αποτέλεσμα να παρατηρούνται μεσο- και επιπαλιρροιακοί σχηματισμοί επί υποπαλιρροιακών σχηματισμών (Εικ.31./ A,B,C).

68

Εικ. 31. Τυπικές περιπαλιρροιακές ακολουθίες.

69

Επιπαλιρροιακή ζώνη (supratidal)

Πρόκειται για παράκτια ζώνη, που υπερβαίνει το επίπεδο της κανονικής υψηλής παλίρροιας, και κατά συνέπεια χαρακτηρίζεται από πολύ χαμηλή βιοποικιλότητα (κυανοβακτήρια, οστρακώδη, μερικά τρηματοφόρα και λίγα μαλάκια). Για το λόγο αυτόν πλημμυρίζει μόνο κατά τη διάρκεια καταιγίδων και παλιρροιών δεκαπενθήμερης περιοδικότητας. Η επιπαλιρροιακή ζώνη αναπτύσσεται συχνά σε παράκτιες λίμνες ποικίλης αλμυρότητας και έχει υποστεί έκθεση σε αερόβιο περιβάλλον, συχνά δε υφίσταται πεδογενετικές επιδράσεις. Σε περιπτώσεις ξηρού-ημίξηρου κλίματος μεταπίπτει σε εβαποριτική ζώνη.

Μεσοπαλιρροιακή ζώνη (intertidal) H μεταβατική αυτή ζώνη αναπτύσσεται κοντά στην ακτή, μεταξύ της υψηλής και της χαμηλής παλίρροιας, και για το λόγο αυτόν πλημμυρίζει, και εκτίθεται εναλλακτικά σε αερόβιες συνθήκες , σχεδόν σε ημερήσια ή ημι-ημερήσια βάση. Παρατηρείται συχνά σε υφάλμυρες και υψηλής αλμυρότητας λίμνες και χαρακτηρίζεται από χαμηλή βιοποικιλότητα και ενέργεια. Στη μεσοπαλιρροιακή ζώνη αναπτύσσονται κυρίως κυανοβακτήρια και μόνον οργανισμοί που αντέχουν σε ταχύτατα μεταβαλλόμενες συνθήκες, όπως γαστερόποδα, οστρακώδη, ορισμένα βενθονικά τρηματοφόρα, μαλάκια και ασβεστολιθικά φύκη (dasyclads). Πανίδα μεταφέρεται και από την υποπαλιρροιακή ζώνη κατά τη διάρκεια καταιγίδων. Τα ιζήματα χαρακτηρίζονται από δομές ξήρανσης, ιλυώδεις επιφάνειες με ίχνη βιοαναμόχλευσης και βιοδιάτρησης, κοιλότητες που πληρούνται από ίζημα vadose και συγκέντρωση επανεπεξεργασμένων ιζημάτων (intraformational conglomerates).

Υποπαλιρροιακή ζώνη (subtidal) Πρόκειται για θαλάσσια περιοχή, που δεν ξεπερνάει το επίπεδο της χαμηλής παλίρροιας και φθάνει μέχρι το άκρο της υφαλοκρηπίδας. Η υποπαλιρροιακή ζώνη χαρακτηρίζεται από υψηλή βιοποικιλότητα και ποικίλη ενέργεια, τα ρηχότερα δε τμήματα της επηρεάζονται, ενίοτε, από παλιρροιακά ρεύματα. Διακρίνεται σε ρηχή υποπαλιρροιακή ζώνη στην οποία αφθονούν τα ασβεστολιθικά φύκη (κυρίως dasyclads) και οι επιφλοιωτικοί οργανισμοί, ενώ επιβιώνουν και ασπόνδυλα που προσαρμόζονται στο φυτικό περιβάλλον (όπως τρηματοφόρα, βρυόζωα, σκώληκες κ.ά.). Αντίθετα, η βαθειά υποπαλιρροιακή ζώνη χαρακτηρίζεται από μεγάλη ποικιλότητα βενθονικών οργανισμών, ενώ συνεχίζουν να αναπτύσσονται ασβεστολιθικά φύκη (ερυθροφύκη).

70

ΚΚΥΥΚΚΛΛΙΙΚΚΟΟΤΤΗΗΤΤΑΑ ΠΠΕΕΡΡΙΙΠΠΑΑΛΛΙΙΡΡΡΡΟΟΙΙΑΑΚΚΩΩΝΝ ΑΑΚΚΟΟΛΛΟΟΥΥΘΘΙΙΩΩΝΝ

Οι περιπαλιρροιακοί σχηματισμοί αναπτύσσονται υπό μορφή, επαναλαμβανόμενων, κυκλικά ή ρυθμικά, «πακέτων» (πάχους της τάξεως 102m) και κάθε πακέτο αποτελείται λίγες έως εκατοντάδες μεμονωμένες ακολουθίες, το πάχος των οποίων κυμαίνεται από 1m έως και λίγες δεκάδες m (κύκλοι ή κυκλοθέματα). Η χρονική διάρκεια ενός κύκλου είναι της τάξεως λίγων δεκάδων χιλιάδων ετών. Οι κύκλοι επιδεικνύουν τάση ρήχευσης, προχωρώντας προς το ανώτερο τμήμα της ακολουθίας, και κατά συνέπεια μία ακολουθία αποτελείται από αλλεπάλληλους στοιβαγμένους κύκλους ρήχευσης (PACs: punctuated aggradational cycles). Κύκλοι ρήχευσης είναι δυνατόν να παρατηρηθούν ακόμη και σε επικλυσιγενείς ακολουθίες. Δύο είναι οι κύριοι τύποι κυκλικότητας: η αυτοκυκλικότητα και η αλλοκυκλικότητα, και ας σημειωθεί ότι και οι δύο τύποι δημιουργούν κύκλους που ρηχεύουν προς τα πάνω. Η μεν αυτοκυκλικότητα ελέγχεται από διακυμάνσεις του θαλασσίου επιπέδου που λαμβάνουν χώρα μέσα στην ίδια τη λεκάνη ιζηματογένεσης (π.χ. παλίρροιες ή καταιγίδες), ενώ η αλλοκυκλικότητα ελέγχεται από κανονικές διακυμάνσεις του θαλασσίου επιπέδου που προκαλούνται από εξωτερικές, προς το περιβάλλον απόθεσης, αιτίες (ευστατικές μεταβολές της στάθμης της θάλασσας, κλιματικές ή τεκτονικές μεταβολές). Η αυτοκυκλικότητα οφείλεται στην επέκταση των παλιρροιακών επιπέδων προς τη θάλασσα, που συμβαίνει όταν η βύθιση είναι συνεχής και η παραγωγή ιζήματος στην υποπαλιρροιακή ζώνη είναι υψηλή. Κάτω από τις συνθήκες αυτές η υποπαλιρροιακή ζώνη αντικαθίσταται από τη μεσοπαλιρροιακή ζώνη και επί των υποπαλιρροιακών ιζημάτων αποτίθενται μεσοπαλιρροιακά ιζήματα. Η επέκταση των παλιρροιακών επιπέδων προς τη θάλασσα προκαλεί μείωση του υποπαλιρροιακού χώρου, που συνεπάγεται αντίστοιχη μείωση της παραγωγής ανθρακικού ιζήματος, σταδιακή ελάττωση της ταχύτητας ιζηματογένεσης και τελικά διακοπή της ιζηματογένεσης. Η διακοπή της ιζηματογένεσης έχει ως συνέπεια τη διακοπή της επέκτασης των παλιρροιακών επιπέδων. Απότομη βύθιση του υποβάθρου επαναφέρει τις υποπαλιρροιακές συνθήκες και επαναδραστηριοποιεί τη διαδικασία παραγωγής ιζήματος. Αντίθετα προς την αυτοκυκλικότητα που προκαλείται από μεταβολές τοπικής εμβέλειας, η αλλοκυκλικότητα αποδίδεται στον ευστατισμό (μεταβολή-ταλάντωση του θαλασσίου επιπέδου) που προκαλείται από μεταβολή της τροχιάς της Γης. Στο μοντέλο αυτό, οι κύκλοι ελέγχονται από υψηλής συχνότητας και χαμηλού εύρους διακυμάνσεις του θαλασσίου επιπέδου, 4ης (λίγες εκατοντάδες χιλιάδες έτη) και 5ης τάξεως (λίγες δεκάδες χιλιάδες έτη), που αποδίδονται σε μεταβολές των τροχιακών παραμέτρων της Γης. Είναι φανερό ότι οι αυτοκυκλικές ακολουθίες χαρακτηρίζονται από περιορισμένη εξάπλωση, ενώ αντίθετα οι αλλοκυκλικές ακολουθίες επεκτείνονται σε αρκετά μακρινές αποστάσεις.

71

ΑΑΛΛΛΛΟΟΚΚΥΥΚΚΛΛΙΙΚΚΟΟΤΤΗΗΤΤΑΑ ΚΚΑΑΙΙ ΚΚΥΥΚΚΛΛΟΟΙΙ MMIILLAANNKKOOVVIITTCCHH

Λόγω του ότι, τόσον οι μεταβολές του θαλασσίου επιπέδου, όσον και οι κλιματικές μεταβολές, οφείλονται στις διαφοροποιήσεις της ηλιακής ακτινοβολίας, που προκαλούνται από τις κυκλικές διαφοροποιήσεις των τροχιακών παραμέτρων της Γης, καθώς και στις μεταβολές του όγκου των παγετώνων και των ωκεανών, η συχνότητα των διαφοροποιήσεων των τροχιακών παραμέτρων της Γης που προκαλούν τους ευστατικούς κύκλούς συμπίπτει με τη συχνότητα των κυκλικών μεταβολών του κλίματος (κύκλοι Milankovitch). Συγκεκριμένα, έχει παρατηρηθεί ότι η τροχιά της Γης μεταβάλλεται κυκλικά τόσον κατά την περιστροφή της γύρω από τον άξονά της, όσον και κατά την περιστροφή της γύρω από τον Ήλιο. Κατά την περιστροφή της Γης γύρω από τον εαυτό της ο άξονας της μεταπίπτει κυκλικά κατά διαστήματα διάρκειας ~26.000 έτη (precession), ενώ κατά διαστήματα διάρκειας ~41.000 ετών η κλίση του άξονα υφίσταται λόξωση (obliquity). Αντιστοίχως, κατά την περιστροφή της Γης γύρω από τον Ήλιο, η σχεδόν κυκλική τροχιά της μεταπίπτει σε ελλειπτική, κυκλικά, κατά διαστήματα διάρκειας ~100.000 και ~400.000 ετών ( eccentricity). Οι διαφοροποιήσεις αυτές είναι υπεύθυνες για τις μεταβολές της ηλιακής ακτινοβολίας και του κλίματος, ας σημειωθεί δε ότι οι περιοδικότητες των κύκλων Milankovitch κυμαίνονται και αυτές μεταξύ 20.000 και περισσότερο των 400.000 ετών.

ΤΤΡΡΟΟΧΧΙΙΑΑΚΚΕΕΣΣ ΠΠΑΑΡΡΑΑΒΒΙΙΑΑΣΣΕΕΙΙΣΣ ΚΚΑΑΙΙ ΚΚΥΥΚΚΛΛΙΙΚΚΕΕΣΣ ΑΑΚΚΟΟΛΛΟΟΥΥΘΘΙΙΕΕΣΣ

Οι τροχιακές παραβιάσεις αποτελούν τη βασική αιτία κυκλικότητας των ανθρακικών ακολουθιών, καθ’ όσον προκαλούν διακυμάνσεις του θαλασσίου επιπέδου. Συγκεκριμένα, οι κύκλοι 5ης, 4ης και 3ης τάξεως των παλιρροιακών ακολουθιών, που επιδεικνύουν τάση ρήχευσης προς τα πάνω, συνδέονται με τις κυκλικές μεταβολές της τροχιάς της Γης. Ιεραρχικά, οι κύκλοι 1ης (108) και 2ης τάξεως (107) που οφείλονται είτε σε μεγάλης κλίμακας διακυμάνσεις του θαλασσίου επιπέδου είτε σε τεκτονισμό δεν ελέγχουν την εσωτερική δομή των ανθρακικών ακολουθιών, διότι τα πλάτη διακύμανσης του θαλασσίου επιπέδου (1-2cm/1000 έτη) είναι πολύ μικρότερα από την ταχύτητα της ανθρακικής ιζηματογένεσης (10-1000cm/ 1000 έτη). Αντίθετα, οι υψηλής συχνότητας στρωματογραφικοί κύκλοι 3ης τάξεως (1-106 έτη) χαρακτηρίζονται από εύρος της τάξεως m και συμπεριλαμβάνουν κύκλους 4ης (105 έτη) και 5ης τάξεως (104 έτη).

72

ΚΚΛΛΙΙΜΜΑΑ ΚΚΑΑΙΙ ΤΤΥΥΠΠΟΟΣΣ ΚΚΥΥΚΚΛΛΙΙΚΚΟΟΤΤΗΗΤΤΑΑΣΣ (( II cceehhoouussee vveerrssuuss GGrreeeennhhoouussee))

Κατά τις περιόδους θερμοκηπίου (Κατ. Παλαιοζωικό, Μεσοζωικό), επικρατούσε γενικά υψηλή στάθμη (Εικ. 32.) και οι διακυμάνσεις του θαλασσίου επιπέδου ήταν υψηλής συχνότητας, καθ’ όσον συνδεόντουσαν με κλιματικούς κύκλους μικρής κλίμακας (μετάπτωση 20.000 έτη και λόξωση 40.000 έτη). (Εικ. 33.). Εικ. 32. Παγετώδεις φάσεις (icehouse: χαμηλή στάθμη), φάσεις θερμοκηπίου (greenhouse: υψηλή στάθμη) και κύκλοι μεταβολών του θαλασσίου επιπέδου 1ης τάξεως (Vail et al., 1976; Hallam, 1977).

73

Εικ. 33. Υψηλής συχνότητας, χαμηλού εύρους διακυμάνσεις του θαλασσίου επιπέδου κατά τη διάρκεια περιόδων θερμοκηπίου (κύκλοι 4ης και 5ης τάξεως). Αντίθετα, το λιώσιμο και η δημιουργία παγετώνων, κατά τις παγετώδεις περιόδους (π.χ. Λιθανθρακοφόρο), που προκαλούν μεγάλης κλίμακας πτώσεις και ανόδους του θαλασσίου επιπέδου, οφείλονται σε μεγάλης κλίμακας ρυθμούς (κυκλικές κλιματικές μεταβολές λόγω εκκεντρότητας της τροχιάς της Γης κάθε ~100.000 έτη), έχουν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία κυκλοθεμάτων μεγάλου πάχους (5-10m) (Εικ. 34.). Εικ. 34. Απότομες μεταβολές του θαλασσίου επιπέδου λόγω παγετώνων, (Καταγραφή Ανωτ. Τεταρτογενούς). Κατά τη διάρκεια των περιόδων θερμοκηπίου η πλατφόρμα εκτίθεται τακτικά, αλλά για περιορισμένο χρονικό διάστημα και κατά συνέπεια οι περιπαλιρροιακοί κύκλοι χαρακτηρίζονται από περιορισμένη μετεωρική

74

διαγένεση, περιορισμένες επιφάνειες ανάδυσης, εκτεταμένη δολομιτίωση και στερούνται καρστικών φαινομένων (πλατφόρμα τύπου keep-up). Οι πλατφόρμες του τύπου αυτού χαρακτηρίζονται από μικρά πάχη, της τάξεως του μέτρου (m) (Εικ. 35.).

Εικ. 35. Αποθετικό μοντέλο κατά τη διάρκεια περιόδων Θερμοκηπίου

(πλατφόρμα τύπου Keep-up).

Αντίθετα, κατά τις παγετώδεις περιόδους επικρατούν οι υποπαλιρροιακές αποθέσεις και παρατηρούνται εκτεταμένες εκτεταμένες επιφάνειες ανάδυσης της πλατφόρμας (catch-up platform). Οι πλατφόρμες αυτού του τύπου χαρακτηρίζονται από σχηματισμούς καρστ και calcretes (Εικ. 36.).

ΛΛΟΟΦΦΕΕΡΡΙΙΤΤΙΙΚΚΗΗ ΦΦΑΑΣΣΗΗ

Εικ. 36. Τυπική αρχιτεκτονική πλατφόρμας κατά τη διάρκεια παγετωδών περιόδων (catch-up platform).

75

Κατά τη διάρκεια του Ανωτ. Τριαδικού (Νόριο-Ραίτιο), αναπτύχθηκε μία πολύ εκτεταμένη πλατφόρμα στα όρια του Ωκεανού της Νεοτηθύος, όπου απετέθησαν τυπικοί ανθρακικοί σχηματισμοί πλατφόρμας (Δυτικά Καρπάθια, Νότιες Άλπεις, Δειναρίδες, Ελληνίδες). Οι σχηματισμοί αυτοί, είναι γνωστοί ως λοφεριτικοί σχηματισμοί, καθ’ όσον περιγράφηκαν για πρώτη φορά τον 19ο αιώνα, στο Lofer της Αυστρίας, στις Βόρειες Ασβεστολιθικές Άλπεις (Σχηματισμός Dachstein). Πρόκειται για ένα τυπικό ανθρακικό σχηματισμό πλατφόρμας, πάχους 100-1500m, που επεκτείνεται σε επιφάνεια δεκάδων χιλιομέτρων και αποτελείται από 200, περίπου, κυκλοθέματα. Το περιβάλλον απόθεσης του σχηματισμού αυτού ήταν αβαθές και αντιστοιχούσε σε λιμνοθάλασσα (lagoon) ή σε περιοχή όπισθεν υφάλου (back-reef). Η δομή του κυκλοθέματος, από τη βάση προς την κορυφή, αποτελείται από το υποπαλιρροιακό, το μεσοπαλιρροιακό και το επιπαλιρροιακό μέλος (Εικ. 37.).

Εικ. 37. Τυπική λοφεριτική ακολουθία, κατά Fischer (1964). Το επιπαλιρροιακό μέλος (Μέλος Α), αντιπροσωπεύεται από κροκαλοπαγές βάσης ή έναν αργιλικό σχηματισμό, που περιορίζεται σε διαλυσιγενείς κοιλότητες ή κοιλότητες ξήρανσης του υποκειμένου

76

σχηματισμού και το μεσοπαλιρροιακό μέλος (Μέλος Β) σε δολομίτη με στρωματολιθική δομή, με χαρακτηριστικές δομές ξήρανσης. Το υποπαλιρροιακό, δε, μέλος (Μέλος C), αντιπροσωπεύεται από συμπαγή ασβεστόλιθο με ποικίλη πανίδα. Γενικά, στα περιπαλιρροιακά ιζήματα επικρατεί η μικριτική-πελμικριτική φάση, mudstones, wackestones και bindstones. Συχνά, παρατηρούνται στρώσεις grainstone που αντιστοιχούν σε μεταφερμένο ίζημα μέσω παλιρροιακών καναλιών ή καταιγίδων. Οι λοφεριτικοί σχηματισμοί διατηρούν τα πρωιμοδιαγενετικά ιστολογικά χαρακτηριστικά τους, η μελέτη των οποίων μας δίνει σημαντικές πληροφορίες για τη γνώση του περιβάλλοντος απόθεσης.

77

ΣΣΥΥΣΣΧΧΕΕΤΤΙΙΣΣΜΜΟΟΣΣ ΙΙΖΖΗΗΜΜΑΑΤΤΟΟΓΓΕΕΝΝΩΩΝΝ ΑΑΚΚΟΟΛΛΟΟΥΥΘΘΙΙΩΩΝΝ ΠΠΛΛΑΑΤΤΦΦΟΟΡΡΜΜΑΑΣΣ --ΛΛΕΕΚΚΑΑΝΝΗΗΣΣ

Ο λεπτομερής συσχετισμός ιζηματογενών ακολουθιών είναι αρκετά δύσκολος, εκτός εάν έχουν εντοπισθεί καλά χρονολογημένα στρώματα ηφαιστειακής τέφρας, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν ισόχρονες επιφάνειες, ή εκτός αν υπάρχει η δυνατότητα βάδισης κατά μήκος μιάς συνεχούς εμφάνισης και παρακολούθησης της εξέλιξης των στρωμάτων. Για το συσχετισμό φάσεων συνδυάζονται, επί τη βάσει πάντοτε βιοστρωματογραφικών δεδομένων, η κυκλική στρωματογραφία και η στρωματογραφία ακολουθιών. ΣΣττρρωωμμααττοογγρρααφφιικκήή ττοομμήή σσττηη λλεεκκάάννηη Παρατηρούνται ασβεστολιθικά στρώματα, πάχους λίγων cm έως λίγες δεκάδες cm, που διαχωρίζονται από λεπτές μαργαϊκές στρώσεις. Η πανίδα χαρακτηρίζει το πελαγικό περιβάλλον (π.χ. calpionellids, radiolarians, calcispheres, globochaetes). Το κατά θέσεις ημιπελαγικό κλάσμα υποδηλώνεται από την παρουσία βενθονικών τρηματοφόρων, εχινοδέρμων, μαλακίων, οστρακωδών και βελόνων σπόγγων. Οι εναλλαγές μαργών και ασβεστολίθων ερμηνεύονται ως αποτέλεσμα περιοδικών διακυμάνσεων της ανθρακικής παραγωγικότητας και/ή της εισροής ηπειρωτικού υλικού. Αυτές οι διακυμάνσεις αποδίδονται σε κλιματικές μεταβολές που προκαλούνται από τροχιακές παραβιάσεις στη ζώνη της συχνότητας Milankovitch. Η διαφορική συμπίεση και η διαγένεση πιθανώτατα έχουν τροποποιήσει την αναλογία ασβεστολίθων/μαργών. Μεγάλου πάχους στρώματα ασβεστολίθων και μαργών υποδηλώνουν υψηλότερη παραγωγικότητα σε ναννοπλαγκτόν, κοντά στην κατωφέρεια και υψηλότερη εισροή ηπειρωτικού υλικού κατά περιόδους χαμηλής θαλάσσιας στάθμης. Αντίθετα, τα μικρού πάχους στρώματα υποδηλούν ένα απομεμακρυσμένο περιβάλλον, ή συνθήκες επικλυσιγενείς και υψηλής στάθμης της θάλασσας. Δομές ολίσθησης και κροκαλοπαγείς ιλυόλιθοι (ροές κορημάτων), χαρακτηρίζουν την αστάθεια των κατωφερειών και επιτείνονται κατά τη διάρκεια περιόδων χαμηλής θαλάσσιας στάθμης. ΣΣττρρωωμμααττοογγρρααφφιικκήή ττοομμήή σσττηηνν κκααττωωφφέέρρεειιαα Στις τομές των ηπειρωτικών κατωφερειών και των λεκανών, οι μικρότερες αποθετικές μονάδες είναι τα ζεύγη ασβεστολίθων-μαργών. Τα ασβεστολιθικά στρώματα παρουσιάζουν μία ημιπελαγική σύσταση (πλαγκτονικά τρηματοφόρα), αλλά περιέχουν και επαναδιοργανωμένο υλικό από την πλατφόρμα και το ανώτερο τμήμα της κατωφέρειας (εχινόδερμα, μαλάκια, βενθονικά τρηματοφόρα. Οστρακώδη, βελόνες σπόγγων). Δομές ολίσθησης, ροές κορημάτων ανθρακικής κυρίως σύστασης (debris flows) και ολισθόλιθοι απαντούν με μεγαλύτερη συχνότητα στο κατώτερο τμήμα της κατωφέρειας, ενώ στο ανώτερο τμήμα της επικρατούν οι τουρβιδίτες και μαργαϊκής σύστασης ροές κορημάτων.

78

Τα ασβεστολιθικά στρώματα χαρακτηρίζονται από σχετικά μεγάλα πάχη, που υποδηλώνουν υψηλή ανθρακική παραγωγικότητα, κατά τη διάρκεια χαμηλής σχετικής θαλάσσιας στάθμης (lowstand wedge). Ακολουθούν επικλυσιγενείς φάσεις και οι υπερκείμενες μαργαϊκής σύστασης ροές κορημάτων υποδηλώνουν ότι υπέστησαν υποθαλάσσια διάβρωση και επαναδιοργάνωση. ΣΣττρρωωμμααττοογγρρααφφιικκήή ττοομμήή σσττηηνν ππλλααττφφόόρρμμαα Στη πλατφόρμα επικρατούν ανθρακικοί σχηματισμοί περιβάλλοντος λιμνοθάλασσας ή περιπαλιρροιακού ή ακόμη και υψηλής ενέργειας αναχωμάτων. Κατά συνέπεια, οι φάσεις ποικίλουν σε μεγάλο βαθμό. Τα στρώματα συνήθως ρηχεύουν προς τα πάνω και η ιζηματογένεση συνεχίζεται με μεσοπαλιρροιακούς σχηματισμούς. Αυτή η βασική ακολουθία επαναλαμβάνεται συνεχώς («στοιχειώδης ακολουθία» - elementary sequence). Η μεσοπαλιρροιακή φάση απαντά, ενίοτε, και στη βάση της ακολουθίας υποδηλώνοντας επίκλυση, μετά από ανάδυση της κορυφής της προηγούμενης «στοιχειώδους ακολουθίας». Οι «στοιχειώδεις ακολουθίες» ομαδοποιούνται σε «μικρής κλίμακας σύνθετες ακολουθίες», της τάξεως 1 m, που συχνά αντανακλούν τάση επίκλυσης-απόσυρσης. Πολλές στοιχειώδεις και μικρής κλίμακας ακολουθίες δεν εμφανίζουν κάποια φασική εξέλιξη, διότι η υψηλή κυματική ενέργεια και η βιοαναμόχλευση έχουν ομογενοποιήσει το ίζημα. ΚΚυυκκλλιικκόόττηητταα ΜΜiillaannkkoovviittcchh Όπως προαναφέρθηκε, οι εναλλαγές ασβεστολίθων και μαργών, στο πελαγικό και ημιπελαγικό περιβάλλον, υποδηλώνουν διακυμάνσεις της ανθρακικής παραγωγικότητας και/ή εισροής αργιλικού υλικού. Η παραγωγικότητα εξαρτάται από τη θερμοκρασία των υδάτων και την προμήθεια θρεπτικών υλικών μέσω ανοδικών ρευμάτων ή του κλαστικού υλικού. Η εισροή αργιλικού υλικού και τα θρεπτικά συστατικά, που συνοδεύουν το κλαστικό υλικό, ελέγχονται από τις βροχοπτώσεις στην ενδοχώρα και από ωκεάνια ρεύματα. Κατά συνέπεια, το κλίμα παίζει ένα σπουδαίο ρόλο και οι μεταβολές στη συχνότητα Milankovitch είναι ο λόγος δημιουργίας αυτών των εναλλαγών ασβεστολίθων-μαργών. Στην πλατφόρμα, η ανθρακική παραγωγικότητα επίσης ποικίλλει ανάλογα με τις κλιματικές μεταβολές, αλλά οι σχετικές διακυμάνσεις της θαλάσσιας στάθμης έχουν μεγαλύτερο αντίκτυπο στα αβαθή αποθετικά περιβάλλοντα. Οι περιοδικές διακυμάνσεις του θαλασσίου επιπέδου αποδεικνύονται από τη μεγάλη συχνότητα επιφανειών ανάδυσης και από ιστολογικά χαρακτηριστικά της επιπαλιρροιακής και μεσοπαλιρροιακής ζώνης, που αναπτύσσονται σε υποπαλιρροιακές φάσεις. Διαδικασίες αυτοκυκλικότητας, όπως η πλευρική μετατόπιση των ιζηματογενών σχηματισμών, δεν μπορούν να ερμηνεύσουν το συσχετισμό των ιζηματογενών επιφανειών σε μεγάλη κλίμακα.

79

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Ahr, W.M. (1973) – The carbonate ramp: an alternative to the shelf model. Trans. Gulf Cst Ass. Geol. Socs. 23 Ann. Conv., 221-225. Burchette, T.P. & Wright, V.P. (1992) – Carbonate ramp depositional systems. Sedim. Geol., 79, 3-57. Dunham, R.J. (1962) – Classification of carbonate rocks according to depositional texture. Mem. Amer. Ass. Petrol. Geol., 1, 108 -121. Fischer, A.G. (1964) -The Lofer cyclothems of the Alpine Triassic.In: Merriam, D.F. (ed.): Symposium on cyclic sedimentation. Kansas Geol. Survey Bull.,169, 107-149. Flügel, E. (2005)- Microfacies of carbonate rocks. Analysis, Interpretation and Application. 976 pp., Springer. Folk, R.L. (1959) - Practical petrographic classification of limestones. AAPG Mem. 1, 62-84. Hallam, A. (1977) – Secular changes in marine inundation of USSR and North America through the Phanerozoic. Nature, 269, p. 762-772. Posamentier, H.W., James, D.P. (1993) - An overview of sequence-stratigraphic concepts: uses and abuses. Int. Ass. Sedimentol., Spec. Publ. 18, 656 pp. Tucker, M.E., Wright, V.P. (1990) - Carbonate sedimentology, 482 pp. Blackwell. Vail, P.R., Mitchum, R.M.J., Todd, R.G., Widmier, J.M., Thompson, S.J., Sangree, J.B., Bubb, J.N., Hatlelid, W.G. (1977) - Seismic stratigraphy and global changes of sea-level. In: Payton, C.E. (ed.): Seismic stratigraphy - Applications to hydrocarbon exploration. AAPG Geol. Memoir, 26, 49 -212. Wilson, J.L. (1975) - Carbonate facies in geologic history, 471 pp., Springer.

80

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

ΕΕΞΞΕΕΛΛ ΙΙΞΞΗΗ ΤΤΗΗΣΣ ΙΙ ΖΖΗΗΜΜΑΑΤΤΟΟΓΓΕΕΝΝΟΟΥΥΣΣ ΓΓΕΕΩΩΛΛΟΟΓΓ ΙΙ ΑΑΣΣ .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 33 ΣΣΥΥΣΣΤΤΑΑΤΤ ΙΙ ΚΚΑΑ ΤΤΩΩΝΝ ΑΑΣΣΒΒΕΕΣΣΤΤΟΟΛΛ ΙΙΘΘ ΙΙ ΚΚΩΩΝΝ ΙΙ ΖΖΗΗΜΜΑΑΤΤΩΩΝΝ .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 66 ΚΚΑΑ ΙΙ ΤΤΩΩΝΝ ΑΑΣΣΒΒΕΕΣΣΤΤΟΟΛΛ ΙΙΘΘΩΩΝΝ .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 66

ΜΜΗΗ ΣΣΚΚΕΕΛΛΕΕΤΤΙΙΚΚΟΟΙΙ ΚΚΟΟΚΚΚΚΟΟΙΙ.................................................................... 7 ΑΑ.. ΕΕΠΠΙΙΦΦΛΛΟΟΙΙΩΩΜΜΕΕΝΝΟΟΙΙ ΚΚΟΟΚΚΚΚΟΟΙΙ ............................................................... 7 ΩΩοοεειιδδήή........................................................................................ 8 ΔΔοομμήή ττωωνν ωωοοεειιδδώώνν ......................................................................... 8 ΔΔοομμήή ττωωνν ππιισσοοεειιδδώώνν...................................................................... 10 ΟΟγγκκοοεειιδδήή................................................................................... 10 ΔΔοομμήή ττωωνν οογγκκοοεειιδδώώνν ..................................................................... 10 ΠΠρροοέέλλεευυσσηη ττωωνν εεππιιφφλλοοιιωωμμέέννωωνν κκόόκκκκωωνν .............................................. 11 ΩΩοοεειιδδήή...................................................................................... 11 ΠΠιισσοοεειιδδήή ................................................................................... 11 ΟΟγγκκοοεειιδδήή................................................................................... 11 ΠΠεερριιββάάλλλλοονν ττωωνν εεππιιφφλλοοιιωωμμέέννωωνν κκόόκκκκωωνν ............................................. 12 ΠΠιισσοοεειιδδήή ................................................................................... 13 ΟΟγγκκοοεειιδδήή................................................................................... 14 ΒΒ.. ΠΠΕΕΛΛΟΟΕΕΙΙΔΔΗΗ............................................................................... 15 ΓΓ.. ΣΣΥΥΣΣΣΣΩΩΜΜΑΑΤΤΩΩΜΜΑΑΤΤΑΑ ΚΚΟΟΚΚΚΚΩΩΝΝ........................................................... 15 ΔΔ.. ΚΚΛΛΑΑΣΣΤΤΕΕΣΣ ................................................................................ 16 ΣΣΚΚΕΕΛΛΕΕΤΤΙΙΚΚΟΟΙΙ ΚΚΟΟΚΚΚΚΟΟΙΙ ...................................................................... 17 ΚΚΥΥΡΡΙΙΑΑ ΜΜΑΑΖΖΑΑ................................................................................ 19

ΤΤΑΑΞΞ ΙΙ ΝΝΟΟΜΜΗΗΣΣΗΗ ΑΑΣΣΒΒΕΕΣΣΤΤΟΟΛΛ ΙΙΘΘΩΩΝΝ .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 2211 ΠΠOOΡΡΩΩΔΔΕΕΣΣ................................................................................... 28 ΤΤύύπποοιι πποορρώώδδοουυςς .......................................................................... 28

ΤΤΑΑΞΞ ΙΙ ΝΝΟΟΜΜΗΗΣΣΗΗ ΑΑΝΝΘΘΡΡΑΑΚΚ ΙΙ ΚΚΩΩΝΝ ΦΦΑΑΣΣΕΕΩΩΝΝ .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 3311 ΚΚΥΥΡΡ ΙΙΟΟ ΙΙ ΧΧΑΑΡΡΑΑΚΚΤΤΗΗΡΡΕΕΣΣ ΤΤΩΩΝΝ ΦΦΑΑΣΣ ΙΙ ΚΚΩΩΝΝ ΖΖΩΩΝΝΩΩΝΝ (κατά Wilson, 1975) 3333 AANNΘΘΡΡΑΑΚΚ ΙΙ ΚΚΗΗ ΙΙ ΖΖΗΗΜΜΑΑΤΤΟΟΓΓΕΕΝΝΕΕΣΣΗΗ .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 4455

11 .. ΓΓ εενν ιι κκάά................................................................................. 45 22.. ΠΠααρράάγγοοννττεεςς πποουυ εελλέέγγχχοουυνν ττηηνν ααννθθρραακκιικκήή ιιζζηημμααττοογγέέννεεσσηη....................... 46

ΣΣΤΤΡΡΩΩΜΜΑΑΤΤΟΟΓΓΡΡΑΑΦΦΙΙΑΑ ΙΙ ΖΖΗΗΜΜΑΑΤΤΟΟΓΓΕΕΝΝΩΩΝΝ ΑΑΚΚΟΟΛΛΟΟΥΥΘΘ ΙΙΩΩΝΝ .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 5511 ΚΚΥΥΚΚΛΛ ΙΙ ΚΚΗΗ ΣΣΤΤΡΡΩΩΜΜΑΑΤΤΟΟΓΓΡΡΑΑΦΦΙΙΑΑ .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 5566

ΤΤΥΥΠΠΟΟΙΙ ΠΠΕΕΡΡΙΙΘΘΩΩΡΡΙΙΩΩΝΝ ΠΠΛΛΑΑΤΤΦΦΟΟΡΡΜΜΑΑΣΣ ..................................................... 60 ΑΑΚΚΟΟΛΛΟΟΥΥΘΘΙΙΑΑ ΒΒΥΥΘΘΙΙΣΣΗΗΣΣ ΤΤΗΗΣΣ ΠΠΛΛΑΑΤΤΦΦΟΟΡΡΜΜΑΑΣΣ.............................................. 61

ΚΚΥΥΡΡ ΙΙ ΕΕΣΣ ΔΔ ΙΙ ΑΑΔΔ ΙΙ ΚΚΑΑΣΣ ΙΙ ΕΕΣΣ ΔΔΗΗΜΜΙΙΟΟΥΥΡΡΓΓ ΙΙ ΑΑΣΣ ΑΑΝΝΘΘΡΡΑΑΚΚ ΙΙ ΚΚΩΩΝΝ ΑΑΚΚΟΟΛΛΟΟΥΥΘΘΙΙΩΩΝΝ .. .. .. .. .. .. .. 6622 ΠΠΕΕΡΡ ΙΙ ΠΠΑΑΛΛ ΙΙ ΡΡΡΡΟΟΙΙΑΑΚΚΑΑ ΠΠΕΕΡΡ ΙΙ ΒΒΑΑΛΛΛΛΟΟΝΝΤΤΑΑ .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 6677

ΚΚΥΥΚΚΛΛ ΙΙ ΚΚΟΟΤΤΗΗΤΤΑΑ ΠΠΕΕΡΡ ΙΙΠΠΑΑΛΛ ΙΙ ΡΡΡΡΟΟ ΙΙΑΑΚΚΩΩΝΝ ΑΑΚΚΟΟΛΛΟΟΥΥΘΘ ΙΙΩΩΝΝ .......................... 70 ΑΑΛΛΛΛΟΟΚΚΥΥΚΚΛΛ ΙΙ ΚΚΟΟΤΤΗΗΤΤΑΑ ΚΚΑΑ ΙΙ ΚΚΥΥΚΚΛΛΟΟ ΙΙ MMII LLAANNKKOOVV II TTCCHH ........................... 71 ΤΤΡΡΟΟΧΧ ΙΙ ΑΑΚΚΕΕΣΣ ΠΠΑΑΡΡΑΑΒΒ ΙΙ ΑΑΣΣΕΕ ΙΙ ΣΣ ΚΚΑΑ ΙΙ ΚΚΥΥΚΚΛΛ ΙΙ ΚΚΕΕΣΣ ΑΑΚΚΟΟΛΛΟΟΥΥΘΘΙΙ ΕΕΣΣ ................... 71 ΚΚΛΛ ΙΙΜΜΑΑ ΚΚΑΑ ΙΙ ΤΤΥΥΠΠΟΟΣΣ ΚΚΥΥΚΚΛΛ ΙΙ ΚΚΟΟΤΤΗΗΤΤΑΑΣΣ .............................................. 72

ΣΣΥΥΣΣΧΧΕΕΤΤ ΙΙ ΣΣΜΜΟΟΣΣ ΙΙ ΖΖΗΗΜΜΑΑΤΤΟΟΓΓΕΕΝΝΩΩΝΝ ΑΑΚΚΟΟΛΛΟΟΥΥΘΘΙΙΩΩΝΝ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ-ΛΕΚΑΝΗΣ 7777

81