Γεωδυναμική εξέλιξη της ευρύτερης περιοχής του Αμβρακικού κόλπου από το μειόκαινο μέχρι σήμερα

Abstract

The investigated broader area of Amvrakikos gulf, is considered of great interest as far as the geological evolution of the Hellenic territory is concerned, since it is located between the Adriatic collision and the subduction along the Hellenic Arc. This area is characterized by strong alpine tectonism resulting in occurrence of extended folding, numerous thrusts-overthrusts and great faults, as well as by recent post-alpine tectonism, represented by various tectonic structures and accompanied by an intense seismicity. Special emphasis was given in the investigation of neogene and quaternary formations and the systematic study of recent tectonic movements and deformations. Furthermore, the type and succession of tectonic phases was also studied in detail, in order to obtain a clear image of the geodynamic evolution of Amvrakikos gulf area from Miocene to date. To this end, the following works have been carried out: - Detailed stratigraphic investigation of neogene and quaternary formations, which is necessary for the datation of the tectonic events. - Geological mapping in a scale 1:20.000 and microtectonic measurements in areas of specific interest, as far as stratigraphy and tectonism are concerned. - Mapping of faults and study of their geometric and dynamic characteristics. Measurement of micro-structures observed on the fault surfaces by application of the best average tensor method for the determination of the main axes of the tectonic stresses (σ1, σ2, σ3). - Morphotectonic study of the variations occurring along the coasts (vertical movements which influenced the region). As obtained from the carried out geological mapping, the stratigraphic analysis, the sedimentological observations and the palaeontological, determinations, the Upper Miocene marks the start of neogene sedimentation with the new sea transgression in western Greece. During Neogene-Quatemary sediments of significant thickness and extent have been deposited into the synclines of the alpine basement and into the new created tectonic basins of N-S (of upper Miocene age) and E-W (the upper Pliocene) direction. The upper miocene formations are extended throughout Akamania (basins of Palairos-Pogonia and Mytikas-Kandila) and Lefkada, while the deposits of Upper Pliocene-Lower Pleistocene occur only on the periphery of Amvrakikos gulf. The absence of corresponding upper pliocene-lower pleistocene sediments in the aforementioned neogene basins, indicates the dominance of a terrestrial environment during that period. A clear grain-size distribution of the plio-quatemary sediments was observed, with predominance of the coarse materials in the margins and increase of the fine-grained sediments at the center of Amvrakikos gulf. The sediments are fed simultaneously from the north and south. Northwards, Aheron, Louros and Arahthos rivers have transported significant quantities of reworked materials, eroding a continuously subsiding region because of the activity of normal faults. According to the detailed study of the folding and faulting structures of the area and the carried out tectonic analysis, the prevailing tectonic stresses are compressional of NE-SW to ENE-WSW direction, interrupted by extensional events of mainly NNW-SSE direction. The activity of these faults defines essentially the low relief of Amvrakikos basin both in the terrestrial and marine area. Concerning the neotectonic history of the region, it can be delineated as follows: In Akamania, at the beginning of Upper Miocene, an extensional facies of an E-W direction prevailed, created the neogene basins of Palairos-Pogonia and Mytikas- Kandila over the pre-existed syncline basins of the flysch formation. In the Lower Pliocene, the Ionian zone is overthrust on the Paxos zone due to a strong compressional stress field of NE-SW direction, which is accompanied by rising movements of Lefkada and Akamania and the folding of the upper-miocene formations. The graben of Amvrakikos gulf has been formed during Pliocene (at the base of Upper Pliocene) by an extensional field of N-W direction. In the north margin of Amvrakikos, the preexisted since Middle Miocene thrust zone of Zalogos operates as a zone of normal faults, which starts in Zalogos and ends at Ziros Lake. Eastwards, this zone is interrupted by large normal faults of N-S and NNW-SSE direction (Filipiada- Katouna and Arta-Amphilohia zones). The created basin is subsided and flooded by the sea and the sedimentation takes place in a shallow environment alternating from marine to brackish and to lacustrine. Respectively, the south margin of Amvrakikos gulf is defined by the fault zone of Voulkaria-Loutraki, resulted in a well-marked abrupt change of the relief, which is interrupted eastwards by the big Katouna fault. At the end of Lower Pleistocene, a compressional regime of NW-SW direction prevails, as observed in the coastlines of the Ionian Sea in Lefkada and Akamania. This compressional phase causes folding of the plio-quatemary formations from Preveza to Loutsa, resulting in the creation of successive synclines and anticlines of NW-SE to NNW-SSE direction. In this region quick rising movements of the land are observed, while eastwards, in Arta valley, a slow subsidence dominates during the same period, which is setting in balance by the alluvial deposits of Arahthos and Louros rivers. The rising movements in the western part of Amvrakikos gulf continue during Middle and Upper Pleistocene. Normal faults of E-W, ENE-WSW and ESE-WNW directions, contribute to the creation of the tectonic grabens of Aktion, Ancient Nikopolis and Arhagelos and additionally to the gradual depression of the whole region, from north (area of Loutsa) to south (area of Aktio). These faults resulted from an extension of N-W direction, which was interrupted by an ENE-WSW compressional event of small duration. Frequent, short inversion periods of the rising movements are observed, accompanied by corresponding sea transgression and regression phenomena. Concretely, as it concerns the vertical movements that have been affect the studied region, significant differentiations occurred in their type and velocity. It was identified that the tectonic graben of Amvrakikos presents subsiding movements in its central and eastern part and rising movements in the western part (at the Ionian Sea coasts). Differentiation in the rise rate is also observed in the peninsula of Preveza, where the upwards movements are greater at the Ionian Sea coasts. In the Ionian Sea coasts, from the Aherontas river up to Lefkada Island, rising movements are observed from the end of Middle Pleistocene to date. Although, the location of the marine terraces is significantly influenced by the neotectonic activity. Differential vertical movements are also observed in the island of Lefkada, where the western coasts are abrupt, formed by impressional fault surfaces, while the eastern coasts present several sinuosities indicating clearly the traces of a slow subsidence. In the coast part between Preveza and Lefkada and in the area of Aktio, the coexistence of rising movements as well as of the subsidence due to the activity of recent faults, produces a balance that resulted in absence of specific change in their morphological figure. The coasts of Amvrakikos gulf are new and have undergone subsidence in their majority, apart from the south coasts, where rising movements are observed. The geomorphological evolution of the north coasts has been particularly influenced by the abundance of alluvial materials from the delta of Arahthos and Louros rivers. Concluding, it must be noted that the new data and the main results obtained from the present investigation are the following: - The change of the orientation of the Ionian zone folds from NNW-SSE in Ipiros to N-S in Akamania and NNE-SSW in Lefkada, as well as the thrust of Zalogos, resulted from the clockwise movement of Akarnania. By this movement, that took place at the end of Lower Miocene, Akamania has been separated from Aitolia and an intrusion of evaporites took place in the area created after the aforementioned separation (Aitoliko, Katouna, Filippiada). - The neogene basins in western Aitolia and Akarnania orientated N-S were formed by an extensional stress field of E-W direction that took place in Upper Miocene. - Amvrakikos gulf has been created during Pliocene by a strong extensional field of N-S direction. The responsible faults of E-W general direction that bound this tectonic graben are not continuing eastwards, but they are disrupted by the Arta - Amfilohia zone of normal faults of NNW-SSE direction. - During Middle Pliocene, compression of ENE-WSW direction has been dominated, while uplift movements have been occurred on the Ionian coasts and the south part of Amvrakikos gulf and subsiding movements in its northern, central and eastern part. - From Upper Pleistocene to date, the tectonic regime remains constant, generating normal faults with significant horizontal component, of about E-W direction (from ENE-WSW to WNW-ESE. - Finally, the recent vertical movements that occurred in the area, resulted in significant changes of the paleogeographic environment of Amvrakikos gulf basin.

Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής ερευνήθηκε η ευρύτερη περιοχή του Αμβρακικού κόλπου, η θέση της οποίας, ανάμεσα στην αδριατική σύγκρουση και τη σύγκλιση κατά μήκος του ελληνικού τόξου, την καθιστά έναν από τους πλέον ενδιαφέροντες χώρους για τη μελέτη της πρόσφατης γεωλογικής εξέλιξης της Ελλάδας. Η περιοχή αυτή χαρακτηρίζεται από εντονότατο διαχρονικό τεκτονισμό, τόσο αλπικό, με αποτέλεσμα την ύπαρξη μεγάλων πτυχώσεων, πολυάριθμων επωθήσεων - εφιππεύσεων και σημαντικών ρηγμάτων, όσο και μεταλπικό, ο οποίος αντιπροσωπεύεται από την παρουσία ποικίλων τεκτονικών δομών και συνοδεύεται από την εκδήλωση μεγάλης σεισμικότητας. Με σκοπό την κατανόηση της γεωδυναμικής εξέλιξης της περιοχής από το Μειόκαινο μέχρι Σήμερα και τον προσδιορισμό του είδους και της διαδοχής των τεκτονικών φάσεων που την έχουν επηρεάσει, δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση στην έρευνα των νεογενών και τεταρτογενών σχηματισμών και τη συστηματική μελέτη των πρόσφατων τεκτονικών κινήσεων και παραμορφώσεων. Η μεθοδολογία μελέτης ακολούθησε τα παρακάτω στάδια: - Λεπτομερή στρωματογραφική έρευνα των νεογενών και τεταρτογενών σχηματισμών, η οποία είναι απαραίτητη για τη χρονολόγηση των τεκτονικών γεγονότων - Γεωλογική χαρτογράφηση σε κλίμακα 1:20.000, που κάλυψε περιοχές με ξεχωριστό στρωματογραφικό και τεκτονικό ενδιαφέρον και στις οποίες πραγματοποιήθηκαν μικροτεκτονικές μετρήσεις - Χαρτογράφηση των ρηγμάτων και μελέτη των γεωμετρικών και δυναμικών τους χαρακτηριστικών. Μετρήθηκαν οι μικροδομές που παρατηρούνται πάνω στις επιφάνειες των ρηγμάτων. Η επεξεργασία των μετρήσεων έγινε με τη μέθοδο του μέσου καλύτερου τανυστή για τον προσδιορισμό των κυρίων αξόνων των τεκτονικών τάσεων (σ1,σ2,σ3), και - Μορφοτεκτονική μελέτη των μεταβολών των ακτών (κατακόρυφες κινήσεις που έχουν επηρεάσει την περιοχή). Με βάση τα στοιχεία της γεωλογικής χαρτογράφησης, τη στρωματογραφική ανάλυση, τις ιζηματολογικές παρατηρήσεις και τους παλαιοντολογικούς προσδιορισμούς, προκύπτει ότι το Ανώτερο Μειόκαινο σηματοδοτεί την έναρξη απόθεσης των νεογενών σχηματισμών με τη νέα επίκλυση της θάλασσας στη δυτική Ελλάδα.. Κατά τη διάρκεια του Νεογενούς - Τεταρτογενούς αποτέθηκαν σημαντικού πάχους και έκτασης ιζήματα τόσο μέσα στα σύγκλινα του αλπικού υποβάθρου, όσο και στις τεκτονικές λεκάνες που δημιουργήθηκαν, μετά το πέρας της αλπικής ορογένεσης, με διεύθυνση Β-Ν (οι παλαιότερες, ανωμειοκαινικής ηλικίας) και Α-Δ (οι νεότερες ανωπλειοκαινικές). Οι ανωμειοκαινικοί σχηματισμοί εξαπλώνονται στην Ακαρνανία (λεκάνες Παλαίρου-Πογωνιάς και Μύτικα-Κανδήλας) και τη Λευκάδα, ενώ οι άνω πλειοκαινικές-κάτω πλειστοκαινικές αποθέσεις απαντούν κοντά στα περιθώρια του Αμβρακικού κόλπου. Η απουσία αντίστοιχων ανωπλειοκαινικών-κάτω πλειστοκαινικών ιζημάτων στις προγενέστερες νεογενείς λεκάνες αποτελεί ένδειξη χέρσευσής τους κατά την περίοδο αυτή. Παρατηρήθηκε ότι υπάρχει μια σαφής κοκκομετρική διαβάθμιση των πλειοτεταρτογενών ιζημάτων, με επικράτηση των αδρομερών υλικών στα περιθώρια της λεκάνης του Αμβρακικού κόλπου και αύξηση των λεπτομερών ιζημάτων στο κέντρο της. Η τροφοδοσία των ιζημάτων γινόταν ταυτόχρονα από το βορά και το νότο. Κυρίως από τα βόρεια, οι ποταμοί Αχέρων, Λούρος και Άραχθος μετέφεραν σημαντικές ποσότητες φερτών υλικών, διαβρώνοντας μια διαρκώς αναδυόμενη περιοχή και αποθέτοντάς τα σε μια λεκάνη που βυθίζονταν από τη δράση κανονικών ρηγμάτων. Η λεπτομερής μελέτη των πτυχωσιγενών και ρηξιγενών δομών της περιοχής και η τεκτονική ανάλυση έδειξε ότι οι επικρατούσες τεκτονικές τάσεις ήταν κατά το μεγαλύτερο διάστημα συμπιεστικές, με γενική διεύθυνση ΒΑ-ΝΔ έως ΑΒΑ-ΔΝΔ που διακόπτονταν από εφελκυστικά επεισόδια με διεύθυνση επέκτασης κυρίως ΒΒΔ- ΝΝΑ. Η δράση των πιο πρόσφατων κανονικών ρηγμάτων καθορίζει ουσιαστικά το χαμηλό ανάγλυφο της λεκάνης του Αμβρακικού, τόσο στον χερσαίο όσο και στο θαλάσσιο χώρο. Σε ότι αφορά την νεοτεκτονική ιστορία της περιοχής, αυτή διαγράφεται συνοπτικά ως ακολούθως: Στην Ακαρνανία, την αρχή του Ανωτέρου Μειοκαίνου δημιουργήθηκαν οι νεογενείς λεκάνες Παλαίρου-Πογωνιάς και Μύτικα-Κανδήλας πάνω στις προϋπάρχουσες συγκλινικές λεκάνες του φλύσχη, με την επικράτηση μιας φάσεως εφελκυσμού με διεύθυνση Α-Δ. Στο Κάτω Πλειόκαινο επωθείται η Ιόνιος ζώνη πάνω στη ζώνη Παξών από ένα ισχυρό συμπιεστικό πεδίο τάσεων με διεύθυνση ΒΑ-ΝΔ, το οποίο συνοδεύεται από ανοδικές κινήσεις στη Λευκάδα και την Ακαρνανία και πτύχωση των ανωμειοκαινικών σχηματισμών. Το βύθισμα του Αμβρακικού κόλπου δημιουργήθηκε κατά το Πλειόκαινο (στη βάση του Άνω Πλειόκαινου) από ένα εφελκυστικό πεδίο τάσεων με διεύθυνση Β-Ν. Στο βόρειο περιθώριο του Αμβρακικού, η προϋπάρχουσα από το Μέσο Μειόκαινο ζώνη εφίππευσης του Ζαλόγγου λειτουργεί σαν ζώνη κανονικών ρηγμάτων, η οποία αρχίζει από το Ζάλογγο και καταλήγει στη λίμνη Ζηρού. Η ζώνη αυτή διακόπτεται στα ανατολικά από μεγάλα κανονικά ρήγματα με διεύθυνση Β-Ν και ΒΒΔ-ΝΝΑ (ζώνη Φιλιππιάδας-Κατούνας και Άρτας-Αμφιλοχίας). Η λεκάνη που δημιουργήθηκε, βυθίζεται και κατακλύζεται από τη θάλασσα και η ιζηματογένεση γίνεται σε ρηχό περιβάλλον εναλλασσόμενο από θαλάσσιο σε υφάλμυρο, ακόμη και λιμναίο. Αντίστοιχα, το νότιο περιθώριο του Αμβρακικού κόλπου στην Ακαρνανία, καθορίζεται από τη ζώνη ρηγμάτων Βουλκαριάς-Λουτρακίου, που έχει προκαλέσει χαρακτηριστική απότομη αλλαγή στη μορφολογία και η οποία διακόπτεται ανατολικά από τη μεγάλη διάρρηξη της Κατούνας. Στο τέλος του Κάτω Πλειστοκαίνου επικρατεί συμπιεστικό καθεστώς, με διεύθυνση ΒΑ- ΝΔ, όπως διαπιστώνεται στα παράλια του Ιονίου στη Λευκάδα και την Ακαρνανία. Η συμπιεστική αυτή φάση προκαλεί πτύχωση των πλειοτεταρτογενών σχηματισμών από την Πρέβεζα μέχρι τη Λούτσα με συνέπεια να δημιουργηθούν επάλληλα σύγκλινα και αντίκλινα με διεύθυνση ΒΔ-ΝΑ έως ΒΒΔ- ΝΝΑ. Στην περιοχή αυτή παρατηρούνται γρήγορες ανοδικές κινήσεις της ξηράς, ενώ ανατολικότερα, στον κάμπο της Άρτας, την ίδια περίοδο σημειώνεται αργή καταβύθιση που εξισορροπείται από τις προσχώσεις των ποταμών Αράχθου και Λούρου. Οι ανοδικές κινήσεις στο δυτικό τμήμα του Αμβρακικού κόλπου συνεχίζονται και κατά το Μέσο και Άνω Πλειστόκαινο. Κανονικά ρήγματα με διευθύνσεις Α-Δ, ΑΒΑ-ΔΝΔ και ΑΝΑ-ΔΒΔ, συμβάλουν στη δημιουργία των τεκτονικών βυθισμάτων του Ακτίου, της Αρχαίας Νικόπολης και του Αρχαγγέλου και αθροιστικά στην κλιμακωτή ταπείνωση από τα βόρεια (περιοχή Λούτσας) προς τα νότια (περιοχή Ακτίου). Τα ρήγματα αυτά είναι αποτέλεσμα ενός εφελκυσμού με διεύθυνση Β-Ν που διακόπτεται από μικρής διάρκειας συμπιεστικό επεισόδιο, με διεύθυνση ΑΒΑ-ΔΝΔ. Σύντομες περίοδοι αναστροφής των ανοδικών κινήσεων είναι συχνές και συνοδεύονται από αντίστοιχα φαινόμενα επίκλυσης και απόσυρσης της θάλασσας. Πιο συγκεκριμένα, για τις κατακόρυφες κινήσεις που έχει υποστεί η περιοχή μελέτης, σημαντικές διαφορές φαίνονται στο είδος και την ταχύτητα τους. Διαπιστώθηκε ότι το τεκτονικό βύθισμα του Αμβρακικού παρουσιάζει καθοδικές κινήσεις στο κεντρικό και ανατολικό του τμήμα και ανοδικές στο δυτικό του τμήμα (στις ακτές του Ιονίου). Διαφοροποίηση του ρυθμού ανόδου των ανοδικών κινήσεων υπάρχει στη χερσόνησο της Πρέβεζας όπου οι κινήσεις ανόδου είναι μεγαλύτερες προς τις ακτές του Ιονίου πελάγους. Οι ακτές του Ιονίου Πελάγους, στο τμήμα που ερευνήθηκε από τις εκβολές του Αχέροντα μέχρι τη Λευκάδα, παρουσιάζουν ανοδικές κινήσεις, από το τέλος του Μέσου Πλειστόκαινου μέχρι σήμερα. Η θέση των θαλάσσιων αναβαθμίδων επηρεάζεται όμως σημαντικά και από τη νεοτεκτονική δραστηριότητα. Διαφορικές κατακόρυφες κινήσεις παρατηρούνται και στο νησί της Λευκάδας, όπου οι δυτικές ακτές είναι απόκρημνες, διαμορφωμένες από μεγάλες ρηξιγενείς επιφάνειες, ενώ οι ανατολικές ακτές εμφανίζουν αρκετές εγκολπώσεις και δείχνουν φανερά τα ίχνη μιας αργής καταβύθισης.Στο τμήμα των ακτών μεταξύ Πρέβεζας και Λευκάδας καθώς και στην περιοχή του Ακτίου, η συνύπαρξη των κατακόρυφων ανοδικών κινήσεων με τη βύθιση λόγω της δράσης των ενεργών ρηγμάτων, δίνει μια συνισταμένη εξισορρόπησης, με αποτέλεσμα να μην παρουσιάζεται ιδιαίτερη μεταβολή στη μορφολογική τους εικόνα. Οι ακτές του Αμβρακικού κόλπου είναι νέες και στη πλειονότητά τους υφίστανται καταβύθιση, με εξαίρεση τις νότιες ακτές όπου παρατηρούνται ανοδικές κινήσεις. Σημαντική επίδραση στην γεωμορφολογική εξέλιξη των βόρειων ακτών έχει η μεγάλη προσφορά προσχωματικών υλικών από το δελταϊκό πεδίο των ποταμών Λούρου και Άραχθου. Συνοψίζοντας, πρέπει να τονιστεί ότι στα πλαίσια της παρούσας διατριβής διαπιστώθηκαν τα ακόλουθα νέα στοιχεία και συμπεράσματα: - Η αλλαγή του προσανατολισμού των πτυχών της Ιονίου Ζώνης από ΒΒΔ-ΝΝΑ διεύθυνση στην Ήπειρο σε διεύθυνση Β-Ν στην Ακαρνανία και ΒΒΑ-ΝΝΔ στη Λευκάδα καθώς και η εφίππευση του Ζαλόγγου, είναι αποτέλεσμα δεξιόστροφης κίνησης της Ακαρνανίας. Με την κίνηση αυτή, που έλαβε χώρα στο τέλος του Κάτω Μειοκαίνου, αποχωρίστηκε η Ακαρνανία από την Αιτωλία και στο χώρο που δημνουργήθηκε μετά τον αποχωρισμό τους εισέδυσαν οι εβαπορίτες Αιτωλικού, Κατούνας και Φιλιππιάδας. - Οι νεογενείς λεκάνες στην δυτική Αιτωλοακαρνανία με προσανατολισμό Β-Ν οφείλουν τη δημιουργία τους σε μια εφελκυστική φάση με διεύθυνση Α-Δ, που έλαβε χώρα στο Ανώτερο Μειόκαινο. - Ο Αμβρακικός κόλπος δημιουργήθηκε κατά το Πλειόκαινο, από ένα έντονο εφελκυστικό πεδίο με διεύθυνση Β-Ν. Τα ρήγματα που δημιουργήθηκαν, με γενική διεύθυνση Α-Δ, τα οποία οριοθετούν το τεκτονικό βύθισμα, δεν συνεχίζονται προς τα ανατολικά αλλά διακόπτονται από τη ζώνη κανονικών ρηγμάτων Άρτας-Αμφιλοχίας με διεύθυνση ΒΒΔ-ΝΝΑ. - Στο Μέσο Πλειστόκαινο επεκράτησαν συμπιεστικές τάσεις με διεύθυνση ΑΒΑ- ΔΝΔ. Συγχρόνως συνέβαιναν ανοδικές κινήσεις στα παράλια του Ιονίου και στις νότιες ακτές του Αμβρακικού κόλπου και καθοδικές κινήσεις στο βόρειο, κεντρικό και ανατολικό τμήμα του. - Από το Άνω Πλειστόκαινο μέχρι σήμερα διατηρείται το ίδιο τεκτονικό καθεστώς που δίνει κανονικά ρήγματα με σημαντική όμως οριζόντια συνιστώσα με γενική διεύθυνση περίπου Α-Δ (από ΑΒΑ-ΔΝΔ έως και ΔΒΔ-ΑΝΑ). - Η περιοχή τέλος, σημαδεύτηκε από κατακόρυφες, ανοδικές και καθοδικές, κινήσεις που είχαν σαν αποτέλεσμα σημαντικές αλλαγές στο παλαιογεωγραφικό περιβάλλον της λεκάνης του Αμβρακικού κόλπου.