Стратиграфия и обстановки на утаиконатрупване на неогенските седименти в Струмския басеин, Северна Гърция

Abstract

"Stratigraphy and Palaeoenvironments of the Neogene sediments in the Strymon basin in Northern Greece" Ioannis Alexandros Beratis PhD geologist This thesis is based on outdoor and laboratory stratigraphic, sedimentological and paleontological surveys and studies of upper Miocene sediments in the Strymon basin in Northern Greece. This consists of 162 pages of main text, 34 figures, 11 bibliography pages and 22 photos table showing the observed sedimentological structures and details of the sediments of the geological sections. The sequences of upper Miocene composed of sedimentary rocks are separated on an entirely new lithostratigraphic shape. Fossil-fauna has been collected from specific parts of the described geological sections which mainly include molluscs such as 29 taxonomic units bivalves and 13 taxonomic units of gastropods. From laboratory research on the microfauna and microflora 38 taxonomic units of foraminifera were determined and representatives of actinozoa, bryozoa, Liliaceae, shelly, otoliths, diatoms and charofyta where found, which give a more-complete biostratigraphical image of the sediments. As a result of these investigations a new palaeogeographic interpretation of the sedimentary depositional environments in the Miocene basin is given. The study is based on a detailed screening and separation of the lithological characteristics of particular features of the rocks, 22 geological sections (Fig.1), which are arranged on both sides of the basin. Their numbering was made from the west to the east, depending on their position in the region and their transfer on the map was made with the help of GPS.One of the main chapters of the thesis is the stratigraphic study of the area and in this chapter the characteristics of lithostratigraphical and chronostratigraphical modules are given .Characteristics of lithostratigraphical modules. By the upper Miocene series in the investigated region the following lithostratigraphical units are connected. These differ from each other having different lithological composition, specific limits and interactions with other bricks. •Formation Lefkonas •Formation Dafni •Formation Choumniko •Formation KriopigiThe lithostratigraphical units have been separated in accordance with the requirements and conditions of the global Stratigraphic Nomenclature Code, as well it should be emphasized that the formation of Kriopigi is first introduced as official lithostratigraphical formation in this paper. On the basis of surface studies of these lithostratigraphical modules, lateral relationships and interactions have been found, which are reflected in three comparative figures: Fig. 27, Fig. 28 and Fig. 29.Characteristics of chronostratigraphical modules. The chronostratigraphical separation of the Neogene in Eastern Europe is based on different shapes for the region of central Paratethys, east Paratethys and the Mediterranean area. The studied area appears as the intermediate between the Eastern Paratethys and the Mediterranean area, which complicates the choice of chronostratigraphical shape (table). In this work, the stratigraphic separation which was chosen, is based on the figures (tables) proposed by Rögl F., et al. 1991, Fig. 30, Snel, E. et al., 2006, Fig.31 and Harzhauser, M., Piller, WR, 2007, Fig. 32. In this paper the studied sediments, under the determined macrofauna consisting primarily of bivalvia and gastropods and secondly of microfauna with foraminifera, diatoms and microflora charofyta, turns out to be of maiotian and pontian age. Another main chapter of this thesis is the analysis of sedimentary depositional environments. Their segregation was based on lithofacial and biofacial analysis.In the lithofachial analysis stage it was observed and recorded in detail sedimentological structures belonging to the following groups, (based on the Gradzinski classification etc. 1980). Depositional structures •Parallel bedding-wavy bedding-ripple marks • Cross bedding)- planar cross bedding- trough cross bedding- wedge shape cross bedding • Flaser bedding• Graded beddingErosional structures • erosional channels • cut and fill channelsDeformation structures • load casts) • dykesBiogenic structures • bioturbation • borings • hard ground In the biofacial analysis stage, through the study of palaeoecology data of the fossils, three basic types of palaeohabitat and development of organisms were identified. 1st type: Shelf’s environment with a depth of 2-3 m to 150-200 m, with a normal salinity, slightly reduced to 25-20 ‰. This environment is characterized by the presence of the bivalves: Crassostrea gryfoides, Anomia ephippium, Lutraria (Lutraria) lutraria, Anadara (Anadara) sp. and the gastropods: Triphora cf. Perversa. 2nd type: That type of environment is characterized by deeper water and reduced salinity of 20-16 ‰ to 10 ‰ with the trend of the waters being sweet in areas with the salinity not exceeding a percentage of 3 ‰. This environment is characterized by the presence of the bivalves: Limnocardium (Euxinicardium) subodessae, Paradacna abichi abichiformis, Pseudocatilus pseudocatilus and the gastropods: Melanopsis impressa. Third type: That type of environment is characterized by freshwater comparatively shallow, to deeper calm water, clay-calcitic bottom and the presence of Charofyta Chara sp. and Diatoms in the genus Aulacoseira. The following sedimentary depositional environments were separated: •Sedimentary depositional environment of alluvial fans •Fluvial sedimentary depositional environment •Lacustrine sedimentary depositional environment •Deltaic sedimentary depositional environment •Lagoon •Sedimentary depositional environment of shallow marine (shelf) For the interpretation of the evolution of the basin, a brief description is given and an analysis of the sedimentary sequences relating to the studies of BRGM & IGME and SPEG (1982) for drilling in the central parts of the basin, as a result which was first given for this region, a comparative figure between the described surface geological sections and the elements of drillings, Fig. 33.

«Στρωματογραφία και παλαιοπεριβάλλοντα των νεογενών ιζημάτων στη λεκάνη του Στρυμώνα, Βορείου Ελλάδας» Ιωάννου Αλεξάνδρου Μπεράτη Δρ Γεωλόγου Η παρούσα διδακτορική διατριβή βασίζεται σε υπαίθριες και εργαστηριακές στρωματογραφικές, παλαιοντολογικές και ιζηματολογικές έρευνες και μελέτες των ανωμειοκαινικών ιζημάτων στη λεκάνη του Στρυμώνα στη Βόρειο Ελλάδα. Αυτή αποτελείται από 162 σελίδες βασικό κείμενο, 34 σχήματα, 11 σελίδες βιβλίογραφία και 22 πίνακες φωτογραφιών όπου παρουσιάζονται οι παρατηρηθείσες ιζηματολογικές δομές και λεπτομέρειες των ιζημάτων των γεωλογικών τομών. Οι ανωμειοκαινικές ακολουθίες αποτελούμενες από ιζηματογενή πετρώματα διαχωρίζονται εξ ολοκλήρου σε νέο λιθοστρωματογραφικό σχήμα. Από αυτά έχει συλλεχθεί απολιθωματοφόρος πανίδα από συγκεκριμένα τμήματα των περιγραφέντων γεωλογικών τομών η οποία περιλαμβάνει βασικά, μαλάκια όπως 29 ταξονομικές μονάδες δίθυρων και 13 ταξονομικές μονάδες γαστερόποδων. Από την εργαστηριακή έρευνα για μικροπανίδα και μικροχλωρίδα προσδιορίστηκαν 38 ταξονομικές μονάδες τρηματοφόρων και ευρέθησαν εκπρόσωποι από ακτινόζωα, βρυόζωα, κρινοειδή, οστρακώδη, ωτόλιθοι, διάτομα και χαρόφυτα, τα οποία δίνουν πιο-πλήρη βιοστρωματογραφική εικόνα των ιζημάτων. Σαν αποτέλεσμα αυτών των ερευνών δίνεται νέα παλαιογεωγραφική ερμηνεία για τα ιζηματογενή αποθετικά περιβάλλοντα στη μειοκαινική λεκάνη. Η μελέτη βασίζεται επάνω σε λεπτομερή εξέταση και διαχωρισμό των λιθολογικών χαρακτηριστικών ιδιαίτερων γνωρισμάτων των πετρωμάτων, 22 γεωλογικών τομών σχ.1, οι οποίες διατάσσονται και στις δυο πλευρές της λεκάνης. Η αρίθμηση τους έγινε από δυσμάς προς ανατολάς, ανάλογα με τη θέση τους στην περιοχή και η μεταφορά τους επάνω στο χάρτη έγινε με τη βοήθεια GPS.Ένα από τα κύρια κεφάλαια της διατριβής είναι η στρωματογραφική μελέτη της περιοχής και σ’αυτό δίνονται τα χαρακτηριστικά των λιθοστρωματογραφικών και χρονοστρωματογραφικών ενοτήτων.Χαρακτηριστικά των λιθοστρωματογραφικών ενοτήτων. Με την ανωμειοκαινική σειρά στην ερευνηθείσα περιοχή είναι συνδεδεμένες οι επόμενες λιθοστρωματογραφικές ενότητες, οι οποίες διαφέρουν μεταξύ τους έχοντας διαφορετική λιθολογική σύσταση, συγκεκριμένα όρια και αλληλοεπιδράσεις με τα υπόλοιπα λιθοσώματα. Σχηματισμός Λευκώνας Σχηματισμός Δάφνη Σχηματισμός Χουμνικό Σχηματισμός Κρυοπηγή Οι λιθοστρωματογραφικές ενότητες έχουν διαχωρισθεί σύμφωνα με τις απαιτήσεις και προϋποθέσεις του παγκόσμιου στρωματογραφικού κώδικα ονοματολογίας, όπως επίσης πρέπει να τονισθεί ότι ο σχηματισμός Κρυοπηγή εισάγεται για πρώτη φορά σαν επίσημη λιθοστρωματογραφική ενότητα στην παρούσα εργασία. Στη βάση των επιφανειακών μελετών, αυτών των λιθοστρωματογραφικών ενοτήτων, διαπιστώθηκαν οι πλευρικές σχέσεις και αλληλοεπιδράσεις των, οι οποίες αντανακλώνται σε τρία συγκριτικά σχήματα, σχ.27, σχ.28 και σχ.29. Χαρακτηριστικά των χρονοστρωματογραφικών ενοτήτων. Ο χρονοστρωματογραφικός διαχωρισμός του νεογενούς στην ανατολική Ευρώπη βασίζεται σε διαφορετικά σχήματα για την περιοχή της κεντρικής Παρατηθύος, ανατολικής Παρατηθύος και της ζώνης της Μεσογείου. Η μελετηθείσα περιοχή εμφανίζεται σαν ενδιάμεση μεταξύ της ανατολικής Παρατηθύος και της ζώνης της Μεσογείου, το οποίο δυσκολεύει την επιλογή του χρονοστρωματογραφικού σχήματος(πίνακα). Στην εργασία αυτή ο χρονοστρωματογραφικός διαχωρισμός που επιλέχθηκε, βασίζεται στα σχήματα(πίνακες) που προτείνονται από τους Rögl F., et al. 1991, σχ.30, Snel, E. et al., 2006, σχ.31 και Harzhauser, M., Piller, W.R., 2007, σχ.32. Στην παρούσα εργασία τα μελετηθέντα ιζήματα βάσει της προσδιορισθείσας μακροπανίδας αποτελουμένης από ελασματοβράγχια και γαστερόποδα αφενός και της μικροπανίδας με τρηματοφόρα, μικροχλωρίδας με διάτομα και χαρόφυτα αφετέρου, αποδεικνύεται ότι είναι μαιοτίου και ποντίου ηλικίας. Άλλο κύριο κεφάλαιο της παρούσας διατριβής είναι η ανάλυση των ιζηματογενών αποθετικών περιβαλλόντων. Ο διαχωρισμός τους πραγματοποιήθηκε βάσισμένος στη λιθοφασική και βιοφασική ανάλυση. Στο στάδιο της λιθοφασικής ανάλυσης παρατηρήθηκαν και λεπτομερώς καταγράφηκαν ιζηματολογικές δομές οι οποίες ανήκουν στις επόμενες ομάδες, (χρησιμοποιήθηκε η ταξινόμηση κατά Gradzinski et al. 1980). Αποθετικές δομές (depositional structures) •Παράλληλη στρώση (parallel bedding)-Κυματοειδής στρώση (wavy bedding)Ιζηματογενείς ρυτίδες ή αμμορυτίδες (ripple marks) •Διασταυρούμενη ή σταυρωτή στρώση (cross bedding)-Επίπεδη(ευθύγραμμη) διασταυρούμενη στρώση (planar cross bedding)-Σκαφοειδής(κεκαμμένη) διασταυρούμενη στρώση (trough cross bedding)-Σφηνοειδής διασταυρούμενη στρώση (wedge shape cross bedding) •Παρεμβαλλόμενη στρώση (flaser bedding) •Διαβαθμισμένη στρώση (graded bedding) Διαβρωσιγενείς δομές (erosional structures) •Διαβρωσιγενείς κοίτες ρευμάτων (erosional channels) •Κοιλώματα διάβρωσης-πλήρωσης (cut and fill channels)Δομές παραμόρφωσης (deformational structures) •Δομές βύθισης-μικρές σφαίρες (load casts) •Δομές εισροής-διείσδυσης, έκχυσης (dykes)Βιογενείς δομές (biogenic structures) •Ιχνη βιοταραχής (bioturbation) •Ιχνη από λιθοφάγους οργανισμούς (borings) •Επιφάνειες χωρίς αποθέσεις (hard ground)Στο στάδιο της βιοφασικής ανάλυσης, από την μελέτη των παλαιοοικολογικών στοιχείων των προσδιορισθέντων απολιθωμάτων διαπιστώνονται τρείς βασικοί τύποι παλαιοπεριβαλλοντικών ενδιαιτημάτων και ανάπτυξης των οργανισμών. 1ος τύπος: Περιβάλλον υφαλοκρηπίδας με βάθος 2-3 μ. μέχρι 150-200 μ. με κανονική αλμυρότητα και ελαφρά μείωση αυτής μέχρι 25-20‰. Αυτό το περιβάλλον χαρακτηρίζεται από την παρουσία των δίθυρων Crassostrea gryfoides, Anomia ephippium, Lutraria (Lutraria) lutraria, Anadara (Anadara) sp. και των γαστερόποδων; Triphora cf. Perversa.2ος τύπος: Ο τύπος του περιβάλλοντος αυτού χαρακτηρίζεται από βαθύτερα ύδατα και μειωμένη αλμυρότητα από 20-16‰ μέχρι 10‰ με την τάση σε περιοχές τα ύδατα να γίνονται γλυκά και η αλμυρότητα να μην υπερβαίνει τα 3‰. Αυτό το περιβάλλον χαρακτηρίζεται από την παρουσία των δίθυρων Limnocardium (Euxinicardium) subodessae, Paradacna abichi abichiformis, Pseudocatilus pseudocatilus ; και των γαστερόποδων Melanopsis impressa. 3ος τύπος: Ο τύπος του περιβάλλοντος αυτού χαρακτηρίζεται από γλυκά ύδατα, συγκριτικά ρηχά μέχρι πιο βαθιά ήρεμα ύδατα , αργιλικό-ασβεστιτικό πυθμένα και με την παρουσία χαροφύτων και διατόμων με το γένος Aulacoseira. Διαχωρίσθηκαν δε, τα εξής ιζηματογενή αποθετικά περιβάλλοντα:Ιζηματογενές αποθετικό περιβάλλον αλλουβιακών ριπιδίων Ποτάμιο ιζηματογενές αποθετικό περιβάλλον Λιμναίο ιζηματογενές αποθετικό περιβάλλον Δελταϊκό ιζηματογενές αποθετικό περιβάλλον Λαγκούνες Ιζηματογενές αποθετικό περιβάλλον ρηχής θάλασσας(υφαλοκρηπίδα) Για την ερμηνεία της εξέλιξης της λεκάνης δίνεται ένας σύντομος χαρακτηρισμός και μια ανάλυση των ιζηματογενών ακολουθιών αναφερομένων στις μελέτες των BRGM & IGME και SPEG (1982) για τις γεωτρήσεις στα κεντρικά τμήματα της λεκάνης και σαν αποτέλεσμα των οποίων δίνεται για πρώτη φορά για την συγκεκριμένη περιοχή, συγκριτικό σχήμα μεταξύ των περιγραφέντων επιφανειακών γεωλογικών τομών και των στοιχείων των γεωτρήσεων, σχ.33.