Η ανθρακική ιζηματογένεση στο νησί της Κεφαλονιάς, ζώνη Παξών, στη διάρκεια του μεσοζωϊκού

Abstract

This thesis concerns the study of Mesozoic and particularly of the Upper Cretaceous carbonate succession, which is a part of the Paxi Zone cropping out near the area of Sami (Central Kephalonia). The main target of the study is to reveal, in every detail, the depositional facies, microfacies, biostratigraphy and palaeoenviroments of the carbonate succession during Upper Cretaceous in Sami area. Detailed sedimentological and palaeontological investigations have been carried out on seven sections and a number of 300 samles were collected. Thin sections were prepared for the samples and they were studied under polar microscopy. The samples were classified using Dunham’s (1965) classification chart. Afterwards, SMF and FZ, after Flügel (1972) and Wilson (1975), were determined. Determination of stratigraphic position of the investigated succession is based on the identification of microfossils assemblages (benthic foraminifera, calcareous algae Dasycladales and Calcareous nannofossil) and on using their taxa as index fossils. In addition, stable isotope analysis and organic carbon analysis were contacted.Seven vertical profiles of the carbonate succession in Sami area were systematically sampled for sedimentological analysis. The petrographic analysis of thin-sections lead to the recognition of eleven Microfacies Types, grouped into five Facies Zones, and their cyclic pattern. The carbonates were deposited in restricted inner platform/ramp environment and are arrange into small-scalle shallowing upward cycles. The diagnostic criteria of the Standard Microfacies indicate the following Facies Zone/ depositional environments: FZ 9 Arid near-coast evaporitic platformsSetting : Open platform, tidal zones and arid coast (supratidal). Lithofacies: SMF-19 Densely laminated bindstone, SMF-20 Laminated stromatolitic bindstones/mudstones, SMF-21 Fenestral packstone and bindstones and SMF-23 Non-laminated micrite and microsparite without fossils FZ 8 Restricted-marine platformSetting: Platform less well connected with the open ocean which is within the ephotic zone and represents shallow, cut-off ponds and lagoons with restricted circulation and hypersaline water.Lithofacies: SMF 16 Non-laminated peloidal grainstone and packstone and laminated peloidal bindstone, SMF 18 Bioclastic grainstone and packstones with abundant benthic foraminifera. FZ 7 Open- marine platformSetting: Flat platform top within euphotic zone, normally above fair-weather wave base (or outer and mid ramp setting).Lithofacies: SMF 8 Wackestone and footstone with whole fossils, SMF 9 Strongly burrowed bioclastic wackestone and SMF 10 Bioclastic packstones with abraded skeletal grains.FZ 5 Platfom-margin reefSetting: Organically stabilized mud mound on upper slope or ramp with knoll reef and sand shoal.Lithofacies: SMF 7 Organic boundstone, formation of reef. FZ 3-4 Toe of slope/ SlopeSetting: Distinctly inclined sea floor seaward of platform margins. Lithofacies: SMF 3-4 Pelagic lime mudstone and wackestone with pelagic foraminifera. Our biostratigraphical results from the carbonate succession in Sami area have shown that the base of the study area belongs to UC10 Zone, Coniacian age, and the roof belongs to UC15d-17, Maastrichtian age.The geochemical characteristics that have been studied here, are TOC, δ13 C and δ18 O. Oxygen and carbon stable analysis and organic carbon analysis has revealed that the studied sediments do not constitute oil source rocks or reservoirs. The obtained δ values of the studied sediments are similar with the global values at the same age. The organic carbon analysis was contacted with the wet oxidation method. The organic carbon content of the whole sediments is very low and do not exceeds the 0.05% value.In conclusion, the combination of biostratigraphic and stratigraphic correlation of the studied Coniacian to Maastrichtian succession allows us to interpret the depositional environments of the carbonate succession of the Paxi zone in the Sami area. The data presented in this paper illustrates that Paxi zone, during the Upper Cretaceous, was tectonically controlled. Sami area represents an uplifted part of this slope, exhibiting shallow water deposits, while others are characterized by mixed pelagic/neritic sedimentation. The high-resolution stratigraphic analysis has shown a number of lithofacies organized in groups (lithofacies associations), suggesting, on the whole, sedimentary environments ranging from lagoonal to peritidal context.

Η περιοχή μελέτης καλύπτει ένα μέρος των ανθρακικών αποθέσεων της ζώνης Παξών στο νησί της Κεφαλονιάς το οποίο ανήκει στις Εξωτερικές Ελληνίδες και δομείται από δύο διαφορετικές γεωτεκτονικές ζώνες, την Προαπούλια ή ζώνη Παξών στα δυτικά και την Ιόνια ζώνη στα ανατολικά η οποία και επωθείται στην προηγούμενη. Πιο συγκεκριμένα, η περιοχή μελέτης τοποθετείται στις Ανατολικές περιοχές του Αίνου, Δυτικά της περιοχής της Σάμης, με γεωγραφικές συντεταγμένες της [ x , y ] σε προβολικό σύστημα κατά ΕΓΣΑ ‘ 87x:0205125 y:4235904. Η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει ως αντικείμενο μελέτης τον προσδιορισμό του περιβάλλοντος απόθεσης, της ενέργειας του εκάστοτε περιβάλλοντος καθώς και της παλαιογεωγραφίας και της χωροχρονικής εξέλιξη της συγκεκριμένης ανθρακικής ακολουθίας με τη βοήθεια της Μικροφασικής ανάλυσης. Για λόγους ευκολίας η ανθρακική ακολουθία μελετήθηκε τμηματικά σε συνολικά 7 θέσεις, από οποίες και συλλέχθηκαν 300 περίπου δείγματα πετρωμάτων. Από τα δείγματα που συλέχθηκαν κόπηκαν συνολικά 300 λεπτές τομές με σκοπό την μικροφασική τους ανάλυση. Οι λεπτές τομές μελετήθηκαν σε πολωτικό μικροσκόπιο και ταξινομήθηκαν κατά τα ταξινομικά σχήματα των Dunham (1962) και Folk (1959) και στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε λεπτομερής μικροφασική ανάλυση σύμφωνα με τους Flügel (2004), Wilson (1975) και Embry & Klovan (1971). Επιπλέον ο προσδιορισμός της ηλικίας της ανθρακικής ακολουθίας πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια των πλαγκτονικών και βενθονικών τρηματοφόρων καθώς και με τον προσδιορισμό ασβεστολιθικών ναννοαπολιθωμάτων όπου ήταν εφικτό. Τέλος, ολοκληρώνουμε με τη μελέτη του ολικού οργανικού άνθρακα και των ισοτόπων του οξυγόνου και του άνθρακα με σκοπό την αναγνώριση πιθανών Ανοξικών Επεισοδίων και παλαιοκλιματολογικών συνθηκών. Η λεπτομερής μικροφασική ανάλυση των ιζηματογενών δομών και των πρώιμων διαγενετικών χαρακτήρων οδήγησε στην αναγνώριση έντεκα λιθοφάσεων/μικροφάσεων (φάσεις απόθεσης και διαγενετικές φάσεις) στην περιοχή μελέτης. Αυτές μπορούν να ομαδοποιηθούν σε τέσσερεις ενότητες (βαθειά υποπαλιρροιακή ενότητα, υποπαλιρροιακή, μεσοπαλιρροιακή και επιπαλιρροιακή), και αντιπροσωπεύουν τα αντίστοιχα περιβάλλοντα απόθεσης/Φασικές ζώνες:ΦΖ 9/ Eβαπορίτες πλατφόρμας, συνθήκες ξηρού κλίματος και αυξημένη αλατότηταςΠεριβάλλον απόθεσης: Ανοιχτή πλατφόρμα, παλιρροιακή ζώνη, επιφανειακό αβαθές παράκτιο περιβάλλον απόθεσης.Μικροφάσεις: ΜΦΤ-19 Λεπτοστρωσιγενή wackestone που κατά περίπτωση εξελίσσεται σε πελσπαρίτη με παραθυροειδείς δομές με ελάχιστα απολιθώματα, ΜΦΤ-20 Στρωματολιθικός wackestone-bindstone με φύκη και ΜΦΤ-21 Μη απολιθωματοφόρο δολομικρίτης.ΦΖ 8/ Περιορισμένη πλατφόρμα Περιβάλλον απόθεσης: Αποτελεί ένα σχετικά ήρεμο περιβάλλον περιορισμένης πλατφόρμας. Μικροφάσεις: ΜΦΤ-16 Packstone με πελοειδή, κατά θέσεις ογκοειδή και βενθονικά τρηματοφόρα, και ΜΦΤ-18 Grainstone με βενθονικά τρηματοφόρα. ΦΖ 7/ Ανοιχτή πλατφόρμα χαμηλής ενέργειας υδάτωνΠεριβάλλον απόθεσης: Ανοικτή λιμνοθάλασσα, 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. Μικροφάσεις: ΜΦΤ-8 Βιομικρίτης τύπου Wackestone με βενθονικά τρηματοφόρα, οστρακώδη και Thaumatoporella, ΜΦΤ-9 Floatstone με ολόκληρα θραύσματα ρουδιστών και φυκών σε μικριτική μάζα και ΜΦΤ-10 Βιοκλαστικός ασβεστόλιθος τύπου Wackestone με θραύσματα διαφόρων σκελετικών κόκκων όπως βενθονικά τρηματοφόρα, ρουδιστές και φύκη.ΦΖ 7/ Υφαλογενής σχηματισμό στα περιθώρια της πλατφόρμαςΜικροφάσεις: ΜΦΤ-7 Βιολιθίτες ρουδιστώνΦΖ 3/ 4 Όριο υφαλοκρηπίδαςΠεριβάλλον απόθεσης: ‘Όριο βαθειάς υφαλοκρηπίδας.Μικροφάσεις: ΜΦΤ-3 Πελαγικό wackestone, μικριτική ιλύς η οποία περιέχει διάσπαρτα globogerinids και ραδιολάρια.Ολοκληρώνοντας θα πρέπει να προσθέσουμε πως με βάση τα αποτελέσματα των δΟ18, σε συνδυασμό με την παρουσία των βενθονικών τρηματοφόρων, η θερμοκρασία της περιοχής μελέτης την συγκεκριμένη χρονική περίοδο Ανώτερο Τουρόνιο-Κατώτερο Μαιστρίχτιο είναι περίπου 25οC. Στη περιοχή μελέτης όλα τα δείγματα που μελετήθηκαν έχουν περιεκτικότητα σε οργανικό υλικό μέχρι 0,05 % το οποίο είναι πολύ χαμηλότερο από το ελάχιστο απαιτούμενο 0,7 % για να είναι πιθανή ή γένεση υδρογονανθράκων. Στη βάση όσων έχουν προαναφερθεί και σύμφωνα με τα δεδομένα που προέκυψαν ύστερα από τη μικροφασική και μικροπαλαιοντολογική ανάλυση της περιοχής μελέτης, καταλήξαμε στο γεγονός ότι η συγκεκριμένη ανθρακική ακολουθία αποτελεί ανθρακική απόθεση εσωτερικής περιορισμένης πλατφόρμας με περιθώριο (rimmed platform) ή πλατφόρμα τύπου ράμπα καθώς οι Μικροφασικοί τύποι που προσδιορίστηκαν και η κυκλική οργάνωση ταιριάζουν και στις δύο περιπτώσεις, ηλικίας Κονιάσιο (UC10) έως Μαιστρίχτιο (UC 15d-17) του Ανώτερου Κρητιδικού .