Βιοστρωματογραφική και παλαιοπεριβαλλοντική ανάλυση στα πλαίσια της γεωδυναμικής εξέλιξης της λεκάνης της Θράκης

Abstract

The paleoenviromental conditions during the sedimentation in Lemnos Island (Northeast Aegean Sea) are studied based on qualitative analysis of calcareous nannoplankton and quantitative analysis of planktonic and benthic foraminifera. The samples were collected from the geological sections (Ifestia section, Panagia section, Kaspaka section and Kaminia section) according to the sedimentary facies that occur in the region. The biostratigraphic analysis of calcareous nannoplankton and planktonic foraminifera recommend that the sedimentation in Lemnos Island took place on the time interval Upper Eocene/Lower Oligocene (Priabonian/Rupelian). The Eocene/Oligocene boundary (E/O) is clearly seen into the lower part of turbiditic system (Ifestia section). It was the first time that planktonic foraminifera of this age interval were studied and analyzed in detail in Lemnos Island. The species Dipsidripella liqianyui, Catapsydrax unicavus, Globigerina officionalis, Paragloborotalia nana, Chiloguembelina cubensis, Dentoglobigerina sp., Turborotalia sp. and Turborotalia cerroazulensis were indentified, while D. liqianyui adding new data on the biogeographical distribution in global basis. According to benthic foraminifera analysis the P/B% ratio in conjunction with the model of the van der Zwaan et al. (1990) and the qualitative analysis of foraminifera showed clear shallowing-upward trend of the study area for upper Eocene-lower Oligocene epoch. At the upper Eocene the presence of Globobulimina confirmed dysoxic intervals, while the presence of paragloborotaliids, globigerinids and chiloguembelinids may suggest a gradual cooling event since the upper Eocene. The Eocene-Oligocene boundary is characterized by well-oxygenated bottom waters, while the high presence of C. unicavus certifies a strong cooling event in the early Oligocene (biozone O1) probably linked to global cold Oi1 event at 33.7 Ma. Finally, during the lower Oligocene there are well oxygenated bottom waters which are intermittently interrupted by low oxygenated conditions, while Bathysiphon indicates the presence of turbidite currents, and C. cubensis, P. nana, C. unicavus indicates high productivity over the range of water column, possibly correlated with mixing water during the cold event Oi2 - Oi2b (27-30.5 Ma).

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι ο υψηλής ανάλυσης βιοστρωματογραφικός προσδιορισμός των διαστημάτων ενδιαφέροντος στην υπό μελέτη περιοχή με βάση λεπτομερείς μικροπαλαιοντολογικές αναλύσεις, καθώς και η εξαγωγή συμπερασμάτων που αφορούν την παλαιοπεριβαλλοντική ανάλυση και παλαιοωκεανογραφία της περιοχής, καθώς και συγκριτικές παρατηρήσεις με βάση δεδομένα από την λεκάνη του Εβρου στα πλαίσια της γεωδυναμικής εξέλιξης της λεκάνης της Θράκης.Η περιοχή μελέτης (Λήμνος) βρίσκεται στη βορειοανατολική περιοχή της Μεσογείου, και πιο συγκεκριμένα στο βορειοανατολικό Αιγαίο πέλαγος. Από την περιοχή μελέτης συλλέχθηκαν συνολικά 282 δείγματα προερχόμενα από Ηωκαινικές-Ολιγοκαινικές αποθέσεις της Λήμνου. Η δειγματοληψία των γεωλογικών τομών που ερευνήθηκαν στην ύπαιθρο έγινε στο πλαίσιο των ιζηματογενών φάσεων που εμφανίζονται στην περιοχή. Στην τομή Καμίνια (περιοχή Καμίνια, φάση ηφαλοκρηπίδας/shelf facies) πάχους περίπου 100m η δειγματοληψία έγινε με βήμα ~1.3m. Στην τομή Κάσπακα (περιοχή Κάσπακα, φάση κατωφέρειας/slope facies) πάχους 50m η δειγματοληψία έγινε ανά ~1m, ενώ στην τομή Παναγιά (περιοχή Παναγιά, φάση καναλιών/channel fill facies, εσωτερικού ριπιδίου/inner fan) πάχους 30m η δειγματοληψία έγινε ανά ~0.5m. Τέλος, στην τομή Ηφαιστία (περιοχή Ηφαιστία, φάση λοβών/lobe facies, εξωτερικού ριπιδίου/outer fan) συνολικού πάχους 85m η δειγματοληψία έγινε ανά 0.6m στα πρώτα 50m, ενώ στα υπόλοιπα 35m της τομής η δειγματοληψία έγινε ανά ~1.8m.Από την βιοστρωματογραφική ανάλυση των δειγμάτων των τομών της Λήμνου προκύπτει ότι η μελετηθείσα περιοχή καλύπτει το διάστημα ανώτερο Ηώκαινο / κατώτερο Ολιγόκαινο (Πριαμπόνιο / Ρουπέλιο) και τις βιοζώνες Ε15 έως και Ο4 με βάση τα πλαγκτονικά τρηματοφόρα, και NP19/20 έως και NP24 με βάση τα ασβεστολιθικά ναννοαπολιθώματα. Το όριο Ηωκαίνου / Ολιγοκαίνου (Ε / Ο) (πάνω από τη βιοζώνη NP20) διακρίνεται σαφώς εντός των κατώτερων τμημάτων του τουρβιδιτικού συστήματος (εντός της τομής Ηφαιστία). Τα πλαγκτονικά τρηματοφόρα ηλικίας Ηωκαίνου / Ολιγοκαίνου μελετήθηκαν και αναλύθηκαν για πρώτη φορά λεπτομερώς στην περιοχή της Λήμνου, με αποτέλεσμα να προσδιοριστούν τα εξής είδη: Dipsidripella liqianyui, Catapsydrax unicavus, Globigerina officionalis, Paragloborotalia nana, Chiloguembelina cubensis, Dentoglobigerina sp., Turborotalia sp. και Turborotalia cerroazulensis, προσθέτοντας νέα δεδομένα για την βιογεωγραφική εξάπλωση του είδους D. liqianyui σε παγκόσμια βάση. Έπειτα από την ανάλυση των βενθονικών τρηματοφόρων ο δείκτης P/B% σε συνδυασμό με το το μοντέλο των van der Zwaan et al. (1990) και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της πανίδας των τρηματοφόρων έδειξε τη σαφή ρήχευση της περιοχής μελέτης για το χρονικό διάστημα ανώτερο Ηώκαινο-κατώτερο Ολιγόκαινο. Στο ανώτερο Ηώκαινο εντοπίστηκαν διαστήματα δυσοξίας που οφείλονται κυρίως στην παρουσία του γένους Globobulimina, ενώ η παρουσία πλαγκτονικών αντιπροσώπων χαμηλών θερμοκρασιών, όπως των paragloborotaliids, globigerinids και chiloguembelinids πιθανόν να υποδηλώνουν σταδιακή ψύχρανση ήδη από το ανώτερο Ηώκαινο. Το όριο Ηωκαίνου-Ολιγοκαίνου χαρακτηρίζεται από καλά οξυγονωμένες συνθήκες του πυθμένα, ενώ τα υψηλά ποσοστά του C. unicavus στη σύνθεση της πανίδας των πλαγκτονικών τρηματοφόρων πιστοποιούν μία ισχυρή τάση ψύχρανσης των υδάτων στις αρχές του Ολιγοκαίνου (Βιοζώνη Ο1) που πιθανόν συνδέεται με το παγκόσμιο ψυχρό συμβάν Oi1 στα 33.7 Ma. Τέλος, το κατώτερο Ολιγόκαινο χαρακτηρίζεται και αυτό από καλά οξυγονωμένες συνθήκες του πυθμένα οι οποίες κατά διαστήματα διακόπτονται από συνθήκες χαμηλής οξυγόνωσης, ενώ η παρουσία του γένους Bathysiphon υποδεικνύει την παρουσία τουρβιδιτικών ρευμάτων και η παρουσία των C. cubensis, P. nana και C. unicavus, υποδηλώνει αυξημένη παραγωγικότητα σε όλο το εύρος της υδάτινης στήλης, που πιθανά συσχετίζεται με έντονη ανάμειξη των υδάτων κατά τη διάρκεια ψυχρών κλιματικών συνθηκών (Oi2 - Oi2b, 27–30.5 Ma).