Διερεύνηση και εφαρμογή των χρονολογικών τεχνικών της φωταύγειας στη γεωχρονολόγηση των παράκτιων τεταρτογενών σχηματισμών του Ευβοϊκού Κόλπου

Abstract

Evoikos Gulf is an elongated basin between Central Greece and Evia, having particulargeodynamic and morphological interest as it has experienced substantial neotectonic andvolcanic activity as well as sea level changes since at least the Early Quaternary. Therefore, the establishment of a reliable chronological framework in which these environmental changes took place is necessary, not only for understanding the geodynamic evolution of the area but also forecasting impacts on vulnerable shorelines. Brackish deposits frequently encode coastal palaeoenvironmental changes, be it tectonic or eustatic. The ultimate purpose of this research is the investigation of the palaeoenvironmental events that affected the coasts of Evoikos gulf during the Quaternary by taking advantage of luminescence dating techniques which during the last few decades have been advancing and are now internationally considered among the most appropriate for dating clastic quaternary deposits.This thesis, presents the application of the luminescence dating and gives results of its different techniques, namely Optically Stimulated Luminescence (OSL), Isothermal Thermoluminescence (ITL) and Infrared Stimulated Luminescence (IRSL) on geological samples collected from the coastal zone of Evoikos Gulf. Despite the abundance of quartz found in many samples, natural luminescence signals, using both OSL and ITL, were found to be close to saturation, yielding broadly scattered equivalent doses (Des) and thus perplexing the accurate calculation of luminescence ages. Conversely, the use of IRSL as an alternative to the previous techniques was proven more suitable, demonstrating much higher saturation levels and producing ages that go back to the Middle Pleistocene. It is to be noted here, that it is the first time that Middle Pleistocene ages have been reported for Greek clastic sediments using luminescence dating techniques.Furthemore, an attempt was made to investigate the potential of establishing a reliabletechnique for dating previous activations of faults by employing Thermoluminescence (TL)dating. This will add to the efforts a better understanding of the geodynamic evolution andseismicity of the area, something which is very important as this will contribute to seismicprotection plans and initiatives in a seismic active area. The results are encouraging, however additional laboratory tests, observations and microtectonic measurements in the field arerequired, so that allowing experimentally proving whether the required zeroing of theluminescence signal due to heat is confirmed.

Ο Ευβοϊκός κόλπος αποτελεί μία επιμήκη λεκάνη μεταξύ της Στερεάς Ελλάδας και της Εύβοιαςκαι παρουσιάζει ιδιαίτερο γεωδυναμικό και μορφολογικό ενδιαφέρον, διότι έχει αποτελέσει περιοχή όπου έχει λάβει χώρα έντονη νεοτεκτονική και ηφαιστειακή δραστηριότητα καθώςεπίσης και μεγάλες μεταβολές της θαλάσσιας στάθμης από το Κατώτερο Τεταρτογενές έωςσήμερα. Ως εκ τούτου, ο ακριβής, κατά το δυνατόν, καθορισμός του χρονολογικού πλαισίουμέσα στο οποίο έλαβαν χώρα οι ανωτέρω παλαιοπεριβαλλοντικές μεταβολές στον Ευβοϊκόκόλπο, θα έδινε τη δυνατότητα κατανόησης της γεωδυναμικής εξέλιξης της περιοχής και τηνεκτίμηση μελλοντικών περιβαλλοντικών αλλαγών στις ευάλωτες ακτογραμμές. Τα υφάλμυραιζήματα συχνά αποτελούν παλαιοπεριβαλλοντικούς δείκτες είτε ευστατικών είτε τεκτονικώνμεταβολών. Κύριος σκοπός της παρούσας έρευνας είναι η μελέτη των γεγονότων που επηρέασαν την παράκτια ζώνη του Ευβοϊκού κόλπου κατά τη διάρκεια του Τεταρτογενούς μετη χρήση των χρονολογικών τεχνικών της φωταύγειας, οι οποίες θεωρούνται, διεθνώς, εκτόςαπό εξελισσόμενες, και ιδιαίτερα ενδεικνυόμενες για τη μελέτη κλαστικών τεταρτογενών ιζημάτων.Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, παρουσιάζονται οι ερευνητικές εφαρμογές και τα αποτελέσματα των χρονολογήσεων με τις επιμέρους τεχνικές της φωταύγειας, ΟπτικάΔιεγερμένη Φωταύγεια (OSL), Υπέρυθρη Οπτικά Διεγερμένη Φωταύγεια (IRSL) και ΙσοθερμικήΦωταύγεια (ITL), σε γεωλογικά δείγματα από την παράκτια ζώνη του Ευβοϊκού κόλπου. Πέραν της αφθονίας των περισσότερων δειγμάτων σε χαλαζία, τα φυσικά σήματα φωταύγειας OSL και ITL δε μπόρεσαν να αξιοποιηθούν επειδή ο χαλαζίας διαπιστώθηκε ότι ήταν ‘’κορεσμένος’’ από χρονολογικής πλευράς. Επιπλέον, οι Ισοδύναμες δόσεις (Des) που προέκυψαν ήταν αρκετά διεσπαρμένες με αποτέλεσμα τη δυσκολία στην εκτίμηση των ηλικιών. Αντιθέτως, η χρήση της IRSL, ως εναλλακτικής των δύο προηγούμενων τεχνικών, αποδείχθηκε κατάλληλη καθώς εμφάνισε υψηλότερα επίπεδα κορεσμού, δίνοντας ηλικίες Μέσου Πλειστοκαίνου. Στο σημείο αυτό, είναι άξιο λόγου να τονιστεί ότι επιπροσθέτως της συσσώρευσης ερευνητικής εμπειρίας επί των αναπτυσσόμενων χρονολογικών τεχνικών της φωταύγειας, είναι η πρώτη φορά που σε αποθέσεις κλαστικών ιζημάτων του Ελληνικού χώρου, λαμβάνονται αξιόπιστες απόλυτεςηλικίες Mέσου Πλειστοκαίνου με τη μέθοδο της φωταύγειας, καθόσον οι μέχρι τώρα ηλικίες που είχαν υπολογισθεί δεν εκτείνονταν σε εποχές αρχαιότερες του Άνω Πλειστοκαίνου. Επιπλέον, στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής έγινε προσπάθεια χρονολόγησης ρηγμάτων με τη μέθοδο της Θερμοφωταύγειας (TL), προκειμένου να αποσαφηνισθεί από τη χρονολογική άποψη, η γενικότερη εικόνα της γεωδυναμικής εξέλιξης της περιοχής αλλά και να διερευνηθεί η εφαρμογή της μεθόδου στη χρονολόγηση ρηγμάτων, εξέλιξη που θα ήταν σημαντική σε ό,τι αφορά την αξιολόγηση της νεοτεκτονικής συμπεριφοράς των τεταρτογενών ρηγμάτων της κεντρικής Εύβοιας και κατά συνέπεια, την αντισεισμική προστασία της περιοχής. Τα αποτελέσματα στον τομέα αυτό είναι αρκετά ενθαρρυντικά, ωστόσο απαιτείται περαιτέρω η πραγματοποίηση ενός συνόλου εργαστηριακών δοκιμών, σε συνδυασμό με παρατηρήσεις και μετρήσεις πεδίου, έτσι ώστε να διερευνηθεί επαρκώς σε πειραματικό στάδιο η θεωρία ότι, το σήμα της Θερμοφωταύγειας σε υλικά ρηγμάτων μπορεί να επηρεαστεί ή ακόμα και να μηδενιστεί, όταν το χρονολογήσιμο ορυκτολογικό συστατικό τους θερμανθεί λόγω τεκτονικής καταπόνησης.