Late pleistocene to holocene climate and environmental changes in Greece: evidence from glacial processes and multi proxy records

Abstract

The objective of this thesis is to address temporal gaps in the glacial history of the Pindus Mountains in northwest Greece with new insights from the study of the glacial record of Mt Mavrovouni and its connection with the respective records in southern Greece and in the Balkans. The glacial geomorphology of Mt Mavrovouni was mapped and the timing of Late Pleistocene glaciations was constrained by cosmogenic 36Cl exposure ages from ophiolitic glacial boulders within a well-preserved glacial/periglacial sequence. These ages indicate that the most extensive Late Pleistocene glaciers reached their terminal positions at 26.6 ± 6.6 ka suggesting a Late Pleistocene local glacial maximum close in timing to the Last Glacial Maximum (27-23 ka). This timing was confirmed by 36Cl ages from limestone glacial boulders in a similar study in the nearby Mt Tymphi. The consistency of these ages validates the theoretical suitability of cosmogenic 36Cl exposure dating on ophiolites while it constitutes the only chronology of Late Pleistocene glaciations on the mountains of Greece that is independent from inherent issues in surface exposure dating of limestones such as weathering rates of rock surfaces. At the same time the geochronological framework of Late Pleistocene glaciations in the Pindus mountains in northwest Greece is now one of the best dated in western Balkans. New evidence and a detailed review of glacial studies in the mountains of Greece provided a new synthesis of our current understanding of the Quaternary glacial history of Greece. The ice cover during the largest Middle Pleistocene glaciations (MIS 12/ MIS 6) was more extensive than previously thought. Latest evidence from Mt Tymphi, Mt Smolikas and Mt Chelmos along with findings of other glacial studies in western Balkans suggests that valley glaciers radiated from central ice field/ice caps throughout this region during the most extensive Middle Pleistocene glaciations. Ice extent was considerably smaller during the Last Glacial Cycle (MIS 5d – MIS 2) whereas during the Holocene only very small glaciers formed in some deep-cirques thanks to strong local topographical and climatic controls. Finally, an analysis of regional palaeoclimatic records showed that moisture supply of the atmospheric systems seems to have been the most critical factor for the formation of glaciers in the mountains of Greece. Moreover, the Late Pleistocene Equilibrium Line Altitudes across Greece indicate a wetter climate in southern Greece that can be attributed to different palaeoatmospheric circulation mechanisms in central Mediterranean that forced moisture supply into a SW-NE track.

Αντικείμενο της διατριβης αυτής είναι η διευθέτηση των γεωχρονικών κενών της παγετωνικής ιστορίας της οροσειράς της Πίνδου μέσω της μελέτης του όρους Μαυροβούνι και της σύνδεσής του με άλλους ορεινούς όγκους στη νότια Ελλάδα. Η παγετωνική γεωμορφολογία του Μαυροβουνίου χαρτογραφήθηκε λεπτομερώς και το χρονικό των παγετωνικών φάσεων κατά το Ανώτερο Πλειστόκαινο προσδιορίστηκε μέσω της απόλυτης χρονολόγησης οφιολιθικών παγετωνικών λίθων με τη μέθοδο κοσμογενων ισοτόπων χλωρίου (36Cl) σε μια παγετωνικη/περιπαγετωνικη ακολουθία αποθέσεων. Οι ηλικίες που προέκυψαν έδειξαν ότι οι παγετώνες είχαν φθάσει στις τελικές τους θεσεις 26.6 ± 6.6 ka πριν από σήμερα, υποδηλώνοντας ότι το τοπικό παγετωνικό μέγιστο κατά το Ανώτερο Πλειστόκαινο έλαβε χώρα κοντά στο Παγκόσμιο Παγετωνικό Μέγιστο (LGM: 27-23 ka), κάτι που επιβεβαιώθηκε από μια πρόσφατη αντίστοιχη μελέτη στο γειτονικό ασβεστολιθικό όρος Τυμφη. Η συνοχή των ηλικιών αυτών επικυρώνει τη θεωρητική καταλληλότητα της επιλεγμενης μεθόδου για τη χρονολόγηση οφιολιθικών δειγμάτων ενώ ταυτόχρονα αποτελεί τη μοναδική γεωχρονολόγηση παγετωνικών αποθέσεων στην Ελλάδα που είναι απαλλαγμένη από τις εγγενείς αβεβαιότητες της χρονολόγησης ασβεστολιθικων δειγμάτων όπως ο ρυθμός αποσάθρωσης. Έτσι, το γεωχρονολογικό πλαίσιο των παγετωνικών φάσεων στην Πίνδο είναι ένα από τα καλύτερα χρονολογημένα στα δυτικά Βαλκάνια. Ταυτόχρονα, η λεπτομερής ανασκόπηση των προηγούμενων παγετωνικών μελετών αλλά και νέες παρατηρήσεις οδήγησαν σε μια νεα σύνθεση της Τεταρτογενούς παγετωνικης ιστορίας της Ελλάδας. Η παγοκάλυψη κατά τις πιο εκτενείς παγετωνικές φάσεις του Μέσου Πλειστόκαινου ήταν μεγαλύτερη από όσο είχε αρχικά εκτιμηθεί. Τα πιο πρόσφατα ευρήματα από τα βουνά της Ελλάδας αλλά και των Βαλκανίων υποδηλώνουν ότι εκτενή πεδία πάγου κυριαρχούσαν στους ορεινους όγκους κατά τις περιόδους αυτές. Η παγοκάλυψη ήταν σαφώς μικρότερη κατά την τελευταια παγετώδη περίοδο, ενώ κατά το Ολόκαινο επιβίωσαν μόνο πολύ μικροί παγετώνες σε βαθιά έγκοιλα. Η ανάλυση των περιφερειακών παλαιοκλιματικών αρχείων έδειξε ότι οι κατακρημνίσεις είναι ο πιο καθοριστικός παράγοντας δημιουργίας παγετώνων ενώ η σύγκριση των ισοϋψών γραμμών μόνιμου χιονιού, υποδεικνύει ένα πιο υγρό κλίμα την νότια Ελλάδα κατά το Ανώτερο Πλειστόκαινο που μπορεί να αποδοθεί σε διαφορετικους μηχανισμους ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας στην κεντρικη Μεσόγειο που οδηγούσε τα βροχοφόρα συστήματα σε μια νοτιοδυτική-νοτιοανατολική τροχιά.