Τμήμα Γεωλογίας (ΔΔ)
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
- ItemOpen AccessΗ γεωλογία του ποτάμιου συστήματος της Νέδας και η διαχείρισή του(2023-07)The present doctoral thesis concerns modern sedimentation in the river Neda low field and its deltaic field evolution in the Holocene. In addition, in the context of river management, the thesis implements a geochemical survey of the river’s surface waters and a survey of the deltaic coastline’s erosion. The study of modern sediments focuses on the clastic histological properties of the surface sediments of the river bed in its low field. In particular, all three cobble axes of the surface current deposits were measured, at selected sampling stations. Moreover, lithology, grain size, sphericity, roundness, and shape were examined. The quantitative results of the study of the above structural characters were subjected to statistical processing to determine their random changes along the river bed. In particular, limestone cobbles are the most abundant lithology relative to sandstone and chert cobbles. In contrast, lateral contamination and the relationship of fluvial channel width to barrier width determine the quantitative variation of the three lithologies along the river bed. Variations in the "chert ratio" from sampling point to point are due to a shape-selective arrangement. The changes in the average value of the Mean Size (Mz) of the three lithologies along the bed are due to lateral flood action, differential transport, or selective transport. Sandstone cobbles show higher rounding values than limestone, showing a better degree of roundness than chert cobbles. Variations in Mean Roundness along the bed are due to lateral contamination. The chert cobbles have the highest mean sphericity value compared to the other two lithologies. In contrast, there is no change in the mean sphericity value both due to lateral contamination and the absence of any significant change in sphericity because of fluvial transport. Discoidal and spheroidal cobbles predominate over cylindrical and flattened cobbles due to their feeding sources and sedimentary structures. Quantitative changes in the proportions of shape classes from sampling point to point caused by lateral contamination, are absent from overlaying shape-selective sorting. The evolution of the deltaic field of the river Neda during the Holocene concerns the identification of the environments and sub-environments of sedimentation, the description of lithofacies concentrations (facies association) as well as the individual lithofacies that compose them and their distribution in space and time in Holocene Era. The presence of a fluvial environment was ascertained using scatterplots of Sorting Degree/Mean Size and the CM-pattern in combination with the percentage of silt fraction. This fluvial environment involves a network-type distributary channel and its floodplain environment, which together constitute the deltaic river field. Gravel barriers structure the distributary channel while the floodplain shows a series of depositional sites based on the respective location of the active distributary channel, which is: a. the proximal floodplain deposits of a sandy and gravelly character. b. the depositional sites of the intermediate flood plain (mid-floodplain or medial overbank deposits) of a silty character and c. the distal floodplain or flood-basin deposits of a clayey character. In addition, based on the granulometric statistical parameters and the absence of silt and clay, a sandy coastal environment in the form of a beach ridge was recognized.The presence of carbonate material in the analyzed sediments is positively related to the coarse-grained fraction showing clastic genesis. In contrast, the organic material is positively associated with the fine-grained fraction as having a similar hydraulic character. The Neda River delta is classified as deflected wave-influenced delta with insufficient fine-grained material. Therefore, the evolution of the delta in the Holocene is associated with a group of parallel coastal ridges (beach ridges). In addition, this evolution is accompanied by four lateral migrations, two of which occur gradually, producing a sequence with decreasing grain size upwards in the surrounding area of the floodplain. The existing differential subsidence between the northern and southern parts of the Neda trench and the southward turn of the trench drive the evolution of the delta in the Holocene, which starts earlier than 8.000 BP from the north-facing paleo-groove at the location of the NEΓ borehole. This paleo-groove seems to correspond to an ancient valley that crossed the present continental shelf and escarpment. The deltaic lobe appeared to date from the mid-Holocene (8ka-6ka) and was never intersected by the mid-Holocene inundation. During the last millennium, an increased deposition rate has been observed in the deltaic field, probably due to climate changes and anthropogenic interventions. However, the increased erosion rate due to anthropogenic intervention is observed in the current coastline. It has receded since the year 1945 to its current position with a maximum withdrawal of 60 m in its most prominent part. The monitoring of physicochemical parameters of the surface waters of the Neda River, in the period 2005-2008, showed that their temperature is favorable for aquatic organisms. PH, conductivity, and total dissolved solids measurements indicate an absence of pollution and a high-purity water body, while surface running waters have low salinity. Determination of nutrient salts shows that nitrogen pollution has affected the Neda River surface water body and at the same time was burdened with phosphate pollutants occasionally. Ammonium and nitrite salts in these waters have a low presence. The determined values of calcium, magnesium, and sodium ions are as expected due to the low degree of solubility of the solid limestone rocks constituting the Neda River basin. Except for an extreme value of sodium which may be due to the proximity of the Estuary station (Θ8) to the marine body of water. In addition, the concentration of bicarbonate ions is determined as expected and reflects a typical carbonate type of water for the same reason. Sulfate ions seem to have a low presence which is more likely due to geogenic reasons and less to the use of sulfate fertilizers. Conversely, potassium ion values indicate a possible use of potassium fertilizers, since siliceous clay rocks are absent in the watershed.
- ItemOpen AccessΤεχνικογεωλογικές συνθήκες στο νομό Καρδίτσας : κατολισθητικά φαινόμενα στους σχηματισμούς του φλύσχη(1997)Αντικείμενο της εργασίας αυτής αποτέλεσε η διερεύνηση των κατολισθήσεων και της επικινδυνότητας αυτών με τη λεπτομερή ανάλυση του τεχνικoγεωλογικού πλαισίου και όλων των άλλων παραμέτρων που υπεισέρχονται στο πρόβλημα. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στους σχηματισμούς του φλύσχη που καταλαμβάνουν τη μεγαλύτερη έκταση στο ορεινό τμήμα του νομού και είναι επιδεκτικοί σε κατολισθήσεις. Αρχικά διαγράφεται το τεχνικογεωλογικό πλαίσιο του νομού στο οποίο εντάσσεται η παραπάνω έρευνα, με βάση την ανάλυση και σύνθεση στοιχείων που αναφέρονται στο μορφολογικό ανάγλυφο, τη σεισμική δράση, τα κλιματικά– υδρομετεωρολογικά στοιχεία, τις αποσαθρωτικές – διαβρωτικές διεργασίες, τη λιθολογική σύσταση και δομή των σχηματισμών καθώς και τα φυσικά χαρακτηριστικά και τη μηχανική συμπεριφορά αυτών. Παράλληλα συντάχθηκαν ο Τεχνικογεωλογικός και ο Σεισμοτεκτονικός χάρτης του νομού σε κλίμακα 1:100.000. Στη συνέχεια γίνεται αξιολόγηση και αρχειοθέτηση όλων των δεδομένων σχετικά με τις κατολισθήσεις στο σύνολο του νομού με ιδιαίτερη έμφαση στα φαινόμενα που εκδηλώθηκαν στο φλύσχη καθώς και τη στατιστική θεώρηση αυτών. Η κωδικοποίηση και αρχειοθέτηση των στοιχείων απέδειξε την ανάγκη σύνταξης ενός Στατιστικού Απογραφικού Δελτίου (Σ.Α.Δ.) που περιέβαλε όλες τις παραμέτρους που υπεισέρχονται στο πρόβλημα ‘‘κατολίσθηση’’ και αναφέρονται στη λιθολογική σύσταση και δομή, τη γεωμετρία του πρανούς, τα αίτια, το μηχανισμό, τις επιπτώσεις κλπ. Επίσης δημιουργήθηκε βάση δεδομένων μετά από αξιολόγηση, κωδικοποίηση και αρχειοθέτηση των στοιχείων που αφορούν 425 περίπου κατολισθήσεις. Ειδικότερα, με τη στατιστική επεξεργασία των στοιχείων διερευνήθηκαν στο σύνολο του νομού και στη συνέχεια στο φλύσχη οι κατανομές συχνότητας των κατολισθήσεων στις διάφορες λιθολογικές ενότητες, τις βαθμίδες υψομέτρου, τα ύψη βροχής, κλπ., τα δε αποτελέσματα παρατίθενται με τη μορφή πινάκων και διαγραμμάτων. Επιπλέον συντάχθηκε σειρά χαρτών σε κλίμακα 1:100.000 ως εξής: (1) γεωγραφικής κατανομής των κατολισθήσεων στο νομό Καρδίτσας, (2) μορφολογικού ανάγλυφου, (3) υδρογραφικού δικτύου, (4) τεκτονικός, (5) βροχομετρικός, (6) διάβρωσης, (7) κλίσης πρανών, (8) βαθμού ανθρωπογενούς επίδρασης στη βλάστηση, (9) εντοπισμού γεωτρήσεων αντιπροσωπευτικών της στρωματογραφικής διάρθρωσης στην ευρύτερη περιοχή καθώς και τεχνικών έργων που έχουν υλοποιηθεί ή μελετηθεί. Αναφορικά με το φλύσχη συντάχθηκε ο χάρτης επιφανειακής εξάπλωσης των διαφόρων φάσεων αυτού και κατανομής των κατολισθήσεων σε αυτούς. Με βάση τις παραπάνω αναλύσεις προέκυψε η ανάγκη για τη διερεύνηση του ρόλου των βροχοπτώσεων στην εκδήλωση των κατολισθήσεων στην περιοχή έρευνας. Για το σκοπό αυτό έγινε σύγκριση της κατανομής των τελευταίων για τη χρονική περίοδο 1961 – 1993, σε σχέση με το αντίστοιχο μέσο ετήσιο ύψος βροχής. Τέλος, επιλέχθηκαν ορισμένα πρανή στο φλύσχη κατά μήκος των οποίων έχει προηγηθεί αστοχία και έγινε ανάλυση της ευστάθειάς τους (Slope stability analysis). Οι παραπάνω αναλύσεις κατέδειξαν τους μηχανισμούς εκδήλωσης του φαινομένου των κατολισθήσεων στο φλύσχη, ενώ παράλληλα προέκυψαν χρήσιμα συμπεράσματα σχετικά με τη πρόληψη και την αντιμετώπιση ανάλογων περιπτώσεων.
- ItemOpen AccessApplication of remote sensing, GIS techniques and new technologies for the monitoring and protection of the coastal areas of Achaia’s and Ilia’s prefectures(2023-07-26)The rise of the average sea level due to the climate change has made the coastal areas vulnerable and prone to failures of the existing infrastructures affecting the local ecosystem and the local economy. The occurrence in the last 10 years of extreme weather conditions and the blocking or changing of the outflow of the streams has aggravated the problem. For this reason, it is necessary to assess the magnitude of the shoreline change directly and reliably in numerical terms so that authorities be able to develop and manage plans for the protection of their coastal zones. There are two basic objectives of this thesis a) the investigation of the usage of low and medium spatial resolution data, provided free of charge, for the estimation of the coastline mapping and b) the application of a model to highlight the areas in the coastal zone of the prefectures of Ilia and Achaia that show erosion/accretion alterations utilizing high-resolution data, combining appropriate Geographical Information Systems (GIS) applications. Initially, the world-wide literature was studied and examined regarding the methods, indicators and data used by the scientific community for shoreline mapping, while previous studies based on low - and medium - resolution remote sensing data, such as Landsat 5/7/8 (TM, ETM+, OLI), Sentinel-2, CORONA, SPOT1-5, IRS were evaluated. The accuracy of these data was then classified and quantified in relation to the respective high-resolution data. In addition, the possibility of predicting the future position of the coastline using suitable software was evaluated and relative problems and limitations were identified. The results of the research proved that the medium and low-resolution satellite data are not suitable to provide the spatiotemporal estimation of the coastline change similar to the high-resolution data. Areas of the Ilia and Achaia coasts, which deal with erosion/accretion alterations, were identified and investigated using high and very high-resolution data. In addition, the pilot usage of the Unmanned Aerial Vehicles (UAV) imagery for both shoreline evolution and seafloor bathymetry reconstruction was tested. Considering that in the last decade more and more satellites, equipped with high-definition instruments and technology, are put into orbit to monitor the Earth by various agencies (research, military, etc.), it is certain that in the future researchers will have at their disposal high-resolution data, and thus the results and the methods developed in this thesis will be able to be a comprehensive guide for assessing the evolution of the coastal zone.
- ItemOpen AccessΗ συμπεριφορά των μαργαϊκών γεωυλικών και των υλικών του αποδομημένου φλύσχη στην εκδήλωση εκτεταμένων κατολισθήσεων(2023-04-20)Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνάται η συμπεριφορά των υλικών του αποδομημένου και αποσαθρωμένου φλύσχη στην εκδήλωση κατολισθήσεων. Η έρευνα εστιάζεται στην εργαστηριακή προσέγγιση των χαρακτηριστικών του «εδαφοποιημένου» φλύσχη μέσω δοκιμών άμεσης διάτμησης σε μεγάλης διαμέτρου (Large Shear) ανακατασκευασμένα δείγματα, καθώς και τυπικής περιστροφικής διάτμησης (Ring Shear), τα οποία κατέστη εφικτό να χρησιμοποιηθούν και να δοκιμαστούν σε εργαστηριακό περιβάλλον. Εν αντιθέσει στα μαργαϊκά υλικά, λόγω της παρουσίας της αργίλου, υπήρξε δυσκολία στη διαμόρφωση (ανακατασκευή τους) και αναπτύχθηκαν υδατικές υπερπιέσεις στους πόρους τους. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα να μην μπορούν να τοποθετηθούν στην συσκευή μεγάλης διάτμησης, ούτε να διερευνηθεί η συμπεριφορά τους σύμφωνα με τις ισχύουσες προδιαγραφές εκτέλεσης δοκιμών άμεσης διάτμησης. Τα δείγματα προέρχονται από τρεις επιλεγμένες περιοχές – ζώνες εκτεταμένων ενεργών κατολισθήσεων σε υλικά του φλύσχη στη Δυτική Ελλάδα (Παναγοπούλα, Καρυά και Πλατανίτη), που λήφθηκαν από τη ζώνη της επιφάνειας ολίσθησης. Η εκτέλεση δοκιμών διάτμησης μεγάλης διαμέτρου (300×300×120 mm) έγινε σε ανακατασκευασμένα (reconstituted) δείγματα που παρασκευάστηκαν μέσα στον υποδοχέα της συσκευής, σε διαφορετικές συνθήκες πυκνότητας (χαλαρά, πυκνά) και υγρασίας (ξηρά, στη βέλτιστη υγρασία, μερικώς κορεσμένα και κορεσμένα) και σύμφωνα με τους διεθνείς κανόνες και πρακτικές. Δοκιμές εκτίμησης της παραμένουσας διατμητικής αντοχής έγιναν επίσης με τη συσκευή δακτυλιοειδούς διάτμησης, ενώ σε χαρακτηριστικά δείγματα έγινε ημιποσοτική ορυκτολογική ανάλυση με XRD. Η επεξεργασία και ανάλυση των αποτελεσμάτων έδειξε: (α) αξιοσημείωτη μείωση της ενεργής γωνίας τριβής με την υγρασία, (β) σημαντική επίδραση της πυκνότητας στη διατμητική αντοχή σε υγρές και ξηρές συνθήκες, (γ) φαινόμενα διαστολικότητας (dilatancy) στην πυκνή κατάσταση, (δ) σχεδόν ταύτιση των τιμών της ενεργής γωνίας σε κορεσμένες συνθήκες στο εύρος των 25° – 30° τόσο της χαλαρής, όσο και της πυκνής κατάστασης, (ε) υψηλές τιμές της ενεργής γωνίας (>40°) σε ξηρές συνθήκες, της χαλαρής και πυκνής κατάστασης και (στ) εύρος τιμών 35° – 40° για συνθήκες βέλτιστης υγρασίας και 30° – 35° για μερικώς κορεσμένες συνθήκες υψηλότερες της βέλτιστης. Από τη σύγκριση των αποτελεσμάτων της εργαστηριακής έρευνας με τα αντίστοιχα της αντίστροφης ανάλυσης (back analysis) που έγιναν σε τυπικές τομές των τριών θέσεων κατολισθήσεων, φαίνεται ότι, (α) η γωνία τριβής που προκύπτει από την αντίστροφη ανάλυση είναι λίγο μικρότερη από την εργαστηριακή παραμένουσα γωνία (η διαφορά τους είναι γενικά <3°), (β) οι ενεργές γωνίες που εκτιμώνται από τη διάτμηση μεγάλων διαστάσεων για τις κορεσμένες συνθήκες είναι λίγο μεγαλύτερες (μέχρι περίπου 6°). Γενικά φαίνεται ότι η διάτμηση μεγάλων διαστάσεων μπορεί να συνεισφέρει σημαντικά στη διαμόρφωση πλέον αντιπροσωπευτικών δειγμάτων στα «δύσκολα» γεωλογικά υλικά, από πλευράς δειγματοληψίας, όπως ο φλύσχης, ενώ για κορεσμένες συνθήκες που αποτελούν και τις «κρίσιμες» για την εκδήλωση κατολισθήσεων αποτελεί ένα αξιόπιστο εργαλείο για την εκτίμηση της διατμητικής αντοχής για το σχεδιασμό πρανών στον αποσαθρωμένο και αποδομημένο φλύσχη.
- ItemOpen AccessMapping of high priority marine habitats in Greece, the case of coralligenous formations(2023-03-03)The 1st chapter is the introduction of the thesis and is an overview of the present knowledge about the coralligenous formations found in the Mediterranean Sea in general and in the Greek Seas more specifically. Several aspects and the mechanisms that control the presence and growth of coralligenous formations are presented in this chapter. Coralligenous formations are under immense pressure due to the impact of human activities. These pressures and the conservation methods and acts that have been established are also part of this chapter. In order to map the coralligenous formations on the seafloor marine scientists use a plethora of different techniques. All these techniques as well as some new emerging state-of-the-art high-resolution techniques and the different seafloor classification schemes that are used are also described. The final part of the chapter is dedicated to gathering and presenting all the available information regarding the presence and status of the coralligenous formations of the Greek Seas that have been published in scientific studies. The 2nd chapter presents the survey areas that were selected for the application of the methodologies proposed in this PhD. For the probability model, the study area is the whole span of the Greek Seas. Key features of the Ionian and the Aegean Seas are presented, in addition, a further note is given to some very important gulfs of these seas. Gyaros Island (Cyclades Archipelago, South Aegean) was selected to be the survey area for testing and application of the down-scale, high-resolution marine remote sensing survey. In the 3rd chapter methodologies that are used for the objectives of the PhD are analysed. The first part describes the steps taken for the creation of a probability map of coralligenous formation presence in the Greek Seas. The steps are the collection of seafloor mapping data from the archive of the Laboratory of Marine Geology and Physical Oceanography, the collection of data regarding the seafloor morphology and its physico-chemical attributes for the areas mapped and the Greek Seas in general. The methodology of the applied random forest algorithm analysis is the final step of this part. The second part is the description and analysis of the downscale seafloor mapping survey techniques on Gyaros Island. This part presents both the survey planning and execution phase as well as the processing of the data collected through the survey. Chapter 4 presents the results of the methodologies described in chapter 3. The results are also divided into two parts; the first refers to the mapped coralligenous formations and the probability model of the spatial distribution of coralligenous assemblages in Greece, while the second present the results of the high-detail mapping in Gyaros Island At first the result of the combination of the mapping data of the LMGPO archive is presented in the form of the most complete coralligenous formations presence map of the Greek Seas. The results of the statistical analysis and the creation of violin plots for the parameters collected from the open-access portals are the next part of this chapter. In this part, the violins plots are used to detect common attributes and differences between the formation found in the Greek Seas by segmenting it into three different geographical areas (Ionia, S and N Aegean Seas). The results of the probability model close the presentation of the first part of the results. In the second part, the results of the marine remote sensing and ground truthing survey are presented through thematic maps for each of the techniques applied. The combination of these maps allowed the segmentation of the seafloor based on three different seafloor classification schemes and their results are analysed. The final part of this chapter is the statistical analysis of the coralligenous formation mapped in the area of Gyaros seafloor in respect to the bathymetry and the sediment thickness. The 5th and last chapter of the thesis is the synthesis of this thesis. The key results of each applied methodology are presented and their contribution to the process of understanding the coralligenous formation is highlighted Moreover, the limitations and/or gaps in each of the implemented methodological approaches are mentioned and ways to solve or fill them are also presented. The presentation of methodologies and instrumentations that will further enhance future mapping surveys is the last part of the PhD.