Τμήμα Γεωλογίας (ΔΔ)

Permanent URI for this collection

Browse

Recent Submissions

Now showing 1 - 5 of 152
  • Thumbnail Image
    Item
    Embargo
    Southern Pindos foreland basin : Late Eocene – Early Oligocene stratigraphic evolution and geochemical constraints on the provenance and tectonic setting
    Μποτζιολής, Χρύσανθος; Botziolis, Chrysanthos
    Pindos foreland basin in western Greece is a tectonic depression that lodges about 2500 meters of Upper Eocene to Lower Oligocene sub-marine fan deposits. This research presents a sedimentological, stratigraphic and paleocurrent analysis of the submarine fan deposits that occur in the central part of Pindos foreland basin, western Greece. Facies analysis suggests that the studied succession includes thirteen sedimentary facies and eleven facies and sub-facies associations. The environments of deposition comprise abyssal plain, outer fan, inner fan, and slope deposits. The stratigraphic analysis documents an upward transition from carbonates to abyssal plain, to outer and eventually to inner fan deposits suggesting progradation of the submarine fan system and progressive infilling of a deep-water sediment depocenter. Sediments suggest deposition close to the onset of Pindos orogen, when sedimentation was unable to exceed the accommodation space created by lithospheric flexure. Paleocurrent data from sole marks reveal two main directional flows. The NE-SW direction suggests that axial flows were dominant during the sediment deposition. The deposition in Pindos Foreland basin is dated to Eocene/Oligocene epoch. However, the exact stratigraphic position of the Eocene-Oligocene boundary is still uncertain. A qualitative analysis has been conducted on calcareous nannofossils and planktonic foraminifera, constraining the depositional age. Pindos Thrust is a crustal-scale structural element that formed Pindos foreland. Thus, Pindos foreland accommodates a syn-orogenic sedimentary succession with thick clastic deposits affected by compressional movements. The present research was based on detailed field campaign mapping and on standard structural techniques and aims to compile the main tectonic elements that shaped the Pindos foreland. The study area is part of the external Hellenides located on the Pindos foreland (SE Aetoloakarnania region). The activation of the NNW Gavrovo Thrust resulted on significant fault-related structures, such as the Varasova, Froxilia and Klokova anticlines. The existence of dextral strike-slip faults like Evinos Fault partitioned the westwards propagating thrusting deformation and acted as a barrier for the emergence of carbonate sediments at the southern part of the study area during the deformation. Based on the registration of bedding orientation, kinematics of meso and large-scale faults at different field outcrops, the relationship between sedimentation and orogenic processes in the area is defined providing new evidence of the evolution of the Pindos foreland basin. Furthermore, this study documents new petrographic and geochemical data for evaluating the composition, weathering condition, provenance, and tectonic setting of the central part of Pindos foreland basin. Conglomerate clast composition analysis suggests that the studied deposits contain mainly limestone clasts, followed by sandstone and chert clasts. It also suggests an additional low-grade metamorphic source, which is confirmed by the Cathodoluminence analysis. Microfacies analysis of the conglomerates clasts further restricts the source rocks that contributed to the basin sedimentation. An upward increase of lithic fragments abundances is documented and ascribed to the progressive unroofing of the Pindos orogenic source regions. This study links for the first time the stratigraphic evolution of the deep-sea fan deposits with the evolutionary stages and the geochemical constrains of the Pindos Foreland system. Multi-dimensional discrimination diagrams suggest a collisional setting and agree with an active continental margin. Geochemical and petrographic analysis suggests that the succession derived from sedimentary, felsic to intermediate igneous and low-grade metamorphic source rocks.
  • Thumbnail Image
    Item
    Embargo
    Μελέτη πεδίων ανάμειξης γλυκού με αλμυρό νερό με βάση φυσικοχημικές παραμέτρους
    Βρυώνης, Παναγιώτης; Vryonis, Panagiotis
    Μελετήθηκαν οι διεργασίες στα πεδία ανάμειξης γλυκού με αλμυρό νερό με βάση τις γεωγραφικές και διαχρονικές μεταβολές των φυσικοχημικών παραμέτρων και της χλωροφύλλης-α σε συνάρτηση με τις μετεωρολογικές συνθήκες, την αερομεταφερόμενη σκόνη και το ρυθμό εκροής νερού στο Δέλτα του Αχελώου. Στο Δέλτα του Αχελώου, από τις διαχρονικές μεταβολές της χλωροφύλλης-α σε συνδυασμό με τις επικρατούσες μετεωρολογικές συνθήκες προέκυψε ότι υπάρχει μια διαρκής «πάλη» μεταξύ γλυκού και αλμυρού νερού που ρυθμίζεται από την ατμοσφαιρική πίεση. Σε όλες τις χρονικές περιόδους μετρήσεων παρατηρείται ισχυρή θετική συσχέτιση μεταξύ της μέσης τιμής της χλωροφύλλης-α και της ατμοσφαιρικής πίεσης. Αυτό προκύπτει και από τους συντελεστές συσχέτισης μεταξύ των δυο παραμέτρων που υπολογίστηκαν επί όλων των μετρήσεων. Επομένως, συμπεραίνεται ότι με την αύξηση της ατμοσφαιρικής πίεσης αποσύρεται η θάλασσα και έτσι το αλμυρό νερό που δρα ως ανάχωμα μπροστά στην εκβολή του ποταμού δυσχεραίνοντας την έξοδο του γλυκού νερού αποδυναμώνεται. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να αυξάνεται ο ρυθμός ροής του γλυκού νερού στη θάλασσα, μεταφέροντας είτε νερό υψηλής περιεκτικότητας χλωροφύλλης-α, είτε μεταφέροντας νερό υψηλής περιεκτικότητας θρεπτικών συστατικών (N,P) και επιταχύνοντας τη διεργασία της πρωτογενούς παραγωγής. Εκτός από την ατμοσφαιρική πίεση, σημαντική επίδραση στη πρωτογενή παραγωγή και την αύξηση της χλωροφύλλης-α έχει και η βροχόπτωση. Παρατηρείται θετική συσχέτιση μεταξύ των μέσων τιμών της χλωροφύλλης-α στην υδάτινη στήλη και της βροχόπτωσης. Σημειώνεται ακόμα ότι η μέγιστη μέση τιμή χλωροφύλλης-α παρατηρείται τη χειμερινή περίοδο (10/11/2018). Με βάση τα πιο πάνω συμπεραίνεται ότι η βροχόπτωση επηρεάζει έμμεσα την πρωτογενή παραγωγή αφού από αυτήν εξαρτάται η ποσότητα του νερού που εισρέει στο θαλάσσιο περιβάλλον από τον Αχελώο. Επίσης παρατηρείται ισχυρή θετική συσχέτιση μεταξύ των μέσων τιμών χλωροφύλλης-α κάθε περιόδου και της αντίστοιχης ημερήσιας ποσότητας του νερού εκροής από τη λίμνη Στράτου. Παρατηρείται ακόμα ισχυρή θετική συσχέτιση μεταξύ των μέσων τιμών χλωροφύλλης-α κάθε περιόδου και της αντίστοιχης ημερήσιας ποσότητας νερού εισροής στη λίμνη του Στράτου, από την οποία εξαρτάται η ποσότητα εκροής. Με βάση τα παραπάνω προκύπτει ότι η ποσότητα του νερού που συγκεντρώνεται από τη λεκάνη απορροής του Αχελώου στη λίμνη Στράτου, μέρος της οποίας εκβάλλει στο δέλτα του Αχελώου παίζει ρυθμιστικό ρόλο στη πρωτογενή παραγωγή με τα θρεπτικά συστατικά που μεταφέρει. Επειδή η βροχόπτωση επηρεάζει την ποσότητα του νερού απορροής του ποταμού Αχελώου που μπαίνει στη λίμνη Στράτου και στη συνέχεια καταλήγει στην εκβολή του ποταμού διερευνήθηκε κατά πόσο η μεταφορά ξηρής αερομεταφερόμενης σκόνης από την ατμόσφαιρα στην περιοχή επηρεάζει τις διαχρονικές μεταβολές της χλωροφύλλης-α στο δέλτα του Αχελώου. Βρέθηκε ισχυρή θετική συσχέτιση μεταξύ των μέσων τιμών της χλωροφύλλης-α κάθε περιόδου και του αντίστοιχου συνολικού ημερήσιου βάρους των σωματιδίων PM10 στην ατμόσφαιρα. Από αυτό προκύπτει ότι η ατμοσφαιρική σκόνη αποτελεί πηγή εισόδου θρεπτικών συστατικών που συμβάλλουν στην αύξηση της πρωτογενούς παραγωγής. Η τιμή της χλωροφύλλης-α αυξάνεται όσο ο άνεμος έχει ΒΑ ή ΝΑ διεύθυνση, ενώ μειώνεται όταν γίνεται ΒΔ. Συμπεραίνεται οτι οι διευθύνσεις αυτές του ανέμου διευκολύνουν το γλυκό νερό να μην εγκλωβιστεί από το «ανάχωμα» του αλμυρού νερού και μέσα στον κόλπο, που βρίσκεται ανατολικά της εκβολής, αλλά να ρέει με ΒΑ διεύθυνση διευκολύνοντας τη ροή του γλυκού νερού. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι σχέσεις που δείχνουν την επίδραση των συνολικών μετεωρολογικών συνθηκών στην κατανομή της χλωροφύλλης-α και επομένως της ποιότητας των νερών αλλά και ειδικότερων διεργασιών όπως η πρωτογενής παραγωγή στο δέλτα του Αχελώου, στηρίζονται στους μέσους όρους εκατοντάδων μετρήσεων σε μεγάλο πάχος της υδάτινης στήλης σε ένα μεγάλο αριθμό σταθμών και σε έξι διαφορετικές περιόδους από 3/8/2017 έως 23/8/2020. Επομένως η εικόνα που προκύπτει από τη διερεύνηση των σχέσεων αυτών σ ’ότι αφορά τις διεργασίες που πραγματοποιούνται στη περιοχή αυτή έρευνας ως αποτέλεσμα της ανάμειξης γλυκού-αλμυρού νερού και της επίδρασης της εκβολής του ποταμού στο θαλάσσιο περιβάλλον είναι συνολική και αντιπροσωπευτική. Η εφαρμογή της παραγοντικής ανάλυσης τύπου R επιβεβαίωσε όλα τα πιο πάνω όπως φαίνεται στους πίνακες τόσο των συντελεστών συσχέτισης , όσο και στη διαμόρφωση των παραγόντων. Για την περαιτέρω διερεύνηση της διεργασίας ανάμειξης γλυκού αλμυρού νερού στην εκβολή του Αχελώου έγιναν μετρήσεις φυσικοχημικών παραμέτρων και χλωροφύλλης -α σε προφίλ κατά τον άξονα ροής του ποταμού (18.6.21),σε αυξανόμενη απόσταση από την εκβολή και κατασκευάστηκαν οι τομές αλατότητας , θερμοκρασίας και χλωροφύλλης κατά τον άξονα ροής . Στην τομή της αλατότητας διακρίνεται η επίπλευση του γλυκού νερού επί του αλμυρού , και η αραίωση του γλυκού νερού με την αύξηση του βάθους. Επίσης προκύπτει ότι ο ρυθμός ανάμειξης γλυκού αλμυρού νερού είναι μεγάλος μέχρι τα 5μ , ενώ συνεχίζεται η ανάμειξη με μικρότερο ρυθμό μέχρι τα 20 περίπου μέτρα βάθος , όπου η αλατόμητα προσεγγίζει την τιμή της αλατότητας στο ευρύτερο θαλάσσιο χώρο. Σημειώνεται ότι το εύρος των τιμών των φυσικοχημικών παραμέτρων και της χλωροφύλλης είναι συγκρίσιμο με τις αναφερόμενες τιμές στη βιβλιογραφία για τη Μεσόγειο σε ανάλογα περιβάλλοντα. Με βάση τις γεωγραφικές μεταβολές αλατότητας και θερμοκρασίας στα επιφανειακά νερά καθορίστηκαν επίσης τα γεωγραφικά όρια στην επιφάνεια της θάλασσας στα οποία κρατάει η ανάμειξη γλυκού αλμυρού νερού. Μια αντίστοιχη μελέτη των διεργασιών ανάμειξης γλυκού –αλμυρού νερού έγινε και στο δέλτα του Μόρνου, η οποία έδειξε ότι παρατηρείται ισχυρή θετική συσχέτιση των μέσων τιμών χλωροφύλλης -α κάθε περιόδου με την αντίστοιχη τιμή της βροχόπτωσης, καθώς και με την αντίστοιχη μηνιαία ποσότητα του νερού που εισέρχεται στη λίμνη του Μόρνου από την λεκάνη απορροής του ποταμού αυτού, από την οποία εξαρτάται η ποσότητα του νερού εκροής , γεγονός που δείχνει τον ρυθμιστικό παράγοντα του γλυκού νερού στην πρωτογενή παραγωγή. Ενώ στο δέλτα του Αχελώου παρατηρείται ισχυρή θετική συσχέτιση μεταξύ της ατμοσφαιρικής πίεσης και της συγκέντρωσης της χλωροφύλλης-α, στο δέλτα του Μόρνου δεν παρατηρείται συσχέτιση μεταξύ χλωροφύλλης-α και ατμοσφαιρικής πίεσης. Αυτό οφείλεται: α) στο γεγονός ότι οι γεωμορφολογικές συνθήκες του δέλτα Μόρνου δεν ευνοούν τον εγκλωβισμό μαζών νερού υψηλής αλατότητας, που να εμποδίζει τη ροή του γλυκού νερού κάτω από χαμηλές πιέσεις. β) Στη περιοχή αυτή του Κορινθιακού Κόλπου παρατηρούνται έντονα ρεύματα που οδηγούν στη γρήγορη ανάμειξη γλυκού και αλμυρού νερού. γ) Οι ποσότητες γλυκού νερού που εισέρχονται στον Κορινθιακό κόλπο από την εκβολή του Μόρνου είναι πολύ μικρότερες από εκείνες που εκβάλλουν στο δέλτα του Αχελώου. Η θετική συσχέτιση που παρατηρείται μεταξύ των μέσων τιμών χλωροφύλλης σε κάθε περίοδο μετρήσεων και της αντίστοιχης συγκέντρωσης νιτρικών ιόντων στο νερό της λίμνης του Μόρνου, από την οποία υπάρχει η συνεχής εκροή του οικολογικού νερού, δείχνει τη συμβολή των εισερχόμενων στο θαλάσσιο περιβάλλον νιτρικών ιόντων στην πρωτογενή παραγωγή. Στην περίπτωση αυτή αποδεικνύεται άμεσα η σύνδεση των νιτρικών ιόντων που προέρχονται από τα ποτάμια με την πρωτογενή παραγωγή και κατ’ επέκταση με την αύξηση της χλωροφύλλης-α στην παράκτια ζώνη και κατ' επέκταση στη Μεσόγειο Θάλασσα. Αποτυπώνεται επομένως στην εργασία αυτή μια απτή απόδειξη της δράσης των νιτρικών ιόντων, που εισέρχονται από τα ποτάμια στην παράκτια ζώνη, στην πρωτογενή παραγωγή και τη διαμόρφωση της τροφικής κατάστασης των νερών της ανατολικής Μεσογείου. Με δεδομένο το γεγονός ότι ένα μέρος του νερού του Αχελώου έχει τη προέλευσή του από τη λίμνη Τριχωνίδα, έγιναν μετρήσεις και κατασκευάστηκαν τα προφίλς κατακόρυφων μεταβολών των φυσικοχημικών παραμέτρων και της χλωροφύλλης-α στη λίμνη αυτή, με βάση τη μελέτη των οποίων διερευνήθηκαν οι διαχρονικές μεταβολές της θερμικής στρωμάτωσης στη λίμνη. Μελετήθηκε επίσης η εξάρτηση της ποιότητας των νερών της λίμνης από τις επικρατούσες μετεωρολογικές συνθήκες στην περιοχή. Το πάχος της υδάτινης στήλης και η ενέργεια του ανέμου στη λίμνη διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη δημιουργία ή μη θερμικής στρωμάτωσης. Στις 2/10/2016 σε όλους τους σταθμούς έρευνας η ενέργεια του ανέμου δεν ήταν ικανή να εμποδίσει τη δημιουργία θερμικής στρωμάτωσης. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι ενώ στα δέλτα Αχελώου και Μόρνου οι συντελεστές συσχέτισης μεταξύ χλωροφύλλης-α και βροχόπτωσης δείχνουν θετική συσχέτιση μεταξύ χλωροφύλλης-α και βροχόπτωσης, στη περίπτωση της Τριχωνίδας παρατηρείται μια τάση μείωσης της χλωροφύλλης-α με την αύξηση της βροχόπτωσης. Αυτό πιθανόν να οφείλεται στη μεταφορά μεγάλων ποσοτήτων φερτών υλικών με αποτέλεσμα να αυξηθεί η θολότητα και να παρεμποδίζεται η διέλευση του φωτός. Αυτό συνάδει με την αναφερόμενη στη βιβλιογραφία συχνή υπερχείλιση της λίμνης με κάλυψη των γειτονικών προς τη λίμνη εδαφών.
  • Thumbnail Image
    Item
    Embargo
    Στρωματογραφική, παλαιοντολογική και παλαιοικολογική μελέτη τεταρτογενών σχηματισμών της λεκάνης Ρίου-Αντιρρίου
    Τσώνη, Μαρία; Tsoni, Maria
    Η παρούσα διατριβή έχει ως αντικείμενο την παλαιοπεριβαλλοντική εξέλιξη της λεκάνης του Ρίου κατά το Τεταρτογενές και πιο συγκεκριμένα κατά το ύστερο Μέσο Πλειστόκαινο, η οποία διαφοροποιείται από τις έντονες τεκτονικές κινήσεις και τις ευστατικές αλλαγές. Κύριος σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η ανακατασκευή του παλαιοπεριβάλλοντος στην περιοχή μελέτης, η χρονική και χωρική τεκτονοστρωματογραφική μελέτη και ο συσχετισμός του με ανάλογα περιβάλλοντα στις λεκάνες της Κορίνθου και της Πάτρας, που αποκαλύπτει ότι πιθανώς, οι τρεις λεκάνες είναι μέρος ενός ενιαίου Rift, που διέπετε από ομοιόμορφες εξελικτικές διαδικασίες με διαφορετικούς ρυθμούς σε κάθε λεκάνη Η λεκάνη του Ρίου, μελετήθηκε μέσω λεπτομερούς στρωματογραφικής ανάλυσης σε 23 φυσικές τομές γύρω από την κοίτη του Χάραδρου ποταμού. Η έντονη αλληλεπίδραση μεταξύ των τεκτονικών διαδικασιών και των συνεχόμενων ευστατικών αλλαγών, οδήγησε σε ένα πολύπλοκο παλαιοπεριβαλλοντικό μοντέλο. Για την καλύτερη και λεπτομερέστερη απεικόνιση των αλλαγών που έγιναν κατά το παρελθόν, έγινε πολυδιάστατη ανάλυση δεδομένων μέσω διαφορετικών μεθόδων. Μελετήθηκαν 979 δείγματα και αναγνωρίσθηκαν 52 είδη τρηματοφόρων, 43 είδη οστρακωδών, 4 είδη κοκκολιθοφόρων, 47 είδη μαλακίων και 5 φυτικά είδη. Έγινε Rarefaction ανάλυση ώστε να προσδιορισθούν τα δείγματα με στατιστικά σωστό αριθμό ατόμων. Στη συνέχεια, έγιναν διαγράμματα σχετικής συχνότητας και στατιστική ανάλυση σε κάθε ακολουθία, ώστε να προσδιοριστούν τα περιβάλλοντα που αντικατοπτρίζει η κάθε συνάθροιση απολιθωμάτων. Υπολογίστηκαν 4 δείκτες ποικιλότητας (Taxa_S, Shannon_H, Simpson_1-D, Evenness) και ένας ταφονομικός δείκτης (δείκτης Ενήλικων/ Νεαρών ατόμων- A/J index). Επιπλέον έγιναν γεωχημικές αναλύσεις και ανάλυση οργανογενών ιζημάτων όπου ήταν δυνατόν. Για τον προσδιορισμό της ηλικίας των ιζημάτων, χρησιμοποιήθηκαν τρεις ανεξάρτητες μεταξύ τους μέθοδοι. Αρχικά έγινε προσπάθεια εκτίμησης της ηλικίας των ιζημάτων, λαμβάνοντας υπόψη τις στρωματογραφικές εξαπλώσεις και στρωματογραφικές εμφανίσεις των ειδών έως σήμερα. Αυτή η μέθοδος δεν ήταν πολύ αποτελεσματική στις περισσότερες ακολουθίες, γιατί οι στρωματογραφικές εξαπλώσεις των ειδών ήταν ευρείες, με εξαίρεση μια ακολουθία στην οποία η παρουσία ενός καθοδηγητικού είδους οδήγησε στη σχετική χρονολόγηση των ιζημάτων. Στη συνέχεια έγινε ανάλυση ασβεστολιθικού ναννοπλανγκτόν σε λίγα δείγματα, τα οποία έδωσαν επίσης μια σχετική χρονολόγηση. Τέλος έγινε απόλυτη χρονολόγηση με Οπτικά διεγειρόμενη φωταύγεια (OSL). Συνδυάζοντας τα δεδομένα που προέκυψαν από τις αναλύσεις των δειγμάτων και τις μεθόδους χρονολόγησης, έγινε χωρική και χρονική αναπαράσταση του παλαιοπεριβάλλοντος κατά το μέσο Πλειστόκαινο (MIS 7e- 6a) στη λεκάνη του Ρίου. Με βάση τα παλαιοντολογικά και τεκτονικά δεδομένα, υπολογίσθηκαν οι ρυθμοί ολίσθησης των ρηγμάτων. Επιπλέον, υπολογίστηκε ο ρυθμός ανύψωσης όπου ήταν δυνατόν, σύμφωνα με το σχετικό υψόμετρο και την ηλικία της κάθε ακολουθίας. Αυτή η μελέτη προσδιορίζει την παλαιοπεριβαλλοντική εξέλιξη στη λεκάνη του Ρίου κατά το ύστερο Μέσο Πλειστόκαινο, η οποία ελέγχεται κυρίως από τις κλιματικές και τις ευστατικές αλλαγές, ενώ οι τεκτονικές κινήσεις των ρηγμάτων δεύτερης τάξης την επηρεάζουν σημαντικά. Οι λεπτομερείς στρωματογραφικές αναλύσεις, με βασικό εργαλείο τη μικροπαλαιοντολογία, αποκάλυψαν εναλλαγές λιμναίων, λιμνοθαλάσσιων και ρηχών θαλάσσιων αποθέσεων. Οι παλαιοπεριβαλλοντικές αυτές αλλαγές, που χαρακτηρίζουν την περιοχή μελέτης, οφείλονται στις διακυμάνσεις της στάθμης της θάλασσας λόγω του sill (ύβωμα) στο Ρίο, το οποίο ελέγχει τη σύνδεση μεταξύ μιας απομονωμένης λεκάνης (λεκάνη Κορίνθου) με την λεκάνη της Πάτρας και την ανοιχτή θάλασσα. Τέλος η σύγκριση με άλλες μελέτες που έχουν γίνει στο ανατολικό και κεντρικό τμήμα της λεκάνης της Κορίνθου έδειξε ότι υπάρχει συνοχή μεταξύ της λεκάνης του Ρίου και της λεκάνης της Κορίνθου. Αυτή η συνοχή, αποκαλύπτει ότι κατά το Μέσο Πλειστόκαινο η παλαιοπεριβαλλοντική εξέλιξη των δύο λεκανών, ελεγχόταν από τους ίδιους παράγοντες και τα παλαιοπεριβάλλοντα τροποποιούνταν αναλογικά.
  • Thumbnail Image
    Item
    Embargo
    Palaeoenvironmental and taphonomical study based on the microvertebrate assemblages of three upper pleistocene cave sites from Mani and central Greece
    Κολενδριανού, Μαρία; Kolendrianou, Maria
    The present thesis is a discussion of the palaeoenvironmental conditions in the wider area of Kythros islet (Lefkas) and Mani Peninsula (Peloponnese) during the last hundred thousand years, based on the taxonomic determination of microvertebrate fossil material from three cave sites: Panthera cave (Kythros islet, Inner Ionian Archipelago, central Greece), Kalamakia cave and Melitzia cave (Mani Peninsula, Peloponnese). The taphonomical history of these caves was also reconstructed with regard to the assemblages’ agent of accumulation and the post- depositional processes they went through. In this context, 74916 teeth and skeletal elements from amphibians, lizards, snakes, insectivores and rodents were examined from the three Upper Pleistocene cave sites, in what was the first attempt to apply taphonomical indices for the identification of predators and taphonomical processes and to conduct palaeoenvironmental reconstructions using the Taxonomic Habitat Index (THI) upon microvertebrate palaeontological material from Greece and the southern Balkans. 62 taxa and 2388 individuals were identified in all three sites with Melitzia being the richest and Panthera cave the poorest in both species richness and individual abundance. Herpetofauna was the most diverse animal group, but rodents were the most numerically abundant animal group in every cave. Out of the taxa identified for all three cave sites, 16 are reported for the first time in the Greek fossil record, 2 are reported for the first time in mainland Greece and 10 are reported for the first time in Upper Pleistocene deposits. Regarding the palaeoenvironmental analysis, the reconstructions revealed the existence of mixed habitats varying between relative expansions mainly of shrublands, grasslands, deciduous forests and rocky areas with the occasional presence of water bodies of a local character in the caves’ wider areas. There were no major shifts between the percentages of different habitats but those that were detected could be correlated with climatic events within a geochronological context (Kalamakia, Melitzia). However, local factors and/ or site taphonomy are also believed to have affected the analyses to some extent. Consequently, it is suggested that- in the future- these palaeoenvironmental reconstructions should be complemented by palaeoclimatic analyses and interpreted in conjunction. Concerning taphonomy, the most common agent of microvertebrate accumulation was predation, since digestion was always present in every unit of every site in the present study. Different predators were identified in every site while, in some cases, predation by multiple predators is believed to have taken place simultaneously or successively. In Panthera cave, assemblages are believed to have been formed by category 3-4 mammalian or owl predators in the lowermost unit, while the uppermost units seem to have been significantly affected by post- depositional processes that either affected the signature(s) of the accumulating agent(s) beyond identification (unit 1) or caused the accumulation of material themselves (water transport in unit 0). In the case of Kalamakia, barn owls were the accumulative agents while for Melitzia category 3 and 4 predators were responsible for the accumulation of microvertebrate material (mixed with predation by category 1-2 predators in some units). Other than digestion, additional alterations were identified in the sites that were related to post- depositional natural processes occurring in a cave (black staining by water dripping, weathering, cave corrosion, rootmarks) or caused by the human or animal residents of the caves (burning, trampling). These processes seem to have significantly affected some of the results and interpretation efforts of the present study, either directly by altering the preservation state of the material or indirectly by producing inconclusive results. In both cases, the introduced biases were taken into consideration during interpretations. Moreover, palaeozoogeographical implications regarding the identification of 10 taxa that were found to be outside their modern geographical ranges were considered, regarding previous identifications in the Greek fossil record. Possible corridors of dispersal are, therefore, proposed based on the Greek relief and the water bodies that could have acted as barriers during the animals’ descent southwards/ ascent northwards. Finally, rare dental phenotypic anomalies on the occlusal surface of Microtus molars were identified that may be considered as a hint of closed breeding and bottleneck events in the beginning and at the end of the last glacial period, cautiously adding further information into the already complex phylogeographic history of the genus, since these rare traits are only an indication of said processes.
  • Thumbnail Image
    Item
    Open Access
    Paleoceanographic and stratigraphic investigation in two semi-closed basins during Late Quaternary : the southern Red Sea and the Gulf of Corinth
    (2022-10-26) Σεργίου, Σπυρίδων; Sergiou, Spyridon
    Marginal marine environments with a restricted connection to the open ocean have been considered excellent for tracking the concurrent impact of both regional processes and the influence of the adjoining open sea. Consequently, the investigation of sedimentary successions from such settings provides essential information on the regional paleoclimatic signals and the impact of global sea level changes in hydrographic systems over time. The present thesis is concentrated on core sediments from the southern Red Sea (Saudi Arabia) and the Gulf of Corinth (Greece) aiming to examine the hydrological response of a semi-closed, sill-controlled basin to highly variable climatic conditions and intense sea-level fluctuations during late Quaternary time intervals: the last 30 ka for the southern Red Sea and the period between ca. 130-70 ka (Marine Isotope Stage 5) for the Gulf of Corinth. Chronological framework was built on radiocarbon datings for the Red Sea record while a combination of absolute (Th/U) and relative (biostratigraphic) age markers was applied for the Gulf of Corinth succession. Gravity core FA09 was retrieved from the deep outer part of the southern Red Sea continental shelf within the frameworks of DISPERSE project. The combination of lithological, micropaleontological (planktic and benthic foraminifera), stable isotope (δ18Ο, δ13C), and transfer function (Artificial Neural Networks) analyses of sea-surface temperature and salinity revealed the effects of sea level changes and the South Asian Monsoon System (SAMS) on the oceanographic regime and the seafloor conditions of the area. Moreover, extended comparisons with records from the central and northern Red Sea, the Gulf of Aden, and the northwestern Arabian Sea provided insights into the overall interaction between the Red Sea and the Indian Ocean. Results showed that over the total investigated interval the Red Sea was connected to the Arabian Sea favoring the deposition of hemipelagic beds in the outer shelf of the southern Red Sea. However, a strong glacial/interglacial variability trend was imprinted in the sedimentary succession. The continuous intrusions of inflows from the Gulf of Aden during the glacial section (30–15 ka) induced common sea-surface temperature variations in these regions and prevented hypersalinity in the southern Red Sea, while seafloor conditions were characterized by rather low oxygen levels and high accumulation of terrestrial sediments. The MIS 2 sea-level lowstand (ca. 22-15 ka) was marked by a gradual reduction in planktic foraminiferal abundance together with the highest salinity (~38 psu) and lowest temperature (~23.5 °C) reconstruction estimates, while organic-rich seafloor conditions were indicative of efficient preservation of the organic matter in the oxygen-depleted sediments. Deglacial sea level rise improved the water mass exchange between the northwestern Arabian Sea, the Gulf of Aden, and the entire Red Sea, while in the early Holocene these three areas shared relatively similar surface water conditions. Southwest (summer) Monsoon was dominant during the late glacial and early-middle Holocene and favored a strong coupling between surface productivity levels and organic matter accumulation of both marine and terrestrial sources, thus implying combined effects of nutrient-enriched inflow from the Gulf of Aden and increased riverine runoff in the southern Red Sea. For most of the late glacial era, laminated sediments accumulated in association with oxygen-poor and organic-rich seafloor conditions under a well-stratified water column. Northeast (winter) Monsoon dominated during glacial times and especially around the Heinrich stadials 2 and 1, associated with reduced sea surface temperature and productivity levels in the southern Red Sea. The MIS 5 succession of the Corinth rift sediments corresponds to the subunit 1.3 of hole M0079A, drilled during IODP Expedition 381 in the central basin. Sedimentological (granulometry, composition), micropaleontological (planktic and benthic foraminifera), and isotopic (δ18O and δ13C) analyses were combined with additional data from the expedition overview and records from the surrounding area. The sedimentary succession is characterized by the alternation of a) bioturbated, foraminifera-rich hemipelagites with b) detrital-rich, partly bedded intervals likely corresponding to intrabasinal gravitational mass movements and low oxic sea-surface conditions and c) aragonite-rich, laminated deposits, indicating either marginal conditions between marine and isolated environment or highly stratified water column and anoxic seafloor conditions. Water exchange with the open sea was efficiently established during the MIS 5e and 5c sea level highstands as indicated by the similar planktic faunal biozones between hemipelagic intervals of M0079A and core records from the adjoining Ionian and Adriatic Seas. In contrast, seawater interaction was restricted during the MIS 5b when the sea level fluctuated very close to the sill height. Notably, no imprints of the MIS 5a highstand exist in the studied successions. The combined effects of Ionian Sea inflows and enhanced riverine runoff led to increased water column stratification and low oxygen, eutrophic seafloor conditions in the Gulf of Corinth during times of enhanced humidity and precipitation rates in southern Europe and deposition of sapropel S5 and S4 throughout the eastern Mediterranean (MIS 5e, 5c). However, the high abundance of benthic foraminifera suggests the deposition of sapropel-equivalent sediments rather than sapropel layers within the GoCb. Primary productivity was principally regulated by high riverine runoff in the gulf during S5 whereas at the time of S4 deposition nutrient availability was concentrated in a well-developed DCM layer. Comparing the overall findings of the two records, and despite the several differences in terms of the climatic, oceanographic, and geomorphological regime in the two areas, several similar features have been identified which provide a wide perspective on the environmental response of a northern Hemisphere marginal sea of either tropical or temperate latitudes to sea level fluctuations and modifications in regional climate. 1) Efficient water exchange with the open ocean coincides with the deposition of fine-grained hemipelagites in the semi-closed basin, marked by high numbers of planktic foraminifera. 2) High evaporation, increased sea surface salinity (SSS) and drastic reduction of the planktic foraminifera assemblages are recorded during maximum sea level lowstands when water exchange with the open sea is limited with respect to the sill height. 3) High summer insolation intensity and enhanced humidity lead to a well-stratified water column characterized by low salinity, light δ18O, and elevated productivity sea surface conditions above a low oxygen and organic-rich seafloor. At insolation maxima, the highest stack of planktic foraminiferal numbers is observed in both records driven by increased surficial productivity. 4) Drastic reduction in planktic foraminifera abundance can result from either a) restricted inflows of nutrient-rich waters from the open ocean during sea level lowstands, b) low oxygenated seawater surface, and c) dilution effects triggered by intrabasinal mass transport deposits. 5) Both records are considered highly valuable wider-scale paleoclimatic archives: The southern Red Sea record is excellent for reconstructing past monsoon dynamics while the Gulf of Corinth succession includes imprints of sapropel-equivalent conditions in a semi-closed environment. 6) Several multi-millennial, widespread cooling events of the northern Hemisphere are captured in the investigated records, causing a coupling between cool seawater surface and well-oxygenated seafloor conditions attributed to a temporal breakdown of thermal stratification.