Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/13949
Title: Γεωλογική μελέτη τυρφώνων από την περιοχή Maputaland της Μοζαμβίκης
Other Titles: Geological study of peatlands in Maputaland area, Southern Mozambique
Authors: Χρυσοχός, Μάριος-Παναγιώτης
Keywords: Τυρφώνες
Παλαιοπεριβάλλον
Ανθρακοπετρογραφία
Keywords (translated): Peatlands
Paleoenvironmental
Coal-petrography
Maceral
Abstract: H τύρφη αξιοποιείται για μεγάλο χρονικό διάστημα από τον άνθρωπο σε διάφορες εφαρμογές, όπως στην παραγωγή ενέργειας, στη γεωργία καθώς και σε χημικές βιομηχανίες. Στη Νότια Αφρική, αν και η εκμετάλλευσή της είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη κυρίως της γεωργίας, εντούτοις ελάχιστη είναι η έρευνα που έχει διεξαχθεί μέχρι σήμερα σε τυρφώνες. Στην παρούσα εργασία διερευνώνται οι διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο τυρφογενές καθώς και στo ανόργανo στρώμα, έτσι ώστε να ανιχνευθούν οι μεταβολές των φυσικών, πετρογραφικών και χημικών χαρακτηριστικών των οργανογενών και ανόργανων ιζημάτων, συναρτήσει των παραμέτρων της τυρφογένεσης, όπως το κλίμα και οι τοπικές γεωλογικές συνθήκες. Απώτερο στόχο συνιστά η μοντελοποίηση παλαιοπεριβαλλόντων, καθώς και η διασαφήνιση εκείνων των παραγόντων που οδηγούν στην τυρφογένεση. Η έρευνα εστιάστηκε στους ενδοηπειρωτικούς τοπογενείς τυρφώνες της περιοχής Maputaland της Μοζαμβίκης. Η τυρφογένεση εξακολουθεί να είναι ενεργή στα οικοσυστήματα αυτά ακόμη και σήμερα. Η δειγματοληψία κάλυψε όλο το σύνολο του χρονικού διαστήματος τυρφογένεσης στους αντίστοιχους τυρφώνες. Εξετάστηκαν τα ποιοτικά και ποσοτικά χαρακτηριστικά των οργανικών και ανόργανων ιζημάτων που απαντούν στους τυρφώνες. Πιο αναλυτικά, πραγματοποιήθηκαν προσεγγιστική και στοιχειακή ανάλυση, προσδιορισμοί των πτητικών συστατικών, του pH, της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (eC), των ορυκτών φάσεων και της ανθρακοπετρογραφικής σύστασης, αλλά και στοιχειακή ανάλυση με τη μέθοδο της φασματοσκοπίας φθορισμού ακτίνων Χ (XRF). Αναφορικά με τους ορυκτολογικούς προσδιορισμούς, σε κάποια δείγματα κρίθηκε απαραίτητη η ανάλυση του αργιλικού κλάσματος και η ημιποσοτικοποίησή του με τη μέθοδο της περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ (XRD). Σε γενικές γραμμές κατά την απόθεση των οργανογενών ιζημάτων επικρατούσαν συνθήκες ενδιάμεσες, δηλαδή ολιγοτροφικές έως ρεοτροφικές (10,12-54,26%, τέφρα επί ξηρού). Η περιεκτικότητα τους σε S χαρακτηρίζεται ως υψηλή (≤8,9%, επί ξηρού). Το pH καθώς και η eC όλων των δειγμάτων κυμαίνονται 1,9-8,1 και 33-2407 μS/cm, αντίστοιχα. Επιπρόσθετα, το μέγιστο πάχος τύρφης ανέρχεται στα 2,5 m. Οι παράγοντες, που έλεγχαν την εισροή ανόργανων συστατικών στους τυρφώνες της Maputaland, είναι η αιολική δράση, γεγονός που αντανακλάται στην έντονη παρουσία αμμοθινών, καθώς και τα ποτάμια συστήματα. Η ορυκτολογική σύσταση των ανόργανων συστατικών συνδέεται με τους γειτνιάζοντες γεωλογικούς σχηματισμούς και αποτελείται πρωτίστως από αργιλοπυριτικά ορυκτά (χαλαζίας, άστριοι και αργιλικά ορυκτά) και δευτερογενώς από θειούχα και ανθρακικά, ενώ σε μικρότερο βαθμό από θειικά ορυκτά. Σύμφωνα με την ανάλυση του αργιλικού κλάσματος, η τύρφη περιέχει ορυκτά, όπως ο αλλοϋσίτης και μικτά φύλλα (mix layer) αυτού με ιλλίτη, μοντμοριλλονίτη και βερμικουλίτη. Ωστόσο τα αργιλοπυριτικά ορυκτά αποτελούν τις βασικότερες πηγές των κύριων, δευτερευόντων στοιχείων και ιχνοστοιχείων που ανιχνεύθηκαν, ενώ σε μικρότερο βαθμό συνδέονται με τα θειούχα, ανθρακικά και φωσφορικά ορυκτά. Από πλευράς ανθρακοπετρογραφικής σύστασης στα δείγματα επικρατεί η ομάδα του χουμινίτη (57,6-78,6%, άνευ ανόργανων συστατικών), με ξεκάθαρη υπεροχή του δετροχουμινίτη (35,2-50,8%), ενώ ακολουθούν η ομάδα του ινερτινίτη (13,8-38,2%), που απαρτίζεται κυρίως από ινερτοδετρινίτη (8,4-28,8%). Ελάχιστη είναι η συμβολή της ομάδας του λειπτινίτη (≤9,6%). Τα περιβάλλοντα σχηματισμού τύρφης που αναγνωρίστηκαν, υπάγονται στις εξής κατηγορίες: λιμνοτελματικό, μετάβαση λιμνοτελματικού προς τελματικό και αμιγές τελματικό πεδίο. Σε καθένα από αυτά η διατήρηση των ιστών, η οξείδωση του οργανικού υλικού, το ποσοστό των φερτών υλικών και η ζελατινοποίηση μεταβάλλονται ανάλογα, εξαρτώμενα από τις κλιματικές συνθήκες και ειδικότερα από τη στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα. Επιπρόσθετα, κυρίαρχη σε όλη τη διάρκεια της τυρφογένεσης είναι η ποώδης βλάστηση. Εν κατακλείδι αξιοσημείωτο είναι το υψηλό ποσοστό του ινερτινίτη και του ανόργανου κλάσματος της τύρφης (6,7-35,6%, ολικό δείγμα), που υποδεικνύει αυξομειώσεις του υδροφόρου ορίζοντα λόγω ξαφνικών αλλαγών των κλιματικών συνθηκών, με αποτέλεσμα είτε την οξείδωση του οργανικού υλικού από σποραδικές φωτιές τοπικά ή γειτονικά του παλαιοτυρφώνα, είτε τη θρυμματοποίηση και αποδόμησή του μέσω εισροής νερών πλούσιων σε οξυγόνο, τα οποία πιθανά συνδέονται με ξαφνικά πλημμυρικά επεισόδια.
Abstract (translated): Peat is being exploited for some decades for use in various applications such as in power generation, agriculture and chemical industries. Although peat exploitation might be vital for South Africa to the agricultural development, the studies on peatlands are limited. The present study focuses on the processes taking place in the peatigenic and inorganic layer, in order to trace the changes of physical, chemical and petrographical features of the organogenic and inorganic sediments in connection with the peat-forming factors, such as the climate conditions and the local geological setting. The ultimate goal of this study includes the modelling of mire palaeoenvironments, as well the elucidation of the coal-forming conditions. Cores from intermontane topogenic peatlands in Maputaland, Mozambique, were studied. Peat accumulation is still active until today. In addition, the study covered the entire peat accumulation time span in these peatlands. The objective was to determine the qualitative and quantitative characteristics of the organic and inorganic sediments. A series of laboratory examinations were performed on the collected samples, including proximate and ultimate analyses, volatile matter determinations, pH and electrical Conductivity (eC) measurements, coal-petrographical examination on intact samples, as well as mineralogical and geochemical determinations applying X-ray diffraction (XRD) and X-ray Fluorescence spectrometry (XRF), respectively. The clay fraction content of certain samples was determined applying XRD as well. The deposition of the organogenic sediments took place under oligotrophic to reotrophic conditions (10,12-54,26%, ash yield on dry basis). The sulphur content is high (up to 8.9%, db). The pH and eC values range from 1.9-8.1 and 33-2406.5 μS/cm, respectively. Also, the maximum thickness of the organic sediments is 2.5 m. Factors like the transport of sediments by river systems, as well as aeolian processes, mainly erosion and transport being reflected on the extended presence of sand dunes, they control the inorganic influx into the Maputaland peatlands. The mineralogical composition of the inorganic constituents is related to the adjacent geological formations and includes primarily silicates (quartz, feldspars and clay minerals) and subordinately, sulphides and carbonates, while to a lesser extent sulfate minerals. Clay minerals such as halloysite and mixed layers of halloysite-illite, montmorillonite and vermiculite, were identified. However, silicates are the main source of the major, minor and trace elements, while to a lesser extent they are associated with sulphide, carbonate and phosphate minerals. Huminite group predominates (57,6-78,6%, on mineral matter free basis), with a clear domination of detrohuminite subgroup (35,2-50,8%), followed by the inertinite group (13,8-38,2%), which is mainly composed of inertodetrinite subgroup (8,4-28,8%), whereas the contribution of the liptinite group is low (≤9,6%). The peat-forming environments identified by applying coal-petrography indices, reveal the following categories: limnotelmatic, limnotelmatic to telmatic transition and pure telmatic; in each one of them, tissue preservation (TPI), oxidation of organic material (inertinite content), mineral matter influx and gelification (GI) depend on the climatic conditions and particular in the groundwater level. In addition, herbaceous vegetation is dominant throughout the time span of peat accumulation. In conclusion, the high inertinite content and mineral matter influx (6,7-35,6%, on whole rock), which indicate fluctuations in the aquifer due to sudden changes in climatic conditions, resulted in either oxidation of the organic matter by sporadic, local fires on the mire surface or in the adjacent areas, or degradation and intense mechanical decomposition of the organic matter through the inflow of oxygen-rich waters, which may be associated with sudden flood events.
Appears in Collections:Τμήμα Γεωλογίας (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
M.Sc Chrysochos.pdfΜεταπτυχιακή εργασία_Μάριος-Παναγιώτης Χρυσοχός10.24 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons