Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη της ωριμότητας της οργανικής ύλης ορισμένων σχηματισμών της Ιόνιας Ζώνης, όπως οι αργιλικοί σχίστες του ανώτερου και κατώτερου Ιουρασικού, ο Ανώτερος Πυριτικός Ορίζοντας της Βίγλας του Κρητιδικού και οι βιτουμενιούχοι Ψαμμίτες του Τριτογενούς, χρησιμοποιώντας τεχνικές Οργανικής Πετρολογίας. Τα δείγματα συλλέχθηκαν από επιφανειακές εμφανίσεις στην Ήπειρο. Αρχικά χρησιμοποιήθηκαν οξέα (HCl-HF) για να απομακρυνθεί το μεγαλύτερο μέρος των ανθρακικών και πυριτικών ορυκτών. Το συμπύκνωμα που προέκυψε, αναμίχθηκε με ZnCl2 συγκεκριμένης πυκνότητας, ώστε να επέλθει βαρυτικός διαχωρισμός του πετρώματος σε ελαφρύ και βαρύ κλάσμα. Το οργανικό μέρος οξειδώθηκε χημικά για να υπολογιστεί η περιεκτικότητα σε Ολικό Οργανικό Άνθρακα. Στιλπνές τομές παρασκευάστηκαν με ανάμιξη του οργανικού υλικού με διάλυμα εποξικής ρητίνης και μελετήθηκαν στο ανθρακοπετρογραφικό μικροσκόπιο. Έμφαση δόθηκε στην ανακλαστικότητα βιτρινίτη και τον προσδιορισμό των maceral. Εφαρμόστηκε επίσης περιθλασιμετρία ακτίνων Χ για να προσδιοριστεί η ορυκτολογική σύσταση των πετρωμάτων. Διαπιστώθηκε ότι οι αργιλικοί σχίστες του κατώτερου Ιουρασικού περιέχουν οργανική ύλη (TOC: 4,74%), ο βαθμός ωριμότητας (Rr 0,68%) της οποίας βρίσκεται εντός του παραθύρου πετρελαίου. Ωστόσο περαιτέρω έρευνα εστιασμένη στους Κατω-Ιουρασικούς αργιλικούς σχίστες με Posidonia, με τη βοήθεια της Οργανικής Πετρολογίας και της πυρόλυσης Rock-Eval είναι αναγκαία, προκειμένου να διαπιστωθεί η ποιότητά τους ως μητρικά πετρώματα υδρογονανθράκων. / The main objective of this paper is to study by means of Organic Petrology techniques, the maturity of the dispersed organic matter from certain sedimentary formations of the Ionian Zone, such as the Bituminous Shale, the Upper Siliceous Vigla Formation and the Bituminous Sandstone. The samples were collected from outcropping sites located in the region of Epirus. Initially they were treated with acids (HCl-HF) to remove most of the carbonate and silicate minerals. Then a ZnCl2 solution was used to concentrate the organic-rich fraction. Total Organic Carbon (TOC) content was determined applying dichromate oxidation. Polished blocks were prepared from the concentrated organic matter mounted in epoxy resin and examined under the coal-petrography microscope. Emphasis was given to maceral identification and vitrinite reflectance (Rr) measurements, which provide information regarding the quality and the maturity of the organic matter respectively, with implications for the petroleum generation potential regardless the level of alteration. The TOC and Rr values (4.74% and 0.68%, respectively) confirm to the oil potential of the Lower Jurassic Posidonia Shale. Nevertheless, it is suggested that detailed and higher resolution sampling focusing on the Lower Posidonia Shale, as well as organic petrography analyses coupled with Rock-Eval pyrolysis should be carried out in order to accurately determine its quality as petroleum source rocks.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι ο προσδιορισμός της ρύπανσης των ιζημάτων του Αλφειού ποταμού από στερεά σωματίδια, που προέρχονται από την εξόρυξη και την καύση του λιγνίτη Μεγαλόπολης. Βασικό αντικείμενο έρευνας αποτέλεσε η μικροσκοπική εξέταση του οργανικού μέρους, που είναι παρόν στα ιζήματα του Αλφειού ποταμού και η οργανική γεωχημική εξέταση επιλεγμένων δειγμάτων για την ανίχνευση πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων (polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs). Επιπλέον σε δείγματα λιγνίτη, ιπτάμενης τέφρας, τέφρας εστίας και τέφρας απόθεσης από το Λιγνιτικό Κέντρο Μεγαλόπολης πραγματοποιήθηκε μία σειρά εργαστηριακών προσδιορισμών, που περιέλαβε προσεγγιστική και άμεση ανάλυση, ανθρακοπετρογραφική εξέταση του λιγνίτη, καθώς και ορυκτολογικές και στοιχειακές αναλύσεις. Με βάση τις περιεκτικότητες του λιγνίτη και των παραπροϊόντων της καύσης του σε κύρια στοιχεία και ιχνοστοιχεία μπορεί να εκτιμηθεί η κινητικότητά τους κατά την καύση και το κατά πόσο αυτά διαφεύγουν στο περιβάλλον ή παραμένουν στο χώρο καύσης. Τα πιο ευκίνητα στοιχεία, που περιέχονται στο λιγνίτη Μεγαλόπολης, είναι τα Ba, Li, Mg, Rb και Sn, τα οποία μαζί με τα As και Pb, που συμμετέχουν στο λεπτόκοκκο τμήμα της ιπτάμενης τέφρας αποτελούν δυνητικούς ρυπαντές. Αντίθετα τα στοιχεία Ge, Mn, Th, Ti και Y είναι περιβαλλοντικά λιγότερο επικίνδυνα, καθώς συμμετέχουν στο τμήμα των παραπροϊόντων, που παραμένει στην τέφρα των ατμοηλεκτρικών σταθμών. Από μικροσκοπική παρατήρηση προέκυψε ότι το οργανικό υλικό, που είναι παρόν στα συγκεκριμένα ιζήματα αποτελείται κατά 78,4% κ.ό. από ανθρωπογενή σωματίδια, ενώ το υπόλοιπο 21,6% αποτελείται από φρέσκα φυτικά υπολείμματα. Το 81,5% κ.ό. του συνόλου των ανθρωπογενών σωματιδίων αποτελείται από κόκκους λιγνίτη και το 19,5% κ.ό. συνίσταται από εξανθρακώματα, που μεταφέρονται με την ιπτάμενη τέφρα και αποτίθενται στα ιζήματα. Τα ανθρακούχα σωματίδια στα ιζήματα του Αλφειού αντικατοπτρίζουν την ανθρακοπετρογραφική σύσταση του λιγνίτη Μεγαλόπολης, από την οποία εξαρτάται επίσης και η μορφή των εξανθρακωμάτων. Το επίπεδο των συγκεντρώσεων PAHs στα ιζήματα του Αλφειού είναι σχετικά χαμηλό (10-100 ng/g), ωστόσο η καύση του λιγνίτη συνεισφέρει σε ποσοστό 39,5% στην εκπομπή τους, ενώ το 23,5% προέρχεται από τον ίδιο το λιγνίτη. Η συμμετοχή των PAHs στα συγκεκριμένα ιζήματα φαίνεται να σχετίζεται ως ένα βαθμό με την παρουσία εξανθρακωμάτων, γεγονός που υποδεικνύει διεργασίες ρόφησης. Με την παρούσα εργασία αποδεικνύεται ότι η Οργανική Πετρολογία σε συνδυασμό με δεδομένα Οργανικής και Ανόργανης Γεωχημείας, μπορεί να αποτελέσει σημαντικό εργαλείο σε ό,τι αφορά στον προσδιορισμό της ρύπανσης ιζημάτων και εδαφών από την εκμετάλλευση γαιανθράκων. / The main target of the present study is the assessment of the contamination degree of Alfeios River sediments with solid particles deriving from mining and combustion of Megalopolis lignite. The objectives of the study were the microscopical examination of the organic matter present in these sediments, as well as the determination of the concentration of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in selected samples. Additionally in lignite, fly ash, bottom ash and ash deposit samples, were conducted a string of analyses including, proximate and ultimate analyses along with mineralogical and elemental determinations. The mobility of major and trace elements during the combustion of lignite can be estimated according to the concentration of these elements in bulk lignite and its combustion by-products. Based on these results the most mobile and thus more environmentally "sensitive" elements in Megalopolis lignite are As, Ba, Li, Mg, Pb, Rb and Sn, while Ge, Mn, Th, Ti and Y are the less mobile elements participating mostly in bottom ash. From the microscopical study of the organic matter present in Alfeios sediments it is evident that it consists of 78,4% of anthropogenic particles, while the remaining 21,6% consists of fresh plant remnants. The 81,5% of the anthropogenic particles consists of lignite particles deriving from mining and transportation processes and the remaining 19,5% consists of char particles transported and deposited as portion of the fly ash produced in Megalopolis Lignite Centre. The coal-petrographic composition of lignite particles is similar to the coal-petrographic composition of Megalopolis lignite. The latter is also responsible for the shape and texture of the char particles. The PAHs concentration level is rather low, ranging from 10-100 ng/g. Nevertheless lignite combustion along with the Megalopolis lignite itself are the main emission sources of such compounds accounting for 39,5% and 23,5% respectively. The presence of PAHs is related to the presence of char particles, probably via sortion procedures. The results of this study show that Organic Petrology can be a useful tool in environmental science and particularly in the field of contamination of soils and sediments from coal exploitation, if combined with Organic and Inorganic Geochemical data.

Στην παρούσα διατριβή διερευνώνται οι διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο τυρφογενές στρώμα, έτσι ώστε να ανιχνευθούν οι μεταβολές των φυσικών, πετρογραφικών και χημικών χαρακτηριστικών των οργανικών ιζημάτων συναρτήσει των παραμέτρων τυρφογένεσης, όπως το κλίμα και οι τοπικές γεωλογικές συνθήκες. Απώτερο στόχο συνιστά η μοντελοποίηση παλαιοπεριβαλλόντων γένεσης των γαιανθράκων. Τέλος αξιολογείται η συμπεριφορά των ορυκτών, η γεωχημική συγγένεια και η κινητικότητα των ιχνοστοιχείων σε ενδεχόμενη αξιοποίηση της τύρφης για ενεργειακούς σκοπούς. Η έρευνα εστιάστηκε στους τυρφώνες Φιλίππων (Ν. Καβάλας) και Νησιού (Ν. Πέλλας) στη Βόρεια Ελλάδα και στον παράκτιο τυρφώνα του Κεριού (Ν. Ζακύνθου). Εξετάστηκαν τα ποιοτικά και ποσοτικά χαρακτηριστικά των οργανικών και ανοργάνων ιζημάτων που πληρούν τους τυρφώνες, αλλά και τα αντίστοιχα τυρφογενετικά φυτικά είδη, που αναπτύσσονται στους ενεργούς τυρφώνες Νησιού και Κεριού. Συγκεκριμένα πραγματοποιήθηκαν προσεγγιστική και στοιχειακή ανάλυση, ορυκτολογικοί προσδιορισμοί, εξέταση στιλπνών τομών με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης, αναλύσεις τόσο της ανόργανης χημικής σύστασης (XRF, ICP/OES, ICP/MS), όσο και της οργανικής χημικής σύστασης (13C CP/MAS NMR, FTIR, py-GC/MS), όπως επίσης και ανθρακοπετρογραφικοί προσδιορισμοί. Αναφορικά με τους ορυκτολογικούς προσδιορισμούς εφαρμόστηκε μέθοδος πλήρους ποσοτικοποίησης των ορυκτών φάσεων με εφαρμογή περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ σε ξηρό δείγμα, συνυπολογίζοντας την επίδραση του οργανικού υλικού. Αξιολογήθηκε επίσης η εφαρμογή περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ σε υπολείμματα οξείδωσης της τύρφης. Οι τυρφώνες Φιλίππων και Νησιού συνιστούν παρόμοια περιβάλλοντα τυρφογένεσης, καθώς και οι δύο αναπτύσσονται σε ενδοηπειρωτικές λεκάνες, των οποίων η βύθιση ελέγχεται κυρίως από τεκτονικούς παράγοντες, με την ανάπτυξη παρόμοιων τυρφογενετικών φυτικών ειδών, όπως Cyperaceae και ειδικότερα το ασβεστόφιλο Cladium mariscus και διάφορα Carex spp., ενώ επηρεάζονται στη σύγχρονη εξέλιξή τους τουλάχιστον και οι δύο από καρστικούς υδροφόρους, συνιστώντας τοπογενείς ποωτυρφώνες, με κύριο μορφολογικό χαρακτηριστικό την παρουσία εξάρσεων (hummocks). Αντίθετα στο Κερί η τυρφογένεση αναπτύχθηκε σε παράκτιο περιβάλλον με τη βύθιση (δηλ. το πλημμύρισμα) να ελέγχεται τόσο από τεκτονικούς παράγοντες, όσο και από τις ευστατικές κινήσεις της θάλασσας, και το πεδίο χαρακτηρίζεται ως υφάλμυρος ποωτυρφώνας. Στο Κερί πέρα από ελόφυτα γλυκών νερών, αναπτύσσονται και είδη υφάλμυρων οικολογικών συνθηκών, όπως Scirpus maritimus και Juncus maritimus, λόγω της υφαλμύρινσης του υδροφόρου ορίζοντα. Με βάση τα χαρακτηριστικά τυρφογένεσης στους τρεις τυρφώνες τροποποιήθηκαν οι δείκτες φάσεων, που χρησιμοποιούνται στη γεωλογία γαιανθράκων, έτσι ώστε να αντανακλούν καλύτερα τις συγγενετικές διεργασίες στο ακρότελμα. Επιπρόσθετα περιγράφονται τόσο ποιοτικά, όσο και ποσοτικά τα χαρακτηριστικά των ιζημάτων στο τελματικό και το λιμνοτελματικό πεδίο, ενώ εκτιμάται επίσης και η πορεία της ενανθράκωσης των υπό μελέτη οργανογενών ιζημάτων, έτσι ώστε να εξαχθούν διαγνωστικές παράμετροι εφαρμογής στα παλαιοπεριβάλλοντα τυρφογένεσης. / The present study focuses on the processes taking place in the peatigenic layer (acrotelma), in order to trace the alteration of physical, chemical and petrographical features of the organic sediments in connection with the peat-forming factors. The ulterior aim is to propose a model for interpreting the coal-forming palaeoenvorinmental conditions. Finally, the mobility of the toxic trace elements is evaluated, in case of peat utilization for power generation in the future. Cores from the peatlands of Philippi (Prefecture of Kavala) and Nissi (Prefecture of Pella) in Northern Greece and of Keri (Zakynthos Island) in Southern Greece, were examined. The objective was to determine the qualitative and quantitative characteristics of the organogenic sediments hosted in the peatlands and additionally, of the peat-forming plants that grow on the surface of the Nissi and Keri mires. A series of laboratory examinations were performed on the collected samples, including proximate and ultimate analyses, mineralogical determinations by applying X-ray diffraction and SEM, inorganic geochemical analyses using XRF, ICP-OES and ICP-MS, organic geochemical analyses using 13C CP/MAS NMR, FTIR and py-GC/MS techniques and organic petrographical examinations on intact samples. Regarding the mineralogical determinations a method for full quantification of the mineral phases has been developed taking into account the pattern of the organic phases. Additionally the application of X-ray diffraction in oxidized peat residues has been evaluated. The Philippi and Nissi peatlands comprise similar peat-forming environments, since: (a) both developed in intermontane basins, the subsidence of which is controlled mainly by the tectonic activity, (b) Cyperaceae, mainly Cladium mariscus and various Carex spp., constitutes the main peat-forming plants, (c) whereas both are affected by karstic waters. They are fens for most of the peat accumulation period. On the contrary, in Keri the peat accumulation developed in a coastal environment due to paludification controlled both by the tectonic activity and the eustatic sea level changes, and the environment is characterized as a brackish mire, where additionally Scirpus maritimus και Juncus maritimus thrive. Taking in consideration the peat-forming features in the three studied peatlands the coal facies indices were modified in order to reflect more precisely the syngenetic processes in the acrotelma. Additionally a model is provided that describes both qualitatively and quantitatively the characteristics of the organogenic sediments deposited in the telmatic and the limnotelmatic fields. Furthermore, the coalification pathways of the studied sediments are interpreted, in order to obtain diagnostic parameters that can be applied to coal palaeoenvironmental studies.