Στόχος της εργασίας ήταν η μελέτη της τεκτονικής και της ιζηματογένεσης της περιοχής, με απώτερο σκοπό να μελετηθεί η δράση των ενεργών ρηγμάτων που υπάρχουν στην παράκτια ζώνη του Κορινθιακού κόλπου στα δυτικά της πόλης της Κορίνθου καθώς και η διαφοροποίηση που αυτά προκαλούν στην απόθεση των ιζημάτων της περιοχής. / --

- / -

Η παρούσα διπλωματική διατριβή με τίτλο << Συνθήκες ιζηματογένεσης και παλαιογεωγραφική εξέλιξη των ιζημάτων της τομής «Φανερωμένη» σε σχέση με άλλες τομές της περιοχής στη λεκάνη της Σητείας στην Κρήτη >>, εκπονήθηκε στα πλαίσια του Προπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών του τμήματος Γεωλογίας της σχολής Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Πατρών. Στόχος της εργασίας αυτής ήταν η ιζηματολογική και γεωχημική ανάλυση της τομής «Φανερωμένη» της νήσου Κρήτης με σκοπό να μελετηθούν όσο το δυνατό καλύτερα τα αποθετικά τους περιβάλλοντα, οι συνθήκες σχηματισμού τους, η γεωδυναμική εξέλιξη της περιοχής καθώς και ο εντοπισμός και η αξιολόγηση πιθανών μητρικών πετρωμάτων υδρογονανθράκων. / This thesis is entitled "Treaties sedimentary and palaeogeographic evolution of the sediment section "Phaneromene" compared with other sections of the basin area of Sitia in Crete >> , produced as part of the curriculum of the Geology Department of the Faculty of Sciences University of Patras. The aim of this work was the sedimentological and geochemical analysis of the intersection " Phaneromene " the island of Crete in order to study the best possible way the depositional environments , the conditions of their formation , the geodynamic evolution of the region and the identification and evaluation of potential parent rocks for hydrocarbons .

Η Παρούσα εργασία περιγράφει την έρευνα της θαλάσσιας γεωφυσικής διασκόπησης η οποία εκτελέστηκε στο δυτικό τμήμα του Κορινθιακού κόλπου από την περιοχή του Αιγίου μέχρι την ακτή των Νικολέικων και παρουσιάζει τα αποτελέσματα της ερμηνείας των γεωφυσικών στοιχείων που συλλέχθηκαν με την βοήθεια του τομογράφου υποδομής πυθμένα. Προς τα βόρεια η περιοχή οριοθετείται από το ακρωτήρι Γύφτισσα ενώ προς τα νότια φτάνει μέχρι την παραλία των Νικολέικων. Περιλαμβάνει το υποθαλάσσιο τμήμα της υφαλοκρηπίδας και έχει συνολική έκταση 12,1km2, τεκτονικά βρίσκεται πάνω στην οροφή του ρήγματος του Αιγίου. Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη της συμπεριφοράς της οροφής του υποθαλάσσιου τμήματος του ρήγματος του Αιγίου σε σχέση με την τεκτονική δραστηριότητα της περιοχής. Για αυτό τον λόγο έχει γίνει αναγνώριση και χαρτογράφηση των ενεργών υποθαλάσσιων ρηγμάτων της περιοχής μελέτης καθώς και ο προσδιορισμός της κλίσης και του κατακόρυφου άλματος τους. Τα κύρια ρήγματα που εντοπίστηκαν στην περιοχή είναι το ρήγμα του Αιγίου, το αντιθετικό ρήγμα του Αιγίου και το ρήγμα της Γύφτισσας. Το ρήγμα το Αιγίου συσχετίστηκε με το αντίστοιχο ρήγμα της χέρσου και αποδείχθηκε ότι παρουσιάζει την ίδια γεωμετρία. Διακρίνεται δηλαδή ένας τύπος ρήγματος, ο οποίος χαρακτηρίζεται από μια μόνο επιφάνεια αποκόλλησης και στα άκρα του καταλήγει σε μονοκλινική κάμψη (δηλαδή η μετατόπιση του ρήγματος είναι στα άκρα μηδενκή). Από τους ρυθμούς ιζηματογένεσης που υπολογίστηκαν για το ρήγμα του Αιγίου για τα τελευταία 10.000 χρόνια, αποδείχθηκε ότι ο ρυθμός ιζηματογένεσης στην οροφή του ρήγματος αυξάνεται όσο πηγαίνουμε σε μεγαλύτερα βάθη. Στην περιοχή αναγνωρίστηκε και χαρτογραφήθηκε ένας υποεπιφανειακός Πλειστοκαινικός ορίζοντας (Ζ), ο οποίος αντιπροσωπεύει χονδρόκοκκα ιζήματα (άμμο και κροκάλες) και αποτελεί την διαχωριστική επιφάνεια Ολοκαίνου / Πλειστοκαίνου, η οποία είναι και επιφάνεια συγκέντρωσης αερίων υδρογονανθράκων. Επίσης προσδιορίστηκε το πάχος των αποτιθέμενων ιζημάτων πάνω από τον ορίζοντα (Ζ), τα οποία είναι Ολοκαινικής ηλικίας και αποδείχθηκε ότι τα μεγαλύτερα πάχη εντοπίζονται στις παλαιοεκβολές του ποταμού Σελινούντα, καθώς και στην σημερινή του εκβολή (νότιο τμήμα της περιοχής μελέτης) και στην τεκτονική τάφρο που σχηματίζεται από το ρήγμα του Αιγίου και το αντιθετικό του. Τέλος στον πόδα του ρήγματος του Αιγίου εντοπίστηκαν και χαρτογραφήθηκαν κρατήρες (pockmarks). Σύμφωνα με το Soter, S., (1999) οι κρατήρες της περιοχής μελέτης ενεργοποιήθηκαν κατά τον σεισμό του 1995. Αυτοί σχηματίστηκαν σε μικρά βάθη νερού 25-45 μέτρα στα Ολοκαινικά ιζήματα και είναι πολύ μικροί σε μέγεθος σε σύγκριση με αυτούς που εντοπίστηκαν στον ΝΑ Πατραϊκό και στον Δυτικό Κορινθιακό κόλπο στην περιοχή του Ελαιώνα. Ο μηχανισμός δημιουργίας τους πιθανά να είναι αναβλύσεις γλυκού νερού, όπως ακριβώς συμβαίνει και στην ακτή του Ελαιώνα στο ΝΔ-ικό τμήμα του Κορινθιακού κόλπου. / This project describes the prospection of sea geophysical survey which took place at the West side of Corinth Gulf, From Egio area to Nikoleika Coast and shows the results of the construction of the geophysical elements which were collected by using a Sub Bottom profiler, 3,5kHz. The study area includes the self zone from Gyftissa cape (on the North) to Nikoleika coast (on the South) and it’s 12,1 Km2 in extent, tectonically it’s on the hangiwall of the Egion Fault. The aim of this project is to study the reaction of the hanging wall of offshore part of the Egion fault, in relation to the tectonically activity of the area. For this reason there has been recognition and mapping of the active offshore faults of the study area as well as specification of vertical offset. The main active faults which have been located in the area are the Egio fault, the antithetic of the Egio fault and the Gyftissa fault. The Egio fault was related to the corresponding fault of waste land and they proved to have the same geometry. A type of fault can be seen which is characterized by a single fault scarp or a monoclinal warp. Calculating the sedimentation rates of the Egion fault that last 10.000 years it has been proved that the sedimentation rate on the hangiwall increases from West to East (as we go deeper). In the area a subbottom Pleistocene horizon (Z) has been both identified and mapped which represents fine grained sediments (sands and pebbles). This horizon is the Holocene/Pleistocene interface, which is also the surface on which gaseous hydrocarbon is concentrated. The thickness of the Holocene deposited sediments over the horizon (Z) has also been defined and it has been proved that the greatest thickness can be seen at the old estuary of the Selinounda river as well as the modern mouth (south part of the study area) and at the tectonicl graben between the Egio fault and its’ antithetic. Finally at the footwall of Egio fault pockmarks have been found and mapped. According to Soter.S. (1999) these pockmarks were activated during the earthquake in 1995. they were formed in little depths of water 25-45m in Holocene sediments and are too small in size compared with the ones found on the SE of the Patraikos Gulf and at the western Corinth Gulf in Eleona coast. The procedure of their creation found probably escape of groundwater of seabed just as it happens at Eleona coast at SW part of Corinth Gulf.

- / -

Η λεπτομερής ιζηματολογική ανάλυση των αποθέσεων της τομής Μακρυλιά, έδειξε την ύπαρξη τουλάχιστον 5 κύκλων ιζηματογένεσης με αυξανόμενο προς τα πάνω κοκκομετρικό μέγεθος που αναπτύχτηκαν σε ένα περιβάλλον υφαλοκρηπίδας. Η κύρια λιθολογία είναι αμμούχος πηλός και τα ιζήματα μεταφέρθηκαν ως ομογενές αιώρημα. Το ποσοστό του ανθρακικού ασβεστίου είναι χαμηλό και τείνει αυξανόμενο προς τα πιο αδρομερή κλάσματα. Το ποσοστό του οργανικού υλικού έδειξε την παρουσία αρκετών δειγμάτων με αυξημένο οργανικό υλικό προτείνοντας την ύπαρξη εν δυνάμει μητρικών πετρωμάτων για την γένεση υδρογονανθράκων. Η σχέση μεταξύ του ανθρακικού ασβεστίου και οργανικού υλικού είναι κύρια αρνητική προτείνοντας ανοξικές συνθήκες. Η βιοστρωματογραφική ανάλυση έδειξε Πλειοκαινική ηλικία των ιζημάτων που αποτέθηκαν σε εναλλασσόμενες οξικές – ανοξικές συνθήκες. Από τα παραπάνω αποτελέσματα και περνώντας υπόψη τα υπάρχοντα αποτελέσματα των ιζημάτων που περιβάλλουν την περιοχή μελέτης φαίνεται πως οι μελετηθείσες αποθέσεις συγκεντρώθηκαν σε μια ρηχή με ήσυχα νερά ενδο-ορεινή λεκάνη στα περιθώρια της κύριας λεκάνης της Ιεράπετρας. / Detailed sedimentological analysis, in Makrylia cross-section deposits, showed at least five coarsening-upward cycles developed in a shelf environment. The main lithology is sandy silt and sediments transported as homogenous suspension in a low energy environment that deposited in a shallow water basin. Calcium carbonate (CaCO3) is low and tends to increase to the coarse-grained clasts. Organic carbon (TOC) ratio showed the presence of many high content samples in TOC suggesting potential hydrocarbon source rocks. There is mostly a negative relation between CaCO3 and TOC introducing generally anoxic conditions. Biostratigraphy analysis showed a Pliocene age for the studied deposits in alternating conditions with oxic- anoxic events. According to the above results and taking into account previous results from the surrounding sediments it seems that studied deposits accumulated in a shallow, low energy, intra-mountain basin at the margins of the main Ierapetra basin.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή βασίζεται στην ανάλυση ενός ευρύ φάσματος δεδομένων θαλάσσιας σεισμικής ανάκλασης (μονο-κάναλα και πολυ-κάναλα) με στόχο την μελέτη της γεωτεκτονικής δομής, και των μηχανισμών που ελέγχουν τις ιζηματογενείς διεργασίες πλήρωσης της λεκάνης του Κορινθιακού κόλπου, του πλέον ενεργού τμήματος της ευρύτερης Κορινθιακής τάφρου, και ενός από τα ταχύτερα διανοιγώμενα τμήματα ηπειρωτικού φλοιού παγκοσμίως. Πιο συγκεκριμένα η διατριβή ασχολείται με: (1) την αναγνώριση και λεπτομερή χαρτογράφηση των υποθαλάσσιων ρηγμάτων του Κορινθιακού κόλπου και τη σύνδεσή τους με τις τεκτονικές και σεισμολογικές παρατηρήσεις στην ευρύτερη Κορινθιακή τάφρο, (2) τη διερεύνηση του βάθους του γεωλογικού υποβάθρου και της δομής του Κορινθιακού κόλπου, (3) τη μελέτη των ενεργών ιζηματογενών διεργασιών και της επίδρασης της ενεργού τεκτονικής στους μηχανισμούς διασποράς και απόθεσης ιζημάτων. Η διατριβή αποτελείται από εννέα (9) κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο (1), επιχειρείται μια σύντομη βιβλιογραφική ανασκόπηση των έως σήμερα δημοσιευμένων εργασιών σχετικά με την τάφρο του Κορινθιακού. Ακολουθούν δύο σύντομα κεφάλαια, το κεφάλαιο 2 όπου προσδιορίζεται και περιγράφεται γεωγραφικά η περιοχή ερευνών και το κεφάλαιο 3 όπου αναπτύσσεται η μεθοδολογία της παρούσας μελέτης. Στο κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται μια συνολική, ευρείας κλίμακας μελέτη των υποθαλάσσιων ρηγμάτων του Κορινθιακού κόλπου και παρουσιάζεται η χαρτογράφηση τους. Στο τέλος του κεφαλαίου ακολουθεί μια εκτενής συζήτηση γύρω από την σημασία των ευρημάτων της παρούσας έρευνας σε σχέση με τις υπάρχουσες δημοσιεύσεις. Στο κεφάλαιο 5, παρουσιάζονται τα συλλεγμένα δεδομένα της πολυ-κάναλης σεισμικής ανάκλασης που επέτρεψε την σεισμική απεικόνιση της τεκτονικής τάφρου έως και το βάθος του αλπικού υποβάθρου. Ακολουθεί το κεφάλαιο 6 όπου αναλύονται διεξοδικά οι κύριες ιζηματογενείς διεργασίες στο δυτικό Κορινθιακό κόλπο και συσχετίζονται με τη λεπτομερή τεκτονική χαρτογράφηση της περιοχής. Στο τέλος του κεφαλαίου 6, παρατίθεται επιπλέον η αξιολόγηση των βασικών μοντέλων ταξινόμησης των ιζηματογενών συστημάτων βαθιάς θάλασσας με βάση τα ευρήματα της διατριβής για το δυτικό Κορινθιακό κόλπο. Στο τέλος καθενός από τα κεφάλαια 4, 5 και 6 πραγματοποιείται σύνθεση των αποτελεσμάτων και αναπτύσσεται συζήτηση ως προς την σημασία των παρουσιαζόμενων ευρημάτων της έρευνας. Στο κεφάλαιο 7 επιχειρείται μία σύντομη περίληψη και ανακεφαλαίωση των βασικότερων συμπερασμάτων της διατριβής,. Στο κεφάλαιο 8 γίνεται παράθεση της χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας, ενώ το κεφάλαιο 9 αποτελεί μια σύντομη σύνοψη της διατριβής στην αγγλική γλώσσα. Τέλος, στο παράρτημα Ι παρατίθενται τα βασικά στοιχεία και χαρακτηριστικά του ερευνητικού πλόα του ωκεανογραφικού σκάφους R/V Maurice Ewing που πραγματοποιήθηκε στο Κορινθιακό κόλπο το καλοκαίρι του 2001, για την συλλογή πολυ-κάναλων δεδομένων σεισμικής ανάκλασης χρησιμοποιώντας ένα σύστημα που περιελάμβανε ένα συνδυασμό από τις μεγαλύτερες σεισμικές πηγές και συστοιχίες υδροφώνων σε παγκόσμιο επίπεδο. / The seismic reflection surveys over one of the most active and rapidly extending regions in the world, the Gulf of Corinth, have revealed that the gulf is a complex asymmetric graben whose geometry varies significantly along its length. A total of 104 offshore faults were recognized on the seismic sections and a detailed map of the offshore faults has been produced. The offshore fault map of the Gulf of Corinth, shows that a major fault system of nine distinct faults limits the basin to the south. The northern Gulf appears to be undergoing regional subsidence and is affected by an antithetic major fault system consisting of ten faults. All these major faults have been active during the Quaternary. Uplifted coastlines along their footwalls, growth fault patterns and thickening of sediment strata toward the fault planes indicate that some of these offshore faults on both sides of the graben are active up to present. Our data ground-truth recent models and provides actual observations of the distribution of variable deformation rates in the Gulf of Corinth. Furthermore they suggest that the offshore faults should be taken into consideration in explaining the high extension rates and the uplift scenarios of the northern Peloponnesos coast. The observed coastal uplift appears to be the result of the cumulative effect of deformation accommodated by more than one fault and therefore, average uplift rates deduced from raised fossil shorelines, should be treated with caution when used to infer individual fault slip rates. Multi-channel seismic reflection data, over the western part of the Gulf of Corinth, image the whole sediment package and the alpine basement. The thickness of the sediments in the west Gulf of Corinth ranges between 1000 ms and 1386 ms, increasing towards the east. The deep seismic sections image a great number of faults most of which sole against the basement reflection. The vast majority of intrabasinal faults do not cut throw the surface sediments. These faults terminate at the base of a 200 ms thick surface sediment layer and therefore they are very difficult to recognize in the high resolution single channel seismic sections. The multi channel seismic sections in the west Gulf of Corinth verify a polarity shift of the graben’s asymmetry to the north. A major south dipping fault running along the axis of the basin, displaces both the whole sediment pile and the alpine basement showing a total throw of 580 ms. Further north, along the north slope, a tectonic horst displaces the alpine basement. This evidence suggest that at least one south dipping major fault should be included in the models trying to explain the proposed high deformation rates deduced from GPS surveys. The compilation of the very high resolution seismic reflection profiles collected over the last two decades in the western Gulf of Corinth; provides insights to the sedimentary processes of the fastest spreading sector of the Corinth rift. At best these seismic profiles image the uppermost 400 meters of the sedimentary column, which, considering the minimum and maximum proposed sedimentation rates corresponds to the last 200 ka of the rifts evolution. Seismic profiles reveal a total of 29 north and south dipping faults. These faults produce seafloor escarpments, with heights ranging between 100 m and 400 m. Strata thickening towards the fault planes suggest syn-sedimentary fault activity while in some cases absence of specific correlative reflections from the hangingwall block, suggest finite displacement that exceeds 480 m. Average fault orientation suggests an E-W trending structural grain with some NW-SE faults. Faults located close to the Gulf’s margin constitute the major basin bounding structures that produce accommodation space for the synrift sedimentation. Along the south margin these faults exhibit a right stepping configuration, which is also reflected on the coastline’s shape. In-between successive bounding faults well developed transfer zones are formed. These relay ramps constitute extensive gently dipping slopes that control drainage through river course diversion. Offshore sedimentation in front of the relay ramps builds thick strike-elongated base of slope aprons. The base of slope apron consists of a succession of sand and mud turbidites. Well-developed U-shape channels run through the apron surface. These channels are considerably wide and deep (up to 650 m wide and 100 m deep) showing a more or less stabilized subaqueous drainage network. A basin axis parallel fault in the middle of the basin cuts through the surface sediments and separates basin deposits into a south and a north sector. A 10.7 km long, 210 - 910 m wide and 40 – 60 m deep trubidite channel is nested along the fault trace of this intrabasinal fault. This axial channel is intersected by the lateral channel network that drains the adjacent south slope, serving as the terminal conduit fro the subaqueous drainage network. This pattern produces a highly effective transport network that allows for the coarse grained sediments to reach the deepest part of the Gulf of Corinth. Hangingwall sediments along both the north and the south margin exhibit progressive strata thickening towards the faults that define the basin plain - slope contact. Tilted sediment layers occupying the hangingwalls show an increase of tilt angles with depth, suggesting listric geometry for these faults. Along the south margin this sediment tilt is even more evident and appears to exert a control on the gravitational sediment mass movement deposition. Along the north margin, a tectonic horst running along the shelf-edge produces a structural barrier that traps land-derived clastic sediments within the shelf zone. The north-dipping fault of this horst acts as the master fault for the Eratini sub-basin, a secondary half-graben structure that hosts a 262 ms thick sediment pile. This study demonstrates that the western Gulf of Corinth is a pre-dominantly tectonically controlled depositional system with unstable boundaries. Minor to meso-scale drainage systems enter the Gulf along the fault controlled basin margins, providing the basin with a significant clastic sediment load. The seismic facies analysis resulted in the identification of five different depositional systems along the base of slope and the basin plain. Base of slope fans, a base of slope delta-fed apron, a major turbidite channel running along the axis of the basin plain, typical basin plain deposits, moat graben deposits adjacent to a major fault and an area dominated by high energy shallow channels and chutes, constitute the sedimentation pattern of the Western Gulf of Corinth. The interplay between the river courses and active faulting controls sediment availability along the basin margins. Dependent on the availability of allocthonous sediments and the prevailing sedimentary processes on the seafloor, the southern basin margin has been separated into a series of constructional and destructional type depositional systems. Active tectonic deformation along the basin margins and within the basin floor provides the necessary metastable conditions and the high energy potential for coarse grained sediment transport to high water depths. Furthermore active faulting exerts the primary control on both sediment transport pathways and the respective facies distribution pattern. This active sedimentation pattern offers an excellent opportunity to test the applicability of deep water sediment deposition systems. Indeed, the classification models proposed by Reading & Richards, 1994 and Richards et al., 1998, were tested in the western Gulf of Corinth. The models were proven quite consistent to the observations although our data show that actual sediment deposition systems are much more complicated. Seismic reflection profiling is a vital tool in assessing basin-formation and structural architectures. The seismic reflection surveys in the Gulf of Corinth demonstrate the effectiveness and importance of the methods in answering vital questions concerning the structure of the submerged sector of the Corinth rift. Seismic facies analysis combined with the application of sediment depositional system analysis offer a highly efficient and rapid technique for the delineation, characterization and prediction of the established sedimentation processes and their deposits. The results of this study would refine the existing tectono-sedimentary facies prediction models, which are broadly utilized in the oil industry.