Philosophiae Doctor - PhD / The increasing population in search for better social and economic development in coastal areas puts groundwater resources under pressure because of the high fresh water demand for domestic and agriculture use. Seawater intrusion is widely recognised as major concern in coastal aquifers across the globe and is influenced by multiple factors, being climate variation which is projected to adjust recharge of groundwater because of decreased precipitation patterns and to increase sea level variations and over-abstraction due to high freshwater demand as a result of increased population and agricultural practices, thereby inducing salinization in groundwater. The coastal aquifer in Heuningnes Catchment is not exempted from these issues and salinization is a major concern in the area affecting groundwater quality. In Heuningnes Catchment and South Africa in general there is limited knowledge on the application of integrated approach for assessing groundwater quality especially salinization mechanism in coastal aquifers. The main goal of this research is to test and demonstrate the viability of using joint interpretation approach of geophysics, geochemical and geological information to investigate groundwater quality in coastal aquifers thus improving on the understanding of using such approach. This work offers the initial thorough assessment of groundwater quality and understanding of the salinity sources and hydro-geochemical processes governing the chemical composition of groundwater in the region. Thus provide advice on the fitness of this water for consumption and irrigation purposes. Thirty-two groundwater samples were collected and analysed for (Mg2+), (Ca2+), (Na+), (K+), (Cl-), (SO42), (HCO3-), (pH, TDS and EC). To estimate fitness of groundwater quality for consumption purposes WHO (2011) and SANS241 guideline were used and for irrigation utilization the water quality indices (EC), (Na+%), (SAR), (RSC), (KR) and (MR) were used. Statistics approaches were employed to ascertain the primary geochemical processes governing the chemical composition of groundwater in the research region. Lastly, the spatial distribution maps were created by means of ArcGIS. Electrical resistivity method was used to map the extent of saline distribution within the subsurface. The findings of this study revealed that groundwater in the region is alkaline type and TDS, EC, Na+, Cl- exceeded WHO and SANS241 guidelines for consumption water. The geophysical investigation revealed that the sandy clay/clayey sand, fine sand and fractured sandstone units make up the coastal aquifer systems within the area. Further, revealed that these aquifers were saturated with fresh, saline or brackish water depending on the subsurface layer. The presence of saline and brackish was confirmed by the chemical results which indicated a Na+-Cl- type as a dominant water type. Also classifying groundwater based on EC and TDS supports these findings. The foremost hydro-geochemical processes that controls the salinity and quality of groundwater in the study region as indicated by Gibbs plot are water-rock interaction followed by evaporation process. Furthermore, analysis of hydrochemical data also proposes that weathering of silicate minerals, ion-exchange and dissolution of carbonate minerals amended ion concentration in groundwater thus influencing salinisation in certain parts of the study region. Also assessment of ionic-ratios displays influences of marine sprays as well as seawater, on the chemical structure of groundwater within the Heuningnes Catchment aquifer. Valuation of groundwater quality and its fitness for ingestion and irrigation purposes, the results indicated that shallow groundwater in the area is not suitable for any use; however, groundwater from deeper boreholes was found fresh and appropriate for irrigation and household purposes. Findings of this study indicated that salinity is the major groundwater quality issue for this area and that monitoring of groundwater quality in Heuningnes Catchment is limited. The absence of consistent monitoring program on groundwater quality makes it difficult to ascertain long term trends on groundwater quality parameters. Therefore, this study emphasizes the need for regular groundwater quality monitoring to assess the trends of these parameters in order to make an informed decision as to what can be done for mitigation purposes.

Impacts from mining waste deposits on groundwater resources have been recognized invarious parts of the world; though varied in scale depending on the composition of mineralsbeing mined, the level of technology employed and environmental commitment of thedevelopers. Mining activities usually involve milling, concentrating, and processing of oreswhich will result in a huge amount of waste, called tailings, usually deposited inimpoundments as a slurry, composed of fine grained geological material (uneconomicalminerals), chemicals utilized in the processs, and water. Oxidation of these deposits, usuallycontaining sulphide minerals, may result in generation of an acidic, metal laden leachate,callled Acid Mine Drainage (AMD), which may have a devastating impact on thesurrounding groundwater resources. In this study, the stochastic LaSAR-PHREEQC reactive transport modeling approach is usedin order to evaluate the coupled effect of geochemical reactions and physical heterogeneity ofthe subsurface in the breakthrough of acidity and metal downstream of the source while theAMD transported in the water saturated zone of an impoundment. The tailings depositcalled Impoundment 1 at the Kristineberg mining site at the Skellefteå field, in northernSweden, is used as a case study to simulate pH buffering processes and attenuation of Zn.The objectives of the study are 1) to evaluate the relevance of different possible geochemicalprocesses in pH buffering and Zn attenuation; 2) to evaluate the effect of spatial variability ofthe physical processes of the groundwater system on the breakthrough of contaminants; and3) to evaluate the effect of the location and distribution of the source zone in terms of thedistance from the impoundment boundary. Simulation results of the presented model revealed that pH buffering from calcite andchlorite are important processes capable of counteracting the acidification from AMD.Dissolution of secondary Al(OH)3(s) is another important process capable of buffering pH.Precipitation of smithsonite, ZnCO3, is an important process for attenuation of Zn2+.Moreover, sorption of Zn2+ on ferric iron surfaces is found to be an important process forattenuation of the metal, depending on the available sorption surface sites. Flow variabilityhighly affects the breakthrough of the contaminants such that with increasing subsurfaceheterogeneity, earlier breakthrough of contaminants occurs. Moreover, increased variabilityresults in decreased peak loads, but longer duration of the load. / www.ima.kth.se

Στην προσπάθεια να μελετηθούν ομοιότητες αλλά και διαφορές μεταξύ της σύγχρονης ιζηματογένεσης στην περιοχή Porcupine Abyssal Plain στον ΒΑ Ατλαντικό ωκεανό (περιοχή μελέτης ΡΑΡ) και της ιζηματογένεσης που εξελίχθηκε σε παλαιότερες γεωλογικές εποχές, αναλύθηκαν δείγματα ιζημάτων που συλλέχτηκαν από την περιοχή ΡΑΡ και τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με γεωχημικά δεδομένα των Ελληνικών ανθρακικών σχηματισμών, από αντιπροσωπευτικές περιοχές των γεωλογικών ζωνών Γαβρόβου-Τρίπολης, την Πελαγονική Ζώνη και την Ζώνη Παιονίας. Η απόθεση ανθρακικών υλικών στα ιζήματα του πυθμένα των ωκεανών σχετίζεται άμεσα με την πρωτογενή παραγωγή που εξελίσσεται στα ανώτερα στρώματα της υδάτινης στήλης. Αυτή είναι και η κύρια διαδικασία της ανθρακικής ιζηματογένεσης. Στην περιοχή μελέτης ΡΑΡ τα ιζήματα έχουν κυρίως ανθρακική προέλευση. Τα επιφανειακά στρώματα είναι εμπλουτισμένα σε CaCΟ3 που προέρχεται από την πρωτογενή παραγωγή που συμβαίνει στα ανώτερα στρώματα της υδάτινης στήλης. Οι ανθρακικοί σχηματισμοί αντιπροσωπευτικών περιοχών των ζωνών Παιονίας, Πελαγονικής και Γαβρόβου Τρίπολης προέρχονται από την ανθρακική ιζηματογένεση που εξελίχθηκε σε παλαιότερες γεωλογικές εποχές σε ωκεάνια συστήματα. Το CaCΟ3 συμμετέχει σε διάφορες γεωχημικές αλλά και βιογεωχημικές διεργασίες, που στην εξέλιξή τους οδηγούν στην διάλυσή του και στην παράλληλη δημιουργία άλλων γεωχημικών φάσεων. Επιπρόσθετα η αύξηση του ρυθμού διάλυσης του CaCΟ3 σχετίζεται και με την αύξηση του πληθυσμού των μικροοργανισμών στην περιοχή μελέτης καθώς και με την αύξηση του ρυθμού ανάδευσης των ιζημάτων από τους οργανισμούς. Ο μεγαλύτερος ρυθμός οξείδωσης του οργανικού υλικού λόγω της διείσδυσης του οξυγόνου στο ίζημα, έχει ως αποτέλεσμα την διάλυση του CaCΟ3 στο βάθος των ανώτερων 50 mm ιζήματος. Στην περιοχή μελέτης ΡΑΡ η αύξηση με το βάθος στην συγκέντρωση του Fe και Mn στα ιζήματα που μελετήθηκαν δείχνει ότι δεν παρουσιάζεται το φαινόμενο της διαγένεσης τουλάχιστον για τα βαθύτερα στρώματα (>50 mm) στην περιοχή μελέτης. Tο ίδιο συμπέρασμα υποστηρίζει και η γεωχημική συμπεριφορά των Si, Al, Mg, τουλάχιστον για το βάθος από 50 mm έως 200 mm. H εικόνα είναι πιο συγκεχυμένη για το βάθος από 0 mm έως 50 mm όπου εκτείνεται η ζώνη εισαγωγής O2 και εξελίσσεται η διαδικασία της οξείδωσης του οργανικού υλικού. Tα ευρήματα της παρούσας μελέτης υποστηρίζουν την διαγενετική μετακίνηση του Fe στα ανώτερα 50 mm ιζήματος. H μείωση στην συγκέντρωσή του στο επιφανειακό στρώμα σε ορισμένες περιπτώσεις οφείλεται κυρίως στην επαναιώρηση του επιφανειακού στρώματος των ιζημάτων του πυθμένα. To Mn, έστω και εάν εμφανίζει μια σημαντική διακύμανση στο βάθος από 0 mm έως 50 mm που μπορεί να συνδεθεί με την διαδικασία της διαγένεσης, εντούτοις δεν διαχέεται στο νερό του πυθμένα, διότι επανακαθιζάνει είτε ως υδροξυοξείδιο είτε προσροφάται στα αυθιγενώς παραγόμενα οξείδια του Fe. Η γεωχημική συμπεριφορά του Si στα ανώτερα 50 mm ιζήματος σχετίζεται κυρίως με τις βιογενούς προέλευσης άμορφες οξειδιακές φάσεις, ενώ στα βαθύτερα στρώματα ένα μικρότερο ποσοστό σχετίζεται με τα αργιλοπυριτικά ορυκτά. Η αύξηση της συγκέντρωσης του Al που παρατηρείται με το βάθος οφείλεται και στο ποσοστό Al που προέρχεται από τα αργιλοπυριτικά ορυκτά, τα οποία αντιπροσωπεύουν το μεγαλύτερο ποσοστό στο κλάσμα του ιζήματος στα βαθύτερα στρώματα. Το Ca σχετίζεται κυρίως με την ανθρακική φάση των ιζημάτων, ενώ το Mg σχετίζεται κυρίως με το αργιλοπυριτικό κλάσμα των ιζημάτων. Η μελέτη των ανθρακικών σχηματισμών από αντιπροσωπευτικές γεωτεκτονικές ζώνες στον ελληνικό χώρο επιβεβαιώνουν την διαγένεση που έχουν υποστεί τα ανθρακικά υλικά κατά την διάρκεια των γεωλογικών εποχών. Στην ενότητα Βαφειοχωρίου Κιλκίς της ζώνης Παιονίας Η αρνητική συσχέτιση MgO και CaCO3 που εμφανίζεται σε αυτά τα δείγματα επιβεβαιώνει την ανταγωνιστική συμπεριφορά μεταξύ τους. Η θετική σχέση μαγγανίου με το ανθρακικό κλάσμα των υλικών στους ανακρυσταλλωμένους ασβεστόλιθους της ενότητας Βαφειοχωρίου Κιλκίς εξηγείται από πιθανή μετάβαση του Μn από την φάση των οξειδίων στην ανθρακική φάση μέσω μιας διαγενετικής διεργασίας, που περιλαμβάνει την διάλυση των οξειδίων μαγγανίου και την ενσωμάτωση των ιόντων μαγγανίου στο ανθρακικό πλέγμα των υλικών. Ο σίδηρος στους βιοκλαστικούς ασβεστόλιθους της ενότητας Βαφειοχωρίου Κιλκίς εμφανίζει μια θετική συσχέτιση με το Al2O3 γεγονός που οφείλεται στην σύνδεση του με το αργιλικό κλάσμα των υλικών. Στους βιοκλαστικούς ασβεστόλιθους της περιοχής η συσχέτιση οξειδίων του σιδήρου και μαγγανίου με το ανθρακικό ασβέστιο είναι αρνητική, γεγονός που υποδηλώνει τον μικρό βαθμός διαγένεσης αυτών των υλικών. Ο σίδηρος με το πυρίτιο στους βιοκλαστικούς ασβεστόλιθους της ενότητας, εμφανίζει θετική συσχέτιση με τα οξείδια του αργιλίου, δηλώνοντας την σύνδεση τους με το αργιλικό κλάσμα των ιζημάτων, ενώ το μαγγάνιο εμφανίζει αρνητική συσχέτιση με τον σίδηρο αλλά και με το αργίλιο, γεγονός που υποδηλώνει ότι βρίσκεται κυρίως με μορφή οξειδίων-υδροξειδίων και δεν αποτελεί υλικό αποσάθρωσης των πετρωμάτων. Στην σύγχρονη ανθρακική ιζηματογένεση ο σίδηρος και το μαγγάνιο σχετίζονται ισχυρά θετικά με το αργίλιο δηλώνοντας ότι είναι κυρίως λιθογενούς προέλευσης. Στην παλιά ανθρακική ιζηματογένεση στην περιοχή Βαφειοχωρίου οι ανακρυσταλλωμένοι ασβεστόλιθοι εμφανίζουν αντίθετη γεωχημική συμπεριφορά, με τον σίδηρο και το μαγγάνιο να σχετίζονται αρνητικά με το αργίλιο. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός πως στους βιοκλαστικούς ασβεστόλιθους της περιοχής ο σίδηρος εμφανίζει ισχυρή θετική συσχέτιση με το αργίλιο παρουσιάζοντας την ίδια γεωχημική συμπεριφορά με αυτήν του σιδήρου στην σύγχρονη ιζηματογένεση, ενώ το μαγγάνιο εξακολουθεί και σε αυτά τα δείγματα να σχετίζεται αρνητικά με το αργίλιο. Στην σύγχρονη ιζηματογένεση ο σίδηρος και το μαγγάνιο εμφανίζουν μία ισχυρή αρνητική σχέση με το ανθρακικό ασβέστιο. Είναι αξιοσημείωτο το γεγονός πως στην παλιά ιζηματογένεση στους ανακρυσταλλωμένους ασβεστόλιθους της περιοχής, ενώ ο σίδηρος εξακολουθεί να εμφανίζει αυτήν την αρνητική συσχέτιση, το μαγγάνιο σχετίζεται θετικά με την ανθρακική φάση. Στους βιοκλαστικούς ασβεστόλιθους της περιοχής τόσο ο σίδηρος, όσο και το μαγγάνιο εμφανίζουν την ίδια γεωχημική συμπεριφορά με αυτήν, που έχουν στα δείγματα της περιοχής ΡΑΡ όσον αφορά την σχέση τους με το ανθρακικό ασβέστιο. Στους ανακρυσταλλωμένους ασβεστόλιθους της ενότητας Βαφειοχωρίου Κιλκίς η σχέση του σιδήρου και του μαγγανίου παραμένει ισχυρά θετική δείχνοντας την ίδια γεωχημική συμπεριφορά μεταξύ σύγχρονης και παλιάς ανθρακικής ιζηματογένεσης. Αντιθέτως στους βιοκλαστικούς ασβεστόλιθους της περιοχής η σχέση σιδήρου και μαγγανίου παραμένει αρνητική, όχι όμως στατιστικά σημαντική γεγονός που υποδηλώνει μεγαλύτερη κινητικότητα του μαγγανίου στα δείγματα αυτά. Τόσο κατά την σύγχρονη ιζηματογένεση (περιοχή ΡΑΡ), όσο και στην παλιά ιζηματογένεση της περιοχής Βαφειοχωρίου Κιλκίς, το ανθρακικό ασβέστιο εμφανίζει την ίδια ανταγωνιστική σχέση με το μαγνήσιο. Η αρνητική σχέση μαγνησίου και αργιλίου με την ανθρακική φάση τόσο στην σύγχρονη, όσο και στην παλιά ιζηματογένεση δείχνει την διαφορετική προέλευση των υλικών, με τα στοιχεία αργίλιο και μαγνήσιο να σχετίζονται με το αργιλικό κλάσμα και τα υλικά αποσάθρωσης, ενώ το ανθρακικό ασβέστιο να συνδέεται με τα υλικά βιογενούς προέλευσης. Η γεωχημική συμπεριφορά του πυριτίου είναι διαφορετική στην σύγχρονη ιζηματογένεση από ό,τι στην παλιά ιζηματογένεση. Στην περιοχή ΡΑΡ το κλάσμα του πυριτίου που είναι διαλυτό στο υδροχλωρικό οξύ εμφανίζει θετική συσχέτιση με το ανθρακικό ασβέστιο και αρνητική με το αργίλιο. Το πυρίτιο σε όλα τα δείγματα της ενότητας Βαφειοχωρίου εμφανίζει αρνητική συσχέτιση με το ανθρακικό κλάσμα, ενώ θετική με το αργίλιο δείχνοντας την λιθογενή κυρίως προέλευσή του. Στην ευρύτερη περιοχή Κοζάνης - ζώνη Πελαγονική Η ανταγωνιστική σχέση μεταξύ μαγνησίου και ανθρακικού ασβεστίου επιβεβαιώνεται ακόμα μία φορά για τους ανθρακικούς σχηματισμούς και στις 3 περιοχές (Σιάτιστα, Βέρμιο και Κοζάνη). Η αρνητική σχέση μεταξύ σιδήρου και ανθρακικού ασβεστίου στον σχηματισμό της Σιάτιστας αντανακλά την διαφορετική γεωχημική φάση των δύο συστατικών. Επιπρόσθετα η θετική σχέση ανθρακικού ασβεστίου με τον σίδηρο στους σχηματισμούς του Βερμίου και της Κοζάνης δείχνουν την πιθανή προσρόφηση των ιόντων σιδήρου στο ανθρακικό πλέγμα των υλικών. Την ίδια γεωχημική συμπεριφορά με τον σίδηρο παρουσιάζει και το μαγγάνιο. Παρατηρούμε πως η διαγενετική διεργασία που έχει να κάνει με την διάλυση των οξειδιακών φάσεων του σιδήρου και του μαγγανίου και την ενσωμάτωση των ιόντων τους στο ανθρακικό πλέγμα των ιζημάτων είναι μία πιθανή διεργασία για τους ανθρακικούς σχηματισμούς του Βερμίου και της Κοζάνης. Η συσχέτιση του σιδήρου και του μαγγανίου με το αργίλιο και στις τρεις περιοχές είναι θετική δηλώνοντας την σχέση των στοιχείων αυτών με το αργιλικό κλάσμα των υλικών. Η σχέση του πυριτίου με το αργίλιο εμφανίζεται αρνητική στην περιοχή της Σιάτιστας δείχνοντας πως σε αυτήν την περιοχή το πυρίτιο δεν σχετίζεται με τα υλικά της αποσάθρωσης. Στις περιοχές Βερμίου και Κοζάνης το πυρίτιο εμφανίζει μία θετική συσχέτιση με το αργίλιο, δηλώνοντας πως έχει κυρίως λιθογενή προέλευση. Στην περιοχή Κοζάνης η γεωχημική συμπεριφορά του σιδήρου και του μαγγανίου είναι διαφορετική μεταξύ παλιάς και σύγχρονης ιζηματογένεσης. Στα ανθρακικά ιζήματα της περιοχής ΡΑΡ ο σίδηρος και το μαγγάνιο συσχετίζονται αρνητικά με το ανθρακικό ασβέστιο. Στους ανθρακικούς σχηματισμούς της Κοζάνης τόσο ο σίδηρος όσο και το μαγγάνιο εμφανίζουν μία θετική συσχέτιση με το ανθρακικό ασβέστιο. Είναι αξιοσημείωτο το γεγονός ότι ο σίδηρος και το μαγγάνιο εμφανίζει επίσης θετική συσχέτιση με το αργίλιο, κάνοντας πιο πολύπλοκη την γεωχημική συμπεριφορά των δύο αυτών στοιχείων στους ανθρακικούς σχηματισμούς της Κοζάνης. Διαφορετική γεωχημική συμπεριφορά μεταξύ σύγχρονης και παλιάς ιζηματογένεσης στην περιοχή της Κοζάνης εμφανίζει και το αργίλιο. Στα ανθρακικά ιζήματα της περιοχής ΡΑΡ το αργίλιο εμφανίζει αρνητική συσχέτιση με το ανθρακικό ασβέστιο, ενώ στους ανθρακικούς σχηματισμούς της Κοζάνης το αργίλιο συσχετίζεται θετικά με το ανθρακικό ασβέστιο. Την ίδια θετική συσχέτιση εμφανίζει το πυρίτιο με το αργίλιο στους ανθρακικούς σχηματισμούς της Κοζάνης, δείχνοντας διαφορετική γεωχημική συμπεριφορά σε σχέση με τα ανθρακικά ιζήματα στην περιοχή ΡΑΡ, όπου το πυρίτιο συσχετίζεται αρνητικά με το αργίλιο. Το μαγνήσιο και σε αυτήν την περίπτωση εμφανίζει την ίδια γεωχημική συμπεριφορά μεταξύ σύγχρονης και παλιάς ανθρακικής ιζηματογένεσης δείχνοντας να σχετίζεται αρνητικά με το ανθρακικό ασβέστιο τόσο στα ανθρακικά ιζήματα της περιοχής ΡΑΡ, όσο και στους ανθρακικούς σχηματισμούς στην περιοχή της Κοζάνης. Στην περιοχή του Βερμίου το μαγνήσιο εμφανίζει την ίδια γεωχημική συμπεριφορά μεταξύ παλιάς και σύγχρονης ιζηματογένεσης έχοντας μία αρνητική συσχέτιση με το ανθρακικό ασβέστιο. Αξιοσημείωτη είναι η γεωχημική συμπεριφορά του αργιλίου, το οποίο, ενώ κατά την σύγχρονη ιζηματογένεση στην περιοχή ΡΑΡ εμφανίζει μία αρνητική συσχέτιση με το ανθρακικό ασβέστιο, στους ανθρακικούς σχηματισμούς του Βερμίου εμφανίζει θετική συσχέτιση με το ανθρακικό ασβέστιο. Τόσο ο σίδηρος, όσο και το μαγγάνιο στην περιοχή Βερμίου σχετίζονται θετικά με το αργίλιο δείχνοντας την ίδια γεωχημική συσχέτιση με αυτήν που έχουν στα ανθρακικά ιζήματα της περιοχής ΡΑΡ. Αντιθέτως η γεωχημική συμπεριφορά του πυριτίου είναι διαφορετική μεταξύ παλιάς και σύγχρονης ανθρακικής ιζηματογένεσης. Το πυρίτιο στα ανθρακικά ιζήματα της περιοχής ΡΑΡ εμφανίζει αρνητική συσχέτιση με το αργίλιο, ενώ στους ανθρακικούς σχηματισμούς στην περιοχή Βερμίου εμφανίζει θετική συσχέτιση με το αργίλιο. Στην περιοχή της Σιάτιστας ο σίδηρος και το μαγγάνιο παρουσιάζει την ίδια γεωχημική συμπεριφορά με την σύγχρονη ιζηματογένεση στην περιοχή ΡΑΡ, δείχνοντας μία αρνητική συσχέτιση με το ανθρακικό ασβέστιο. Επιπρόσθετα τόσο το μαγνήσιο, όσο και το αργίλιο παρουσιάζουν αρνητική συσχέτιση με το ανθρακικό ασβέστιο δείχνοντας την ίδια γεωχημική συμπεριφορά μεταξύ παλιάς και σύγχρονης ιζηματογένεσης. Η θετική συσχέτιση του σιδήρου και του μαγγανίου με το αργίλιο τόσο στην παλιά, όσο και στην σύγχρονη ιζηματογένεση δηλώνει την σχέση των δύο στοιχείων με τα υλικά αποσάθρωσης και στις δύο περιόδους. Επίσης στην περιοχή της Σιάτιστας το πυρίτιο εμφανίζεται να έχει την ίδια γεωχημική συμπεριφορά μεταξύ παλιάς και σύγχρονης ιζηματογένεσης, έχοντας αρνητική συσχέτιση με το αργίλιο, γεγονός που δηλώνει την σύνδεση του με υλικά βιογενούς κυρίως προέλευσης. Στην περιοχή Χαιρεθιανά, Καστέλι Κρήτης - ζώνη Γαβρόβου-Τρίπολης Η ανταγωνιστική σχέση μεταξύ του μαγνησίου και της ανθρακικής φάσης εμφανίζεται ακόμα μία φορά και σε αυτά τα δείγματα. Η αρνητική συσχέτιση του αργιλίου με το ανθρακικό ασβέστιο δείχνει την διαφορετική προέλευση των υλικών στην περιοχή μελέτης κατά την περίοδο της ιζηματογένεσης. Η θετική συσχέτιση του μαγνησίου με το αργίλιο δείχνει την προέλευσή τους από υλικά αποσάθρωσης. Ο σίδηρος και το μαγγάνιο σχετίζονται θετικά με την ανθρακική φάση και αρνητικά με το αργιλικό κλάσμα των υλικών. Η γεωχημική συμπεριφορά του σιδήρου και του μαγγανίου δηλώνει πως μέσα από μία διαγενετική διεργασία τα δύο αυτά στοιχεία ενσωματώθηκαν στα ανθρακικό πλέγμα των υλικών. Το πυρίτιο εμφανίζει ισχυρή αρνητική συσχέτιση με το ανθρακικό ασβέστιο στους ανθρακικούς σχηματισμούς του Καστελίου, ενώ δεν παρουσιάζει την ίδια γεωχημική συμπεριφορά με τα ανθρακικά ιζήματα της περιοχής ΡΑΡ, όπου το πυρίτιο σχετίζεται θετικά με το ανθρακικό ασβέστιο. Η διαφορετική αυτή γεωχημική συμπεριφορά μεταξύ σύγχρονης και παλιάς ανθρακικής ιζηματογένεσης δηλώνει ότι στην σύγχρονη ιζηματογένεση στην περιοχή ΡΑΡ το πυρίτιο σχετίζεται με υλικά βιογενούς προέλευσης, ενώ κατά την παλιά ανθρακική ιζηματογένεση το πυρίτιο σχετίζεται κυρίως με υλικά αποσάθρωσης και συνδέεται με το αργιλοπυριτικό κλάσμα των υλικών. Διαφορετική γεωχημική συμπεριφορά μεταξύ σύγχρονης και παλιάς ανθρακικής ιζηματογένεσης παρουσιάζεται και για τα στοιχεία σίδηρος και μαγγάνιο στην περιοχή Καστέλι Κρήτης. Τόσο ο σίδηρος, όσο και το μαγγάνιο εμφανίζουν θετική συσχέτιση με το ανθρακικό ασβέστιο και αρνητική συσχέτιση με το αργίλιο στους ανθρακικούς σχηματισμούς του Καστελίου. Η εικόνα αυτή γίνεται εντελώς διαφορετική για τα ανθρακικά ιζήματα της περιοχής ΡΑΡ, όπου τα δύο αυτά στοιχεία εμφανίζουν αρνητική συσχέτιση με το ανθρακικό ασβέστιο και θετική συσχέτιση με το αργίλιο. Αυτή η γεωχημική συμπεριφορά σιδήρου και μαγγανίου δηλώνει, ότι ενώ τα στοιχεία αυτά κατά την σύγχρονη ιζηματογένεση συνδέονται με το αργιλοπυριτικό κλάσμα των ιζημάτων, στους ανθρακικούς σχηματισμούς της περιοχής Καστελίου Κρήτης σχετίζονται με το ανθρακικό υλικό. Η διαπίστωση αυτή οδηγεί στο συμπέρασμα πως στην περιοχή Καστέλι ο σίδηρος και το μαγγάνιο μέσα από μία διαγενετική διεργασία ενσωματώθηκαν στο ανθρακικό πλέγμα των υλικών εμφανίζοντας την θετική συσχέτιση με το ανθρακικό ασβέστιο. Τόσο το μαγνήσιο, όσο και το αργίλιο εμφανίζουν την ίδια γεωχημική συμπεριφορά μεταξύ της παλιάς και της σύγχρονης ιζηματογένεσης. Τα δύο αυτά στοιχεία στα ανθρακικά ιζήματα της περιοχής μελέτης ΡΑΡ εμφανίζουν μία αρνητική συσχέτιση με το ανθρακικό ασβέστιο, ενώ την ίδια αρνητική συσχέτιση με το ανθρακικό ασβέστιο εμφανίζουν και στους ανθρακικούς σχηματισμούς στην περιοχή Καστέλι Κρήτης, δείχνοντας να σχετίζονται και για τις δύο περιόδους ιζηματογένεσης κυρίως με το αργιλοπυριτικό κλάσμα των υλικών. / In the present study the geochemical processes taking place in sediments collected from the Porcupine Abyssal Plain (PAP) area in the northeastern Atlantic Ocean, are deduced. Additionally, the geochemical processes in carbonate materials from the geological zones in the Greek peninsula are discussed. The primary production taking place in the upper part of the water column is responsible for the CaCO3 enrichment in the surface PAP sediments, while the carbonate materials from the geological zones in the Greek peninsula derived from the primary production that took place in the oceans during past geological periods. The HCl leaching method was considered necessary in order to isolate the aluminosilicate fraction of the sediments, by dissolving the carbonates, the interstitial water evaporates together with some colloidal iron and also removes elements from ion-exchange position. Additionally, the HCl dissolves manganese and iron crystalline oxides and partially attacks clay minerals including iron clay montronite.