Study of the geomorphological and environmental evolution of the coastal zone of Central Cyclades

Abstract

The purpose of this thesis was to collect and study geomorphological, sedimentological and archaeological data in order to evaluate the evolution of sea level in Central Cyclades during the Late Holocene and assess the contribution of local tectonics. The ultimate goal was to trace the palaeoshorelines in central Cyclades, the effects of sea level changes in palaeoenvironmental evolution and to propose a reliable palaeogeographical reconstruction during the Late Holocene.A multiproxy analysis took place through the study of submerged beachrocks, sediment corings in coastal lagoons and archaeological remains in order to accomplish the aforementioned goals. Detailed underwater surveys of Paros and Naxos beachrocks, found down to about -6 m depth, took place along with luminescence dating. The selected beachrock samples were dated by using both OSL dating of quartz and infrared stimulated luminescence (IRSL) of feldspars. Petrographic and microstratigraphic analysis of beachrock cements was accomplished in order to identify the type of cement and determine the spatial relationship between the past shoreline and beachrock formation zone. Sedimentological and paleontological data of Late Holocene coastal deposits derived from lagoonal environments of Paros Island were studied along with radiocarbon dating. Archaeological remains were evaluated in order to understand their significance in the evolution of the coastal zone of both Islands. All the data produced in this work were compiled in order to produce RSL index points and reconstruct the relative sea level changes in the study area. Data suggest a RSL that rose by ~2 m in the last 2000 years at an average rate of ~1.2 mm/yr. Furthermore, the new index points indicate that RSL rose at least by ~3.9 m in the last ~4500 years. A relative sea level curve has been suggested based on the compilation of data. Overall, the data indicated a slight underestimation of the RSL position in Paros and Naxos, which may reflect higher subsidence rates for the Late Holocene. This observed subsidence may be the combinatory result of eustatic sea level rise along with land subsidence. Reported submerged tidal notches suggest that subsidence is at least partly owed to coseismic events that have taken place during the last ~2800 years.

Ο στόχος της διατριβής ήταν η συλλογή και μελέτη γεωμορφολογικών, ιζηματολογικών και αρχαιολογικών δεδομένων προκειμένου να εκτιμηθεί η εξέλιξη της θαλάσσιας στάθμης στις κεντρικές Κυκλάδες κατά το Αν. Ολόκαινο και η συμβολή σε αυτήν της τεκτονικής. O απώτερος στόχος ήταν η ανασύνθεση των παλαιο-ακτών στις Κεντρικές Κυκλάδες, οι επιπτώσεις των μεταβολών της θαλάσσιας στάθμης στην παλαιοπεριβαλλοντική εξέλιξη και η παλαιογεωγραφική τους αναπαράσταση κατά το Αν. Ολόκαινο. Πραγματοποιήθηκε ανάλυση πολλών τύπων δεδομένων (multiproxy analysis) μέσω της μελέτης βυθισμένων ακτόλιθων, πυρήνων σε παράκτιες λιμνοθάλασσες και αρχαιολογικών δεδομένων προκειμένου να επιτευχθούν οι παραπάνω στόχοι. Πραγματοποιήθηκαν αναλυτικές υποβρύχιες έρευνες στους ακτόλιθους της Πάρου και της Νάξου, οι οποίοι εντοπίστηκαν σε βάθη έως -6 m. Για την χρονολόγηση των ακτόλιθων χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της οπτικά διεγερμένης φωταύγειας, με τη χρήση τόσο χαλαζία όσο και άστριου. Επιπλέον πραγματοποιήθηκε πετρογραφική ανάλυση του συγκολλητικού υλικού των ακτόλιθων ώστε να χαρακτηριστεί ο τύπος του συγκολλητικού υλικού όπως και να καθοριστεί η χωρική σχέση μεταξύ της παλαιο-ακτής και της ζώνης δημιουργίας των ακτόλιθων. Όλα τα δείγματα ακτόλιθων που συσχετίστηκαν με την μεσοπαλιρροιακή ζώνη μετατράπηκαν σε σημεία-δείκτες στάθμης θάλασσας (RSL index point). Μελετήθηκαν επίσης ιζηματολογικά και παλαιοντολογικά δεδομένα από γεωτρήσεις που πραγματοποιήθηκαν σε παράκτια λιμνοθαλάσσια περιβάλλοντα της Πάρου και επιλεγμένα δείγματα χρονολογήθηκαν με ραδιοχρονολογήσεις. Παράλληλα αξιολογήθηκαν αρχαιολογικά ευρήματα προκειμένου να κατανοηθεί η σημασία τους στην εξέλιξη της παράκτιας ζώνης και των δύο νησιών.Όλα τα δεδομένα που προέκυψαν από αυτή τη διατριβή συγκεντρώθηκαν με σκοπό να παραχθούν σημεία-δείκτες της θαλάσσιας στάθμης (RSL index points) και να ανακατασκευαστούν οι σχετικές μεταβολές της θαλάσσιας στάθμης. Τα δεδομένα που πρόεκυψαν συγκρίθηκαν με ανακατασκευές και από άλλα διαθέσιμα δεδομένα στις κεντρικές Κυκλάδες. Η ανάλυση έδειξε ότι η σχετική θαλάσσια στάθμη αυξήθηκε κατά ~2 μ. τα τελευταία 2000 χρόνια, με μέσο ρυθμό ~1,2 χιλιοστά / έτος. Επιπλέον, τα νέα σημεία-δείκτες δείχνουν ότι η σχετική θαλάσσια στάθμη αυξήθηκε τουλάχιστον κατά ~3,9 μ. τα τελευταία ~4.500 χρόνια. Μια σχετική καμπύλη στάθμης της θάλασσας προτάθηκε με βάση το σύνολο των δεδομένων. Συνολικά, τα δεδομένα έδειξαν μια μικρή υποεκτίμηση της θέσης της θαλάσσιας στάθμης στην Πάρο και τη Νάξο, η οποία μπορεί να υποδεικνύει υψηλότερους ρυθμούς βύθισης για το Αν. Ολόκαινο. Αυτή η παρατηρούμενη βύθιση μπορεί να είναι το συνδυαστικό αποτέλεσμα της ευστατικής ανόδου της θαλάσσιας στάθμης και της τεκτονικής βύθισης. Η παρουσία βυθισμένων παλιρροιακών εγκοπών δείχνει ότι τουλάχιστον ένα μέρος της βύθισης οφείλεται σε συν-σεισμικά γεγονότα που έλαβαν χώρα κατά τη διάρκεια των τελευταίων ~ 2.800 χρόνων.