Στρωματογραφία και ανάλυση του οργανικού υλικού των ανοξικών οριζόντων του κρητιδικού της Δυτικής Ελλάδας

Abstract

In the first part of this thesis, new biomarker evidence is presented that constrains the conditions of deposition and preservation of sediments rich in extractable organic matter from the Aptian–Albian sedimentary record of the Ionian Zone in NW Greece. Analyses were specically carried out on total lipid extracts from 12 organic rich samples from the Vigla Shale Member, two of which represent the regional record for the early Albian Paquier Event of OAE1b. In the aliphatic fractions, compound groups such as n-alkanes, isoprenoid alkanes, steroids, hopanoids and terpenoids were recognized, pointing to a mixed origin from algae and prokaryotes with an additional measurable contribution from terrigenous plant matter. These compounds suggest deposition of the primary organic sediments under conditions of decreased bottom water oxygen concentrations. Mass spectral evidence from the aromatic fractions of most samples reveal the variable presence of diagenetic and catagenetic derivatives of carotenoid pigments (including some with bound sulfur) that are characteristic of photoautotrophic sulfur bacteria. The presence of specic biomarkers originating from photosynthetic anaerobic microorganisms, similar to those in ancient and contemporary euxinic basins such as the Black Sea, suggest that photic zone euxinic conditions were intermittently operative in the Aptian–Albian stages of the Ionian Basin, but were not exclusively characteristic of the black shale representing the Paquier Event itself. In the second part of the thesis new biostratigraphic, stable isotope (C,O) and organic geochemical data are presented for the Pindos Zone in NW Greece (SE Epirus region) in order to investigate whether the organic carbon rich strata of the Kalarrytes sections A and B correspond to a local expression of the early Aptian Oceanic Anoxic Event (OAE1a or Selli Event) or not. The Pindos Zone Mesozoic to Tertiary sedimentary sequence constitutes the deep-sea sedimentary cover of the Pindos Ocean, which was separated from its oceanic basement as an accretionary prism during the complete closure of this ocean, and was emplaced westwards onto the adjacent Gavrovo-Tripolis carbonate platform. Stable carbon and oxygen isotope data from the Kalarrytes sections reveal an isotopic composition compatible with the characteristic features of the OAE1a. Calcareous nannofossil and radiolarian biostratigraphy indicates an early Aptian age for both sequences. Biomarker analysis on the organic-rich intervals reveals the primary marine origin of the organic matter, with substantial contribution from bacteria, cyanobacteria and dinoagellates, as well as a signicant terrigenous input. Findings of authigenic framboidal pyrite provide evidence for the prevalence of sulphidic conditions during deposition. Furthermore, similarities between the biomarker signatures of the Pindos organic-rich strata and coeval strata of early Aptian age where the impact of OAE 1a has previously been recorded, are identied. The presented data show that the organic-rich intervals of both Kalarrytes sections constitute the rst records of the OAE1a in oceanic deposits of Greece.

Στο πρώτο μέρος της παρούσας διδακτορικής διατριβής παρουσιάζονται νέες ενδείξεις βιοδεικτών που προσδιορίζουν τις συνθήκες απόθεσης και διατήρησης ιζημάτων πλούσιων σε εκχυλίσιμο οργανικό υλικό από τις ιζηματολογικές καταγραφές ηλικίας Απτίου-Αλβίου της Ιόνιας Ζώνης της Βορειοδυτικής Ελλάδας. Έγιναν αναλύσεις συγκεκριμένα του ολικού λιπιδικού εκχυλίσματος 12 δειγμάτων με υψηλό περιεχόμενο οργανικού υλικού από το Μέλος των Αργίλων της Βίγλας. Δύο από αυτά τα δείγματα αντιπροσωπεύουν την καταγραφή σε τοπικό επίπεδο του Ωκεάνιου Ανοξικού Επεισοδίου του κατώτερου Αλβίου (Paquier Event ή OAE1b). Στο αλειφατικό κλάσμα του ολικού λιπιδικού εκχυλίσματος αυτών των δειγμάτων αναγνωρίστηκαν πολυάριθμες ομάδες ενώσεων όπως κανονικά αλκάνια, ισοπρενοειδή αλκάνια, στεροειδή, χοπανοειδή και τερπενοειδή που υποδηλώνουν μια μεικτή προέλευση του οργανικού υλικού από φύκη και προκαρυωτικούς οργανισμούς με μιαεπιπρόσθετη υπολογίσιμη συνεισφορά από χερσογενές φυτικό υλικό. Οι ενώσεις αυτές υποδεικνύουν απόθεση των πρωτογενών οργανικών ιζημάτων κάτω από συνθήκες ελαττωμένης συγκέντρωσης οξυγόνου των υδάτων του ωκεάνιου πυθμένα. Ενδείξεις που προέκυψαν από αποτελέσματα φασματογραφίας μάζας των αρωματικών κλασμάτων των περισσότερων δειγμάτων αποκάλυψαν την ποικίλη παρουσία διαγενετικών και καταγενετικών παραγώγων καροτενοειδών χρωστικών (μερικές από τις οποίες ήταν συνδεδεμένες με άτομα θείου) που είναι χαρακτηριστικοί ειδικοί βιοδείκτες φωτοαυτότροφων θειοβακτηρίων. Η παρουσία ειδικών βιοδεικτών προερχόμενων από φωτοσυνθετικούς αναερόβιους μικροοργανισμούς παρόμοιους με αυτούς που υπάρχουν σε σύγχρονες και παλαιές ευξεινικές λεκάνες όπως η Μαύρη Θάλασσα οδηγούν στην υπόθεση ότι στις βαθμίδες Απτίου-Αλβίου της Ιόνιας Ζώνης για κάποια χρονικά διαστήματα επικράτησαν ευξεινικές συνθήκες στην ευφωτική ζώνη. Οι συνθήκες αυτές σχετίζονται με τις ιδιαιτερότητες της Ιόνιας Ζώνης και δεν αποτελούν ειδικό χαρακτηριστικό του OAE1b. Στο δεύτερο μέρος της παρούσας διατριβής παρουσιάζονται νέα βιοστρωματογραφικά δεδομένα καθώς και δεδομένα σταθερών ισοτόπων άνθρακα και οξυγόνου και δεδομένα αναλύσεων οργανικής γεωχημείας για τη Ζώνη Πίνδου της Βορειοδυτικής Ελλάδας (περιοχή της Νοτιοανατολικής Ηπείρου) με σκοπό να διερευνηθεί κατά πόσο τα πλούσια σε οργανικό άνθρακα ιζήματα των Τομών Καλαρρύτες Α και Καλαρρύτες Β αντιπροσωπεύουν ή όχι την τοπική λιθολογική έκφραση του Ωκεάνιου Ανοξικού Επεισοδίου 1a (Oceanic Anoxic Event 1a-OAE 1a) του κατώτερου Απτίου που ονομάζεται επίσης Επεισόδιο Selli (Selli Event). Η ιζηματογενής ακολουθία της Ζώνης Πίνδου ηλικίας Μεσοζωικού-Τριτογενούς αποτελεί το ιζηματογενές κάλυμμα του Ωκεανού της Πίνδου από αποθέσεις βαθέων θαλάσσιων υδάτων που διαχωρίστηκε από το ωκεάνιο υπόβαθρο του ως ένα πρίσμα επαύξησης (accretionary prism) κατά τη διάρκεια του πλήρους κλεισίματος αυτού του ωκεανού και τοποθετήθηκε προς τα δυτικά πάνω στην ανθρακική πλατφόρμα της παρακείμενης Ζώνης Γαββρόβου-Τριπόλεως. Δεδομένα σταθερών ισοτόπων άνθρακα και οξυγόνου από τις Τομές Καλαρρύτες αποκαλύπτουν μια ισοτοπική σύνθεση συμβατή με τα χαρακτηριστικά ισοτοπικά γνωρίσματα του OAE1a. Η βιοστρωματογραφία των ασβεστολιθικών ναννοαπολιθωμάτων και των ακτινοζώων υποδηλώνει μια ηλικία κατώτερου Απτίου και για τις δύο ακολουθίες. Η ανάλυση των βιοδεικτών των πλούσιων σε οργανικό υλικό στρωμάτων αποκαλύπτει την πρωτογενή θαλάσσια προέλευση του οργανικού υλικού με ουσιώδη συμμετοχή από βακτήρια, κυανοβακτήρια και δινομαστιγωτά καθώς και μια σημαντική χερσαία εισροή. Τα ευρήματα αυθιγενούς σιδηροπυρίτη σε μορφή framboids παράγουν ενδείξεις για την επικράτηση σουλφιδικών συνθηκών κατά τη διάρκεια της απόθεσης. Επιπλέον έχουν αναγνωριστεί ομοιότητες μεταξύ των υπογραφών των βιοδεικτών των πλούσιων σε οργανικό υλικό στρωμάτων της Ζώνης Πίνδου και σύγχρονων στρωμάτων ηλικίας κατώτερου Απτίου στα οποία έχουν καταγραφεί τα χαρακτηριστικά του OAE1a στα πλαίσια προγενέστερων ερευνών. Τα δεδομένα που παρουσιάζονται σε αυτή τη διατριβή δείχνουν ότι τα πλούσια σε οργανικό υλικό στρώματα και των δύο Τομών Καλαρρύτες αποτελούν τις πρώτες καταγραφές του OAE1a σε ωκεάνια ιζήματα της Ελλάδας.