Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/11156
Title: Γεωχημική μελέτη των ιζημάτων του πυθμένα και της λεκάνης απορροής της Λίμνης της Καστοριάς
Other Titles: Geochemical study of lacustrine and stream sediments of Lake Kastoria drainage basin
Authors: Δημητριάδης, Αλέξανδρος
Keywords: Λίμνη Καστοριάς
Γεωλογία
Γεωχημική έρευνα
Ίζημα ρέματος
Πλημμυρικό ίζημα
Λιμναίο ίζημα
Πυρήνες
Κοκκομετρία
Ποιοτικός έλεγχος
Ομαδική ανάλυση
Παραγοντική ανάλυση
Γεωχημική παλαιογεωγραφία
Γεωχημεία ελληνικών λιμνών
Keywords (translated): Lake Kastoria
Geology
Geochemical study
Stream sediment
Floodplain sediment
Lake sediment
Cores
Grain size
Quality control
Cluster analysis
Factor analysis
Geochemical palaeogeography
Geochemistry of hellenic lakes
Abstract: Οι κύριοι στόχοι αυτής της διατριβής ήταν: (α) η γεωχημική χαρτογράφηση της σημερινής κατάστασης των επιφανειακών λιμναίων ιζημάτων της Λίμνης της Καστοριάς (Οκτώβριος 2010), (β) η αποτύπωση της παλαιότερης κατάστασης, όπως αυτή καταγράφεται στα υπο-επιφανειακά λιμναία ιζήματα, (γ) η χαρτογράφηση της χημικής σύστασης των ιζημάτων ρεμάτων και των πλημμυρικών ιζημάτων που εισέρχονται στη λίμνη και (δ) η σύγκριση των γεωχημικών αποτελεσμάτων από τη Λίμνη της Καστοριάς με αντίστοιχα άλλων Ελληνικών λιμνών. Σκοπός αυτής της μελέτης είναι ότι, εκτός της διαχρονικής αποτύπωσης της χημικής σύστασης των λιμναίων ιζημάτων, τα γεωχημικά αποτελέσματα των επιφανειακών λιμναίων ιζημάτων θα αποτελέσουν το μέτρο αναφοράς για σύγκριση των αποτελεσμάτων μελλοντικών γεωχημικών ερευνών, καθώς και σε περιπτώσεις εκτάκτων ακραίων συμβάντων. Για την υλοποίηση των παραπάνω στόχων χρησιμοποιήθηκαν τα αποτελέσματα της γεωχημείας των στερεών υλικών που εισέρχονται στη λίμνη, ήτοι των 432 δειγμάτων ενεργού ιζήματος ρέματος από την αναγνωριστική γεωχημική έρευνα, που υλοποίησε το Ινστιτούτο Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών (Ι.Γ.Μ.Ε.) στο πλαίσιο του έργου της «Γεωχημικής Έρευνας Ελλάδας» (Πρόγραμμα Δημοσίων Επενδύσεων 461700) και τα οποία καλύπτουν τη λεκάνη απορροής της Λίμνης της Καστοριάς. Τα αποτελέσματα αυτά συμπληρώθηκαν από δειγματοληψίες που υλοποιήθηκαν στο πλαίσιο του έργου «Εκπόνηση Βυθομετρικών και Ιζηματολογικών Ερευνών στον Πυθμένα της Λίμνης της Καστοριάς», το οποίο χρηματοδοτήθηκε από τη Νομαρχιακή Αυτοδιοίκηση Καστοριάς, ήτοι: • δειγματοληψία ιζήματος ρέματος από τρεις θέσεις του ρέματος Ξηροποτάμου για σύγκριση με τα παλαιότερα αποτελέσματα, • δειγματοληψία 18 πλημμυρικών ιζημάτων από έξι κάθετες τομές, με στόχο τη διερεύνηση της χημικής σύστασης των στερεοπαροχών που καταλήγουν στη λίμνη κατά τις περιόδους πλημμύρας, • δειγματοληψία επιφανειακών λιμναίων ιζημάτων από 112 θέσεις και • δειγματοληψία 42 υπο-επιφανειακών λιμναίων ιζημάτων από 14 πυρήνες. Σ’ αυτή τη γεωχημική έρευνα των ιζημάτων της Λίμνης της Καστοριάς μελετήθηκαν μόνο τα ανόργανα χημικά στοιχεία και συγκεκριμένα τα στοιχεία: άργυρος (Ag), αργίλιο (Al), αρσενικό (As), βόριο (B), βάριο (Ba), βηρύλλιο (Be), βισμούθιο (Bi), ασβέστιο (Ca), κάδμιο (Cd), δημήτριο (Ce), κοβάλτιο (Co), χρώμιο (Cr), χαλκός (Cu), σίδηρος (Fe), γάλλιο (Ga), γερμάνιο (Ge), υδράργυρος (Hg), κάλιο (K), λανθάνιο (La), λίθιο (Li), μαγνήσιο (Mg), μαγγάνιο (Mn), μολυβδαίνιο (Mo), νάτριο (Na), νιόβιο (Nb), νικέλιο (Ni), φωσφόρος (P), μόλυβδος (Pb), ρουβίδιο (Rb), ρήνιο (Re), θείο (S), αντιμόνιο (Sb), σκάνδιο (Sc), σελήνιο (Se), κασσίτερος (Sn), στρόντιο (Sr), ταντάλιο (Ta), τελλούριο (Te), θόριο (Th), τιτάνιο (Ti), θάλλιο (Tl), ουράνιο (U), βανάδιο (V), βολφράμιο (W), ύττριο (Y), ψευδάργυρος (Zn) και ζιρκόνιο (Zr). Επιπρόσθετα, μελετήθηκαν το pH, ο ολικός άνθρακας και το ολικό θείο μόνο στα επιφανειακά λιμναία ιζήματα. Ο ενδελεχής ποιοτικός έλεγχος είναι μία από τις θεμελιώδεις αρχές για την επιτυχία του οποιουδήποτε προγράμματος γεωχημικής έρευνας, και εγκαταστάθηκε κατά το στάδιο του σχεδιασμού της έρευνας του Οκτωβρίου του 2010. Ο ποιοτικός έλεγχος αποτελείτο από: (α) την τυχαιοποίηση της αρίθμησης των δειγμάτων των επιφανειακών λιμναίων ιζημάτων πριν την έναρξη της δειγματοληψίας, (β) τη συλλογή επαναληπτικών δειγμάτων επιφανειακού λιμναίου ιζήματος σε ρυθμό 1 στα 10 δείγματα, δηλ. λήψη ενός δεύτερου δείγματος σε 10% του συνόλου των αριθμών των θέσεων δειγματοληψίας, (γ) το διαχωρισμό του δείγματος ρουτίνας και του επαναληπτικού σε υποδείγματα, τα οποία τοποθετήθηκαν τυχαία στη σειρά των προς ανάλυση δειγμάτων, (δ) την ανάλυση του εσωτερικού εργαστηριακού πρότυπου δείγματος ICP-5 καθώς και των διεθνών Till-3 και Till-4, (ε) την επαναληπτική ανάλυση κάθε δέκατου δείγματος και (στ) την ανάλυση λευκών δειγμάτων. Αμέσως μετά την παραλαβή των χημικών αποτελεσμάτων, αξιολογήθηκε η ποιότητά τους με διάφορες στατιστικές μεθόδους. Σε γενικές γραμμές, η ποιότητα των αναλυτικών αποτελεσμάτων είναι αρκετά ικανοποιητική για τις απαιτήσεις αυτής της μελέτης. Υπήρχαν, όμως, ορισμένα θέματα ποιοτικού ελέγχου όπως, π.χ., η χαμηλή επαναληψιμότητα των στοιχείων Ag, B, Bi, Cd, Ge, Hg, Na, Se, Ta, Te και Tl, η οποία οφείλεται στο γεγονός ότι το μεγαλύτερο ποσοστό των δειγμάτων έχουν τιμές πλησίον του ορίου ανίχνευσης της αναλυτικής μεθόδου, ήτοι 0,01, 5,0, 0,02, 0,01, 0,1, 0,01, 0,01, 0,2, 0,01, 0,02 και 0,02, αντίστοιχα. Η ανάλυση διασποράς έδειξε ότι τα στοιχεία Te, Mn, Se, S (Leco), C (Leco), Na και Ta έχουν χαμηλή γεωχημική διασπορά (<60% της ολικής διασποράς). Υπολογίσθηκε, επίσης, η αβεβαιότητα των μετρήσεων και τα στοιχεία με σχετικά υψηλή αβεβαιότητα (>20% στο 95ο επίπεδο εμπιστοσύνης) είναι Ba, Ag, Hg, S, Ge, Na, Te, Ta, S (Leco), C (Leco) και Se, με το μεγαλύτερο ποσοστό της αβεβαιότητας να οφείλεται κυρίως στην αναλυτική μέθοδο, εκτός του Ag και S, όπου αποδίδεται στη δειγματοληψία. Υπολογίσθηκε, επίσης, η εκχυλισιμότητα των χημικών στοιχείων που προσδιορίσθηκαν στο εσωτερικό εργαστηριακό πρότυπο δείγμα (ICP-5) και στα διεθνή πρότυπα δείγματα (Till-3 & Till-4), μετά από εκχύλιση με ζέον βασιλικό νερό, σε σχέση με τις αντίστοιχες συνιστώμενες ολικές συγκεντρώσεις. Η εκχυλισιμότητα παρέχει το ποσοστό του ολικού περιεχομένου μετάλλου στο δείγμα που εκχυλίζεται με ζέον βασιλικό νερό. Όλα τα παραπάνω χαρακτηριστικά που επηρεάζουν την ποιότητα των αποτελεσμάτων, ελήφθησαν υπ' όψιν κατά την ερμηνεία των χημικών αναλύσεων των στοιχείων. Χάρτες χωρικής κατανομής σχεδιάσθηκαν για κάθε χημικό στοιχείο ή παράμετρο που προσδιορίσθηκε στα δείγματα ιζήματος ρέματος και επιφανειακού λιμναίου ιζήματος, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο αυξανομένου μεγέθους της κουκκίδας ανάλογα με τη συγκέντρωση ή τιμή του κάθε χημικού στοιχείου ή παραμέτρου. Οι κουκκίδες αυξανόμενου μεγέθους για κάθε χημικό στοιχείο ή παράμετρο σχεδιάσθηκαν πάνω (i) στο λιθολογικό χάρτη με τα δείγματα ιζήματος ρέματος και (ii) στο χάρτη κατανομής της κοκκομετρίας των επιφανειακών λιμναίων ιζημάτων. Τα αναλυτικά αποτελέσματα των δειγμάτων των λιμναίων ιζημάτων των πυρήνων και των κάθετων τομών των πλημμυρικών ιζημάτων σχεδιάσθηκαν ως κατακόρυφα ιστογράμματα, βάσει της συγκέντρωσης της κάθε μεταβλητής και του διαστήματος βάθους, αρχίζοντας από τις ακριβείς συντεταγμένες της κάθε θέσης δειγματοληψίας. Επίσης, σχεδιάσθηκαν χάρτες των παραγοντικών βαθμών των δειγμάτων ιζήματος ρέματος και επιφανειακού λιμναίου ιζήματος. Λόγω της διπολικής ιδιότητας όλων των παραγοντικών βαθμών, σχεδιάστηκαν δύο χάρτες, ο κανονικός και ο αντίστροφος. Στη συνέχεια, περιγράφονται τα γεωχημικά αποτελέσματα των δειγμάτων: (α) ιζήματα ρέματος (Ag, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sr, V & Zn), (β) επιφανειακού λιμναίου ιζήματος (pH, Ag, Al, As, B, Ba, Be, Bi, Ctotal, Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Ge, Hg, K, La, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Nb, Ni, P, Pb, Rb, Re, S, Sb, Sc, Se, Sn, Sr, Ta, Te, Th, Ti, Tl, U, V, W, Y, Zn & Zr) και (γ) λιμναίου ιζήματος από τους πυρήνες και του πλημμυρικού ιζήματος από τις κάθετες τομές για τα ίδια στοιχεία όπως στα επιφανειακά λιμναία ιζήματα εκτός του pH και του ολικού άνθρακα. Η διάμεση τιμή των γεωχημικών αποτελεσμάτων των δειγμάτων του ιζήματος ρέματος και του επιφανειακού λιμναίου ιζήματος συγκρίνονται με τις αντίστοιχες μέσες τιμές του ανώτερου ηπειρωτικού φλοιού της. Επίσης, τα γεωχημικά αποτελέσματα της Λίμνης της Καστοριάς για όλους τους τύπους των δειγμάτων συγκρίνονται με τα αντίστοιχα αποτελέσματα του Γεωχημικού Άτλαντα της Ευρώπης. Η σύγκριση αυτή γίνεται με τη μορφή του λόγου της διάμεσης τιμής του κάθε στοιχείου για κάθε τύπο δείγματος από τη Λίμνη της Καστοριάς με την αντίστοιχη διάμεση τιμή των Ευρωπαϊκών και των Ελληνικών δειγμάτων του Γεωχημικού Άτλαντα της Ευρώπης. Δηλαδή, τα αποτελέσματα των δειγμάτων: • του ιζήματος ρέματος από τη λεκάνη απορροής της Λίμνης της Καστοριάς συγκρίνονται με τα αντίστοιχα αποτελέσματα των Ευρωπαϊκών και των Ελληνικών δειγμάτων ιζήματος ρέματος του Γεωχημικού Άτλαντα της Ευρώπης, και • του επιφανειακού λιμναίου ιζήματος, του λιμναίου ιζήματος των πυρήνων και του πλημμυρικού ιζήματος από τη Λίμνη της Καστοριάς συγκρίνονται με τα αντίστοιχα αποτελέσματα των Ευρωπαϊκών και των Ελληνικών δειγμάτων πλημμυρικού ιζήματος του Γεωχημικού Άτλαντα της Ευρώπης. Ουσιαστικά, τα γεωχημικά αποτελέσματα της Λίμνης της Καστοριάς τοποθετούνται στα πλαίσια της Παγκόσμιας, της Ευρωπαϊκής (ηπειρωτική κλίμακα) και της Ελληνικής (εθνική κλίμακα) γεωχημείας. Συνεπώς, αυτές οι συγκρίσεις παρέχουν ένα μέτρο κατά πόσο οι διάμεσες τιμές του κάθε στοιχείου σε όλους τους τύπους των δειγμάτων από τη Λίμνη της Καστοριάς είναι αυξημένες ή μειωμένες σε σχέση με τις αντίστοιχες συγκεντρώσεις στον ανώτερο ηπειρωτικό φλοιό της γης, τα Ευρωπαϊκά και τα Ελληνικά δείγματα του Γεωχημικού Άτλαντα της Ευρώπης. Ως παράδειγμα αναφέρονται οι τιμές των λόγων της διάμεσου των δειγμάτων επιφανειακού λιμναίου ιζήματος της Λίμνης της Καστοριάς σε σχέση με τις αντίστοιχες των: • Ευρωπαϊκών δειγμάτων του πλημμυρικού ιζήματος του Γεωχημικού Άτλαντα της Ευρώπης, οι οποίες δείχνουν ότι έχουν υψηλότερες διάμεσες τιμές όσον αφορά τα στοιχεία: As, Ba, Be, Ca, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, La, Li, Mg, Mn, Mo, Ni, P, Pb, S, Th, Tl, U, V και Zn. • Ελληνικών δειγμάτων του πλημμυρικού ιζήματος του Γεωχημικού Άτλαντα της Ευρώπης είναι υψηλότερες στα στοιχεία: As, Ba, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Hg, La, Mg, Mn, Mo, Ni, P, Pb, S, Sb, Sn, Th, Tl, U, V και Zn. Αυτές οι διαφορές σε σχέση με τα: (i) Ευρωπαϊκά δείγματα πλημμυρικού ιζήματος οφείλονται στη διαφορετική κυριαρχούσα λιθολογία της Ελλάδας, όπου υπάρχει μεγάλη εξάπλωση των οφιολιθικών και των ανθρακικών πετρωμάτων σε σχέση με την Ευρώπη, καθώς επίσης και της πολυμεταλλικής μεταλλοφορίας. (ii) Ελληνικά δείγματα πλημμυρικού ιζήματος οφείλονται στη διαφορετική κυριαρχούσα λιθολογία της λεκάνης απορροής της Λίμνης της Καστοριάς, όπου υπερισχύουν οι γρανιτογνεύσιοι, αλλά υπάρχει και σημαντική παρουσία οφιόλιθων και πρασινόλιθων, καθώς επίσης και πολυμεταλλική μεταλλοφορία. Τα κυριότερα συμπεράσματα της γεωχημική έρευνας της Λίμνης της Καστοριάς, βάσει των αποτελεσμάτων των δειγμάτων (i) ενεργού ιζήματος ρέματος, (ii) επιφανειακού λιμναίου ιζήματος, (iii) λιμναίου ιζήματος των πυρήνων, (iv) πλημμυρικού ιζήματος από κάθετες τομές και (v) της πρόσφατης δειγματοληψίας ενεργού ιζήματος ρέματος, παρατίθενται παρακάτω: (1) Tα αποτελέσματα της αναγνωριστικής γεωχημικής έρευνας ενεργού ιζήματος ρέματος (Ν=432) αργύρου (Ag), καδμίου (Cd), κοβαλτίου (Co), χρωμίου (Cr), χαλκού (Cu), υδραργύρου (Hg), μαγγανίου (Mn), μολυβδαινίου (Mo), νικελίου (Ni), μολύβδου (Pb), στροντίου (Sr), βαναδίου (V) και ψευδαργύρου (Zn) έδειξαν ότι: • στις περιοχές που υπάρχει σύμπτωση των υψηλών σχετικά συγκεντρώσεων των στοιχείων κοβαλτίου (Co), χρωμίου (Cr), χαλκού (Cu), νικελίου (Ni) και βαναδίου (V), αυτές οφείλονται στην παρουσία οφιολιθικών πετρωμάτων στην περιοχή της λεκάνης απορροής της Λίμνης της Καστοριάς (π.χ., βόρεια και ΒΔ του Παλαιού Ιδιόκτητου), • η σύμπτωση των υψηλών και των ανώμαλων συγκεντρώσεων των στοιχείων καδμίου (Cd), χαλκού (Cu), υδραργύρου (Hg), μαγγανίου (Mn), μολύβδου (Pb) και ψευδαργύρου (Zn) υποδηλώνουν την πιθανή ύπαρξη μικτής θειούχου μεταλλοφορίας (π.χ., χερσόνησος Κορίτσας και ΝΝΑ του χωριού Κορησός), και • η ΒΑ-ΝΔ σχηματομορφή από τα ανατολικά του χωριού Μελισσότοπου προς Φωτεινή με ανώμαλες συγκεντρώσεις αργύρου (Ag), χρωμίου (Cr), χαλκού (Cu), μολυβδαινίου (Mo), νικελίου (Ni), βαναδίου (V) και ψευδαργύρου (Zn) και οι πιο ασθενείς εκφράσεις των στοιχείων κοβαλτίου (Co), μαγγανίου (Mn) και μολύβδου (Pb) αξίζουν να διερευνηθούν για την ύπαρξη μεταλλοφορίας. Συνεπώς, τα ιζήματα που εναποτίθενται στη λίμνη και τα οποία προέρχονται από την αποσάθρωση και τη διάβρωση των λιθολογικών σχηματισμών της λεκάνης απορροής της Λίμνης της Καστοριάς αναμένεται να είναι σχετικά εμπλουτισμένα στα στοιχεία κοβάλτιο (Co), χρώμιο (Cr), χαλκό (Cu), υδράργυρο (Hg), μαγγάνιο (Mn), νικέλιο (Ni), μόλυβδο (Pb), στρόντιο (Sr), βανάδιο (V) και ψευδάργυρο (Zn). (2) Από τη σύγκριση των αποτελεσμάτων της παλαιότερης και πρόσφατης δειγματοληψίας ενεργού ιζήματος ρέματος από τον Ξηροπόταμο προκύπτει, ότι υπάρχει σύμπτωση τιμών για τα στοιχεία κοβάλτιο (Co), χρώμιο (Cr), χαλκό (Cu), μαγγάνιο (Mn), νικέλιο (Ni) και μόλυβδο (Pb), λαμβάνοντας υπ’ όψιν το δειγματοληπτικό και το αναλυτικό σφάλμα, καθώς επίσης και τις διαφορετικές αναλυτικές μεθόδους, που χρησιμοποιήθηκαν κατά περίπτωση. Η σχετική σύμπτωση των αποτελεσμάτων των δύο διαφορετικών περιόδων δειγματοληψίας υποδηλώνουν, ότι οι πηγές τροφοδοσίας των ιζημάτων ρεμάτων του Ξηροπόταμου είναι διαχρονικά περίπου οι ίδιες. Οι σπάνιες γαίες, λανθάνιο (La) και δημήτριο (Ce), συμπεριλαμβανομένων του υττρίου (Y) και του σκανδίου (Sc), οι οποίες προσδιορίσθηκαν στα δείγματα των κάθετων τομών των πλημμυρικών ιζημάτων, παρουσιάζουν μικρή διακύμανση τιμών σε όλο το εύρος της τομής, γεγονός που ενισχύει την παραπάνω άποψη για διαχρονικά σταθερή τροφοδοσία στερεοπαροχών. (3) Τα αποτελέσματα των κάθετων τομών των πλημμυρικών ιζημάτων προσδιορίζουν τη χημική σύσταση των στερεοπαροχών των ρεμάτων που καταλήγουν στη Λίμνη της Καστοριάς στα διάφορα πλημμυρικά επεισόδια. Ο Ξηροπόταμος, ο οποίος υδρομαστεύει τη μεγαλύτερη περιοχή στα ανατολικά της Λίμνης της Καστοριάς, διαβρώνει κυρίως τους γρανιτογνεύσιους, με συνέπεια τα αντίστοιχα πλημμυρικά ιζήματα να παρουσιάζουν αυξημένες συγκεντρώσεις στα στοιχεία δημήτριο (Ce), κάλιο (K), λανθάνιο (La), νιόβιο (Nb), ρουβίδιο (Rb), σκάνδιο (Sc), στρόντιο (Sr), ταντάλιο (Ta), θόριο (Th), τιτάνιο (Ti), θάλλιο (Tl), ουράνιο (U), βολφράμιο (W) και ύττριο (Y). Τα ρέματα που υδρομαστεύουν το βόρειο τμήμα της λεκάνης απορροής της λίμνης (Ρέμα Τοιχίου και Μεταμόρφωσης), διαβρώνουν πάλιν κυρίως τους γρανιτογνεύσιους, με συνέπεια τα πλημμυρικά ιζήματα να εμφανίζουν αυξημένες συγκεντρώσεις στα στοιχεία βηρύλλιο (Be), κάδμιο (Cd), δημήτριο (Ce), λανθάνιο (La), νιόβιο (Nb), μόλυβδο (Pb), κασσίτερο (Sn), στρόντιο (Sr), ταντάλιο (Ta), τελλούριο (Te), θόριο (Th) και ουράνιο (U). Ενώ, τα ρέματα που υδρομαστεύουν το βορειο-δυτικό τμήμα της λεκάνης απορροής της λίμνης (Ρέματα Λάκκου, Απόσκεπου, και Φουντουκλή), διαβρώνουν κυρίως τα ελαφρώς μεταμορφωμένα πετρώματα (μετακροκαλοπαγή, μεταψαμμίτες, μεταρκόζες, φυλλίτες, πρασινόλιθους, σχιστόλιθους), καθώς και σχηματισμούς μικρότερης έκτασης, όπως ασβεστόλιθους και δολομιτικούς ασβεστόλιθους με καρστικό βωξίτη και οφιόλιθους, με συνέπεια τα πλημμυρικά ιζήματα να παρουσιάζουν αυξημένες συγκεντρώσεις στα στοιχεία αργίλιο (Al), αρσενικό (As), βάριο (Ba), βηρύλλιο (Be), βισμούθιο (Bi), κοβάλτιο (Co), χρώμιο (Cr), χαλκό (Cu), σίδηρο (Fe), γάλλιο (Ga), λίθιο (Li), μαγνήσιο (Mg), μαγγάνιο (Mn), μολυβδαίνιο (Mo), νικέλιο (Ni), φωσφόρο (P), αντιμόνιο (Sb), σκάνδιο (Sc), ταντάλιο (Ta), τελλούριο (Te), βανάδιο (V), ψευδάργυρο (Zn) και ζιρκόνιο (Zr). (4) Οι σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις των χημικών στοιχείων στα δείγματα των επιφανειακών λιμναίων ιζημάτων, απεικονίζουν τα γεωχημικά χαρακτηριστικά των φυσικών χερσαίων υλικών που μεταφέρονται από τα ρέματα στη Λίμνη της Καστοριάς, δηλ. οι σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις των χημικών στοιχείων: • αργύρου (Ag), καδμίου (Cd), μολύβδου (Pb) και ψευδαργύρου (Zn) που εντοπίσθηκαν στη χερσόνησο Κορίτσας από τη γεωχημική έρευνα ιζήματος ρέματος εμφανίζονται και στα γειτονικά λιμναία ιζήματα• • λιθίου (Li), αντιμονίου (Sb), ψευδαργύρου (Zn) και ζιρκονίου (Zr) στα επιφανειακά λιμναία ιζήματα στα ανατολικά της Χλόης προέρχονται από τις στερεοπαροχές των Ρεμάτων Λάκκου και Απόσκεπου, τα οποία υδρομαστεύουν τους γρανιτογνεύσιους, τους οφιόλιθους, την ενότητα των ελαφρά μεταμορφωμένων πετρωμάτων (ασβεστόλιθοι, μετακροκαλοπαγή, μεταψαμμίτες, μετααρκόζες, φυλλίτες, σχιστόλιθοι, πρασινόλιθοι), τις Ολοκαινικές και Πλειοκαινικές-Πλειστοκαινικές αποθέσεις• • βορίου (B), βαρίου (Ba), βηρυλλίου (Be), δημητρίου (Ce), σιδήρου (Fe), γαλλίου (Ga), γερμανίου (Ge), καλίου (K), λανθανίου (La), νιοβίου (Nb), ρουβιδίου (Rb), σκανδίου (Sc), σεληνίου (Se), στροντίου (Sr), τανταλίου (Ta), τελλουρίου (Te), θορίου (Th), θαλλίου (Tl), ουρανίου (U), υττρίου (Y) και ψευδαργύρου (Zn) στα επιφανειακά λιμναία ιζήματα του βόρειου και του κεντρικού βόρειου τμήματος της Λίμνης της Καστοριάς προέρχονται κυρίως από τις στερεοπαροχές των ρεμάτων Τοιχίου και Μεταμόρφωσης, τα οποία υδρομαστεύουν τους γρανιτογνεύσιους και τις Ολοκαινικές αποθέσεις. Ενώ, οι υψηλές συγκεντρώσεις του βαναδίου (V) θεωρούνται ότι προέρχονται από τις στερεοπαροχές των ρεμάτων Λάκκου, Απόσκεπου και Φουντουκλή, δεδομένου ότι αυτά τα ρέματα υδρομαστεύουν περιοχές με εμφανίσεις οφιόλιθων και μεταμαφικών πετρωμάτων (πρασινόλιθοι)• • γερμανίου (Ge), καλίου (K), νατρίου (Na), νιοβίου (Nb), ρουβιδίου (Rb), στροντίου (Sr), τιτανίου (Ti), θαλλίου (Tl) και υττρίου (Y) στα επιφανειακά λιμναία ιζήματα της παράκτιας περιοχής μεταξύ των χωριών Πολυκάρπη και Μαυροχωρίου και της τοποθεσίας Κρεπενή προέρχονται από τις στερεοπαροχές του Ξηροποτάμου και των άλλων ρεμάτων της ανατολικής λεκάνης απορροής τη Λίμνης της Καστοριάς, τα οποία υδρομαστεύουν τους γρανιτογνεύσιους, γρανίτες και τις Ολοκαινικές αποθέσεις• • σιδήρου (Fe), γαλλίου (Ga), γερμανίου (Ge), σκανδίου (Sc), τελλουρίου (Te), θαλλίου (Tl) και ουρανίου (U) στα επιφανειακά λιμναία ιζήματα του κεντρικού νότιου τμήματος της Λίμνης της Καστοριάς προέρχονται κυρίως από τις στερεοπαροχές των ρεμάτων του ανατολικού υδρογραφικού δικτύου, τα οποία υδρομαστεύουν τους γρανιτογνεύσιους και τις Ολοκαινικές αποθέσεις, και • κοβαλτίου (Co), χρωμίου (Cr), μαγνησίου (Mg), μαγγανίου (Mn) και νικελίου (Ni) στα παράκτια λιμναία ιζήματα βορειοδυτικά του Δισπηλιού προέρχονται από τους οφιόλιθους. (5) Η μελέτη των συνδυασμών των χημικών στοιχείων στους ορίζοντες των υπολιμναίων ιζημάτων, τα οποία δειγματίσθηκαν από τους πυρήνες, έδωσαν τη δυνατότητα αναπαράστασης της «γεωχημικής παλαιογεωγραφίας» της λίμνης. Είναι εμφανές ότι υπάρχουν τουλάχιστον δύο κύριες περίοδοι ιζηματογένεσης στη Λίμνη της Καστοριάς.  Η πρώτη και παλαιότερη χαρακτηρίζεται από ιζήματα με σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις σε μικρό αριθμό χημικών στοιχείων στην οποία πάντοτε συμμετέχει το ασβέστιο (Ca) και το στρόντιο (Sr), και σε αρκετές περιπτώσεις το βόριο (Β) και το θείο (S), ήτοι Ca, Sr, ± (B, Be, Hg, Mg, Mo, Ni, P, Pb, S, Se, Sn, Te & U). Συνεπώς, μία περίοδος ιζηματογένεσης εντελώς διαφορετική από τη σημερινή, δηλ. ξηρό κλίμα, έντονη εξάτμιση των λιμναίων υδάτων, με αποτέλεσμα τη χαμηλή στάθμη των υδάτων της λίμνης και μικρή έως μηδενική προσφορά ιζημάτων. Η περίοδος αυτή βάσει της ραδιοχρονολόγησης C14 άρχισε πριν το 1020 μ.Χ. μέχρι περίπου το 1770 μ.Χ. (90 χρόνια), αν και φαίνεται να υπάρχουν τοπικά κενά στην ιστορία της ιζηματογένεσης της Λίμνης της Καστοριάς.  Η δε δεύτερη και νεότερη χαρακτηρίζεται από ιζήματα με σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις σε μεγάλο αριθμό χημικών στοιχείων, ήτοι Al, Ba, Be, Bi, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, La, Li, Mg, Nb, Rb, Sc, Th, Ti, V, Y, Zn, ± (Ag, Al, As, Ca, Cd, Ge, Hg, K, Mn, Mo, Ni, P, Pb, S, Sb, Sn, Te, Tl, U, & Zr). Η δεύτερη περίοδος χαρακτηρίζεται, επίσης, από μεγάλο ποσοστό στερεοπαροχών από όλα τα ρέματα της λεκάνης απορροής, δηλαδή οι συνθήκες ήταν παρόμοιες με τις σημερινές, ήτοι υγρή περίοδος με μεγάλη βροχόπτωση και συνεπώς έντονη διάβρωση και παροχή στη λίμνη μεγάλης ποσότητας στερεοπαροχών. Η δεύτερη περίοδος, βάσεις της ραδιοχρονολόγησης C14 άρχισε περίπου 1770 μ.Χ. (90 χρόνια) μέχρι σήμερα, αν και τοπικά φαίνεται να αρχίζει νωρίτερα. (6) Ορισμένες σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις, οι οποίες ενδεχομένως μπορούν να αποδοθούν, επίσης, σε ανθρωπογενή αίτια, εντοπίσθηκαν:  στα επιφανειακά λιμναία ιζήματα των κολπίσκων νότια και βόρεια του κέντρου της πόλης της Καστοριάς και αφορά τα στοιχεία άργυρο (Ag), αργίλιο (Al), αρσενικό (As), βόριο (B), βηρύλλιο (Be), βισμούθιο (Bi), κάδμιο (Cd), χρώμιο (Cr), χαλκό (Cu), υδράργυρο (Hg), μαγγάνιο (Mn), μολυβδαίνιο (Mo), νάτριο (Na), φωσφόρο (P), μόλυβδο (Pb), θείο (S), αντιμόνιο (Sb), σκάνδιο (Sc), σελήνιο (Se), κασσίτερο (Sn), τελλούριο (Te), θάλλιο (Tl), βολφράμιο (W) και ψευδάργυρο (Zn), που θεωρούνται ότι οφείλονται κυρίως στα αστικά απόβλητα, και  στα παράκτια λιμναία ιζήματα των χωριών Παλαιό Ιδιόκτητο (S), Μαυροχώριον (Sr) και Δισπηλιό (P, S), που θεωρούνται ότι οφείλονται κυρίως στις γεωργικές δραστηριότητες. Επισημαίνεται ότι τα συμπεράσματα για την ενδεχόμενη επίδραση των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στις συγκεντρώσεις των χημικών στοιχείων εξάγονται από τη γεωγραφική κατανομή των υψηλών συγκεντρώσεων των προαναφερόμενων στοιχείων σε σχέση με τις κατοικημένες και γεωργικές περιοχές. Όμως, για την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων της ανθρωπογενούς συνεισφοράς, απαιτείται η συλλογή και άλλων πληροφοριών και δεδομένων, που αφορούν τις ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως, π.χ., οι χρήσεις γης, τα απορρίμματα και ο χαρακτηρισμός τους, τα λιπάσματα και τα ζιζανιοκτόνα που χρησιμοποιούνται στη γεωργία, εργασίες που δεν εμπίπτουν στους στόχους αυτής της διατριβής. Επίσης, η μεγαλύτερη ποσότητα στερεοπαροχών, κατά την προαναφερθείσα δεύτερη περίοδο ιζηματογένεσης, μπορεί να οφείλεται και στην αποψίλωση των δασικών εκτάσεων, τις δασικές πυρκαγιές και στις γεωργικές δραστηριότητες. (7) Δύο χημικά στοιχεία που χρήζουν λεπτομερέστερης μελέτης είναι ο φωσφόρος (P) και το ουράνιο (U). Το πρώτο αφορά το φαινόμενο του ευτροφισμού που παρατηρείται στη λίμνη και το δεύτερο για θέματα περιβαλλοντικών επιπτώσεων και υγείας των έμβιων οργανισμών της λίμνης και ιδιαιτέρως των ψαριών. Οι συγκεντρώσεις του φωσφόρου στα επιφανειακά λιμναία ιζήματα κυμαίνονται από 0,025% έως 0,326%, με διάμεση τιμή 0,096% P. Ενώ, στα δείγματα των πυρήνων κυμαίνονται από 0,053 έως 0,159%, με διάμεση τιμή 0,099% P. Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις του φωσφόρου στα επιφανειακά λιμναία ιζήματα, σε σχέση με τις χαμηλότερες στα βαθύτερα και παλαιότερα στρώματα των πυρήνων, είναι βέβαιο ότι οφείλονται στις γεωργικές δραστηριότητες (λιπάσματα). Όσον αφορά τις συγκεντρώσεις του ουρανίου στα επιφανειακά λιμναία ιζήματα, αυτές κυμαίνονται από 0,61 έως 5,60 mg/kg, με διάμεση τιμή 3,33 mg/kg U. Ενώ, η διακύμανσή τους στα λιμναία ιζήματα των πυρήνων είναι από 1,84 έως 5,02 mg/kg, με διάμεσο 3,65 mg/kg U. Αυτές οι σχετικά αυξημένες συγκεντρώσεις του ουρανίου στα ιζήματα της λίμνης οφείλονται στις στερεοπαροχές της λεκάνης απορροής, οι οποίες προέρχονται κυρίως από τη διάβρωση των γρανιτογνεύσιων και του γρανίτη. Σημειώνεται ότι οι συγκεντρώσεις του ουρανίου στα πλημμυρικά ιζήματα από τα ρέματα που υδρομαστεύουν τους γρανιτογνεύσιους και το γρανίτη κυμαίνονται από 1,37 έως 6,32 mg/kg, με διάμεση τιμή 2,58 mg/kg U. (8) Η σύγκριση των γεωχημικών αποτελεσμάτων των επιφανειακών και των υπο-επιφανειακών λιμναίων ιζημάτων της Λίμνης της Καστοριάς με τα αντίστοιχα άλλων Ελληνικών λιμνών (Βεγορίτιδα, Βόλβη, Ιωαννίνων ή Παμβώτιδα, Κάρλα, Κορώνεια και Κουμουνδούρου), έδειξε ότι οι μεταξύ τους διαφορές, ως προς τις συγκεντρώσεις των κύριων- και ιχνο-στοιχείων, ερμηνεύονται από την τοπική λιθολογία της λεκάνης απορροής της κάθε λίμνης. Τέλος, επισημαίνεται ότι τα αποτελέσματα αυτής της συστηματικής γεωχημικής μελέτης αποτελούν τη βάση αναφοράς (Οκτώβριος 2010) για σύγκριση των αποτελεσμάτων μεταγενέστερων ερευνών. Μπορούν, επίσης, να χρησιμοποιηθούν σε διαχειριστικές μελέτες που αφορούν τη λεκάνη απορροής της Λίμνης της Καστοριάς.
Abstract (translated): The main objectives of this thesis were: (i) the mapping of the current status (October 2010) of the surface lacustrine sediments of Lake Kastoria, (ii) the mapping of the older state of sediments, as recorded in subsurface lacustrine sediments, (iii) the mapping of the chemical composition of stream and floodplain sediments that are deposited in the lake, and (iv) the comparison of the geochemical results from Lake Kastoria with those of other Hellenic lakes. The purpose of this study is, apart from the diachronous recording of the chemical composition of lake sediments, the geochemical results of the surface lacustrine sediments will constitute the geochemical reference baseline for comparing the results of future geochemical surveys, and in the case of an unexpected extreme incident. For the implementation of the aforementioned objectives, the stream sediment geochemical data of 432 active stream sediment samples of the reconnaissance geochemical survey, performed by the Institute of Geology and Mineral Exploration (I.G.M.E.), under the framework of the project "Geochemical Survey of Hellas" (Public Investments Programme 461700), which are within the Lake Kastoria watershed were used. These results were complemented by the collection of different sample types under the frame of the project “Bathymetry and Sedimentology Studies over the Bottom Surface of Lake Kastoria”, which was assigned to I.G.M.E. by the Prefecture of Kastoria, i.e., • stream sediment sampling from three sites on Xiropotamos stream for comparison with the results of the previous survey; • collection of 18 floodplain sediment samples from six vertical profiles with the aim to study the chemical composition of sediments that are deposited in the lake during flood events; • sampling of lake-bottom sediments from 112 sites, and • sampling of 42 subsurface lake sediments from 14 cores. In this geochemical survey of Lake Kastoria sediments, only the inorganic chemical elements were studied: Ag, Al, As, B, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Ge, Hg, K, La, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Nb, Ni, P, Pb, Rb, Re, S, Sb, Sc, Se, Sn, Sr, Ta, Te, Th, Ti, Tl, U, V, W, Y, Zn and Zr. In addition, pH, total C and S were determined on only the lake-bottom sediment samples. Rigorous quality control is one of the cornerstones for the success of any geochemical mapping programme, and was installed during the planning stage of the October 2010 survey. Quality control consisted of: (i) randomisation of field sample numbers prior to the collection of lake-bottom sediment samples; (ii) collection of field duplicate lake-bottom sediment samples at a rate of 1 in 10 field samples, i.e., 10% duplication; (iii) splitting of the routine and field duplicate lake-bottom samples into sub-samples, and spreading them randomly within the analytical batch; (iv) analysis of laboratory (ICP-5) and international (Till-3 & Till-4) standards; (v) repeat analysis of every 10th sample of the analytical batch, and (vi) analysis of blank samples. Upon receiving the analytical results, their quality was assessed by using different statistical techniques. Overall, the quality of the analytical results is of good standard and fit for the purposes of this study. However, some quality control issues do exist for some elements, as for example, poor precision for Ag, B, Bi, Cd, Ge, Hg, Na, Se, Ta, Te and Tl, which is due to most samples having concentrations near to the detection limit of the analytical method, i.e., 0,01, 5,0, 0,02, 0,01, 0,1, 0,01, 0,01, 0,2, 0,01, 0,02 and 0,02, respectively. The analysis of variance has shown that for Te, Mn, Se, S (Leco), C (Leco), Na and Ta the geochemical variance is poor (<60% of the total variance). Measurement uncertainty was also estimated, and elements with a comparatively high measurement uncertainty (>20% at the 95th confidence level) are Ba, Ag, Hg, S, Ge, Na, Te, Ta, S (Leco), C (Leco) and Se, with the greatest proportion of the uncertainty to be ascribed to the analytical method, except for Ag and S, which is due to sampling. Further, the extractability of chemical elements, determined on Lake Kastoria samples, was estimated by utilising the analytical results of the internal (ICP-5) and international standards (Till-3 & Till-4) in relation to their recommended values. The extractability provides a measure of the total element content in each sample that is extracted by hot aqua regia. All the aforementioned quality control issues were taken into account during the interpretation of the analytical results. For each determinand, determined on the stream sediment and lake-bottom sediments, spatial distribution maps were plotted, using the method of proportional-size dots according to the concentration of each determinand. The proportional-size dots were plotted over (a) the lithology with the stream sediment sample sites, and (b) the grain-size distribution map with the lake-bottom sample sites. The analytical results of samples from the lake sediment cores and floodplain sediment vertical profiles were plotted as vertical histograms, according to their concentration and sampling depth interval, starting from their exact sampling site coordinates. In addition, maps of factor scores of the stream and lake-bottom sediment samples were plotted. For each factor two maps were plotted, i.e., the normal factor scores and the inverse factor scores, since all extracted factors were bipolar. Then, follows the description of the results of: (a) stream sediment samples (Ag, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sr, V & Zn), (b) lake-bottom sediment samples (pH, Ag, Al, As, B, Ba, Be, Bi, Ctotal, Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Ge, Hg, K, La, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Nb, Ni, P, Pb, Rb, Re, S, Sb, Sc, Se, Sn, Sr, Ta, Te, Th, Ti, Tl, U, V, W, Y, Zn & Zr), and (c) lake core and floodplain sediment samples (for the same elements as the lake-bottom sediments, except pH and Ctotal). The median of the stream and surface lacustrine sediments geochemical results are compared with the corresponding mean value of the upper continental crust. Further, a comparison in the form of ratios of element median values of all Lake Kastoria sediment sample types is made with the corresponding median values of the Geochemical Atlas of Europe, namely, the results of the: • Kastoria stream sediment samples are compared with the corresponding European and Hellenic stream sediment samples of the Geochemical Atlas of Europe, and • Kastoria lake-bottom, lake-core, and floodplain sediment samples are compared with the corresponding European and Hellenic floodplain sediment results of the Geochemical Atlas of Europe. The geochemical results of Lake Kastoria are placed, therefore, in the context of the Global, European (continental scale), and Hellenic (national scale) geochemistry. These ratios of median values give an indication about the enrichment or depletion in element concentrations of the Lake Kastoria sample types with respect to upper continental crust, European (continental) and Hellenic (regional) geochemical results. As an example, the ratios of the median values of Lake Kastoria lake-bottom sediments in relation to the corresponding: • European floodplain sediment samples of the Geochemical Atlas of Europe show elevated concentrations with respect to As, Ba, Be, Ca, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, La, Li, Mg, Mn, Mo, Ni, P, Pb, S, Th, Tl, U, V and Zn. • Hellenic floodplain sediment samples of the Geochemical Atlas of Europe exhibit higher values with respect to As, Ba, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Hg, La, Mg, Mn, Mo, Ni, P, Pb, S, Sb, Sn, Th, Tl, U, V and Zn. These differences in relation to the: (i) European floodplain sediment samples are due to the different dominant lithology of Hellas, where there is widespread occurrence of ophiolite and carbonate rocks in comparison to Europe, as well as polymetallic mineralisation, and (ii) Hellenic floodplain sediment samples are due to the dominant lithology of the Lake Kastoria drainage basin, where the granitic-gneiss is dominant, but there is also a significant occurrence of ophiolite and prasinite, as well as polymetallic mineralisation. The main conclusions of the geochemical study of Lake Kastoria, based on the results of (i) the reconnaissance stream sediment survey, (ii) lake-bottom sediment samples, (iii) core-sediment samples, (iv) floodplain sediment samples and (v) recent stream sediment samples, are as follows: (1) The reconnaissance stream sediment geochemical survey results (N=432) of Ag, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sr, V & Zn have shown that: • areas with high Co, Cr, Cu, Ni and V concentrations are due to the occurrence of ophiolite masses in the Lake Kastoria drainage basin (e.g., north and to the NW of Palaeo Idioktito); • areas with high and anomalous Cd, Cu, Hg, Mn, Pb and Zn concentrations suggest the potential occurrence of mixed sulphide mineralisation (e.g., Koritsa peninsula and SSE of Korissos village), and • the NE-SW pattern from the east of Melissotopos village to Fotini with anomalous concentrations of Ag, Cr, Cu, Mo, Ni, V, and Zn, and weak anomalies of Co, Mn, and Pb is worth investigating for potential mineralisation. Consequently, the stream sediments that are deposited in the lake, and which are derived from the weathering and erosion of the lithological formations within the drainage basin of Lake Kastoria, are expected to be comparatively enriched in Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sr, V, and Zn. (2) The comparison of the results of the older and current stream sediment samples from the Xiropotamos stream has shown that the Co, Cr, Cu, Mn, Ni, and Pb results are comparable, after taking into account the sampling and analytical errors, and the different analytical methods used in each case. The comparability of the analytical results of the two different sampling periods suggests that over time the sources of stream sediment are overall the same. This conclusion is supported by the rare earth element concentrations (La, Ce, Y, Sc), determined on the floodplain sediment samples, which exhibit a very small variation in their results, thus verifying indirectly the aforementioned assumption that the Xiropotamos stream sediment sources are the same over time. (3) The floodplain sediment results provide information about the chemical composition of the sediments that are deposited in Lake Kastoria during flood events. The Xiropotamos stream, which drains the largest area to the east of the lake, erodes mainly the granitic-gneiss and the floodplain sediments have, consequently, elevated concentrations in Ce, K, La, Nb, Rb, Sc, Sr, Ta, Th, Ti, Tl, U, W and Y. The streams Tichion and Metamorphosi, which drain the northern part of the lake catchment basin, erode again mainly the granitic-gneiss and the floodplain sediments have elevated concentrations in Be, Cd, Ce, La, Nb, Pb, Sn, Sr, Ta, Te, Th, and U. Whilst the streams Lakkos, Aposkepos and Fountoukli, which drain the north-western part of the lake catchment basin, erode mainly the formation of weakly metamorphosed rocks (metaconglomerate, metasandstone, meta-arkose, phyllite, prasinite, schist), as well as rock units of smaller area extend, such as limestone and dolomitic limestone with karstic bauxite, and ophiolite and, thus, the floodplain sediments have elevated concentrations in Al, As, Ba, Be, Bi, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Li, Mg, Mn, Mo, Ni, P, Sb, Sc, Ta, Te, V, Zn and Zr. (4) The relatively higher element concentrations in the lake-bottom sediment samples, they portray the geochemical characteristics of the natural terrestrial materials that are transported to the lake by the streams of Lake Kastoria, i.e., the comparatively elevated concentrations of: • Ag, Cd, Pb and Zn on Koritsa peninsula, which have been found by the reconnaissance stream sediment survey, appear also in the neighbouring lake-bottom sediments; • Li, Sb, Zn and Zr in the lake-bottom sediments to the east of Chloe originate from the sediments of Lakkos and Aposkepos streams, which drain the granitic-gneiss, ophiolite rocks, formation of weakly metamorphosed rocks (metaconglomerate, metasandstone, meta-arkose, phyllite, prasinite, schist), Holocene and Pliocene-Pleistocene sediments; • B, Ba, Be, Ce, Fe, Ga, Ge, K, La, Nb, Rb, Sc, Se, Sr, Ta, Te, Th, Tl, U, Y and Zn in the lake-bottom sediments of the northern and central northern part of Kastoria Lake are derived mainly from the Tichion and Metamorphosis stream sediments, which drain the granitic gneiss and Holocene sediments. While, the elevated V concentrations should be due to the sediments of the Lakkos, Aposkepos and Fountoukli streams, since these drain areas with outcrops of ophiolite and metamafic rocks (prasinite); • Ge, K, Na, Nb, Rb, Sr, Ti, Tl and Y in the lake-bottom sediments of the coastal area from Polikarpi and Mavrochorion villages and Krepeni locality are derived from the Xiropotamos stream and the other streams of the eastern catchment basin of Lake Kastoria, which drain the, granitic-gneiss, granite and Holocene sediments; • Fe, Ga, Ge, Sc, Te, Tl and U in the lake-bottom sediments of the central southern part of Lake Kastoria are due to the sediments provided by the eastern catchment basins, which drain the granitic-gneiss and Holocene sediments, and • Co, Cr, Mg, Mn, and Ni in the coastal lake-bottom sediments to the north-west of Dispilion are derived from the nearby ophiolite outcrops. (5) The study of chemical element associations in the horizons of the subsurface lake sediments, which were sampled from the cores, made it possible to reconstruct the "geochemical palaeogeography" of the lake. It is quite evident that there were two distinct periods of sedimentation in Lake Kastoria.  The first and older period of sedimentation is characterised by sediments with relatively elevated concentrations in a small number of elements in which Ca and Sr are always present, and in many samples B and S, i.e., Ca, Sr, ± (B, Be, Hg, Mg, Mo, Ni, P, Pb, S, Se, Sn, Te & U). Hence, a sedimentation period completely different from the current, namely, dry climate, intense evaporation of lake water, and consequently, low lake water level, and small or no provision of sediments. This period, based on C14 dating has started before 1020 AD and continued to about 1770 AD (90 years), although there appear to be local hiatuses in the sedimentation history of Lake Kastoria.  The second, and younger period of sedimentation, is characterised by sediments with comparatively elevated concentrations in a large number of elements, i.e., Al, Ba, Be, Bi, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, La, Li, Mg, Nb, Rb, Sc, Th, Ti, V, Y, Zn, ± (Ag, Al, As, Ca, Cd, Ge, Hg, K, Mn, Mo, Ni, P, Pb, S, Sb, Sn, Te, Tl, U, & Zr). This period is also characterised by the supply of large quantities of sediments from all the streams within the Lake Kastoria drainage basin, i.e., the climatic conditions were similar to the current ones, namely, a wet period with intensive rainfall events and, consequently, intense erosion and provision of large quantities of sediments to the lake. This period, based on C14 dating, started about 1770 A.D. (90 years) until the present time, although locally it appears to start earlier. (6) Some comparatively elevated element concentrations that could be ascribed also to anthropogenic causes have been located in the:  lake-bottom sediments in the small inlets to the south and north of Kastoria town centre and concerns the elements Ag, Al, As, B, Be, Bi, Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Na, P, Pb, S, Sb, Sc, Se, Sn, Te, Tl, W and Zn, and most likely caused by the disposal of urban wastes, and  coastal bottom-lake sediments near the villages of Palaeo Idioktito (S), Mavrochorion (Sr) and Dispilio (P, S) from the agricultural activities. It is stressed that the inferences about the potential impact by human activities on the concentrations of chemical elements are inferred from the spatial distribution of elevated values of the aforementioned elements in relation to the inhabited and agricultural areas. However, for the extraction of safe conclusions about the contribution of human activities, the collection of additional information and data related to human activities is required as, for example, land use, wastes and their characterisation, fertilisers and pesticides used in agriculture, tasks that fall outside the objectives of this thesis. Further, the provision of large quantities of sediments to the lake, during the aforementioned second sedimentation period, may be due to deforestation, forest fires, and agricultural activities. (7) Two elements that should be studied in more detail are P and U. The former for the phenomenon of eutrophication observed in Lake Kastoria, and the latter for environmental purposes and good health status of lake biota, and especially fish. Phosphorus concentrations in lake-bottom sediments vary from 0.025% to 0.326%, with a median of 0.096% P. Whilst in core-sediments they vary from 0.053 to 0.159%, with a median of 0.099% P. The comparatively higher concentrations of P in lake-bottom sediments are obviously due to the agricultural activities (fertilisers). However, the lake sediments themselves have comparatively high natural concentrations of P, which are observed in even the deeper horizons of the core-sediments, which undoubtedly have not been affected by the agricultural activities, i.e., they reach up to 0,153% P at a depth of 90-164 cm. Concerning the U concentrations in lake-bottom sediment samples, they vary from 0.61 to 5.60 mg/kg, with a median of 3.33 mg/kg U. While, their variation in the core-sediment samples is from 1.84 to 5.02 mg/kg, with a median of 3.65 mg/kg U. The relatively high U concentrations in lake sediments are due to the detritus derived from the erosion of the granite and granitic-gneiss. It is noted that the concentrations of U in the floodplain sediment samples from streams draining the area covered by the granitic-gneiss and granite vary from 1.37 to 6.32 mg/kg, with a median of 2.58 mg/kg U. (8) The comparison of Lake Kastoria geochemical results from lake-bottom and core sediment samples with the corresponding data from other Hellenic lakes (Vegoritis, Volvi, Ioannina or Pamvotidha, Karla, Koronia and Koumoundourou) has shown that their differences in the levels of major and trace element concentrations can be explained by the local lithology of the drainage basin of each lake. Finally, it is again stressed that the results of this systematic geochemical study provide the baseline reference data (October 2010) for comparison of results of future investigations. They can be used also in management studies of the Kastoria Lake drainage basin.
Appears in Collections:Τμήμα Γεωλογίας (ΔΔ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Demetriades(geo).pdf33.48 MBAdobe PDFView/Open
Demetriades_A_2017_PhD_Kastoria_Lake_geochemical_data.xlsx272.52 kBMicrosoft Excel XMLView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons