Μορφοτεκτονική εξέλιξη των Δ.Αστερουσίων με χρήση τεχνικών επεξεργασίας δεδομένων Τηέπισκόπησης και Γ.Σ.Π.

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 17:37, 4 Μαρτίου 2012

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ - ΣΤΟΧΟΣ

Τα προϊόντα της ψηφιακής επεξεργασίας δεδομένων τηλεπισκόπησης αποτελούν, εδώ και χρόνια, σημαντικά εργαλεία για τη χαρτογράφηση γεωλογικών σχηματισμών και μορφοτεκτονικών δομών. Με τις σύγχρονες τεχνικές ορθοαναγωγής, ταύτισης και συγχώνευσης εικόνων, ακόμη κι αν προέρχονται από συστήματα με διαφορετικά γεωμετρικά και φασματικά χαρακτηριστικά, παράγονται εικόνες πολύ υψηλής χωρικής διακριτικής ικανότητας, οι οποίες στις περισσότερες περιπτώσεις μπορούν να συμβάλλουν στην αύξηση της ακρίβειας σε μεγάλης κλίμακας γεωλογική χαρτογράφηση. Η λεπτομερέστερη αποτύπωση των γεωλογικών επαφών βοηθάει στη δημιουργία τρισδιάστατων μπλοκ διαγραμμάτων, απεικονίζοντας το υφιστάμενο μορφοτεκτονικό καθεστώς της υπό έρευνα περιοχής. Βασικό στόχο αποτελεί η μοντελοποίηση των σχετικών κινήσεων των ρηξιτεμαχών από τα οποία συντίθεται η περιοχή, όσο το δυνατόν πιο πίσω στο χρόνο, με αποτέλεσμα την εκτίμηση της αρχικής κατάστασης από την οποία προήλθε η σύγχρονη δομή. Η διαδικασία προϋποθέτει τη σταδιακή μορφολογική, στρωματογραφική και τεκτονική αναδόμηση της περιοχής, συμπεριλαμβανομένης της διάστασης του χρόνου και οδηγώντας στην ανάλυση της μορφοτεκτονικής εξέλιξής της. Η περιοχή των δυτικών Αστερουσίων προσφέρεται για τέτοιου είδους ανάλυση λόγω της παρουσίας της ασυμφωνίας των μεταλπικών σχηματισμών στο αλπικό υπόβαθρο, καθώς και πλήθους εφελκυστικών ρηξιγενών ζωνών που έχουν διαρρήξει πρόσφατα την περιοχή.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η οροσειρά των Αστερουσίων, με διεύθυνση Α-Δ, αποτελεί το νοτιότερο όριο της Κρήτης προς το Λιβυκό πέλαγος. Οριοθετεί προς νότο την Τεταρτογενή λεκάνη της Μεσσαράς, της οποίας η γεωλογική – γεωμορφολογική ιστορία συνδέεται άμεσα με τη δράση ρηγμάτων απο- κόλλησης, καθώς αναπτύσσεται στην κορυφή του κατερχόμενου ρηξιτεμάχους ενός κανονικού ρήγματος με μικρή κλίση προς νότο. Η θραυσιγενής παραμόρφωση που παρατηρείται σε αυτού του είδους τις λεκάνες είναι ένα θέμα που απασχολεί τη διεθνή επιστημονική κοινότητα τα τελευταία χρόνια, οπότε και έγινε ευρύτερα αποδεκτή η θεωρία των ρηγμάτων αποκόλλησης ως των κυρίων μορφών έκφρασης εφελκυσμού και λέπτυνσης του φλοιού σε περιοχές σύγκλισης τεκτονικών πλακών. Η μελέτη της ιστορίας της παραμόρφωσης στο κατερχόμενο τέμαχος του ρήγματος αποκόλλησης της Νότιας Κρήτης, με τη μέθοδο της μορφοτεκτονικής αναδόμησης, αποτελεί τον κύριο στόχο της παρούσης εργασίας. Για το λόγο αυτό χρειάστηκε μεγάλη λεπτομέρεια και ακρίβεια στην αποτύπωση των τεκτονοστρωματογραφικών στοιχείων, ιδιαίτερα των σχηματισμών που αποτέθηκαν μετά αλλά και κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας της συγκεκριμένης επιφάνειας αποκόλλησης. Η υπαίθρια εργασία πλαισιώθηκε από μεθοδολογία που περιλάμβανε τεχνικές τηλεπισκόπησης για την όσο το δυνατό λεπτομερέστερη και ακριβέστερη γεωλογική χαρτογράφηση και στη συνέχεια παρουσίαση των δεδομένων σε τρεις διαστάσεις μέσω διαδικασιών και αλγορίθμων που συμπεριλαμβάνονται σε Συστήματα επεξεργασίας Γεωγραφικών Πληροφοριών (GIS).

ΓΕΩΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

Η περιοχή που επιλέχθηκε για την εφαρμογή της μεθοδολογίας που περιγράφεται παρακάτω, αποτελεί το δυτικότερο τμήμα του γεωλογικού χάρτη 1:50.000, φύλλο Αντισκάρι, που έχει εκδοθεί από το Ι.Γ.Μ.Ε.. Η επιλογή της έγινε λόγω της έντονης παρουσίας μεταλπικών σχηματισμών εκτός των ορίων της σημερινής λεκάνης της Μεσσαράς, γεγονός που δεν συμβαίνει σε κάποιο άλλο σημείο, αλλά και λόγω του ιδιαίτερου τεκτονισμού που εκφράζεται μέσω της συστηματικής στρέψης ρηξιτεμαχών γύρω από άξονα διεύθυνσης ΒΑ-ΝΔ. Η ήδη υπάρχουσα χαρτογράφηση αποτέλεσε τη βάση για την λεπτομερέστερη αποτύπωση των τεκτονικών και στρωματογραφικών επαφών σε χάρτες μεγαλύτερης κλίμακας (1:5.000). Η περιοχή που αναδομήθηκε εκτείνεται από τον αρχαιολογικό χώρο του Κομού (στα βόρεια των Ματάλων) μέχρι το χωριό Καλοί Λιμένες (Σχ. 1) και αποτελεί ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα κατάτμησης που έχει προκληθεί από πρόσφατο εντατικό πεδίο, καθώς παρατηρούνται γεωμορφολογικές δομές (κατά βάθος διάβρωση, μορφολογικές ασυνέχειες, κεκλιμένες επιφάνειες επιπέδωσης, κλπ) που αντιστοιχούν σε ενεργή περιοχή. Ουσιαστικά, πρόκειται για ένα σύνολο απo ρηξιτεμάχη που έχουν κινηθεί σχεδόν ανεξάρτητα και διαχωρίζονται από μικρές ή μεγάλες ρηξιγενείς ζώνες, οι οποίες και τα οριοθετούν. Η σημερινή τοποθέτησή τους αποτελεί την αρχική κατάσταση από την οποία ξεκινά η εφαρμογή 96 της μεθοδολογίας και κατά συνέπεια είναι επιβεβλημένη η ακριβής γεωλογική χαρτογράφηση. Γενικά, στην περιοχή μεταξύ Κομού και Καλών Λιμένων εμφανίζονται μεταλπικοί σχηματισμοί Μειοκαινικής ηλικίας να καλύπτουν ασύμφωνα το αλπικό υπόβαθρο, το οποίο δομούν αρκετές αλπικές ενότητες. Για τις ανάγκες της παρούσης εργασίας το αλπικό υπόβαθρο θεωρήθηκε ενιαίο (Σχ. 2). Οι μεταλπικοί σχηματισμοί που το καλύπτουν ασύμφωνα περιγράφονται στη συνέχεια σε συντομία:

Σχηματισμός Αμπελούζου (Τορτόνιο)

Στην περιοχή που περιγράφεται εντοπίζονται τα ανώτερα μέλη του σχηματισμού Αμπελούζου να καλύπτουν απ’ ευθείας το αλπικό υπόβαθρο. Πρόκειται για αποθέσεις βαθιάς θάλασσας, ηλικίας Ανώτερου Τορτονίου, με πολύ καλά στρωμένες μάργες, άμμους και ψαμμίτες να περιλαμβάνουν απολιθώματα Pecten, Clypeaster, Lithothamnium και Ostrea. Ο πιο χαρακτηριστικός ορίζοντας του σχηματισμού είναι αυτός με τη “θανατοκοινωνία” των Ostrea, ο οποίος βρίσκεται λίγα μέτρα επάνω από την ασυμφωνία με τα αλπικά πετρώματα και ακριβώς κάτω από την ασυμφωνία με τους ορίζοντες του υπερκείμενου σχηματισμού της Αγ. Βαρβάρας. Το πάχος του ορίζοντα δεν υπερβαίνει το ένα μέτρο, ενώ συναντάται μόνο στο βόρειο τμήμα της περιοχής ενδιαφέροντος, αφού μόνο εκεί υπάρχει εμφάνιση του σχηματισμού Αμπελούζου. Στο νότιο τμήμα παρατηρείται απουσία του σχηματισμού αυτού γεγονός που αποτέλεσε την αφορμή για την εφαρμογή της μεθοδολογίας αυτής στην περιοχή.

Σχηματισμός Αγ. Βαρβάρας (Μεσσήνιο)

Σε όλη τη περιοχή μελέτης παρατηρήθηκαν τα ιζήματα του σχηματισμού Αγίας Βαρβάρας, τα οποία έχουν ηλικία Μεσσήνιο. Αποτελούνται, γενικά, από βιοκλαστικούς ασβεστόλιθους των οποίων η απόθεση άρχισε την περίοδο του Ανώτερου Τορτονίου – Μεσσηνίου. Τα κατώτερα τμήματα της ακολουθίας αποτελούνται από αναμιγμένα κλαστικά προϊόντα αποσάθρωσης με ανθρακικής σύστασης αποθέσεις μικρού θαλάσσιου βάθους. Αυτοί οι μαργαϊκοί ασβεστόλιθοι βρίσκονται σε ασυμφωνία όχι μόνο με τα υποκείμενα στρώματα του σχηματισμού Αμπελούζου αλλά και με τις αλπικές ενότητες τις οποίες καλύπτουν απ’ ευθείας στην κεντρική και νότια περιοχή. Σύμφωνα με χρονολόγηση της επαφής του με τον υποκείμενο σχηματισμό Αμπελούζου, άρχισε να αποτίθεται πριν από 6,941 Ma. Η ασυμφωνία με τις υποκείμενες ενότητες συνδυάζεται τις περισσότερες φορές με την ύπαρξη κροκαλοπαγούς, άλλοτε με μικρές και άλλοτε με μεγάλες κροκάλες, ποικίλης σύστασης και πάχους που δεν ξεπερνάει τα δύο μέτρα. Συχνά απαντούν τα απολιθώματα Lithothamnium, Clypeaster, Pecten.

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

Τηλεπισκόπηση

Τα ψηφιακά δεδομένα τηλεπισκόπησης που υπήρχαν διαθέσιμα για περαιτέρω επεξεργασία ώστε να είναι δυνατή η ανάδειξη τεκτονικών δομών και τα όρια των επιφανειακών εμφανίσεων των διαφόρων λιθολογιών, αφορούν πολυφασματικές δορυφορικές εικόνες LANDSAT-7/ETM+, SPOT-4, IKONOS-2 καθώς και μωσαϊκό παγχρωματικών ορθοφωτογραφιών. Η επεξεργασία των παραπάνω δεδομένων έγινε μέσω εξειδικευμένων λογισμικών πακέτων, σχετικών με την ψηφιακή επεξεργασία και ανάλυση δορυφορικών εικόνων, ξεκινώντας από τη διαδικασία γεωμετρικής ταύτισης των ψηφιακών εικόνων σε ενιαίο σύστημα γεωγραφικών συντεταγμένων. Στη συγκεκριμένη περίπτωση όπου χρησιμοποιούνται εικόνες με πολύ μεγάλη χωρική διακριτική ικανότητα, σε περιοχές με έντονη τοπογραφία αλλά και σε περιπτώσεις που χρησιμοποιούνται αεροφωτογραφίες για την παραγωγή μωσαϊκών σε ενιαίες ψηφιακές εικόνες, είναι απαραίτητη η συμμετοχή του παράγοντα «επιφανειακό ανάγλυφο», στην διαδικασία της γεωμετρικής διόρθωσης. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται ορθοαναγωγή και μέσω αυτής, στις νέες συντεταγμένες του κελιού, λαμβάνεται υπ’ όψιν και το υψόμετρο της νέας θέσης, κατά τη διαδικασία ταύτισης των δεδομένων μεταξύ τους. Δεν διαφέρει πολύ από τη γεωμετρική διόρθωση, εκτός του γεγονότος ότι, συνήθως, χρησιμοποιείται ένα ψηφιακό μοντέλο αναγλύφου με ανάλυση αντίστοιχη της χωρικής διακριτικής ικανότητας της εικόνας. Σε σχετικά επίπεδες περιοχές, τα αποτελέσματα της ορθοαναγωγής δεν είναι πολύ διαφορετικά, όμως σε περιοχές με έντονη αυξομείωση του αναγλύφου, είναι απαραίτητη ώστε να επιτευχθεί μεγάλη ακρίβεια. Η ψηφιοποίηση του τοπογραφικού υποβάθρου από διαγράμματα της Γ.Υ.Σ. με κλίμακα 1:5.000 και η κατασκευή ψηφιακού μοντέλου αναγλύφου υψηλής ακρίβειας και μεγάλης ανάλυσης, βοήθησε στην ορθοαναγωγή όλων των δεδομένων τηλεπισκόπησης, με σκοπό τον συνδυασμό των χωρίς χωρικές στρεβλώσεις που θα οδηγούσαν σε λάθος συμπεράσματα. Η μεθοδολογία, εκτός της συμβατικής παρατήρησης της περιοχής με συνδυασμούς καναλιών είτε από το ορατό ή το υπέρυθρο τμήμα του φάσματος συμπεριλαμβάνει τη δημιουργία λόγων μεταξύ καναλιών, οι οποίοι είναι χρήσιμοι στη διάκριση μεταξύ τύπων πετρωμάτων που έχουν σχετικά μεγάλες περιεκτικότητες σε ορισμένα στοιχεία. Η τεχνική συμπεριλαμβάνει τη δημιουργία μιας νέας εικόνας βασισμένης στο λόγο των ψηφιακών τιμών δύο επιλεγμένων φασματικών ζωνών, για κάθε κελί. Η επιλογή των φασματικών ζωνών εξαρτάται από γνώση των φασματικών χαρακτηριστικών των αντικειμένων που χρειάζεται να αναδειχθούν. Γενικά, η διαίρεση φασματικών καναλιών είναι μια μέθοδος, με την οποία δημιουργούνται ψευδέγχρωμες εικόνες που βελτιώνουν τις λεπτές χρωματικές διαφοροποιήσεις μεταξύ των επιφανειακών υλικών, που συχνά είναι δύσκολο να ανιχνευτούν στις αρχικές εικόνες. Αν και οι λόγοι καναλιών είναι η πιο διαδεδομένη μέθοδος μαθηματικής επεξεργασίας των πρωτογενών τιμών των κελιών μιας εικόνας, είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι μπορεί να γίνουν όλων των ειδών οι μαθηματικές πράξεις, αρκεί να υποστηρίζονται από το λογισμικό επεξεργασίας τους. Η χρωματική κλίμακα μιας εικόνας που έχει προκύψει από τη διαίρεση των τιμών των κελιών, δύο καναλιών, έχει τις 256 διαβαθμίσεις του γκρι και το ιστόγραμμά της μπορεί να μετασχηματιστεί με τους κλασσικούς τρόπους, ώστε να βελτιωθεί η οπτική της παρουσίαση. Οποιοιδήποτε τρεις λόγοι καναλιών μπορούν να συνδυαστούν στα τρία βασικά χρώματα (R,G,B) και να σχηματιστεί μια ψευδέγχρωμη εικόνα. Οι νέες εικόνες που προκύπτουν, πολλές φορές περιέχουν μεγαλύτερη γεωλογική πληροφορία, αφού δημιουργείται μεγαλύτερη αντίθεση μεταξύ περισσότερων στοιχείων, καθότι λαμβάνονται υπ’ όψιν περισσότερες φασματικές περιοχές. Το βασικό μειονέκτημα σε αυτή τη διαδικασία είναι η πολύ συχνή ανάδειξη θορύβου, η οποία εκφράζεται μέσα από σειρές κελιών με μηδενική τιμή. Σε γενικές γραμμές έχει αποδειχθεί ότι τα πετρώματα με υψηλή περιεκτικότητα σε ορυκτά στα οποία συμμετέχουν σιδηρούχα οξείδια, παρουσιάζουν μεγάλη φωτεινότητα, μετά την εφαρμογή του λόγου με αριθμητή το κανάλι 3 και παρονομαστή το κανάλι 2 του των δορυφορικών εικόνων LANDSAT 7- ETM+. Ακόμη, ο λόγος με αριθμητή το κανάλι 5 και παρονομαστή το κανάλι 4 των ίδιων εικόνων, αναδεικνύει τα πετρώματα που συνίστανται από μεγάλη περιεκτικότητα σε ορυκτά που περιέχουν σίδηρο. Επίσης, η εφαρμογή του λόγου με αριθμητή το κανάλι 5 και παρονομαστή το κανάλι 7 των ίδιων εικόνων, αναδεικνύει τις περιοχές με υψηλή συγκέντρωση αργίλου, που συνήθως σχετίζεται με την χημική εξαλλοίωση των επιφανειακών στρωμάτων του υποβάθρου. Φυσικά, οι ιδανικές συν- θήκες εφαρμογής των παραπάνω λόγων αφορούν πλήρη απαλοιφή των ατμοσφαιρικών επιδράσεων και την πλήρη απουσία βλάστησης. Όμως σε κάθε περίπτωση η μεθοδολογία αυτή είναι ενδεικτική για επιφανειακές αλλαγές που αξίζουν την υπαίθρια διερεύνησή τους. Για γεωλογικές εφαρμογές, είναι αρκετά συχνή η σύνθεση ψευδέγχρωμων εικόνων με λόγους δύο φασματικών καναλιών των εικόνων LANDSAT 7/ETM+, όπως είναι για παράδειγμα η χρησιμοποίηση του συνδυασμού 3/1, 5/4, 5/7 (R,G,B), με σκοπό να διακριθούν διαφορετικά είδη πετρωμάτων (Σχ. 3) ή των λόγων 4/3, 3/1 και 5/7 (Σχ. 4) για την καταγραφή επιφανειακών εξαλλοιώσεων λόγω παρουσίας νερού και μεγάλων εναλλαγών θερμοκρασίας και υγρασίας. Όσον αφορά στο τμήμα της μεθοδολογίας που αφορά στην Τηλεπισκόπηση, αυτό συμπληρώνεται από την διαδικασία της συγχώνευσης των δεδομένων που προέρχονται από διαφορετικές πηγές. Η συγχώνευση των δεδομένων (merging) έδωσε μία νέα ώθηση την τελευταία δεκαετία, με σκοπό την καλύτερη αξιοποίηση της πληθώρας των δεδομένων που παρέμεναν ανεκμετάλλευτα σε πολλές εφαρμογές. Τα τελικά προϊόντα παρέχουν πολλές φορές αυξημένες ικανότητες ερμηνείας, αφού συνδυάζονται δεδομένα με διαφορετικά χαρακτηριστικά.

Μια έγχρωμη εικόνα, η οποία απεικονίζεται με το συνδυασμό των τριών βασικών χρωμάτων, μετασχηματίζεται στο συνδυασμό έντασης- χροιάς-καθαρότητας. Στο αποτέλεσμα της εφαρμογής του μετασχηματισμού αυτού, απομονώνεται ο παράγοντας ένταση, ο οποίος περιλαμβάνει τις πληροφορίες σχετικά με τις αλλαγές του φωτισμού που οφείλονται στις μεταβολές του αναγλύφου. Αντίθετα, παραμένουν οι δύο άλλοι παράγοντες, που περιέχουν τις φασματικές πληροφορίες, που αντιστοιχούν στην ανακλαστικότητα της επιφάνειας. Ο παράγοντας ένταση αντικαθίσταται από μια παγχρωματική εικόνα μεγαλύτερης διακριτικής ικανότητας και γίνεται εκ νέου μετασχηματισμός στα τρία βασικά χρώματα. Μετά από αυτόν το νέο μετασχηματισμό, δημιουργείται μια νέα εικόνα με τα ίδια φασματικά χαρακτηριστικά αλλά με καλύτερη χωρική ανάλυση. Ένα βασικό μειονέκτημα αυτής της μεθόδου, είναι ότι μπορούν να συμμετέχουν μόνο τρία κανάλια κάθε φορά και κατά συνέπεια, θα πρέπει να επαναλαμβάνεται η διαδικασία για κάθε συνδυασμό καναλιών.

Η μεθοδολογία που εξασφαλίζει μεγαλύτερη διακριτική ικανότητα σε όλα τα κανάλια βασίζεται στην ανάλυση των κυρίων συνιστωσών (principal component analysis). Η ανάλυση αυτή γίνεται μέσα από στατιστικές διεργασίες, το αντικείμενο των οποίων είναι πέρα από το αντικείμενο της παρούσας εργασίας. Η ουσία είναι ότι μέσα από αυτήν τη διαδικασία υπολογισμού, αναλύεται η πληροφορία που έχει καταγραφεί σε κάθε κελί και αυτή που είναι κοινή για όλες τις φασματικές ζώνες, καθορίζεται ως πρώτη κύρια συνιστώσα. Το περιεχόμενό της σχετίζεται με την παγχρωματική πληροφορία της πολυφασματικής εικόνας και κατά συνέπεια μπορεί να αντικατασταθεί με μια παγχρωματική εικόνα μεγαλύτερης χωρικής ανάλυσης. Στο τέλος της μεθοδολογίας η εικόνα αναδομείται με μεγαλύτερη διακριτική ικανότητα, χωρίς να έχουν αλλοιωθεί οι τιμές των κελιών που αντιπροσωπεύουν την ανάκλαση που έχει καταγραφεί στις διάφορες φασματικές περιοχές. Η τελευταία μεθοδολογία εφαρμόστηκε στη συγχώνευση πολυφασματικών δεδομένων από εικόνα LANDSAT-7/ETM+ με το μωσαϊκό από αεροφωτογραφίες, με διακριτική ικανότητα μικρότερη του ενός μέτρου, ενώ σε όλα τα δεδομένα είχε γίνει ήδη ορθοαναγωγή και ταύτιση (Σχ. 5). Το τελικό αποτέλεσμα θεωρήθηκε ιδανικό για την περίπτωση της γεωλογικής χαρτογράφησης της περιοχής, αφού το προϊόν που δημιουργήθηκε έχει όλα τα φασματικά χαρακτηριστικά μιας δορυφορικής εικόνας LANDSAT-7 αλλά με σαφώς καλύτερη χωρική διακριτική ικανότητα (<1μ). Είναι επίσης σημαντικό να αναφερθεί ότι η ίδια διαδικασία επαναλήφθηκε με τα προϊόντα που προέκυψαν από την εκτέλεση λόγων μεταξύ των καναλιών και αναφέρθηκαν προηγουμένως. Κατά συνέπεια, η οριοθέτηση των επαφών που χαρτογραφήθηκαν λόγω της διαφορετικής ορυκτολογικής σύστασης των διαφόρων λιθολογικών εμφανίσεων ή ακόμα και του μανδύα αποσάθρωσής των, γίνεται με πάρα πολύ μεγάλη ακρίβεια. Ο συνδυασμός των παραπάνω τεχνικών με την εργασία υπαίθρου δίνει μεγάλη αξιοπιστία στη γεωλογική χαρτογράφηση, η οποία αποτελεί τη βάση στην οποία στηρίζεται η μορφοτεκτονική αναδόμηση της περιοχής.

Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών

Εκτός από τα παραπάνω προϊόντα που έχουν ιδιότητες προσανατολισμένου χάρτη δύο διαστάσεων, θεωρήθηκε αναγκαία η τρισδιάστατη απεικόνιση της περιοχής και μέσω διαδικασιών εικονικής πραγματικότητας, να βοηθηθεί η διαδικασία της εξαγωγής συμπερασμάτων σχετικά με τη χωροθέτηση των ρηξιγενών ζωνών και κατά συνέπεια την οριοθέτηση των διαφόρων ρηξιτεμαχών. Ο συνδυασμός των συγχωνευμένων εικόνων, με πολύ καλή χωρική διακριτική ικανότητα και των ψηφιακών μοντέλων αναγλύφου, πολύ μεγάλης χωρικής ανάλυσης, έδωσε τη δυνατότητα για υψηλής ποιότητας τρισδιάστατες απεικονίσεις. Οι απεικονίσεις αυτού του τύπου δίνουν μια νέα διάσταση στις γεωλογικές παρατηρήσεις, αφού εκμεταλλευόμενοι τους ενσωματωμένους αλγορίθμους ορισμένων λογισμικών, είναι δυνατή η αλλαγή της γωνίας θέασης, είτε σε σχέση με τον ορίζοντα, είτε σε σχέση με το βορά. Οι δυνατότητες αυτές δίνουν την αίσθηση της υπαίθριας κατάστασης, που αφ’ ενός έχουν πολύ μεγάλη λεπτομέρεια, αλλά αφ’ ετέρου πρόκειται για εικονική πραγματικότητα, η οποία αρκετές φορές δεν έχει τόσο μεγάλη σχέση με την αληθινή εικόνα. Η μεγαλύτερη προσπάθεια για την επίτευξη του καλύτερου οπτικού αποτελέσματος γίνεται στη φάση ορθοαναγωγής της εικόνας, η οποία χρησιμοποιείται για να «καλύψει» το ανάγλυφο, που δημιουργείται με βάση τις υψομετρικές τιμές των κελιών του ψηφιακού μοντέλου. Ουσιαστικά, στην τιμή κάθε κελιού ενσωματώνεται η υψομετρική πληροφορία και αυτό τοποθετείται στο απόλυτο υψόμετρο, διατηρώντας παράλληλα και την φασματική πληροφορία. Το ίδιο μπορεί να γίνει και με διανυσματικά επίπεδα πληροφορίας (π.χ. ρηξιγενείς ζώνες, λιθολογικά όρια) με απώτερο στόχο τη διόρθωση και λεπτομερή αποτύπωσή τους. Μέσα σε αυτές τις δυνατότητες περιλαμβάνεται η αλλαγή της ψευδοσκίασης, με εικονική αλλαγή της θέσης της φωτεινής πηγής, που υποκαθιστά τον ηλιακό φωτισμό. Με αυτόν τον τρόπο αναδεικνύονται γεωλογικά όρια, τα οποία συνήθως ταυτίζονται με γεωμορφολογικές δομές που είναι δύσκολο να ανιχνευθούν σε δύο διαστάσεις και τελικά γίνεται σωστή διάκριση των τεκτονικών ρηξιτεμαχών που χρειάζονται για την προσομοίωση της μορφοτεκτονικής εξέλιξης της περιοχής. Συνολικά διακρίθηκαν 15 ρηξιτεμάχη, για κάθε ένα από τα οποία υπολογίστηκε η κίνησή του από την περίοδο του ανώτερου Τορτονίου μέχρι και σήμερα, με βάση τους σχηματισμούς που τα καλύπτουν, τα στρωματογραφικά χαρακτηριστικά τους και την κινηματική ιστορία που τους προσδίδουν τα ρήγματα που τα οριοθετούν (Σχ. 6). Στην κινηματική ιστορία του κάθε ρηξιτεμάχους συμπεριλήφθηκε το υψόμετρο στο οποίο βρισκόταν κατά τη διάρκεια απόθεσης των μεταλπικών ιζημάτων αλλά και η σημερινή του θέση και μορφολογία. Για την εφαρμογή της μεθοδολογίας και την τελική μορφο-τεκτονική εξέλιξη της περιοχής χρειάστηκε να ληφθούν ορισμένες παραδοχές, που όμως κρίνεται ότι δεν μπορεί να αλλοιώσουν το τελικό αποτέλεσμα σε ότι αφορά στην σχετική κίνηση των ρηξιτεμαχών. Οι παραδοχές αυτές σχετίζονται με το αρχικό μορφολογικό ανάγλυφο των ρηξιτεμαχών πριν τη βύθισή τους και μετά την ανάδυσή τους από τη λεκάνη ιζηματογένεσης και κατ’ επέκταση αν ο βαθμός διάβρωσης είναι ομοιόμορφος σε ολόκληρη την περιοχή.

ΜΟΡΦΟ-TEKTONIKH ΕΞΕΛΙΞΗ

Ξεκινώντας από την περίοδο του Νεογενούς, οπότε και η περίοδος της αλπικής παραμόρφωσης και τοποθέτησης των γεωτεκτονικών καλυμμάτων βρίσκεται στο τέλος της, η περιοχή αναδύεται (Σχ. 7a) και δημιουργείται το ανάγλυφο του αλπικού υποβάθρου που θα αποτελέσει στη συνέχεια τον πυθμένα της μεταλπικής λεκάνης ιζηματογένεσης (Σχ. 7b). Στη συνέχεια, σε χρονική περίοδο που προηγείται της απόθεσης του σχηματισμού Αμπελούζου (Ανώτερο Τορτόνιο), φαίνεται να ενεργοποιήθηκε μια εφελκυστική τεκτονική ζώνη με διεύθυνση ΒΑ-ΝΔ, η οποία βυθίζει το ΒΔ τμήμα, σε σχέση με το ΝΑ που ανυψώνεται σχετικά (Σχ. 7c). Άμεσο αποτέλεσμα αυτών των κανονικών ρηγμάτων, με κλίση προς τα ΒΔ, που συνθέτουν τη ζώνη, είναι ο διαχωρισμός του αλπικού παλαιοαναγλύφου σε δύο τμήματα. Στο ΒΔ τμήμα, που συνεχίζει να βυθίζεται κατά το Τορτόνιο, αποτίθενται οι μαργαϊκοί ορίζοντες του σχηματισμού Αμπελούζου. Το ΝΑ τμήμα που ανυψώθηκε, παραμένει εκτός της λεκάνης ιζηματογένεσης του Τορτονίου. Στο τέλος της περιόδου του Ανώτερου Τορτονίου, και όσο το ΒΔ τμήμα βρισκόταν κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας και εξελισσόταν η ιζηματογένεση του σχηματισμού του Αμπελούζου, το εντατικό πεδίο που φαίνεται να αλλάζει. Τα συνιζηματογενή ρήγματα που εντοπίστηκαν στην περιοχή έχουν διεύθυνση ΒΔ-ΝΑ και κανονικό χαρακτήρα. Ανάλογες δομές εντοπίστηκαν και σε ορίζοντες του σχηματισμού της Αγ. Βαρβάρας και κατά συνέπεια το ίδιο εντατικό πεδίο συνεχίστηκε και μετά την καταβύθιση ολόκληρης της περιοχής. Η τεκτονική ζώνη που ενεργοποιήθηκε και είχε ως αποτέλεσμα την καταβύθιση της περιοχής, θα πρέπει να έχει διεύθυνση εγκάρσια στη ΒΑ-ΝΔ, ώστε να επηρεάσει και τα δύο τμήματα της περιοχής, ενώ η κλίση της οφείλει να είναι προς τη λεκάνη ιζηματογένεσης, δηλαδή προς τα ΝΔ (Σχ. 7d). Η ηλικία της κίνησης προσδιορίζεται να έγινε πριν από 6,9 εκατομμύρια χρόνια οπότε και ξεκινάει η απόθεση των ιζημάτων του σχηματισμού της Αγίας Βαρβάρας με ηλικία Μεσσήνιο. Σε όλες τις παραπάνω χρονικές περιόδους παρέμειναν εκτός λεκανών ιζηματογένεσης οι κορυφές των Αστερουσίων που βρίσκονται ανατολικότερα αλλά και οι κορυφές στα ακρωτήρια Κεφάλι και Καλόγηρος, δημιουργώντας παλαιονησίδες (Σχ. 7e). Μετά το Μεσσήνιο άρχισε η σταδιακή ανάδυση της περιοχής με ταυτόχρονη αλλαγή του εντατι- κού πεδίου, το οποίο παραμένει όμως εφελκυ- στικού τύπου (Σχ. 7f). Ο κύριος άξονας παραμόρφωσης έχει (σημερινή) διεύθυνση ΒΔ-ΝΑ ως ΒΒΔ-ΝΝΑ. Δημιουργούνται ρηξιγενείς ζώνες με διεύθυνση ΝΔ-ΒΑ ως ΔΝΔ-ΑΒΑ (Σχ. 7h). Την ίδια διεύθυνση έχουν άξονες πτυχών, που δημιουργήθηκαν είτε από πάρελξη κοντά σε ρηξιγενείς ζώνες, είτε από κάμψεις λόγω βαρύτητας, καθώς τα κανονικά ρήγματα που δραστηριοποιούνται είναι λιστρικού τύπου, με σχετικά μικρή κλίση και καταλήγουν στο μεγάλο ρήγμα αποκόλλησης της Νότιας Κρήτης, προκαλώντας τη στρέψη των ρηξιτεμαχών για την πλήρωση του κενού χώρου που δημιουργείται στο βάθος. Η πιο πρόσφατη κίνηση της περιοχής αφορά την περιστροφή, γύρω από οριζόντιο άξονα του συνόλου της περιοχής και σχετίζεται με την ανύψωση του νοτιοανατολικού τμήματος με ταυτόχρονη βύθιση του βορειοδυτικού τμήματος. Ο άξονας αυτής της περιστροφής τοποθετείται κατά προσέγγιση στη διεύθυνση ΒΑ- ΝΔ. Η μεγαλύτερη σχετική ανύψωση παρατηρείται στις νότιες ακτές όπου σχηματίζονται τα φαράγγια Μαρτσέλο και Αγιοφάραγγο, κυρίως λόγω της έντονης κατά βάθος διάβρωσης. Αντίθετα, τα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά των ΒΔ ακτών οδηγούν στο συμπέρασμα ότι υπάρ- χει σχετική βύθισή τους.

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕΘΟΔΟΥ

Η μεθοδολογία που παρουσιάστηκε αφορά την συνένωση αρκετών καινοτόμων κα κλασσικών τεχνικών με μοναδικό στόχο την ακριβέστερη αναπαράσταση των επιφανειακών μετακινήσεων μιας περιοχής. Η πολυπαραμετρική προσέγγιση μιας περιοχής αποτελεί σημαντικότατο παράγοντα στην εφαρμογή της τεχνικής της αναδόμησης, όταν απώτερος στόχος είναι η μορφοτεκτονική εξέλιξή της. Η ακριβής αποτύπωση των στρωματογραφικών και τεκτονικών επαφών καθώς και τα χαρακτηριστικά τους, μέσω των οποίων προκύπτει η ιστορία τους, είναι το πιο σημαντικό κομμάτι της μεθοδολογίας που περιγράφεται και σε αυτό συμβάλλει καθοριστικά η σωστή εκμετάλλευση των δεδομένων τηλεπισκόπησης καθώς και των προϊόντων που προκύπτουν από την επεξεργασία τους. Η αύξηση της χωρικής διακριτικής ικανότητας επιτρέπει την λεπτομερέστερη τοποθέτηση σημαντικών επαφών και κατά συνέπεια την ακριβέστερη διάκριση των ρηξιτεμαχών που συμμετέχουν στην παλινσπαστική διαδικασία. Η εισαγωγή των δεδομένων αυτών σε σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών με δυνατότητα αναγνώρισης της τρίτης διάστασης αποτελεί σημαντικότατο βήμα και πρέπει να γίνεται προσεκτικά, αφού ενδέχεται να επηρεάσει την αναδόμηση προς τις παρελθόντες περιόδους. Έτσι, κι ενώ συνεχίζεται η επανατοποθέτηση των ρηξιτεμαχών σε διαφορετικές θέσεις είτε με κατακόρυφες ή οριζόντιες κινήσεις προσαρμόζεται η κοινή, για όλη την περιοχή, επιφάνεια της θάλασσας. Με τον τρόπο αυτό δίνεται η δυνατότητα να προσομοιώνεται η σχετική κίνηση των ρηξιτεμαχών έχοντας ως σημείο αναφοράς την ελεύθερη επιφάνεια της θάλασσας. Τα τεκτονικά στοιχεία (ρήγματα, περιστροφές ρηξιτεμαχών κλπ.) δίνουν πληροφορίες για τις πιο πρόσφατες κινήσεις, ενώ τα στρωματογραφικά δεδομένα τροφοδοτούν το μοντέλο της αναπαράστασης με πληροφορίες σχετικά με το περιβάλλον δημιουργίας των σχηματισμών (βάθος απόθεσης κλπ). Τα αποτελέσματα κρίνονται άκρως ικανοποιητικά αφού ανταποκρίνονται σε μεγάλο ποσοστό στην πραγματικότητα, χωρίς αυτό να σημαίνει ότι δεν υπάρχουν αποκλίσεις από την αληθινή γεωλογική ιστορία της περιοχής. Μάλιστα, αρκετές ήταν οι φορές όπου δεν συμβάδιζαν τα δεδομένα μεταξύ τους και μετά από νέα υπαίθρια εργασία γινόταν αντιληπτό κάποιο νέο στοιχείο που είτε αφορούσε κάποιο καλυμμένο ρήγμα (και κατά συνέπεια άλλαζαν εκ νέου τα όρια των ρηξιτεμαχών), είτε κάποια λανθασμένη μέτρηση ή ακόμα και κακή εκτίμηση κάποιας επαφής. Σε γενικές γραμμές, οι παραδοχές που γίνονται σχετικά με το αρχικό ανάγλυφο αλλά και τον τρόπο δημιουργίας της σημερινής μορφολογίας κρίνονται ως αναγκαίες, καθώς δεν έχει αναπτυχθεί ικανοποιητική μεθοδολογία για τον υπολογισμό της διάβρωσης σε αντίστοιχη κλίμακα. Δε φαίνεται, πάντως, να επηρεάζεται το τελικό αποτέλεσμα σε μεγάλο βαθμό. Η εφαρμογή της μεθοδολογίας που περιγράφεται, σε τεκτονικά ενεργές περιοχές, όπως η Κρήτη, όπου υπάρχουν σημαντικότατες κατακόρυφες και οριζόντιες κινήσεις κατά τη διάρκεια της Νεογενούς περιόδου, μπορεί να δώσει απαντήσεις σε σημαντικά ερωτήματα που αφορούν τη γεωλογική ιστορία τους. Η σύνδεση μικρότερων περιοχών σε ένα ευρύτερο γεωτεκτονικό πλαίσιο μπορεί να γεννήσει ακόμη και νέα ερωτηματικά με απώτερο στόχο τη βελτίωση των γνώσεων που έχουμε για το γεωλογικό παρελθόν και η συμμετοχή τεχνικών τηλεπισκόπησης και συστημάτων διαχείρισης γεωγραφικών πληροφοριών είναι αναγκαία και επιβεβλημένη.