Γεωχημική μελέτη των ιζημάτων του πυθμένα και της λεκάνης απορροής της Λίμνης της Καστοριάς
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.
Λίμνη Καστοριάς, Γεωλογία, Γεωχημική έρευνα, Ίζημα ρέματος, Πλημμυρικό ίζημα, Λιμναίο ίζημα, Πυρήνες, Κοκκομετρία, Ποιοτικός έλεγχος, Ομαδική ανάλυση, Παραγοντική ανάλυση, Γεωχημική παλαιογεωγραφία, Γεωχημεία ελληνικών λιμνών, 551.304, 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
Networked Digital Library of Theses and Dissertations