Επεξεργασία διαχρονικών μετρήσεων βαρύτητας στη Ν. Θήρα

Abstract

Η Σαντορίνη ανέκαθεν αποτελούσε περιοχή παγκοσμίου ενδιαφέροντος για την επιστημονική κοινότητα εξαιτίας της ύπαρξης ενεργού ηφαιστείου. Το Εργαστήριο ανώτερης Γεωδαισίας της Σχολής Αγρονόμων Τοπογράφων Μηχανικών του ΕΜΠ ευτύχησε να έχει διατηρήσει στο αρχείο της μετρήσεις βαρύτητας από δύο διαφορετικές χρονικές περιόδους (1976 και 1982). Οι μετρήσεις αυτές συμπληρώθηκαν με τιμές απόλυτης Βαρύτητας της Γεωγραφικής Υπηρεσίας Στρατού για τη περιοχή με έτος αναφοράς το 1999. Μετά το καθορισμό του θεωρητικού πλαισίου επεξεργασίας και εκμετάλλευσης της βαρυτικής πληροφορίας αλλά και το σαφή διαχωρισμό μεταξύ των όρων ανωμαλία και διαταραχή βαρύτητας έγινε μία υποδειγματική επίλυση των βαρυτομετρικών μετρήσεων, οι οποίες πλέον έχουν καταγραφεί σε μία ενιαία βάση δεδομένων. Από την επεξεργασία αυτή προέκυψαν, έπειτα από συνόρθωση τιμές απόλυτης βαρύτητας για κάθε εποχή. Το συμπέρασμα από την επίλυση είναι ότι κατά το 1976 υπήρχε μία πάρα πολύ καλή κατανομή των σημείων αλλά δεν έγιναν πάρα πολλές πλεονάζουσες μετρήσεις για να ισχυροποιηθεί η συνόρθωσή τους. Αντίθετα για το 1982 έγιναν πολλές επαναλαμβανόμενες μετρήσεις οι οποίες επέτυχαν ισχυρή ακρίβεια αλλά η κατανομή και το πλήθος των μετρήσεων δεν επιτρέπουν την παραγωγή ενός πολύ αναλυτικού βαρυτικού χάρτη για τη περιοχή. Αντίστοιχα από τις τιμές που παραχωρήθηκαν από τη ΓΥΣ, βλέπουμε ότι και πάλι η κατανομή τους δεν είναι ικανοποιητική και επιπλέον οι τιμές αυτές αναφέρονται κυρίως σε παραθαλάσσιους σταθμούς με αποτέλεσμα να μην υπάρχει επαρκής πληροφορία για τη κατανομή των πετρωμάτων σε όλο το νησί. Παρά τα παραπάνω προβλήματα δημιουργήθηκαν χάρτες διαταραχών βαρύτητας ελευθέρου αέρα, απλών και πλήρων διαταραχών Bouger για κάθε εποχή. Από τους χάρτες αυτούς προκύπτουν χρήσιμα συμπεράσματα για τη γεωλογική δομή του νησιού όπως η ύπαρξη υψηλών τιμών πλήρους διαταραχής Bouger στον Ορεινό όγκο του Προφήτη Ηλία (που αναμενόταν λόγω προ –ηφαιστειακών πετρωμάτων ) αλλά και πλησίον του Αθηνιού και στις τρείς εποχές που μελετήθηκαν. Παράλληλα καταδείχθηκαν περιοχές με πολύ χαμηλές τιμές στο Ακρωτήρι αλλά και στο Κολούμπο της Ν. Θήρας γεγονός όχι και τόσο αναμενόμενο με τα μέχρι σήμερα δεδομένα. Περαιτέρω ανάλυση των χαρτών περιλαμβάνει το διαχωρισμό regiοnal και residual διαταραχών βαρύτητας. Για να γίνει αυτό βρέθηκε η καλύτερη regional επιφάνεια για τη περιοχή με τη συνάρτηση trend ArcMap δευτέρου βαθμού, έπειτα από δοκιμές, η οποία μάλιστα εμφανίζει και τη γενική διεύθυνση Νοι Χριστιανά – Αμοργός, της μεγάλης έκτασης πλήρους διαταραχής Bouger. Από τη μελέτη της υπολειπόμενης βαρύτητας προσδιορίστηκαν οι τοπικές ανωμαλίες για κάθε εποχή. Μάλιστα η διαχρονική σύγκρισή των χαρτών που προέκυψαν δεν οδήγησαν σε κάποιο ιδιαίτερα χρήσιμο συμπέρασμα σχετικά με τη γεωδυναμική μεταβολή της περιοχής. Αντίθετα πολύ χρήσιμα συμπεράσματα προέκυψαν από τη δημιουργία τομών σε επιλεγμένες θέσεις και σύγκριση του βαρυτικού προφίλ που προκύπτει με την τοπογραφία της περιοχής. Από τα προφίλ αυτά εντοπίστηκε ένα ρήγμα στη περιοχή του Ακρωτηρίου με διεύθυνση Νοι Χριστιανά –Φυρά, το οποίο μελετήθηκε ενδελεχώς και για το οποίο έγινε μία υπόθεση για τη δομή των πετρωμάτων της περιοχής που εντοπίστηκε. Τέλος έγινε μία απλή εφαρμογή της μεθόδου του Nettleton και προσδιορίστηκε η μέση πυκνότητα των επιφανειακών πετρωμάτων της περιοχής του Αθηνιού με τιμή 2232Kg/m3.

For the scientific community, Santorini had always been an area of world interest because of the active volcano. Dionysos Satellite Observatory of the School of Rural and Surveying Engineering at the National Technical University of Athens has kept files with gravity measurements data from two different time periods (1976 and 1982). Besides these measurements new measurements were assigned, with reference year 1999, by HGMA. After having specified the theoretical frame of gravity data processing and maximization and also having accomplished the clear division between the term gravity anomaly and gravity disturbance, took place a unique settlement of gravity measurements, which have been recorded on a united data base. By this processing and after the adjustment emerged absolute gravity values, for every period. We came into the conclusion that, around the year of 1976, there was a very good spots distribution but there were not enough excessive measurements that could strengthen the adjustment of the values. On the contrary at the year of 1982 numerous of repeated measurements which managed to accomplish a good accuracy took place but the distribution and the number of the measurements do not allow the production of a very analytical gravity map for the area.Respectively, with the values that were given by the HGMA we can see that, their distribution, once again, is not very satisfactory and also that these values are referring mainly to coastal stations, which means that there is not enough information about the distribution of the volcano rocks throughout the island. Despite de above problems, were planed enough gravity disturbances maps such as free air maps, simple and complete Bouger disturbances maps for every area. From these maps occur useful conclusions about the geological structure of the island, like the existence of high values of complete Brouge disturbance at the mountainous area of Prophet Ilia (something expected due to pro volcanic rocks existence) but also at the region of Athinio, for all three periods that we are referring to. Simultaneously were demonstrated areas of too low values at the Acrotiri and the Kolumbo, at the Island of Thira something that was not so much expected according to the so far data. Further analysis of the maps includes the division between regional and residual gravity disturbances. In order to happen that, was located, after trials, the best regional surface of the area, using the second grade function called trend at the Arc Map, which also appears the general direction, “Islands Christiana- Amorgos”, of the large magnitude of complete Bouger disturbance. The local anomalies were determined by studying the remaining gravity for every period. The timeless comparison between the maps that was designed did not lead to any special conclusion relatively to the geodynamical value change of the area. On the contrary were developed many useful conclusions, from the gravity profiles on specific spots and also was accomplished a comparison between them by the topography of the area. From these gravity profiles was located a breach around the region of Acrotiri with a direction to “Islands Christiana - Fira”, which was studied thoroughly and relatively to that, has been done an assumption about the structure of the volcano rocks of the area, that the breach was located. Finally there was a simple implementation of Nettleton method and was determined the average density of the surface volcano rocks on the region of Athinio that equals to 2232km/ m3.