Original paper
Beachrock-type calcarenitic tsunamites along the shores of the eastern Ionian Sea (western Greece) case studies from Akarnania, the Ionian Islands and the western Peloponnese
Vött, Andreas; Bareth, Georg; Brückner, Helmut; Curdt, Constanze; Fountoulis, Ioannis; Grapmayer, Ralf; Hadler, Hanna; Hoffmeister, Dirk; Klasen, Nicole; Lang, Franziska; Masberg, Peter; May, Simon Matthias; Ntageretzis, Konstantin; Sakellariou, Dimitris; Willershäuser, Timo
Zeitschrift für Geomorphologie, Supplementary Issues Volume 54 Supplementary Issue 3 (2010), p. 1 - 50
published: Jul 1, 2010
DOI: 10.1127/0372-8854/2010/0054S3-0018
ArtNo. ESP023105403001, Price: 29.00 €
Abstract
This paper presents geo-scientific evidence of beachrock-type calcarenitic tsunamites from three study areas in western Greece, namely from the Bays of Aghios Nikolaos (Akarnania), Langadakia (Cefalonia Island) and Aghios Andreas (Peloponnese). Geomorphological, sedimentological, micromorphological and geochemical studies were conducted to clarify depositional processes and the post-sedimentary evolution. Calcarenitic and locally conglomeratic carbonate crusts were studied in natural outcrops along the seafront and in vibracores. High-resolution topographic surveys and 3D-visualisation were carried out by differential GPS and LIDAR measurements. Tsunami impact was dated by a combined approach of radiocarbon, OSL and archaeological age determination and compared to local tsunami and earthquake chronologies.We found sedimentary structures such as basal unconformities, rip-up and intra-clasts, evidence of fining upward, thinning landward and upward increase in sorting as well as bi-to multimodal deposits and injection structures all of which are described as features typical of recent or historic tsunami deposits. Typically non-littoral sedimentary features such as load casts and convolute bedding further indicate gravity driven processes in water-saturated sheets of allochthonous deposits and are well known from, for example, turbidites. Moreover, thin section analyses revealed high-energy shock- and impact-borne cracking and shearing effects. Our results show that cementation of tsunami deposits may occur by post-depositional pedogenetic decalcification of higher sections and subsequent secondary carbonate precipitation in lower sections of tsunami deposits provided that they were deposited above sea level. The calcarenitic tsunamites encountered in the three study areas match the definition of beachrock sensu stricto. This is thus the first paper giving examples of beachrock sequences that are interpreted as partially cemented tsunami deposits. Consequently, beachrock is recommended not to be used as sea level indicator in future studies unless a tsunamigenic formation can be definitely excluded.Dating results brought to light young, mostly Holocene ages of tsunami sediments. In the Bay of Aghios Andreas, western Peloponnese, we found spectacular traces that Olympia's ancient harbour site Pheia was destroyed by tsunami impact in the 6th cent. AD and covered by a rapidly cemented, up to 3 m-thick beachrock-type tsunami deposit.
Kurzfassung
Dieser Aufsatz stellt geowissenschaftliche Belege für Beachrock-artige kalkarenitische Tsunamite aus drei Untersuchungsgebieten Westgriechenlands vor, nämlich der Bucht von Aghios Nikolaos (Akarnanien), der Bucht von Langadakia (Kephallonia) und der Bucht von Aghios Andreas (Peloponnes). Geomorphologische, sedimentologische, mikromorphologische und geochemische Analysen dienten der Klärung von Ablagerungsprozessen und der postsedimentären Entwicklung. Kalkarenitische und lokal konglomeratische Karbonatkrusten wurden in natürlichen Aufschlüssen entlang der Wasserlinie und in Schlaghammerbohrungen untersucht. Hochauflösende topographische Vermessungen und 3D-Visualisierungen wurden mit Hilfe von Differenzial-GPS und LIDAR durchgeführt. Tsunami-Ereignisse wurden mittels eines kombinierten Ansatzes aus Radiokohlenstoff-Analysen, OSL-Messungen und archäologischen Altersbestimmungen datiert und mit lokalen Tsunami- und Erdbebenchronologien verglichen.Vorgefundene sedimentäre Strukturen wie basale Erosionsdiskordanzen, rip-up und intra-clasts, Belege für fining upward- und thinning landward-Sequenzen und eine nach oben gerichtete Zunahme des Sortierungsgrades sowie bi- bis multimodale Ablagerungen und Injektionsstrukturen entsprechen Charakteristika sowohl rezenter als auch historischer Tsunamis. Desweiteren belegen Belastungsmarken (load casts) und Wickelschichtung (convolute bedding) Schwerkraft-induzierte Ver lagerungsprozesse in wassergesättigten Sequenzen allochthoner Ablagerungen, die in gewöhnlichen litoralen Systemen nicht vorkommen, aber beispielsweise von Turbiditen bekannt sind. Die Analyse von Dünnschliffen ergab außerdem Spuren hochenergetischer, schock- und impaktbürtiger Aufsprengungen und Zerscherungen im Mikrobereich. Unsere Untersuchungen belegen weiterhin, dass die Zementierung von Tsunami-Ablagerungen durch postsedimentäre pedogentische Entkalkung in höheren und sekundäre Karbonatausfällung in tieferen Schichten von Tsunami-Ablagerungen stattfinden kann, sofern diese Sedimente oberhalb des Meeresspiegel abgelagert wurden.Die in den drei Untersuchungsgebieten vorgefundenen kalkarenitischen Tsunamite entsprechen der Definition von Beachrock sensu stricto. Der vorliegende Aufsatz liefert daher erstmalig Beispiele für Beachrock-Sequenzen, die partiell zementierte Tsunami-Ablagerungen darstellen. Es wird daher empfohlen, von der Verwendung von Beachrock als Meeresspiegelindikator in zukünftigen Untersuchungen abzusehen, sofern eine tsunamigene Bildung des Vorkommens nicht ausgeschlossen werden kann.Die im Rahmen der Studie durchgeführten Datierungen erbrachten junge, meist holozäne Alter der Tsunami-Ablagerungen. In der Bucht von Aghios Andreas, westliche Peloponnes, konnten spektakuläre Belege für eine Zerstörung des antiken Hafens von Olympia im 6. Jahrhundert nach Christus und dessen Überdeckung durch rasch zementierte, bis zu 3 m mächtige Beachrock-artige Tsunami-Ablagerungen gefunden werden.