Συμβολή στη μελέτη και καταγραφή της διάβρωσης από συμπύκνωση υδρατμών στο σπήλαιο Αγίου Γεωργίου στο Κιλκίς = Contribution to the study and documentation of condensation corrosion in Agios Georgios cave, Kilkis (Greece).

Αναστασία Καρακώστα


Το σπήλαιο Αγίου Γεωργίου στο Κιλκίς (Β. Ελλάδα) είναι ένα επισκέψιμο σπήλαιο που έχει δημιουργηθεί μέσα σε ασβεστολίθους ηλικίας Μέσο- Άνω Τριαδικό, που ανήκουν στην ενότητα Ντεβέ Κοράν Δουμπιά της Περιροδοπικής ζώνης (Kauffmann et al., 1976, Μουντράκης, 2010). Υπάγεται στα υπογενή σπήλαια της Ελλάδας, έχει έκταση 800m2 και χαρακτηρίζεται από μοτίβο λαβυρίνθου σε κάτοψη, εμφανίζοντας λιγοστούς θαλάμους και στενά και ψηλά περάσματα που ακολουθούν κυρίως τεκτονικές ασυνέχειες (Lazaridis, 2017, Karakosta et al., 2019).
Μια διαδικασία που μπορεί να δημιουργήσει δομές διάλυσης ή διεύρυνση περασμάτων και λαμβάνει χώρα στα σπήλαια όταν δεν είναι εντελώς πληρωμένα με νερό ή ιζήματα, είναι  η διάβρωση από συμπύκνωση υδρατμών (condensation corrosion). Το φαινόμενο αυτό έχει παρατηρηθεί στο σπήλαιο του Κιλκίς στο παρελθόν (Lazaridis, 2017) και εξετάζεται και τεκμηριώνεται στην παρούσα εργασία με λεπτομέρεια.
Παρατηρήθηκαν οι μορφές διάλυσης και απόθεσης στο σπήλαιο και έγιναν μετρήσεις στους θόλους, τα κοράλλια, τα υπολείμματα διαβρωμένων σπηλαιοθεμάτων, συλλέχθηκαν υδρατμοί από την ατμόσφαιρα, έγιναν μετρήσεις θερμοκρασίας στον αέρα, τα τοιχώματα και τα σπηλαιοθέματα. Επιπλέον έγιναν μορφολογικές τομές στους θόλους με διαβρωμένα σπηλαιοθέματα και τεκμηριώθηκαν φωτογραφικά οι παρατηρήσεις.
Με βάση τα δεδομένα που συλλέχθηκαν αναλύεται και συζητιέται η μορφολογία των δομών διάλυσης στο πέτρωμα και τα σπηλαιοθέματα και γίνεται μια εκτίμηση του χρονικού πλαισίου όπου έδρασε το φαινόμενο αυτής της διάβρωσης στο σπήλαιο.
Σήμερα, κατά τη διάρκεια του χειμώνα τουλάχιστον, το φαινόμενο είναι ανενεργό, χωρίς να μπορεί να αποκλειστεί η επίδρασή του κατά τη θερινή περίοδο ή σε ημέρες μεγάλης επισκεψιμότητας.
Με βάση το ελάχιστο πάχος της διάβρωσης υπολογίστηκε η περίοδος που μπορεί να έδρασε κατά το παρελθόν η διάβρωση λόγω συμπύκνωσης υδρατμών σε 60.000-600.000 Ka. Εκτιμάται ότι είναι πολύ πιθανό το φαινόμενο να λειτούργησε εντατικά κατά τη διάρκεια που λειτούργησαν οι φυσικές είσοδοι του σπηλαίου για τις οποίες εκτιμάται ότι λειτούργησαν για αρκετά μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από την ηλικία των απολιθωμάτων ή ότι ο ρυθμός διάβρωσης υπήρξε μεγαλύτερος από τον αναμενόμενο.

The Agios Georgios show cave is located at a small hill in the town of Kilkis (N. Greece). It has been formed in the limestones of Middle-Upper Triassic that belong to the Deve Koran-Doubia subzone of the Circum-Rhodope geotectonic zone (i.e. Mountrakis, 2010 and references therein). The cave is hypogene and covers an area of 800 m2. It is a 2-dimensional maze with narrow and high fracture-guided passages. Some chambers are mainly formed due to breakdown (Lazaridis, 2017, Karakosta et al., 2019).
A dissolution process that occurs in caves that are not totally filled with water or sediment is the condensation corrosion. This process has been observed in the Agios Georgios Cave of Kilkis, Greece (Lazaridis, 2017) and it is documented in detail and discussed in this study.
Dissolution forms and speleothems are observed and measured. In particular the three main axis of cupolas are measured, the size and coverage of coralloids on side walls and the thickness of corroded speleothems too. Vapors where condensed and collected for pH measurements and air and wall temperatures were measured in various places inside the cave. Furthermore, profiles and topographic diagrams of cupolas including corroded speleothems are drawn.  
On the basis of these data the cupola morphology is discussed and the duration of the condensation corrosion in the cave is also estimated, according to the rates of dissolution proposed in the literature.
Nowadays, the process is inactive during winter. However, it cannot be excluded to occur during summer or on days with many cave visitors.
Depending on the minimum thickness of corroded speleothems, the duration of condensation corrosion is estimated to 60.000-600.000 Ka. It is plausible that it mainly acted when the natural entrances of the cave where formed and thus it is expected that they remained open for much longer period than the fossils revealed up to now. Otherwise a significantly higher rate of dissolution has to be assumed.

Πλήρες Κείμενο:



Antonelou, A., Tsikouras, B., Papoulis, D., & Hatzipanagiotou, K. (2010). Investigation of the formation of speleothems in the Agios Georgios Cave, Kilkis (N. Greece). Bulletin of the Geological Society of Greece, 43(2), 876-885.

Auler, A. S., & Smart, P. L. (2004). Rates of condensation corrosion in speleothems of semi-arid northeastern Brazil. Speleogenesis and Evolution of Karst Aquifers, 2(2), pp 2.

Avramidis, P., Hong, J., Barnes, C., & James, J. J. (2001). A new method of measuring condensation corrosion. In 13th International Congress of Speleology, Brasilia, DF.

Bassiakos, J. E., & Tsoukala, E. (1996). ESR dating suitability of Quaternary fossil remains; a hyaenid tooth example and new data on the fauna from Agios Georgios Cave (Kilkis, Macedonia). In Proceedings 2nd Symposium of the Hellenic Archaeometrical Society (26-28 March 1993), Thessaloniki.

Cailhol, D., Audra, P., Nehme, C., Nader, F., Garašić, M., Heresanu, V., Gucel, S., Charalambidou, I., Satterfield, L., Cheng, H., & Edwards, R. L. (2019). The contribution of condensation-corrosion in the morphological evolution of caves in semi-arid regions: preliminary investigations in the Kyrenia range, Cyprus. In Acta Carsologica 48/1, 5-27.

Cigna, A. A., & Forti, P. (1986). The speleogenetic role of air flow caused by convection. 1st contribution. International Journal of Speleology, 15. pp 41-52.

De Freitas, C. R. & Schmekal, A. (2006). Studies of condensation/evaporation processes in the Glowworm Cave, New Zealand. International Journal of Speleology, 35(2), 3

Dotsika, E., Psomiadis, D., Zanchetta, D., Spyropoulos, N., Leone, G., Tzavidopoulos, I., & Poutoukis, D. (2010). Pleistocene palaeoclimatic evolution from Agios Georgios Cave speleothem (Kilkis, N. Greece). Bulletin of the Geological Society of Greece, 43(2), 886-895.

Dreybrodt, W., Gabrovšek, F., & Perne, M. (2016). Condensation corrosion: a theoretical approach. Acta carsologica, 34(2). 317–348.

Dublyansky, Y. V. (2013). 6.6 Karstification by Geothermal Waters. In J. Schroder & A. Frumkin (Eds.), Treatise on Geomorphology. San Diego, CA. (6): 57–71.

Dublyansky, Y.V., & Spötl, C. (2014). Morphological effects of condensation-corrosion speleogenesis at Devils hole ridge, Nevada. Hypogene cave morphologies. Karst waters institute, 36-43.

Dublyansky, Y., Klenke, J., & Spötl, C. (2017). Condensation corrosion speleogenesis in the Amargosa Desert and the Tecopa Basin. In Hypogene Karst Regions and Caves of the World (pp. 565-573). Springer, Cham

Ford, D., & Williams, P. D. (2007). Karst hydrogeology and geomorphology. John Wiley

& Sons, 1-562.

Hill C.A. & Forti P. (1997) – Cave minerals of the world. (2nd ed). National Speleological Society, Huntsville, 463 p.

Ifandi, E., Tsikouras, B., Papoulis, D., Hatzipanagiotou, K., & Antonelou, A. (2015). A new microenvironment for the formation of clay minerals: the example of authigenic halloysite-7Å and gibbsite in a stalactite from Agios Georgios Cave, Kilkis, north Greece. International Journal of Speleology, 44(3), 10.

Karakosta Α., Lazaridis G., Kargopoulou N., (2019). Documenting condensation corrosion in Agios Georgios cave (Kilkis, Greece). GSG International Conference, Athens, Greece. Volume of Extended Abstreacts: 485-486.

Kaufmann G., Kockel F. & Mollat H. (1976). Notes on the stratigraphic and paleogeographic position of the Svoula Formation in the Innermost Zone of the Hellenides (northern Greece). Bulletin de la Societe Geologique de France, (18): 225-230.

Klimchouk, Α., (2012). Speleogenesis, Hyponenic. Ιn White, W. B., & Culver, D. C. (Eds.) Encyclopedia of caves. Academic Press, p. 748-765.

Klimchouk, A. (2017). Types and Settings of Hypogene Karst. In A. Klimchouk, A. N. Palmer, J. De Waele, A. S. Auler & P. Audra (Eds.), Hypogene Karst Regions and Caves of the World. 1-39. Springer.

Kockel, F., & Ioannides, K. (1979). Geological map of Greece, 1: 50000 scale, Kilkis sheet. Institute of Geology and mineral exploration (IGME), Athens.

Lauritzen, S. E., & Lundberg, J. (2000). Solutional and erosional morphology. Speleogenesis: Evolution of Karst Aquifers, National Speleological Society, Huntsville, 408-426.

Lazaridis, G. (2017). Hypogene Speleogenesis in Greece. In A. Klimchouk, A. N. Palmer, J. De Waele, A. S. Auler & P. Audra (Eds.), Hypogene Karst Regions and Caves of the World (pp. 225-239): Springer.

Lazaridis, G., Fellachidou, K. & Efraimidou, S. (2019). Cupola-related morphology of the Mesolakkia Caves, Greece. GSG International Conference, Athens, Greece. Volume of Extended Abstreacts: 475-476.

Lundberg, J. & McFarlane, D.A. (2012). Post-speleoge­netic biogenic modification of Gomantong Caves, Sabah, Borneo. - Geomorphology, 157–158, 153– 168.

Lundberg, J. & McFarlane, D.A. (2015). Microclimate and niche constructionism in tropical bat caves: a case study from Mount Elgon, Kenya. -In: Feinberg J., Gao Y. & E.C. Alexander Jr. (eds.) Caves and Karst Across Time. Geological Society of America Special Paper, 516, pp. 19.

Makridis V., Tsoukala E., Vlachos E., Tsekoura K., van Logchem W. & Mol D., (2013) Agios Georgios Cave, Kilkis: 50 years of history, 30,000 years of prehistory. Deposits Magazine, (34) 30-36.

Moore, G. W. (1952). Speleothem—a new cave term. National Speleological Society News, 10(6), 2.

Osborne, R.A.L., (2004). The troubles with cupolas. Acta Carsologica, 33: 9-36.

Palmer, A. N. (2000). Hydrogeologic control of cave patterns. Speleogenesis: Evolution of Karst Aquifers. Huntsville: National. Speleological Society, 77-90.

Tarhule-Lips, R. F., & Ford, D. C. (1998). Condensation corrosion in caves on Cayman Brac and Isla de Mona. Journal of caves and karst studies, 60, 84-95.

Tranos, M., Kilias, A., & Mountrakis, D, (1999). Geometry and kinematics of the Tertiary post-metamorphic Circum Rhodope Belt Thrust System (CRBTS), Northern Greece. Bulletin of the Geological Society of Greece, 33, 5-16.

Trantalidou K., Lazaridis, G., Trimmis, K-P., Gerometta, K., Maniatis, Y., Milidaki, V., Papadea, A. Zikidi, C-A., Kotzamani G., Papayianni, K., Chatzitheodorou, T. & Stefanou, P. (2015). Consumed by the Darkness: The Archaeological Assemblages Uncovered During the 2011 Excavation Season at the Kataphygadi Cave, on Kythera1, p. 65-100.

Tsoukala, E. S. (1992). The Pleistocene large mammals from the Agios Georgios cave, Kilkis (Macedonia, N. Greece). Geobios, 25(3), 415-433.

White, W.B. (1988). Geomorphology and hydrology of karst terrains. New York. Oxford University Press, Inc.: 464 p.

White, W. B., & Culver, D. C. (Eds.). (2012). Encyclopedia of caves. Second edition Academic Press, 945p.

Αντωνέλου Α. (2007). Μελέτη Σπηλαιοθεμάτων από το Σπήλαιο Αγίου Γεωργίου του Νομού Κιλκίς: Διερεύνηση των Παλαιοκλιματικών Περιβαλλοντικών Συνθηκών με Χρήση των Σταθερών Ισοτόπων C και O. Διπλωματική εργασία ειδίκευσης, Πανεπιστήμιο Πάτρας, 183.

Λαζαρίδης, Θ. Γ. (2005). Παρατηρήσεις επί των δίσκων του σπηλαίου του Κύκλωπα Πολύφημου στη Μαρώνεια (νομός Ροδόπης)= Observations on the shields of the Cyclop Polyphemus cave-Maronia (Thrace, Greece). Δελτίον της Ελληνικής Γεωλογικής Εταιρίας, 37, 168-178.

Μουντράκης, Δ. (2010). Γεωλογία και γεωτεκτονική εξέλιξη της Ελλάδας. University studio press. 374.

Πετροχείλου, Α. (1962). Το σπήλαιον Μπουλασίκι ή Τρύπα του Αγ. Γεωργίου Κιλκίς. Δελτίον της Ελληνικής Σπηλαιολογικής Εταιρείας, VI, 5: 14-15.

Πετροχείλου, Α. (1973). Σπήλαιον Αγίου Γεωργίου ή ‘’Μπουλασίκη’’ Κιλκίς. Δελτίον της Ελληνικής Σπηλαιολογικής Εταιρείας, XII,2: 36- 41.

Τερζίδης Δ., Βαφειάδης Α., Κεμεντζετζίδης Π., Κωνσταντινίδης Κ. (1992). Αδημοσίευτο τοπογραφικό διάγραμμα του σπηλαίου Άγιος Γεώργιος, του Κιλκίς.

Εισερχόμενη Αναφορά

  • Δεν υπάρχουν προς το παρόν εισερχόμενες αναφορές.