Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-3738
Authors: Werner, Vera
Title: Traces of the Late Bronze Age Santorini and AD 365 tsunami events in the sedimentary record of Crete : Reconstruction of the regional tectonic geomorphology andpalaeotsunami history
Online publication date: 20-Aug-2019
Year of first publication: 2019
Language: english
Abstract: The Eastern Mediterranean belongs to one of the most seismically active regions in Europe. On 21 July AD 365, a strong earthquake occurred offshore, close to southwestern Crete and struck the eastern Mediterranean world. An associated tsunami, confirmed by detailed historical reports, destroyed many coastal settlements and infrastructure between the Levante in the east and the Adriatic Sea in the northwest. Already during the 17th cent. BC, the Late Bronze Age, another disastrous tsunami took place, triggered by the eruption of the Santorini volcano. Based on the results of numeric tsunami simulation and field evidence from the surrounding regions in the eastern Mediterranean, both tsunami events are supposed to have affected the island of Crete. Crete Island, due to its unique position in the middle of the Hellenic fore-arc, is prone to tsunami risk origin from the Hellenic subduction zone and the volcanic arc including the still active Colombo-complex near Santorini. So far, fine-sedimentary archives along the southwestern and northern coast of Crete have been rarely investigated so that evidence of palaeotsunami deposits has been completely missing. In this study, a multi-proxy approach including sedimentological, geochemical, geochronological and microfaunal methods was conducted in three major study sites in order to search for onshore coastal sedimentary archives that functioned as fine-sediment traps and document Crete’s palaeotsunami history. The main study aims were (I) to systematically look for adequate near-coast fine-sediment archives on Crete, (II) to search for the imprint of the LBA Santorini and the AD 365 tsunami events and of further extreme wave events using a multi-proxy methodical approach, (III) to investigate and reconstruct the palaeogeographical and palaeoenvironmental evolution of the study sites since the mid-Holocene, (IV) to reconstruct the late-Holocene tectono-geomorphological development of the study sites against the background of the seismotectonically induced uplift of western Crete associated with the AD 365 earthquake. Fine-sediment geoarchives at the study areas of Sougia, Palaiochora, Pirgos and Geropotamos(southwestern and northern Crete) were found to record up to ten extreme wave events (EWE) some of which seem to be associated with known palaeotsunami events that hit Crete. Deposits of the AD 365 tsunami were encountered in the geoarchives of Sougia, Palaiochora and Pirgos indicating, that this event did not only affect the west and southwest of Crete but also hit wide areas along the northern coast of the island. At the Geropotamos River site, the sediment record contained two tsunamite candidates. These results implicate that tsunami water masses entered the river mouth and propagated at least 1 km upstream triggering mass failures at a presently inactive external bank position. The younger EWE signal appears to have been caused by the AD 365 tsunami event while the older EWE is probably associated with the LBA Santorini eruption. Candidate layers of the LBA Santorini tsunami were also detected near Pirgos. Here, the tsunami layers’s age was reconstructed based on linear regression equations calculated from the Pirgos age-depth model to 1675-1516 cal BC. This age estimate corresponds well with the LBA Santorini eruption. Combining the Pirgos sedimentary archive with the Geropotamos River valley record revealed evidence of ten major EWE that hit Crete’s northern coast during the past ~ 7500 years. This leads to a statistical recurrence interval of ca. 750 years for large EWE impact. Moreover, the results of this study illustrate that seismically triggered tsunamis, such as the AD 365 tsunami, extended much farther in their range than assumed and the tsunami hazard along the north coast of Crete has so far been underestimated. Depending on the tsunami wave propagation, the local bathymetry and the local geomorphological setting, tsunami waves may also enter river mouths and extend the tsunami risk inland by causing widespread inundation along the river banks. In summary, the southwestern and northern coasts of Crete offered a variety of adequate Holocene near-coast geoarchives covering information on the coastal evolution over the last ~ 7500 years. From a tectono-geomorphological point of view, the studied sedimentary records revealed that Holocene vertical crust movements on Crete, triggered by the seismic cycle of the Hellenic subduction zone during different periods, had a strong impact on the coastal evolution. During the long-enduring interseismic phase that started in the 7th mill. BC, the study areas have been predominantly subject to subsidence. The AD 365 earthquake, however, induced an abrupt reversion of the direction of the crust movement, and western Crete was coseismically uplifted by several meters.
Das östliche Mittelmeer zählt zu den seismisch aktivsten Regionen in Europa. Am 21. Juli 365 n. Chr. wurde der östliche Mittelmeerraum von einem starken Erdbeben, ausgelöst vor der südlichen Küste Kretas, getroffen. Der durch das Beben ausgelöste Tsunami zerstörte, dies ist belegt durch detaillierte historische Überlieferungen, zahlreiche küstennahe Städte und Siedlungen im Bereich zwischen der Levante im Osten und der Adriatischen See im Nordwesten. Bereits während des 17. Jahrhunderts v. Chr., der späten Bronzezeit, löste die Eruption des Santorini Vulkans einen weiteren Tsunami (auch bekannt als Minoischer Tsunami) aus. Abgeleitet von den Ergebnissen nummerischer Tsunamimodellierung und geologischen Feldfunden aus benachbarten Untersuchungsgebieten im östlichen Mittelmeerraum, wird angenommen, dass beide Tsunamiereignisse starken Einfluss auf die Insel Kreta besaßen. Aufgrund der besonderen Lage Kretas in mitten des Hellenischen Bogens, besteht ein Tsunami-Risiko sowohl von Tsunamis, die vom Hellenischen Bogen als auch vom Vulkanischen Bogen generiert werden. Sedimentarchive entlang der südwestlichen und nördlichen Küste Kretas sind bis jetzt jedoch nur spärlich untersucht worden und Sedimentarchive, die Ablagerungen von Paläotsunamis enthalten, sind gänzlich unbekannt. In dieser Studie wurde mit Hilfe eines multi-proxy Methodenansatzes, bestehend aus sedimentologischen, geochemischen, geochronologischen und mikropaläontologischen Methoden, drei küstennahe Hauptsedimentarchive, die als eine Art Sedimentfalle fungieren, auf Ablagerungen von Paläotsunamis untersucht, um die Paläotsunami-Geschichte von Kreta zu dokumentieren. Die Hauptforschungsziele dieser Studie waren (I) die systematische Suche nach geeigneten küstennahmen Geoarchiven auf Kreta, (II) das Aufspüren mittels eines multi-proxy Methodenansatzes von sedimentären Tsunamisignalen, die durch den Tsunami von 365 n. Chr., den Minoischen Tsunami in der späten Bronzezeit und weiteren extremen Wellenereignissen eingetragen wurden, (III) die Untersuchung und Rekonstruktion der paläogeographischen und der paläoumweltbedingten Entwicklung der Untersuchungsgebiete seit dem Mittleren Holozän, (IV) die Rekonstruktion der tektonisch-geomorphologischen Entwicklung der Untersuchungsgebiete in Verbindung mit der seismisch bedingten Anhebung West-Kretas, ausgelöst durch das Erdbeben von 365 n. Chr. Die in dieser Studie gefundenen Feinsedimentarchive Sougia, Palaiochora, Pirgos und Geropota-mos(Südwestküste und Nordküste) enthalten Signale von bis zu zehn extremen Wellenereignissen (EWE). Von diesen konnten einige Ereignisse eindeutig mit bekannten Paläotsunamis in Verbindung gebracht werden, die die Insel Kreta trafen. Ablagerungen des Tsunamis von 365 n. Chr. konnten in den Geoarchiven von Sougia, Palaiochora und Pirgos nachgewiesen werden. Dies zeigt, dass der Tsunami nicht nur, wie lange angenommen, die Küsten im Süden und Südwesten von Kreta traf, sondern auch weite Gebiete entlang der Nordküste beeinflusste. Die Sedimentstratigraphie des Untersuchungsgebiets Geropotamos, ein tief eingeschnittenes, steiles Flusstal, umfasste Signale von zwei Tsunami-Kandidaten, deren Wellen sich von der Flussmündung ausgehend bis zu 1 km weit ins Landesinnere ausbreiteten und Hangrutschungen an einem heute inaktiven Prallhang des Geropotamos-Flusses auslösten. Die jüngere Tsunami-Lage scheint von den Tsunami von 365 n. Chr. abgelagert worden zu sein, die ältere Tsunami-Lage könnte mit dem Minoischen Tsunami in Verbindung gebracht werden. Aufgrund von fehlenden Datierungsereignissen, besteht hier jedoch kein eindeutiges Altersmodell. Kandidaten für Ablagerungen des Minoischen Tsunamis wurden im Untersuchungsgebiet von Pirgos nachgewiesen. Basierend auf der linearen Steigung eines Alters-Tiefen-Modells konnte das Alter der tsunamigenen Ablagerungen auf das Zeitfenster von 1675–1516 v. Chr. rekonstruiert werden, was gut mit dem Alter der Minoischen Eruption korreliert. Obwohl zahlreiche historische Überlieferungen die Auswirkungen des Tsunamis von 1303 n. Chr. belegen, konnten im Rahmen dieser Studie keine verlässlichen Hinweise für entsprechende tsunamigene Ablagerungen in den Untersuchungsgebieten gefunden werden. Werden die Stratigraphien der Untersuchungsgebiete Pirgos und Geropotamos kombiniert, erlangt man Belege für insgesamt zehn extreme Wellenereignisse, die die Nordküste Kretas während der letzten ~ 7500 Jahre getroffen haben müssen. Daraus ergibt sich ein statistisches Widerkehrintervall von ca. 750 Jahren für den Einfluss von größeren EWE. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen außerdem, dass sich seismisch induzierte Tsunamis, wie etwa der Tsunami von 365 n. Chr., sehr viel weiter ausbreiten können, als bis jetzt angenommen wurde. Das Tsunamirisiko für die Nordküste Kretas wurde bis her unterschätzt. Abhängig von der Wellenausbreitung des Tsunamis, der lokalen Bathymetrie und den lokalen geomorphologischen Eigenschaften, können sich Tsunamis ebenfalls über exponierte Flussmündungen flussaufwärts ausbreiten und das Risiko von Überschwemmungen entlang der Flussufer weit ins bis in das Landesinnere erhöhen. Zusammenfassend gesehen, bieten die südwestlichen und nördlichen Küsten Kretas eine Vielfalt an geeigneten Holozänen küstennahen Geoarchiven, die Informationen über die Küstenentwicklung der letzten ~ 7000 Jahre bereithalten. Zudem offenbarten die Sedimentstratigraphien der Untersuchungsgebiete, dass während des Holozäns die vertikale Krustenbewegung auf Kreta durch unterschiedliche seismischen Zyklus-Phasen der Hellenisch Subduktionszone hervorgerufen und stark beeinflusst wurde. Während lang andauernden interseismischen Phasen, die ab dem 7. Jahrtausend v. Chr. begann, waren die Untersuchungsgebiete von Senkungen geprägt. Wohingegen sich dieser Prozess während des starken Erdbebens von 365 n. Chr. umkehrte und der westliche Teil von Kreta um mehrere Meter angehoben wurde.
DDC: 550 Geowissenschaften
550 Earth sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-3738
URN: urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000030626
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: XII, 145 Blätter
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