Γεωτομή εγκάρσια στις Ελληνίδες μεταξύ δυτικής Κρήτης και νήσων Κυκλάδων

• Κύριος συγγραφέας: Χατζάρας, Βασίλειος
• Άλλοι συγγραφείς: Κουκουβέλας, Ιωάννης
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2013
• Θέματα: Μεταμορφωμένα πετρώματα υψηλής πίεσης; Εκταφιασμός; Συμπιεστική παραμόρφωση; Επώθηση; Ελληνίδες οροσειρές; Αιγαίο; High-pressure rocks; Exhumation; Compression tectonics; Thrust; Hellenides; Aegean; 551.136

Οι Ελληνίδες αποτελούν τμήμα της ορογενετικής ζώνης Άλπεων-Ιμαλαΐων στην ανατολική Μεσόγειο και σχηματίζουν ένα οροκλινές που συνδέει τις Διναρίδες στο βορρά με τις Ανατολίδες/Ταυρίδες στα νοτιοανατολικά. Περιλαμβάνουν αρκετά ηπειρωτικά τεμάχη τα οποία συνενώθηκαν κατά τη σύγκρουση των πλακών της Ευρασίας και της Απούλιας στη διάρκεια του Ανώτερου Μεσοζωικού−Καινοζωικού. Η σύγκρουση αυτή ακολούθησε του κλεισίματος μιας σειράς παρεμβαλλόμενων Μεσοζωικών ωκεάνειων λεκανών. Τα υπολείμματα αυτών των ωκεάνειων λεκανών αντιπροσωπεύονται κυρίως από δύο στενές οφιολιθικές ζώνες γνωστές ως ζώνες ραφής της Πίνδου και του Βαρδάρη, οι οποίες διαιρούν τις Ελληνίδες στις: (1) Εξωτερικές Ζώνες, οι οποίες αντιπροσωπεύουν το συμπιεσμένο βόρειο περιθώριο της Απούλιας μικροπλάκας, (2) Εσωτερικές Ζώνες, που περιλαμβάνουν την Πελαγονική ζώνη και την Κυκλαδική μάζα και (3) την Οπισθοχώρα, η οποία αποτελείται από τη Σερβομακεδονική και τη Ροδοπική μάζα. Η παρούσα διατριβή εστιάζει στην περιοχή του νότιου και κεντρικού/ανατολικού Αιγαίου με σκοπό να μελετηθεί ο μηχανισμός εκταφιασμού των μεταμορφωμένων πετρωμάτων υψηλής πίεσης, ο ρόλος της συμπίεσης και του εφελκυσμού στην ορογενετική εξέλιξη των Ελληνίδων, η επίδραση των προϋπαρχόντων Μεσοζωικών δομών στην Καινοζωική παραμόρφωση καθώς και να κατανοηθεί καλύτερα η συσχέτιση μεταξύ Ελληνίδων και Ανατολίδων. Για να επιτευχθεί αυτό, η γεωλογική και τεκτονική χαρτογράφηση που πραγματοποιήθηκε, συνδυάστηκε με κινηματική και δομική ανάλυση, ανάλυση του πεδίου της παλαιοτάσης (ανάλυση των διδυμιών του ασβεστίτη, ανάλυση δεδομένων επίπεδου ρήγματος-γράμμωσης ολίσθησης), προσδιορισμό του ποσού της παραμόρφωσης, ανάλυση των κρυσταλλογραφικών c-αξόνων χαλαζία και προσδιορισμό του μέτρου της στροβίλισης. Οι παραπάνω αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν στην κεντρική και δυτική Κρήτη καθώς και στα νησιά της Αμοργού και της Αστυπάλαιας. Στην κεντρική Κρήτη, η εξέλιξη των τεκτονικών παραθύρων ελέγχθηκε από δύο κύριες φάσεις συμπιεστικής παραμόρφωσης. Η πρώτη φάση (D1) σχετίζεται με το στάδιο του εκταφιασμού των πετρωμάτων υψηλής πίεσης που πραγματοποιήθηκε σε πλαστικές συνθήκες. ΒΒΔ-ΝΝΑ συμπίεση κατά τη διάρκεια της D1 προκάλεσε στις ανώτερες τεκτονικές ενότητες (ενότητες Τρίπολης, Πίνδου και Ανώτερη ενότητα) βράχυνση παράλληλη στη στρώση και στη φορά κίνησης και οδήγησε στην επάλληλη τοποθέτηση των καλυμμάτων μέσω επωθήσεων χαμηλής κλίσης. Συγχρόνως, ενδοηπειρωτική καταβύθιση οδήγησε σε μεταμόρφωση των κατώτερων τεκτονικών ενοτήτων (ενότητες Πλακωδών ασβεστόλιθων και Φυλλιτών-Χαλαζιτών) σε συνθήκες υψηλών πιέσεων, η οποία όμως δεν επηρέασε τα πιο εξωτερικά τμήματα των νότιων Ελληνίδων. Επακόλουθη πλαστική διαφυγή των πετρωμάτων υψηλής πίεσης προς την επιφάνεια χαρακτηριζόταν από προς τα κάτω αύξηση της παραμόρφωσης και προς τα επάνω αύξηση της συνιστώσας καθαρής διάτμησης. Η δεύτερη φάση (D2) σχετίζεται με εκταφιασμό υπό συνθήκες εύθραυστης παραμόρφωσης. Η D2 ελεγχόταν από μια ΒΒΑ-ΝΝΔ συμπίεση και περιελάμβανε πτύχωση σχετιζόμενη με επωθήσεις, σημαντική τεκτονική λεπίωση και σχηματισμό μιας μεσο-Μειοκαινικής λεκάνης. Η μεγαλύτερη από τις D2 επωθήσεις, η επώθηση Ψηλορείτη, κόβει όλη την επαλληλία των καλυμμάτων και το ίχνος της ακολουθεί μερικώς και επαναδραστηριοποιεί την D1 επαφή μεταξύ των ανώτερων και κατώτερων τεκτονικών ενοτήτων. Η ανύψωση του παραθύρου των Ταλαίων, συνοδεύτηκε από βαρυτικές ολισθήσεις των ανώτερων τεκτονικών ενοτήτων και από το σχηματισμό μιας επώθησης αναδυόμενης από σύγκλινο. Η κατάρρευση που έλαβε χώρα στα τελευταία στάδια της ορογένεσης συνέβαλε επίσης στη διεργασία του εκταφιασμού. Ως εκ τούτου, φαίνεται ότι τα πετρώματα υψηλής πίεσης της κεντρικής Κρήτης εκταφιάστηκαν υπό συνεχή συμπίεση και ότι ο ρόλος της διαστολής έχει υπερεκτιμηθεί. Η δομική διάρθρωση της δυτικής Κρήτης οφείλεται σε δύο συμπιεστικές φάσεις παραμόρφωσης τις οποίες ακολούθησε μια φάση διαστολής. Από το Ολιγόκαινο έως το Κατώτερο Μειόκαινο (D1 φάση), επωθήσεις με φορά κίνησης προς ΝΝΔ οδήγησαν στην επάλληλη τοποθέτηση σε εύθραυστες συνθήκες των ανώτερων τεκτονικών ενοτήτων (ενότητες Τρίπολης και Πίνδου) και σύγχρονη πλαστική λεπίωση σχετιζόμενη με τον εκταφιασμό των κατώτερων ενοτήτων υψηλών πιέσεων (ενότητες Πλακωδών ασβεστόλιθων, Τρυπαλίου και Φυλλιτών-Χαλαζιτών). Η κινηματική ανάλυση στη Φυλλιτική-Χαλαζιτική ενότητα φανερώνει μια προς νότο πλαστική φορά κίνησης που ακολουθήθηκε από μια γενικά ομοαξονική παραμόρφωση. Τα ίχνη στο χάρτη των D1 επωθήσεων ορίζουν μια προεκβολή η οποία περιορίζεται στα ανατολικά από μια εγκάρσια ζώνη (εγκάρσια ζώνη Ομαλού) ΒΑ-ΝΔ διεύθυνσης που βρίσκεται στο δυτικό περιθώριο του παραθύρου των Λευκών Ορέων. Στο ανατολικό σκέλος της προεκβολής, οι γραμμές ροής της L1 γράμμωσης που αναπτύσσεται επί μιας ήπιας κλίσης φολίωση στη Φυλλιτική-Χαλαζιτική ενότητα, χαρακτηρίζονται από μια δεξιόστροφη στροφή πλησίον της εγκάρσιας ζώνης. Αυτό υποδηλώνει ότι η εγκάρσια ζώνη είναι δυνατό να λειτούργησε ως ένα πλάγιο εμπόδιο στην προς νότο διαφυγή των πετρωμάτων της Φυλλιτικής-Χαλαζιτικής ενότητας. Η D2 φάση ελεγχόταν από μια γενική ΒΒΑ έως ΒΒΔ συμπίεση σε ένα καθεστώς παλαιοτάσης καθαρής έως διαγώνιας συμπίεσης. Η D2a φάση σχετίζεται με τον εκταφιασμό υπό εύθραυστες συνθήκες των ενοτήτων υψηλών πιέσεων και διαρκεί από το Μέσο έως το Ανώτερο Μειόκαινο. Η D2a παραμόρφωση περιελάμβανε πτύχωση σχετιζόμενη με επωθήσεις, λεπίωση και σχηματισμό μιας μέσο Μειοκαινικής λεκάνης επί επώθησης, η οποία προηγουμένως είχε περιγραφεί ως μια λεκάνη υπερκείμενη κανονικού ρήγματος αποκόλλησης. Οι F2a πτυχές χαρακτηρίζονται από μια κύρια ροπή προς Ν(ΝΑ) και ο προσανατολισμός των αρθρώσεών τους παρουσιάζει μια έντονη καμπύλωση από μια γενική Α-Δ διεύθυνση σε μια τοπική ΒΑ-ΝΔ διεύθυνση, η οποία απαντάται μόνο πλησίον της εγκάρσιας ζώνης. Στην τελευταία, η σύγχρονη δράση επωθητικών κινήσεων προς την προχώρα και ανάδρομων επωθήσεων, οδήγησαν στο σχηματισμό μιας pop-up δομής καθώς και μιας τριγωνικής ζώνης, στον πυρήνα της οποίας αναπτύσσεται μια άνω Μειοκαινική λεκάνη. Επιπλέον, η διεύθυνση των συμπιεστικών αξόνων (σ1) μέσα στην εγκάρσια ζώνη εκτρέπεται από τη γενική ΒΒΑ έως ΒΒΔ διεύθυνση προς μια τοπική (Δ)ΒΔ διεύθυνση, η οποία είναι κάθετη στην εγκάρσια ζώνη. Τα παραπάνω υποδηλώνουν ότι η εγκάρσια ζώνη Ομαλού θα πρέπει να έδρασε ως μια πλάγια επωθητική ράμπα στη διάρκεια της προς νότο κίνησης των πετρωμάτων υψηλής πίεσης, ενώ η μεγάλη κλίση της ράμπας ίσως αποτέλεσε εμπόδιο στην προς την προχώρα μεταφορά των πετρωμάτων της Φυλλιτικής-Χαλαζιτικής ενότητας. Η D2b φάση διήρκεσε από το Ανώτερο Μειόκαινο έως το Κατώτερο Πλειστόκαινο και περιελάμβανε πτύχωση σχετιζόμενη με επωθήσεις με ροπή προς ΝΔ και σύγχρονη αριστερόστροφη ρηγμάτωση με σημαντική συνιστώσα οριζόντιας μετατόπισης. Το πεδίο της παλαιοτάσης κατά τη D2b παραμόρφωση χαρακτηρίζεται από μια ΒΑ συτολή σε ένα καθεστώς καθαρής έως διαγώνιας συμπίεσης. Κατά τη διάρκεια του Πλειστόκαινου, η συμπίεση έδωσε τη θέση της σε (Δ)ΒΔ διαγώνιο έως καθαρό εφελκυσμό. Η κινηματική εξέλιξη των νότιων Ελληνίδων που περιγράφτηκε στη δυτική Κρήτη, φανερώνει ότι η ΒΑ διεύθυνσης εγκάρσια ζώνη η οποία σχετίζεται πιθανά με ένα προϋπάρχων Μεσοζωικό ρήγμα, είχε σημαντική επίδραση στην παραμόρφωση σε σταδιακά ανώτερα δομικά επίπεδα του φλοιού. Τα πετρώματα της Φυλλιτικής-Χαλαζιτικής ενότητας αποτελούν το σώμα μιας φλοιϊκής κλίμακας ζώνης διάτμησης που περιορίζεται στη βάση της από μια πλαστική επώθηση, την επώθηση Βάσης. Νέα δεδομένα του ποσού της παραμόρφωσης από την επωθητική ζώνη διάτμησης χρησιμοποιήθηκαν για να περιγραφεί η μεταβολή του ποσού της πλαστικής παραμόρφωσης ως προς τη δομική απόσταση (D) από την επώθηση Βάσης. Η δειγματοληψία πραγματοποιήθηκε κατά μήκος τριών τομών που διασχίζουν την κεντρική και δυτική Κρήτη. Η ελλειπτικότητα της παραμόρφωσης στις ΧΖ τομές (RXZ) υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας τις μεθόδους θ-καμπύλης, μέσης έλλειψης αντικειμένου και μέσου ακτινικού μήκους. Όλες οι μέθοδοι έδωσαν παρόμοια αποτελέσματα. Βάσει των αποτελεσμάτων αυτών κατασκευάστηκαν τρία προφίλ του ποσού της παραμόρφωσης, τα οποία δείχνουν μια μη γραμμική αύξηση των RXZ τιμών προσεγγίζοντας την επώθηση Βάσης. Βάσει αυτών των προφίλ, εξήχθη μια εμπειρική λογαριθμική συνάρτηση της μορφής RXZ=α−βlnD, η οποία περιγράφει τη σχέση μεταξύ του RXZ και του D. Η παραμόρφωση τόσο στην κεντρική όσο και στη δυτική Κρήτη πραγματοποιήθηκε σε συνθήκες που προσεγγίζουν την επίπεδη παραμόρφωση αν και καταγράφονται και αποκλίσεις προς τα πεδία της σύσφιξης και της πλάτυνσης. Τα προφίλ της στροβίλισης πάνω από το επίπεδο της επώθησης Βάσης δείχνουν για τη δυτική Κρήτη μια προς τα κάτω αύξηση του κινηματικού αριθμού της στροβίλισης (Wm) από 0.5 σε 1 και για την κεντρική Κρήτη μια παραμόρφωση που κυριαρχείται από απλή διάτμηση με την παρουσία περιοχών μεγαλύτερης συνιστώσας καθαρής διάτμησης. Για τη Φυλλιτική-Χαλαζιτική ενότητα, υπολογίστηκε μια επιμήκυνση παράλληλα στη διεύθυνση κίνησης της τάξης του 20−110%, υποδηλώνοντας ότι ο σχηματισμός και εκταφιασμός της ελέγχθηκε από την προς νότο πλαστική διαφυγή. Στο κεντρικό Αιγαίο, το νησί της Αμοργού αποτελείται από δύο ενότητες πετρωμάτων υψηλής πίεσης, την πλούσια σε μάρμαρα ενότητα Αμοργού, η οποία συσχετίζεται με την ακολουθία του Μεσοζωικού επικαλύμματος της μάζας Menderes, και από την Κυκλαδική Κυανοσχιστολιθική ενότητα. Η τεκτονική έρευνα έδειξε ότι η παραμορφωτική ιστορία των πετρωμάτων υψηλής πίεσης της Αμοργού ελέγχθηκε κυρίως από άνω Ηωκαινικές−κάτω Μειοκαινικές πλαστικές έως εύθραυστες επωθητικές κινήσεις (D1−D3) που ακολουθήθηκαν από μέσο−άνω Μειοκαινικές διαγώνιες συμπιεστικές κινήσεις (D4−D5). Η D1 φάση προκάλεσε επώθηση σε πλαστικές συνθήκες της Κυκλαδικής Κυανοσχιστολιθικής ενότητας επί της ενότητας Αμοργού με αβέβαιη κινηματική, σύγχρονα με μεταμόρφωση στην κυανοσχιστολιθική φάση. Η προοδευτική παραμόρφωση υπό συνεχή ΒΔ-ΝΑ συμπίεση οδήγησε στο σχηματισμό μιας ακολουθίας επάλληλων επωθήσεων (D2/3) με φορά κίνησης προς ΒΔ. Αυτές χαρακτηρίζονται από μια στρωμάτωση των ρηξιγενών πετρωμάτων τους, με μυλωνιτικές ζώνες (D2) που δίνουν τη θέση τους προς τα κάτω σε κατακλαστικές ζώνες (D3). Ο παραλληλισμός μεταξύ των γραμμώσεων ολίσθησης και των μυλωνιτικών L2 γραμμώσεων στις D2/3 επωθητικές ζώνες, δείχνει μια σταθερή κινηματική από πλαστικές έως εύθραυστες συνθήκες. Οι πλαστικές D2 επωθητικές κινήσεις που ήταν σύγχρονες με την ανάδρομη μεταμόρφωση στην πρασινοσχιστολιθική φάση, συνοδεύτηκαν από μεγάλης κλίμακας θηκόσχημη πτύχωση κατά τη διάρκεια παραμόρφωσης που κυριαρχείται από σύσφιξη και καθαρή διάτμηση. Οι εύθραυστες D3 επωθήσεις σχετίζονταν με το σχηματισμό F3 πτυχών με ροπή προς ΒΔ και οι οποίες διευθύνονται σε μεγάλη γωνία ως προς τη φορά κίνησης. Η ορθογώνια συστολή έδωσε τη θέση της σε διαγώνια συμπίεση κατά τη διάρκεια της οποίας η διεύθυνση συμπίεσης άλλαξε από ΒΔ-ΝΑ (D4) σε BA-NΔ (D5). ΒΔ-ΝΑ καθαρή διαστολή που έλαβε χώρα πίσω από το τόξο (D6) φαίνεται να εδραιώθηκε μετά το Ανώτερο Μειόκαινο ενώ τα μεγάλης κλίσης κανονικά ρήγματα που σχηματίστηκαν σε αυτή επηρέασαν τα πετρώματα υψηλής πίεσης αφού αυτά είχαν ήδη φτάσει στα ανώτερα δομικά επίπεδα του φλοιού. Έτσι, προτείνεται ένας συν-συμπιεστικός εκταφιασμός για τα πετρώματα υψηλής πίεσης της Αμοργού. Στο ανατολικό Αιγαίο, το νησί της Αστυπάλαιας αποτελείται από Κρητιδικά έως Ηωκαινικά ανθρακικά πετρώματα των οποίων υπέρκειται άνω Ηωκαινικός φλύσχης, η ενότητα Αστυπάλαιας που συσχετίζεται με την ακολουθία του Μεσοζωικού επικαλύμματος της μάζας Menderes και από τεκτονικά υπερκείμενα Ιουρασικά μάρμαρα, τα οποία θεωρούνται ως πλευρικό ισοδύναμο τμήματος των καλυμμάτων της Λυκίας. Η παραμορφωτική ιστορία της Αστυπάλαιας περιελάμβανε Ολιγοκαινικές−κάτω Μειοκαινικές επωθητικές κινήσεις (D1) που ακολουθήθηκαν από μέσο−άνω Μειοκαινικές πλάγιες συμπιεστικές κινήσεις (D2) η οποίες με τη σειρά τους έδωσαν τη θέση τους σε μετα-άνω Μειοκαινική διαστολή (D3,4). Η D1 φάση προκάλεσε επωθήση από πλαστικές έως εύθραυστες συνθήκες των Ιουρασικών μαρμάρων επί της ενότητας Αστυπάλαιας με φορά κίνησης προς ΒΔ, υπό συνεχή ΒΔ-ΝΑ συμπίεση. Η στρωμάτωση των ρηξιγενών πετρωμάτων με ένα μυλωνιτικό (D1a) ανώτερο και ένα κατακλαστικό (D1b) κατώτερο τμήμα, καθώς και ο παραλληλισμός μεταξύ των γραμμώσεων ολίσθησης και των μυλωνιτικών L1a γραμμώσεων στη ζώνη της D1 επώθησης, δείχνει μια σταθερή κινηματική από πλαστικές έως ευθραυστες συνθήκες. Στη βάση της επώθησης, οι εύθραυστες D1b επωθήσεις σχετίζονται με ΒΔ ροπής F1b πτυχές οι οποίες επαναπτυχώνουν τις ισοκλινείς F1a πτυχές. Η ορθογώνια συστολή έδωσε τη θέση της σε ΔΒΔ τρικλινική διαγώνια συμπίεση (D2) κατά τη διάρκεια της οποίας η παραμόρφωση διαμερίστηκε σε περιοχές που κυριαρχούνταν από ΒΑ συστολή και σε περιοχές με σημαντική συνιστώσα οριζόντιας μετατόπισης (ΒΔ φορά διάτμησης) κάθετα στη διεύθυνση συστολής. Διαγώνιος έως καθαρός εφελκυσμός διεύθυνσης Β-Ν (D3) φαίνεται να επηρέασε την περιοχή από το Πλειόκαινο και ακολουθήθηκε μετά το Μέσο Πλειστόκαινο από ΔΒΔ διαγώνιο εφελκυσμό που είναι πιθανά ενεργός έως σήμερα. Συνοψίζοντας, τα πετρώματα υψηλής πίεσης του νότιου και κεντρικού Αιγαίου εκταφιάστηκαν υπό συνεχή συστολή και χαρακτηρίζονταν από αντίθετη φορά κίνησης. Η παραμόρφωση πραγματοποιήθηκε υπό συμπίεση από το Ολιγόκαινο έως το Κατώτερο Πλειόκαινο (Αμοργός Αστυπάλαια) ή το Κατώτερο Πλειστόκαινο (Κρήτη) και η περιοχή επηρεάστηκε από διαγώνιο/καθαρό εφελκυσμό από το Πλειο-Πλειστόκαινο και μετά. Από τα παραπάνω συμπεραίνεται ότι ο ρόλος της διαστολής στον εκταφιασμό των πετρωμάτων υψηλής πίεσης και στην ορογενετική εξέλιξη του νότιου και κεντρικού/ανατολικού Αιγαίου φαίνεται να είναι υπερεκτιμημένος.