Συνεισφορά στη μελέτη της γεωτεκτονικής εξέλιξης της μάζας της Ροδόπης με εφαρμογή μαγνητικών μεθόδων (ΑΜΕ: ανισοτροπία της μαγνητικής επιδεκτικότητας) σε γρανιτικά πετρώματα

Abstract

The present study focuses on the Early Miocene Symvolon pluton, and the composite Vrondou pluton (Mid-Oligocene at its eastern and Early Miocene at its western parts). Their emplacement and tectonic evolution has been studied by a combination of field tectonic, microtextural and anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) methods. Paleomagnetic measurements and experiments to determine the magnetic mineralogy were also performed. Samples were collected from 80 sites: 40 in Symvolon and 40 in Vrondou. In both cases the bulk susceptibility magnitude as well as the magnetic anisotropy, sometimes reaching 60%, are high, thus pointing to a dominant ferromagnetic control of the magnetic properties. Two groups of magnetic lineations were identified: a prevailing NE-SW-trending linear fabric, visible mainly in the Early Miocene plutons, and a second NW-SE-trending fabric, clearly imprinted in the Mid-Oligocene eastern part of the Vrondou pluton. Macro- and microtextural study revealed the presence of magmatic textures, mainly in eastern Vrondou, and sub-solidus plastic deformation textures, in Symvolon and western Vrondou. Paleomagnetic results displayed a complex pattern with both clockwise and counterclockwise rotations. The emplacement model we present is inspired from one already proposed by Kolokotroni & Dixon (1991) and Kolokotroni (1992). Following these authors we envisage a subhorizontal extensional ramp space at mid crustal levels formed by the regional top to the SW shear movement in the Rhodope, active during the Mid Oligocene to Early Miocene period. A box-like extensional ramp space was incrementally widening and was simultaneously being filled with batches of magma generated at deeper levels. Free space for the influx of magma within the extensional ramp was provided by the southwestward movement of its frontal edge in relation to its back edge, and this may have been accommodated by strike-slip movements on two subvertical shear zones bounding the ramp space from NW and SE and acting as paths for the ascending magma, which was therefore entering from the NW or SE the gradually developing ramp space and was filling it by steaming along a NW-SE direction. Early magmatic intrusions were attached to the back edge of the ramp space, while new space was developing in its frontal edge. A similar subvertical shear zone may have acted as a path for the ascending magma in the case of the Symvolon pluton. This same shear zone, after the exhumation of the pluton, could have developed into the normal Kavala - Xanthi - Komotini fault. The older eastern part of the Vrondou pluton is much less deformed than the Early Miocene western Vrondou and Symvolon plutons. Magmatic textures are well preserved in the older intrusion whereas they are scarcely present in the younger ones. They indicate a NW-SE direction of magmatic flow in both cases. Sub-solidus plastic deformation affected mostly the younger intrusions and only locally the older eastern one. In all cases mineral lineations trending NE-SW were developed. An increase in the shear rate by the Early Miocene or a localization of shear mainly in the west, in combination with the more silica saturated rock types present there, are probably the reasons for the different deformational behaviour of the two parts of the Vrondou pluton.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκαν η τοποθέτηση και η τεκτονική εξέλιξη των Τριτογενών πλουτωνιτών της Βροντούς, στην περιοχή των Σερρών, και του Συμβόλου, στην περιοχή της Καβάλας, με τη χρήση μαγνητικών μεθόδων για την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με το καθεστώς τοποθέτησής τους και την παραμόρφωση που έχουν υποστεί. Η βασική μέθοδος που εφαρμόστηκε ήταν η μέθοδος της ανισοτροπίας της μαγνητικής επιδεκτικότητας, με την οποία τα τεκτονικά προβλήματα προσεγγίζονται και με τη χρήση μιας μεθοδολογίας τελείως ανεξάρτητης από τις κλασσικές πετροτεκτονικές. Συνοδεύτηκε από παλαιομαγνητικές μετρήσεις και πειράματα καθορισμού της μαγνητικής ορυκτολογίας και συνδυάστηκε με τεκτονικές παρατηρήσεις υπαίθρου και μελέτη μικροϊστολογικών χαρακτηριστικών. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν κατά την εφαρμογή της μεθόδου στον πλουτωνίτη της Βροντούς, διαφοροποιούνται αρκετά στην έκταση του μαγματικού σώματος, αλλά η ανατολική και δυτική Βροντού εμφανίζουν χαρακτηριστικά διαφορετική συμπεριφορά. Στην μέσο-ολιγοκαινική ανατολική Βροντού η μαγνητική επιδεκτικότητα και η ανισοτροπία είναι χαμηλότερες απ’ ότι στη δυτική, ενώ παρατηρήθηκαν τόσο πλατυσμένα όσο και επιμήκη ελλειψοειδή. Η επικρατούσα μαγνητική γράμμωση έχει διεύθυνση ΒΔ-ΝΑ. Στην κάτω-μειοκαινική δυτική Βροντού τυπικά επιμήκη ελλειψοειδή απουσιάζουν και η μαγνητική γράμμωση έχει διεύθυνση ΒΑ-ΝΔ. Ο επίσης κάτω-μειοκαινικός πλουτωνίτης του Συμβόλου εμφανίζει όμοια χαρακτηριστικά με την δυτική Βροντού. Και στην περίπτωση αυτή έχουμε απουσία επιμήκων ελλειψοειδών και μαγνητική γράμμωση διεύθυνσης ΒΑ-ΝΔ. Κύριος φορέας μαγνήτισης στη Βροντού είναι ο μαγνητίτης, συνοδευόμενος από μικρότερα ποσά αιματίτη, ενώ στον πλουτωνίτη του Συμβόλου ο μαγνητίτης αποτελεί τον μοναδικό φορέα. Και στους δύο πλουτωνίτες καταγράφηκαν κατεξοχήν δεξιόστροφές περιστροφές: 17? στη Βροντού και 18? στο Σύμβολο. Στην περίπτωση όμως του πλουτωνίτη της Βροντούς σημειώθηκαν και αρκετές αριστερόστροφες περιστροφές με μέση τιμή 54?. Ο χώρος για την μαγματική τοποθέτηση του πλουτωνίτη της Βροντούς εξοικονομήθηκε από το σταδιακό άνοιγμα ενός αμφισφηνοειδούς χάσματος σε ενδιάμεσα βάθη φλοιού εξ’ αιτίας της παρουσίας και δράσης εκεί μιας παχιάς ζώνης ολίσθησης με φορά «το επάνω προς τα ΝΔ». Το σταδιακά ανοιγόμενο αμφισφηνοειδές χάσμα περιοριζόταν από τα ΒΔ και ΝΑ από δύο υποπαράλληλες, σχεδόν κατακόρυφες, ζώνες ολίσθησης, οι οποίες είναι και οι πιθανότεροι δίαυλοι ανόδου του μάγματος από μεγαλύτερα βάθη. Το μάγμα λοιπόν εισερχόταν στο άνοιγμα από τα ΒΔ ή ΝΑ και γέμιζε το κενό με ροή κατά διεύθυνση ΒΔ-ΝΑ. Στο στάδιο αυτό αποτυπώθηκε η μαγνητική διεύθυνση στην ανατολική Βροντού. Οι χρονικά προηγούμενες μαγματικές διεισδύσεις παρέμεναν προσκολλημένες στο πίσω (το βορειοανατολικό) τοίχωμα του αμφισφηνοειδούς ανοίγματος, ενώ οι επόμενες πλήρωναν το χώρο που σταδιακά ανοιγόταν νοτιοδυτικότερα. Μια παρόμοια, περίπου κατακόρυφη, ζώνη ολίσθησης μπορεί να υποβοήθησε την άνοδο του μάγματος και στην περίπτωση του πλουτωνίτη του Συμβόλου. Αυτή η συγκεκριμένη ζώνη ολίσθησης μπορεί στη συνέχεια, μετά την εκταφή του πλουτωνίτη, να εξελίχθηκε στο κανονικό ρήγμα Καβάλας - Ξάνθης - Κομοτηνής. Το ανατολικό και παλαιότερο τμήμα του πλουτωνίτη της Βροντούς εμφανίζεται πολύ λιγότερο παραμορφωμένο απ’ ότι το δυτικό. Μαγματικές υφές έχουν διατηρηθεί αρκετά καλά στην παλιότερη διείσδυση, και μόνο κατά θέσεις στη νεότερη. Οι υφές αυτές υποδηλώνουν μια ΒΔ-ΝΑ διεύθυνση μαγματικής ροής και στις δύο περιπτώσεις - ανατολικό και δυτικό τμήμα. Πλαστική παραμόρφωση σε συνθήκες κάτω από τη solidus επέδρασε κυρίως στο δυτικό, νεότερο, τμήμα της Βροντούς και στον πλουτωνίτη του Συμβόλου και μόνο τοπικά στο παλιότερο, ανατολικό. Και στις τρεις περιπτώσεις αναπτύχθηκαν ορυκτολογικές γραμμώσεις που έχουν διεύθυνση ΒΑ-ΝΔ. Στην περίπτωση των πλουτωνιτών ανατολικής και δυτικής Βροντούς, η διαφορετική συμπεριφορά τους στην παραμόρφωση, εκτός από τη διαφορά στην ηλικία κρυστάλλωσης και επακόλουθης ψύξης, μπορεί να οφείλεται και στη διαφορετική σύστασή τους.