Πετρολογική, γεωχημική και ηφαιστειολογική μελέτη των πλειοκαινικών ηφαιστειακών σχηματισμών της Αλμωπίας. Συσχετισμός τους με τις γεωθερμικές εκδηλώσεις της περιοχής

Abstract

An extensive volcanic field (~450 km3) of Pliocene age is found in the central part of Voras Mountain and the adjacent plain areas, in the confine between Greece and F.Y.R.O.M. (see attached geological maps in 1:100.000 and 1:50.000 scales). The Hellenic sector of that volcanic field, which covers about the half area of the whole field, is called Almopias Volcanic field, and this was the target of the present thesis study. Almopias volcanic edifices are monogenetic. They are endogenous, high aspect ratio domes or dome complexes, and related lateral lava flows (Fig. 6.39. p. 187). In the deeply eroded sectors of the volcanic field, or in the areas with considerable tectonic displacement, outcrop feeding dykes and sills. The age of the volcanic activity in the studied area, span through the whole Pliocene. The older volcanic products are found in the Miocene-Pliocene boundary. The last volcanic events have been manifested in the Pliocene-Quaternary boundary. Published radiodating ages from samples of the Hellenic sector of the volcanic field, are found between 5,2 and 1,8 Ma. In the F.Y.R.O.M. sector, an older age of 6,5 Ma has been published. The new radiodating ages obtained by the Ar-Ar method, in the frame of this thesis, expand the lower limit of the activity in the Hellenic sector, to 5,6 Ma (Fig. 7.2, p. 192). Two large explosive events have been dated also: Xirorema Tephra formation (4,2 Ma) and Papa Tephra formation (2,6 Ma) (see in Table 7II, page 196, probable correlation of the published and new dating for the Almopias volcanics). Volcanic activity was manifested in three distinct magmatologically and chronologically periods: The first period was manifested between 6,5/5,6 and 5 Ma. It was restricted to the east and central sector of the volcanic field, and was fed by high andesitic and dacitic magmas. The second period was manifested in the central and west sector of the volcanic field, between 4,9 and 4,2 Ma. This activity was fed by latitic to trachitic magmas. The third, and last eruptive period, was manifested between 4 and 1,8 Ma. It was restricted to the SW sector of the field and was fed firstly by trachitic magmas (up to 3 Ma) and later exclusively by latitic magmas. Four large explosive events have been manifested in the area: The first large explosive eruption deposited the Almopias ash. The VEI of the Plinian phase has been estimated >5. The age of the deposit is tentatively allocated in the initial phase of the first eruptive period. This event deposited a fine ash guide layer in the Thessaloniki basin (Figs 5.62-5.63, p. 136). The second eruptive event deposited Voras Tephra formation by Plinian fallout (VEI=5 ) and density pyroclastic flows, at 4,9 Ma (Figs 5.16-5.17, pp. 107-109/ Fig. 6.20, p. 167). This event closed the first eruptive period. Semi-distal Plinian fallout, and probable coignimbrite ash deposits of this event, deposit the "Characteristic sand" guide-layer of trachitic ash, interstratified in the lower lignite layers of the Ptolemais basin (Figs 5.52- 5.58, pp. 132-134/ Figs 6.21-6.23, pp. 168-170). The third large explosive event deposited the Xirorema Tephra formation, by Plinian fallout (VEI 4~5) and density pyroclastic flows (both dense underflows and diluted flows with welded proximal facies), at about 4,2 Ma (Figs 5.25-5.34. pp. 116-122/ Figs 6.24-6.26, pp. 170-172). This event closed the second eruptive period and deposited extensive rhyolitic tephra guide-layers in the Almopias and Thessaloniki basins. The last large explosive eruption in the Almopias volcanic field was manifested at 2,6 Ma. It deposited extensive latitic scoriae flow deposits in both welded (proximal) and non welded (semi-distal) facies (Figs 5.38-5.41, pp. 124-125/ Fig. 6.28, p. 174). Distal deposit of a Plinian phase (VEI>5) of this event, has been considered the "Kozani ash" a latitic shard glass guide-layer, intercalated in the upper part of the Kozani basin sediment sequence (Figs 5.59-5.61, pp. 34-135/ Fig. 6.27, p. 173).

Μελετήθηκαν οι ηφαιστίτες της Αλμωπίας και ο χώρος που εμφανίζονται. Τα ηφαιστειακά οικοδομήματα του χώρου είναι μονογενετικά, ενδογενείς, υψηλού λόγου εμφάνισης θόλοι ή συμπλέγματα θόλων, ρεύματα λάβας που τροφοδοτούνται πλευρικά από τους θόλους, φλέβες τροφοδοσίας και παρείσακτες κοίτες. Η ηφαιστειότητα εκδηλώνεται στα όρια Μειοκαίνου - Πλειοκαίνου, αρχίζοντας στον ελλαδι- κό χώρο πριν 5,6 Ma. Οι τελευταίες ηφαιστειακές δράσεις φτάνουν στα όρια του Πλειοκαίνου με το Τεταρτογενές (1,8 Ma). Η ηφαιστειακή δραστηριότητα εκδηλώνεται σε τρεις διακριτές χρονικά και μαγματολογικά περιόδους: Η πρώτη περίοδος εκδηλώνεται μεταξύ 5,6 και 5 Ma. Η δεύτερη περίοδος εκδηλώνεται μεταξύ 4,9 και 4,2 Ma, και η τρίτη και τελευταία, μεταξύ 4 και 1,8 Ma. Έγινε ποσοτική εκτίμηση των τεσσάρων μεγάλων εκρηκτικών γεγονότων που εκδηλώθη- καν στην περιοχή: Το πρώτο (Στάχτη Αλμωπίας, VEI> 5), τοποθετείται προσεγγιστικά στην αρχική φάση της πρώτης περιόδου και απέθεσε ένα χρήσιμο ορίζοντα-οδηγό λεπτό- κοκκης στάχτης στη λεκάνη Θεσσαλονίκης. Το δεύτερο (Τέφρα Βόρα, 4,9 Ma, VEI= 5) απέθεσε τον ορίζοντα-οδηγό τραχειτικής στάχτης της "Χαρακτηριστικής Άμμου" στη λεκά- νη Πτολεμαΐδας. Το τρίτο (Τέφρα Ξηρορέματος, ~ 4,2 Ma, VEI= 4~5) απέθεσε ορίζοντες- οδηγούς ρυολιθικής τέφρας στον πεδινό χώρο της Αλμωπίας και στη λεκάνη Θεσσαλονί- κης. Η τελευταία μεγάλη έκρηξη στο ηφαιστειακό πεδίο της Αλμωπίας (Τέφρα Παπά, 2,6 Ma, VEI> 5) απέθεσε τον ορίζοντα-οδηγό στάχτης λατιτικού γυαλιού (Στάχτη Κοζάνης) που συναντάται στα ιζήματα της λεκάνης Κοζάνης. Ο συνολικός όγκος των προϊόντων που αποτέθηκαν από την ηφαιστειακή δραστηριότητα στο πεδίο της Αλμωπίας, υπολογίζεται σε 350 km3 συμπαγούς ισοδύναμου πετρώματος. Τα μαγματικά τήγματα που τροφοδότησαν την ηφαιστειακή δραστηριότητα ανήκουν στην υψηλή σε κάλιο ασβεσταλκαλική και στη σοσονιτική σειρά. Πετροχημικά είναι παρόμοια με τους ηφαιστίτες που συναντώνται σε ενεργά ηπειρωτικά περιθώρια που σχετίζονται με υποβύθιση, γεωτεκτονικά περιβάλλοντα ορογένεσης ή και κατάρρευσης του ορογενούς. Ομοιάζουν ιδιαίτερα με τα πλούσια σε κάλιο προϊόντα της μαγματικής επαρχίας της Ρώ- μης, στην Ιταλία. Από πετρογραφική και πετροχημική άποψη, διακρίνονται 6 ομάδες πετρωμάτων: Υψηλοί σε Κ ανδεσίτες-δακίτες, τραχειδακίτες, τραχείτες, λατίτες, ρυόλιθοι και σοσονίτες. Οι τε- λευταίοι συναντώνται μόνο ως εγκλείσματα και είναι προϊόντα διεργασιών μηχανικής μίξης (mingling) ενός νέου βασικότερου μάγματος με το πιο διαφοροποιημένο μάγμα του ξενι- στή. Η πηγή γένεσης του μάγματος το οποίο τροφοδότησε την ηφαιστειακή δράση στην Αλμω- πία είναι ένας ετερογενής μανδύας, μετασωματωμένος σε διαφορετικό βαθμό κατά θέ- σεις, από ρευστά και τήγματα τα οποία προέρχονται από την παλαιότερη υποβύθιση μιας ωκεάνιας λιθόσφαιρας και των υπερκείμενων αυτής θαλάσσιων ιζημάτων. Τα διαφορετικά αρχικά τήγματα (από σοσονιτικά έως ασβεσταλκαλικά) προέρχονται από μερική τήξη δια- φορετικά μετασωματωμένων περιοχών και διαφοροποιούνται στη συνέχεια μέσω διεργα- σιών μίξης, κλασματικής κρυστάλλωσης και χαμηλού ποσοστού αφομοίωσης ηπειρωτι- κού φλοιού, δίνοντας όλο το φάσμα των παρατηρούμενων προϊόντων. Πέρα από τη δια- φορετική αρχική πηγή, κάποιο ρόλο στις διακριτές τάσεις διαφοροποίησης αναμένεται να είχαν ο διαφορετικός βαθμός μερικής τήξης (υψηλότερα ποσοστά τήξης για τα ασβεσταλ- καλικά τήγματα) καθώς και το βάθος που έλαβαν χώρα οι διεργασίες γένεσης και διαφο- ροποίησης (μικρότερα βάθη για τα ασβεσταλκαλικά τήγματα). Τα αρχικά μαγματικά τήγ- ματα εκτιμάται ότι ήταν σε ισορροπία με ένα μανδυακό υλικό γρανατιτικής λερζολιθικής σύστασης. Αυτό προσδιορίζει το βάθος γένεσης των μαγμάτων στα 60-70 χιλιόμετρα, στα κατώτερα τμήματα της ηπειρωτικής λιθόσφαιρας.