Η γεωλογική δομή της νήσου Λέσβου

Abstract

The continuation of the Hellenic geotectonic zones in the area of the Aegean Sea and towards the area of the Minor Asia, has been a major problem for the researchers of the geology of Greece since many years. The Island of Lesbos is situated in such position, that the detailed study of its basement could contribute in this matter. Lesbos’ rocks have been under study from many researchers all these years, however the problem of their origin haven’t been solved. An extra difficulty was also present, due to the covering of a great part of Lesbos basement by volcanic rocks of 20 Ma. In this study, a revision of the Lesbos’ basement has been held, based on the new geotectonic evolution theories, as well as through the comparison with the relevant rocks in Greece and other areas of the broader Tethys orogenic system. Many detailed cross sections have been made during field work and also a lot of observations on the basement’s geological units, concerning the petrological and tectonic data, in order to determine the tectonic phases and especially the interaction of each one to the other, which led to understand the tectonic evolution of Lesbos. Numerous of petrological samples and thin sections, have been studied in order to complete the comparison of the Lesbos rocks to those of other areas. The study led to the conclusion that the basement of Lesbos is composed by a relatively autochthonous unit of Late Palaeozoic - Triassic age metamorphic rocks, of meta-clastic type, which display continental margin sentimentary conditions. A quite thick carbonate series of Triassic age, has been deposited on these rocks. An important ophiolite mass is tectonically emplaced over the relatively autochthonous unit, having in its base a metamorphic sole and a tectonic melange unit. The metamorphic sole is consisted of amphibolites and meta-sediments of oceanic origin and it was formed in intra-oceanic subduction conditions, while a part of oceanic sediments entered in the subduction zone, metamorphosed and attached to the upper oceanic lithosphere’s base. During the ophiolite emplacement onto the continental margin, a tectonic melange unit was created, composed by materials of the metamorphic sole, mixed with ophiolitic fragments, as well as with fragments of the basement recrystallized Triassic limestones. The carbonate fragments where detached from the continental margin during the emplacement of the ophiolites - metamorphic sole unit. The tectonic melange is observed in small- and also in large-scale, with impressive outcrops giving the characteristic image of colored mixtures. We believe that the relatively autochthonous unit is corresponding to the western margin of the Pelagonian zone and possibly retated to the similar Cimmerian block of Sakarya in the Minor Asia province. The ophiolitic mass, which according to our opinion is of Neo-Tethyan origin, that is of the external ophiolitic suture, was emplaced on to the continental margin series, during the Upper Jurassic - Lower Cretaceous orogenic process, carrying in its base the metamorphic sole. During the emplacement, the tectonic melange unit was formed. A symetamorphic folding phase affecting both the autochthonous basement and the nappe of the upper tectonic unit, has been recognized. During Tertiary orogenic phase, a thickening of the system was formed by thrusting and nappes stacking. This D1 - compressional event is recorded in Lesbos’ rocks by reverse faults accompanied by small-scale folding and other characteristic compressional structures which took place during Late Eocene - Early Oligocene times. The compressional structures are observed as remnants, due to domination of the posterior extensional structures. A D2 - extensional event took place in the Oligocene - Early Miocene times that caused major detachment faults of low angle, through which the collapse of the stacking pile was held, by rejection of the tectonic nappes and exhumation and exposure of the basement unit as a tectonic window. These faults are impressively observed mainly in the Alpine units, where they dominate. The neotectonc phases, are not distinguished in the present study, and they are considered as a unique D3 - event. During this event, major normal and strike-slip faults were formed, which changed the initial contacts of the basement units. This neotectonic activity is also responsible for the present morphology of the island, through of uplifting and tectonic grabens.

Το πρόβλημα της συνέχειας των Ελληνίδων γεωτεκτονικών ζωνών στον χώρο του Αιγαίου και στη συνέχεια στον χώρος της Μικράς Ασίας, αποτέλεσε από παλιά ένα σημαντικό θέμα για τους ερευνητές που μελέτησαν την γεωλογία του Ελληνικού χώρου. Η Λέσβος βρίσκεται σε μια καίρια θέση και η μελέτη και ερμηνεία των πετρωμάτων του υποβάθρου της, θα μπορούσε να συμβάλλει σημαντικά σ’ αυτό το θέμα. Τα πετρώματα της Λέσβου μελετήθηκαν κατά διαστήματα από διάφορους ερευνητές, ωστόσο δεν είχε αποσαφηνιστεί πλήρως το θέμα της προέλευσής τους. Επιπλέον δυσκολία αποτελεί το ότι τα πετρώματα της Λέσβου είναι καλυμμένα κατά ένα πολύ μεγάλο τμήμα, από τα μεταλπικά ηφαιστειακά υλικά ηλικίας 20 Ma. Στην παρούσα μελέτη, έγινε μια επανεξέταση των πετρωμάτων του υποβάθρου της Λέσβου, με βάση τις νέες απόψεις γεωτεκτονικής εξέλιξης, καθώς και μέσα από μια σύγκριση με τα αντίστοιχα πετρώματα του Ελληνικού χώρου, αλλά και ευρύτερα του συστήματος της Τηθύος. Η μελέτη έγινε μέσα από την κατασκευή λεπτομερειακών τομών στο ύπαιθρο, αλλά και ευρύτερη μελέτη των γεωλογικών ενοτήτων, με καταγραφή των πετρωμάτων και των τεκτονικών στοιχείων, και μελέτη των αλληλεπιδράσεών του με σκοπό τη κατανόηση της τεκτονικής εξέλιξης. Επίσης έγινε δειγματοληψία για την κατασκευή λεπτών τομών και ακολούθησε μελέτη στο μικροσκόπιο, με σκοπό τον προσδιορισμό των παραγενέσεων, καθώς και σύγκριση με αντίστοιχες περιοχές. Η μελέτη οδήγησε στο συμπέρασμα, ότι το υπόβαθρο της Λέσβου, αποτελείται από μια σχετικά αυτόχθονη ενότητα από Άνω Παλαιοζωικής - Τριαδικής ηλικίας μεταμορφωμένα πετρώματα, μετακλαστικού χαρακτήρα, που δηλώνουν ιζηματογένεση ηπειρωτικού περιθωρίου, πάνω στα οποία αποτέθηκε ένα ανθρακικό κάλυμμα αρκετά μεγάλου πάχους, Τριαδικής ηλικίας. Πάνω σε αυτά τα πετρώματα βρίσκεται τοποθετημένη μια σημαντική οφειολιθική μάζα, στην βάση της οποίας βρίσκεται μια μεταμορφική σόλα και μια ενότητα τεκτονικών μιγμάτων. Η μεταμορφική σόλα αποτελείται από αμφιβολίτες και μετα-ιζήματα ωκεάνιου χαρακτήρα και δημιουργήθηκε σε συνθήκες μιας ενδο-ωκεάνιας υποβύθισης, καθώς τμήμα των ωκεάνιων ιζημάτων που εισέρχονταν μέσα στον χώρο της ζώνης υποβύθισης, μεταμορφώθηκε και προσκολλήθηκε στην βάση της ανώτερης ωκεάνιας λιθόσφαιρας. Κατά την τοποθέτηση της οφειολιθικής μάζας πάνω στο ηπειρωτικό περιθώριο, δημιουργήθηκαν τα τεκτονικά μίγματα, που αποτελούνται από τα υλικά της μεταμορφικής σόλας, ανακατεμένα τεκτονικά με τεμάχη τόσο οφειολιθικά, όσο και των ανακρυσταλλωμένων ασβεστολίθων του υποβάθρου. Τα ανθρακικά τεμάχη αποκολλήθηκαν από το ηπειρωτικό περιθώριο κατά την τοποθέτηση των οφειολίθων και της μεταμορφικής σόλας. Η εικόνα των τεκτονικών μιγμάτων παρουσιάζεται τόσο σε μικρο- όσο και σε μεγα-κλίμακα, με εντυπωσιακές εμφανίσεις που δίνουν την χαρακτηριστική εικόνα των έγχρωμων μιγμάτων. Η σχετικά αυτόχθονη ενότητα του υποβάθρου, θεωρούμε ότι αντιστοιχεί στο Δυτικό περιθώριο της Πελαγονικής ζώνης και πιθανόν σχετίζεται με το αντίστοιχο Κιμμερικό μπλοκ της Sakarya στον χώρο της Μικράς Ασίας. Οι οφειολιθική μάζα που με βάση τις απόψεις μας ανήκει στον χώρο της Νέο-Τηθύος, δηλαδή στην εξωτερική οφειολιθική συρραφή, τοποθετήθηκε πάνω στους σχηματισμούς του ηπειρωτικού περιθωρίου, κατά την πρώιμη αλπική ορογενετική φάση του Ανωτέρου Ιουρασικού - Κάτω Κρητιδικού, έχοντας στην βάση της την μεταμορφική σόλα και ταυτόχρονα με την τοποθέτηση, δημιουργήθηκαν τα τεκτονικά μίγματα. Κατά την περίοδο αυτή δημιουργήθηκε μέσα στα πετρώματα συμμεταμορφική πτύχωση, που εκδηλώνεται με την δημιουργία ισοκλινών πτυχών, τόσο στα πετρώματα του αυτόχθονου υποβάθρου, όσο και σ΄ αυτά του τεκτονικού καλύμματος. Κατά την περίοδο του Τριτογενούς που έλαβε χώρα η τελική Αλπική ορογενετική φάση, πραγματοποιήθηκε πάχυνση του συστήματος με λεπίωση των πετρωμάτων και συσσώρευση των καλυμμάτων. Η συμπιεστική αυτή φάση - D1 παρατηρείται στα πετρώματα της Λέσβου με ανάστροφα ρήγματα που συνοδεύονται από μικροπτυχές και άλλες χαρακτηριστικές συμπιεστικές δομές και εκδηλώθηκε κατά το Άνω Ηώκαινο - Κάτω Ολιγόκαινο. Οι συμπιεστικές δομές γενικά παρατηρούνται υπολειμματικά, καθώς μέσα στα πετρώματα έχουν επικρατήσει, οι μεταγενέστερες εφελκυστικές δομές. Ακολούθησε μια εφελκυστική φάση - D2 στο Ολιγόκαινο - Κάτω Μειόκαινο, η οποία προκάλεσε σημαντικά ρήγματα αποκόλλησης μικρής γωνίας κλίσης (detachment), μέσω των οποίων έγινε η κατάρρευση του συσσωρευμένου ορογενούς, με απόρριψη των τεκτονικών καλυμμάτων και ανύψωση και αποκάλυψη της σχετικά αυτόχθονης ενότητας του υποβάθρου με την μορφή τεκτονικού παράθυρου. Τα ρήγματα αυτά παρατηρούνται εντυπωσιακά και κυριαρχούν μέσα στις ενότητες Αλπικής κυρίως ηλικίας. Κατά την τελική νεοτεκτονική περίοδο, που στην παρούσα μελέτη δεν διακρίθηκαν οι επιμέρους φάσεις της και θεωρήθηκε ως ένα ενιαίο γεγονός - D3, δημιουργήθηκαν μεγάλα ρήγματα κανονικά και οριζόντιας μετατόπισης, τα οποία αλλοίωσαν τις αρχικές σχέσεις - επαφές των ενοτήτων του υποβάθρου και τις διαμόρφωσαν με την εικόνα που τις παρατηρούμε σήμερα. Ταυτόχρονα η νεοτεκτονική δραστηριότητα είναι υπεύθυνη για την διαμόρφωση της μορφολογίας του νησιού, με την δημιουργία τεκτονικών ανυψώσεων και σημαντικών βυθισμάτων.