Διερεύνηση της γεωλογικής δομής και της τεκτονικής παραμόρφωσης της σερβομακεδονικής μάζας στα όρη των Κερδυλλίων και Βερτίσκου (Βόρεια Ελλάδα)

Abstract

The study area is located in northern Greece and occupies the Vertiskos and Kerdyllion Mountains. It is geotectonically located in the Serbo-Macedonian Massif of the Hellenic Hinterland and occupies the area where the contact of the Vertiskos and Kerdyllion units outcrops. In recent decades, an effort has been made to review the region occupied by the Hellenic Hinterland, based on laboratory results such as geochemical analyses, radio dating, etc., while classical field geology seems not to hold a leading part in this effort. The present thesis aims at the detailed study of the tectonostratigraphy and deforming evolution of this very important area, at the boundary of the units comprising the Serbo-Macedonian Massif. Through field work, the modification of the rocks included in these two units is proposed. In particular, the roof of the upper marble horizon of the Kerdyllion Unit does not constitute the criterion for distinguishing the rocks of the two units, as has been established so far, but the extensive anatexis – migmatization, exhibited by the rocks of the Kerdyllion Unit, in contrast to the rocks of the Vertiskos Unit, is proposed as a distinguishing criterion. Thus, the Kerdyllion Unit is comprised of rocks such as marbles but also biotite and banded amphibolite gneisses, in which strong signs of anatexis and migmatization were found, forming leucosomes and quartzofeldspathic gneisses and becoming more intense when approaching the contact of the two units. In contrast, two-mica, muscovite and garnet two-mica gneisses constitute the Vertiskos Unit, which exhibit no signs of anatexis - migmatization. In addition, ultramafic rocks and metagabbros - massive amphibolites found in the area are considered as parts of the Therma-Volvi-Gomati complex, belonging to an oceanic crust. The contact between the Vertiskos and Kerdyllion Units has not been found to be parallel to the lithological contacts, but appears as a geometric unconformity thus indicating its tectonic nature. Six deformational events (D1-D6) were identified from the structural analysis, which describe the poly-metamorphic and complicated geotectonic evolution of the study area. D1 and D2 events were not thoroughly documented due to their extensive overprinting by the main deformational fabric that characterizes the rocks of the study area and is attributed to a syn-metamorphic D3 event, of low-grade amphibolite to high-grade greenschist facies metamorphism. The latter dates back to the Lower Mesozoic and is associated in the area with the development of isoclinal, map-scale, NW-SE trending, F3 folds. D4, is associated with a syn-metamorphic event, of greenschist facies metamorphism and dates to the Cretaceous. It is characterized by strong shearing with the development of a mylonitic foliation S4, parallel to the S3 and a stretching lineation L4 trending NE-SW, with a top-to-the SW sense of shear, while F4, meso-scale sheath folds are formed parallel to L4. During the D5 event, of pre-Eocene age, asymmetric close folds of NNW-SSW direction are created which refold the previous structures, while D6 describes a N-S, Eocene to Late Miocene compression. Finally, geochemical analysis, which was carried out, showed that the rocks of the Kerdyllion and Vertiskos Unit are of sedimentary origin, as it has been mentioned by previous researchers for the rocks belonging to the Serbo-Macedonian Massif.

Η περιοχή έρευνας εντοπίζεται στη βόρεια Ελλάδα και περιλαμβάνει τους ορεινούς όγκους Βερτίσκου και Κερδύλιον. Γεωτεκτονικά εντοπίζεται στην Σερβομακεδονική Μάζα της Ελληνικής Ενδοχώρας και ειδικότερα στην περιοχή όπου διέρχεται των όριο των δύο ενοτήτων της, Ενότητες Βερτίσκου και Κερδυλλίων. Τις τελευταίες δεκαετίες γίνεται μια προσπάθεια αναθεώρησης του χώρου της Ελληνικής Ενδοχώρας βασιζόμενη σε εργαστηριακά αποτελέσματα όπως γεωχημικές αναλύσεις, ραδιοχρονολογήσεις κ.ά. ενώ η κλασική γεωλογία πεδίου φαίνεται ως ακόλουθος αυτής της προσπάθειας. Η παρούσα διδακτορική διατριβή στοχεύει στην λεπτομερή τεκτονοστρωματογραφική διάρθρωση και παραμορφωτική εξέλιξη αυτής της ιδιαίτερα σημαντικής περιοχής, στο όριο των ενοτήτων της Σερβομακεδονικής Μάζας και μέσα από τις εργασίες πεδίου προτείνεται η τροποποίηση των πετρωμάτων που περιλαμβάνουν οι δύο ενότητες της. Ειδικότερα, ως κριτήριο για τη διάκριση των πετρωμάτων των δύο ενοτήτων δεν χρησιμοποιείται η οροφή του ανώτερου ορίζοντα μαρμάρου της Ενότητας Κερδυλλίων, όπως μέχρι σήμερα έχει καθιερωθεί, αλλά ως κριτήριο προτείνεται η εκτεταμένη ανάτηξη και μιγματιτίωση που εμφανίζουν τα πετρώματα της Ενότητας Κερδυλλίων, σε αντίθεση με τα πετρώματα της Ενότητας Βερτίσκου. Έτσι, πετρώματα όπως τα μάρμαρα αλλά και οι βιοτιτικοί και οι ταινιωτοί αμφιβολιτικοί γνεύσιοι, στα οποία εντοπίστηκαν έντονες εικόνες ανάτηξης και μιγματιτίωσης σχηματίζοντας λευκοσώματα και χαλαζιοαστριούχους γνευσίους, τα οποία γίνονται εντονότερα πλησιάζοντας προς τις επαφές των δύο ενοτήτων, αποτελούν την Ενότητα Κερδυλλίων. Αντίθετα, διμαρμαρυγιακοί, μοσχοβιτικοί και γρανατούχοι διμαρμαρυγιακοί γνεύσιοι, πετρώματα από τα οποία απουσιάζουν εικόνες ανάτηξης και μιγματιτίωσης αποτελούν την Ενότητα Βερτίσκου. Επιπλέον, υπερμαφικά πετρώματα και μεταγάββροι – μαζώδεις αμφιβολίτες εντοπίστηκαν στην περιοχή και συνδέονται με το σύμπλεγμα Θερμά – Βόλβη – Γομάτι, το οποίο αποτελεί τμήμα ενός ωκεάνιου φλοιού. Η επαφή αυτή ανάμεσα στις Ενότητες Βερτίσκου και Κερδυλλίων δεν εντοπίζεται να είναι παράλληλη στα λιθολογικά όρια, αλλά εμφανίζεται ως γεωμετρική ασυμφωνία δείχνοντας ότι είναι τεκτονική επαφή, με την επαφή αυτή των δύο ενοτήτων γεωγραφικά, σε πολλά σημεία, να εντοπίζεται και να πρέπει να αναζητηθεί δυτικότερα του ορίου των μαρμάρων. Από την τεκτονική ανάλυση προσδιορίστηκαν έξι παραμορφωτικά γεγονότα (D1-D6), τα οποία περιγράφουν την πολύ-τεκτονική και πολύ-μεταμορφική εξέλιξη της περιοχής έρευνας. Τα D1 και D2 τεκμηριώθηκαν μετά δυσκολίας, λόγω της εκτεταμένης επικάλυψης τους από τον κύριο παραμορφωτικό ιστό που χαρακτηρίζει τα πετρώματα της περιοχής μελέτης και αποδίδεται σε ένα συμμεταμορφικό D3 γεγονός, χαμηλού αμφιβολιτικού έως υψηλού πρασινοσχιστολιθικού βαθμού μεταμόρφωσης και το οποίο χρονολογείται στο Κάτω Μεσοζωικό και συνδέεται στην περιοχή με την ανάπτυξη ισοκλινών χαρτογραφικής κλίμακας πτυχών ΒΔ-ΝΑ διεύθυνσης. Το D4, συνδέεται με ένα συμμεταμορφωκό γεγονός, πρασινοσχιστολιθικού βαθμού μεταμόρφωσης και χρονολογείται στο Κρητιδικό. Περιλαμβάνει μια έντονη διάτμηση με την ανάπτυξη μυλονιτικής φύλλωσης S4, παράλληλη στη φύλλωση S3, και μια γράμμωση τάνυσης-έκτασης L4 σε ΒΑ-ΝΔ διεύθυνση, με φορά του υπερκείμενου προς τα ΝΔ, ενώ σε μεσοκλίμακα σχηματίζονται F4 sheath πτυχές παράλληλες προς την L4. Στο D5 γεγονός, προ συν- Ηωκαινικής ηλικίας, δημιουργούνται ασύμμετρες κλειστές πτυχές ΒΒΔ – ΝΝΑ διεύθυνσης οι οποίες επαναπτυχώνουν της προηγούμενες δομές, ενώ το D6 περιγράφει μια συμπίεση διεύθυνσης Β-Ν η οποία υπολογίζεται στο Ηώκαινο έως και πριν το Άνω Μειόκαινο. Τέλος, από γεωχημικές αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν προέκυψε ότι τα πετρώματα της Ενότητας Κερδυλλίων και Βερτίσκου παρουσιάζουν ιζηματογενή προέλευση όπως ήδη έχει περιγραφεί για τα πετρώματα της Σερβομακεδονικής μάζας.