Πετρογένεση Πυριγενών Πετρωμάτων και Οφιολιθικών Συμπλεγμάτων

Transcript

1 Πετρογένεση Πυριγενών Πετρωμάτων και Οφιολιθικών Συμπλεγμάτων Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Σχολή Θετικών επιστημών, Τμήμα Γεωλογίας & Γεωπεριβάλλοντος Τομέας Ορυκτολογίας και Πετρολογίας 15 & 22/05/2017

2 Εκτίμηση βαθμού απόπλυσης μανδυακής πηγής Πηγή: Koutsovitis The mantle depletion terrestrial array (red line) is from Zindler and Hart (1986). Fertile mantle (FM) source is from Pearce and Parkinson (1993). Μantle wedge and subducted serpentinized harzburgites/ serpentinite fields are from Deschamps et al. (2013), whereas the oceanic serpentinite data set is according to Niu (2004) and Snow and Dick (1995). 2

3 Εκτίμηση βαθμού μερικής τήξης Περίπτωση Υπερβασικών Πηγή: Magganas & Koutsovitis Major element concentrations are recalculated to 100 % on LOI-free bases; Mg# = molar 100 Mg/(Mg + Fe total ). Partial melting trends show residual spinel peridotite compositions during anhydrous polybaric nearfractional melting of a Primitive Upper Mantle (PUM; McDonough and Sun 1995) source at 1.5 GPa, using the model of Niu (1997). 3

4 Εκτίμηση βαθμού μερικής τήξης Περίπτωση Υπερβασικών Πηγή: Magganas & Koutsovitis Partial melting trend 1 shows residual spinel peridotite compositions drawn for anhydrous melting of a Primitive Upper Mantle (PUM; McDonough and Sun 1995) with mineral proportions of ol57.8 % + opx27 % + cpx sp3.3 % (McKenzie and O Nions 1991), using the equation of Shaw (1970) for residues. Partial melting trend 2 has been drawn for anhydrous melting of a Depleted MORB Mantle (DMM; Workman and Hart 2005), produced from 3 % MORB extraction, with mineral proportions of ol57 % + opx28 % + cpx1 3 % + sp2 % (Workman and Hart 2005). Mineral/matrix partition coefficients are from Shimizu et al. (1982) and Johnson and Schwab (2004). 4

5 Εκτίμηση βαθμού μερικής τήξης Περίπτωση Υπερβασικών Πηγή: The OSMA (olivine spinel mantle array), partial melting and differentiation trends are from Arai (1994). 5

6 Nova Science Publishers Εκτίμηση βαθμού μερικής τήξης Περίπτωση Υπερβασικών Πηγή: S. Saka et al. / Lithos (2014)

7 Εκτίμηση βαθμού μερικής τήξης Περίπτωση Υπερβασικών Nova Science Publishers Πηγή: S. Saka et al. / Lithos (2014)

8 Εκτίμηση βαθμού μερικής τήξης Περίπτωση Υπερβασικών Nova Science Publishers Βαθμός μερικής τήξης = 10 ln(cr#) + 24 Πηγή: Hellebrand et al 2001, Nature 410,

9 Εκτίμηση βαθμού μερικής τήξης Περίπτωση βασικών ηφαιστειακών πετρωμάτων Μοντελοποίηση κλασματικής κρυστάλλωσης Πηγή: From Pearce (1982). DMM (or Μ2) and Μ3 mantle source compositions are from Pearce (1982), Murton (1989), and Workman and Hart (2005), whereas FMM (Fertile MORB Mantle) and PM mantle source compositions are from Bedard (1999) and Mcdonough and Sun (1995). Melting curves drawn for plagioclase lherzolite mantle source with mineral proportions of ol60% + opx20% + cpx10% + pl.10%, and melt mode proportions of ol25% + opx9% + cpx33% + pl33% (Pearce 1982). Numbers along curves are partial melting degrees. Dashed fractional crystallization lines were drawn for Rayleigh fractionation trends of ol50% + cpx40% + sp10% and ol30% + cpx30% + pl30% + sp10%; numbers along dashed lines are fractional crystallization degrees. Fields of MORB, IAT, and Bon (boninites) are from Pearce (2003) and Dilek 9 et al. (2007).

10 Nova Science Publishers Εκτίμηση είδους μανδυακής πηγής Περίπτωση Βασικών ηφαιστειακών Sm/Nd Zr/Nd Σημαίνει: Προέλευση από αποπλυμένη μανδυακή Αυξημένους βαθμούς μερικής τήξης Χαμηλούς βαθμούς κλασματικής κρυστάλλωσης Πηγή: Koutsovitis & Andreas Magganas (2016): International Geology Review, DOI: /

11 Διαφυγότητα Οξυγόνου Όταν αυξηθούν οι συνθήκες fo 2 ο σίδηρος εκτός από δισθενή έχει και τρισθενή μορφή. Ο μαγνητίτης έχει και τις δύο μορφές σιδήρου (Fe 2+ Fe 2 3+ O 4 ) όπου έχουμε την εξής αντίδραση αντίδραση: 2Fe 3 O 4 (Magnetite) + 3SiO 2 (Qtz) = 3Fe 2 SiO 4 (Fayalite) + O 2 (σύστημα FMQ) Για τον υπολογισμό της πτητικότητας οξυγόνου χρησιμοποιείται το βαρόμετρο οξυγόνου από την εξίσωση των Ballhaus et al. (1991): 11

12 Εκτίμηση βαθμού μερικής τήξης Διαφυγότητα Οξυγόνου Πηγή: Magganas & Koutsovitis Calculated melt extraction and oxygen fugacity curves, as well as Mariana and South Sandwich peridotite values from Pearce et al. (2000), and references therein. Values of West Othris peridotites from Barth et al. (2008). Oxygen fugacity expressed as log-unit deviations from the fayalite magnetite quartz (FMQ) buffer. 12

13 Εκτίμηση Διαφυγότητας Οξυγόνου Πηγή: Koutsovitis et al. Lithos (2012)

14 Εκτίμηση βαθμού Οξείδωσης Οι μαγματικοί λόγοι Fe3+/ ΣFe αυξάνονται προς τις ζώνες υποβύθισης. Στις ράχεις είναι 0.13 έως 0.17; Στις λεκάνες οπισθοτάφρου είναι 0.15 έως 0.19; στα νησιωτικά τόξα είναι 0.18 έως 0.32, και αυξάνονται παράλληλα με το περιεχόμενο σε νερό και με ιχνοστοιχεία που αποτελούν δείκτες ένυδρων συστατικών υποβύθισης. Πηγή: Kelley & Cottrell 2009, Science 31, Vol. 325, Issue 5940, pp

15 Υπολογισμός ευτηκτικής θερμοκρασίας T liquidus = ευτηκτική θερµοκρασία T p (Mantle Potential temperature) αντιπροσωπεύει τη θερμοκρασία τμήματος του μανδύα με αδιαβατική αποσυμπίεση στην επιφάνεια της Γής. T liquidus υπολογίζεται και με εφαρμογή του λογισμικού PRIMELT2.XLS (Herzberg et al. 2007; Herzberg and Asimow 2008; Herzberg and Gazel 2009). Πηγή εικόνας: Aldanmaz, Gourgaud, Kaymakcı, 2005, Journal of Geodynamics 39,

16 Πηγή εικόνας: Herzberg & Asimov

17 Γεωθερμόμετρα Ol-Spl Γεωθερμόμετρο Fabries (1979) χρησιμοποιείται για συνυπάρχοντες κρύσταλλους ολιβίνη και σπινέλιου, στηριζόμενο στη συμμετοχή των στοιχείων Mg και Fe2+. Γεωθερμόμετρο Roeder et al. (1979). Πηγή: Κουτσοβίτης Πέτρος, Διδακτορική Διατριβή

18 Γεωθερμόμετρα Cpx-Opx Γεωθερμόμετρο Wells (1977) το οποίο βασίζεται στη συμμετοχή Ca και Mg μεταξύ γειτονικών κρυστάλλων κλινοπυρόξενων και ορθοπυρόξενων. H μέθοδος αυτή έχει σφάλμα ± 70 o C για ένα πλαίσιο θερμοκρασιών o C και με την προϋπόθεση ότι XFe opx κυμαίνεται μεταξύ 0.0 και 10.0 %κ.β. και Al2O3 cpx κυμαίνεται από 0.0 έως 10.0 %κ.β. Πηγή: Κουτσοβίτης Πέτρος, Διδακτορική Διατριβή

19 Γεωθερμόμετρα Px Οι Brey & Kohler (1990) πρότειναν τη χρήση τριών γεωθερμόμετρων για τους πυρόξενους. Το πρώτο βασίζεται στις συγκέντρωσεις των στοιχείων Ca, Na, Fe και Mg σε ζεύγη κλινοπυρόξενουορθοπυρόξενου. Το δεύτερο βασίζεται στη συγκέντρωση του Ca στον ορθοπυρόξενο, ενώ το τρίτο στη συμμετοχή Na του κλινοπυρόξενου και του ορθοπυρόξενου. Οι εξισώσεις είναι οι εξής: Πίεση ίση με 15 Kbar είναι η μέση πίεση για περιβάλλον σταθερότητας του σπινέλιου. Πηγή: Κουτσοβίτης Πέτρος, Διδακτορική Διατριβή

20 Γεωθερμόμετρο Opx-Spl Το γεωθερμόμετρο των Witt-Eickschen & Seck (1991) βασίζεται στην ανταλλαγή μεταξύ των Cr Al ανάμεσα στον ορθοπυρόξενο και σπινέλιο και υπόλογίζεται ως εξής: Γεωθερμόμετρο Ol-Augite Από τον Loucks (1996) δίδεται γεωθερμόμετρο το οποίο βασίζεται στην ανταλλαγή μεταξύ Fe- Mg ανάμεσα σε ολιβίνη και κλινοπυρόξενο σύστασης αυγίτη. To γεωθερμόμετρο θεωρείται αρκετά ακριβές για θερμοκρασιακό εύρος μεταξύ Ο C. Ο υπολογισμός της θερμοκρασίας γίνεται με βάση την εξίσωση: Πηγή: Κουτσοβίτης Πέτρος, Διδακτορική Διατριβή

21 Οι μαγνησιοκεροστίλβες διαχωρίζονται σε δύο τύπους. Οι μαγματικής προέλευσης μαγνησιοκεροστίλβες χαρακτηρίζονται από τα σχετικά υψηλά ποσοστά τους σε Al2O3, TiO2, Na2O, και K2O, ενώ είναι καστανού χρώματος. Οι μεταμορφικής προέλευσης σχετίζονται με την δημιουργία ακτινόλιθου και τρεμολίτη. Συνήθως παρουσιάζουν πράσινο έως υποπράσινο χρώμα. Στον παρακάτω πίνακα παρατίθενται παραδείγματα από πρωτογενείς αμφιβόλους, όπου γίνεται ο υπολογισμός πετρογενετικών παραμέτρων με χρήση του λογισμικού, όπως περιγράφεται από τους Ridolfi et al