3.4 ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΕΠΑΡΧΙΕΣ ΚΑΙ ΣΕΙΡΕΣ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ

3.4 ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΕΠΑΡΧΙΕΣ ΚΑΙ ΣΕΙΡΕΣ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Το σύνολο των πετρωµάτων µιας περιοχής, τα οποία παρουσιάζουν κοινά πετρογραφικά και χηµικά γνωρίσµατα και είναι συγγενή µεταξύ τους, δηλαδή, προέρχονται από κάποιο κοινό µητρικό µάγµα, αποτελούν µία πετρογραφική επαρχία. Γενικά, κάθε ευρεία περιοχή µέσα στην οποία τα πυριγενή πετρώµατα είναι περίπου της ίδιας ηλικίας και παρουσιάζουν περίπου όµοια χηµικά και ορυκτολογικά γνωρίσµατα αποτελεί µια τέτοια επαρχία. Για να διαπιστωθεί η ύπαρξη µιας πετρογραφικής επαρχίας πρέπει να γίνει χαρτογράφηση των πετρωµάτων, να προσδιοριστεί η ηλικία τους και να µελετηθούν πετρογραφικά και χηµικά αντιπροσωπευτικά δείγµατα των διαφόρων τύπων πετρωµάτων. Πολύ γνωστά παραδείγµατα πετρογραφικών επαρχιών είναι: οι ηφαιστειακές επαρχίες των νησιών της Χαβάης (Πλειόκαινο µέχρι σήµερα). τα δυτικά νησιά της Σκωτίας (επαρχία των Εβρίδων, Κάτω Τριτογενές). τα νησιά της µεσοατλαντικής ράχης (Πλειόκαινο µέχρι σήµερα) η επαρχία της Ρώµης (Ολόκαινο) που περιλαµβάνει τις πλούσιες σε K λάβες του Βεζουβίου και τέλος η επαρχία Ροδόπης, στην οποία ανήκουν τα τριτογενή ηφαιστειακά πετρώµατα, που βρίσκονται βόρεια - βορειοδυτικά της Ξάνθης. Ενας άλλος όρος, που σηµαίνει µια οµάδα ή ένα σύνολο τύπων πετρωµάτων, τα οποία έχουν κοινές χηµικές ιδιότητες, είναι η σειρά πετρωµάτων (rock series ή assosiation, suite, lineage). Μερικές σειρές είναι ευρύτερες και περιλαµβάνουν άλλες οι οποίες καθορίζονται µε αυστηρότερα κριτήρια. Σε σχέση µε τις πετρογραφικές επαρχίες η έννοια της σειράς πετρωµάτων είναι στενότερη, αφού σε µια επαρχία µπορεί να υπάρχουν περισσότερες από µια σειρές πετρωµάτων, π.χ. η πετρογραφική επαρχία των νησιών της Χαβάης περιλαµβάνει δύο σειρές πετρωµάτων, µια θολεϊτική και µια αλκαλιβασαλτική. 3.5 ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΕΤΑΒΟΛΩΝ Οι χηµικές σχέσεις µεταξύ συγγενικών πετρωµάτων, δηλαδή πετρωµάτων που προέρχονται από κάποιο κοινό µάγµα, µελετώνται πιο εύκολα όταν τα συστατικά τους προβάλλονται σ ένα διάγραµµα µεταβολής. Ο πιο εύχρηστος τύπος διαγράµµατος είναι µια ορθογώνια προβολή των διαφόρων οξειδίων (τεταγµένη) έναντι του κοινού οξειδίου SiO 2 (τετµηµένη) µε όλες τις τιµές εκφρασµένες σε βάρος επί τοις εκατό. Τα σηµεία προβολής των οξειδίων δηµιουργούν τάσεις, οι οποίες δείχνουν γραφικά τη µεταβολή κάθε συστατικού ως προς το SiO 2. Ο τύπος αυτού του διαγράµµατος φαίνεται στο σχήµα 3.5.1 όπου προβάλλονται τα ηφαιστειακά πετρώµατα (βασάλτες, ανδεσίτες, δακίτες και ρυολίθοι) της δυτικής Θράκης. 87

Σχήµα 3.5.1. ιάγραµµα µεταβολής (τύπου Harker) ηφαιστειακών πετρωµάτων της δυτικής Θράκης. 88

Στο διάγραµµα αυτό φαίνεται να αυξάνεται το οξείδιο του Κ 2 O, παραµένει σταθερό ή µειώνεται ελαφρά το Na 2 O α των αλκαλίων και ελαττώνονται όλα τα υπόλοιπα οξείδια καθώς αυξάνεται το SiO 2 - ένα γενικό γνώρισµα, πολύ τυπικό για πολλές πετρογραφικές επαρχίες. Στα διαγράµµατα αυτά προβάλλονται ως προς το SiO 2, ιχνοστοιχεία, λόγοι κύριων στοιχείων ή και λόγοι ιχνοστοιχείων. Ο Larsen (1938), θεωρώντας ότι σε ορισµένες σειρές πετρωµάτων µε οι πιο σηµαντικές αλλαγές γίνονται στα οξείδια SiO 2, K 2 O, FeO, MgO και CaO, πρότεινε να χρησιµοποιηθεί στα διαγράµµατα µεταβολής το ποσό 1/3 SiO 2 +K 2 O-(FeO+MgO+CaO) αντί του SiO 2. Σήµερα χρησιµοποιούνται και άλλοι δείκτες, ως τετµηµένη, όπως ο είκτης Στερεοποιήσεως (.Σ.) του Kuno (1959) και ο είκτης ιαφοροποιήσεως (..) των Thornton και Tuttle (1960). Ο.Σ. = 100 MgO MgO+FeO+Fe 2 O 3 +Na 2 O+K 2 O, ενώ ο.. = Q+Or+Ab+Ne+Kp+Lc, δηλαδή περιλαµβάνει το σύνολο των δυνητικών σαλικών ορυκτών της C.I.P.W. norm, εκτός του An. Επειδή ορισµένα από τα παραπάνω ορυκτά είναι ασυµβίβαστα µεταξύ τους, ο.. υπολογίζεται ουσιαστικά από το άθροισµα τριών από αυτά. Γενικά ως δείκτης διαφοροποίησης µπορεί να χρησιµοποιηθεί ένα κύριο στοιχείο ένα ιχνοστοιχείο, συνδιασµόςκύριων στοιχείων ή συνδυασµός ιχνοστοιχείων που έχει µεγάλο εύρος µεταβολής και σταθερή µεταβολή µε τη διαφοροποίηση, δηλαδή αυξάνεται συνεχώς ή µειώνεται συνεχώς. Αλλοι τύποι διαγραµµάτων, πολύ διαδεδοµένων είναι τα τριγωνικά διαγράµµατα, όπου τρία συστατικά εκφρασµένα είτε ως οξείδια (βάρος %), είτε ως στοιχεία (άτοµα %) προβάλλονται σ ένα ισόπλευρο τρίγωνο. Σε κάθε περίπτωση τα δεδοµένα που προέρχονται από τις χηµικές ανλύσεις ανάγονται επί τοις εκατό, ώστε να είναι δυνατή η προβολή τους στο τριγωνικό διάγραµµα. Ενα από τα πιο συνηθισµένα τριγωνικά διαγράµµατα είναι το AFM (Σχ. 3.5.2), του οποίου τα τρία συστατικά αναγόµενα επί τοις εκατό, εκφράζονται κατά δύο τρόπους: α) βάρος % των Α=(Νa 2 O+K 2 O). F=(FeO+Fe 2 O 3 +MnO) M=MgO και β) άτοµα % των A=Νa+Κ F=Fe+Mn M=Mg. Η αξία των διαγραµµάτων προβολής τριών συστατικών έγκειται στη δυνατότητα να διαφαίνονται σε αυτά λεπτοµέρειες των χηµικών µεταβολών, οι οποίες δε διακρίνονται στα ορθογώνια διαγράµµατα. Φυσικά µειονεκτούν διότι στο ίδιο σηµείο προβάλονται σηµεία µε πολύ διαφορετικές περιεκτικότητες σε τρία στοιχεία που έχουν όµως την ίδια αναλογία. ηλαδή το δείγµα µε περιεκτικότητες α, β, γ προβάλλεται στο ίδιο σηµείο µε το δείγµα µε περιεκτικότητες 3α, 3β, 3γ. 89

Σχήµα 3.5.2. Προβολή στο AFM διάγραµµα θολεϊιτικών και αλκαλικών πετρωµάτων. 3.6 ΑΛΚΑΛΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΚΟΡΕΣΜΟΣ ΣΕ SIO 2 ΤΩΝ ΜΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΣΕΙΡΩΝ Τα µαγµατικά πετρώµατα διακρίνονται σε δύο µεγάλες οµάδες µε βάση το άθροισµα των αλκαλίων (Na 2 O+K 2 O) τους, την αλκαλική και την υποαλκαλική σειρά (Σχ. 3.6.1, 3.6.2). Τα πετρώµατα της αλκαλικής σειράς δείχνουν βασικά ψηλό άθροισµα (Na 2 O+K 2 O) σε σχέση τόσο µε το CaO όσο και µε το SiO 2. Ακόµη και στα βασικά µέλη µε SiO 2 λιγότερο από 50%, το συνολικό βάρος % του (Na 2 O+K 2 O) CaO. Για τον λόγο αυτό η θεµελιώδης µάζα ενός τέτοιου πετρώµατος είναι πιθανό να περιέχει µικρά ποσά Κ- αστρίου, βιοτίτη ή νεφελίνη. Στη συνέχεια η αλκαλική σειρά διακρίνεται µε βάση το Na 2 O και το K 2 O (Σχ. 3.6.3), στη σειρά Να, σειρά Κ και σειρά υψηλού Κ. Στις σειρές υψηλού Κ, πρακτικά, ο νεφελίνης είναι το κύριο συστατικό, ενώ τα σιδηροµαγνησιούχα ορυκτά είναι πλούσια σε αλκάλεα, όπως είναι οι αλκαλικοί πυρόξενοι και οι αλκαλικοί αµφίβολοι. Ο χαλαζίας είναι άγνωστος ή µπορεί να συµµετέχει µόνο µε πολύ µικρά ποσοστά σε ορισµένα πυριτικά µέλη (τραχείτες) λιγότερο αλκαλικών σειρών. 90

Σχήµα 3.6.1. ιάγραµµα ταξινόµησης πλουτωνικών πετρωµάτων και διαχωρισµού της αλκαλικής από την υποαλκαλική σειρά. Σχήµα 3.6.2. ιάγραµµα ηφαιστειακών πετρωµάτων και διαχωρισµού της αλκαλικής από την υποαλκαλική σειρά. 91

Τα πετρώµατα της αλκαλικής σειράς διακρίνεται µε βάση το (Na 2 O+K 2 O) ως προς το SiO 2 (Σχ. 3.6.4) στην σειρά χαµηλού Κ, ασβεσταλκαλική σειρά, ασβεσταλκαλική σειρά υψηλού Κ και στη σωσσονιτική σειρά. Σχήµα 3.6.3. ιάγραµµα διαχωρισµού της αλκαλικής σειράς. Στην ασβεσταλκαλική σειρά, αντίθετα, το (Na 2 O+K 2 O) CaO µόνο στις τελευταίες σειρές οι οποίες είναι πλούσιες σε SiO 2 (τυπικά > 60%). Tα αστριοειδή είναι άγνωστα, αλλά ο χαλαζίας είναι πολύ διαδεδοµένος και αποτελεί θεµελιώδες συστατικό των περισσότερο πυριτικών πετρωµάτων (δηλαδή δακίτες, ρυόλιθοι, γρανοδιορίτες). Καλιούχα ορυκτά και βιοτίτης εµφανίζονται και εδώ µόνο στα τελευταία πυριτικά µέλη. Από τα σχήµατα 3.6.1 και 3.6.2 είναι προφανές ότι κάποια πετρώµατα µπορεί να ανήκουν στην αλκαλική ή στην υποαλκαλική σειρά, όπως για παράδειγµα οι βασάλτες και οι τραχειανδεσίτες. Ολα τα πετρώµατα όµως δεν εµπίπτουν σαφώς στη µια ή στην άλλη από τις δύο αυτές κατηγορίες. Παραδείγµατος χάρη, οι ωκεάνιοι βασάλτες (ocean floor basalts), οι οποίοι είναι από τα πιο διαδεδοµένα ηφαιστειακά πετρώµατα, δεν µπορούν να ταξινοµηθούν µε σαφήνεια στην αλκαλική ή ασβεσταλκαλική σειρά µε βάση το βαθµό αλκαλικότητάς τους. Για την ταξινόµηση των πιο πάνω βασαλτών χρησιµοποιήθηκε το κριτήριο του κορεσµού ως προς το SiO 2. Ετσι, µε βάση µόνο τα ορυκτολογικά δεδοµένα µπορούµε να διακρίνουµε τους βασάλτες σε δύο οµάδες, τους ακόρεστους και τους κορεσµένους 92

βασάλτες. Οι ακόρεστοι βασάλτες περιέχουν άφθονο (µαγνησιούχο) ολιβίνη και σε ορισµένες περιπτώσεις νεφελίνη ή άλλα αστριοειδή. Η οµάδα αυτή χαρακτηρίζεται ως αλκαλι ολιβινικός βασαλτικός τύπος. Οι κορεσµένοι βασάλτες δεν έχουν καθόλου αστριοειδή και περιέχουν µόνον ελάχιστο ολιβίνη, ο οποίος περιορίζεται στη γενεά των φαινοκρυστάλλων. Η οµάδα αυτή χαρακτηρίζεται ως θολεϊιτικός τύπος. Σχήµα 3.6.4. ιάγραµµα διαχωρισµού της υποαλκαλικής σειράς. Ορισµένα χαρακτηριστικά της χηµικής ανάλυσης ενός πετρώµατος το κατατάσσουν σαφώς στην ακόρεστη ή κορεσµένη οµάδα. Ένα τέτοιο καθοριστικό κριτήριο είναι η δυνητική σύσταση (norm) του πετρώµατος: π.χ., παρουσία δυνητικού ολιβίνη ή νεφελίνη στη µια οµάδα (ακόρεστη) και παρουσία δυνητικού χαλαζία στην άλλη (κορεσµένη). 93

3.7 ΧΗΜΕΙΑ ΤΟΥ ΜΑΓΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΤΕΚΤΟΝΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ 3.7.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στην αρχική του έρευνα για τα παγκόσµια µαγµατικά πρότυπα ο Harker παραδέχτηκε προσωρινά δύο οµάδες σχέσεων η µία µε γεωγραφικό και η άλλη µε τεκτονικό προσανατολισµό. Η πρώτη, µε βάση την οποία γινόταν ο διαχωρισµός της παγκόσµιας µετατριτογενούς ηφαιστειότητας σε δύο µεγάλες επαρχίες, την ατλαντική (αλκαλική) και την Ειρηνική (ασβεσταλκαλική), αποδείχθηκε κάτω από το φως των νεώτερων και συνεχώς διαφοροποιηµένων πληροφοριών, ότι είναι υπεραπλουστευµένη. Γι αυτό εγκαταλήφθηκε από τότε. Η δεύτερη πρόταση ήταν απροσδόκητα καρποφόρα, διότι αποτέλεσε τη βάση να σκεφθούµε για τεκτονικές γραµµές. Με λίγα λόγια, ο Harker φανταζόταν τον αλκαλικό (Ατλαντικό) τύπο του να σχετίζεται µε τη διάνοιξη τοπικού ρήγµατος (όπως το ρήγµα κατά µήκος της µεσοατλαντικής ράχης και τα ρήγµατα της ανατολικής Αφρικής. Τις ασβεσταλκαλικές σειρές τις συνέδεε µε τη γενική πτύχωση, όπως αυτή φαίνεται από τη σύγχρονη δραστηριότητα κατά µήκος των ευκίνητων ζωνών του δακτυλίου του Ειρηνικού (ορογενετικές ζώνες). Λίγο πριν ο Gregory αναγνώρισε ότι βασική αιτία ήταν η τεκτονική, ενώ η γεωγραφική θέση έπαιξε δευτερεύοντα ρόλο. Ετσι, εδραιώθηκε στα χρόνια πριν από τον πρώτο παγκόσµιο πόλεµο, η ύπαρξη µερικών θεµελιώδών σχέσεων µεταξύ των χηµικών προτύπων στις µαγµατικές σειρές και του τεκτονικού περιβάλλοντος µε τις ποικίλες συνέπειές του αναφορικά µε το βάθος και την πηγή των υλικών της γένεσης του µάγµατος. 3.7.2 ΟΙ ΛΙΘΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΠΛΑΚΕΣ ΚΑΙ ΟΙ ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΤΟΥΣ Στα πρόσφατα χρόνια, µε την τεράστια συσσώρευση πληροφοριών στον τοµέα της γεωχρονολόγησης, της χηµείας των πετρωµάτων και της τοπικής πετρογραφίας (ειδικά στους πυθµένες των ωκεανών) και κάτω από την επίδραση της ανάπτυξης της θεωρίας των τεκτονικών πλακών, η απλή ιδέα του Harker τροποποιήθηκε και ξαναδουλεύτηκε σηµαντικά. Η πρόοδος στον τοµέα της τεκτονικής βάθους είχε ως αποτέλεσµα τη διατύπωση της θεωρίας των λιθοσφαιρικών πλακών. Σύµφωνα µε αυτήν η λιθόσφαιρα είναι χωρισµένη σε τµήµατα που ονοµάζονται λιθοσφαιρικές πλάκες. Αυτές έχουν πάχος από µόλις µερικά χιλιόµετρα έως πάνω από 200 χιλιόµετρα και οριζόντιες διαστάσεις χιλιάδων χιλιοµέτρων. Κινούνται πάνω στην ασθενόσφαιρα, που βρίσκεται σε πλαστική κατάσταση, µε ταχύτητες 1-10 cm/y. Οι λιθοσφαιρικές πλάκες χωρίζονται ανάλογα µε τη δοµή τους σε ωκεάνιες και ηπειρωτικές. Οι σχετικές κινήσεις των λιθοσφαιρικών πλακών είναι απόκλιση, σύγκλιση και παράλληλη κίνηση της µιάς ως προς την άλλη. Με βάση τις κινήσεις 94

αυτές µπορούµε να διακρίνουµε π.χ. απόκλιση ωκεάνιων πλακών, σύγκλιση δύο ωκεάνιων πλακών, σύγκλιση ωκεάνιας µε ηπειρωτική πλάκα ή σύγκλιση δυo ηπειρωτικών πλακών. Τα περιθώρια των τεκτονικών πλακών είναι περιοχές γεωλογικά ενεργές διότι εκεί εµφανίζεται πάνω από το 90% της µαγµατικής δραστηριότητας, υπάρχει παραµόρφωση του φλοιού και συµβαίνει το µεγαλύτερο µέρος της ορογένεσης, Μαγµατισµός όµως εµφανίζεται σε πολύ µικρότρο ποσοστό (περίπου 10%) και στο εσωτερικό των πλακών (ενδοπλακικός µαγµατισµός). 3.7.3 ΓΕΩΤΕΚΤΟΝΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΓΕΝΕΣΗΣ ΜΑΓΜΑΤΟΣ Με βάση λοιπόν τα είδη των λιθοσφαιρικών πλακών και τις κινήσεις τους µπορούµε να διακρίνουµε κυρίως, τέσσερεις γεωτεκτονικές θέσεις, µε την ευρεία έννοια, όπου µπορεί να δηµιουργηθεί µαγµατισµός: (1) Αποκλίνοντα ή δηµιουργούµενα περιθώρια. Είναι οι περιοχές που σχηµατίζονται οι ωκεάνιες λιθοσφαιρικές πλάκες, και περιλαµβάνονται: οι µεσοωκεάνιες ράχες, όπου οι πλάκες αποκλίνουν και οι οπισθοτόξειες λεκάνες. (2) Συγκλίνοντα ή καταστρεφόµενα περιθώρια. Είναι οι περιοχές όπου συγκρούονται και καταστρέφονται οι λιθοσφαιρικές πλάκες, και περιλαµβάνονται: τα νησιωτικά τόξα, όταν ωκεάνια πλάκα βυθίζεται και καταστρέφεται κάτω από ωκεάνια, τα ενεργά ηπειρωτικά περιθώριά ή ηφαιστειακά τόξα, όταν ωκεάνια πλάκα βυθίζεται και καταστρέφεται κάτω από ηπειρωτική, και η σύγκρουση πλακών, όταν συγκρούονται δυό ηπειρωτικές πλάκες. (3) Ωκεάνιες ενδοπλακικές θέσεις. Είναι οι περιοχές όπου δηµιουργούνται ωκεάνια νησιά. (4) Ηπειρωτικές ενδοπλακικές θέσεις, και περιλαµβάνονται: τα ηπειρωτικά καλύµµατα βασαλτών, οι ζώνες ηπειρωτικής διάρρηξης και οι περιοχές αλκαλικού και υπεραλκαλικού µαγµατισµού 3.7.4 ΜΑΓΜΑΤΙΣΜΟΣ ΣΤΑ ΙΑΦΟΡΑ ΓΕΩΤΕΚΤΟΝΙΚΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ 3.7.4.1 Μεσοωκεάνιες ράχες Στις περιοχές αυτές παράγεται ο µεγαλύτερος όγκος µαγµατικών πετρωµάτων στη Γή. Υλικό από τον άνω µανδύα µε σύσταση σπινελιούχου ή γρανατούχου λερζόλιθου υπόκειται σε µερική τήξη, σε ποσοστό µέχρι 20% περίπου, λόγω αποσυµπίεσης. 95

Παράγεται έτσι βασαλτικό µάγµα τύπου MORB (Mid-Ocean Ridge Basalt, βασάλτης µεσοωκεάνιας ράχης) (Σχ. 3.7.1) µε σύσταση ολιβινικού θολεϊίτη. Αυτό εξέρχεται στην επιφάνεια ανάµεσα από τις δύο πλάκες, ψύχεται και προστίθεται σε αυτές, και συγχρόνως τις ωθεί και τις αποµακρύνει συµµετρικά προς τις δυο πλευρές της ράχης. Τα πετρώµατα που σχηµατίζονται είναι ηφαιστειακά, συνήθως µε τη µορφή "µαξιλαροειδών" εκχύσεων (pillow lavas), όµως το περισσότερο µάγµα στερεοποιείται µε τη µορφή φλεβών και πλουτωνικών πετρωµάτων σε βαθύτερα σηµεία. Η διαφοροποίηση του µάγµατος µε κλασµατική κρυστάλλωση ολιβίνη + πλαγιοκλάστου + πυροξένου έχει ως αποτέλεσµα να βρίσκονται µαζί µε τους βασάλτες και προϊόντα διαφοροποίησής τους. Τέτοιος µαγµατισµός υφίσταται στις µεσοωκεάνιες ράχες του Ατλαντικού και του Ειρηνικού. Σχήµα 3.7.1. Σχηµατική παράσταση δηµιουργίας µεσοωκεάνιας ράχης. 3.7.4.2 Νησιωτικά τόξα Τα νησιωτικά τόξα αντιπροσωπεύουν περιοχές κατάδυσης µιάς ωκεάνειας πλάκας κάτω από µία άλλη. Στην περίπτωση αυτή σχηµατίζονται χαρακτηριστικές γραµµικές ή τοξοειδείς αλυσίδες νησιών που αποτελούν το ηφαιστειακό µέτωπο, ενώ συχνά µπορεί να αναπτυχθούν πίσω από το τόξο περιθωρειακές λεκάνες (οπισθοτόξειες) που δηµιουργούνται µε διαδικασίες διάνοιξης ωκεάνιου φλοιού παρόµοιες µε αυτές που λειτουργούν στις µεσοωκεάνιες ράχες (Σχ. 3.7.2). Ιζήµατα, που είχαν ήδη αποτεθεί στο πάνω µέρος του ωκεάνιου φλοιού, αποξύνονται από την καταδυόµενη πλάκα καθώς αυτή καταβυθίζεται, και συσσωρεύονται στην τάφρο µπροστά από το τόξο. 96

Κατά την διαδικασία της κατάδυσης µεταφέρεται η ψυχρή ωκεάνια πλάκα µέσα στο µανδύα. Η πλάκα συνίσταται από: α) την ωκεάνια λιθόσφαιρα (µανδυακός περιδοτίτης), β) τον ωκεάνιο φλοιό (βασάλτες και γάββροι που σχηµατίστηκαν στις µεσοωκεάνιες ράχες και είναι σε κάποιο βαθµό υδροθερµικά µεταµορφωµένοι), γ) σερπεντινίτες και δ) ωκεάνια ιζήµατα. Αυτός η ψυχρή πλάκα, καθώς κατέρχεται, θερµαίνεται από τον περιβάλλοντα µανδύα. Με την αύξηση της θερµοκρασίας και της πίεσης ο ωκεάνιος βασάλτης µεταµορφώνεται σταδιακά σε πρασινοσχιστόλιθο, αµφιβολίτη και τέλος σε εκλογίτη. Κατά τη µεταµόρφωση αυτή τα ένυδρα ορυκτά, που είχαν ήδη σχηµατιστεί κατά την υδροθερµική αλλοίωση του βασάλτη, αφυδατώνονται απελευθερώνοντας ένυδρα ρευστά που ανέρχονται στην υπερκείµενη σφήνα του µανδύα. Η παρουσία της φάσης αυτής είναι πολύ σηµαντική στη γένεση µάγµατος στο περιβάλλον αυτό. Είναι γενικά παραδεκτό ότι το µάγµα σε περιβάλλον νησιωτικού τόξου µπορεί να προέλθει από µερική τήξη της ωκεάνιας πλάκας ή του λερζόλιθου της υπερκείµενης µανδυακής σφήνας µετασωµατωµένου από τα ένυδρα πυριτικά ρευστά. Ο ρόλος των ένυδρων ρευστών και των τηγµάτων, που προέρχονται από την ωκεάνεια πλάκα, είναι πολύ σηµαντικός. Τα ρευστά αυτά έχουν ως αποτέλεσµα να χαµηλώνουν το σηµείο τήξης των µανδυακών πετρωµάτων, και κατά συνέπεια να προκαλούν τη µερική τους τήξη. Σε γενικές όµως γραµµές, τα ηφαιστειακά προϊόντα των νησιωτικών τόξων ταξινοµούνται σε τρεις κυρίως µαγµατικές σειρές, τη θολεϊιτική, την ασβεσταλκαλική και την αλκαλική, η κάθε µία από τις οποίες περιλαµβάνει πετρώµατα από βασάλτες έως ρυόλιθους. Τέτοιος µαγµατισµός υφίσταται στο σύστηµα Ιαπωνίας-Κουρίλε-Καµτσάτκα στο σύστηµα Αλεουτίων νησιών και αλλού. Σχήµα 3.7.2. Σχηµατική παράσταση δηµιουργίας νησιωτικού τόξου και οπισθοτόξειας λεκάνης 3.7.4.3 Ενεργά ηπειρωτικά περιθώρια 97

Τα ενεργά ηπειρωτικά περιθώρια παρουσιάζουν δοµή παρόµοια µε αυτή των νησιωτικών τόξων. Είναι περιοχές κατάδυσης µιάς ωκεάνιας πλάκας κάτω από µία ηπειρωτική (Σχ. 3.7.3). Ετσι λοιπόν και στην περίπτωση αυτή σχηµατίζονται αλυσίδες ηφαιστειακών ή πλουτωνικών πετρωµάτων µέσα στην ηπειρωτική λιθόσφαιρα. Η καταδυόµενη πλάκα έχει την ίδια σύσταση µε αυτή που περιγράφηκε στα νησιωτικά τόξα και τα πετρώµατά της υπόκεινται στις ίδιες διεργασίες µεταµόρφωσης. Κατά τη µεταµόρφωση αυτή τα ένυδρα ορυκτά, που είχαν ήδη σχηµατιστεί κατά την υδροθερµική αλλοίωση του βασάλτη, αφυδατώνονται απελευθερώνοντας ένυδρα ρευστά που ανέρχονται στην υπερκείµενη σφήνα του µανδύα. Η παρουσία της φάσης αυτής είναι πολύ σηµαντική στην γένεση µάγµατος και στο περιβάλλον αυτό. Οι πηγές του µάγµατος είναι οι ίδιες όπως και στα νησιωτικά τόξα. ηλαδή, το µάγµα δηµιουργείται από µερική τήξη της ωκεάνιας πλάκας ή του λερζόλιθου της υπερκείµενης µανδυακής σφήνας τροποποιηµένου από τα ένυδρα πυριτικά ρευστά. Σηµαντικός είναι και εδώ ο ρόλος των ένυδρων ρευστών και των τηγµάτων, που προέρχονται από την ωκεάνια πλάκα και αντιδρούν µε το λερζόλιθο της υπερκείµενης σφήνας του µανδύα. Η ουσιώδης διαφορά εντοπίζεται στη διαδροµή που διανύει το µάγµα από το χώρο γένεσης στο χώρο στερεοποίησής του. ιότι στην περίπτωση του νησιωτικού τόξου, το µάγµα περνά από ωκεάνιο φλοιό µικρού πάχους ενώ στην περίπτωση του ηφαιστειακού τόξου διανύει ένα µεγάλο πάχος ηπειρωτικού φλοιού µε σηµαντικά διαφορετική σύσταση πετρωµάτων από αυτή του ωκεάνιου φλοιού. Τα µάγµατα που δηµιουργούνται στα ενεργά ηπειρωτικά περιθώρια είναι παρόµοια µε των νησιωτικών τόξων (χαµηλού Κ, ασβεσταλκαλικά, υψηλού Κ, σωσονιτικά). Ωστόσο τα χαµηλού Κ µάγµατα εµφανίζονται σπάνια, σε σχέση µε τα νησιωτικά τόξα, ενώ τα υψηλού Κ και τα σωσονιτικά εµφανίζονται πιό συχνά ιδίως δε τα οξινότερα µέλη τους. Τέτοιος µαγµατισµός υφίσταται στην περιοχή των Ανδεων, στην περιοχή της Βόρειας Αµερικής και στην περιοχή της Μεσογείου. 3.7.4.4 Σύγκρουση δυό ηπειρωτικών πλακών Τη σύγκρουση ωκεάνιας πλάκας µε ηπειρωτική ακολουθεί η περίοδος της ηπειρωτικής ορογένεσης. Κατ αυτήν η ηπειρωτική πλάκα, που ακολουθεί την ωκεάνια, µετά το τέλος της κατάδυσης της τελευταίας, συγκρούεται µε την ηπειρωτική. Κατά τη σύγκρουση των δυό ηπειρωτικών πλακών δηµιουργείται λεπιοειδής τεκτονική και αυξάνεται το πάχος του φλοιού. Αυτό έχει σαν αποτέλεσµα σηµαντικό τµήµα του φλοιού να βυθίζεται σε περιοχές υψηλότερων θερµοκρασιών. Κατά την πάχυνση του ηπειρωτικού φλοιού και τη βύθυσή του στη θερµότερη ασθενόσφαιρα τα κατώτερα τµήµατά του τήκονται. Τα µάγµατα που σχηµατίζονται από τη µερική τήξη του ηπειρωτικού φλοιού δίνουν όξινα πετρώµατα δηλ. µοσχοβιτικούς 98

γρανίτες λευκογρανίτες κλπ., γνωστούς σαν S-τύπου, επειδή η πηγή προέλευσής τους είναι κυρίως ιζηµατογενή πετρώµατα του φλοιού ή αντίστοιχης σύστασης µεταµορφωµένα. Παράδειγµα τέτοιου µαγµατισµού είναι οι γρανίτες των Ιµαλαϊων. Σχήµα 3.7.3. Σχηµατική παράσταση δηµιουργίας ηφαιστειακού τόξου. 3.7.4.5 Ωκεάνια νησιά Στην ωκεάνια λιθόσφαιρα εµφανίζονται νησιά, µε ηφαιστειακά πετρώµατα, πολύ µακρυά από τα περιθώρια της πλάκας και αυτά είναι παραδείγµατα ενδοπλακικού µαγµατισµού. Είναι πολύ νεώτερα από τον ωκεάνιο φλοιό πάνω στον οποίο βρίσκονται και διατάσσονται σε µια ευθεία. Η επικρατέστερη εξήγηση για τη δηµιουργία του µαγµατισµού ωκεάνιων νησιών (Σχ. 3.7.4) είναι ότι στο µανδύα, κάτω από την πλάκα υπάρχει µια θερµή κηλίδα και από αυτήν ανεβαίνουν, δια µέσου του ανώτερου µανδυακού στρώµατος (ασθενοσφαιρικού µανδύα), µαγµατικές µάζες (διάπυρα) που η πηγή προέλευσής τους βρίσκεται σε βάθος 700 χλµ περίπου. Τα διάπυρα αυτά σχηµατίζουν ενεργά ηφαίστεια µέσα στην πλάκα. Οµως καθώς η πλάκα κινείται το ηφαίστειο µεταφέρεται σταδιακά από το κέντρο της θερµής κηλίδας. Καθώς η διαδικασία επαναλαµβάνεται δηµιουργείται πάνω στην ωκεάνια πλάκα µια αλυσίδα από ωκεάνια νησιά. Υπάρχουν ενδείξεις ότι το στρώµα του µανδύα που τήκεται και δίνει τα ωκεάνια νησιά είναι πρωταρχικός µανδύας. Τα µάγµατα που δηµιουργούνται είναι θολεϊιτικά και αλκαλικά. Τέτοιου είδους µαγµατισµός υφίσταται στα νησιά Χαβάης στον Ειρηνικό. 99

Σχήµα 3.7.4. Σχηµατική παράσταση δηµιουργίας βασαλτών ωκεάνιων νησιών και βασαλτών ηπειρωτικών καλυµάτων. 3.7.4.6 Οπισθοτόξειες λεκάνες Οπισθοτόξειες λεκάνες ονοµάζονται οι λεκάνες που βρίσκονται πίσω από ένα νησιωτικό τόξο (Σχ. 3.7.2). Σ αυτές επικρατούν εφελκυστικές τάσεις που είναι περίπου κάθετες προς το τόξο, δηµιουργούν λέπτυνση του φλοιού, µια λεκάνη σε εµβρυακή κατάσταση και άνοδο µανδυακού υλικού κάτω από το τόξο. Στη συνέχεια το νησιωτικό τόξο ανοίγει και δίνει οπισθοτόξειους βασάλτες που µοιάζουν µε αυτούς των µεσοωκεάνιων ράχεων. Καθώς το φαινόµενο συνεχίζεται τα δυό κοµµάτια ολοένα αποµακρύνονται και δηµιουργείται µια οπισθοτόξεια λεκάνη µε βασαλτικά πετρώµατα. Το άνοιγµα στις οπισθοτόξειες λεκάνες διαφέρει από αυτό των µεσοωκεάνιων ράχεων γιατί συνδέεται στενά µε καταβύθιση. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα την ύπαρξη αρκετών διαφορών στη γένεση του µάγµατος επειδή η σύσταση, ο βαθµός µερικής τήξης και το βάθος τήξης της πηγής διαφέρουν. Οι βασάλτες οπισθοτόξειων λεκανών είναι θολεϊιτικοί και έχουν γεωχηµικά χαρακτηριστικά µεταξύ των βασαλτών νησιωτικών τόξων και µεσοωκεάνιων ράχεων. Τέτοιες λεκάνες δηµιουργήθηκαν στο Ν. Ατλαντικό στα νησιά Σάντουιτς και αλλού. 3.7.4.7 Ηπειρωτικά καλύµµατα βασαλτών Σε ηπειρωτικές περιοχές, µακριά από τα περιθώρια των πλακών (Σχ. 3.7.4), εµφανίζονται µεγάλες µάζες βασαλτών που ονοµάζονται ηπειρωτικά καλύµµατα βασαλτών. Η δηµιουργία των βασαλτών αυτών οφείλεται στην άνοδο µανδυακού 100

υλικού από ένα πλέγµα φλεβών µέχρι το όριο του φλοιού µε το µανδύα όπου βρίσκονται γαββρικά και υπερβασικά σωρειτικά πετρώµατα. Το υλικό αυτό εµπλουτίζεται σε Mg που υπάρχει σ' αυτά τα πετρώµατα και µετά ανεβαίνει στην επιφάνεια είτε κατ' ευθείαν είτε αφού υποστεί σηµαντική ρύπανση από το φλοιό. Οι βασάλτες που δηµιουργούνται έχουν θολεϊιτική σύσταση µοιάζουν µε τους βασάλτες µεσοωκεάνιων ράχεων και µε τους βασάλτες ωκεάνιων νησιών. Τέτοιοι βασάλτες καλύπτουν µεγάλες περιοχές στη Σιβηρία, την Ινδία και αλλού 3.7.4.8 Ηπειρωτική διάρρηξη Μέσα σε ηπειρωτικές πλάκες, σε περιοχές όπου επικρατούν έντονες εφελκυστικές τάσεις, απαντάται αλκαλικός µαγµατισµός και συνδέεται άµεσα µε περιβάλλον ηπειρωτικής διάρρηξης (Σχ. 3.7.5). Οι ζώνες ηπειρωτικής διάρρηξης χαρακτηρίζονται από λέπτυνση του φλοιού και άνοδο της ασθενόσφαιρας. Πρόκειται ουσιαστικά για τα πρώτα στάδια του ανοίγµατος του ηπειρωτικού φλοιού και της δηµιουργίας νέου ωκεάνιου φλοιού. Συνήθως παρατηρούνται µόνο αλκαλικοί βασάλτες και όξινα πετρώµατα, δηλαδή bimodal (διττός) µαγµατισµός. Τα όξινα µάγµατα προέρχονται από την µερική τήξη του φλοιού που έρχεται σε επαφή µε θερµότερο υλικό. Το καλύτερο παράδειγµα περιοχής µε ηπειρωτική διάρρηξη είναι στην Ανατ. Αφρική. Σχήµα 3.7.5. Σχηµατική παράσταση δηµιουργίας ηπειρωτικής διάρρηξης. 101