ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΑΣΚΗΣΗ 2 η Σχήμα 1. Γεωλογικός Χάρτης της Σαντορίνης (Zellmer 1998) Μάρτιος 2015 Χ. ΣΤΟΥΡΑΪΤΗ
Ηφαιστειακό Τόξο του Αιγαίου - Ηφαιστιακά περώματα της Σαντορίνης Η Σαντορίνη βρίσκεται στο κέντρο του Ηφαιστειακού Τόξου του Αιγαίου και συνδέονται με το γεωτεκτονικό καθεστώς της υποβύθισης της πλάκας της Ανατολικής Μεσογείου κάτω από την ηπειρωτική πλάκα του Αιγαίου. Η ηφαιστειακή δραστηριότητα είναι Τεταρτογενούς ηλικιάς. Η στρωματογραφία του ηφαιστείου της Σαντορίνης είναι καλά μελετημένη και σύμφωνα με μελέτες χρονολόγησης των διαφόρων ηφαιστειακών εκχύσεων, η ηφαιστειακή δραστηριότητα χωρίζεται σε τέσσερις περιόδους: α) η πρώιμη ηφαιστειακή δρσστηριότητα ((~750 ka - ~300 ka) που έδωσε εκχύσεις βασαλτικών λαβών έως και ρυολίθους και τόφφους στην περιοχή του Ακρωτηρίου και βασάλτες-ανδεσίτες στην περιοχή του ηφαιστείου του Μικρού Πρόφητη Ηλία (Περιστέρι) (βλέπε Χάρτη, Σχήμα 1) β) ο πρώτος εκρηξηγενής κύκλος ((FEC, ~360 ka - <200 ka) που έδωσε ανδεσίτες και πυροκλαστικά ηφαιστειακά πετρώματα, στην περιοχή της νότιας Σαντορίνης και του Ασπρονησίου και γ) ο δεύτερος εκρηξιγενής κύκλος που αποτελείται από βασαλτικές έως και ρυολιθικές λάβες και λιγότερα πυροκλαστικά (SEC,~170 ka - ~3.6 ka) που κάλυψαν το βόρειο ήμισυ της Σαντορίνης και όλη τη Θηρασία, στις οποίες εκρήξεις οφείλεται και η καταστοφή της καλδέρας.
Οι δύο τελευταίοι εκρηξηγενής κύκλοι είναι οι σημαντικότεροι, οι οποίοι έδωσαν συνολικό πάχος της στρωματογραφικής κολώνας των ηφ. εκρήξεων έχει υπολογιστεί ότι είναι 200μ. δ) οι υποθαλάσσιες εκρήξεις που έγιναν στα ιστορικά χρόνια (197 πχ έως το 1950 μχ) και έδωσαν δακιτικές λάβες και το σχηματισμό των δύο νησιών, της Παλαιάς Καμένης και της Νέας Καμένης. ΔΕΔΟΜΕΝΑ Στην παρούσα άσκηση δίνονται αναλύσεις ηφ. πετρωμάτων από το δεύτερο εκρηξηγενή κύκλο (SEC) ( i Zellmer 1998) και ειδικότερα τις περιοχές ακρωτήριον Σημαντήρι, Σκάρος, Οία, Φηρά, Θηρασία,.Οι χημικές αναλύσεις αφορούν σε κύρια στοιχεία, ιχνοστοιχεία και σπάνιες γαίες (REE). Ηλικία: Τα δείγματα καλύπτουν ένα μεγάλο εύρος ηλικιών από 172 ka έως και 3.6 ka (Μινωϊκή έκρηξη) (Druitt et al., 1996). Τύποι πετρωμάτων συνιστούν μια πλήρη μαγματική σειρά: Βασάλτες Βασαλτικοί Ανδεσίτες Ανδεσίτες - Δακίτες ρυόλιθοι Ορυκτολογία: Α) Βασάλτες Βασαλτικοί Ανδεσίτες: πορφυριτική δομή με άφθονους φαινοκρυστάλλους πλαγιοκλάστου, πυροξένων (κυρίως Κλινοπυροξένος και λιγότερος Ορθοπυρόξενος) και σπάνιους κρυστ. Ολιβίνη που έχουν αντικατασταθεί από ορθοπυρόξενο, σε μικροκρυσταλλική κύρια μάζα (plagioclase microlites, pyroxene, magnetite and 5% brown glass). Β) Ανδεσίτες: αποτελούνται από φαινοκρυστάλλους πλαγιόκλαστο, κλινοπυρόξενο, και ορθοπυροξένου και φαινοκρύσταλλοι μαγνητίτη. Η Καφέ υαλώδης κύρια μάζα αυξάνει έως και 30 %. Γ) Δακίτες και ρυόλιθοι ((>63 wt% SiO2), επιπλέον των παραπάνω φαινοκρυστάλλων έχουν εγκλίσματα απατίτη. ΖΗΤΟΥΜΕΝΑ 1) Παρουσιάστε σε διαγράμματα Harker την διακύμανση των κύριων στοιχείων και των πλέον ανταγωνιστικών ιχνοστοιχείων σε σχέση με την μεταβολή του οξειδίου του Si (SiO2). Με ποιά ορυκτά σχετίζονται οι μεταβολές στην περιεκτικότητα των κύριων στοιχείων και των ιχνοστοιχείων αυτών? 2) Εξηγήστε την τάση του Cr, Ni, Mg, V, Ca, Al, Ti, P, Sr, U και την σειρά με την οποία γίνονται ο αποχωρισμός των διαφόρων ορυκτών κατά τη διαφοροποίηση του μάγματος. 3) Προβάλετε Zr Hf, Zr Ce, Zr Rb. Εξηγήστε τι παρατηρείτε. (Το Zr είναι ένα τυπικό μη-ανταγωνιστικό στοιχείο στα βασαλτικά μάγματα. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέτρο σύγκρισης άλλων παρόμοιων μη-ανταγωνιστικών στοιχείων. Στον Πίνακα 9-1, δίνονται οι τιμές των συντελεστών κατανομής διαφόρων στοιχείων.
4) Προβάλετε Zr Mg, Zr Cr, Zr Ni, Zr Ca, Mg - Cr, Mg - Ni, Ni - Cr. Εξηγήστε τι παρατηρείτε. Ποιά ορυκτά ελέγχουν ποιά στοιχεία? 5) Προβάλετε τα δείγματα στα πρότυπα διαγράμμτα διάκρισης γεωτεκτονικού περιβάλλοντος, που είναι διαθέσιμα στο μενού του προγράμματος GCDkit. Πως ταξινομούνται τα πετρώματα της δεύτερης ηφαιστειακής έκρηξης (SEC) με βάση το γεωτεκτονικό περιβάλλον? --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1. ppm = 1 μέρος στο 1,000,000 (10 6 ) : σε μέρη μάζας (μg/g) ή όγκου mg/l περιεκτικότητα στοιχείου Χ, 1% κατά βάρος μετατρέπεται ως εξής: x % x*10.000 ppm x ppm x/10.000 % ΠΙΝΑΚΑΣ 1. Συντελεστές Κατανομής (Cs/Cl) για τα κοινά ορυκτά των βασαλτικών και ανδεσιτικών πετρωμάτων