Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Σχολή Θετικών επιστημών, Τμήμα Γεωλογίας & Γεωπεριβάλλοντος Τομέας Ορυκτολογίας και Πετρολογίας 06, 13 & 20.03.2017 Πετρογένεση Πυριγενών Πετρωμάτων και Οφιολιθικών Συμπλεγμάτων (Παράδοση Εργαστηριακών Μαθημάτων)
Μαγματικά Πετρώματα Πλουτώνια Πετρώματα Δημιουργούνται με κρυστάλλωση του μάγματος σε μεγάλο βάθος Ηφαιστειακά Πετρώματα Σχηματίζονται λόγω κρυστάλλωσης του μάγματος στην επιφάνεια της γης Υποαβυσσικά πετρώματα Kρυσταλλώνονται σε σχετικά μικρό βάθος υπό την μορφή φλεβικών πετρωμάτων 2
Μαγματικά Πετρώματα Q = χαλαζίας Α = αλκαλικοί άστριοι Ρ = πλαγιόκλαστα F = αστριοειδή Μ = μαφικά και σχετικά ορυκτά (μαρμαρυγίες, αμφίβολοι, πυρόξενοι, ολιβίνης, αδιαφανή ορυκτά, επουσιώδη ορυκτά (ζιρκόνιο, τιτανίτης απατίτης κλπ), επίδοτο, γρανάτης, ανθρακ. ορυκτά) Q+A+P=100 ή F+A+P=100 M<90
Πλουτώνια Πετρώματα M<90
Γάββρος Πηγή: http://www.open.ac.uk/earth-research/ 5
Κεροστιλβικοί γάββροι Πηγή: Κουτσοβίτης Πέτρος, Διδακτορική Διατριβή 2009 6
Γρανίτες/Γρανοδιορίτες Πηγή: Κουτσοβίτης Πέτρος, Διδακτορική Διατριβή 2009 Πηγή: Αριστερά: Department of Earth Sciences, University of Cambridge (Rocks, minerals and fossils Website), Δεξιά: Department of Earth Sciences, University of Oxford (Lewisian Complex, Loch Laxford) 7
Πλουτώνια Πετρώματα M>90
Ολιβίνης Κλινοπυρόξενος Σπινέλιος Ορθοπυρόξενος Πηγή: Κουτσοβίτης Πέτρος, Διδακτορική Διατριβή 2009 9
Υπερβασικά Πετρώματα Πηγή: Κουτσοβίτης Πέτρος, Διδακτορική Διατριβή 2009 10
11
Hφαιστειακά Πετρώματα
Αντιστοιχίες Ηφαιστειακών/Πλουτώνιων Σύσταση Πλουτώνιο Πέτρωμα Χημικά ισοδύναμο ηφαιστειακό πέτρωμα Υψηλό Mg, Fe, Ca, Cr, χαμηλό Si, Al, Na, K. Υψηλό Ca, μέσες τιμές Mg, Fe, Si, Al, Na, K. Μέσες τιμές Si, Al, Ca, Na, K, σχετικά χαμηλό Mg, Fe. Υψηλό Si, Al, Na, K, χαμηλό Mg, Fe, Ca, Cr. Υψηλό Si, Al, Na, K, μέσες τιμές Ca. Λερζόλιθος Πλαγιο/μιγής Περιδοτίτης Ολιβινικός Γάββρος Γάββρος Διορίτης Μονζονίτης Συηνίτης Γρανίτης Γρανοδιορίτης ή Πλαγιογρανίτης Αστριοειδομιγής Συηνίτης Αστριοειδομιγής... Κοματιίτης Πικρίτης Βονινίτης Βασάλτης Ανδεσίτης Λατίτης Τραχίτης Ρυόλιθος Δακίτης Φωνόλιθος Τεφρίτης - Βασανίτης 13
Υπερμαφικές Λάβες Πηγές: Κουτσοβίτης Πέτρος (Διδακτορική Διατριβή 2009), Koutsovitis, Magganas, Ntaflos 2012, Lithos, v.144-145, p. 177-193 14
Βασάλτες Πορφυριτικός βασαλτης Αμυγδαλοειδής βασάλτης Πηγή: Department of Earth Sciences, University of Cambridge (Rocks, minerals and fossils Website) 15
Pillow λάβα με βαριολιθική δομή Βασάλτες Pillow λάβα (κεντρικό τμήμα) Αλκαλική βασαλτική Pillow λάβα Βασαλτανδεσιτικός δολερίτης Πηγή: Κουτσοβίτης Πέτρος, Διδακτορική Διατριβή 2009 16
Ρυόλιθοι (Ημικρυσταλικος, Πορφυρικος και Υελώδης- Οψιδιανός Πηγή: Department of Earth Sciences, University of Cambridge (Rocks, minerals and fossils Website) 17
Πυροκλαστικά πετρώματα Τόφφος με κρυσταλλικά θραύσματα Ιγκνιμβρίτης Πηγή: Αριστερά: http://darkwing.uoregon.edu/~dogsci/2/kays/313/igfig45.jpg, Δεξιά: Imperial College, Rock Library, Website. 18
Πηγή: University of Tennesse, Textural terms by Prof. Dr. Habte G Churnet
ΠΕΡΘΙΤΙΚΗ-ΑΝΤΙΠΕΡΘΙΤΙΚΗ (ΑΣΤΡΙΟΙ) ΖΩΝΩΣΕΙΣ (ΠΛΑΓΙΟΚΛΑΣΤΑ, ΠΥΡΟΞΕΝΟΙ) Πηγή: University of Tennesse, Textural terms by Prof. Dr. Habte G Churnet
Πηγματιτική Δομή Γρανιτικός Πηγματίτης Νεφελινικός Συηνιτικός Πηγματίτης Πηγή: Αριστερά: Department of Earth Sciences, University of Oxford (Lewisian Gneiss Complex), Δεξιά: Motoki et al., 2011 (Intrusive Complex of Tanguá, State of Rio de Janeiro, Brazil)
Πορφυρική Δομή Γρανιτικός Πορφύρης Ολιβινικός Βασαλτικός Πορφύρης Πηγή: Αριστερά: http://fineartamerica.com/featured/porphyritic-texture-in-granite-dirk-wiersma.html, Δεξιά: Ali & Ntaflos 2011, Lithos, v. 121, p. 176-188
Αγαθιδοπορφυρική ή Γλομεροπορφυρική δομή Βασάλτης Δομές Ραπακιβική δομή Αλκαλιαστριούχος γρανίτης Πηγή: Αριστερά: Imperial College, Rock Library, Website, Δεξιά: http://www.kristallin.de/orbiculite/orbicular_rocks-rapakivis-druck.htm, Boulder of Rapakivi from Åland.
Δομές Α) ΟΡΘΟΣΩΡΕΙΤΙΚΗ Β) ΜΕΣΟΣΩΡΕΙΤΙΚΗ Γ) ΕΠΙΣΩΡΕΙΤΙΚΗ Οι ορθοσωρείτες περιέχουν <85% σωρειτικούς κρυστάλλους. Οι μεσοσωρείτες περιέχουν 95-85% σωρειτικούς κρυστάλλους. Οι επισωρείτες περιέχουν >95% σωρειτικούς κρυστάλλους.
Δομές Σωρειτική Δομή- Ολιβινικός Γάββρος Ορθοσωρειτική Δομή- Πυροξενίτης Πηγή: Αριστερά: Imperial College, Rock Library, Website, Δεξιά: Magganas & Koutsovitis 2015, Int J Earth Sci, v.104, p. 1185-1207
Δομές Γρανοβλαστική Δομή- Μανδυακός ξενόλιθος Πηγή: Northern Arizona University Meteorite Laboratory Website, https://nau.edu/cefns/labs/meteorite/about/textures-of-basalts-and-gabbros/.
Δομές Οφειτική Δομή Μετασωματωμένος Γάββρος Υποφειτική Δομή Ολιβινικός Μικρογάββρος Πηγή: Imperial College, Rock Library, Website.
Ποικιλιτική Δομή σε Χαρζβουργίτη (με ξενοκρυστάλλους ολιβίνη σε οικοκρύσταλλο ορθοπυρόξενου) Δομές Ποικιλιτική Δομή σε ολιβινικό γάββρο Πηγή: Αριστερά: Northern Arizona University Meteorite Laboratory Website, https://nau.edu/cefns/labs/meteorite/about/textures-of-basalts-and-gabbros/. Δεξιά: Imperial College, Rock Library, Website.
Δομές Υπολειματική Δομή Σερπεντινιωμένος περιδοτίτης Υπολειματική Δομή Σερπεντινιωμένος Δουνίτης Πηγή: Αριστερά : http://oceanexplorer.noaa.gov/explorations/05lostcity/background/serp/media/figure2.html, Δεξιά: http://earthphysicsteaching.homestead.com/thin-section-gallery.html, Photographed by Michael P. Klimetz
Δομές Ψευδομορφοειδείς Δομές πλήρωσης μέσα σε πλαγιόκλαστα Πηγή: Αριστερά: http://minerva.union.edu/hollochk/c_petrology/ig_minerals/sericite1-x-100x.jpg, Union College (U.S.A), Δεξιά: Koutsovitis et al. 2016, Bulletin of the Geological Society of Greece, v. L, p. 1903-1912.
Δομές Γρανοφυρικές ή Γραφικές δομές σε Γρανίτες Σκωληκοειδείς μυρμηκιτικές συμφύσεις με ξενιστη Κ-ούχο άστριο σε χαλαζία Πηγή: Imperial College, Rock Library, Website.
Δομές Κελυφικές ή Στεματικές Δομές Πηγή: Urraza et al. 2015, Andean Geology 42, 36-55
Πηγή: Αριστερά: http://www.alexstrekeisen.it/english/vulc/pilotassitic.php Τραχιτική Δομή- Τραχίτης από Ιταλία Δομές Πιλοταξιτική Δομή Ολοκρυσταλλική δομή, ανισότροπη διεύθυνση των κρυστάλλων της θεμελιώδους μάζας
Δομές Περλιτική Δομή, Οψιδιανός Ρυόλιθος/ Ομόκεντρες ρωγμές κατά την ταχεία ψύξη Σφαιρολιθική Δομή Ρυόλιθος Πηγή: Αριστερά: http://www-odp.tamu.edu/publications/193_ir/chap_04/c4_f4.htm, Δεξιά: Imperial College, Rock Library, Website.
Δομές Βαριολιθική Δομή - Βασάλτης Μιαρολιθική Δομή - Βασάλτης Πηγή: Αριστερά: http://www-odp.tamu.edu/publications/196_ir/chap_03/c3_f39.htm, Δεξιά: http://www-odp.tamu.edu/publications/187_ir/chap_12/c12_f5.htm.
Παραδείγματα μετασωμάτωσης Δ. Όθρυς a. Δολερίτης με υποφειτικές δομές. b. Δολερίτης με πορφυριτικές και ενδοκοκκώδεις δομές. Οι κλινοπυρόξενοι είναι ουραλιτιωμένοι, με ψευδόμορφη αντικατάσταση από ακτινόλιθο στους φαινοκρυστάλλους, αλλά και στη θεμελιώδη μάζα. Πηγή: Tsikouras et al. (2009) 36
Δ. Όθρυς a--b. Βλαστο-υποφειτικές δομές που υποδεικνύουν ότι ο πρωτόλιθος ήταν δολερίτης. c d. Εικόνες οπίσθιας σκέδασης SEM όπου διακρίνονται δύο γενεές μετασωματικού διοψίδιου: Ο di 1 είναι πλούσιος σε Fe και φτωχός σε Mg ενώ ο di 2 είναι φτωχός σε Fe και πλούσιος σε Mg. Ο πρώτος φαίνεται να αντικατέστησε τον δεύτερο καθώς τον περικλείει. Ο ασβεστίτης αντικαθιστά τους διοψίδιους. e. Ο ασβεστίτης αντικαθιστά τους διοψίδιους, ενώ οι γρανάτες βρίσκονται στα διάκενα. f. Μαγματικό πλαγιόκλαστο αντικαθίσταται ψευδομορφικώς από γρανάτη. Το πλαγιόκλαστο έχει διατηρηθεί μερικώς στην περιφέρεια και ιδιαίτερα στην επαφή με τον κλινοπυρόξενο. Πηγή: Tsikouras et al. (2009) 37
Δ. Όθρυς g. Ροδιγκίτης με κατακλαστικές δομές, με θραυματισμένο γρανάτη και διοψίδιο. h i. Ροδιγκίτες που περιέχουν μικροκοκκώδη συσσωματώματα από γρανάτη, διοψίδιο και χλωρίτη. j. Νεοβλαστικοί διοψίδιοι σχηματίστηκαν ταυτόχρονα με τους γρανάτες. k. Σχηματισμός απατίτη μαζί με γρανάτη και Mg-χλωρίτη. l. Κρύσταλλοι αλίτη (hl) και συλβίτη (sy- KCl) ως προϊόντα της μετασωματικής ακολουθίας. Ο σχηματισμός απατίτη, αλίτη και συλβίτη υποδεικνύει την ανάμειξη θαλασσίου νερού μέσα στο μετασωματικό σύστημα. Πηγή: Tsikouras et al. (2009) 38
Παραδείγματα μετασωμάτωσης Καλλίδρομο και Οίτη (a) Γρανάτης με κατακλαστική δομή (Gnt) μαζί με χλωρίτη (Chl) και ασβεστίτη (Cc) (MDR; sample I 203, Iti); (b) Γρανάτης (Gnt) που περιβάλλεται από χλωρίτη (Chl) και μετασωματικό σκελετικής δομής κλινοπυρόξενο (new cpx); (MDR; sample I 204, Iti); (c) Μετασωματικός κλινοπυρόξενος (New cpx) και χλωρίτης σχηματίστηκαν από τρεμολίτη (Tre) (MDR; sample I 207, Iti); (d) Επίδοτο (Ep) αντικαθιστά πρωτογενή κλινοπυρόξενο (Old cpx) ενώ ο γρανάτης σχηματίστηκε σε βάρος του πλαγιόκλαστου. Ο υπολειμματικός μαγματικός κλινοπυρόξενος έχει λαμέλλες απόμιξης και ακανόνιστα όρια (MDR; sample I 244, Iti); Πηγή: Tsikouras et al. (2013) 39
Καλλίδρομο και Οίτη (e) Βεζουβιανίτης (Ves) κρυσταλλώθηκε μαζί με γρανάτη (Gnt) (MDR; sample I 244, Iti); (f) Γρανάτης (Gnt) αντικαθιστά πρωτογενές πλαγιόκλαστο (Plg) με πολυδιδυμίες (GDR; sample I 239, Iti); (g) Νεοβλάστες κλινοπυρόξενων (New cpx) και χλωρίτη αντικαθιστούν τρεμολίτη (Tre) (GDR; sample I 216, Iti); (h) Κλινοζωισίτης (Czo) με επίδοτο (Ep) από Tsikouras et al. (2013) 40
Παραδείγματα μετασωμάτωσης Αν. Όθρυς (a) Τύπου 1 ροδιγκίτης 49/PALK με θεμελιώδη μάζα από πρενίτη (Prh), chlorite (Chl), νεοβλάστες κλινοπυρόξενου (Cpx Neo.) και λευκό μαρμαρυγία (Wmca), μαζί με υπολειματικούς φαινοκρυστάλλους κλινοπυρόξενου (Cpx). Ο κλινοπυρόξενος παρουσιάζει κυματοειδή κατάσβεση και περιβάλλεται από αμφίβολο (Amp). Πηγή: Koutsovitis, Magganas, Pomonis, Ntaflos 2013, Lithos, v.144-145, p. 177-193 41
Αν. Όθρυς (b) Φαινοκρύσταλλος κλινοπυρόξενου (Cpx) σε ροδιγκίτη τύπου 1 (23/ERE), ο οποίος έχει μερικώς αντικατασταθεί από δευτερογενή κλινοπυρόξενο (Cpx Sec.), αμφίβολο (Amp), χλωρίτη (Chl) και πουμπελλυίτη (Pmp). Αυτός περιβάλλεται από πρενίτη (Prh) και λευκό μαρμαρυγία (Wmca). 42
Αν. Όθρυς (c) Τύπου 1 ροδιγκίτης (130/A.GE) αποτελούμενος από μεσοκοκκώδεις έως αδροκοκκώδεις κρυστάλλους κλινοπυρόξενου (Cpx), αμφίβολου (Amp) και πρενίτη (Prh). Ο χλωρίτης (Chl) βρίσκεται μέσα σε κλινοπυρόξενους, αμφίβολους και πρενίτες ή εμφανίζεται υπο τη μορφή φλεβών. Λίγοι υδρογρανάτες βρίσκονται μέσα στον πρενίτη. 43
Αν. Όθρυς (d) Τύπου 2 ροδιγκίτης (180/ERE) ο οποίος αποτελείται από μεσοκοκκώδεις έως αδροκοκκώδεις γρανάτες (Grt), μαζί με μικροκρυσταλλικούς κλινοπυρόξενους (Cpx) και χλωρίτη (Chl). 44
Αν. Όθρυς (e) Αδροκοκκώδεις γρανάτες (Grt) σε τύπου 2 ροδιγκίτη (14/ERE) ο οποίος περιβάλλεται από χλωρίτη (Chl) και μικροκκώδεις γρανάτες. Ο γρανάτης σταδιακά αντικαθίσταται από χλωρίτη και πουμπελλυίτη (Pmp). 45
Αν. Όθρυς (f,g) Τύπου 2 ροδιγκίτης (164/AER) ο οποίος περιέχει υδρογροσσουλάριο (Hgrs) με υδροανδραδίτη στη περιφέρεια (Hadr), νεοβλαστες κλινοπυρόξενου (Cpx Neo.) και χλωρίτη (Chl). Ο βεζουβιανίτης (Ves) εμφανίζεται είτε με τη μορφή μεμονωμένων κρυστάλλων είτε με τη μορφή φλεβών. 46
Αν. Όθρυς (g) Στο ίδιο δείγμα από το Αερινό παρατηρείται φλέβα που αποτελείται από βεζουβιανίτη (Ves) και γρανάτη (Grt). 47
Αν. Όθρυς (h) Τύπου 2 ροδιγκίτης (19/ERE), ο οποίος αποτελείται από υδρογροσσουλάριο (Hgrs) και κλινοπυρόξενο (Cpx) συχνά με τη μορφή υπολλειματικών φαινοκρυστάλλων, καθώς και από χλωρίτη (Chl). Η φλέβα βεζουβιανίτη (Ves) περιέχει και κλινοπυρόξενο. 48
Αν. Όθρυς (i) Τύπου 2 ροδιγκίτης (294/VEL) μεσοκοκκώδεις έως αδροκοκκώδεις κρυστάλλους κλινοπυρόξενου (Cpx) μαζί με χλωρίτη (Chl). Ο πουμπελλυίτης (Pmp) σχηματίζεται σε βάρος του υδρογρανάτη (Hgrt). 49
Αν. Όθρυς (j) Μεταροδιγκίτης (236/VEL) με ενδείξεις παραμόρφωσης, ο οποίος αποτελείται από γρανάτη (Grt) και κλινοπυρόξενο (Cpx), και ενδιάμεσες ζώνες χλωρίτη (Chl). 50
Βιβλιογραφία Arcay, D., Tric, E., and Doin, M.P., 2005, Numerical simulations of subduction zones: Effect of slab dehydration on the mantle wedge dynamics: Physics of the Earth and Planetary Interiors, 149, 133 153. Bach, W., Klein, F., 2009. The petrology of seafloor rodingites: insights from geochemical reaction path modeling. Lithos 112, 103 117. Boudier, F. & Nicolas, A. (1985). Harzburgite and lherzolite subtypes in ophiolitic and oceanic environments. Earth and Planetary Science Letters 76, 84 92. Gerya, T.V., Meilick, F.I., 2011. Geodynamic regimes of subduction under an active margin: effects of rheological weakening by fluids and melts. J. Metamorphic Geol. 29: 7-31. Gerya, T.V., Connolly, J.A.D., Yuen, D.A., Gorczyk, W., and Allison, M., 2006, Seismic implications of mantle wedge plumes: Physics of the Earth and Planetary Interiors, v. 156, p. 59 74 Groat, L.A., Hawthorne, F.C., & Ercit, T.S. (1992). The chemistry of vesuvianite. Canadian Mineralogist 30, 19-48. Grove TL, Till CB, Lev E, Chatterjee N, Medard E. 2009. Kinematic variables and water transport control the formation and location of arc volcanoes. Nature 459:694 697 Iwamori H (1998) Transportation of H2O and melting in subduction zones. Earth Planet Sci Lett 160:65 80 Koutsovitis P, Magganas A, Pomonis P, Ntaflos T (2013) Subduction-related rodingites from East Othris, Greece: mineral reactions and physicochemical conditions of formation. Lithos 172 173:139 157. Li, X.P., Rahn, M., Bucher, K., 2004. Metamorphic processes in rodingites of the Zermatt-Saas ophiolites. International Geology Review 46, 28 51. Magganas, A., Koutsovitis, P. (2015). Composition, Melting and Evolution of the Upper Mantle beneath the Jurassic Pindos Ocean Inferred by Ophiolitic Ultramafic Rocks in East Othris, Greece. International Journal of Earth Sciences, 1-23. Papanikolaou, D., 2009. Timing of tectonic emplacement of the ophiolites and terrane paleogeography in the Hellenides. Lithos 108, 262 280. Pomonis, P., Karipi, Tsikouras B., S., Hatzipanagiotou, K., (2008). Rodingite formation in ultramafic rocks from the Koziakas ophiolite, Western Thessaly, Greece: conditions of metasomatic alteration, geochemical exchanges and T X(CO 2 ) evolutionary path. The Canadian Mineralogist 46, 727 739. Pomonis P, Tsikouras B, Hatzipanagiotou K (2007) Petrogenetic evolution of the Koziakas ophiolite complex (W. Thessaly, Greece). Mineral Petrol 89:77 111. Spear, F.S. (1995). Metamorphic Phase Equilibria and Pressure-Temperature-Time Paths, Mineralogical Society of America, Washington, D.C (2nd edition corrected), pp.799. Tsikouras, B., Karipi, S., Rigopoulos, I., Perraki, M., Pomonis, P., Hatzipanagiotou, K., (2009). Geochemical processes and petrogenetic evolution of rodingite dykes in the ophiolite complex of Othrys (Central Greece). Lithos 113, 540 554. Tsikouras, B., Karipi, S., Hatzipanagiotou, K., (2013). Evolution of rodingites along stratigraphic depth in the Iti and Kallidromon ophiolites (Central Greece). Lithos 175-176, 16-29. 51