Ο ΠΛΟΥΤΩΝΙΤΗΣ ΤΗΣ ΣΕΡΙΦΟΥ, Η ΣΥΝΔΕΔΕΜΕΝΗ ΜΕ ΑΥΤΟΝ ΜΕΤΑΛΛΟΦΟΡΙΑ ΚΑΙ Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ: Γεωεπιστήμες & Περιβάλλον ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ: Ορυκτές Πρώτες Υλες & Περιβάλλον Διπλωματική Εργασία Ειδίκευσης: Ο ΠΛΟΥΤΩΝΙΤΗΣ ΤΗΣ ΣΕΡΙΦΟΥ, Η ΣΥΝΔΕΔΕΜΕΝΗ ΜΕ ΑΥΤΟΝ ΜΕΤΑΛΛΟΦΟΡΙΑ ΚΑΙ Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΟΛΑΪΤΗ ΕΥΤΥΧΙΑ Πάτρα 2007

ΜΕΛΗ ΤΗΣ ΤΡΙΜΕΛΟΥΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗΣ Δρ. Κ. Στ. Σέϋμουρ Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήματος Γεωλογίας Πανεπιστημίου Πατρών (Επιβλέπων) Δρ. Κ. Χρηστάνης Καθηγητής Τμήματος Γεωλογίας Πανεπιστημίου Πατρών Δρ. Β. Τσικούρας Λέκτορας Τμήματος Γεωλογίας Πανεπιστημίου Πατρών «Η έγκριση της παρούσης διατριβής μεταπτυχιακού διπλώματος ειδίκευσης από το Γεωλογικό Τμήμα του Πανεπιστημίου Πατρών, δε σημαίνει αποδοχή των απόψεων του συγγραφέα.» (Νόμος 5343/1932, Άρθρο 202)

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΡΟΛΟΓΟΣ...σελ. 12 ΠΕΡΙΛΗΨΗ.. σελ. 13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Παράθεση του Προβλήματος....σελ. 14 1.2. Μέθοδοι. σελ. 14 1.2.1. Εργασία Υπαίθρου 1.2.1.1. Γεωγραφικά Στοιχεία & Πρόσβαση.σελ. 14 1.2.1.2. Δειγματοληψία.....σελ. 16 1.2.1.3. Προετοιμασία Δειγμάτων.σελ. 19 1.2.2. Αναλυτικές Μέθοδοι 1.2.2.1. Αναλύσεις ορυκτών με ηλεκτρονικό μικροαναλυτή σελ. 19 1.2.2.2. Πετροχημικές αναλύσεις..σελ. 20 1.2.2.3. Μελέτες σταθερών ισοτόπων... σελ. 20 1.3. Γεωλογία 1.3.1. Γεωλογία των Κυκλάδων.σελ. 20 1.3.2. Γεωλογία της Σερίφου..σελ. 24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Ο ΠΛΟΥΤΩΝΙΤΗΣ ΤΗΣ ΣΕΡΙΦΟΥ 2.1. Ο Πλουτωνίτης της Σερίφου Γενικά & Τεκτονικά Στοιχεία..σελ. 27 2.1.1. Λιθότυποι..σελ. 30 2.1.2. Πετρογραφία. σελ. 31 2.1.3. Πετροχημεία. σελ. 36 2.1.4. Ορυκτολογική και Χημική Ταξινόμηση των Λιθοτύπων του Πλουτωνίτη.σελ. 52 2.1.4.1. Κεροστίλβη..σελ. 52 2.1.4.2. Βιοτίτης σελ. 55 2.1.4.3. Άστριοι.σελ. 57 2.1.4.3.1. Κ-ούχοι Άστριοι..σελ. 58 2.1.4.3.2. Πλαγιόκλαστα.....σελ. 58 2

2.1.5. Συνθήκες Πιέσεως (P) & Θερμοκρασίας (Τ) Απόθεσης του Πλουτωνίτη της Σερίφου...σελ. 62 2.1.6. Πετροτεκτονικό Περιβάλλον Απόθεσης του Πλουτωνίτη της Σερίφου..σελ. 63 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΤΗΣ ΔΙΕΙΣΔΥΣΗΣ ΤΟΥ ΠΛΟΥΤΩΝΙΤΗ ΤΗΣ ΣΕΡΙΦΟΥ 3.1. Γεωχημεία & Πρωτόλιθοι των Περιβαλλόντων Πετρωμάτων της Διείσδυσης του Πλουτωνίτη..σελ. 65 3.2. Πετροτεκτονικό Περιβάλλον Απόθεσης των Περιβαλλόντων Πετρωμάτων.σελ. 69 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΜΕΤΑΛΛΟΦΟΡΙΑ ΣΟΥΛΦΙΔΙΩΝ 4.1. Γεωλογικό Πλαίσιο Μεταλλοφορίας και Μορφή Μεταλλοφόρων Εμφανίσεων...σελ. 72 4.1.1. Μεταλλικές Παραγενέσεις.σελ. 74 4.1.2. Ιστολογία....σελ. 74 4.1.3. Ορυκτοχημεία.....σελ. 76 4.2. Ισότοπα 34 S: Προέλευση Υδροθερμικού Νερού & Θερμοκρασία Πρωτογενούς Απόθεσης των Σουλφιδίων.σελ. 80 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΜΕΤΑΛΛΟΦΟΡΙΑ ΤΩΝ ΟΞΕΙΔΙΩΝ ΤΟΥ ΣΙΔΗΡΟΥ 5.1. Γεωλογικό Πλαίσιο Μεταλλοφορίας και Μορφή Μεταλλοφόρων Εμφανίσεων...σελ. 83 5.1.1. Μεταλλικές Παραγενέσεις...σελ. 84 5.1.2. Ιστολογία..σελ. 84 5.1.3. Ορυκτοχημεία...σελ. 86 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΛΛΟΦΟΡΙΑΣ ΤΗΣ ΣΕΡΙΦΟΥ.σελ. 88 3

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7: ΣΥΖΗΤΗΣΗ & ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ..σελ. 94 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ σελ. 97 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α. Μέθοδος Ισοτόπων....σελ. 118 Β. Σπάνιες Γαίες.σελ. 175 4

ΠΙΝΑΚΑΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικ.1.1: Δορυφορική φωτογραφία των Κυκλάδων από τη NASA..σελ. 15 Εικ.1.2: Χάρτης της Σερίφου όπου απεικονίζονται οι θέσεις δειγματοληψίας...σελ. 18 Εικ.1.3: Γεωλογικός χάρτης της Αττικοκυκλαδικής Μάζας σελ. 21 Εικ.1.4: Απλοποιημένος γεωλογικός χάρτης της Σερίφου..σελ. 25 Εικ.2.1: Προοπτική του πλουτωνίτη της Σερίφου από την περιοχή της Χώρας..σελ. 28 Εικ.2.2: Διαρρήξεις στο κύριο σώμα της διείσδυσης του πλουτωνίτη σελ. 29 Εικ.2.3: Διάγραμμα Q` - ANOR των δυνητικών συστάσεων (CIPW-norm) των πετρογραφικών λιθοτύπων του πλουτωνίτη της Σερίφου.....σελ. 31 Εικ.2.4: Εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου των πετρογραφικών ορυκτών του πλουτωνίτη. σελ. 34 Εικ.2.5: Εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου των πετρογραφικών ορυκτών του πλουτωνίτη. σελ. 35 Εικ.2.6: Διάγραμμα Harker MnO SiO 2.....σελ.40 Εικ.2.7: Διάγραμμα Harker Fe 2 O 3 SiO 2...σελ. 40 Εικ.2.8: Διάγραμμα Harker TiO 2 SiO 2.σελ. 41 Εικ.2.9: Διάγραμμα Harker MgO SiO 2. σελ. 41 Εικ.2.10: Διάγραμμα Harker Al 2 O 3 SiO 2.. σελ. 42 5

Εικ.2.11: Διάγραμμα Harker CaO SiO 2 σελ. 42 Εικ.2.12: Διάγραμμα Harker Na 2 O SiO 2..σελ. 43 Εικ.2.13: Διάγραμμα Harker K 2 O SiO 2 σελ. 43 Εικ.2.14: Διάγραμμα Harker V SiO 2 σελ. 44 Εικ.2.15: Διάγραμμα Harker Ba SiO 2..σελ. 44 Εικ.2.16: Διάγραμμα Harker Eu SiO 2..σελ. 45 Εικ.2.17: Διάγραμμα Harker Sr SiO 2 σελ. 45 Εικ.2.18: Διάγραμμα Harker Rb SiO 2...σελ. 46 Εικ.2.19: Διάγραμμα Harker Sc SiO 2...σελ. 46 Εικ.2.20: Διάγραμμα Harker Y SiO 2 σελ. 47 Εικ.2.21: Διάγραμμα Harker Nb SiO 2..σελ. 47 Εικ.2.22: Διάγραμμα Harker Ta SiO 2..σελ. 48 Εικ.2.23: Διάγραμμα Harker Zr SiO 2..σελ. 48 Εικ.2.24: Διάγραμμα Harker Hf SiO 2..σελ. 49 Εικ.2.25: Διάγραμμα Harker U SiO 2 σελ.49 Εικ.2.26: Διάγραμμα Harker Th SiO 2..σελ. 50 Εικ.2.27: Διάγραμμα Harker Pb SiO 2...σελ. 50 6

Εικ.2.28: Διάγραμμα κατανομής σπανίων γαιών κανονικοποιημένων επί του χονδρίτη C1...σελ. 51 Εικ.2.29: Ταξινόμηση με βάση τη χημική σύσταση των αμφιβόλων του γρανοδιορίτη....σελ. 53 Εικ.2.30: Ταξινόμηση με βάση τη χημική σύσταση των αμφιβόλων του γρανοδιορίτη στο διάγραμμα ταξινόμησης Mg/(Mg+Fe 2+ ) TSi, όπου ΑNa+AK>0.5 και Ti<0.5.....σελ. 53 Εικ.2.31: Ταξινόμηση με βάση τη χημική σύσταση των αμφιβόλων του γρανοδιορίτη στο διάγραμμα ταξινόμησης Mg/(Mg+Fe 2+ ) TSi, όπου ΑNa+AK>0.5 Ti<0.5 και Fe 3+ <Al VI..σελ. 55 Εικ.2.32: Απεικόνιση των συστάσεων των βιοτιτών του πλουτωνίτη της Σερίφου στο διάγραμμα Al VI Mg/(Fe 2+ +Mg) σελ. 57 Εικ.2.33: Προβολή των ορυκτοχημικών συστάσεων των αλκαλικών αστρίων του γρανοδιορίτη...σελ. 59 Εικ.2.34: Προβολή των ορυκτοχημικών συστάσεων των πλαγιοκλάστων του γρανοδιορίτη...σελ. 59 Εικ.2.35: Διάγραμμα ταξινόμησης AFM του πλουτωνίτη της Σερίφου..σελ. 63 Εικ.2.36: Προβολή των χημικών συστάσεων του πλουτωνίτη της Σερίφου στο πετροτεκτονικό διάγραμμα Log(Y+Nb) LogNb.σελ. 64 Εικ.2.37: Προβολή των χημικών συστάσεων του πλουτωνίτη της Σερίφου στο πετροτεκτονικό διάγραμμα LogY LogNb..σελ. 64 Εικ.3.1: Διάγραμμα προβολής τιμών Niggli (al-alk) c σελ. 67 7

Εικ.3.2: Διάγραμμα προβολής τιμών Niggli 100mg c (al-alk)..σελ. 67 Εικ.3.3: Διάγραμμα προβολής τιμών Niggli c mg σελ. 68 Εικ.3.4: Διάγραμμα ταξινόμησης βασαλτών AFM. σελ. 69 Εικ.3.5: Πετροτεκτονικό διάγραμμα (Zr/4) Y (Nb/2)...σελ. 70 Εικ.3.6: Πετροτεκρονικό διάγραμμα Th Ta (Hf/3)...σελ. 70 Εικ.3.7: Πετροτεκτονικό διάγραμμα Th (Nb/16) (Hf/3)...σελ. 71 Εικ.4.1: Στοά εξόρυξης της μεταλλοφορίας των σουλφιδίων στην περιοχή Μούτουλας...σελ. 72 Εικ.4.2: Στοές εκμετάλλευσης των θειούχων μεταλλευμάτων στη θέση Μούτουλας σελ. 73 Εικ.4.3: Εικόνες από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, όπου απεικονίζονται οι ιστοί αντικατάστασης του γαληνίτη με σφαλερίτη, σιδηροπυρίτη καθώς και πετρογενετικά ορυκτά.σελ. 75 Εικ.4.4: Εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Απεικονίζουν τεκτονισμένους κρυστάλλους σιδηροπυρίτη...σελ. 76 Εικ.4.5: Ιστόγραμμα τιμών ισοτόπων 34 S των σουλφιδίων γαληνίτη, σιδηροπυρίτη και σφαλερίτη....σελ. 81 Εικ.4.6: Ιστόγραμμα τιμών δ 34 S H2S μεταλλοφόρου διαλύματος από τη μεταλλοφορία σουλφιδίων της περιοχής Μούτουλας.. σελ. 82 Εικ.5.1: Εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου που απεικονίζουν τον κολλοειδή οστό των οξειδίων του σιδήρου καθώς και έναν κρύσταλλο μαγνητίτη.σελ. 85 8

Εικ.5.2 & 5.3: Διάγραμμα V Ni & V Ti αντίστοιχα.σελ. 86 Εικ.6.1: Εικόνες ανοικτών εκσκαφών και σωρών υπολειμμάτων από την εξόρυξη οξειδίων του σιδήρου στη Σέριφο...σελ. 89 Εικ.6.2: Εικόνες σωρών υπολειμμάτων από την εξόρυξη σουλφιδίων και οξειδίων του σιδήρου στη Σέριφο...σελ. 91 9

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 1.1: Θέσεις δειγματοληψίας που έχουν ληφθεί με τη βοήθεια GPS σύμφωνα με το Ελληνικό Γεωγραφικό Σύστημα σελ. 17 Πίνακας 2.1: Χημικές αναλύσεις των λιθοτύπων του πλουτωνίτη της Σείφου...σελ. 37 Πίνακας 2.2: Αντιπροσωπευτικές χημικές αναλύσεις αμφιβόλων από τον πλουτωνίτη της Σερίφου...σελ. 54 Πίνακας 2.3: Αντιπροσωπευτικές χημικές αναλύσεις βιοτιτών από τον πλουτωνίτη της Σερίφου..σελ. 56 Πίνακας 2.4: Αντιπροσωπευτικές χημικές αναλύσεις αλκαλικών αστρίων από τον πλουτωνίτη της Σερίφου...σελ. 60 Πίνακας 2.5: Αντιπροσωπευτικές χημικές αναλύσεις πλαγιοκλάστων από τον πλουτωνίτη της Σερίφου σελ. 61 Πίνακας 3.1: Χημικές αναλύσεις κερατιτών και σχιστολίθων σελ. 66 Πίνακας 3.2: Τιμές Niggli καθώς και τιμές των οξειδίων των σχιστολίθων και κερατιτών της Σερίφου.σελ. 68 Πίνακας 4.1: Αντιπροσωπευτικά αποτελέσματα χημικών αναλύσεων ηλεκτρονικού μικροαναλυτή των σουλφιδίων της Σερίφου... σελ. 77 Πίνακας 4.2: Αντιπροσωπετικές στοιχειομετρικές αναλύσεις ηλεκτρονικού μικροαναλυτή των σουλφιδίων της Σερίφου....σελ. 78 Πίνακας 4.3: Τιμές ισοτόπων 34 S των σουλφιδίων γαληνίτη, σιδηροπυρίτη και σφαλερίτη..σελ. 80 10

Πίνακας 5.1: Μέση χημική σύσταση του προς εξαγωγή μεταλλεύματος από τον λειμωνίτη και τον αιματίτη της ΝΔ Σερίφου σελ. 83 Πίνακας 5.2: Χημικές αναλύσεις καθαρού μαγνητίτη σε ppm...σελ. 87 11

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η διπλωματική μου εργασία ειδίκευσης έχει ως θέμα τον «Πλουτωνίτη της Σερίφου, την Συνδεδεμένη με αυτόν Μεταλλοφορία και τις Περιβαλλοντικές της Επιπτώσεις». Την Τριμελή Εξεταστική Επιτροπή αποτέλεσαν η Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Κ. Στ. Σέυμουρ (Επιβλέπουσα Καθηγήτρια), ο Καθηγητής Κ. Χρηστάνης και ο Λέκτορας Β. Τσικούρας. Θα ήθελα να εκφράσω τις θερμές μου ευχαριστίες στην καθηγήτριά μου Dr. Κάρεν Στ. Σεϋμουρ, τόσο για την καθοδήγησή της, όσο και για τις πολύτιμες συμβουλές της, καθώς και για τη βοήθεια που μου προσέφερε, κατά τη διάρκεια της εκπόνησης της διπλωματικής μου εργασίας ειδίκευσης. Θα ήθελα, επίσης, να ευχαριστήσω τον Dr. Στ. Τόμπρο, τον Δ. Ζούζια καθώς και τον Dr. Ν. Μάστρακα, για τη βοήθειά τους στα διάφορα στάδια της εργασίας αυτής. 12

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην πρώτη ενότητα της έρευνας, σκοπός μας είναι ο προσδιορισμός των λιθοτύπων και του πετροτεκτονικού περιβάλλοντος εναπόθεσης του πλουτωνίτη. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται πετρογραφικές, πετροχημικές καθώς και ορυκτοχημικές μέθοδοι ταξινόμησης. Μελετώνται οι συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας κάτω από τις οποίες εναποτέθηκε ο πλουτωνίτης με τη χρήση γεωβαρομέτρου και γεωθερμομέτρου. Διερευνάται, επίσης η γεωχημεία των περιβαλλόντων πετρωμάτων του πλουτωνίτη καθώς και οι πιθανοί τους πρωτόλιθοι. Η δεύτερη ενότητα της έρευνας περιλαμβάνει τη μελέτη της, συνδεδεμένης με τον πλουτωνίτη, μεταλλοφορίας οξειδίων του σιδήρου (αιματίτη, μαγνητίτη) και σουλφιδίων. Μελετάται η θερμοκρασία κάτω από την οποία έγινε η κοιτασματογένεση, καθώς και η πιθανή πηγή προέλευσής της. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται στοιχειομετρικές, γεωχημικές και ιστολογικές μέθοδοι για τις μεταλλικές παραγενέσεις. Γίνεται, επίσης, προσδιορισμός της θερμοκρασίας εναπόθεσης των σουλφιδίων καθώς και της πηγής προέλευσης του υδροθερμικού ρευστού από το οποίο αποτέθηκαν. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιείται η μέθοδος των σταθερών ισοτόπων 34 S. Απαντάμε επίσης στο ερώτημα αν η μεταλλοφορία των σουλφιδίων και οξειδίων προϋπάρχει της διείσδυσης του πλουτωνίτη ή δημιουργήθηκε εξαιτίας αυτής. Τέλος, ως τρίτη, εξίσου σημαντική ενότητα της έρευνας θεωρείται η αναφορά στις αρνητικές επιδράσεις της μεταλλοφορίας οξειδίων του σιδήρου και σουλφιδίων στο περιβάλλον. Στην ενότητα αυτή περιλαμβάνεται και η πρόταση πιθανών τρόπων αντιμετώπισής τους. 13

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Παράθεση του Προβλήματος Το πρόβλημα που απασχολεί την μελέτη αυτή, είναι η διερεύνηση της γεωχημείας του πλουτωνίτη της Σερίφου και της προέλευσης της μεταλλοφορίας των σουλφιδίων και των οξειδίων του σιδήρου. Συγκεκριμένα, απαντάμε στα εξής ερωτήματα: (1) αν η μεταλλοφορία των σουλφιδίων προϋπήρχε της διείσδυσης του πλουτωνίτη, ή αν δημιουργήθηκε εξαιτίας αυτής, και (2) αν ο Fe, που δημιούργησε το κοίτασμα του μαγνητίτη, αιματίτη και λειμωνίτη, προϋπήρχε υπό μορφή σιδηρούχων ιζημάτων που αποτελούσαν μέλος μιας μεταϊζηματογενούς σειράς, ή αν προήλθε από τη διείσδυση του πλουτωνίτη. Για το λόγο αυτό, διερευνώνται και οι πιθανοί πρωτόλιθοι των περιβαλλόντων πετρωμάτων του πλουτωνίτη και η γεωχημεία των ιχνοστοιχείων του μαγνητίτη. Μελετώνται, τέλος, οι επιδράσεις εξόρυξης του σιδηρομεταλλεύματος στο περιβάλλον. 1.2. Μέθοδοι 1.1.1 Εργασία Υπαίθρου 1.2.1.1. Γεωγραφικά Στοιχεία και Πρόσβαση Το νησί της Σερίφου αποτελεί τμήμα του Συμπλέγματος των Κυκλάδων στην Ελλάδα και βρίσκεται περίπου 100km ΝΝΑ από την Αθήνα στο Αιγαίο Πέλαγος (Εικ.1.1). Η Σέριφος έχει γενικά στρογγυλό σχήμα, με διάμετρο περίπου 10km και συνολική επιφάνεια περίπου 75km 2. Η τοπογραφία σημειώνεται από μια κεντρική υψηλή περιοχή σ ένα υψόμετρο 500 600 m από την επιφάνεια της θάλασσας, η οποία καταλαμβάνεται από τον πλουτωνίτη. Ένα σύστημα ράχεων και κοιλάδων εκτείνεται ακτινωτά από την κεντρική περιοχή του νησιού προς τη θάλασσα. 14

Εικ.1.1: Δορυφορική φωτογραφία των Κυκλάδων από τη NASA Όσον αφορά στην πρόσβαση, υπάρχουν καθημερινά δρομολόγια πλοίων από το λιμάνι του Πειραιά προς το λιμάνι της Σερίφου και αντίστροφα. Συγκεκριμένα, η διάρκεια του ταξιδιού είναι δυόμιση ώρες με ταχύπλοο και τέσσερις ώρες με συμβατικό πλοίο. Η Σέριφος έχει πολύ καλό οδικό δίκτυο, με ασφαλτοστρωμένους αυτοκινητόδρομους και προσβάσιμους χωματόδρομους, που συνδέουν σχεδόν όλες τις θέσεις δειγματοληψίας. Τέλος, η πρόσβαση και η δειγματοληψία, διευκολύνονται και από το γεγονός ότι το νησί έχει ελάχιστη δεντροκάλυψη. 15

1.2.1.2. Δειγματοληψία Η πρώτη εργασία υπαίθρου έλαβε χώρα τον Ιούνιο του 2006, ώστε να ληφθούν δείγματα για την εκπόνηση αυτής της μεταπτυχιακής εργασίας (22 δείγματα συνολικά). Η δειγματοληψία των οξειδίων, κυρίως του μαγνητίτη, έγινε από τις τέλματα (tailings) στις στοές των παλαιών μεταλλείων όρυξης σιδήρου διότι η περιοχή έχει υποστεί πλήρη εκμετάλλευση για μαγνητίτη - αιματίτη. Ειδικότερα, από τις σκωρίες από τις στοές των ορυχείων στο Μεγάλο Λιβάδι ελήφθησαν και δείγματα βαρύτη, ενώ παρατηρήθηκε επίσης αντικατάσταση πυριτιωμένων μαρμάρων από αιματίτη, μαγνητίτη κλπ. Δείγματα αδρόκοκκου πορφυριτικού «γρανίτη» με φαινοκρυστάλλους βιοτίτη ελήφθησαν από το κύριο σώμα της διείσδυσης του πλουτωνίτη στην περιοχή της Χώρας. Επιπλέον, ελήφθησαν δείγματα πολύ λεπτόκοκκου, σκληρού πλουτωνίτη από τα περιθώρια της διείσδυσης κοντά στην περιοχή της Αγίας Αικατερίνης, ο οποίος παρουσιάζει υφή salt and pepper και είναι ισόκοκκος. Τέλος, η δειγματοληψία των σουλφιδίων σιδηροπυρίτη, σφαλερίτη και γαληνίτη έγινε στις στοές των ορυχείων της περιοχής Μούτουλα. Αυτή είναι η μοναδική περιοχή όπου εξορύχθηκαν μαζικά σουλφίδια από δύο στοές. Η δεύτερη εργασία υπαίθρου πραγματοποιήθηκε στις 12 και 13 Σεπτεμβρίου 2007 με σκοπό να ληφθούν επιπλέον δείγματα από τον πλουτωνίτη και τις φλέβες, τους σχιστολίθους, τους κερατίτες, τα οξείδια και τα σουλφίδια του νησιού, για περαιτέρω αναλύσεις. Κατά τη δειγματοληψία αυτή λήφθηκαν συνολικά 20 δείγματα εκ των οποίων 13 από τον πλουτωνίτη, 5 από τα σιδηροξείδια, 5 σχιστόλιθοι, 4 από τους κερατίτες, ένας καθαρός φλεβικός χαλαζίας και 6 δείγματα σουλφιδών (τα οποία όμως φαίνονται σαν ένα δείγμα στον Πίνακα SEF12 επειδή προέρχονται από μία μόνο περιοχή δειγματοληψίας). Τα ακριβή σημεία δειγματοληψίας ελήφθησαν με τη βοήθεια GPS, σύμφωνα με το Ελληνικό Γεωγραφικό Σύστημα και παρουσιάζονται στον Πίνακα 1.1, καθώς και στην Εικόνα 1.2. Τα δείγματα SE προέρχονται από την πρώτη δειγματοληψία, ενώ τα δείγματα SEF προέρχονται από τη δεύτερη. 16

Πίνακας 1.1: Θέσεις δειγματοληψίας που έχουν ληφθεί με τη βοήθεια GPS σύμφωνα με το Ελληνικό Γεωγραφικό Σύστημα Δείγματα Περιοχή Northing Easting SE 1 Σέριφος 0543802 4113183 SE 2 Σέριφος 0543599 4114170 SE 3 Σέριφος 0544144 4115539 SE 4 Σέριφος 0544370 4115327 SE 5 Σέριφος 0544320 4111175 SE 6 Σέριφος 0545155 4111207 SE 7 Σέριφος 0543354 4113403 SE 8 Σέριφος 0539500 4110918 SE 9 Σέριφος 0537943 4110277 SE 10 Σέριφος 0538143 4110053 SE 11 Σέριφος 0538728 4110166 SE 12 Σέριφος 0539229 4109663 SE 13 Σέριφος 0539614 4109313 SE 14 Σέριφος 0543423 4109114 SE 15 Σέριφος 0546913 4110925 SE 16 Σέριφος 0547292 4110834 SE 17 Σέριφος 0547378 4110746 SEF1 Σέριφος 0544751 4111592 SEF2 Σέριφος 0544221 4112763 SEF3 Σέριφος 0543803 4113134 SEF4 Σέριφος 0543682 4113317 SEF5 Σέριφος 0543492 4113528 SEF6 Σέριφος 0542965 4113141 SEF7 Σέριφος 0542908 4113351 SEF8 Σέριφος 0543247 4113650 SEF9 Σέριφος 0543579 4114127 SEF10 Σέριφος 0543557 4114653 SEF11 Σέριφος 0543823 4114641 SEF12 Σέριφος 0544437 4115275 SEF13 Σέριφος 0547046 4110799 SEF14 Σέριφος 0545807 4113344 SEF15 Σέριφος 0546396 4113865 SEF16 Σέριφος 0546355 4114312 SEF17 Σέριφος 0545703 4114887 SEF18 Σέριφος 0544908 4115807 SEF19 Σέριφος 0538175 4110110 SEF20 Σέριφος 0539228 4109678 SEF21 Σέριφος 0540122 4109350 17

7 6 3 4 12 11 10 9 2 8 5 4 7 3 1 2 18 17 16 15 14 1 10 9 19 11 8 20 12 21 13 14 5 6 13 15 16 17 Εικ.1.2: Χάρτης της Σερίφου, όπου απεικονίζονται οι θέσεις δειγματοληψίας. Με κίτρινο αντιπροσωπεύεται η πρώτη δειγματοληψία, ενώ με πράσινο, η δεύτερη. 18

1.2.1.3. Προετοιμασία Δειγμάτων Τα δείγματα που λήφθηκαν από τις δύο εργασίες υπαίθρου κόπηκαν σε φέτες και πλακίδια. Από αυτά στάλθηκαν δείγματα από τον πλουτωνίτη, από τους σχιστολίθους και από τους κερατίτες για γεωχημικές αναλύσεις κύριων στοιχείων, ιχνοστοιχείων και σπανίων γαιών. Επίσης, από τα πλακίδια που αναφέρθηκαν παραπάνω, κατασκευάστηκαν λεπτές τομές για την μικροσκοπική μελέτη του πλουτωνίτη, στιλπνές τομές και λεπτές-στιλπνές τομές για τη μελέτη των οξειδίων και σουλφιδίων. Κατασκευάστηκαν τέλος, και λεπτές στιλπνές τομές για την ορυκτοχημική μελέτη του γρανοδιορίτη και των σουλφιδίων. 1.2.2. Αναλυτικές Μέθοδοι 1.2.2.1. Αναλύσεις ορυκτών με ηλεκτρονικό μικροαναλυτή Οι συστάσεις των ορυκτών του πλουτωνίτη και της μεταλλοφορίας σουλφιδίων της Σερίφου καθορίστηκαν με έναν ηλεκτρονικό μικροαναλυτή τύπου JEOL 8900 Superprobe, εξοπλισμένο με ιδιότητες διάχυσης μήκους κύματος και ενέργειας και back scattered δυνατότητες στο Κέντρο Ηλεκτρονικής Μικροανάλυσης του Τμήματος Earth and Planetary Sciences του Πανεπιστημίου McGill στο Montreal του Καναδά. Οι συνθήκες λειτουργίας ήταν: δυναμικό επιτάχυνσης των 15 kv, ρεύμα δέσμης 10 na και μετρήσεις ανά 20 sec. Για τα πετρογενετικά ορυκτά, τα πρότυπα μετρήσεων που χρησιμοποιήθηκαν ήταν φυσικός τάλκης, χλωρίτης, επίδοτο, και μοσχοβίτης, ενώ για τα μεταλλικά ορυκτά χρησιμοποιήθηκαν χαλκοπυρίτης, βορνίτης, τετραεδρίτης, τενναντίτης, σιδηροπυρίτης, σφαλερίτης, γαληνίτης, NiAs, SnO 2, MnTi, και στοιχειακά Ag, Sb, Au, Se, Ta και Cd. Οι γραμμές ακτίνων Χ που μετρήθηκαν ήταν: Ag L a, Sb L a, Te L a, Cu L a, Fe K a, Au M a, Mn K a, Se L a, Ta L a, Cd L a και S K a. Έγιναν διορθώσεις ZAF με κατάλληλο JEOL λογισμικό. Ένα ελάχιστο 10 αναλύσεων αποκτήθηκε από κάθε δείγμα και 3 από κάθε κόκκο. Όπως αναφέρθηκε και στην προηγούμενη παράγραφο, για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν δυο λεπτές στιλπνές τομές από τον γρανοδιορίτη και δυο από τη μεταλλοφορία σουλφιδίων. Σημειώνεται, μάλιστα, ότι από λεπτές στιλπνές τομές τόσο από τον πλουτωνίτη, όσο και από τη μεταλλοφορία σουλφιδίων και οξειδίων του σιδήρου, ελήφθησαν φωτογραφίες με τη βοήθεια του SEM της Σχολής Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Πατρών. 19

1.2.2.2. Πετροχημικές Αναλύσεις Πραγματοποιήθηκαν γεωχημικές αναλύσεις για κύρια στοιχεία, ιχνοστοιχεία και σπάνιες γαίες δεκαεπτά δειγμάτων από το κύριο σώμα και την οριακή φάση διείσδυσης του πλουτωνίτη της Σερίφου καθώς και από φλέβες. Οι αναλύσεις αυτές πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο ACTLABS στο Ontario του Καναδά. Αναλυτικά αποτελέσματα παρατίθενται στον Πίνακα 2.1. Τα κύρια στοιχεία έχουν αναλυθεί με τη μέθοδο Φασματοσκοπία Επαγωγικά Συζευγμένου Πλάσματος (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry ICP/MS). Η ακρίβεια είναι του επιπέδου του 0,001 wt % για τα TiO 2 και MnO και 0,01 % για τα υπόλοιπα κύρια στοιχεία. Τα ιχνοστοιχεία και οι σπάνιες γαίες έχουν αναλυθεί με τη μέθοδο Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP/MS). Τα όρια ανίχνευσης είναι 0,05 ppm για τα Pr, Eu, Tm και 0,04 ppm για το Lu και 0,1 ppm για τις υπόλοιπες σπάνιες γαίες. Τα όρια ανίχνευσης για τα Sc, Be, Co, Ga, Ge, Nb, Sb, Cs, Hf, Ta, Tl, Bi, Th, U και Wείναι 1 ppm ή καλύτερα. Για τα Sr, Y και Rb είναι 2 ppm, για το Ba και το Zr είναι 3 ppm και 4 ppm αντίστοιχα, για τα V και Pb είναι 5 ppm και για τον Zn 30 ppm. 1.2.2.3. Μελέτες Σταθερών Ισοτόπων Όλα τα ορυκτά που αναλύθηκαν για σταθερά ισότοπα επιλέχθηκαν με το χέρι και ελέγχθηκαν με στερεοσκοπικό μικροσκόπιο για να διασφαλιστεί καθαρότητα μεγαλύτερη από 95%. Το υλικό για τις μελέτες σταθερών ισοτόπων 34 S ελήφθη από κρυστάλλους σιδηροπυρίτη, γαληνίτη και σφαλερίτη από τη μεταλλοφορία σουλφιδίων της Σερίφου. Το θείο απελευθερώθηκε ως SO 2 με θέρμανση των δειγμάτων στους 1.100º C παρουσία CuO (FRITZ et al., 1974). Οι ισοτοπικοί λόγοι αναφέρονται σε πρότυπα μετρήσεων δ notation επί τοις χιλίοις σε σχέση με τον τροϊλίτη του Cañon Diablo. Η αναλυτική ακρίβεια ήταν καλύτερη από +/- 0,3 για το δ 34 S. 1.3. Γεωλογία 1.3.1.Γεωλογία των Κυκλάδων Γεωλογικά η Σέριφος ανήκει στην Αττικοκυκλαδική Μάζα (Εικ.1.3), η οποία αποτελεί τμήμα των κρυσταλλικών συμπλεγμάτων που συνδέουν την ηπειρωτική Ελλάδα με τη μάζα του Menderes στην Τουρκία. Συνίσταται από το υπόβαθρο, την 20

ενότητα των κυανοσχιστολίθων, την ενότητα των οφιολίθων, τις μολασσικές αποθέσεις και τις μεταορογενετικές αποθέσεις. Εικ.1.3: Γεωλογικός χάρτης της Αττικοκυκλαδικής Ζώνης (σκαρίφημα τροποποιημένο από MASTRAKAS & ST. SEYMOUR 2000). 1: Αλλούβιον, 2: Μολασσικές Αποθέσεις (Μ), 3: Ανώτερη Ενότητα (U, Οφιόλιθοι), 4: Κατώτερη Ενότητα (Κυανοσχιστόλιθοι), 5: Ενότητα Βάσης (Β), 6: Ενότητα Χώρας (Χ), 7: Γρανιτικές Διεισδύσεις, 8: Νεογενή και Τεταρτογενή Ηφαιστειακά Πετρώματα. Ένθετο: Δείχνει την περιοχή των Κυκλάδων σε σχέση με το Τεταρτογενές Ηφαιστειακό Τόξο. Τα παραλληλόγραμμα είναι περιοχές μελετηθέντων γρανιτικών διεισδύσεων: 1 : Σαμοθράκη, 2 : Ροδόπη, 3 : Σιθωνία, 4 : Φανός, 5 : Ξάνθη, 6 : Ελάτη Το Υπόβαθρο συνίσταται από την Ενότητα Βάσης και από την Ενότητα του Προαλπικού Υποβάθρου. Ενότητα Βάσης. Συνίσταται από δύο υποενότητες που βρίσκονται σε στρωματογραφική συμφωνία: (α) η κατώτερη αντιπροσωπεύεται από μάρμαρα ηλικίας Άνω Τριαδικού έως Κάτω Κρητιδικού. Σ αυτά εμφανίζονται παρεμβολές δολομιτικών μαρμάρων και (β) η ανώτερη ενότητα αντιπροσωπεύεται από έναν 21

μεταφλύσχη του Ηωκαίνου, ο οποίος συνίσταται, κυρίως, από μοσχοβιτικούς, ασβεστιτικούς, χλωριτικούς και χαλαζιακούς σχιστολίθους. Η μετάβαση από την κατώτερη προς την ανώτερη ενότητα γίνεται σταδιακά με εναλλαγές σχιστολίθων με ορίζοντες μαρμάρων. Η ενότητα αυτή, είναι ορατή ως τεκτονικό παράθυρο στην Αττική (ΜΑΡΙΝΟΣ & PETRASCHECK, 1956), στη Νότια Εύβοια (SHAKED et al., 2000), στην Τήνο (AVIGAD & GARFUNKEL, 1989), στην Σάμο (RING et al., 2001) και στην Αμοργό (FYTROLAKIS & PAPANIKOLAOU, 1981). Ενότητα του Προαλπικού Υποβάθρου. Συνίσταται από υπολείμματα μαγματικών διεισδύσεων, Καληδόνιας ηλικίας (~500Ma), γρανιτικής έως τοναλιτικής, καθώς και γαββρικής σύστασης. Αυτές, εμφανίζονται μέσα σε σχιστολίθους και γνευσίους που έχουν προέλθει από μεταμόρφωση αμφιβολιτικής φάσης, άγνωστης ηλικίας. Οι σχιστόλιθοι και οι γνεύσιοι επανακρυσταλλώθηκαν σε όρθο- και παραγνευσίους, λόγω μιας φάσης μεταμόρφωσης Ερκύνειας ηλικίας. Η ενότητα Προαλπικού Υποβάθρου εμαφανίζεται στην Ίο, στην Σίκινο, στην Πάρο και στη Νάξο (FRANZ et al., 1993 και GAUTIER et al., 1993). Ενότητα Χώρας. Συνίσταται από ορθογευσίους, πηλιτικούς σχιστολίθους και παραγνευσίους και παρουσιάζει έναν κυανοσχιστολιθικό μεταμορφισμό. Η Ενότητα των Κυανοσχιστολίθων καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος της Αττικοκυκλαδικής Μάζας. Συνίσταται από υψηλών πιέσεων / χαμηλών θερμοκρασιών μεταπηλίτες, μάρμαρα, μεταβασικά πετρώματα και, δευτερευόντως, χαλαζίτες. Μέσα στους μεταπηλίτες, απαντώνται φλέβες υδροθερμικά εξαλλοιωμένου πορφυριτικού γρανοδιορίτη S-τύπου, κατά μήκος ή κοντά σε ρήγματα αποχωρισμού. Η πετρογραφική έρευνα των πετρωμάτων αυτών, είναι ακόμα υπό εξέλιξη. Για το μέγιστο του μεταμορφισμού υψηλών πιέσεων / χαμηλών θερμοκρασιών, έχει προσδιοριστεί μια ηωκαινική ηλικία (ALTHERR et al., 1982; BRÖCKER, 1990 και RING & LAYER, 2003). Σύμφωνα με τον BALTATZIS (1996), τα μεταβασικά πετρώματα έχουν υποστεί σταδιακή μετασωμάτωση πιθανώς από εκλογιτικής φάσης πετρώματα σε επιδοτιτικούς κυανοσχιστόλιοθους και τελικά, σε πρασινοσχιστόλιθους. Η Ενότητα των Οφιολίθων εμφανίζεται στα νησιά Άνδρο, Τήνο, Μύκονο, Πάρο, Νάξο και Ανάφη. Έχει περιορισμένη έκταση, ενώ υπέρκειται τεκτονικά της Κυανοσχιστολιθικής Ενότητας. Οι Μολασσικές αποθέσεις εμφανίζονται στα νησιά Σάμος, Πάρος, Νάξος, Μύκονος, Μήλος, Κουφονήσια και Ανάφη (BORONKAY & DOUTSOS 1994; ΜΠΟΡΟΝΚΑΫ 1995; SANCHEZ-GOMEZ et al. 2002). Συνίστανται από δύο 22

υποενότητες (BOGER, 1983). Η κατώτερη αντιπροσωπεύεται από φλυσχοειδή ιζήματα που αποτέθηκαν σε θαλάσσιο περιβάλλον από τα όρια Ολιγοκαίνου-Μειοκαίνου έως το κάτω Μειόκαινο. Αντίθετα, η ανώτερη αντιπροσωπεύεται από ιζήματα που έχουν αποτεθεί σε χερσαίο περιβάλλον από το Μέσο Μειόκαινο έως το Άνω Μειόκαινο. Στη συνέχεια, ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή της γεωλογίας των νησιών της Ικαρίας, της Νάξου, της Πάρου, της Μυκόνου, της Τήνου καθώς και της περιοχής του Λαυρίου (Αττική). Ικαρία. Το δυτικό τμήμα του νησιού συνίσταται από έναν κατακλαστικό λευκογρανίτη και από ένα γρανίτη στα ΝΑ. Το δυτικό σώμα δίνει ηλικίες K/Ar και Rb/Sr 8.2 9.0 Ma, ενώ οι πιο αξιόπιστες ηλικίες για τον νοτιοανατολικό γρανίτη είναι 9.2 10.7 Ma (DÜRR et al.,1978; ALTHERR et al., 1982). Σύμφωνα με τον ΜΠΟΡΟΝΚΑΫ (1995), η επαφή του ανώτερου τμήματος του πλουτωνίτη με τον φυλλίτη της Μεσσαριάς αποτελεί μια ζώνη αποκόλλησης διεύθυνσης ΒΒΑ-ΝΝΔ που διασχίζει το νησί (Ρήγμα Ικαρίας) ( ΗΛΙΟΠΟΥΛΟΣ, 2005). Νάξος. Το δυτικό τμήμα της Νάξου αντιπροσωπεύεται κατά τους PE-PIPER et al. (1997) από έναν μέσο- έως αδρόκοκκο πορφυριτικό κεροστιλβικό βριοτιτικό γρανίτη. Σύμφωνα με την PE-PIPER (2000), ο γρανίτης αυτός διεισδύθηκε από έναν μάλλον S-τύπου λεπτόκκοκο βιοτιτικό μοσχοβιτικό γρανατικό τουρμαλινικό λευκογρανίτη. Πάρος. Ο πλουτωνίτης της Πάρου είναι ένας S-τύπου λεπτο- έως μεσόκοκκος διμαρμαρυγιακός γρανίτης. Θεωρείται ότι είναι Μειοκαινικής ηλικίας (DÜRR et al., 1978), ενώ οι ALTHERR et al. (1982) αναφέρουν ηλικίες 11.4 12.4 Ma για τους μαρμαρυγίες. Σύμφωνα με τους GAUTIER et al. (1993), οι λευκογρανιτικές αυτές διεισδύσεις υπαινίσοονται την ύπαρξη ενός μεγαλύτερου μιγματικού σώματος σε μεγαλύτερο βάθος. Μύκονος - Δήλος. Μπορούν να διακριθούν δύο κύριες τεκτονικές ενότητες. Η κατώτερη σχηματίζεται από μια γρανοδιοριτική διείσδυση και σποραδικά υπολείμματα των πετρωμάτων της περιοχής. Η ανώτερη ενότητα έχει μόνο διατηρηθεί ως κάλυμμα (DÜRR & ALTHERR, 1979). Χρονολόγηση K/Ar του βιοτίτη από τον γρανοδιορίτη έδωσε μια πρότυπη ηλικία 10 ± 3 Ma (DÜRR et al., 1978) και ο ΜARAKIS (1973) ανέφερε μια ηλικία K/Ar των 12.0 ± 0.9 Ma (BALTATZIS et al., 1992). Επίσης, οι ALTHERR et al. (1982) αναφέρουν ηλικίες K/Ar και Rb/Sr των 10.1 12.0 Ma για τον γρανοδιορίτη, μερικές από ορυκτά και άλλες από ολόκληρα πετρώματα. Τα πλουτώνια πετρώματα της Δήλου συνίστανται από γάββρο, διορίτη και τοναλίτη που έχουν τοποθετηθεί ως φλέβες μεταξύ προϋπαρχόντων σχιστολίθων 23

και μαρμάρων, στα αρχικά στάδια της μαγματικής ιστορίας μιας ρηξιγενούς ζώνης (PE-PIPER et al., 2002). Τέλος, σύμφωνα με τους PE-PIPER et al. (2002), ο πλουτωνίτης της Μυκόνου και της Δήλου χρονολογείται στα 17 12 Ma. Τήνος. Ο ΜΕΛΙΔΩΝΗΣ (1980) διαίρεσε τα μεταμορφωμένα πετρώματα της τήνου σε δύο υποενότητες υψηλής πίεσης/χαμηλής θερμοκρασίας μεταμορφωμένα πετρώματα. Χρονολογήσεις (Rb/Sr και K/Ar) σε λευκούς μαρμαρυγίες από αυτά τα πετρώματα έδωσαν ηλικίες περίπου 40 Ma, ενώ για μετρίων πιέσεων/υψηλών θερμοκρασιών μεταμορφωμένα πετρώματα, έχουν αναφερθεί μόνο θερμοκρασίες ψύξης (K/Ar, Rb/Sr) που ποικίλουν από 15 έως 7 Ma (WENDT et al., 1977). Κατά τη διάρκεια των μεταμορφώσεων χαμηλής έως μέσης P/T, διείσδυσε γρανιτικό μάγμα και προκάλεσε εντατική μεταμόρφωση επαφής. Οι ηλικίες Rb/Sr και K/Ar από ορυκτά και ολόκληρο το πέτρωμα χρονολογούν τον γρανίτη στα 14.0 15.4 Ma (ALTHERR et al., 1982). Λαύριο. Τα μαγματικά πετρώματα του Λαυρίου αντιπροσωπεύουν την βορειοδυτικότερη εμφάνιση των Μειοκαινικών διεισδύσεων στην Αττικοκυκλαδική Μάζα. Η ηλικία των αστρίων στα φλεβικά πετρώματα (9.4 ± 0.3 Ma) αποτελεί την ελάχιστη ηλικία για την μαγματική δραστηριότητα στην περιοχή του Λαυρίου. Ο προσανατολισμός, τόσο των φλεβών των πορφυριτικών πετρωμάτων όσο και των χαλαζιακών φλεβών που διατέμνουν τον υδροθερμικά εξαλλοιωμένο γρανοδιορίτη, υποδεικνύει ένα τοπικό πεδίο εφελκυσμού γενικής διεύθυνσης Β-Ν. Η τελική τοποθέτηση της Κυανοσχιστολιθικής Ενότητας πάνω από την Ενότητα Βάσης, έλαβε χώρα σε μάλλον μικρά βάθη μετά τον μεταμορφισμό επαφής των πετρωμάτων της Ενότητας Βάσης (SKARPELIS et al. 2007). 1.3.2. Γεωλογία της Σερίφου Η γεωλογική θέση της Σερίφου καθορίζεται κυρίως από τη διείσδυση ενός γρανοδιοριτικού μάγματος σε μια σειρά πετρωμάτων ιζηματογενούς προέλευσης. Η γρανοδιοριτική διείσδυση παίρνει το σχήμα ενός δόμου που καταλαμβάνει το κεντρικό και νότιο τμήμα του νησιού. Τα μεταϊζηματογενή πετρώματα αντιπροσωπεύονται από μια ακολουθία γνευσίων, μαρμάρων και σχιστολίθων που καταλαμβάνουν τις περιοχές που περιβάλλουν τον πλουτωνίτη (Εικ.1.4). Κατά τους 24

ΜΠΟΡΟΝΚΑΫ (1995) και PE-PIPER et al. (2002), ο πλουτωνίτης της Σερίφου έχει μια ηλικία Μέσου Μειοκαίνου (~11Ma). 1985). Εικ.1.4: Τροποποιημένος απλοποιημένος Γεωλογικός Χάρτης της Σερίφου. (Πηγή: SALEMINK, Στα περιβάλλοντα πετρώματα διακρίνονται τρεις στρωματογραφικές ενότητες : Μια κατώτερη ενότητα λεπτόκοκκων παραγνευσίων αποκαλύπτεται στα νότια και νοτιοδυτικά του νησιού. Το πάχος της ενότητας είναι τουλάχιστον 150m. Οι γνεύσιοι συνίστανται από εναλλασσόμενες χαλαζο-αστριούχες και βιοτιτικές αμφιβολιτικές ζώνες που γενικά έχουν πάχος αρκετά χιλιοστά. Απαντώνται τοπικά, πλούσια σε χαλαζία και χαλαζιακά τμήματα, τα οποία δεν έχουν γνευσιακή ζώνωση. Στα ανώτερα επίπεδα της γνευσιακής ενότητας συχνά απαντώνται ενστρώσεις μαρμάρου πάχους μέχρι μερικά μέτρα. Μέσα στους γνευσίους διατηρείται μια προ-διεισδυτική γράμμωση με μια γενική διεύθυνση ΒΑ ΝΔ και κλίση 10 20 προς τα νοτιοδυτικά, 25

αλλά τοπικά οι διευθύνσεις γράμμωσης διαταράσσονται ισχυρά από μετέπειτα, συνδιεισδυτικές τεκτονικές κινήσεις. Η επόμενη στρωματογραφική ενότητα συνίσταται από μάρμαρα που υπέρκεινται σύμφωνα των γνευσίων. Στη νοτιοδυτική Σέριφο το πάχος της ενότητας των μαρμάρων είναι περίπου 70m, αλλά προς τα ανατολικά το πάχος σταδιακά μειώνεται. Στην κεντρική Σέριφο, η σειρά των μαρμάρων έχει πάχος περίπου 5m, ενώ στην ανατολική Σέριφο η ενότητα των μαρμάρων έχει αποσφηνωθεί. Στο κατώτερο μισό της ενότητας (τα κατώτερα 40m στη ΝΔ Σέριφο) τα μάρμαρα είναι γκρίζα, δολομιτικά και με λεπτές στρώσεις, με μεμονωμένα στρώματα πάχους μέχρι 3m. Και στις δύο σειρές μαρμάρων απαντάται χαλαζίας, ως διασπαρμένοι κόκκοι μέσα στα πετρώματα καθώς και σαν φακοί. Οι χαλαζιακοί φακοί παρουσιάζουν συχνά «boudinage». Τα δολομιτικά μάρμαρα περιέχουν άφθονο τάλκη, ο οποίος τουλάχιστον εν μέρει φαίνεται να είναι υδροθερμικής προέλευσης. Μετέπειτα υδροθερμική δραστηριότητα έχει παράγει μεγάλα, ακανόνιστου σχήματος σώματα καφέ ανγκεριτικού δολομίτη και κοιτάσματος λειμωνιτικού σιδήρου στα ασβεστιτικά μάρμαρα. Η ανώτερη ενότητα των περιβαλλόντων πετρωμάτων συνίσταται από σχιστολίθους πλούσιους σε ανθρακικά Οι σχιστόλιθοι καταλαμβάνουν κύρια τμήματα της βόρειας και δυτικής Σερίφου και εκτίθενται, επίσης, στα νοτιοανατολικά. Στη σειρά των σχιστολίθων, τα πλούσια σε μαρμαρυγίες τμήματα πάχους αρκετών εκατοστών εναλλάσσονται με ενστρώσεις λευκόχρωμου μαρμάρου παρόμοιων διαστάσεων και με χαλαζιακούς φακούς. Τοπικά εμφανίζονται συμπαγείς τράπεζες λευκού ασβεστιτικού μαρμάρου πάχους μέχρι 2m. Τμήματα χωρίς ανθρακικά είναι παρόντα σε άλλα μέρη μέσα στην ενότητα. Ένας αριθμός μεταμορφικών ζωνών επαφής έχει σχηματιστεί με μεταμορφισμό επαφής στη σχιστολιθική ενότητα. Οι υδροθερμικές δραστηριότητες παρήγαγαν άφθονα μετασωματικά skarn και αποθέσεις κοιτασμάτων. Ένα μεμονωμένο οφιολιθικό σώμα βρίσκεται στο νοτιοδυτικό άκρο του νησιού (Εικ.1.4). Αυτός ο σερπεντινίτης αντιπροσωπεύει μάλλον υπόλειμμα μιας τεκτονικά τοποθετημένης οφιολιθικής ακολουθίας. 26

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Ο ΠΛΟΥΤΩΝΙΤΗΣ ΤΗΣ ΣΕΡΙΦΟΥ 2.1. O Πλουτωνίτης της Σερίφου Γενικά και Τεκτονικά Στοιχεία Το μάγμα του γρανοδιορίτη της Σερίφου τοποθετήθηκε συντεκτονικά κατά το Μέσο Μειόκαινο (γύρω στα 11Ma) (PE-PIPER et al., 2002), σε μια προϋπάρχουσα ανενεργή ΒΑ ΝΔ διεύθυνση σε καθεστώς Α Δ συστολής και διαστολής Β Ν. Ως εκ τούτου, ο πλουτωνίτης έχει μια γενική ΒΑ ΝΔ διεύθυνση, παράλληλα προς την οποία, δεν δημιουργήθηκε ιστογένεση. Σύγχρονα, όμως, διείσδυσε μαγματικό υλικό σε ΒΔ ΝΑ αριστερόστροφα ανάστροφα ρήγματα δημιουργώντας, μικρής κλίμακας γρανιτικές διεισδύσεις στον ξενιστή (interleaving), που οριοθετούνται με μια μυλωνιτική ζώνη πάχους 0.5 m εντός του γρανοδιορίτη. Την περίοδο αυτή το πεδίο τάσεων χαρακτηρίζεται από οριζόντιο, αξονικά συμμετρικό εφελκυσμό (ΜΠΟΡΟΝΚΑΫ, 1995). Πλήθος γρανιτικών, απλιτικών και γρανοδιοριτικών φλεβών, έχουν διεισδύσει παράλληλα προς την γενική ΒΑ ΝΔ διεύθυνση του πλουτωνίτη, όσο και τη ΒΔ ΝΑ διεύθυνση των οριζοντίων ρηγμάτων. Οι περισσότερες διακλάσεις ακολουθούν την τελευταία αυτή διεύθυνση. Ο γρανοδιορίτης της Σερίφου δίνει μια ηλικία κρυστάλλωσης της αμφιβόλου γύρω στα 9.5 8.5 Ma και ηλικία ψύξης στους 120 C γύρω στα 8 Ma (ALTHERR et al., 1982). Η απώλεια θερμότητας από τον πλουτωνίτη δημιούργησε μια άλω μεταμόρφωσης επαφής πάχους 500 1000 m (SALEMINK, 1985) (Εικ.1.4). Στα 8 Ma, το πεδίο τάσης μετατρέπεται σε εφελκυτικό και σχηματίζονται ζώνες διατμητικής ολίσθησης (shearing). Την περίοδο αυτή, λαμβάνει χώρα έντονη υδροθερμική δραστηριότητα (ΜΠΟΡΟΝΚΑΫ, 1995). Σαν εκδήλωση αυτής της υδροθερμικής δραστηριότητας παρατηρήσαμε έντονη πυριτίωση στην περιθωριακή ζώνη (borderfacies) του πλουτωνίτη, σε μια ζώνη πάχους 50m. Το κυρίως σώμα του πλουτωνίτη, αποτελείται από αδρόκοκκο ισοκοκκώδη γρανοδιορίτη, ενώ στη βόρεια πλευρά του σώματος του πλουτωνίτη, παρατηρήθηκε διείσδυση πορφυριτικού γρανοδιοριτικού σώματος. 27

Κατά μήκος των επίπεδων τμημάτων της επιφάνειας επαφής ανάμεσα στα διεισδυτικά και στα γειτονικά πετρώματα υπάρχει μια περιθωριακή ζώνη, η οποία αναφέρεται παραπάνω, όπου ο γρανοδιορίτης είναι τυπικά πιο λεπτόκοκκος από ό,τι η κύρια μάζα του πλουτωνίτη (Εικ.2.1). Εικ.2.1: Προοπτική του πλουτωνίτη της Σερίφου από την περιοχή της Χώρας. Οι κόκκινες γραμμές υποδηλώνουν ρήγματα. Το σύνθετο σύστημα των μικρών διαρρήξεων (Εικ.2.2) με τις σχετικές ζώνες απόπλυσης, που είναι τυπικό για την κύρια μάζα του γρανοδιορίτη, λείπει σ αυτά τα περιθώρια στις οριακές φάσεις οι διαρρήξεις είναι απλές και ευθείες και συνεχίζουν μέσα στα περιβάλλοντα τοπικά πετρώματα. Στην εικόνα 2.2 παρατηρείται η παρουσία ψευδοταχυλιτών, γεγονός που υποδηλώνει την ύπαρξη μιας ζώνης διάτμησης (shear zone). 28

Εικ.2.2: Διαρρήξεις στο κύριο σώμα της διείσδυσης του πλουτωνίτη Οι πολυάριθμες φλέβες (δεν απεικονίζονται στον απλουστευμένο γεωλογικό χάρτη της Εικ.1.5) απλώνονται από το κύριο σώμα του γρανοδιορίτη μέσα στην περιθωριακή ζώνη του πλουτωνίτη καθώς και περιβάλλοντα πετρώματα. Η διείσδυση του γρανοδιοριτικού μάγματος προκάλεσε την συνολική αναθόλωση των περιβαλλόντων τοπικών πετρωμάτων. Η αναθόλωση συνοδευόταν από τοπικής κλίμακας πτύχωση και ρηγμάτωση. Το σχήμα της κατασκευής των δόμων υποδηλώνει ότι μόνο τα κορυφαία άκρα του πλουτώνιου σώματος είναι εκτεθειμένα στο σημερινό επίπεδο διάβρωσης. Η επιπεδοποίηση της κατασκευής του δόμου από την κεντρική Σέριφο προς τα βορειοδυτικά υποδηλώνει μια περαιτέρω επέκταση της κορυφής του πλουτωνίτη σ αυτή τη διεύθυνση. Το μεγαλύτερο πλάτος των μεταμορφικών ζωνών επαφής στη ΒΔ Σέριφο υποστηρίζει την υπόθεση αυτή (Εικ.1.4). Θα μπορούσε, όμως, να σημαίνει πιθανώς, πιο ήπια κλίση του πλουτωνίτη στα ΒΔ και πιο απότομη στα ΝΑ. Η επιφάνεια επαφής ανάμεσα στα διεισδυτικά και τα περιβάλλοντα πετρώματα είναι απότομη και καλά καθορισμένη. 29

2.1.1. Λιθότυποι Από την παρατήρηση του πλουτωνίτη της Σερίφου, κατά την εργασία υπαίθρου, διαπιστώθηκε ότι υπάρχουν δύο τύποι γρανιτικών πετρωμάτων. Ο ένας αποτελεί το κύριο σώμα της διείσδυσης και είναι χονδρόκοκκος, πορφυριτικός, με καλοσχηματισμένους κρυστάλλους βιοτίτη. Αντίθετα, ο δεύτερο τύπος «γρανίτη» αποτελεί την περιθωριακή ζώνη (borderfacies) της διείσδυσης. Ο τελευταίος είναι πολύ λεπτόκοκκος με υφή αλατοπίπερου (salt & pepper), ενώ στην περιοχή της Αγ. Αικατερίνης, είναι ιδιαίτερα εξαλλοιωμένος. Μεταξύ των δύο τύπων παρουσιάζονται μικροαποκλίσεις όσον αφορά τον χρωματικό δείκτη και συγκεκριμένα, ο γρανίτης περιθωριακής ζώνης είναι ελαφρά πιο σκουρόχρωμος σε σχέση με τον αυτόν του κύριου σώματος της διείσδυσης. Η πετρογραφική μελέτη των λιθοτύπων του πλουτωνίτη πραγματοποιήθηκε στο πετρογραφικό μικροσκόπιο. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν λεπτές τομές από αντιπροσωπευτικά δείγματα που ελήφθησαν τόσο από το κύριο σώμα, όσο και από την περιθωριακή ζώνη της διείσδυσης του πλουτωνίτη. Η συστηματική ταξινόμηση του υπό μελέτη πετρώματος πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια χημικών αναλύσεων σε αντιπροσωπευτικά δείγματα της πλουτώνιας διείσδυσης (τόσο από το κύριο σώμα και την περιθωριακή ζώνη, όσο και από τις «γρανιτικές» φλέβες). Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε το σύστημα ταξινόμησης των STRECKEISEN & LA MAITRE (1979). Από την προβολή στο σχετικό διάγραμμα (Εικ.2.3) με τη βοήθεια του λογισμικού προγράμματος MINPET 2.0 των δυνητικών συστάσεων (CIPW norm) των αναλυθέντων δειγμάτων, προκύπτει η επικράτηση του γρανοδιορίτη όσον αφορά το κύριο σώμα της διείσδυσης και τις φλέβες. Αντίθετα, τα περιθώρια της διείσδυσης φαίνεται να έχουν γρανιτική σύσταση. Οι χημικές αναλύσεις των λιθοτύπων του πλουτωνίτη παρατίθενται στον Πίνακα 2.1. 30

50 40 Q' 30 20 2 3a 3b 4 5a 5b 10 0 0 20 40 60 80 100 ANOR Εικ.2.3: Προβολή στο διάγραμμα Q ANOR των STRECKEISEN & LA MAITRE (1979) των δυνητικών συστάσεων (CIPW norm) των πετρογραφικών λιθοτύπων του πλουτωνίτης της Σερίφου των υπολογεισθέντων δειγμάτων του πλουτωνίτη της Σερίφου. Όπου Q = 100 x Q/(Q+Or+Ab+An) και ANOR = 100 x An/(Or+An). Πεδία: 2 = Αλκαλιαστριούχος γρανίτης, 3a & 3b = Γρανίτης, 4 = Γρανοδιορίτης, 5a & 5b = Τονάλιθος. Συμβολισμός: όπου = Κύριο σώμα διέισδυσης του πλουτωνίτη, = Περιθώρια διείσδυσης του πλουτωνίτη και = φλέβες. 2.1.2. Πετρογραφία Ο αδρόκοκκος, πορφυριτικός, κεροστιλβικός βιοτιτικός γρανοδιορίτης αντιπροσωπεύει το κύριο σώμα της πλουτώνιας διείσδυσης του νησιού της Σερίφου και έχει χρώμα ανοιχτό γκρι. Το σχήμα του μοιάζει με κεκλιμένο τραπέζιο και έχει εμβαδόν περίπου 25 km 2. Παρουσιάζει έντονο ανάγλυφο και το μέγιστο ύψος του φθάνει τα 600m περίπου (Εικ.1.4). Η διεύθυνση του σώματος αυτού είναι ΒΑ ΝΔ. Ένα μέρος του πλουτωνίτη στη μεγάλη και τη μικρή βάση του τραπεζίου έρχεται σ επαφή με τη γνευσιακή ενότητα, ενώ ένα άλλο τμήμα του στη μεγάλη βάση έρχεται σ επαφή με την ενότητα των σχιστολίθων. Πρόκειται για ένα πέτρωμα αδρόκοκκο με ιστό κοκκώδη (γρανιτικό) υπιδιόμορφο. Παρατηρούνται επίσης φαινοκρύσταλλοι βιοτίτη και σπανιότερα κεροστίλβης. 31

Μετά από μικροσκοπική μελέτη λεπτών τομών που προήλθαν από δείγματα του κύριου σώματος της διείσδυσης του πλουτωνίτη κοντά στην περιοχή της Χώρας, προέκυψαν τα παρακάτω συμπεράσματα όσον αφορά τα ορυκτολογικά συστατικά που τον αποτελούν: Χαλαζίας: Απαντάται σε δύο γενιές κρυστάλλων. Η μια χαρακτηρίζεται από καλά κρυσταλλωμένο χαλαζία που σχηματίζει τοπικά συγκεντρώσεις. Αντίθετα, η άλλη γενιά είναι μικροκρυσταλλική και καλύπτει τα κενά μεταξύ των πλαγιοκλάστων που κρυσταλλώθηκαν προγενέστερα. Οι κρύσταλλοι του χαλζία παρουσιάζουν κυματοειδή κατάσβεση, που αποτελεί ένδειξη παραμόρφωσης. Επίσης, σε ορισμένους κρυστάλλους αλκαλικών αστρίων απαντάται και μυρμηκίτης, ενώ σε ελάχιστες περιπτώσεις κάνει την εμφάνισή του και γραφικός ιστός. Κ-ούχοι άστριοι: Οι Κ-ούχοι άστριοι συνήθως είναι εξαλλοιωμένοι. Αντιπροσωπεύονται από αλλοτριόμορφους κρυστάλλους, οι οποίοι συμπληρώνουν τα κενά που δημιουργούνται ανάμεσα σε άλλα ορυκτά. Ορισμένοι κρύσταλλοι Κ-ούχων αστρίων παρουσιάζουν ρωγμές μέσα στις οποίες εγκλείονται κρύσταλλοι βιοτίτη, κεροστίλβης, εξαλλοιωμένου βιοτίτη σε χλωρίτη κ.α. Παρατηρούνται επίσης, περθιτικά φαινόμενα (Εικ.2.4α) που αντιπροσωπεύονται από μικρονηματώδεις, νηματώδεις και φλογοειδείς μορφές αλβίτη που απομιγνύονται από το ορθόκλαστο, ενώ κάποιοι από τους περθιτικούς κρυστάλλους εγκλείουν βιοτίτη. Οι Κ-ούχοι άστριοι παρουσιάζουν επίσης κυματοειδή κατάσβεση. Όπως και στην περίπτωση του χαλαζία, η κυματοειδής κατάσβεση είναι ένδειξη παραμόρφωσης. Πλαγιόκλαστα: Παρατηρούνται ιδιόμορφοι, υπιδιόμορφοι και αλλοτριόμορφοι κρύσταλλοι (Εικ.2.4β). Η πολυδυμία τους αναπτύσσεται κυρίως κατά τον αλβιτικό νόμο και λιγότερο κατά Carlsbad, ενώ συνηθισμένος είναι και ο συνδυασμός Carlsbad-αλβίτη. Παρουσιάζουν παλμική ζώνωση. Εμφανίζουν κανονική ζώνωση, γεγονός που αποτελεί κριτήριο απευθείας κρυστάλλωσης από το μάγμα (VANCE, 1962). Τέλος, όπως και στην περίπτωση των Κ-ούχων αστρίων, ορισμένοι κρύσταλλοι πλαγιοκλάστων παρουσιάζουν ρωγμές μέσα στις οποίες εγκλείονται κρύσταλλοι βιοτίτη, κεροστίλβης και βιοτίτη εξαλλοιωμένου σε χλωρίτη. Παρουσιάζουν δε, κυματοειδή κατάσβεση ως ένδειξη τεκτονικής παραμόρφωσης. Βιοτίτης: Συνιστά το κυρίαρχο σιδηρομαγνησιούχο ορυκτό (Εικ.2.5δ). Απαντάται υπό μορφή υπιδιόμορφων, πινακοειδών ή πρισματικών κρυστάλλων διαφόρων μεγεθών. Το χρώμα τους είναι συνήθως καστανό, ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις είναι πρασινωπό, που σημαίνει ότι είναι πιο πλούσιος σε Fe 3+. Μάλιστα 32

φαίνεται ότι ο πράσινος βιοτίτης αντικαθιστά τον καφέ, διότι στα τελευταία μαγματικά στάδια αυξάνεται η διαφυγότητα του οξυγόνου. Πολλές φορές οι κρύσταλλοι του βιοτίτη εξαλλοιώνονται εν μέρει σε χλωρίτη, ο οποίος αναπτύσσεται κατά μήκος του σχισμού, ενώ κάποιοι κρύσταλλοι έχουν εξαλλοιωθεί εξ ολοκλήρου σε χλωρίτη. Κατά τόπους κρύσταλλοι βιοτίτη εγκλείουν μεταλλικά ορυκτά (Εικ.2.5γ), απατίτη και ζιρκόνιο. Οι κρύσταλλοι είναι συνήθως κεκαμμένοι και παρουζιάζουν κυματοειδή κατάσβεση, λόγω τεκτονικής παραμόρφωσης. Κεροστίλβη: Το ποσοστό συμμετοχής της κεροστίλβης είναι αρκετά μικρότερο από αυτό του βιοτίτη, με αποτέλεσμα να αποτελεί το δεύτερο κατά σειρά σιδηρομαγνησιούχο ορυκτό, από άποψη περιεκτικότητας (Εικ.2.5α-γ). Αντιπροσωπεύονται από μικρού έως μεσαίου μεγέθους υπιδιόμορφους πρισματικούς κρυστάλλους. Σε πολλές περιπτώσεις, οι κρύσταλλοι της κεροστίλβης παρουσιάζουν φαινόμενα εξαλλοίωσης προς βιοτίτη. Τέλος μέσα στους κρυστάλλους της κερστίλβης περιλαμβάνονται, συχνά κρύσταλλοι ζιρκονίου (Εικ.2.4δ). Τιτανίτης: Εμφανίζεται κυρίως με ιδιόμορφους και λιγότερο με υπιδιόμορφους σφηνοειδείς κρυστάλλους, που σχηματίζονται σε κενά μεταξύ προϋπαρχόντων ορυκτών. Αλλανίτης: Ανήκει στην ομάδα του επιδότου. Αντιπροσωπεύεται από υπιδιόμορφους, κυρίως, επιμήκεις, ζωνώδεις, πλεοχρωικούς κρυστάλλους. Σε ορισμένες περιπτώσεις εγκλείεται σε κρυστάλλους βιοτίτη και κεροστίλβης. Ο λεπτόκοκκος κεροστιλβικός- βιοτιτικός γρανίτης αντιπροσωπεύει την περιθωριακή ζώνη της πλουτώνιας διείσδυσης του νησιού και έχει χρώμα γκρι με μπλε χροιά, ενώ είναι ελαφρώς πιο σκουρόχρωμος από τον χονδρόκοκκο γρανοδιορίτη. Εμφανίζεται σε λεπτές ζώνες κατά μήκος του μεγαλύτερου τμήματος των ορίων εκατέρωθεν του κυρίως σώματος της πλουτώνιας διείσδυσης. Η διεύθυνση των ζωνών αυτών ακολουθεί την ΒΑ ΝΔ διεύθυνση του κυρίως σώματος του γρανοδιορίτη. Η ζώνη του γρανίτη οριακής φάσης που βρίσκεται στα ΒΑ και ΝΑ περιθώρια του αδρόκοκκου γρανοδιορίτη έρχεται σ επαφή κυρίως με την ενότητα των σχιστολίθων και κατά ένα μικρό μέρος με την ενότητα μαρμάρων, ενώ η ζώνη που βρίσκεται προς τα νότια του νησιού έρχεται σ επαφή με τη γνευσιακή ενότητα. 33

β. α. plg perth γ. δ. Ti-mgt Ti-mgt Zr biot Εικ.2.4: Εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. (α) Περθίτης (perth), (β) Πλαγιόκλαστο με ιστό antirapakivi (κλίμακα 50 μm), (γ) τιτανομαγνητίτης μαζί με βιοτίτη (κλίμακα 20 μm ) και (δ) Ζιρκόνιο και τιτανομαγνητίτης μέσα σε αμφίβολο (κλίμακα 5 μm). 34

α. K-fd β. plg amph γ. δ. amph biot K-fd Εικ.2.5: Εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. (α) Από αριστερά προς τα δεξιά: Καλιούχος άστριος, αμφίβολος, χαλαζίας και πλαγιόκλαστο με ιστό antirapakivi (κλίμακα 200 μm), (β) Αμφίβολος που κατά τόπους παρουσιάζει δευτερογενή εμβαλοματοειδή ιστό (patchy), (γ) αμφίβολος (κλίμακα 20 μm) και (δ) Βιοτίτης που περιβάλλεται από Καλιούχο άστριο (κλίμακα 200μm) 35

Πρόκειται για ένα πέτρωμα αρκετά λεπτόκοκκο με υφή salt & pepper και ιστό κοκκώδη (γρανιτικό) υπιδιόμορφο. Από τη μικροσκοπική μελέτη λεπτών τομών αντιπροσωπευτικών δειγμάτων του γρανίτη περιθωριακής ζώνης προέκυψε το συμπέρασμα ότι ο τελευταίος συνίσταται από τα ίδια ορυκτά με τον γρανοδιορίτη του κύριου σώματος της διείσδυσης. Η διαφορά είναι ότι στην περίπτωση της περιθωριακής ζώνης τα ορυκτά έχουν υποστεί ισχυρή εξαλλοίωση. Το φαινόμενο αυτό είναι μάλιστα ιδιαίτερα αισθητό στους κρυστάλλους των Κ-ούχων αστρίων και των πλαγιοκλάστων, οι οποίοι αρκετά συχνά απαντώνται σε σκελετική μορφή, ενώ οι κρύσταλλοι βιοτίτη έχουν αντικατασταθεί σχεδόν εξ ολοκλήρου από χλωρίτη. Τέλος οι κρύσταλλοι της κεροστίλβης αντικαθίστανται από βιοτίτη. 2.1.3. Πετροχημεία Η μελέτη του χημισμού του πλουτωνίτη πραγματοποιήθηκε με τη χρήση των διαγραμμάτων Harker, στα οποία το SiO 2 χρησιμοποιείται ως δείκτης διαφοροποίησης. Σε αυτά, προβλήθηκαν οι χημικές συστάσεις των κύριων στοιχείων (Εικ. 2.6 2.13) και ιχνοστοιχείων (Εικ. 2.14 2.27) των δειγμάτων του γρανοδιορίτη και των συνοδευόμενων φλεβικών πετρωμάτων. Από τα διαγράμματα αυτά, είναι φανερό ότι οι λιθότυποι του πλουτωνίτη ορίζουν μια τάση με εύρος χημικών συστάσεων SiO 2 από 65% μέχρι 75%. Η αύξηση του ποσοστού του SiO 2 οφείλεται στην διαφοροποίηση του μητρικού μάγματος. Το ποσοστό των οξειδίων MnO, Fe 2 O 3, TiO 2 (Εικ.2.6, 2.7 και 2.8) ελαττώνεται με την αύξηση του ποσοστού του SiO 2. Το γεγονός αυτό οφείλεται στην κλασματική κρυστάλλωση των σιδηρομαγνησιούχων ορυκτών (π.χ. των αμφιβόλων και του βιοτίτη) και του τιτανομαγνητίτη. Η ελάττωση της συγκέντρωσης των MgO, Al 2 O 3 και CaO (Εικ.2.9, 2.10 και 2.11) με την πορεία της μαγματικής διαφοροποίησης υποδηλώνει την κλασματική κρυστάλλωση αφενός μεν των αμφιβόλων και του βιοτίτη, αφετέρου δε των πλαγιοκλάστων και των αλκαλικών αστρίων. Τα ποσοστά των οξειδίων Na 2 O και Κ 2 Ο (Εικ.2.12 και 2.13) παρουσιάζουν πτωτική τάση με τη συγκέντρωση του SiO 2. Σημειώνεται, ότι στην περίπτωση του Κ 2 Ο η πτωτική τάση είναι ασθενέστερη, λόγω της σύγχρονης κλασματικής κρυστάλλωσης βιοτίτη και καλιούχων αστρίων. Τα διαγράμματα αυτά δείχνουν την κλασματική κρυστάλλωση των αλκαλικών αστρίων και των όξινων πλαγιοκλάστων. 36

Πίνακας 2.1: Χημικές αναλύσεις των λιθοτύπων του πλουτωνίτη % SE-1 (2) SE-1A (1) SE-7 (2) SE-7A (1) SE-17 (3) SEF1 (1) SEF2 (2) SEF3 (1) SiO2 69.95 68.66 67.09 67.33 66.04 65.06 69.4 69.95 TiO2 0.48 0.59 0.62 0.61 0.59 0.57 0.44 0.47 AlO3 15.18 15.51 15.66 15.85 15.93 16.81 14.01 15.23 Fe2O3(T) 2.98 3.58 3.92 3.55 3.37 3.35 1.63 3.02 MnO 0.04 0.03 0.03 0.05 0.03 0.05 0.03 0.05 MgO 1.15 1.42 1.48 1.34 1.82 1.94 1.46 1.09 CaO 2.84 3.99 3.95 3.93 3.62 3.99 2.03 2.77 Na2O 3.6 3.7 3.8 3.98 4.22 3.66 5.22 3.62 K2O 3.87 3.07 3.12 3.1 3.06 3.66 2.7 4.03 P2O5 0.11 0.13 0.13 0.12 0.12 0.12 0.11 0.11 LOI 0.74 0.57 0.55 0.4 1.28 1.57 2.37 0.55 Total 100.9 101.2 100.4 100.3 100.08 100.8 99.39 100.89 ppm Sc 8 11 12 12 11 11 8 8 Be 3 3 3 3 3 3 3 3 V 45 58 62 58 52 69 47 40 Ba 786 669 762 662 724 739 521 716 Sr 268 340 366 319 339 322 100 255 Y 24 25 22 25 25 23 19 22 Zr 202 228 209 216 203 194 209 212 Cr 10 10 10 10 20 10 20 10 Co 5 5 6 6 7 6 1 4 Ni 10 10 10 10 10 10 10 10 Cu 30 50 40 20 80 5 20 20 Zn 30 15 40 40 50 40 15 40 Ga 19 18 18 18 20 18 15 17 Ge 1 1 1 1 0.5 1 0.5 1 As 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 Rb 129 83 73 101 83 101 57 128 Nb 13 12 11 11 12 10 10 11 Mo 1 1 1 5 1 1 1 1 In 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 Sn 3 3 3 3 2 2 2 2 Sb 1 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 1.2 Cs 3.1 1 2.1 2.1 1.5 2.3 0.5 2.3 Hf 5.3 5.9 5.1 5.2 5.5 5.2 5.1 5.2 Ta 1.2 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1 1.2 W 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Tl 0.6 0.3 0.3 0.4 0.3 0.6 0.2 0.5 Pb 24 115 8 10 11 17 10 23 Bi 1.3 0.8 0.5 0.2 0.5 0.6 0.2 0.2 Th 13.8 15.5 11.9 14 13.7 12 15.3 13.8 U 3.6 5.5 3.2 4.3 4.6 4 3.2 4.4 Te 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 La 34.5 29.9 27.5 40.9 39.4 32.9 33 29.4 Ce 64.2 62.4 55 73 74.6 65.4 66.1 59 Pr 7.17 7.29 6.29 7.88 8.34 6.47 6.37 6.07 Nd 25.4 26.7 22.9 27.8 29.6 23.4 22.5 21.9 Sm 5 5.2 4.5 4.9 5.6 4.4 4 4.3 Eu 1.02 1.1 0.99 1.01 1.16 1.15 0.82 0.78 Gd 4.8 4.7 4.2 4.5 5.2 4.1 3.5 3.6 Tb 0.8 0.8 0.7 0.8 0.8 0.7 0.6 0.6 Dy 4.5 4.6 4 4.3 4.7 3.8 3.2 3.5 Ho 0.9 0.9 0.8 0.8 0.9 0.8 0.6 0.7 Er 2.7 2.7 2.4 2.5 2.7 2.3 1.8 2.1 Tm 0.4 0.4 0.36 0.38 0.41 0.34 0.27 0.32 Yb 2.6 2.6 2.3 2.5 2.6 2.2 1.7 2.1 Lu 0.4 0.4 0.35 0.37 0.4 0.34 0.25 0.31 37

Πίνακας 2.1 (Συνέχεια) % SEF4 SEF5 SEF6A SEF11 SEF14 SEF15A SEF16A SEF16 C SEF19A SiO2 TiO2 67.42 0.68 65.38 0.56 64.98 0.56 66.91 0.74 71.98 0.45 71.25 0.59 66.39 0.6 66.39 0.6 66.53 0.67 AlO3 15.55 16.45 16.54 15.4 14.47 15.69 15.74 15.74 15.96 Fe2O3(T) 4.13 3.72 1.71 3.66 2.36 0.78 3.41 3.41 3.79 MnO 0.03 0.05 0.02 0.04 0.02 0.01 0.04 0.04 0.04 MgO 1.64 1.86 2.12 1.38 0.96 0.42 1.48 1.48 0.37 CaO 3.96 4.03 3.68 4.45 2.95 2.53 3.94 3.94 0.47 Na2O 3.56 3.78 5.01 3.46 3.66 6.24 3.53 3.53 4.84 K2O 3.2 3.33 3.23 3.81 3.39 0.2 3.37 3.37 4.4 P2O5 0.13 0.11 0.12 0.15 0.11 0.11 0.13 0.13 0.19 LOI 0.45 0.58 1.11 0.39 0.27 1.88 0.68 0.68 2.26 Total 100.75 99.85 99.08 100.39 100.62 99.7 99.31 99.31 99.52 ppm Sc Be 13 2 11 3 12 3 13 2 7 4 10 3 10 3 4 4 9 2 V 69 64 65 71 28 36 47 13 54 Ba 828 698 520 1332 590 85 686 233 759 Sr 362 356 295 401 281 277 323 92 131 Y 29 25 25 28 19 35 25 8 16 Zr 233 217 198 223 176 261 208 96 208 Cr 10 10 10 10 10 10 10 10 40 Co 6 7 3 7 3 0.5 5 0.5 10 Ni 10 10 10 10 10 10 10 10 20 Cu 10 10 5 40 20 20 5 5 20 Zn 40 40 70 40 15 30 30 15 15 Ga 17 18 16 16 16 18 17 14 13 Ge 1 1 1 1 1 1 1 2 1 As 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 52 Rb 75 108 56 55 110 4 97 118 84 Nb 13 12 10 12 11 13 12 10 11 Mo 1 1 1 1 1 1 1 1 2 In 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 Sn 2 2 2 3 2 11 2 1 2 Sb 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 Cs 0.9 2.6 0.9 0.25 2.2 0.25 1.8 1.2 0.25 Hf 6 5.6 4.7 5.7 4.5 6.7 5.4 4 5.2 Ta 1.3 1.2 1 1.3 2.3 1.4 1.3 1.3 1.3 W 1 0.5 0.5 1 0.5 1 0.5 0.5 9 Tl 0.3 0.5 0.2 0.1 0.4 0.05 0.5 0.5 0.3 Pb 10 12 7 13 22 12 18 14 12 Bi 0.2 0.6 0.5 0.2 0.2 0.9 0.2 0.4 1.3 Th 13.2 13.2 11.5 10.3 14.2 12.9 10.8 32 9.6 U 3.7 5 4.1 4.3 5 4.6 4.1 8.1 4.1 Te 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.14 La 26.8 28.7 20.7 25.2 25.6 18.3 19.9 16.4 15.9 Ce 60.1 59.9 46 54 51 58.2 50.4 23.1 35 Pr 6.28 6.2 4.75 5.76 5 7.31 5.77 1.92 3.64 Nd 24.3 23.4 18.7 22.4 18.6 30.2 23.2 5.9 13.6 Sm 4.9 4.7 3.8 4.8 3.7 6.7 4.8 1.1 2.7 Eu 1.04 1.04 0.9 0.9 0.78 1.04 1 0.24 0.45 Gd 4.4 4.3 3.7 4.3 3.3 6 4.4 0.9 2.5 Tb 0.8 0.7 0.7 0.8 0.6 1 0.7 0.2 0.4 Dy 4.5 4 3.7 4.2 3.2 5.8 4.1 1 2.9 Ho 0.9 0.8 0.7 0.9 0.6 1.1 0.8 0.2 0.6 Er 2.7 2.4 2.2 2.5 1.9 3.4 2.5 0.8 2.1 Tm 0.39 0.35 0.33 0.37 0.28 0.49 0.39 0.16 0.32 Yb 2.6 2.3 2.1 2.3 1.8 3.2 2.5 1.2 2.1 Lu 0.4 0.34 0.31 0.36 0.28 0.46 0.36 0.24 0.33 (1) Κύριο σώμα διείσδυσης γρανοδιορίτη, (2) Περιθωριακή ζώνη διείσδυσης γρανοδιορίτη και (3) γρανιτικές φλέβες 38