ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΛΠΙΚΩΝ ΕΝΟΤΗΤΩΝ ΣΤΟ ΦΑΡΑΓΓΙ ΤΟΥ ΚΑΜΠΟΥ (ΒΔ ΚΡΗΤΗ) Πτυχιακή εργασία της Μαγδαληνής Δασκάλου Πάτρα, Ιανουάριος 2012
ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η παρούσα διπλωματική εργασία περατώθηκε υπό την επίβλεψη του Επίκουρου Καθηγητή κ. Παρασκευά Ξυπολιά, τον οποίο θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά για την εξαιρετική συνεργασία, την καθοδήγηση και το ενδιαφέρον που έδειξε τόσο σε επιστημονικό όσο και σε ανθρώπινο επίπεδο κατά την εκπόνηση της διπλωματικής μου εργασίας. Ευχαριστώ ιδιαιτέρως τον διδάκτορα κ. Χατζάρα Βασίλη για την βοήθεια, τις χρήσιμες συμβουλές και την υποστήριξη που μου παρείχε. Τέλος, ένα μεγάλο ευχαριστώ στην οικογένεια μου για όλη την ηθική και οικονομική υποστήριξη κατά τη διάρκεια των σπουδών μου. 2
ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΛΠΙΚΩΝ ΕΝΟΤΗΤΩΝ ΣΤΟ ΦΑΡΑΓΓΙ ΤΟΥ ΚΑΜΠΟΥ (ΒΔ ΚΡΗΤΗ) Περιεχόμενα 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 4 1.1.Σκοπός της εργασίας... 4 2.ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΚΑΙ ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ... 5 2.1.Περιγραφή των λιθολογικών ενοτήτων της περιοχής... 5 2.1.1. Κατώτερα καλύμματα:... 7 2.1.2 Ανώτερα καλύμματα:... 9 2.2.Μεταμόρφωση και παραμόρφωση στη φυλλιτική- χαλαζιτική σειρά... 12 3. ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΤΟ ΜΕΣΟ- ΚΑΙ ΜΕΓΑΣΚΟΠΙΚΟ ΠΕΔΙΟ... 15 3.1. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΧΑΡΤΗ... 15 3.2. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΜΩΝ... 16 3.3. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΔΙΚΤΥΩΝ SCHMIDT... 17 4. TΕΚΤΟΝΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΤΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΚΟ ΠΕΔΙΟ... 20 4.1. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ... 20 4.2. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ... 21 4.2.1. Μέθοδος Rf/φ... 21 4.2.2.Μέθοδος MRL... 24 4.3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ... 24 4.3.1. ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ ΚΑΙ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ... 25 5. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 34 3
1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1.Σκοπός της εργασίας Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στη ΒΔ Κρήτη στον Ν. Χανίων στο φαράγγι του Κάμπου. Το φαράγγι αυτό βρίσκεται δίπλα από το χωριό Κάμπος από όπου πήρε και το όνομα του. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι να μελετηθούν οι τεκτονικές δομές των αλπικών ενοτήτων στο φαράγγι του Κάμπου. Η μελέτη χωρίζεται σε δύο ενότητες, την τεκτονική ανάλυση των στοιχείων υπαίθρου και την μικροτεκτονική ανάλυση. Η τεκτονική ανάλυση βασίζεται σε μεσοσκοπικές παρατηρήσεις που συνοδεύτηκαν από μετρήσεις με πυξίδα τύπου Clar στην ύπαιθρο. Στην εργασία παρουσιάζεται γεωλογικός χάρτης της περιοχής με όλες τις λιθολογικές ενότητες και τις τεκτονικές δομές της περιοχής, γεωλογικές τομές της καθώς και προβολές των μετρήσεων σε δίκτυα Schmidt. Η μικροτεκτονική ανάλυση έγινε σε λεπτές τομές στο μικροσκόπιο από πετρώματα της περιοχής μελέτης. Από τις τομές αυτές τραβήχτηκαν φωτογραφίες κρυστάλλων που χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό του ποσού της παραμόρφωσης. 4
2.ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΚΑΙ ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ 2.1.Περιγραφή των λιθολογικών ενοτήτων της περιοχής Οι Ελληνίδες οροσειρές είναι τμήμα της Αλπικής ορογενετικής ζώνης και σχηματίζουν ένα οροκλινές που συνδέει τις Διναρίδες με τις Ταυρίδες οροσειρές. Οι Εξωτερικές Ελληνίδες χωρίζονται από τις Εσωτερικές με την οφιολιθική ζώνη της Πίνδου (Smith Woodcock & Naylor, 1979), η οποία έχει έκταση μεγαλύτερη από 1000 km, και αρχίζει από τη ΒΔ Ελλάδα, διαπερνά την Πελοπόννησο και καταλήγει στο Κρητικό πέλαγος. Στην δυτική Κρήτη οι Εξωτερικές Ελληνίδες περιλαμβάνουν ένα σύνολο από τεκτονικά καλύμματα τα οποία μπορούν να χωριστούν σε δύο κύριες ομάδες (Bonneau, 1984; Hall et al., 1984). Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει τις δομικά κατώτερες τεκτονικές ενότητες, οι οποίες από τις κατώτερες στις ανώτερες είναι: η ενότητα των Πλακωδών Ασβεστολίθων, η ενότητα Τρυπαλίου και η Φυλλιτική Χαλαζιτική ενότητα. Οι ενότητες αυτές έχουν υποστεί μεταμόρφωση υψηλής πιέσεως και χαμηλής θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια του Τριτογενούς. Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει δύο δομικά ανώτερες τεκτονικές ενότητες οι οποίες είναι: η ενότητα Τρίπολης και η ενότητα της Πίνδου. Η ενότητα της Τρίπολης έχει υποστεί πολύ χαμηλού βαθμού μεταμόρφωση. Τα πετρώματα υψηλών πιέσεων των Εξωτερικών Ελληνίδων, αποτελούμενα από το κάλυμμα των Φυλλιτών-Χαλαζιτών και της ενότητας Plattenkalk, εμφανίζονται σε μια σειρά από τεκτονικά παράθυρα όχι μόνο στην Κρήτη αλλά επίσης στην Πελοπόννησο και τα Κύθηρα. Τα πετρώματα αυτά εκτείνεται σε μία ζώνη πάνω από 600 χλμ μήκους στον χάρτη και σχηματίζουν μία παραβολική καμπύλη κυρτή προς την προχώρα που ακολουθηθεί τη γεωμετρία του ελληνικού ενεργού τόξου. Σύμφωνα με σχετικά πρόσφατες μελέτες τα πετρώματα της ενότητας των Φυλλιτών-Χαλαζιτών αποτελούν το σώμα μιας φλοιϊκής κλίμακας ζώνης διάτμησης που περιορίζεται από μια μεγάλη πλαστική επώθηση βάσης. Στο Ολιγόκαινο ο πρωτόλιθος της Φυλλιτικής Χαλαζιτικής ενότητας καταβυθίστηκε κάτω από το υπόβαθρο της ζώνης Τρίπολης (e.g. Xypolias & Doutsos, 2000, Doutsos et al., 2000) με αποτέλεσμα να υποστεί μεταμόρφωση υψηλών πιέσεων (Seidel et al., 1982). Οι συνθήκες αυτές μεταμόρφωσης μειώνονται συστηματικά από το κέντρο της ζώνης διάτμησης και προς τα έξω (e.g. Theye et al., 1992). Συνεχής αποσυμπίεση και εκταφή της Φυλλιτικής Χαλαζιτικής ενότητας άρχισε στο κατώτερο Μειόκαινο όταν αποκολλήθηκε από το υπόβαθρο της και μετακινήθηκε ανοδικά μεταξύ της επώθησης βάσης και της ζώνης Τρίπολης στην κορυφή (εικόνα 1). 5
Εικόνα 1- Κάτω αριστερά φαίνεται απλοποιημένος γεωλογικός χάρτης που δείχνει τη θέση των Εξωτερικών Ελληνίδων. Η σκιασμένη περιοχή αντιπροσωπεύει τις θέσεις εμφάνισης των υψηλής μεταμόρφωσης πετρωμάτων. Οι τομές είναι από την Πελοπόννησο(ΑΆ) και από την Κρήτη(Β Β). (Σχήμα από Xypolias et al., 2007) 6
2.1.1. Κατώτερα καλύμματα: Πλακώδεις ασβεστόλιθοι (Plattenkalk) Οι Πλακώδεις ασβεστόλιθοι είναι μία ακολουθία ανθρακικών πετρωμάτων ηλικίας Ανώτερου Λιθανθρακοφόρου-Ηωκαίνου (Epting et al., 1972) που αποτέθηκαν σε νηρητικό (αβαθές) περιβάλλον, το οποίο μεταβλήθηκε σε πελαγικό βαθιάς θάλασσας. Η απόθεση κλείνει με τον ολιγοκαινικό φλύσχη ανθρακικής σύστασης της σειράς, υπολείμματα του οποίου εμφανίζονται σε μικρή έκταση στον Ψηλορείτη(Bizon & Thiebault., 1974). Στην δυτική Κρήτη εμφανίζεται μόνο το ανώτερο Τριαδικό κατώτερο Ολιγοκαινικό τμήμα της ακολουθίας των Πλακωδών ασβεστολίθων( Manutsoglou et al., 2003). Μεταμορφικά ορυκτά της σειράς αυτής, που βρέθηκαν στα Ταλαία Όρη, μελετήθηκαν και έδειξαν συνθήκες μεταμόρφωσης από 7 10 kbar πίεση και περίπου 350 C θερμοκρασία. (Theye et al., 1992). Αντίθετα στην δυτική Κρήτη τα ανθρακικά πετρώματα καταγράφουν χαμηλότερες θερμοκρασίες 250 C (Rahl et al 2005). Το κάλυμμα αυτό περιλαμβάνει ανθρακικά κροκαλοπαγή, ασβεστολίθους αλλά κυρίως δολομίτες. Στο Νομό Χανίων απαντάται σε μικρές σχετικά εμφανίσεις, όπως στο όρος Τρυπάλι, ΝΑ του Νομού και βόρεια του Οροπεδίου του Ομαλού. Σε ορισμένες θέσεις στη Δ. Κρήτη το κάλυμμα του Τρυπαλίου, άγνωστης ηλικίας, «κάθεται» τεκτονικά αμέσως πάνω στους πλακώδεις ασβεστολίθους. Ενότητα Τρυπαλίου Η ενότητα Τρυπαλίου περιλαμβάνει μία μέσο-άνω Τριαδική ακολουθία μαρμάρων και ασβεστοφυλλιτών με συχνή παρουσία γύψου. Η ακολουθία αυτή υπέρκειται με τεκτονική επαφή άνω Τριαδικών-κάτω Ιουρασικών μαζωδών μαρμάρων και εβαποριτών (Kopp & Ott., 1977; Zulauf et al 2008). Φυλλιτική- χαλαζιτική σειρά Η Φυλλιτική Χαλαζιτική σειρά αποτελείται από δύο ακολουθίες μεταμορφωμένων πετρωμάτων. Η κατώτερη ακολουθία είναι ηλικίας μέσου Λιθανθρακοφόρου - κατώτερου Τριαδικού και αποτελείται από φυλλίτες(εικόνα 2α), χαλαζίτες(εικόνα 2b), μετακροκαλοπαγή, μετα-ηφαιστειακά και μάρμαρα. Πάνω από αυτή την ακολουθία υπέρκειται μία ανθρακική ακολουθία από μέσο-άνω Τριαδικά μάρμαρα, ασβεστοφυλλίτες και μετακροκαλοπαγή(kopp,1978; Kopp & Wernado, 1983; Robertson, 2006). Είναι μεταμορφωμένα πετρώματα σε συνθήκες υψηλής πίεσης/χαμηλής θερμοκρασίας. Θερμοβαρομετρικά δεδομένα από την Φυλλιτική-Χαλαζιτική ενότητα και την ενότητα Τρυπαλίου εδωσαν μέγιστες μεταμορφικές συνθήκες πίεσης 10-12 kbar και θερμοκρασίας ~400 C. (Theye & Siedel., 1991, 1993; Brix et al., 2002) 7
Εικόνα 2-Φωτογραφίες από την φυλλιτική-χαλαζιτική σειρά από την περιοχή μελέτης. Στην εικόνα α φαίνεται φυλλίτης με χαρακτηριστική φολίωση και στην εικόνα b φαίνεται χαλαζίτης της περιοχής. 8
2.1.2 Ανώτερα καλύμματα: Ζώνη τρίπολης Στη βάση της ζώνης Τρίπολης απαντά ο σχηματισμός των ραβδούχων, Μεσο-Ανω-Τριαδικής ηλικίας σχηματισμός (245-200 εκ. χρόνια), που αποτελείται από αργιλικούς σχιστόλιθους και κλαστικά ιζήματα. Το πάχος της σειράς φθάνει τα 300-600 μ. Η ζώνη Τρίπολης αποτελείται από ανθρακικά πετρώματα Μεσοζωικής κυρίως ηλικίας, ασβεστόλιθους και δολομίτες νηρητικής ιζηματογένεσης(εικόνα 3), και κλείνει με το φλύσχη (πηλίτες, ψαμμίτες και κροκαλοπαγή) Ηώκαινου-Ολιγόκαινου (creutzburg & Siedel., 1975; Bonneau., 1984). Η ενότητα αυτή όπως και η ενότητα Πίνδου είναι φτωχά διατηρημένες και χαρτογραφούνται ως διασκορπισμένες εμφανίσεις μικρού πάχους.(kopp & Ott., 1977). Οι μέγιστες συνθήκες μεταμόρφωσης στην ενότητα Τρίπολης είναι πίεση περίπου 3 kbar και θερμοκρασία 200-300 C (Feldhoff et al., 1991; Rahl et al., 2005) Εικόνα 3-Φωτογραφία από την ζώνη Τρίπολης από την περιοχή μελέτης Ζώνη πίνδου Η ζώνη αυτή διαχωρίζεται από την προηγούμενη ενότητα με μια επώθηση που περιλαμβάνει φλύσχη (100μ) Ηώκαινου - Ολιγόκαινου (Creutzburg & Siedel., 1975; Bonneau., 1984), ασβεστόλιθους με κερατόλιθους (200-300 μ), τον "πρώτο φλύσχη"(50μ), πελαγικούς ασβεστόλιθους με κερατόλιθους και ραδιολαρίτες, κοκκινωπούς ασβεστόλιθους και μάργες. Οι ασβεστόλιθοι του Μεσοζωικού - Κατ. Καινοζωικού είναι παχυστρωματώδεις συνήθως γκρίζου χρώματος(εικόνες 4a, 4b). Τα κατώτερα στρώματα της ζώνης αυτής αντιπροσωπεύονται καλύτερα από τα πετρώματα στα Ταλέα Όρη στη νότια και κεντρική Κρήτη. Η ενότητα αυτή είναι ουσιαστικά αμεταμόρφωτη. 9
Εικόνα 4-Φωτογραφίες από την ζώνη Πίνδου από την περιοχή μελέτης. Και στις δύο εικόνες(a, b) φαίνονται οι ασβεστόλιθοι της ζώνης Πίνδου. Στην εικόνα 5 φαίνεται η στρωματογραφία της Κρήτης από τις κατώτερες στις ανώτερες ενότητες: 10
Εικόνα 5- Τεκτονοστρωματογραφική ακολουθία με τις λιθολογίες, τις ηλικίες των πρωτολίθων και τις μεταμορφικές συνθήκες των τεκτονικών ενοτήτων της Κρήτης. Τα στρωματογραφικά δεδομένα είναι από Bonneau (1973,1984), Bizon et al.(1976), Kopp & Ott (1977) και Krahl et al. (1983,1988). Οι συνθήκες μεταμόρφωσης και οι ηλικίες από Seidel, Kreuzer &Harre (1982), Feldhoff, Lucke &Richter 1991, Theye,Seidel &Vidal (1992) και Koepke, Seidel & Kreuzer(2002). 11
Εικόνα 6-Διάγραμμα των κύριων τεκτονικών ενοτήτων από Bonneau et al (1977) σε σύγκριση με αυτές των Hall & Audley-Charles (1983) με λεπτομέριες για την τεκτονική και την μεταμόρφωση των ενοτήτων αυτών. 2.2.Μεταμόρφωση και παραμόρφωση στη φυλλιτική- χαλαζιτική σειρά Οι σχέσεις μεταξύ των πετρολογικών φάσεων και των Να-ούχων ορυκτών όπως οι μπλέ αμφίβολοι, ο παραγωνίτης, Να-ούχοι πυρόξενοι και ο αλβίτης είναι γνωστές σε πετρώματα υψηλών πιέσεων/χαμηλών θερμοκρασιών όπως οι εκλογίτες και οι κυανοσχιστόλιθοι. Παλαιότερες έρευνες στο φυλλιτικό-χαλαζιτικό κάλυμμα της δυτικής Κρήτης (e.g. Seidel 1977, 1978, Seidel & Okrusch, 1977) αποκάλυψαν τις παραγενέσεις: Γλαυκοφανής + Λωζονίτης + Πουμπελλυϊτης + Αραγωνίτης + Βασάλτης και Χαλαζίας + Μοσχοβίτης + Παραγωνίτης + χλωριτοειδές + Λωζονίτης. Αυτά οδήγησαν τον Seidel (1978) στο να εκτιμήσει τις συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας (P/T) στα 7-9 kbar και 300-400 C. Σε πετρώματα τέτοιας σύστασης ορυκτά όπως γλαυκοφανής, λωζονίτης και χλωριτοειδές βρίσκονται σποραδικά σε όλη την δυτική Κρήτη (Seidel,1978). 12
Εικόνα 7- Διάγραμμα ANFM για την δυτική Κρήτη όπου φαίνονται οι παραγενέσεις της περιοχής Εικόνα 8-Στο πρώτο διάγραμμα βλέπουμε την σχέση πίεσης-θερμοκρασίας για τη φυλλιτική-χαλαζιτική σειρά στην Κεντρική και Δυτική Κρήτη. Στο δεύτερο διάγραμμα βλέπουμε την σχέση ηλικίας-πίεσης για την φυλλιτικήχαλαζιτική σειρά, την ανώτερη ενότητα και τον ηωκαινικό φλύσχη Οι σχέσεις μεταξύ των πετρολογικών φάσεων και των Να-ούχων ορυκτών όπως οι μπλέ αμφίβολοι, παραγωνίτης, Να- ούχοι πυρόξενοι και ο αλβίτης είναι γνωστές σε πετρώματα υψηλών πιέσεων/χαμηλών θερμοκρασιών όπως οι εκλογίτες και οι κυανοσχιστόλιθοι. Η πρώτη φάση παραμόρφωσης στο Φυλλιτικό-Χαλαζιτικό κάλυμμα έλαβε χώρα κατά την διάρκεια της φάσης υψηλής πίεσης/χαμηλής θερμοκρασίας που περιγράφηκε παραπάνω. Αυτή η πρώτη φάση περιλαμβάνει ισοκλινείς πτυχώσεις και τον σχηματισμό μιας διαπεραστικής σχιστότητας. Κατακεκλιμένες ισοκλινείς πτυχές με δύο ευδιάκριτες διευθύνσεις αξόνων (ΒΑ-ΝΔ, ΒΔ-ΝΑ) έχουν καταγραφεί (Greiling & Skala., 1979). Κάτω από το μικροσκόπιο οι πορφυροβλάστες του χλωριτοειδούς δείχνουν ξεκάθαρα την χρονική σχέση μεταξύ της ανάπτυξης των ορυκτών και το 13
σχηματισμό της σχιστότητας. Περιθώρια πίεσης τύπου "ανεμόμυλου" είναι συχνά όπως και ίχνη εγκλεισμάτων σχήματος S, στους πορφυροβλάστες,γενικά με μία σχέση με την εξωτερική σχιστότητα(zwart & Calon 1977). Η ανάπτυξη του χλωριτοειδούς ξεκίνησε πρίν, ή σε αρχικό στάδιο, του σχηματισμού μιας διαπεραστικής σχιστότητας και (σύγχρονης με τις ισοκλινείς πτυχές) και διήρκησε καθ'όλη τη διάρκεια της φάσης αυτής. Εικόνα 9- Η θέση της Φυλλιτικής Χαλαζιτικής ενότητας σε σχέση με τις υπερκείμενες και υποκείμενες ενότητες. Εικόνα 10-Πτυχές στην Φυλλιτική- Χαλαζιτική ενότητα (Krahl., 1983) 14
3. ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΤΟ ΜΕΣΟ- ΚΑΙ ΜΕΓΑΣΚΟΠΙΚΟ ΠΕΔΙΟ 3.1. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΧΑΡΤΗ Εικόνα 11- Στην εικόνα αυτή φαίνεται ο χάρτης της περιοχής και το υπόμνημά του. Στον χάρτη της περιοχής φαίνονται με μπλέ χρώμα οι τομές Β-Β' και Α-Α' που παρατίθενται παρακάτω. Στον χάρτη βλέπουμε τις επιφανειακές εμφανίσεις των πετρωμάτων της περιοχής μελέτης. Τα πετρώματα διαχωρίζονται με χρώματα όπως φαίνεται στο υπόμνημα. Η Φυλλιτική- Χαλαζιτική 15
ενότητα έχει μεγάλη επιφανειακή εμφάνιση λόγω της ανοδικής μετακίνησης μεταξύ της επώθησης βάσης και της ζώνης Τρίπολης στην κορυφή. Οι ζώνες Τρίπολης και Πίνδου είναι φτωχά διατηρημένες και χαρτογραφούνται ως διασκορπισμένες εμφανίσεις μικρού πάχους. Διαχωρίζονται από μία επώθηση που περιλαμβάνει φλύσχη. 3.2. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΜΩΝ Εικόνα 12- στην εικόνα αυτή φαίνεται η δομή της περιοχής κατά μήκος της τομής Α-Α'. Στην τομή ΑΑ' φαίνεται στην βάση η Φυλλιτική- Χαλαζιτική ενότητα με πράσινο χρώμα και μεγάλο πάχος. Πιο πάνω η ζώνη Τρίπολης με κίτρινο χρώμα και η ζώνη Πίνδου με κόκκινο και στην κορυφή ο φλύσχης με πορτοκαλί και με πολύ μικρό πάχος. Επίσης κατά μήκος της τομής διακρίνουμε τέσσερα ρήγματα. Εικόνα 13- στην εικόνα αυτή φαίνεται η δομή της περιοχής κατά μήκος της τομής Β-Β'. Στην τομή ΒΒ' έχουμε την ίδια στρωματογραφία με την τομή ΑΑ' με απουσία του φλύσχη διακρίνουμε επίσης τέσσερα ρήγματα κατά μήκος της τομής. 16
3.3. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΔΙΚΤΥΩΝ SCHMIDT Στα δίκτυα Schmidt παρουσιάζονται οι τιμές φολίωσης, τα αξονικά επίπεδα και οι άξονες των πτυχών στην φυλλιτική-χαλαζιτική ενότητα καθώς και τα ρήγματα της περιοχής. Οι τιμές προβλήθηκαν σε δίκτυα Schmidt (προβολές ίσων επιφανειών κάτω ημισφαιρίου) και έγινε στατιστική επεξεργασία αυτών με τη μέθοδο των ισοπληθών καμπύλων χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα StereoNet. Φολίωση Εικόνα 14-Στις εικόνες α και b βλέπουμε την προβολή των επιπέδων φολίωσης σε δίκτυα Schmidt. Ο αριθμός των μετρήσεων είναι n=32. Από την προβολή των επιπέδων φολίωσης σε δίκτυα Schmidt (Εικόνα 14α) και την στατιστική επεξεργασία των στοιχείων (Εικόνα 8β) προκύπτει μια μέγιστη συγκέντρωση των τιμών κυρίως στο κέντρο του δικτύου. Αυτό υποδεικνύει ότι τα επίπεδα των φολιώσεων συνήθως κλίνουν ήπια ή είναι σχεδόν οριζόντια. Ωστόσο διακρίνεται και ένα δευτερεύων μέγιστο (Εικόνα 14β) που αντιπροσωπεύει φολιώσεις μετρίων κλίσεων και ΒΔ-ΝΑ/κης διεύθυνσης. 17
Κρυσταλλική Γράμμωση Εικόνα 15-Στις εικόνες a και b βλέπουμε τις προβολές των κρυσταλλικών γραμμώσεων σε δίκτυα Schmidt. Ο αριθμός των μετρήσεων είναι n =6. Στην εικόνα (15a) βλέπουμε την προβολή των κρυσταλλικών γραμμώσεων σε δίκτυο Schmidt και στην εικόνα (15b) την στατιστική επεξεργασία των στοιχείων. Από τα στοιχεία προκύπτουν μέγιαστα Β-ΒΑ-Ν-ΝΔ/κής διεύθυνσης και ΒΔ-ΝΑ/κης διεύθυνσης. Αξονικά Επίπεδα Πτυχών Εικόνα 16- Στην εικόνα a φαίνονται οι προβολές των μετρήσεων σε δίκτυα Schmidt, ενώ στην εικόνα b φαίνονται τα στοιχεία μετα από στατιστική επεξεργασία. Ο αριθμός των μετρήσεων είναι n=34. Από τα στοιχεία στο δίκτυο Schmidt (εικόνα 16a) και την στατιστική τους επεξεργασία (εικόνα 16b) βλέπουμε ότι οι προβολές των μετρήσεων είναι διάσπαρτες στο διάγραμμα Schmidt. Οι τιμές που βρίσκονται προς το κέντρο του δικτύου υποδηλώνουν σχεδόν οριζόντιας διεύθυνσης επίπεδα ενώ οι τιμές που βρίσκονται στα άκρα κατακόρυφη διεύθυνση. 18
Άξονες Πτυχών Εικόνα 17-Στην εικόνα a φαίνονται οι προβολές των μετρήσεων για τους άξονες των πτυχών στον φλύσχη και στην εικόνα b φαίνονται οι μετρήσεις μετά από στατιστική επεξεργασία. Ο αριθμός των μετρήσεων είναι n=9. Στις εικόνες (17a) και (17b) διακρίνονται δύο συγκεντρωτικά μέγιστα Β-ΒΔ/κής και Ν-ΝΑ/κης διέθυνσης. Τα μέγιστα αυτά βρίσκονται κοντά στα άκρα του δικτύου που σημαίνει ότι οι άξονες έχουν μεγάλη κλίση. Ρήγματα Εικόνα 18- Στις εικόνες a και b βλέπουμε την προβολή σε δίκτυο Schmidt για τα ρήγματα της περιοχής μελέτης. Ο αριθμός των μετρήσεων είναι n=15. Στις εικόνες (18a) και (18b) βλέπουμε ότι οι μέγιστες συγκεντρώσεις για τα ρήγματα είναι στο άκρο του δικτύου με διέυθυνση Δ-ΝΔ και Α-ΒΑ. επειδή αυτά τα μέγιστα βρίσκονται στο άκρο του δικτύου υποδηλώνει μεγάλες κλίσεις των ρηγμάτων. 19
4. TΕΚΤΟΝΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΤΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΚΟ ΠΕΔΙΟ Τα δείγματα πάρθηκαν από την περιοχή μελέτης στο φαράγγι του Κάμπου στην Δυτική Κρήτη. Στα δεκατρία αυτά δείγματα από την Φυλλιτική-Χαλαζιτική σειρά μετρήθηκε η παραμόρφωση στο επίπεδο ΧΖ των λεπτών τομών στο μικροσκόπιο. 4.1. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ Εικόνα 19- Στις εικόνες (a) και (b) βλέπουμε αντιπροσωπευτικά δείγματα χαλαζιτών από την περιοχή της μελέτης. Αντίστοιχα στην εικόνα (c) βλέπουμε ένα δείγμα σχιστόλιθου όπου φαίνεται και η χαρακτηριστική του φολίωση. 20
Οι δεκατρείς αυτές τομές είναι αντιπροσωπευτικά δείγματα των πετρωμάτων της Φυλλιτικής - Χαλαζιτικής σειράς και αποτελούνται από χαλαζίτες και χαλαζιακούς σχιστόλιθους. Οι χαλαζίτες έχουν ποσοστό χαλαζία >70%-80% και την επιπλέον παρουσία μαρμαρυγία, αστρίων και χλωριτοειδούς. Οι σχιστόλιθοι έχουν μικρότερο ποσοστό χαλαζία και χαρακτηριστική σχιστότητα. 4.2. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Στην αρχή τραβήχτηκαν φωτογραφίες στο μικροσκόπιο από αντιπροσωπευτικές περιοχές των λεπτών τομών. Στη συνέχεια περιγράφηκαν οι κρύσταλλοι χαλαζία με ελλείψεις και για κάθε έλλειψη μετρήθηκε ο μικρός και ο μεγάλος άξονας της καθώς και η γωνία φ (η γωνία που σχηματίζει ο μέγιστος άξονας του κρυστάλλου με τη φολίωση). Η ελλειπτικότητα και η γωνία του μεγάλου άξονα των ελλείψεων μετρήθηκαν με το πρόγραμμα SAPE, και η παραμόρφωση υπολογίστηκε με τα προγράμματα Chew και MRLmethod. Αν και η μέθοδος Rf/φ, που περιγράφεται αναλυτικά παρακάτω, δίνει ικανοποιητικά αποτελέσματα ακόμα και για μικρό αριθμό μετρήσεων, όσο πιο πολλές μετρήσεις έχουμε τόσο πιο αξιόπιστα θα είναι τα συμπεράσματά μας για την παραμόρφωση του εκάστοτε πετρώματος. Εικόνα 20- Στην εικόνα αυτή φαίνονται οι ελλέιψεις της τομής CR18XZ όπως μετρήθηκαν από το πρόγραμμα SAPE. 4.2.1. Μέθοδος Rf/φ Η ανάλυση της παραμόρφωσης μέσω της μεθόδου Rf/φ περιλαμβάνει πληροφορίες για τις αλλαγές στο μήκος και τη γωνιώδη περιστροφή των δεικτών παραμόρφωσης και τις παρουσιάζει με μία πιο κατανοητή αναπαράσταση που ονομάζεται ελλειψοειδές παραμόρφωσης. Ιδανικοί δείκτες παραμόρφωσης είναι κρύσταλλοι με αρχικά σφαιρικό σχήμα έτσι ώστε το τελικό τους σχήμα θα είναι απόλυτα αντιπροσωπευτικό της παραμόρφωσης που υπέστησαν. Μιας όμως και είναι σπάνιο 21
να βρεθούν τέτοιοι δείκτες προτιμώνται ελλειπτικοί δείκτες. Το τελικό σχήμα υπολογίζεται από την εκκεντρότητα του αρχικού ελλειπτικού τους σχήματος και την εκκεντρότητα της νέας έλλειψης που δημιουργείται μετά από την παραμόρφωση. Ο Ramsay ανέπτυξε μία μέθοδο ανάλυσης της παραμόρφωσης χρησιμοποιώντας τέτοιους δείκτες. Έδειξε δηλαδή με ένα θεωρητικό μοντέλο ότι από μια ομάδα δεικτών παραμόρφωσης με όμοια αρχική εκκεντρότητα αλλά διαφορετικό προσανατολισμό, θα δείξει χαρακτηριστικά μοτίβα αν οι τιμές των παραμορφωμένων αξόνων (Rf) με τον προσανατολισμό (φ) τοποθετηθούν σε γράφημα με χαρακτηριστική καμπύλη. Από το σχήμα αυτής της καμπύλης λαμβάνονται στοιχεία τόσο για την παράμετρο Ri όσο και για την παράμετρο Rs. Τα διαγράμματα αυτά συγκρίνονται με τις θεωρητικές «κρεμμυδοειδής» καμπύλες (εικόνα 21), όπως της αναφέρει ο Lisle (1985), και δομούν τη βάση αυτής της μεθόδου όπως αναπτύχθηκε από τον Dunnet(1969). Η μέθοδος αυτή (Rf/φ) έδωσε στον Ramsay την δυνατότητα να διαχωρίσει το αρχικό σχήμα από αυτό που προκλήθηκε από τεκτονική παραμόρφωση. Εικόνα 21- Ένας ελλειπτικός δείκτης με αρχικό σχήμα που αντιστοιχεί στο Ri και στο προσανατολισμό θ, μετατρέπεται με την επιβολή παραμόρφωσης αντίστοιχα του Rs, σε ένα δείκτη με τελικό προσανατολισμό φ και τελική αξονική αναλογία Rf. (a) Μια ομάδα δεικτών με σταθερό Ri και τυχαίο θ (β) που παραμορφώνονται και (c) πώς προβάλλονται πάνω σε ένα διάγραμμα Rf/φ. Το σχήμα των κρεμμυδοειδών καμπυλών δίνει τις Rs και Ri. Πρακτικά όμως όλοι οι δείκτες ελλειπτικότητας έχουν μεταβλητό αρχικό σχήμα και αυτό έχει ως αποτέλεσμα σε ένα διάγραμμα Rf/φ,που δεν προβάλλεται σε μία «κρεμμυδοειδή» καμπύλη αλλά σε πολλές, τα δεδομένα να είναι διασκορπισμένα. Έτσι οι καμπύλες αυτές δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν με πραγματικά δεδομένα, εφ όσον αυτά δεν έχουν την ίδια αρχική ελλειπτικότητα. Η μέθοδος βελτιώθηκε με τη χρήση μίας άλλης ομάδας καμπυλών, των καμπυλών θ (εικόνα 22), για το χαρακτηρισμό της παραμόρφωσης των δεικτών. Αυτές οι καμπύλες πάνω σε ένα διάγραμμα Rf/φ απεικονίζουν όλους τους παραμορφωμένους δείκτες που είχαν τον ίδιο αρχικό προσανατολισμό θ, και αποτελούν τη βάση της μεθόδου όπως αναπτύχθηκε από τον Dunnet και Siddans (1971).Για 22
κάθε παραμόρφωση κατασκευάζεται ένα διάγραμμα αναφορικών καμπυλών θ, που αποτελείται από καμπύλες με σταθερά διαστήματα. Όταν μία ομάδα θ-καμπυλών και μία ομάδα Ri καμπυλών τοποθετούνται μαζί σε διάγραμμα τότε αυτό αποτελεί το βασικό διάγραμμα της Rf/φ μεθόδου. Από αυτή τη μέθοδο προσδιορίσαμε την παράμετρο Rs αλλά και την ελεγχοσυνάρτηση x²(πίνακας 1), όπου δίνονται ενδεικτικές τιμές για το χ² ανάλογα με τον αριθμό των μετρήσεων που έχουμε. Εικόνα 22- Οι καμπύλες θήτα σαν βάση της μεθόδου Rf/φ. (a) μια ομάδα δεικτών με μεταβλητό αρχικό σχήμα Ri αλλα σταθερό αρχικό προσανατολισμό θ (b) φαίνονται οι δείκτες της εικόνας a μετά από παραμόρφωση (c) πώς προβάλλονται μετά την παραμόρφωση τους σε ένα διάγραμμα Rf/φ.. Πίνακας 1- Η ελεγχοσυνάρτηση χ² σε σχέση με των αριθμό μετρήσεων Ν (Lisle 1985) 23
4.2.2.Μέθοδος MRL Η μέθοδος MRL είναι μια νέα μαθηματική μέθοδος υπολογισμού της παραμόρφωσης των αντικειμένων. Σε αυτή τη μέθοδο δεν χρειάζεται να εκτιμηθεί ο προσανατολισμός του μεγάλου άξονα της έλλειψης παραμόρφωσης. Η μέθοδος βασίζεται εννοιολογικά στο απλό γεγονός ότι η μέση ακτίνα ενός συνόλου ελλείψεων τυχαίου προσανατολισμού πριν να παραμορφωθεί προσεγγίζει τον κύκλο έτσι ώστε αφού παραμορφωθεί η μέση ακτίνα του εξισώνεται με την έλλειψη παραμόρφωσης. Τα μαθηματικά που σχετίζονται με την μέθοδο αυτή είναι απλά και οι υπολογισμοί μπορούν να γίνουν σε ένα φύλλο excel. Με την μέθοδο αυτή προσδιορίσαμε την παράμετρο Rs και το error χρησιμοποιώντας τις τιμές Rf και φ. Αρχικά εφαρμόστηκε σε ένα σύνολο πραγματικών δεδομένων από πετρώματα των Ιρλανδικών Βαρυσκίδων και τα αποτελέσματα επαληθεύτηκαν με αυτά της μεθόδου του Robin(1977). Η συνοχή μεταξύ των αποτελεσμάτων των δύο αυτών μεθόδων ήταν αξιοσημείωτη (Mulchrone et al. 2001). 4.3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Παρακάτω παρατίθενται τα αποτελέσματα των μεθόδων CHEW Rf και MRL method για τα δέκα δείγματα. Ύστερα παρατίθενται οι φωτογραφίες μέσω μικροσκοπίου, οι οποίες είναι αντιπροσωπευτικά δείγματα για κάθε τομή και σε μεγέθυνση μερικοί από τους κρυστάλλους που χρησιμοποιήθηκαν, και τα διαγράμματα των αποτελεσμάτων για κάθε ένα δείγμα. Στις πρώτες τομές οι φωτογραφίες είναι αποσπασματικές ενώ στην τομή CR219XZ οι φωτογραφίες είναι κολάζ κατά μήκος της τομής. Πίνακας 2-Αποτελέσματα της εφαρμογής των μεθόδων CHEW Rf και MRL για την ανάλυση της παραμόρφωσης σε δέκα δείγματα Α/Α ΔΕΙΓΜΑ ΕΠΙΠΕΔΟ ΑΡΙΘΜΟΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ 1. CR18 XZ 118 2. CR31 XZ 132 3. CR33 XZ 146 4. CR34 XZ 154 5. CR62 XZ 165 6. CR91 XZ 113 7. CR93 XZ 108 8. CR219 XZ 350 9. CR223 XZ 108 10. CR242 XZ 304 24
4.3.1. ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ ΚΑΙ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΔΕΙΓΜΑ CR18XZ 25
ΔΕΙΓΜΑ CR31XZ 26
ΔΕΙΓΜΑ CR33XZ 27
ΔΕΙΓΜΑ CR34XZ 28
ΔΕΙΓΜΑ CR62XZ 29
ΔΕΙΓΜΑ CR93XZ 30
ΔΕΙΓΜΑ CR212XZ 31
ΔΕΙΓΜΑ CR223XZ 32
ΔΕΙΓΜΑ CR242XZ 33
5. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Bonneau M. 1984. Correlation of the Hellenide nappes in the southeast Aegean and their tectonic reconstruction. In Dixon JE, Robertson AHF (eds) The geological evolution of the Eastern Mediterranean. Geological Society of London, Special Publication, 17, 517 527. Chatzaras, V., Xypolias, P., Doutsos, T. 2006. Exhumation of high-pressure rocks under continuous compression: a working hypothesis for the southern Hellenides (central Crete, Greece). Geological Magazine, 143, 859 876. Chew, D.M. 2003. An Excel spreadsheet for finite strain analysis using the R f /φ technique, Computers & Geosciences, 29, 795 799. Fassoulas, C., Kilias, A., Mountrakis, D. 1994. Postnappe stacking extension and exhumation of highpressure/low-temperature rocks in the island of Crete, Greece. Tectonics, 13, 127 138. Fassoulas C.1999 the structural evolution of central Crete insight into the tectonic evolution of the South Aegean J.Geodynamics,27,23-43 Greiling, R. 1982. The metamorphic and structural evolution of the Phyllite-Quartzite Nappe of western Crete. Journal of Structural Geology, Vol.4,No.3, 291-297. Hall, R., Audley-Charles, M. G. 1983. The structure and regional significance of the Talea Ori, Crete. Journal of Structural Geology, 5, 167 179. Hall, R., Audley-Charles, M.G., Carter, D.J. 1984 The significance of Crete for the evolution of the Eastern Mediterranean, In: The Geological Evolutionof the Eastern Mediterranean, Dixon, J.E, Robertson, A.H.F. (eds)., Geological Society London, Special Publication, 17, 499 516. Jolivet, L.., Goffé, B.., Monié, P.., Truffert-Luxey, C.., Patriat, M.., Bonneau, M. 1996. Miocene detachment in Crete and exhumation P-T paths of high-pressure metamorphic rocks. Tectonics, Vol. 15, No. 6, 1129-1153. Krahl, J., Kauffmann, G., Kozur, H., Richter, D., Forster, O., Heinritzi, F. 1983. Neue Daten zur Biostratigraphie and zur tektonischen Lagerung der Phyllit-Gruppe und der Trypali-Gruppe auf der Insel Kreta (Griechenland). Geologische Rundschau, 72, 1147 1166. Mulchrone, K.F., Meere, P.A. 2001. Windows program for the analysis of tectonic strain using deformed elliptical markers, Computers & Geosciences, 27, 1251 1255. Rahl, J.., Anderson, M. K.., Brandon, T. M.., Fassoulas, C. 2005. Raman spectroscopic carbonaceous material thermometry of low-grade metamorphic rocks: Calibration and application to tectonic exhumation in Crete, Greece. Earth and Planetary Science Letters 240, 339-354. Theye, T., Seidel, E. 1991. Petrology of low-grade high pressure metapelites from the External Hellenides (Crete, Peloponnese). A case study with attention to sodic minerals. European Journal of Mineralogy, 3, 343 366. 34
Theye, T., Seidel, E., Vidal, O. 1992. Carpholite, sudoite, and chloritoid in low-grade high-pressure metapelites from Crete and the Peloponnese. European Journal of Minerology, 4, 487 507. Xypolias, P., Chatzaras, V., Koukouvelas, I. K. 2007. Strain gradients in zones of ductile thrusting: Insights from the External Hellenides. Journal of Structural Geology, 29, 1522 1537. 35