Η Γεωχημεία των μαγμάτων που δημιουργούνται στα διαφορετικά είδη νησιώτικων τόξων = The Geochemistry of magmas originated in the different kinds of island arcs.

Περίληψη

Zώνη υποβύθισης ονομάζεται το όριο μεταξύ δύο λιθοσφαιρικών πλακών, όπου μία πλάκα βυθίζεται κάτω από μία άλλη. Αναλόγως αν βυθίζεται ωκεάνια λιθόσφαιρα  κάτω από ωκεάνια ή κάτω από ηπειρωτική, το σύστημα ονομάζεται νησιώτικο τόξο ή ενεργό ηπειρωτικό περιθώριο αντίστοιχα. Πρόσφατα η κατηγορία των νησιώτικων τόξων  έχει αρχίσει να διαχωρίζεται από ορισμένους The Geochemistry of magmas originated in the different kinds of island arcsεπιστήμονες σε ensimatic και ensialic. Τα πρώτα αντιστοιχούν στον κλασσικό ορισμό του νησιώτικου τόξου, ενώ στα δεύτερα  η ωκεάνια πλάκα βυθίζεται κάτω από ηπειρωτική λιθόσφαιρα, όπως στα ενεργά ηπειρωτικά περιθώρια. Σε αυτή την περίπτωση υπόκεινται ηπειρωτικός φλοιός κάτω από το
σχηματιζόμενο νησιώτικο τόξο. Το τόξο χωρίζεται από την υπερκείμενη ενιαία ηπειρωτική πλάκα με μία θαλάσσια λεκάνη κάτω από την οποία υπόκεινται ωκεάνιος φλοιός,  σε αντίθεση με τα ενεργά περιθώρια . Επομένως τεκτονικά υπάρχουν διαφορές μεταξύ ενός ensialic, ενός ενεργού περιθωρίου και ενός ensimatic τόξου. Ο στόχος της  εργασίας αυτής είναι, κάνοντας σύγκριση των ηφαιστειακών πετρωμάτων μεταξύ των τριών γεωτεκτονικών περιβαλλόντων ensimatic, ensialic, ενεργών περιθωρίων,  να απαντήσει στο ερώτημα εάν γεωχημικά υπάρχουν χαρακτηριστικά που να ξεχωρίζουν το ένα σύστημα από το άλλο. Στην εργασία γίνεται αρχικά η θεωρητική περιγραφή των νησιώτικων τόξων και στην συνέχεια των ensimatic, ensialic και των ενεργών περιθωρίων. Αναφέρονται τα χαρακτηριστικά που διαχωρίζουν τεκτονικά τα τρία συστήματα. Ύστερα περιγράφεται η διαδικασία της γένεσης μάγματος στα νησιώτικα τόξα και τα ενεργά περιθώρια. Επακολούθως αναφέρεται ο βιβλιογραφικός τρόπος επιλογής  των δειγμάτων που χρησιμοποιήθηκαν στην εργασία και περιγράφονται σύντομα τα τόξα προέλευσής τους. Τέλος έγιναν διαγράμματα Harker με SiO2 και MgO στον χ άξονα κύριων στοιχείων και ιχνοστοιχείων, διαγράμματα συνδυασμών λόγων ιχνοστοιχείων ως προς λόγους ιχνοστοιχείων και οξειδίων κύριων στοιχείων, διαγράμματα σπανίων γαιών,  αραχνογράμματα πρωταρχικού μανδύα και ορισμένα πετροτεκτονικά διαγράμματα. Σε ορισμένα διαγράμματα είναι εμφανείς οι διαφορές μεταξύ των ενεργών ηπειρωτικών  περιθωρίων και των ensimatic νησιώτικων τόξων. Αντίθετα τα ensialic νησιώτικα τόξα βρίσκονται γεωχημικά συνήθως μεταξύ των ενεργών ηπειρωτικών περιθωρίων και των ensimatic νησιώτικων τόξων και δεν παρουσιάζουν σημαντικές διαφορές με τα πρώτα και τα δεύτερα. Διαγράμματα που διακρίνουν τα 3 είδη τόξων είναι τα La-SiO2, Nb-SiO2, La/Lu-SiO2, La/Sm-SiO2, La/Yb-SiO2, τα διαγράμματα σπανίων γαιών και πρωταρχικού μανδύα και ορισμένα πετροτεκτονικά διαγράμματα.

Subduction zone is called the boundary between two lithospheric plates, where an oceanic  plate subducts beneath the other. Depending on whether the oceanic plate subducts beneath an oceanic or a continental plate, the system is called island arc or active continental margin respectively. Recently  the term “island arc” has been divided in “ensimatic” and “ensialic” island arcs. Ensimatic arc corresponds to the classic definition of island arc, while  the ensialic arc is a system where oceanic lithosphere subducts beneath  continental lithosphere, just like in an active continental margin, and an island arc underlain by continental crust is formed. Also, in contrast to an active continental margin, between the continent and the arc there is a marine basin underlain by oceanic crust. Therefore, there are tectonic differences among an ensialic, an active continental margin and an ensimatic island arc. The aim of this thesis is to compare volcanic rocks, of the three above mentioned systems, from the geochemical point of view, in order to distinguish one type of arc from the others. At the beginning island arcs (both ensimatic and ensialic) and active continental margins are described. After that the tectonic characteristics  distinguishing the three systems are mentioned. That is followed by the description of the process of magma genesis in island arcs and in active continental margins. Representative samples of each arc were selected and used in the thesis. A brief description of the arcs is given. Major and trace element Harker diagrams vs. SiO2
and MgO, as well as plots of trace element ratios vs. trace element ratios and major element oxides, REE and spider diagrams and some petrotectonic diagrams were prepared. The most important conclusions, from all the above comparisons are: In all the diagrams the three systems share a common area of range values in the y and x axis. This is due, probably, to a common magma source. Additionally the three systems show different trends in the La-SiO2, Nb-SiO2, La/Lu-SiO2, La/Sm-SiO2, La/Yb-SiO2 diagrams. The three groups, in the majority of the diagrams, are LREE enriched relative to HREE. The active continental margins are the most enriched in LREE and mostly the less HREE enriched. The ensialic arcs, are mostly HREE enriched compared to the other two groups. The Ba positive anomaly  and the Th negative anomaly are observed more frequently in ensimatic arcs relative to the ensialic arcs and are not observed in active continental margins.  The K positive anomaly exists more frequently in ensialic compared to ensimatic arcs and doesn’t exist in active continental margins. The Ti negative anomaly is observed more frequently in active continental margins and in ensialic compared to ensimatic arcs. Ensialic arcs are the only not showing alkalic affinities and not belonging at all in the shosontitic series but mostly in the calc-alkaline series.