Μελέτη θειούχου μεταλλοφορίας περιοχής Επταδένδρου και Ράχης στην Ανατολική Ροδόπη
Creators: name: Χατζηκύρκος, Αθανάσιος Δ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2003

description: Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη της θειούχου μεταλλοφορίας των περιοχών Επταδένδρου (Aberdeen) και Ράχης (Μπάϊκο) που φιλοξενείται στην Ανώτερη Τεκτονική Ενότητα (Α.Τ.Ε.) της ανατολικής Ροδόπης. Τα πετρώματα της Α.Τ.Ε χωρίζονται σε τέσσερις κατηγορίες: υπερβασικά (σερπεντινίτες), μεταβασίτες (κεροστιλβίτες, αμφιβολίτες και μεταγάββροι), όξινα (γρανιτοειδή, γνεύσιοι και πηγματίτες) και μάρμαρα. Τα υπερβασικά πετρώματα είναι μεταμορφωμένοι χαρτσβουργίτες. Οι μεταβασίτες είναι ορθο-πετρώματα, που προέκυψαν από αρχικούς πρωτόλιθους ανδεσιτοβασάλτες και υπο-αλκαλικούς βασάλτες θολεϊτικής σύστασης. Τα όξινα πετρώματα έχουν πυριγενή προέλευση, είναι ασβεσταλκαλικού χαρακτήρα και οι πρωτόλιθοί τους είναι τροντγεμίτες. Από τη λεπτομερή γεωχημική μελέτη των μεταβασικών πετρωμάτων της Α.Τ.Ε. και με τη χρήση γνωστών διακριτικών διαγραμμάτων προέκυψε ότι το γεωτεκτονικό περιβάλλον σχηματισμού τους προσομοιάζει με εκείνο νησιώτικου τόξου. Μελετήθηκαν λεπτομερώς η ορυκτολογία και η ορυκτοχημεία των πετρωμάτων της Α.Τ.Ε. με σκοπό να διαπιστωθούν οι συνθήκες μεταμόρφωσής της. Έτσι διαπιστώσαμε ότι η Α.Τ.Ε. έχει υποστεί τρεις φάσεις μεταμόρφωσης: μία μεταμόρφωση υψηλής πίεσης της εκλογιτικής φάσης στο Κατώτερο Κρητιδικό (119±3.5 εκ. χρ.), μία των μέσων πιέσεων αμφιβολιτικής φάσης τύπου Barrow στο Παλαιόκαινο (65.4 εκ. χρ.) και μία χαμηλών πιέσεων πρασινοσχιστολιθικής φάσης από το Ηώκαινο μέχρι το Ολιγόκαινο. Χρησιμοποιώντας ορυκτά δείκτες για τη γεωθερμοβαρομετρία σε αμφιβολίτες και γρανιτοειδή προέκυψαν θερμοκρασίες από 509 έως 6240 C και πιέσεις από 7 έως 8.5 Kb. Οι μεταλλοφόρες εμφανίσεις των περιοχών Επταδένδρου και Ράχης είναι τοποθετημένες στην Α. Τ. Ε. και βρίσκονται στην επαφή μεταξύ των γρανιτοειδών και μετα-υπερβασικών-βασικών πετρωμάτων, καθώς και μέσα στα υπερβασικά-βασικά πετρώματα. Παρατηρούνται δύο γενεές της μεταλλοφορίας: μία αρχική στρωματόμορφη που θεωρείται ηφαιστειοϊζηματογενούς προέλευσης και μία μεταγενέστερη φλεβικού-τύπου που σχηματίσθηκε κατά τη διάρκεια ενός υδροθερμικού επεισοδίου, συνδεδεμένου με τη διείσδυση των τροντγεμιτών. Τα μεταλλοφόρα σώματα έχουν φακοειδή μέχρι πλακώδη μορφή και βρίσκονται σε συμφωνία με τα πετρώματα ξενιστές. Το μήκος τους δεν ξεπερνά τα 30 μέτρα και το πάχος τους το ένα μέτρο. Με βάση τα ιστολογικά χαρακτηριστικά διακρίνουμε τρεις τύπους μεταλλοφορίας: τη διάσπαρτη, τη φλεβική και την ημισυμπαγή. Η ορυκτολογική σύσταση της μεταλλοφορίας περιλαμβάνει σιδηροπυρίτη και χαλκοπυρίτη ως κύρια ορυκτά, σφαλερίτη, γαληνίτη, μαγνητίτη και αιματίτη ως επουσιώδη ορυκτά ή ορυκτά που δημιουργούν τοπικές συγκεντρώσεις και εσσίτη, βισμουθινίτη, εμπλεκτίτη, τετραδυμίτη, αϊκινίτη, βιττισενίτης, σιεγκενίτη, μιλλερίτη, βορνίτη, μαγνητοπυρίτη, κοβελλίνη και γκαιτίτη σε ίχνη. Ως μη μεταλλικά ορυκτά έχουν παρατηρηθεί κυρίως χλωρίτης, χαλαζίας, ασβεστίτης και σερικίτης. Χαρακτηριστικά της μεταλλοφορίας όπως η πτύχωση λεπτών στρωμάτων, κατακλαστική υφή, πλαστική παραμόρφωση, ανόπτηση ή δημιουργία πορφυροβλαστών σιδηροπυρίτη αποτελούν τυπικές ενδείξεις μεταμόρφωσης και επιβεβαιώνουν την παραδοχή ότι η μεταλλοφορία έχει επηρεασθεί από μια σειρά μεταμορφικών και παραμορφωτικών γεγονότων. Από την αξιολόγηση των ισοτόπων μολύβδου βγαίνει το συμπέρασμα ότι ο μόλυβδος είναι ορογενετικός και ότι προέρχεται κύρια από τον φλοιό και λιγότερο από τον μανδύα. Επίσης, τα ισότοπα μολύβδου δίνουν ηλικία της μεταλλοφορίας από το ¶νω Κρητιδικό μέχρι το Ηώκαινο. Αυτό επιβεβαιώνει τη συμμετοχή ενός μεταλλογενετικού σταδίου που πρέπει να συνδέεται με τη διείσδυση των τροντγεμιτών στην περιοχή. Το δ34S των ισοτόπων του θείου για το σιδηροπυρίτη και χαλκοπυρίτη κυμαίνεται από 1.2 έως 4.6 ‰ (μέση τιμή 2.86 ‰). Τα ισότοπα θείου δίνουν θερμοκρασίες σχηματισμού της μεταλλοφορίας 293 ± 340C και ότι το θείο προέρχεται πιθανόν κατά 90 % από υδροθερμικά ρευστά και κατά 10 % από το θαλασσινό νερό. Επίσης, από τα ισότοπα θείου προκύπτει ότι αυτά δε βρίσκονται σε χημική ισορροπία, εξ αιτίας του ότι η μεταλλοφορία είναι δυο γενεών. Η μελέτη των ρευστών εγκλεισμάτων στην περιοχή έρευνας έδειξε ότι υπάρχουν δύο τύποι εγκλεισμάτων. Ο τύπος 1 αποτελείται από διφασικά εγκλείσματα που περιέχουν μία υδάτινη και μία αέρια φάση που καταλαμβάνει όγκο από 15 έως 45 %. Οι θερμοκρασίες ομογενοποίησης κυμαίνονται μεταξύ 245 και 4290C και η αλατότητα από 1.49 μέχρι 8.54 % κβ. ισοδ. NaCl. Αυτός ο τύπος των εγκλεισμάτων βρέθηκε στο χαλαζία της μεταλλοφορίας, στην επαφή υπερβασικών-βασικών πετρωμάτων με τους τροντγεμίτες, στους τροντγεμίτες και στους πηγματίτες. Τα εγκλείσματα του τύπου 2 περιέχουν μία υδάτινη φάση, μία αέρια που καταλαμβάνει όγκο από 10 έως 15 % και μία ή δύο στερεές φάσεις (πιθανόν αλίτης και συλβίνης). Οι θερμοκρασίες ομογενοποίησης τους κυμαίνονται από 216 έως &gt;6000C και η αλατότητα τους από 42 μέχρι 54 % κβ. Ισοδ. NaCl. Αυτός ο τύπος των εγκλεισμάτων εντοπίζεται μόνο στους πηγματίτες. Σχετικά με τη γένεση της μεταλλοφορίας γίνεται αποδεκτό ότι: η στρωματόμορφη μεταλλοφορία μέσα στα μετα-υπερβασικά–βασικά πετρώματα είναι πιθανόν Ιουρασικής ηλικίας, σχηματίσθηκε σε ένα υποθαλάσσιο περιβάλλον. Η κυκλική κυκλοφορία του θαλασσινού νερού και σε μικρότερο βαθμό του μαγματικού μέσα από ρήγματα και διαρρήξεις των πετρωμάτων του ωκεάνιου πυθμένα έδωσε ανάπτυξη σε ένα «υδροθερμικό σύστημα» το οποίο ξέπλυνε τα μεταλλικά στοιχεία, τα μετέφερε και τα απόθεσε στο θαλάσσιο πυθμένα. Κατά το Ανώτερο Κρητιδικό και ως αποτέλεσμα της διείσδυσης των γρανιτοειδών, μέρος της στρωματόμορφης μεταλλοφορίας επανακινητοποιείται και δημιουργεί τη φλεβικού τύπου μεταλλοφορία. Στην τελευταία όμως προστίθεται και ποσότητα μεταλλοφορίας διαφόρων στοιχείων από τα μεταλλοφόρα ρευστά των γρανιτοειδών. Το σύνολο της μεταλλοφορίας στη συνέχεια φαίνεται ότι τουλάχιστον επηρεάστηκε από το μεταμορφικό επεισόδιο της πρασινοσχιστολιθικής φάσης
description: The present thesis deals with the study of the sulphide mineralization of Eptadendro (Aberdeen) and Rachi (Baiko) areas hosted in the Upper Tectonic Unit (U.T.U) of eastern Rhodope. The rocks of U.T.U are separated into four categories: ultrabasics (serpentinites), metabasites (hornblendites, amphibolites, and metagabbros), acidic (granitoids, gneisses, and pegmatites) and marbles. The ultrabasic rocks are metamorphosed harzburgites. The metabasites are of magmatic origin and their protoliths are andesitic- to sub-alkaline-basalts of tholeiitic affinity. The acidic rocks have an igneous origin, a calc-alkaline affinity and their protoliths were trondjemites. The detailed geochemical study of the U.T.U. metabasic rocks and the use of well known empirical discrimination diagrams suggest a formation in a tectonic environment which resembles that of an island arc. The mineralogy and mineral chemistry of the U.T.U. rocks have been studied in some details in order to evaluate the metamorphic conditions. Thus, it was confirmed that the U.T.U. have suffered three successive metamorphic episodes: a high-pressure metamorphism of eclogitic facies in Lower Cretaceous (119 3.5 Ma), a Barrow-type amphibolite facies with intermediate pressures in Paleocene (65.4 Ma) and a low pressure of greenschists facies overprint in Eocene to Oligocene. Using mineral indicators for geothermobarometry in amphibolites and granitoids temperatures between 509 and 6240C and pressures between 7 and 8.5 Kb were estimated. The ore occurrences of Eptadendro and Rachi areas are placed in the U.T.U. and are found along the contacts between granitoids and meta-ultrabasic-basic rocks as well as within the ultrabasic-basic rocks. Two stages of mineralization have been identified: an initial stratabound which is considered of volcanosedimentary origin and a later one of vein-type formed during a hydrothermal episode, related to intrusion of trondjemites. The orebodies exhibit a lenticular to tabular morphology and are concordant with host rocks. Their length does not exceed the 30 meters, while their thicknes is less than one meter. On the basis of the textural features three types of mineralization are distinguished: a disseminated, a vein-type and a semimassive. The ore mineral assemblages consist of pyrite and chalcopyrite as main minerals, minor sphalerite, galena, magnetite and hematite, which form also local concentrations, and traces of hessite, bismuthinite, emplectite, tetradymite, aikinite, wittichenite, siegenite, millerite, bornite, pyrrhotite, covellite and goethite. Chlorite, quartz, calcite and sericite are the main gangue minerals. Folding of thin mineralized layers, brittle or ductile deformation, annealing or porphyroblasting of pyrite are typical metamorphic features confirming that mineralization has been affected by a series of metamorphic and deformation events. Lead isotope characteristics confirmed that lead was orogenic and has derived mainly from the crust and to a lesser extend from mantle. Bisides, lead isotopes give an Upper Cretaceous to Eocene age for the ore mineralization. These data confirm a metallogenetic stage which was connected with the intrusion of the trondjemites in the area. The δ34S values of sulphur isotopes for pyrite and chalcopyrite vary between 1.2 and 4.6 ‰ (mean value 2.86‰). The sulphur isotopes give ore formation temperatures of 293±340C and denote that sulphur has probably derived in 90 % from hydrothermal fluids and in 10 % from seawater. From sulphur isotopes data also results a disequilibrium between pyrite and chalcopyrite confirming a two-stages mineralization process. Microthermometric studies revealed the presence of two types of fluid inclusions. Type 1 are two phase inclusions containning a liquid and a vapor phase which occupies 15 to 45 % of the total inclusion volume. Homogenization temperatures vary between 245 and 4290C and salinities between 1.49 to 8.54 wt% eq. NaCl. This type of inclusions are found in quartz from: of ore mineralization, the contact between meta-ultrabasic-basic with trondjemites, as well in trondjemites and pegmatites. Type 2 inclusions contain a liquid phase, a vapor phase which occupies 10 to 15 % by volume, and one or two solid phases, probably halite and sylvite. Homogenization temperatures varyn between 216 and &gt;6000C, and their salinities between 42 and 54 wt% eq. NaCl. This type of inclusions is found only in pegmatites. Regarding the genesis of the mineralization it has been accepted that: the stratabound type mineralization hosted in the meta-ultrabasic-basic rocks is of propably Jurassic age and it was formed in a submarine environment. Sea water and to a less extend magmatic water circulating through faults and fissures of the ocean floor rocks has created a “hydrothermal system” which has depteted metallic elements and brought them and deposited into the ocean floor. During Upper Crettaceous the intrusion of granitoids has created a remobilization of a part of the stratabound mineralization and the formation of the vein-type mineralization. Besides, the magmatic fluids of the granitoids have added new amounts of mineralization of different elements. Consequently, all the types of mineralization have been affected at least by the greenschist facies metamorphic episode