Authors:	Zachariadis, Panagiotis T.
Title:	Ophiolites of the eastern Vardar Zone, N. Greece
Online publication date:	1-Aug-2007
Year of first publication:	2007
Language:	english
Abstract:	In the present thesis, the geochemistry, petrology and geochronology of ophiolite complexes from central northern Greece were studied in detail in order to gain insights on the petrogenetic pathways and geodynamic processes that lead to their formation and evolution. The major- and trace-element content of minerals and whole rocks from all four ophiolite complexes was determined using high-precision analytical equipment. These results were then coupled with Nd and Sr isotopic measurements. In order to precisely place the evolution of these ophiolites in time, U-Pb geochronology on zircons was conducted using a SHRIMP-II. The data obtained suggest that the ophiolites studied invariably show typical characteristics of subduction-zone magmatism (e.g. negative Nb anomalies, Th enrichment). In N-MORB-normalised multielement profiles the high field-strength elements display patterns that vary from depleted to N-MORB-like. Chondrite-normalised rare-earth element (REE) profiles show flat heavy-REE patterns suggesting a shallow regime of source melting for all the ophiolites, well within the stability field of spinel lherzolite. The majority of the samples have light-REE depleted patterns. 87Sr/86Sr isotopic ratios range from 0.703184 to 0.715853 and are in cases influenced by alteration. The εNd values are positive (the majority of the mafic samples is typically 7.1-3.1) but lower than N-MORB and depleted mantle. With the exception of the Thessaloniki ophiolite that has uniform island-arc tholeiitic chemical characteristics, the rest of the ophiolites show dual chemistry consisting of rocks with minor subduction-zone characteristics that resemble chemically back-arc basin basalts (BABB) and rocks with more pronounced subduction-zone characteristics. Tectonomagmatic discrimination schemes classify the samples as island-arc tholeiites and back-arc basin basalts or N-MORB. Melting modelling carried out to evaluate source properties and degree of melting verifies the dual nature of the ophiolites. The samples that resemble back-arc basin basalts require very small degrees of melting (<10%) of fertile sources, whereas the rest of the samples require higher degrees (25-15%) of melting. As deduced from the present geochemical and petrological investigation, the ophiolites from Guevguely, Oraeokastro, Thessaloniki, and Chalkidiki represent relics of supra-subduction zone crust that formed in succeeding stages of island-arc rifting and back-arc spreading as well as in a fore arc setting. The geochronological results have provided precise determination of the timing of formation of these complexes. The age of the Guevguely ophiolite has been determined as 167±1.2 Ma, that of Thessaloniki as 169±1.4 Ma, that of Kassandra as 167±2.2 Ma and that of Sithonia as 160±1.2 Ma. In der vorliegenden Arbeit werden neue geochemische, petrologische und geochronologische Ergebnisse für verschiedene Ophiolith-Komplexe aus dem zentralen Teil Nordgriechenlands präsentiert und im Rahmen petrogenetischer and geodynamischer Modelle diskutiert. Ein neues Modell für die Genese dieser Ophiolith-Komplexe wird vorgestellt. Von allen vier oben genannten Ophiolith-Komplexen wurden Proben genommen und die Haupt- und Spurenelementgehalte von Mineralen und am Gesamtgestein mit moderner Analytik untersucht. Ergänzend wurden die Nd- und Sr-Isotopie bestimmt. Die Bestimmung des Alters der Ophiolith-Komplexe erfolgte anhand von Einzelzirkondatierungen unter Verwendung von SHRIMP II. Anhand der gewonnen Daten kann festgestellt, dass die Ophiolithe typische Merkmale für einen subduktionsbezogenen Magmatismus aufweisen, wie z.B. eine negative Nb-Anomalie und eine Anreicherung in Th. Die HFS-Elemente zeigen typische Muster zwischen verarmten Mantel und N-MORB in N-MORB-normalisierten Diagrammen. In C1-normalisierten Diagrammen zeigen die schweren Seltenen Erdelemente flache Muster, was auf eine Schmelzbildung in geringer Tiefe, innerhalb des Stabilitätsfeldes von Spinell-Lherzolith schließen lässt. Der Großteil der Proben zeigt eine Verarmung an leichten Seltenen Erdelementen. Die 87Sr/86Sr-Isotopie zeigt Werte zwischen 0,703184 und 0,715853 und ist in einzelnen Fällen durch Alteration beeinflusst. Die εNd-Werte sind positiv (für den Hauptteil der mafischen Proben liegt sie zwischen 7,1 und 3,1) aber niedriger als N-MORB und verarmter Mantel. Mit Ausnahme des Ophiolith-Komplexes von Thessaloniki, der die chemische Signatur von Inselbogen-Tholeiiten aufweist, besitzen alle anderen untersuchten Ophiolithe entweder nur untergeordnet einen subduktionsbezogenen chemischen Charakter, die denen von Back-Arc Becken Basalten (BABB) ähnelt, oder ihre chemische Signatur ist signifikant subduktionsbezogen. In Diskriminationsdiagrammen für den geotektonischen Rahmen liegen die Proben in den Feldern für Islandbogen-Tholeiite und Back-Arc Becken Basalte oder N-MORB. Der doppelfache chemische Charakter wird auch bestätigt durch petrogenetische Modellierung. Die Proben mit Back-Arc Becken Charakter benötigen nur einen geringen Grad an Schelzbildung (<10 %) einer fertilen Mantelquelle, wohingegen alle andern Proben einen höheren Grad an Aufschelzung (15–25%) aufzeigen. Basierend auf den geochemischen und petrologischen Untersuchungen kann festgehalten werden, dass die Ophiolith-Komplexe von Guevguely, Oraeokastro, Thessaloniki und Chalkidiki Relikte einer ozeanischen Kruste mit Supra-Subduktionszonen-Charakter darstellen, die Phasen von Inselbogen-Rifting und Back-Arc-Rifting beinhalten. Die geochronologischen Daten belegen mitteljurassische Alter für die Ophiolithe: 167±1,2 Ma für Guevguely, 169±1,4 Ma für Thessaloniki, 167±2,2 Ma für Kassandra und 160±1,2 für Sithonia. Das Alter der magmatischen Serie von Chortiatis, einer niedrig-K Diorite dominierten Serie östlich der Ophiolith-Komplexe, kann mit 159±4.2 Ma angeben werden.
DDC:	550 Geowissenschaften 550 Earth sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-3364
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-13550
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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