Please use this identifier to cite or link to this item:
Title: Structural control of fluid flow and related mineralization in the Attico-Cycladic massif : Syros island as a case study
Other Titles: Τεκτονικός έλεγχος της ροής ρευστών και συσχέτιση με την μεταλλοφορία στην Αττικό-Κυκλαδική μάζα : Σύρος
Authors: Σπηλιοπούλου, Αικατερίνη
Keywords: Σύρος
Ροή ρευστών
Keywords (translated): Syros
Fluid flow
Abstract: Hydrothermal fluid flow and associated mineralization in Syros Island at the Attico-Cycladic was studied comprehensively through microstructures, ore petrography and chemistry, fluid inclusions and both stable and radiogenic isotopes in order to classify the observed ore deposits, determine the pressure and temperature conditions during their formation and the possible source of the ore-bearing fluids. Fluid flow was controlled using N-S and NW trending fault s and channeled at permeability and lithological contrast interfaces between the Cyclades Blueschist Unit schists and the calcic or dolomitic marbles, as well as internally between the latter. Two different types of mineralization were reported, i.e., metamorphozed and hydrothermal. The hydrothermal hypogene carbonate-replacement- and vein-type ores are composed of massive aggregates or disseminations of pyrite+sphalerite+chalcopyrite (stage I), followed by galena+tetrahedrite (stage II). Pyrite is deposited adjacent to the contacts of the schists and marbles, and galena further away from the contact. The vein-type ores comprise an older NE-trending set which contains fine-grained calcite, milky quartz, pyrite and sphalerite, and a younger NW-trending set of coarse-grained calcites, clear quartz, galena and cleophane (low XFeS%) that crosscut the former. Milky, clear quartz and calcite were deposited from low- to moderate-temperature (T = 129º to 229ºC) and low- to moderate-salinity (1.2 to 14.3 wt percent NaCl equivalent) ore fluids. Cleophane was formed at temperatures of 125º to 163ºC and salinity of 3.5 to 11.5 wt percent NaCl equivalent. Fluid inclusion study suggests that two boiling episodes have occurred, at ~175° and ~220oC, at Syros hydrothermal system. Deposition of Syros hydrothermal ore deposits was controlled by structural discontinuities as a result of a crack-seal mechanism under nearly hydrostatic pressures. Syros ore-bearing fluids have experienced intense wall-rock interaction, leading their initial δ18ΟΗ2Ο values to equilibrate with the ones obtained from the host metamorphic rocks. The marbles of the CBU in Syros, during the wall-rock interaction have experienced decarbonation and infiltration of the magmatic fluids in the marbles by single-stage phase separation. Thus, a magmatic signature is proposed for the Syros ore fluids related to carbonate-replacement and vein-type ore deposits. Temperatures of 198° to 222°C and 158° to 186°C, representing stages I and II, were calculated based on the pyrite-sphalerite, pyrite-chalcopyrite and galena-sphalerite isotopic pairs. Rb-Sr dating on sphalerite (stage I) suggests that the Syros veins were deposited at 9.93 ± 0.19 Ma, while Rb-Sr dating on gaunge minerals, i.e., calcite, quartz and muscovite suggests deposition at 9.40 ± 0.35 Ma. The analytical results of our study were also compared to published results, as well as additional data, from Tinos, Mykonos and Serifos plutons and related vein-type ores in order to recognize geochemical similarities in the formation of the Syros ore deposits. In these ores, the mineralizing fluids of magmatic origin have mixed with more dilute, low temperature Miocene meteoric waters and were highly exchanged with a metasedimentary source. Lead due to hydrothermal circulation was remobilized by the magmatic ore-forming fluids from both the Basal Unit and Cycladic Blueschist Unit, however in Tinos and Syros the BU had greater contribution in respect to Serifos and Mykonos. Syros ores have almost identical 87Rb/86Sr and 87Sr/86Sr(i) values and plot closer to Tinos leucogranite, which is suggested as a possible source of Syros ore-bearing fluids. A common source for Re, Os and most possibly Fe, is also attributed to Tinos leucogranite for its possible satellite Syros ores in Azolimnos, Tourlos and Rozos (stage I-pyrite from Syros). We have distinguished three major, different phase separation events, due to fluid immiscibility, which most probably occurred at ~175º±10°C, ~250º±10°C and ~325º±10°C. Phase separation episodes are considered to be the result of the resurgent, low-pressure retrograde boiling and CO2-effervescence. The calculated trapping pressures ranged from ~220 to ~380 bars, at ~250ºC and ~325ºC, where phase separation has occurred, which correspond to a depth of deposition ranging from ~1.0 to ~2.8 km. This implies that ore deposition of the Syros hydrothermal system was contemporaneous with tectonic uplift of ~1.7 km, at the central part of the Attico-Cycladic Metallogenic Massif.
Abstract (translated): Η ροή του υδροθερμικού ρευστού και η αντίστοιχη μεταλλοφορία στο νησί της Σύρου μελετήθηκε διεξοδικά μέσω των μεθόδων της μικροτεκτονικής, ορυκτοχημείας, πετρογραφίας, ρευστών εγκλεισμάτων και ισοτόπων, προκειμένου να προσδιοριστεί ο τύπος της απόθεσης, η πιθανή πηγή των ρευστών, καθώς και οι συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας των ρευστών που απέθεσαν τις μεταλλοφορίες. Τα κύρια ρήγματα που ελέγχουν τη ροή των ρευστών στη Σύρο έχουν διεύθυνση Β-Ν και ΒΔ. Η ροή ρευστών επικεντρώνεται στην επαφή μεταξύ της Ενότητας Κυανοσχιστολίθων των Κυκλάδων και των ασβεστιτικών ή δολομιτικών μαρμάρων, καθώς και μεταξύ των ενοτήτων κυανό- και πράσινο-σχιστολίθων και μαρμάρων. Αναγνωρίστηκαν δύο διαφορετικοί τύποι μεταλλοφορίας, η υδροθερμική και η μεταμορφική. Τα υδροθερμικά και φλεβικά κοιτάσματα αποτελούνται από μαζώδη συσσωματώματα ή διάσπαρτη μεταλλοφορία σιδηροπυρίτη, σφαλερίτη, χαλκοπυρίτη, γαληνίτη και τετραεδρίτη. Ο σιδηροπυρίτης αποτίθεται κοντά στις επαφές σχιστόλιθων/μάρμαρων και ο γαληνίτης πιο μακριά από τις τεκτονικές επαφές. Τα κοιτάσματα φλεβικού τύπου περιλαμβάνουν μια παλαιότερη γενιά φλεβών με ΒΑ διεύθυνση που περιέχει λεπτόκοκκο ασβεστίτη και γαλακτόχρωμο χαλαζία, και μια νεότερη γενιά φλεβών με ΒΔ διεύθυνση που γεμίζουν με ασβεστίτη και διαυγή χαλαζία, που τέμνουν τις παλαιότερες. Γαλακτόχρωμος, διαυγής χαλαζίας και ασβεστίτης αποτέθηκαν υπο χαμηλές έως μέτριες θερμοκρασίες (T = 129º έως 229ºC) και αλατότητα (1,2 έως 14,3% ισοδύναμο NaCl). Ο κλεοφάνης σχηματίστηκε σε θερμοκρασίες 125º έως 163ºC και αλατότητα 3,5 έως 11,5% κ.β. ισοδύναμο NaCl. Τα ρευστά εγκλείσματα καταγράφουν δύο επεισόδια βρασμού στο υδροθερμικό σύστημα της Σύρου, το πρώτο στους ~ 175° και το δεύτερο στους ~ 220°C. Τα υδροθερμικά ρευστά που αποθέσαν τα μεταλλεύματα της Σύρου αντέδρασαν με τα πετρώματα-ξενιστές, οδηγώντας τις αρχικές τιμές δ18ΟΗ2Ο να εξισωθούν με αυτές των μεταμορφικών πετρωμάτων-ξενιστή. Τα μάρμαρα της CBU στη Σύρο, κατά την διάρκεια των αντιδράσεων αποασβεστοποιήσης προκάλεσαν τη διήθηση των μαγματικής προέλευσης ρευστών λόγω της πραγματοποίησης ενός επεισοδίου βρασμού. Βάσει των αποτελεσμάτων φαίνεται ότι τα μεταλλοφόρα ρευστά στην Σύρο είχαν μια μαγματική προέλευση. Οι θερμοκρασίες απόθεσης κυμαίνονται από 198° έως 222°C και 158° έως 186 °C για τα στάδια απόθεσης Ι και II και υπολογίστηκαν με βάση τα ισοτοπικά ζεύγη σιδηροπυρίτη-σφαλερίτη, σιδηροπυρίτη-χαλκοπυρίτη και γαληνίτη-σφαλερίτη. Οι χρονολογήσεις ισοτόπων Rb/Sr σε σφαλερίτη (Στάδιο Ι) υποδηλώνουν ότι οι φλεβικές μεταλλοφορίες της Σύρου αποτέθηκαν στα 9.93 ± 0.19 Ma, ενώ από τα συνοδά πετρογενετικά ορυκτά όπως ασβεστίτης, χαλαζίας και μοσχοβίτης δίνουν ηλικίες απόθεσης στα 9.40 ± 0.35 Ma. Τα αποτελέσματα της μελέτης στη Σύρο συγκρίθηκαν επίσης με δημοσιευμένα αποτελέσματα, καθώς και πρόσθετα δεδομένα, από τους πλουτωνίτες της Τήνου, της Μυκόνου και της Σερίφου και των αντίστοιχων μεταλλοφοριών, προκειμένου να αναγνωριστούν οι γεωχημικές ομοιότητες με την μεταλλοφορία της Σύρου. Τα ρευστά μαγματικής προέλευσης στην Σύρο έχουν αναμιχθεί με πιο αραιά, χαμηλής θερμοκρασίας μετεωρικά νερά Μειοκαινικής ηλικίας και αντέδρασαν σε μεγάλο βαθμό με μια μεταϊζηματογενή πηγή. Τα ισότοπα Pb υποδεικνύουν ότι λόγω της υδροθερμικής κυκλοφορίας ο μόλυβδος επανακινητοποιήθηκε από τα μαγματικής προέλευσης ρευστά από τις Ενότητες του Υποβάθρου και των Κυανοσχιστολίθων, αν και για την Τήνο και Σύρο υπήρξε μεγαλύτερη συνεισφορά απο το Υπόβαθρο των Κυκλάδων σε σχέση με την Σέριφο και Μύκονο. Τα μεταλλεύματα της Σύρου καταγράφουν σχεδόν πανομοιότυπες τιμές 87Rb/86Sr και 87Sr/86Sr(i) και φαίνεται πως σχετίζονται με τον λευκογρανίτη της Τήνου, ο οποίος προτείνεται και ως πιθανή πηγή των ρευστών που αποθέσαν τα μεταλλεύματα αυτά. Η χρονολόγηση Re-Os υποδηλώνει κοινή πηγή για τα μεταλλεύματα της Σύρου στην Αζόλιμνο, τον Τούρλο και τον Ρόζο (στάδιο Ι-πυρίτης από τη Σύρο), η οποία είναι πιθανώς ο λευκογρανίτης της Τήνου. Αναγνωρίστηκαν στο κεντρικό τμήμα της Αττικοκυκλαδικής Μάζας, τρια κύρια επεισόδια διαχωρισμού υγρής/αέριας φάσης, τα οποία πιθανότατα συνέβησαν στους ~ 175º ± 10 °C, ~ 250º ± 10 °C και ~ 325º ± 10 °C, ως αποτέλεσμα βρασμού ή αναβρασμού CO2. Οι πιέσεις κατά την απόθεση των μεταλλοφοριών στην Σύρο κυμαίνονταν από ~ 220 έως ~ 380 bar, σε θερμοκρασία ~ 250ºC και ~ 325ºC, όπου σημειώθηκε διαχωρισμός φάσης, που αντιστοιχεί σε βάθος απόθεσης που κυμαίνεται από ~ 1,0 έως ~ 2,8 km. Έτσι φαίνεται ότι η απόθεση του μεταλλεύματος συνέβαινε ταυτόχρονα με τεκτονική ανύψωση κατά ~ 1,7 km του υδροθερμικού συστήματος της Σύρου.
Appears in Collections:Τμήμα Γεωλογίας (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Spiliopouloy(geo).pdf22.41 MBAdobe PDFView/Open

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.