background image

                                                 397

THE TERTIARY EVROS VOLCANIC ROCKS (GREECE): PETROLOGY AND GEOCHRONOLOGY

GEOLOGICA CARPATHICA, 55, 5, BRATISLAVA, OCTOBER 2004

397–409

Introduction

The geology of eastern Macedonia and Thrace in northeast-

ern Greece, is characterized by widespread Tertiary igneous

rocks, both volcanic and plutonic (Fig. 1). The magmatism

which  produced  these  rocks  was  mostly  calc-alkaline  to

high-K calc-alkaline in character, with subordinate shosho-

nitic rocks. The volcanic rocks crop out mostly in the central

and eastern Hellenic Rhodope Massif (HRM) and Circum-

Rhodope  Belt  (CRB)  (Fig. 1),  and  continue  to  the  north

into Bulgarian territory (Yanev et al. 1998 and references

therein).

The volcanic products are associated with the intensive Ter-

tiary volcanic activity affected the Balkan Peninsula, and are

regarded  as  the  result  of  the  underthrusting  of  the  African

plate below the southern European margin. Although the evo-

lution of the volcanism has been reconstructed in detail in the

central Aegean Sea (Innocenti et al. 1982; Fytikas et al. 1985;

Pe-Piper 1994), it has only partly been investigated (Innocenti

et  al.  1984;  Eleftheriadis  1995;  Christofides  et  al.  2001)  in

northeastern Greece.

Here, new petrological, geochemical, and geochronological

(K/Ar) data are presented for the Evros volcanic rocks (EVR)

in Thrace, and general aspects of their origin and evolution are

THE TERTIARY EVROS VOLCANIC ROCKS

(THRACE, NORTHEASTERN GREECE): PETROLOGY AND

K/Ar GEOCHRONOLOGY

GEORGIOS CHRISTOFIDES

1

, ZOLTÁN PÉCSKAY

2

, GEORGIOS ELEFTHERIADIS

1

,

TRIANTAFYLLOS SOLDATOS

1

 and ANTONIOS KORONEOS

1

1

Department of Mineralogy, Petrology and Economic Geology, Aristotle University of Thessaloniki,

54124 Thessaloniki, Greece; christof@geo.auth.gr

2

ATOMKI, Institute of Nuclear Research, Hungarian Academy of Sciences, Bem tér 18/C, 4026 Debrecen, Hungary;

pecskay@moon.atomki.hu

(Manuscript received July 4, 2003; accepted in revised form April 19, 2004)

Abstract: The Tertiary Evros volcanic rocks (EVR) crop out in northeastern Greece (Thrace), in close association with

fault-controlled sedimentary basins, formed in an extensional regime. Three volcanic areas, called the Loutros-Feres-

Dadia, Kirki-Esimi and Mesti-Petrota after the corresponding basins, could be distinguished. The rock bulk chemistry

shows features of calc-alkaline to high-K calc-alkaline and, locally, shoshonitic rock series. Compositional variations

indicate magmatism of convergent margins. The EVR form lava flows, domes, dykes and abundant pyroclastics. Their

chemical composition ranges from basaltic andesite to rhyolite through andesite, trachyandesite, trachydacite and dacite.

The basaltic andesites are two-pyroxene rocks, while the andesites are either pyroxene andesites or biotite-hornblende

andesites. The trachyandesites and trachydacites have pyroxenes and biotite. The dacites mostly have biotite and horn-

blende and locally pyroxene. Rhyolites have mainly biotite and rarely hornblende. All the rocks are porphyritic with

glassy, holocrystalline or semicrystalline textures. The K/Ar ages range from 33.4 to 19.5 Ma, establishing an Oligocene

(33.4–25.4 Ma) and an Early Miocene (22.0–19.5 Ma) volcanic activity. Intercalations, however, of pyroclastic materi-

als with Priabonian clastic sediments indicate that the volcanic activity started earlier than the Oligocene. Two main

groups of rocks have been distinguished, the PxBt group comprising basaltic andesite, pyroxene andesites, trachyandesites

and trachydacites, and the HblBt group comprising hornblende-biotite andesite, dacite and rhyolite. On the basis of the

rock chemistry two parallel, sub-parallel or cross-cutting geochemical trends are distinguished, indicating different

evolutionary histories for them. The Sr isotopic composition differs in the two groups, with Sr I.R. ranging between

0.7057 and 0.7074 in the PxBt group, and between 0.7071 and 0.7080 in the HblBt group. The PxBt group was evolved

through an open system process (MFC — mixing plus fractional crystallization) in which basaltic andesite and trachydacite

represent the basic and the acid end-members respectively. Although assimilation plus fractional crystallization is not

excluded, MFC between a basic end-member, similar to the HblBt andesites, and an acid end-member, having rhyolitic

composition, is suggested as a possible process for the evolution of the HblBt group. The parental magmas for the

evolution of the PxBt group originate in an inhomogeneous and strongly metasomatized mantle through a slight modifi-

cation of a primary basaltic melt. The parental magma for the evolution of the HblBt group could be a hybrid magma of

the PxBt group, which evolves, under different conditions, to give the HblBt group rocks. Although the involvement of

a mantle component cannot be excluded for the origin of the rhyolitic melts, partial melting of crustal material (amphibo-

lite, basalt, andesite, gneisses, pelites, greywackes), under various P-T conditions, are responsible for the genesis of

melts similar to the less evolved rhyolites.

Key words: Greece, Evros, geochemistry, petrology, volcanics,  K/Ar age.

background image

398

CHRISOFIDES, PÉCSKAY, ELEFTHERIADIS, SOLDATOS and KORONEOS

considered, aiming at the understanding of the volcanic histo-

ry of the area.

Geological setting

The EVR, which are named after Evros River (Fig. 1) and

the Evros County, crop out in the eastern parts of the HRM

and CRB in Thrace. The HRM is a polymetamorphic terrain

that  extends  along  the  Greek-Bulgarian  borders  and  covers

eastern Macedonia and Thrace in Greece, and southern Bul-

garia.  The  HRM  is  situated  between  the  Balkan  belt  to  the

north and the Dinarides-Hellenides to the south-southwest. It

is  bounded  to  the  west  by  the  Serbo-Macedonian  Massif

(SMM),  a  structurally  complex  domain  of  predominantly

high-grade  metamorphic  rocks  and  numerous  granitoids

mainly of Jurassic and Tertiary age. The HRM and SMM are

now regarded as a “single major element of the Tethyan oro-

genic system” (Burg et al. 1995) formed through deep level

subduction–accretion processes acting on Paleozoic-Mesozo-

ic precursors (Barr et al. 1999). The interpretation of Rhodope

as  a  fragment  of  pre-Alpine  age  (possibly  of  Hercynian  or

Precambrian) is rejected (Ricou et al. 1998).

The CRB comprises a Late Paleozoic and Mesozoic mar-

ginal volcano-sedimentary narrow belt consisting of phyllites,

schists, crystalline limestones and marbles (Kauffman et al.

1976;  Kockel  et  al.  1977;  De  Wet  et  al.  1989;  Ioannidis

1998),  bordering  both  the  HRM  to  the  southeast  and  the

Fig. 1. Geological sketch map of the central eastern Hellenic Hinterland. AZ — Axios (Vardar) Zone; CRB — Circum-Rhodope Belt;

SMM — Serbo-Macedonian Massif; HRM — Hellenic Rhodope Massif; UTU — Upper Tectonic Unit; LTU — Lower Tectonic Unit.

Plutonic and volcanic outcrops are shown. EVR — Evros volcanic rocks. F.Y.R.O.M. — Former Yougoslavian Republic of Macedonia.

SMM to the west (Fig. 1). It was subjected to a Late Jurassic–

Early Cretaceous low-grade metamorphism associated with the

main  CRB  foliation,  subparallel  to  the  bedding  (Vergely

1984).  Ricou  et  al.  (1998)  reject  the  concept  of  a  Mesozoic

CRB  as  a  stratigraphic  Rhodope  cover.  Instead  they  support

the idea of a two-fold classification as roof greenschists (Alexan-

droupolis  and  Mandrica  schists  roofing  the  eastern  Rhodope)

and the western greenschists (Mesozoic Chalkidiki sediments).

Major  thrust  zones  separate  HRM  into  distinct  geological

units. On the basis of geological and petrological criteria, the

western and central HRM is distinguished into an Upper Tec-

tonic  Unit  (UTU)  or  Sideronero  Unit  and  a  Lower  Tectonic

Unit (LTU) or Pangeon Unit (Papanikolaou & Panagopoulos

1981;  Mposkos  1989;  Kilias  &  Mountrakis  1990),  separated

by an approximately SSE–NNW striking thrust plane, the Nes-

tos thrust.

The  metamorphic  basement  of  the  HRM  is  made  up  of

schists,  gneisses  and  amphibolites,  marbles  and  ultramafic

rocks.  Its  metamorphic  history  is  rather  complicated  and  is

characterized by an ultra high pressure metamorphism (Mpos-

kos et al. 2001; Liati et al. 2002), an eclogite-facies metamor-

phism,  subsequently  overprinted  in  the  amphibolite-facies

metamorphism,  followed  by  a  greenschist-facies  metamor-

phism (Liati & Seidel 1996 and references therein). The HRM

was  not  metamorphosed  as  a  single  geotectonic  element  but

rather consisted of different fragments subducted and exhumed

at  different  times  (Liati  et  al.  2002).  The  metamorphism  in

eastern Rhodope is significantly older (ca. 74 Ma) than in the

background image

                                                 399

THE TERTIARY EVROS VOLCANIC ROCKS (GREECE): PETROLOGY AND GEOCHRONOLOGY

central part of it. The metamorphic basement of the HRM, par-

ticularly the eastern part, and CRB is covered by a clastic Lu-

tetian sequence consisting of basal conglomerates, sandstones

and nummulitic limestones.

A  characteristic  feature  of  the  Tertiary  evolution  of  the

HRM and the CRB is the presence, at their margins and on

them,  of  fault-controlled  (depression)  sedimentary  basins,

formed under tensional tectonics, following an intense Eocene

orogenic phase, which affected all the Inner Hellenides. The

formation of the basins, with which the Tertiary magmatism is

associated, started in the Middle Eocene (Lutetian) and lasted

up to the Pliocene. The Evros area contains three large basins,

Maronia-Petrota, Kirki-Esimi and Feres-Soufli-Dadia (Fig. 2),

as  well  as  a  number  of  smaller  basins  (Papadopoulos  1979,

1980, 1982).

The change of the paleogeographical conditions, in the vari-

ous basins, started in the Late Eocene. The environment in the

Maronia-Petrota Basin was transitional and sub-aerial, and the

deposition  of  volcanic  products  continued  right  through  the

Oligocene (Innocenti et al. 1984). The volcanic products com-

prise a series consisting of pyroclastic layers with intercala-

tions, at its basal part, of conglomeratic layers composed of

volcanic elements associated locally with lahars. In the upper

part of the series, lava flows predominate, overlying an ignim-

britic sequence (Frass et al. 1990).

In the Kirki-Esimi Basin, strong subsidence conditions per-

sist, with deposition of volcano-sedimentary products (marly

sandstones and claystones of Priabonian age dominate), fol-

lowed in places by intercalations of volcanic products, repre-

sented mainly by lava flows, domes, associated with rare vol-

canic agglomerates (Innocenti et al. 1984).

The Feres-Soufli-Dadia Basin is the widest and the most af-

fected by subsidence. Its geology comprises a Lutetian basal

clastic sequence, Priabonian sandstones, marls, and conglom-

erates, and an Oligocene sequence of marly and clayey sedi-

ments.  The  volcanic  products,  mostly  sub-aqueous  and  sub-

aereal pyroclastic deposits, are intercalated in the Priabonian

and Oligocene sequence. Several ignimbritic units are seen in

the  Oligocene  sequence  as  well  as  lava  flows,  domes  and

dykes.

Tertiary magmatic activity

The volcanic rocks are widespread in northeastern Greece

particularly  in  eastern  Macedonia  and  Thrace  (Fig. 1).  Two

major  volcanic  provinces  have  been  defined,  one  north  of

Xanthi town, known as the Kalotycho volcanics (Eleftheriadis

&  Lippold  1984;  Innocenti  et  al.  1984;  Eleftheriadis  1995),

and one in western Thrace, known as the Evros volcanic rocks

(EVR)  (Rentzeperis  1956;  Sideris  1973;  Eleftheriadis  et  al.

1989;  Frass et al. 1990; Karafoti & Arikas 1990; Arikas &

Voudouris 1998; Christofides et al. 2001).

According  to  geochronological  and  stratigraphic  data  the

volcanism in the area started in Middle Eocene times produc-

ing  abundant  pyroclastics  and  ignimbrites,  although  a  few

Fig. 2. Geological map of the Evros volcanic rocks. K/Ar ages are shown.

background image

400

CHRISOFIDES, PÉCSKAY, ELEFTHERIADIS, SOLDATOS and KORONEOS

andesitic products with supposed Priabonian age, crop out in

Feres-Dadia area (Skarpelis et al. 1987). The volcanic activity

culminated during the Late Oligocene (Innocenti et al. 1984)

with eruption of high-K calc-alkaline to shoshonitic volcanics

of mostly intermediate composition. Pyroclastics, interlayered

with  Oligocene  sediments,  rhyolitic  ignimbrites  a  few  hun-

dreds meters thick, breccias, lava flows, dykes and domes of

basaltic andesite to rhyolite composition are also present. Vol-

canism ended in the Miocene with both acid and intermediate

volcanic  products  (Eleftheriadis  et  al.  1994;  Innocenti  et  al.

1994; Vlahou et al. 2001).

The volcanism of northeastern Greece, including the EVR,

was developed after the thickening/uplift of the Hellenic Oro-

gen and its subsequent extensional collapse. It shows a “bimo-

dal” character, in the sense that intermediate (andesitic) and

acid (rhyolitic) compositions dominate while compositions in

between them (latitic) are restricted. This bimodal character is

atypical for convergent plate margins but common for mag-

matism related to lithospheric delamination or continental rift-

ing (Yanev et al. 1998). If the volcanic products in the Bulgar-

ian Rhodope Massif (Harkovska et al. 1989) and the Aegean

volcanism (Fytikas et al. 1985) are considered, it is obvious

that there is a southward migration of the volcanic activity.

Pamiæ  et  al.  (2002  and  references  therein)  reviewing  the

geophysical, geological, petrological and geochemical data of

the Late Paleogene magmatic associations of the Periadriatic–

Sava–Vardar Magmatic Belt (PSVMB), including the Helle-

nides,  support  the  view  that  the  geodynamic  evolution  of

these magmatic associations was related to the Africa-Eurasia

Suture Zone, which was dominated by break-off of the sub-

ducted  lithospheric  slab  of  the  Mesozoic  oceanic  crust,  at

depths of 90–100 km.

Petrography

The  EVR  comprise  intermediate  and  acid  rocks  (Fig. 2),

which have been classified according to the TAS (Total Alkali

vs. Silica) diagram of Le Maitre (1989) as basaltic andesites,

andesites,  trachyandesites,  dacites,  trachydacites,  and  rhyo-

lites (Fig. 3). The trachyandesites are further subdivided into

Fig. 3. Total alkali vs. silica (TAS) classification of the Evros vol-

canic rocks (after Le Maitre 1989).

Fig. 4. a — Columnar jointing in rhyolites from Loutros-Feres-Dadia area. b — Lahar from Mesti area.

latites (5 samples) and benmoreites (2 samples) according to

Na

2

O and K

2

O contents. Here, we use the general term tra-

chyandesites. For simplicity three volcanic areas could be dis-

tinguished (Fig. 2): a — Loutros-Feres-Dadia, b — Kirki–Esi-

mi,  c — Mesti-Petrota,  corresponding  to  the  host  depression

basins.  In  each  area  both  intermediate  and  acid  lavas  are

present  in  association  with  pyroclastics.  In  the  northeastern

and  southwestern  parts  of  the  Loutros-Feres-Dadia  area  the

acid  rocks,  mostly  rhyolites,  dominate  while  in  the  middle

part andesite and to a lesser extent dacite are the prevailing

rock-types. Lava flows and domes, in some cases exhibiting

columnar jointing (Fig. 4a), are very often associated with py-

roclastics. The latter, in most cases, are intruded or covered by

the former. In the Kirki-Esimi area the most widespread rock

is  andesite,  often  with  columnar  jointing.  Rhyolites  are

present in the form of a dense net of NW–SE trending dykes

in the northeastern part of the area. The overall width of the

dykes  varies  from  a  few  tens  of  centimeters  to  hundreds  of

meters  whereas  their  length  extends  from  tens  of  meters  to

some kilometers. Dacites occur mostly in the eastern part of it,

west  of  Esimi  village.  In  the  Mesti-Petrota  area,  andesite  is

again  the  prevailing  rock  followed  by  dacite  and  rhyolite.

background image

                                                 401

THE TERTIARY EVROS VOLCANIC ROCKS (GREECE): PETROLOGY AND GEOCHRONOLOGY

Fig. 5.  Microphotographs  from  the  Evros  volcanic  rocks.  a  —  Pyroxene  andesite  (crossed  Nicols);  b  —  Hornblende-biotite  andesite

(crossed Nicols); c — Rhyolite with perlitic texture (parallel Nicols); d — Rhyolite with sphaerolitic texture (parallel Nicols).

Rhyolitic  ignimbrites,  strongly  welded,  tuffs  and  lahars

(Fig. 4b) are widespread.

All rocks show porphyritic texture with groundmass rang-

ing between 40 and 80 wt. %. Phenocrysts are more abundant

(20  to  60 wt. %)  in  basaltic  andesites  and  andesites  than  in

dacites and rhyolites (30 to 50 wt. %). Basaltic andesites con-

tain mainly plagioclase (An

90

–An

50

) and clino- and orthopy-

roxene phenocrysts, set in a semicrystalline to hollocrystalline

groundmass  (Fig. 5a).  Andesites  are  distinguished  into  two

groups  namely  the  pyroxene  andesites  and  the  biotite-horn-

blende  andesites  (Fig. 5b).  Hornblende-biotite  andesites  are

found mainly in the Kirki-Esimi and Loutros-Feres-Dadia ar-

eas. Trachyandesites and trachydacites have pyroxenes and bi-

otite. Dacites and rhyolites consist of plagioclase (An

60

–An

20

),

sanidine (Or

75–65

), quartz, biotite and subordinate hornblende

set in a glassy or semiglassy matrix, which very often exhibits

very nice perlitic and sphaerolitic textures (Fig. 5c,d). Apatite,

titanite and zircon are accessories in all rocks. More informa-

tion on the petrography and geology of the EVR can be found

in Rentzeperis (1956).

Two groups of rocks could be distinguished, on the basis of

their  mineralogy.  The  first  group  consists  of  the  basaltic

andesites, the pyroxene andesites, the trachyandesites and the

trachydacites and it will be hereafter referred to as the PxBt

group  since  it  is  characterized  by  the  presence  of

pyroxenes±biotite. The second group comprises the biotite-

hornblende andesites, the dacites and the rhyolites, and will

be referred to as the HblBt group.

Analytical techniques

The  rock  analyses  were  performed  by  XRF  following

Brown’s et al. (1973) method. Pressed pellets were used. The

operating conditions were 60 kV and 40 mA. A Cr tube was

used for major elements, a Rh tube for Nb, Zr, Y, Sr and Rb,

and a Au tube for the other trace elements.

Minerals were analysed by Energy Dispersive Spectrometry

(EDS) at the laboratory of Electron Microscopy, University of

Thessaloniki, Greece. Mineral phases were imaged with back-

scattered electrons (BSE) and quantitatively analysed using a

LINK AN 1000 EDS microanalyser attached to a JEOL JSM-

840 Scanning Electron Microscope. The operating conditions

were 15 kV accelerating potential, beam current 3 nA, surface

electron beam 1 µm

2

 and counting time 80 seconds. The ZAF-

4/FLS software provided by LINK was used for corrections.

Minerals  (albite,  orthoclase,  diopside,  wollastonite,  olivine,

periclase) and pure metals were used as standards.

K/Ar age determinations were performed at the ATOMKI

Institute for Nuclear Research of the Hungarian Academy of

Sciences, Debrecen. Both whole rock (lavas and a few tuffs)

and biotite separates were analysed.

background image

402

CHRISOFIDES, PÉCSKAY, ELEFTHERIADIS, SOLDATOS and KORONEOS

Table 1: K/Ar dating of selected samples from the Evros volcanic rocks.

Representative rock samples of about 1 kg each were col-

lected, on the basis of their freshness and purity. After crush-

ing, approximately 20 g of the 300–200 µm size fraction was

taken, washed and oven dried. A portion of it was ground in

an  agate  mortar  and  used  for  potassium  analysis.  Powdered

samples were treated with a mixture of acids (HF, HNO

3

 and

H

2

SO

4

) in teflon beakers and finally dissolved in 0.2 M HCl.

The potassium analysis was carried out by flame photometry

with a Na buffer and Li internal standard. Multiple runs of in-

ter-laboratory standards (Asia 1/65, LP-6, HD-B1) indicated

the accuracy and reproducibility to be within 2–3 %.

 For argon analysis the samples were wrapped in aluminium

foil and copper sieve, preheated for about 24 h at 150–200 

o

C

in a vacuum. The argon was extracted at about 1500 

o

C in Mo

crucibles, in a previously backed stainless steel vacuum sys-

tem. Reactive gases were purified by Ti and SAES getters and

liquid nitrogen traps. Argon was analysed using an isotope di-

lution method (

38

Ar spike was added from gas pipette system)

in a 15 cm radius sector-type mass spectrometer, used in static

mode, with a single collector system designed and constructed

by Balogh (1985), at the Institute of Nuclear Research of the

Hungarian Academy of Sciences (ATOMKI), Debrecen, Hun-

gary. Carefully checking of mass discrimination of the mass

spectrometer is routinely carried out with atmospheric argon

before the samples are run in the mass spectrometer. Details of

the instruments, the applied methods and results of calibration

have been described elsewhere (Balogh 1985).

Atomic constants suggested by Steiger & Jäger (1977) were

used for calculating the ages. All analytical errors represent

one standard deviation (i.e. 68 % analytical confidence level).

Since we base our analytical errors on the long term stability

of instruments and on the deviation of our results obtained on

standard samples from the interlaboratory mean the analytical

errors are likely to be overestimated.

K/Ar geochronology

The K/Ar ages obtained range from 33.4 to 19.5 Ma (Fig. 2;

Table 1), which enabled us to broadly distinquish two periods

of volcanic activity: a) in the Oligocene (33.4–25.4 Ma) and

b) in the Early Miocene (22.0–19.5 Ma). K/Ar ages reported

by Innocenti et al. (1984), range between 33 and 24 Ma. Mi-

ocene ages are reported for the first time for the EVR. Howev-

er, volcanic activity of this age is documented by K/Ar and

Rb/Sr dating on both whole rock and minerals on Samothraki

Island (Fig. 1) (Eleftheriadis et al. 1994; Vlahou et al. 2001)

and on Limnos Island (Innocenti et al. 1994) in the northern

Sample 

Rock-type 

Area* 

SiO

2

 (wt.%) 

Dated 

fraction** 

K% 

40

Ar rad % 

40

Ar  rad 

(ccSTP/g)  

´ 10

–6

 

K/Ar age 

(Ma) 

± Error 

FLE3 

Basaltic andesite 

LFD 

53.87 

w.r. 

0.80 

45.0 

0.613 

19.60 

0.86 

FKR40 

Basaltic andesite 

LFD 

54.98 

w.r. 

1.01 

64.4 

1.259 

31.66 

1.26 

MES3 

Basaltic andesite 

MP 

55.77 

w.r. 

1.44 

59.2 

1.320 

29.12 

1.18 

FG101 

Andesite (Px) 

LFD 

55.53 

w.r. 

1.73 

37.4 

1.415 

20.92 

1.00 

FKP30 

Andesite (Px) 

LFD 

57.49 

w.r. 

2.13 

38.5 

2.517 

30.15 

1.42 

MAA1 

Andesite (Px) 

MP 

57.90 

w.r. 

1.75 

76.3 

1.948 

28.39 

1.09 

MSR12 

Andesite (Px) 

KE 

58.61 

w.r. 

1.59 

42.6 

1.365 

21.92 

0.99 

CEP16 

Andesite (Px) 

MP 

58.90 

w.r. 

1.81 

47.7 

1.926 

27.20 

1.17 

FK31 

Andesite (Bt-Hbl) 

LFD 

60.40 

w.r. 

2.52 

79.5 

2.837 

28.73 

1.10 

MSR13 

Andesite (Bt-Hbl) 

KE 

60.73 

w.r. 

1.64 

36.7 

1.628 

25.42 

1.22 

FT2 

Andesite (Bt-Hbl) 

LFD 

61.16 

w.r. 

2.09 

75.6 

2.646 

32.29 

1.24 

AK6 

Andesite (Bt-Hbl) 

KE 

62.25 

w.r. 

1.74 

72.7 

2.171 

31.83 

1.23 

FKP31 

Trachyandesite 

LFD 

55.12 

w.r. 

2.89 

73.2 

3.124 

27.58 

1.07 

FP6 

Trachyandesite 

LFD 

58.18 

w.r. 

1.84 

68.1 

2.208 

30.68 

1.20 

FL14 

Trachyandesite 

LFD 

59.99 

w.r. 

2.26 

73.2 

2.612 

29.46 

1.14 

MAS20 

Trachydacite 

MP 

63.81 

w.r. 

4.26 

77.3 

4.988 

29.89 

1.15 

MAS21 

Trachydacite 

MP 

64.10 

w.r. 

4.31 

85.3 

5.006 

29.61 

1.12 

FI10 

Dacite 

LFD 

65.70 

w.r. 

2.00 

39.5 

2.624 

33.40 

1.55 

FK30 

Dacite 

LFD 

66.79 

w.r. 

1.92 

36.0 

2.182 

29.00 

1.42 

FLE1 

Dacite 

LFD 

68.23 

w.r. 

2.39 

81.1 

3.026 

32.28 

1.23 

FT1 

Dacite 

LFD 

68.79 

w.r. 

1.94 

59.1 

2.540 

33.35 

1.35 

CEP14 

Dacite 

MP 

 

Bt 

6.05 

89.2 

6.984 

29.44 

1.11 

FLK5 

Rhyolite 

LFD 

69.22 

w.r. 

3.06 

71.8 

2.511 

20.99 

0.82 

FPL1 

Rhyolite 

LFD 

71.09 

w.r. 

3.49 

69.1 

3.657 

26.77 

1.05 

FF21 

Rhyolite 

LFD 

71.36 

w.r. 

3.72 

71.7 

3.197 

21.96 

0.85 

FLE2 

Rhyolite 

LFD 

71.54 

w.r. 

2.16 

55.9 

2.824 

33.26 

1.36 

FL10 

Rhyolite 

LFD 

71.69 

w.r. 

6.85 

77.5 

5.228 

19.53 

0.75 

FD20 

Rhyolite 

LFD 

72.16 

w.r. 

3.69 

74.2 

4.043 

27.98 

1.08 

FLY1 

Rhyolite 

LFD 

79.09 

w.r. 

2.71 

43.3 

3.248 

30.58 

1.37 

CEP17 

Rhyolite 

LFD 

 

Bt 

6.65 

87.1 

8.009 

30.70 

1.16 

CEP18B 

Rhyolite 

LFD 

 

Bt 

7.03 

41.1 

7.800 

28.30 

1.29 

CEP19 

Rhyolite 

LFD 

 

Bt 

7.23 

69.9 

7.182 

25.37 

0.99 

CEP21A 

Rhyolite 

LFD 

 

Bt 

6.36 

87.3 

7.525 

30.16 

1.14 

CEP21B 

Rhyolite 

LFD 

 

Bt 

6.32 

86.3 

7.122 

28.77 

1.09 

* LFD — Loutros-Feres-Dadia; KE — Kirki-Esimi; MP — Mesti-Petrota.  ** w.r. — whole-rock; Bt — biotite 

background image

                                                 403

THE TERTIARY EVROS VOLCANIC ROCKS (GREECE): PETROLOGY AND GEOCHRONOLOGY

Table 2:  Major and trace element XRF analyses of selected samples from the Evros volcanic rocks.

Basaltic 

Andesite 

Trachy- 

Trachy- 

Andesite 

andesite 

(Px) 

andesite 

dacite 

(Hbl-Bt) 

Rock-type 

Sample 

FLE3 

FG101 

FG100 

MAS20 

AK3 

Dacite 

FT1 

Rhyolite 

FD20 

SiO

2

 (wt.%) 

        53.87 

       55.53 

       56.68 

       63.81 

       61.27 

       68.79 

       72.16 

TiO

          0.81 

         0.90 

         0.79 

         0.49 

         0.49 

         0.55 

         0.28 

Al

2

O

        16.83 

       17.65 

       17.67 

       14.62 

       16.03 

       15.05 

       13.41 

Fe

2

O

          8.00 

         7.75 

         7.00 

         4.15 

         5.44 

         2.32 

         1.64 

MnO 

          0.10 

         0.11 

         0.10 

         0.09 

         0.05 

         0.02 

         0.02 

MgO 

          4.76 

         1.77 

         2.22 

         2.08 

         3.53 

         1.59 

         0.98 

CaO 

          8.97 

         8.35 

         8.04 

         3.99 

         4.74 

         4.82 

         2.32 

Na

2

          3.26 

         2.84 

         3.40 

         2.27 

         4.08 

         3.48 

         1.63 

K

2

          0.99 

         2.10 

         2.93 

         5.29 

         2.19 

         2.38 

         4.63 

P

2

O

          0.17 

         0.20 

         0.24 

         0.25 

         0.14 

         0.14 

         0.07 

LOI 

          2.19 

         2.91 

         0.92 

         2.47 

         1.72 

         0.66 

         2.95 

Total 

        99.95 

      100.11 

       99.99 

       99.51 

       99.68 

       99.80 

      100.09 

Nb (ppm) 

    5 

    7 

    7 

  11 

    5 

    6 

  11 

Zr 

146 

187 

193 

194 

134 

145 

146 

  26 

  29 

  27 

  21 

  20 

  26 

  27 

Sr 

390 

487 

489 

454 

296 

314 

327 

Rb 

  83 

184 

112 

214 

  80 

  80 

168 

Zn 

114 

117 

101 

  79 

  89 

  63 

  57 

Cu 

  68 

  38 

  42 

  25 

  16 

  14 

    5 

Ni 

  33 

  14 

  12 

  20 

    6 

    7 

    2 

Cr 

  92 

  47 

  41 

  44 

  35 

  33 

  23 

Ce 

  79 

  88 

  91 

  65 

  81 

105 

130 

Nd 

  24 

  34 

  25 

  36 

  15 

  26 

  24 

166 

154 

126 

  94 

  83 

  71 

  18 

La 

  27 

  41 

  45 

  79 

  36 

  70 

  82 

Ba 

595 

534 

507 

995 

470 

572 

430 

Sc 

  36 

  23 

  19 

  13 

  16 

  13 

    7 

 

Aegean  Sea.  The  products  of  the  Oligocene  volcanism  are

much more widespread than those of the Miocene. However,

more, shorter, periods of activity could be distinguished, if de-

tails of the stratigraphy and the spatial distribution of the vol-

canic  products  are  taken  into  account.  Moreover,  intercala-

tions  of  pyroclastic  materials  with  Priabonian  clastic

sediments  indicate  that  the  volcanic  activity  started  earlier

than the Oligocene, possibly in the Middle Eocene.

Within a single volcanic area (basin), the maximum differ-

ence in age (w.r.) is observed in the Loutros-Feres-Dadia area,

where the age of the intermediate and acid rocks ranges be-

tween 32 and 20 Ma and 33 and 20 Ma respectively. In the

Kirki-Esimi area, the age of the intermediate rocks (no data

are  available  for  the  acid  rocks)  ranges  between  32  and

22 Ma, and in the Mesti-Petrota area between 29 and 27 Ma.

In the last area the age of the acid rocks is about 30 Ma. It is

obvious, according to the available data, that the volcanic ac-

tivity continued up to the Miocene with the most recent volca-

nic products limited to the Loutros-Feres-Dadia area. A tem-

poral  gap  of  about  3 Ma  has  been  noticed  between  the

Oligocene and the Miocene volcanic activity.

“Bimodality”  is  present  in  each  volcanic  period,  with  re-

peated acid and intermediate phases having, in general, simi-

lar ages. Compared with the east Rhodope volcanism in Bul-

garia (Yanev et al. 1998) the Evros volcanism seems to follow

it. However, in the Evros area the volcanic activity continues

up to the Early Miocene. Moreover, it culminated during the

Late Oligocene.

Geochemistry

The analysed EVR have a wide spectrum of silica content,

ranging from 54 to 79 wt. % (Table 2). They show features of

orogenic  volcanic  rocks,  such  as  the  absence  of  Fe  enrich-

ment, the low TiO

2

 content (<0.90 wt. %), and the K

2

O/Na

2

O

ratios,  which  is  close  to  unity  for  many  silicic  rocks.  Their

bulk chemical compositions indicate affinities of calc-alkaline

to high-K calc-alkaline and shoshonite series (Fig. 6), charac-

teristic of subduction related rock series (Wilson 1989).

The  two  groups  of  rocks,  namely  PxBt  and  HblBt,  men-

tioned in the Petrography section, clearly define two separated

geochemical trends, which could be distinguished on various

variation diagrams such as on the K

2

O, P

2

O

5

 and MgO dia-

grams (Fig. 7). In the PxBt group, two samples from the Ma-

ronia area, showing shoshonite composition, deviate from the

general potash trend. In the variation diagrams all major ele-

ments, except K

2

O, decrease with increasing silica content in

both groups. P

2

O

5

 behaviour is different in the two groups, in-

creasing  in  the  PxBt  and  decreasing  in  the  HblBt  group.  In

Fig. 8 the compositional variations of selected trace elements

are shown. The distinction of the analysed rocks into the two

above mentioned trends is obvious also in nearly all trace ele-

ment diagrams. Rb, Ba, Ce and Nd increase with silica in both

groups, although the last two show some scatter in the HblBt

group. Sr and Zr increase in the PxBt group and decreases (Sr)

or remains constant (Zr) in the HblBt group. Cu and V de-

crease in both groups. Y decreases in the PxBt group and is

background image

404

CHRISOFIDES, PÉCSKAY, ELEFTHERIADIS, SOLDATOS and KORONEOS

scattered in the HblBt group, while Cr is scattered in the PxBt

group  and  decreases  in  the  HblBt  group.  The  two  trends,

which have been defined by the PxBt and the HblBt group re-

spectively, are confirmed by some element–element diagrams,

on which they are much more distinct (Fig. 9). It must be no-

ticed here that rhyolites, which show quite extensive internal

variability, could be regarded as establishing a separate group.

The same is not valid for dacites, although in CaO and TiO

2

vs.  SiO

2

  diagrams  they  deviate  from  the  andesite-rhyolite

trend.

Selected MORB-normalized multi-element patterns of the

investigated rocks are shown in Fig. 10. In each group the pat-

terns are similar exhibiting strong depletion in the HFSE rela-

tive to LILE (large ion lithophile elements), with distinct neg-

ative Nb, P and Ti anomalies, indicative of convergent plate

margin magmatism.

The  two  groups  have  different  Sr  isotopic  compositions.

The PxBt group has lower Sr I.R., than the HblBt group. In

Fig. 6. K

2

O vs. SiO

2

 classification of the Evros volcanic rocks (after

Peccerillo & Taylor 1976).

Fig. 8.  Trace  element  variation  diagrams  for  the  Evros  volcanic

rocks.

Fig. 7.  Major  element  variation  Harker  diagrams  for  the  Evros

volcanic rocks.

background image

                                                 405

THE TERTIARY EVROS VOLCANIC ROCKS (GREECE): PETROLOGY AND GEOCHRONOLOGY

both groups the Sr I.R. increases with silica, ranging between

0.7057  and  0.7074,  and  between  0.7071  and  0.7080  in  the

PxBt and the HblBt group respectively.

Discussion

Mineralogy, major and trace element geochemistry, and Sr

isotope composition of the rocks investigated, tend to support

the following: i) the existence of two distinct rock groups, the

PxBt and the HblBt, which have different evolutionary paths,

ii) basaltic andesites, pyroxene andesites, trachyandesites and

trachydacites constitute the first group while the second group

comprises biotite-hornblende andesites, dacites and rhyolites.

iii) the members of each group are the results of a single evo-

lutionary  process,  iv)  the  existence  of  an  evolutionary  rela-

tionship between the two groups is ruled out as indicated by

the parallel, sub-parallel or cross-cutting trends of various ele-

ments of them.

The  isotopic  composition  of  each  group  favours  an  open

rather  than  a  closed  system  process.  In  particular  the  PxBt

group could be the result of a mixing or an MFC (mixing plus

fractional crystallization) process with high r (rate of mixing

or assimilation/rate of crystallization) value, in which the ba-

saltic  andesites  represent  the  basic  end-member,  while  the

acid end-member is represented either by the trachydacites or

by a composition close to it. The shoshonitic rocks are exclud-

ed from the above procedure. Their origin and evolution is not

discussed here due to the limited data available. However, the

origin  of  similar  potassic  rocks,  reported  by  Soldatos  et  al.

(1998)  from  Vrondou  (NE  Greece)  was  ascribed  to  partial

melting of an enriched mantle wedge under different condi-

tions  of  pressure  and/or  composition.  On  the  other  hand  an

AFC (assimilation plus fractional crystallization) is ruled out

since a fractionation process with low r, controlled mainly by

plagioclase accumulation, would result in decreasing of Sr to-

wards  the  more  evolved  rocks.  The  behaviour  of  MgO,

Fe

2

O

3tot

, CaO, Y and V implies the involvement of clinopy-

roxene and/or hornblende as residual phases. However, taking

into account that Al

2

O

3

 remains generally constant and that

hornblende  is  absent  from  the  liquid  phase  it  seems  more

probable that clinopyroxene, among the mafic minerals, has

played an important role during fractionation.

Before  going  on  to  discuss  the  evolution  of  the  HblBt

group, it is worth noting that the extensive outcrop of the rhy-

olitic rocks argues against the genesis of the rhyolitic magma

Fig. 9. Inter-element variation diagrams for the Evros volcanic rocks. Trends are shown by shaded arrows.

background image

406

CHRISOFIDES, PÉCSKAY, ELEFTHERIADIS, SOLDATOS and KORONEOS

through  a  simple  fractional  crystallization  of  an  andesitic

magma. Rather it favours the existence of an anatectic rhy-

olitic  magma,  which  could  be  the  acid  end-member  mixed

with a basic end-member, having composition similar to that

of  the  HblBt  andesites,  through  a  possible  MFC  process  to

give the HblBt group including the less acid rhyolites. This

means that some of the rhyolites are hybrid rocks. On the oth-

er hand the absence of mingling phenomena argues in favour

of an AFC process.

Following the previous discussion the parental magmas for

the evolution of the PxBt group are the basaltic andesite and

the  trachydacite  (Fig. 3)  or  a  similar  magma.  The  relatively

low values of Sr isotopes, the low silica content and the spider

diagram patterns of the basaltic andesite show genesis from an

enriched mantle. The precursor of the basaltic andesite mag-

mas could probably be a basaltic magma, which underplated

crust,  became  contaminated  and  underwent  high  pressure

fractionation (olivine, pyroxene). Fractionation took place at

the  base  of  the  crust  since  primary  magmas  usually  do  not

reach the earth’s surface in environments with thick continen-

tal crust due to their density. This explains the comparative

rarity  of  basaltic  lavas  in  continental  margin  arcs  (Wilson

1989).  The  trachydacite  magma  could  not  be  the  result  of

crustal melting since its composition does not fit the field of

any experimental crustal melts (Fig. 11). Its high LILE con-

tent  and  its  relatively  high  Sr  isotopes  suggest  an  origin  by

partial  melting  of  a  strongly  metasomatized  mantle.  This

means that the mantle in the area was inhomogeneous, which

has  been  reported  by  many  authors  (e.g.  Christofides  et  al.

1998;  Pe-Piper  et  al.  1998).  Moreover,  in  the  Maronia  area

monzonitic  rocks  having  high  LILE  values,  outcrop  (Papa-

dopoulou et al. 2001).

For the HblBt group evolution hornblende-biotite andesites

and  rhyolites  (Fig. 3)  are  regarded  as  the  parental  magmas.

The latter is regarded as the parental magma if the evolution

process is MFC. The hornblende-biotite andesites could also

be  genetically  related  to  an  inhomogenous  metasomatized

mantle by the same procedure as discussed above for the PxBt

group. Its Sr isotope composition precludes a common origin

with  the  basaltic  andesite  since  melting  of  the  same  mantle

under different degree of melting would give melts with the

same isotope composition. The starting point (hornblende-bi-

otite  andesites)  of  the  trend  of  this  group  is  nearly  always

found on the PxBt evolution line (Figs. 7, 8, 9). Taking this

into account and the similar spider diagram patterns of the two

types of andesites, the parental magma of the hornblende-bi-

otite  andesite  could  be  a  hybrid  magma  of  the  PxBt  group,

which evolves, under different conditions (e.g. higher P

H

2

0

) to

give the HblBt group rocks.

The  Sr  isotopic  composition  of  the  rhyolites  (I.R.  ranges

from 0.7069 to 0.7080) does not exclude an origin by partial

melting of an enriched mantle. Moreover, it is widely accept-

ed that such an inhomogeneous and enriched mantle exists in

the broader area. On the other hand, for the genesis of such

rhyolitic melts, extremely large masses of this mantle, under a

very low degree of melting are needed. Hence, the origin of

Fig. 10.  MORB-normalized  spider  diagrams  (normalization  after

Pearce  1983)  of  selected  samples  from  the  Evros  volcanic  rocks.

a — PxBt group; b — HblBt group; c — comparison of andesites of

the two groups.

Fig. 11.  Plot  of  the  trachydacites  and  rhyolites  on  the  Al

2

O

3

–

(Na

2

O+K

2

O+CaO)–Na

2

O+K

2

O–CaO+FeO+MgO  diagram.  Shaded

areas represent experimental melts. See text for explanation.

background image

                                                 407

THE TERTIARY EVROS VOLCANIC ROCKS (GREECE): PETROLOGY AND GEOCHRONOLOGY

the rhyolitic melts, at least the more acid ones, could be relat-

ed to partial melting of crustal rocks.

In the Rhodope Massif and the broader area crustal rocks

having silica contents greater than 60 % exist, the Sr isotopic

ratios of which ranges between 0.7066 and 0.7372 (recalculat-

ed from Soldatos et al. (2001) on the basis of 30 Ma). Numer-

ous melting experiments are reported in the literature, which

have been carried out on rocks representing the composition

of the crust (tonalites, gneisses, basalts, andesites, amphibo-

lites, pelites, greywackes) under various P-T conditions, and

which  have  produced  melts  with  variable  SiO

2

  content.

These  experimental  melts  plot  on  the  diagram  Al

2

O

3

–

(Na

2

O+K

2

O+CaO)–Na

2

O+K

2

O–CaO+FeO+MgO of  Fig. 11,

along  with  the  composition  of  the  rhyolites.  The  diagram

shows that a variety of rocks could give crustal melts, similar

to the rhyolites. In particular, rocks of amphibolitic and basal-

tic  to  andesitic  composition,  melted  under  pressure  of  0.1–

2.2 GPa and temperature of 900–1050 °C (Beard & Lofgren

1991;  Rapp  et  al.  1991;  Rapp  &  Watson  1995),  gneisses,

melted  under  pressure  of  0.1–1.5 GPa  and  temperature  of

825–1040 °C (Beard et al. 1994; Gardien et al. 1995), as well

as  pelites  and  greywackes,  melted  under  pressure  of  0.1–

0.7 GPa and temperature of 825–950 °C (Vielzeuf & Hollo-

way 1988; Gardien et al. 1995; Patino Douce & Beard 1996;

Montel & Vielzeuf 1997), can produce such melts.

Conclusions

The Evros volcanic rocks, comprising acid and intermediate

types,  have  chemical  characteristics  typical  of  orogenic  do-

mains and belong to the calc-alkaline and high-K calc-alka-

line  rock  series  with  some  samples  exhibiting  shoshonite

composition. They are closely associated with the formation

of  fault-controlled  sedimentary  basins,  formed  in  an  exten-

sional regime.

Their  chemical  composition  ranges  from  basaltic  andesite

to rhyolite through andesite, trachyandesite, trachydacite and

dacite. The basaltic andesites have ortho- and clinopyroxene,

while  the  andesites  are  pyroxene  and  hornblende-biotite

rocks.  The  dacites  have  mostly  biotite  and  hornblende.  The

rhyolites have mainly biotite and rarely hornblende.

On basis of K/Ar geochronology two main periods of vol-

canic activity, an Oligocene (33.4–25.4 Ma) and a Early Mi-

ocene  (22.0–19.5 Ma),  could  be  broadly  distinguished.  The

volcanism should have started earlier, probably in the Middle

to Late Eocene, since volcanic products are intercalated with

Priabonian clastic sediments.

Two  main  groups  of  rocks  have  been  distinguished,  the

PxBt group with pyroxenes and biotite as the main ferromag-

nesian mineral constituents, and the HblBt group having horn-

blende  and  biotite.  The  two  groups  establish  their  own

geochemical trends, which are cross-cutting, parallel or sub-

parallel, indicating different evolutionary histories for them.

The  Sr  isotopic  composition  ranges  between  0.7057  and

0.7074 in the PxBt group, and between 0.7071 and 0.7080 in

the HblBt group.

The PxBt group could be the result of an MFC process in

which  basaltic  andesite  and  trachydacite  represent  the  basic

and the acid end-members respectively. MFC between a basic

end-member with a composition similar to that of the HblBt

andesites,  and  an  acid  end-member  with  rhyolitic  composi-

tion, could be the possible processes for the evolution of the

HblBt  group  although  AFC  is  not  excluded.  The  parental

magmas for the evolution of the PxBt group are the products

of partial melting of an inhomogeneous and strongly metaso-

matized mantle after having been slightly modified.

The parental magma of the HblBt group could be a hybrid

magma  of  the  PxBt  group,  which  evolves,  under  different

conditions  to  give  the  HblBt  group  rocks.  Although  the  in-

volvement of a mantle component cannot be excluded for the

origin of the rhyolitic melts, it is suggested that partial melting

of  crustal  material  (amphibolite,  basalt,  andesite,  gneisses,

pelites, greywackes) under various P-T conditions could give

melts similar to the composition of the less evolved rhyolites.

Note: This paper was presented at the XVIIth Congress of

Carpathian-Balkan Geological Association held in Bratisla-

va, SR, in September 2002.

References

Arikas K. & Voudouris P. 1998: Hydrothermal alterations and min-

eralizations  of  magmatic  rocks  in  the  southeastern  Rhodope

massif. In: Christofides G., Marchev P. & Serri G. (Eds.): Ter-

tiary magmatism of the Rhodopian region. Acta Vulcanol. 10,

2, 353–365.

Balogh K. 1985: K-Ar dating of Neogene volcanic activity in Hun-

gary.  Experimental  technique,  experiences  and  methods  of

chronological studies. ATOMKI Reports D/1, 277–288.

Barr  S.R.,  Temperley  S.  &  Tarney  J.  1999:  Lateral  growth  of  the

continental crust through deep level subduction-accretion: a re-

evaluation of central Greek Rhodope. Lithos 46, 69–94.

Beard  J.S.  &  Lofgren  G.E.  1991:  Dehydration  melting  and  water-

saturated melting of basaltic and andesitic greenstones and am-

phibolites at 1, 3 and 6.9 kb. J. Petrology 32, 365–401.

Beard  J.S.,  Lofgren  G.E.,  Sinha  A.K.&  Tollo  R.P.  1994:  Partial

melting  of  apatite-bearing  charnokite,  granulite  and  diorite:

Melt compositions, restite mineralogy and petrologic implica-

tions. J. Geophys. Res. 99, 21591–21603.

Brown G.C., Hughes D.J. & Esson J. 1973: New XRF data retrieval

techniques  and  their  application  to  U.S.G.S.  standard  rocks.

Chem. Geol. 2, 223–229.

Burg J.-P., Godfriaux I. & Ricou L.E. 1995: Extension of the Me-

sozoic  Rhodope  thrust  units  in  the  Vertiskos–Kerdyllion

Massifs  (Northern  Greece).  C.R.  Acad.  Paris  Sci.  320  (IIa),

889–896.

Christofides G., Pécskay Z., Eleftheriadis G., Soldatos T. & Koro-

neos A. 2001: Petrology and K/Ar geochronology of the Ter-

tiary  Evros  volcanic  rocks,  Thrace,  northeastern  Greece.

PANCARDI 2001, Proc. II Abstracts, DP6-7.

Christofides G., Soldatos T., Eleftheriadis G. & Koroneos A. 1998:

Chemical  and  isotopic  evidence  for  source  contamination  and

crustal  assimilation  in  Hellenic  Rhodope  plutonic  rocks.  In:

Christofides G., Marchev P. & Serri G. (Eds.): Tertiary magma-

tism of the Rhodopian region. Acta Vulcanol. 10, 2, 305–318.

De Wet A.P., Miller J.A., Bickle M.J. & Chapman H.J. 1989: Geol-

ogy and geochronology of the Arnea, Sithonia and Ouranopolis

intrusions,  Chalkidiki  Peninsula,  Northern  Greece.  Tectono-

physics 161, 65–79.

Eleftheriadis  G.  1995:  Petrogenesis  of  the  Oligocene  volcanics

background image

408

CHRISOFIDES, PÉCSKAY, ELEFTHERIADIS, SOLDATOS and KORONEOS

from Central Rhodope massif (N Greece). Eur. J. Mineral. 7,

1169–1182.

Eleftheriadis G. & Lippolt G.J. 1984: Alterbestimmungen zum oli-

gozänen  Vulcanismus  der  Süd-Rhodopen  (Nord-Griechen-

land). Neu. Jb. Geol. Paläeont. Mon. 3, 179–191.

Eleftheriadis G., Christofides G., Mavroudchiev B., Nedyalkov R.,

Andreev A. & Hristo L. 1989: Tertiary volcanics from the East

Rhodopes in Greece and Bulgaria. In: Kolkovski B. (Ed.): Pro-

ceedings  of  the  1

st

  Bulgarian-Greek  Symp.  Smolyan  1987.

Geologica Rhodopica 1, 1, 202–217.

Eleftheriadis G., Pe-Piper G., Christofides G., Soldatos T. & Esson

J. 1994: K-Ar dating of the Samothraki volcanic rocks, Thrace,

North-Eastern Aegean (Greece). Bull. Soc. Geol. Greece 30, 1,

205–212.

Frass A., Hegewald S., Kloos R.-M., Tesch Ch. & Arikas K. 1990:

Geology of the Graben of Petrota (Thrace, NE Greece). In: Sol-

datos  K.  (Ed.):    Proceedings  of  the  2

nd

  Hellenic-Bulgarian

Symp., Thessaloniki 1989. Geologica Rhodopica 2, 2, 50–63.

Fyticas M., Innocenti F., Manetti P., Mazzuoli R., Peccerillo A. &

Villari L. 1985: Tertiary to Quaternary evolution of volcanism

in  the  Aegean  region.  In:  Dixon  J.E.  &  Robertson  A.H.F.

(Eds.):  The  geological  evolution  of  Eastern  Mediterranean.

Geol.  Soc.  Spec.  Publ.  No  17,  Blackwell  Scientific  Publica-

tions, 687–699.

Gardien V., Thompson A.B., Grujic D. & Ulmer P. 1995: Experi-

mental melting of biotite+plagioclase+quartz±muscovite assem-

blage  and  implications  for  crustal  melting.  J.  Geophys.  Res.

100, 15581–15591.

Harkovska A., Marchev P., Machev Ph. & Pécskay Z. 1998: Paleo-

gene magmatism in the Central Rhodope Area, Bulgaria  — A

review and new data. In: Christofides G., Marchev P. & Serri

G. (Eds.): Tertiary magmatism of the Rhodopian region. Acta

Vulcanol. 10, 2, 199–216.

Harkovska A., Yanev Y. & Marchev P. 1989: General features of

the Paleogene orogenic magmatism in Bulgaria. Geol. Balcani-

ca 19, 1, 37–72.

Innocenti F., Kolios N., Manneti P., Mazzuoli R., Peccerillo A., Rita

F.  &  Villari  L.  1984:  The  evolution  and  geodynamic  signifi-

cance  of  the  Tertiary  orogenic  volcanism  in  Northeastern

Greece. Bull. Volcanol. 47–I, 25–37.

Innocenti F., Kolios N., Manneti P., Rita F. & Villari L. 1982: Acid

and basic Late Neogene volcanism in central Aegean Sea: its

nature and geotectonic significance. Bull. Volcanol. 45, 87–97.

Innocenti  F.,  Manneti  P.,  Mazzuoli  R.,  Pertusati  P.,  Fytikas  M.  &

Kolios N. 1994: The geology and geodynamic significance of

the  island  of  Limnos,  North  Aegean  Sea,  Greece.  Neu.  Jb.

Geol. Paläeont. Mh. 11, 661–691.

Ioannidis  M.N.  1998:  Geological  investigation  of  the  Neo-Palaeo-

zoic to Lower Jurassic meta-sediments and the Upper Jurassic

limestones of Nea Makri, Alexandroupolis, Evros County. Un-

publ.  Ph.D.  thesis,  Aristotle  University  of  Thessaloniki  1–190

(in Greek with English summary).

Karafoti M. & Arikas K. 1990: Petrography and geochemistry of Ter-

tiary volcanic rocks between Loutra and Fere (Thrace, northeast-

ern  Greece).  In:  Soldatos  K.  (Ed.):  Proceedings  of  the  2

nd

Hellenic-Bulgarian  Symp.,  Thessaloniki  1989.  Geologica

Rhodopica 2, Aristotle University Press, Thessaloniki, 2, 227–240.

Kauffman  G.,  Kockel  F.  &  Mollat  H.  1976:  Notes  on  the  strati-

graphic and paleogeographic position of the Svoula formation

in  the  innermost  zone  of  the  Hellenides  (Northern  Greece).

Bull. Soc. Géol. France 18, 2, 225–230.

Kilias A. & Mountrakis D. 1990: Kinematics of the crystalline se-

quences in the Western Rhodope massif. In: Soldatos K. (Ed.):

Proceedings of the 2

nd

 Hellenic-Bulgarian Symp., Thessaloniki

1989. Geologica Rhodopica 2, 2, 100–116.

Kockel F., Mollat H. & Water W.H. 1977: Erläuterungen zur geolo-

gischen  karte  der  Chalcidiki  und  angrenzender  gebiete

1:100,000 (Nord Griechenland).  Bundesanstalt  für  geowissen-

schaften und Rohstoffe, Hannover.

Le Maitre R.W. 1989: A classification of igneous rocks and glossa-

ry of terms. Blackwell Scientific Publications, 1–193.

Liati A. & Seidel E. 1996: Metamorphic evolution and geochemis-

try  of  kyanite  eclogites  in  central  Rhodope,  northern  Greece.

Contr. Mineral. Petrology 123, 293–307.

Liati A., Gebauer D. & Wysoczanski R. 2002: U-Pb SHRIMP-dat-

ing of zircon domains from UHP garnet-rich mafic rocks and

late pegmatoids in the Rhodope zone (N Greece): evidence for

Early Cretaceous crystallization and Late Cretaceous metamor-

phism. Chem. Geol. 184, 281–299.

Montel J.M. & Vielzeuf D. 1997: Partial melting of metagreywack-

es, II. Compositions of minerals and melts. Contr. Mineral. Pe-

trology 128, 176–196.

Mposkos  E.  1989:  High-pressure  metamorphism  in  gneisses  and

schists in the East Rhodope zone (N Greece). Miner. Petrology

41, 25–39.

Mposkos E., Kostopoulos D. & Krohe A. 2001: Ultrahigh-pressure

metamorphism  from  the  Rhodope  metamorphic  province,

northeastern Greece: a preliminary report on a new discovery.

EUG 11. J. Conf. Abstracts 6, 341.

Pamiæ J., Balen D. & Herak M. 2002: Origin and geodynamic evo-

lution of Late Paleogene magmatic associations along the Peri-

adriatic–Sava–Vardar  magmatic  belt.  Geodynamica  Acta  15,

209–231.

Papadopoulos P. 1979: Geological map of Greece, Alexandroupolis

sheet, scale 1:50,000. IGME, Athens.

Papadopoulos  P.  1980:  Geological  map  of  Greece,  Ferre-Peplos

sheet, scale 1:50,000. IGME, Athens.

Papadopoulos  P.  1982:  Geological  map  of  Greece,  Maronia  sheet,

scale 1:50,000. IGME, Athens.

Papadopoulou L., Christofides G., Bröcker M., Koroneos A., Solda-

tos  T.  &  Eleftheriadis  G.  2001:  Petrology,  geochemistry  and

isotopic  characteristics  of  the  shoshonitic  plutonic  rocks  from

Maronia  area,  West  Thrace,  Greece.  Bull.  Geol.  Soc.  Greece

XXXIV, 3, 967–976.

Papanikolaou D. & Panagopoulos A. 1981: On the structural style of

the Southern Rhodope. Geol. Balcanica 11, 13–22.

Patino Douce A.E. & Beard J.S. 1996: Effects of P, f(O

2

) and Mg/Fe

ratio on dehydration melting of model metagreywackes. J. Pe-

trology 37, 999–1024

Pearce J.A. 1983: Role of the sub-continental lithospere in magma

genesis at active continental margins. In: Hawkesworth C.J. &

Norry  M.J.  (Eds.):  Continental  basalts  and  mantle  xenoliths.

Shiva, Nantwich, 230–249.

Peccerillo A. & Taylor T.S. 1976: Geochemistry of Eocene calc-al-

kaline volcanic rocks from Kastamonu area, Northern Turkey.

Contr. Mineral. Petrology 58, 63–81.

Pe-Piper  G.  1994:  Lead  isotopic  compositions  of  Neogene  volcanic

rocks from the Aegean extensional area. Chem. Geol. 118, 27–41.

Pe-Piper  G.,  Christofides  G.  &  Eleftheriadis  G.  1998:  Lead  and

neodymium  isotopic  composition  of  Tertiary  igneous  rocks  of

northern Greece and their regional significance. In: Christofides

G.,  Marchev  P.  &  Serri  G.  (Eds.):  Tertiary  magmatism  of  the

Rhodopian region. Acta Vulcanol. Spec. vol.  10, 2, 255–263.

Rapp R.P. & Watson E.B. 1995: Dehydration melting of metabasalt

at  8-32  kbar:  implications  for  continental  growth  and  crust-

mantle recycling. J. Petrology 36, 891–931.

Rapp R.P., Watson E.B. & Miller C.F. 1991: Partial melting of am-

phibolite/eclogite and the origin of Archean trondhjemites and

tonalities. Precambrian Res. 51, 1–25.

Rentzeperis P. 1956: Tertiary volcanics of Evros County. Ph.D the-

sis, Aristotle University of Thessaloniki, Greece, 1–82.

Ricou  L.E.,  Burg  J.-P.,  Godfriaux  I.  &  Ivanov  Z.  1998:  Rhodope

background image

                                                 409

THE TERTIARY EVROS VOLCANIC ROCKS (GREECE): PETROLOGY AND GEOCHRONOLOGY

and Vardar: the metamorphic and the olistostromic paired belts

related  to  the  Cretaceous  subduction  under  Europe.  Geodi-

namica Acta 11, 6, 285–309.

Sideris K. 1973: Petrochemistry of some volcanic rocks from West

Thrace.  Tectonic  and  petrochemical  relationships  with  volca-

nics of Greece. Chem. Erde 32, 174–195.

Skarpelis N., Economou M. & Michael K. 1987: Geology, petrology

and  polymetallic  ore  types  in  a  Tertiary  volcanosedimentary

terrain,  Virini-Pessani-Dadia  area,  West  Thrace  (Northern

Greece). Geol. Balcanica 17, 6, 31–41.

Soldatos  T.,  Koroneos  A.,  Christofides  G.  &  Del  Moro  A.  2001:

Geochronology  and  origin  of  the  Elatia  plutonite  (Hellenic

Rhodope  Massif,  N  Greece)  constrained  by  new  Sr  isotopic

data. Neu. Jb. Mineral. 176, 2 179–209.

Steiger  R.H.  &  Jäger  E.  1977:  Subcomission  on  geochronology:

Convention on the use of decay constants in geology and geo-

chronology. Earth Planet. Sci. Lett. 36, 3, 359–362.

Vergely P. 1984: Tectonique des ophiolites dans les Hellenides In-

ternes  (deformations,  metamorphismes,  et  phenomenes  sedi-

mentaires). Consequences sur l’ evolution des regions Tethysi-

ennes Occidentales. D.S. Thesis, Universite de Paris-Sud, Or-

say, 1–661.

Vielzeuf D. & Holloway J.R. 1988: Experimental determination of

the fluid absent melting relations in the pelitic system. Conse-

quences  for  crustal  differentiation.  Contr.  Mineral.  Petrology

98, 257–276.

Vlahou M., Christofides G., Eleftheriadis G., Pinarelli L. & Kassoli-

Fournaraki A. 2001: Major, trace element and Sr isotope char-

acterization  of  the  Samothraki  volcanic  rocks,  NE  Aegean.

Bull. Geol. Soc. Greece 34, 3, 995–1002.

Wilson M. 1989: Igneous petrogenesis. Unwin Hyman Ltd., London,

1–466.

Yanev Y., Innocenti F., Manetti P. & Serri G. 1998: Upper Eocene-

Oligocene  collision-related  volcanism  in  Eastern  Rhodopes

(Bulgaria)  —  Western  Thrace  (Greece):  Petrogenetic  affinity

and geodynamic significance. In: Christofides G., Marchev P.

&  Serri  G.  (Eds.):  Tertiary  magmatism  of  the  Rhodopian  re-

gion.  Acta Vulcanol. Spec. vol. 10, 2, 279–291.