Thermochronologic and geodynamic evolution of the Pontides: Sakarya terrane (Karakaya Complex) and Istanbul terrane, Turkey.

An integrated array of analytical methods -including clay mineralogy, vitrinite reflectance, Raman spectroscopy on carbonaceous material, and apatite fission-track analysis- was employed to constrain the thermal and thermochronological evolution of selected portions of the Pontides of northern Turkey. (1) A multimethod investigation was applied for the first time to characterise the thermal history of the Karakaya Complex, a Permo-Triassic subduction-accretion complex cropping out throughout the Sakarya Zone. The results indicate two different thermal regimes: the Lower Karakaya Complex (Nilüfer Unit) -mostly made of metabasite and marble- suffered peak temperatures of 300-500°C (greenschist facies); the Upper Karakaya Complex (Hodul and the Orhanlar Units) –mostly made of greywacke and arkose- yielded heterogeneous peak temperatures (125-376°C), possibly the result of different degree of involvement of the units in the complex dynamic processes of the accretionary wedge. Contrary to common belief, the results of this study indicate that the entire Karakaya Complex suffered metamorphic conditions. Moreover, a good degree of correlation among the results of these methods demonstrate that Raman spectroscopy on carbonaceous material can be applied successfully to temperature ranges of 200-330°C, thus extending the application of this method from higher grade metamorphic contexts to lower grade metamorphic conditions. (2) Apatite fission-track analysis was applied to the Sakarya and the İstanbul Zones in order to constrain the exhumation history and timing of amalgamation of these two exotic terranes. AFT ages from the İstanbul and Sakarya terranes recorded three distinct episodes of exhumation related to the complex tectonic evolution of the Pontides. (i) Paleocene - early Eocene ages (62.3-50.3 Ma) reflect the closure of the İzmir-Ankara ocean and the ensuing collision between the Sakarya terrane and the Anatolide-Tauride Block. (ii) Late Eocene - earliest Oligocene (43.5-32.3 Ma) ages reflect renewed tectonic activity along the İzmir-Ankara. (iii) Late Oligocene- Early Miocene ages reflect the onset and development of the northern Aegean extension. The consistency of AFT ages, both north and south of the tectonic contact between the İstanbul and Sakarya terranes, suggest that such terranes were amalgamated in pre-Cenozoic times. (3) Fission-track analysis was also applied to rock samples from the Marmara region, in an attempt to constrain the inception and development of the North Anatolian Fault system in the region. The results agree with those from the central Pontides. The youngest AFT ages (Late Oligocene - early Miocene) were recorded in the western portion of the Marmara Sea region and reflect the onset and development of northern Aegean extension. Fission-track data from the eastern Marmara Sea region indicate rapid Early Eocene exhumation induced by the development of the İzmir-Ankara orogenic wedge. Thermochronological data along the trace of the Ganos Fault –a segment of the North Anatolian Fault system- indicate the presence of a tectonic discontinuity active by Late Oligocene time, i.e. well before the arrival of the North Anatolian Fault system in the area. The integration of thermochronologic data with preexisting structural data point to the existence of a system of major E-W-trending structural discontinuities active at least from the Late Oligocene. In the Early Pliocene, inception of the present-day North Anatolian Fault system in the Marmara region occurred by reactivation of these older tectonic structures. 


Sedimentary rocks of the Internal Hellenides, Greece: age, source, and depositional setting

Ziel der vorliegenden Dissertation war die Untersuchung der Liefergebiete und Ablagerungsräume sedimentärer Gesteine aus ausgewählten Gebieten der inneren Helleniden Griechenlands. Die untersuchten Sedimente Nordgriechenlands gehören zu den Pirgadikia und Vertiskos Einheiten des Serbo-Makedonische Massifs, zu den Examili, Melissochori und Prinochori Formationen der östlichen Vardar Zone und zur Makri Einheit und Melia Formation des östlichen Zirkum-Rhodope-Gürtels in Thrakien. In der östlichen Ägäis lag der Schwerpunkt bei den Sedimenten der Insel Chios. Der Metamorphosegrad der untersuchten Gesteine variiert von der untersten Grünschieferfazies bis hin zur Amphibolitfazies. Das stratigraphische Alter reicht vom Ordovizium bis zur Kreide. Zur Charakterisierung der Gesteine und ihrer Liefgebiete wurden Haupt- und Spurenelementgehalte der Gesamtgesteine bestimmt, mineralchemische Analysen durchgeführt und detritische Zirkone mit U–Pb datiert. An ausgewählten Proben wurden außerdem biostratigraphische Untersuchungen zur Bestimmung des Sedimentationsalters durchgeführt. Die Untersuchungsergebnisse dieser Arbeit sind von großer Bedeutung für paläogeographische Rekonstruktionen der Tethys. Die wichtigsten Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: Die ältesten Sedimente Nordgriechenlands gehören zur Pirgadikia Einheit des Serbo-Makedonischen Massifs. Es sind sehr reife, quarzreiche, siliziklastische Metasedimente, die auf Grund ihrer Maturität und ihrer detritischen Zirkone mit ordovizischen overlap-Sequenzen vom Nordrand Gondwanas korreliert werden können. Die Metasedimente der Vertiskos Einheit besitzen ein ähnliches stratigraphisches Alter, haben aber einen anderen Ablagerungsraum. Das Altersspektrum detritischer Zirkone lässt auf ein Liefergebiet im Raum NW Afrikas (Hun Superterrane) schließen. Die Gesteinsassoziation der Vertiskos Einheit wird als Teil einer aktiven Kontinentalrandabfolge gesehen. Die ältesten biostratigraphisch datierten Sedimente Griechenlands sind silurische bis karbonische Olistolithe aus einer spätpaläozoischen Turbidit-Olistostrom Einheit auf der Insel Chios. Die Alter detritischer Zirkone und die Liefergebietsanalyse der fossilführenden Olistolithe lassen den Schluss zu, dass die klastischen Sedimente von Chios Material vom Sakarya Mikrokontinent in der West-Türkei und faziellen Äquivalenten zu paläozoischen Gesteinen der Istanbul Zone in der Nord-Türkei und der Balkan Region erhalten haben. Während der Permotrias wurde die Examili Formation der östlichen Vardar Zone in einem intrakontinentalen, sedimentären Becken, nahe der Vertiskos Einheit abgelagert. Untergeordnet wurde auch karbonisches Grundgebirgsmaterial eingetragen. Im frühen bis mittleren Jura wurde die Melissochori Formation der östlichen Vardar Zone am Abhang eines karbonatführenden Kontinentalrandes abgelagert. Der Großteil des detritischen Materials kam von permokarbonischem Grundgebirge vulkanischen Ursprungs, vermutlich von der Pelagonischen Zone und/oder der unteren tektonischen Einheit des Rhodope Massifs. Die Makri Einheit in Thrakien besitzt vermutlich ein ähnliches Alter wie die Melissochori Formation. Beide sedimentären Abfolgen ähneln sich sehr. Der Großteil des detritischen Materials für die Makri Einheit kam vom Grundgebirge der Pelagonischen Zone oder äquivalenten Gesteinen. Während der frühen Kreide wurde die Prinochori Formation der östlichen Vardar Zone im Vorfeld eines heterogenen Deckenstapels abgelagert, der ophiolitisches Material sowie Grundgebirge ähnlich zu dem der Vertiskos Einheit enthielt. Ebenfalls während der Kreidezeit wurde in Thrakien, vermutlich im Vorfeld eines metamorphen Deckenstapels mit Affinitäten zum Grundgebirge der Rhodopen die Melia Formation abgelagert. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die Subduktion eines Teiles der Paläotethys und die anschließende Akkretion vom Nordrand Gondwanas stammender Mikrokontinente (Terranes) nahe dem südlichen aktiven Kontinentalrand Eurasiens den geodynamischen Rahmen für die Schüttung des detritischen Materials der Sedimente der inneren Helleniden im späten Paläozoikum bildeten. Die darauf folgenden frühmesozoischen Riftprozesse leiteten die Bildung von Ozeanbecken der Neotethys ein. Intraozeanische Subduktion und die Obduzierung von Ophioliten prägten die Zeit des Jura. Die spätjurassische und frühkretazische tektonische Phase wurde durch die Ablagerung von mittelkretazischen Kalksteinen besiegelt. Die endgültige Schließung von Ozeanbecken der Neotethys im Bereich der inneren Helleniden erfolgte schließlich in der späten Kreide und im Tertiär.

Inference of Raja miraletus population structure using mitochondrial and nuclear DNA: comparing the resolution power of molecular markers in exploring species and population boundaries

This study focused on the role of oceanographic discontinuities and the presence of transitional areas in shaping the population structure and the phylogeography of the Raja miraletus species complex, coupled with the test of the effective occurrence of past speciation events. The comparisons between the Atlantic African and the North-Eastern Atlantic-Mediterranean geographic populations were unravelled using both Cytochrome Oxidase I and eight microsatellite loci. This approach guaranteed a robust dataset for the identification of a speciation event between the Atlantic African clade, corresponding to the ex Raja ocellifera nominal species, and the NE Atlantic-Mediterranean R. miraletus clade. As a matter of fact, the origin of the Atlantic Africa and the NE Atlantic-Mediterranean deep split dated about 11.74MYA and was likely due to the synergic influence currents and two upwelling areas crossing the Western African Waters. Within the Mediterranean Sea, particular attention was also paid to the transitional area represented by Adventura and Maltese Bank, that might have contributed in sustaining the connectivity of the Western and the Eastern Mediterranean geographical populations. Furthermore, the geology of the easternmost part of Sicily and the geo-morphological depression of the Calabrian Arc could have driven the differentiation of the Eastern Mediterranean Sea. Although bathymetric and oceanographic discontinuity could represent barriers to dispersal and migration between Eastern and Western Mediterranean samples, a clear and complete genetic separation among them was not detected. Results produced by this work identified a speciation event defining Raja ocellifera and R. miraletus as two different species, and describing the R. miraletus species complex as the most ancient cryptic speciation event in the family Rajidae, representing another example of how strictly connected the environment, the behavioural habits and the evolutionary and ecologic drivers are.

(Table 1) Sulphur concentration and isotopic composition of ODP Leg 126 igneous rocks

Sulfur isotope ratios have been determined in 19 selected igneous rocks from Leg 126. The d34S of the analyzed rocks ranges from -0.1 â to +19.60 â. The overall variation in sulfur isotope composition of the rocks is caused by varying degrees of seawater alteration. Most of the samples are altered by seawater and only five of them are considered to have maintained their magmatic sulfur isotope composition. These samples are all from the backarc sites and have d34S values varying from +0.2 â to +1.6 â, of which the high d34S values suggest that the earliest magmas in the rift are more arc-like in their sulfur isotope composition than the later magmas. The d34S values from the forearc sites are similar to or heavier than the sulfur isotope composition of the present arc.

Major and trace element concentrations of sediments from the IODP Exp302 sites

We analyzed a suite of sediment samples recovered in the central Arctic Ocean for major, trace, and rare earth elements in order to assess changes in terrigenous source material throughout the Cenozoic. The terrigenous component consists of two end-members. Input from a shale-like composition dominates bulk sediments, especially those deposited during the Paleocene and since the Miocene, and may represent sediment supply from the eastern Laptev Sea. Therefore, even though the environment and transport mechanisms may have varied from ice free to ice dominated, sequences of the early Paleogene and later Neogene appear to have been influenced by a single major terrigenous source. This suggests similar transport capabilities and trajectories for both ocean and drift currents through significant parts of the Cenozoic. Influence from a more mafic source appears to be more important through the early Eocene to the middle Miocene and most likely represents material from the western Laptev Sea or Kara Sea. Thus, Eocene major changes in surface water productivity appear broadly synchronous with those in terrigenous provenance. A combination of regional sea level variations, local shelf processes, and transport mechanisms are among the more probable causes for the observed source changes. Although the assignment of sources using chemistry presently is constrained by a lack of data from certain regions (e.g., eastern Siberian Sea) our results generally agree with inferences based on mineralogy or radiogenic isotopes and shed further light on long-term reconstructions of the central Arctic Ocean.