Geochemistry of ash from Santorin, Greece

Santorin, am südlichsten Punkt des Kykladenbogens gelegen, ist der einzige noch tätige Vulkan in der südlichen Ägäis. Der Vulkanismus begann vor ca. 1.6 Mio. Jahren. Santorin besteht aus 5 Inseln, die nahezu vollständig aus vulkanischen Gesteinen aufgebaut sind, die im Laufe der Vulkangeschichte aus verschiedenen Eruptionszentren gefördert wurden. Abgesehen von den Laven im N der Hauptinsel Thera, wird der Zentral- und Südteil der Insel in der Hauptsache von den pyroklastischen Förderprodukten des sog. Thera-Vulkans aufgebaut. In der vorliegenden Arbeit waren diese pyroklastischen Serien Ziel der Untersuchungen. Die Ergebnisse daraus können folgendermaßen zusammengefaßt werden: - Die Aufnahme von 14 detaillierten Profilen und deren Korrelierung erbrachte die Einteilung der pyroklastischen Schichten in 5 Haupt-Folgen: T5/1 - Untere Bimsstein-Folge (Bu), T5/2-Mittlere Bimsstein-Folge (Bm), - T5/3, Die Obere Bimsstein-Folge (Bo) wurde dabei nicht weiter berücksichtigt, da sie bereits in zahlreichen Arbeiten untersucht worden ist. - Die als T5/1-3 bezeichneten Serien bestehen aus Aschen, Schlacken, wenigen Bimsstein-Horizonten und untergeordnet Ignimbriten, 'pyroclastic' und 'ash flow'-Ablagerungen, sowie Laharen. Umlagerungen und Bodenhorizonte zeigen die Unterbrechung in der vulkanischen Tätigkeit an. - In den Tg-Folgen konnten jeweils einer oder mehrere Leit-Horizonte gefunden werden, die es ermöglichen die drei Tg-Serien zu unterscheiden und zu korrelieren. - Die Untere Bimsstein-Folge (Bu) wurde in sechs Einheiten unterteilt, die eine Wechselfolge von 'pumice fall' und 'pumice flow'-Ablagerungen bilden. - Mineralogische Untersuchungen zeigen für die 5 Haupt-Folgen nur geringe Unterschiede. Die Bimssteine und Schlacken bestehen überwiegend aus Glas und haben nur wenige Phänokristalle (3-12 Vol.*), wobei der Plagioklas (Andesin-Labradorit) überwiegt; Orthopyroxen (Hypersthen) und Klinopyroxen (diops. Augit) stellen ca. 30% der Einsprengunge. An Akzessorien sind vorhanden: Apatit, Magnetit, Hämatit und sehr selten Hornblende. - Ein Versuch zur Unterscheidung der Gesteine in den einzelnen Schicht-Einheiten war die Bestimmung der Lichtbrechung und der Dichte. Es zeigte sich, daß die Dichte weniger geeignet ist, die Lichtbrechung aber eine schwache Differenzierung widerspiegelt und somit für die Bimssteine und Schlacken, aber auch für die Bimssteine innerhalb des Bu unterschiedliche Werte gefunden wurden - Aus den Korngrößen-Analysen des Asche-Leithorizontes der T5/3-Folge ergaben sich die Lage des Eruptionszentrums und die damals vorherrschende Windrichtung. - Die Oberen Ignimbrite (Ign., im Hangenden der T5/3-Folge) konnten erstmals in 5 Einheiten unterteilt werden. - Die Seltenen Erden-Analysen erbrachten für die einzelnen Folgen in etwa die gleichen SEE-Spektren. - Die geochemischen Untersuchungen von ca. 120 Proben sind in verschiedenen Diagrammen dargestellt. Daraus wird deutlich, daß die T5-Folgen die basischsten Glieder sind. Es handelt sich überwiegend um Quarz-Andesite und Quarz-Latiandesite, während die Bimsstein-Serien (Bu u. Bm) eine quarz-latiandesitische bis rhyodacitische Zusammensetzung haben. Es sind aber alles kalkalkaline Gesteine, die in den Bereich der Kontinentalrand-Andesite gehören. - Es wird angenommen, daß die Gesteine des Thera-Vulkans aus einer Magmakammer stammen. Während Zeiten ± kontinuierlicher, explosiver Tätigkeit wurden die Aschen und Schlacken der T5-Serien gefördert, die gegenüber den Bimsstein-Folgen relativ basisch sind. Während längerer Ruheperioden (Bodenhorizonte am Top der Tc-Folgen) differenzierte die Schmelze in der Magmakammer, vorwiegend durch Kristallfraktionierung. In den paroxysmalen Ausbrüchen wurden dann die sauren, gasreichen Bimssteine des Bu, Bm und Bo gefördert. - Anhand der lithologischen und geochemischen Untersuchungen ließen sich die etwaigen Eruptionszentren, die Ausbruchsmechanismen und der Ablagerungstyp der Schichten herleiten und daraus die Vulkangeschichte rekonstruieren, wie sie in vier Tabellen übersichtlich zusammengefaßt sind. - Schließlich sollen paläomorphologische Karten die einzelnen Stadien des Thera-Vulkans veranschaulichen.

Ash layer characteristics and major element oxide content of glasses from ODP Sites 162-982 and 162-985

The Cenozoic volcanic activity on Iceland has been recorded in North Atlantic sediments drilled during several Ocean Drilling Program (ODP)/Deep Sea Drilling Project legs (Legs 104, 151, 152, 162, and 163). Leg 162 (North Atlantic-Arctic Gateways II) recovered ash layers at Sites 982, 985, and 907 (Jansen, Raymo, Blum, et al., 1996, doi:10.2973/odp.proc.ir.162.1996). The revisited Site 907 was first drilled during Leg 151, and the ash from this site has been described in detail by Lacasse et al. (1996, doi:10.2973/odp.proc.sr.151.122.1996) and Werner et al. (1996, doi:10.2973/odp.proc.sr.151.123.1996). Site 982 is located within the Hatton-Rockall Basin on the Rockall Plateau, which is situated west of the British Isles. Site 985 is located northeast of Iceland at the foot of the eastern slope of the Iceland Plateau, adjacent to the Norwegian Basin. Here we report chemical analyses of Neogene tephra layers from Holes 982A, 983B, 982C, 985A, and 985B. The sedimentary sequence at Site 982 spans the lower Miocene-Holocene; Site 985 recovered sediments spanning the upper Oligocene-Holocene. Twenty-two distinct ash layers and ash-bearing sediments were sampled in Holes 982A-982C (Cores 162-982A-16H through 24H, 162-982B-14H through 56X, and 162-982C-15H through 27H), and 59 ash layers were sampled in Holes 985A and 985B (Cores 162-985A-11H through 59X, and 162-985B-11H through 14H). Almost 50% of the sampled ash is strongly altered (predominantly from Site 985). A cluster of altered thin layers in the lower Pliocene of Site 985 (top of Unit III) is remarkable.

Chemical analysis of ash layers in ODP Leg 104 holes

Numerous fresh ash layers comprise about 0.3% by volume of Neogene to Holocene sediments drilled at Leg 104 Sites 642 and 643 (Vøring Plateau, North Atlantic). Median grain sizes of the ashes are about 100 /µm and maximum grain sizes range up to 1200 µm. Rhyolitic pumice shards dominate, with minor bubble wall shards. Basaltic shards are poorly vesicular and blocky or round. Phenocrystic plagioclase, zircon, and clinopyroxene occur in the rhyolitic, plagioclase, and clinopyroxene phenocrysts and basaltic lithics in the basaltic tephra. Quartz, amphibole, clinozoisite, and rutile are interpreted as xenocrysts. All ash layers are well-sorted and represent distal fallout from major explosive eruptions. Most ashes are rhyolitic (high-K and low-K) in composition, some are bimodal (tholeiitic and rhyolitic). Early Miocene tephra is dominantly basaltic. Iceland is inferred to be the likely source region for most ashes. Late Miocene high-K rhyolites may have originated from the K-rich Jan Mayen magmatic province. One Quaternary layer with biotite and alkali feldspar phenocrysts may have been derived from Jan Mayen Island. Four individual Pliocene to Holocene ash layers from Sites 642 and 643 can be correlated fairly well. Upper Miocene layers are tentatively correlated as a sequence between Sites 642 and 643. Average calculated layer frequencies are about three layers/m.y. through the Pliocene and Pleistocene and five to eight layers per m.y. through the middle and late Miocene, suggesting rather continuous volcanic activity in the North Atlantic. Episodic magmatic activity during Neogene epochs in this part of the North Atlantic, as postulated in the literature, cannot be confirmed.