Original paper

Late PalaeozoicEarly Mesozoic metasedimentary and metavolcanic rocks of the Phyllite-Quartzite Unit, eastern Crete (Greece): an extensional, rift-related setting for the southern margin of Tethys in the Eastern Mediterranean region

Robertson, Alastair H.F.

Abstract

Contrasting compression-related and extension-related models are currently debated for the Late Palaeozoic-Early Mesozoic development of the south-Aegean region. Critical Permian and Triassic sequences in eastern Crete (Vai and Chamezi areas), known as the Phyllite-Quartzite Unit, are summarised here, supplemented by new sedimentological data. Mainly Permian and Triassic sequences form a pile of folded thrust sheets between the Plattenkalk Nappe below and the Tripolitza Nappe above. Palinspastic reconstruction of the thrust sheets is complicated by a history of high pressure/low temperature metamorphism, thrusting, polyphase folding and extensional tectonics during Cenozoic closure of Tethys. The structurally lowest unit is characterised by Middle Permian radiolarian shales and associated pelagic carbonates that accumulated in a relatively deep-water open-marine basin receiving distal terrigenous detritus. A structurally overlying Early-Middle Triassic mixed volcanogenic, terrigenous, calcareous and pelagic sequence formed in a deep-water setting adjacent to eroding continental crust. The structurally highest thrust sheets, of Middle-Late Triassic age, are dominated by proximal to more distal mixed siliciclastic/carbonate sequences. Contrasting Triassic facies in several thrust sheets can be reconstructed as a shallow-marine delta/carbonate platform passing distally across a slope. The slope was characterised by proximal turbidites, debris flows and sedimentary mélange ("olistostromes"), and passed into a base-of-slope setting associated with siliciclastic turbidites and mudrocks. The debris flows include blocks of Triassic pelagic limestone, radiolarite and volcanic rocks of both subduction-influenced and within-plate type, which may have an intra-basinal origin. Taken together, the sedimentary and volcanic sequences record stages in the development of a long-lived marine basin that was initiated by the Late Carboniferous and finally covered by shallow-water carbonates during Early Jurassic time. The restored sequences are used to test alternative regional tectonic models that envisage northward subduction, southward subduction, or rifting unrelated to local subduction. Much of the evidence is consistent with a setting of pulsed rifting of the northern margin of Gondwana, culminating in opening of the Pindos Ocean to the north during Late Triassic-Early Jurassic time.

Kurzfassung

Gegenwärtig werden unterschiedliche kompressive und extensionale Modelle für die spätpaläozoische-frühmesozoische Entwicklung der südlichen Ägäis diskutiert. Permische und triassische Abfolgen im östlichen Kreta (Vai und Chamezi-Gebiet), bekannt als Phyllit-Quarzit-Serie, werden hier zusammengefasst und ergänzt durch sedimentologische Daten. Permische und triassische Gesteine bilden einen Stapel von gefalteten und überschobenen Teildecken zwischen der Plattenkalk-Decke im Liegenden und der Tripolitza-Decke im Hangenden. Palinspastische Rekonstruktionen werden erschwert durch den Einfluss einer druckbetonten Metamorphose und polyphase Deformation, beide als Ergebnis der känozoischen Schließung der Tethys. Die strukturell tiefste Einheit ist gekennzeichnet durch mittelpermische Radiolarien führende Schiefer und pelagische Karbonate, die unter tiefmarinen Bedingungen abgelagert wurden. Eine strukturell höhere, früh- bis mitteltriassische Einheit beinhaltet Vulkanite, Karbonate sowie terrigene und pelagische Abfolgen, die sich in tieferem Wasser in der Nachbarschaft eines Kontinentes abgelagert haben. Die strukturell höchste Einheit mit mittel- bis spättriassischem Alter wird aufgebaut aus einer Wechselfolge aus Karbonaten und Siliziklastika. Unterschiedliche triassische Faziesbereiche innerhalb der einzelnen Überschiebungskörper resultieren vermutlich aus einer flachmarinen Delta-/Karbonat-Plattform im Übergangsbereich zum Kontinentalhang. Letzterer war charakterisiert durch proximale Turbidite, Schlammstromablagerungen und sedimentäre Melange (Olisthostrome). Ablagerungen am Fuß des Kontinentalhanges beinhalten siliziklastische Turbidite und Tonsteine. Die Schlammstromablagerungen enthalten Blöcke von triassischen pelagischen Kalksteinen, Radiolariten und Vulkaniten (Intraplatten- und subduktionsbezogen). Zusammengefasst belegt die vulkanosedimentäre Abfolge ein langlebiges marines Becken, das im späten Karbon entstand und schließlich von frühjurassischen Flachwasserkarbonaten bedeckt wurde. Die rekonstruierten Abfolgen werden herangezogen, um alternative tektonische Modelle zu testen. Die Modelle berücksichtigen nordgerichtete Subduktion, südgerichtete Subduktion oder auch reines Rifting. Die meisten der vorhandenen Daten stimmen überein mit einem Rifting am Nordrand von Gondwana mit spättriassischer/frühjurassischer Öffnung des Pindos-Ozeans weiter im Norden.

Keywords

tethyseastern mediterraneaneast cretepermian-triassictectonic models