Original paper

Fission-track thermochronology of the Middle Aegean Island Bridge implications for Neogene geomorphology and palaeogeography

Hejl, Ewald; de Grave, Johan; Riedl, Helmut; Weingartner, Herbert; Van den haute, Peter

Abstract

43 samples from Aegean islands, Thessaly, Mt. Ossa and Pelion were investigated by apatite fission-track thermochronology. The measured cooling ages of the Cyclades and Ikaria have a distinct frequency maximum between 7 and 11 Ma (Tortonian, Late Miocene) which was a time of strong crustal extension in the south Aegean back-arc position. These ages also reflect a stage of primary peneplanation with fast denudation and intensive weathering under warm and humid conditions. The subsequent exhumation of the peneplain's weathering basal relief occurred under the drier climate of the Messinian. At least in the Cyclades and in the case of Ikaria, the development of peneplain staircase morphology could be partially caused by a step-wise sinking of the sea level in course of the Mediterranean evaporation process. However, the present-day vertical position of the peneplain torso is complicated by younger tectonical movements. The eroded material from the Middle Aegean Swell must have been trapped in proximal basins that were deep and mostly dry depressions during the Messinian. After the inundation through the Strait of Gibraltar, the Middle Aegean Swell became a large peninsula (Protokykladia) connected with Attica and Evia. It consisted of alluvial plains with active sedimentation and higher grounds inherited from the ancient peneplain.

Kurzfassung

43 Proben von ägäischen Inseln, aus Thessalien sowie von den Gebirgen Ossa und Pelion wurden mittels Apatit-Spaltspurdatierung thermochronologisch untersucht. Die gemessenen Abkühlalter von den Kykladen und von Ikaria haben ein Häufigkeitsmaximum zwischen 7 und 11 Ma (Torton, spätes Miozän), das einem Zeitraum mit starker Krustenextension im südägäischen Raum entspricht. Intensive Verwitterung unter feuchtwarmen Bedingungen und schnelle Denudation ließen zu dieser Zeit einen Primärrumpf im Bereich der heutigen Kykladen entstehen. Die spätere Exhumierung des Verwitterungsbasisreliefs der Rumpffläche fand unter den trockeneren klimatischen Bedingungen des Messins statt. Im Falle der Kykladen und Ikarias könnte die Entwicklung der dort zu beobachtenden Rumpftreppen zumindest teilweise auf eine stufenweise Absenkung des Meeresspiegels im Zuge der Austrocknung des Mittelmeeres zurückzuführen sein. Auf jeden Fall ist die gegenwärtige Höhenlage des Rumpfflächentorsos auch das Ergebnis jüngerer tektonischer Bewegungen. Das von der Mittelägäischen Schwelle abgetragene Material muss sich während des Messins in tiefen, größtenteils ausgetrockneten Becken in unmittelbarer Nähe der Schwellenzone abgelagert haben. Nach der neuerlichen Überflutung des mediterranen Beckens über die Straße von Gibraltar wurde die Mittelägäische Schwelle zu einer großen Halbinsel (Protokykladia), die mit Attika und Euböa verbunden war. Sie umfasste Tiefländer mit fluvialer Sedimentation und etwas höheres, zumeist hügeliges Gelände, das aus der alten Rumpffläche hervorgegangen war.

Keywords

aegean seacycladestectonicsgeomorphologypalaeo-climatefission-track dating