No description available.

This thesis contains a detailed investigation of volatiles within subglacially erupted rhyolites from Torfajokull and Krafla, Iceland. Thermogravimetric, FTIR and XRD analyses have been combined with field observations and thin section obser- vations to investigate the coupling between fracturing and hydration resulting in the formation of perlite. The dominant volatiles in perlites are shown to be water. Perlites are enriched in water with respect to obsidians and total volatile contents vary between litho- facies. More-perlitised obsidians are found to be enriched in water compared to less-perlitised obsidians. Water is shown to decrease with distance inwards from the margin of lava lobes and the assumed external water source present during formation. Water also decreases inwards from the edges of perlitic beads (away from the perlitic fracture). The variations in water content are shown to be due to changes in water species indicative of external hydration. An inverse relationship exists between total volatile content and the temperature of maximum degassing. Hydration is shown to be stronger when grainsizes are smaller due to a greater surface area to volume ratio. Fracturing and volatile contents are strongly coupled with the extent of hydration related to the locations of fractures. The distance of water enrichment either side of major and perlitic fractures corre- lates well with theoretical diffusion distances of water at <400°C suggesting that perlitisation occurs once the obsidian is below the glass transition temperature and responds to stress in a brittle fashion. The extensive perlitisation seen in Iceland is dependent on initial planar (major) fracture formation through cooling contraction. Water exploits these fractures and diffuses into the matrix glass via the major fracture-glass interface. Perlitic fracture formation can occur via stress relief and/or stress corrosion. Once perlite has formed the fractures are shown to facilitate further hydration/alteration which is likely to proceed until a soil is formed.

Uturuncu is an effusive, dacitic volcano in the Bolivian altiplano of the Central Andes. A 70 km diameter InSAR anomaly associated with the volcano is thought to be caused by ongoing magma intrusion in the mid-crust. Detailed petrological study of Uturuncu lavas and domes has been conducted to better understand the sub-volcanic magma system. Phenocryst proportions, phase assemblage and bulk chemistry are relatively constant but wide ranging mineral compositions and the presence of mafic andesite enclaves suggest magma mixing plays a major role in the genesis of Uturuncu magmas. Norite cumulates testify to the role of fractional crystallisation. Dacite magmatic temperatures vary from 760 to 900 degree C with hottest temperatures most likely occurring due to recharge of andesitic magmas. Volatile compositions of plagioclase- hosted melt inclusions provide minimum trapping pressures of 50 to 120 MPa. Phase equilibria experiments using dacite bulk-rock and rhyolitic groundmass glass compositions constrain dacite pre-emptive storage conditions to <100±50 MPa «5.7 km deep). Existing geodetic inversions of deformation data require a deformation source> 17 km deep, therefore such shallow storage of dacites precludes intrusion of magmas in pre-eruptive storage regions as the cause of ongoing deformation at Uturuncu. Uturuncu dacites ultimately arc sourced from the Altiplano-Puna Magma Body (APMB), the largest known active magma body in the Earth's continental crust. Phase equilibria experiments using a mafic andesitic enclave composition at mid-crustal conditions have been performed. These experiments test whether dacites erupted at Uturuncu call be sourced from residual melts of mafic andesite’s at APMB levels. Results indicate that dacite melts form at mid-crustal pressures (0.5-1.1 GPa) from equilibrium crystallisation of mafic andesite. Melts in volatile-undersaturated experiments are most similar to erupted dacite compositions, mainly as a result of plagioclase crystallisation. In detail however, major and trace element concentrations do not match those of natural dacites. Melt fractions are too high suggesting drier or cooler conditions are required. Biotite and groundmass separates from 27 Uturuncu lavas and domes were dated using 4oAr/39Ar. Results show that eruptions between 1.05 and 0.25 Ma formed the 72 to 80 km3 edifice. Four eruptive hiatuses >50 kyrs one possibly as long as 240 kyrs, occurred in the past. Extrusive centres have migrated several kilometres throughout Uturuncu's history and are commonly marked by large domes. There are no systematic variations in textural and chemical data of erupted products through time and unpredictable temporal changes in trace element compositions preclude magma evolution from a single parental source. Instead multiple ephemeral , shallow crustal reservoirs with distinct trace element compositions are envisaged.

Le but de cette thèse est l’étude des processus d’altération naturelle et artificielle pour comprendre les mécanismes géochimiques mis en œuvre et la variation des phases minérales dans les verres naturels altérés. Pour la première fois, cinq échantillons de verre volcanique de compositions différentes provenant de la Sicile orientale (Italie), ont été collectés afin d’être soumis à une altération expérimentale puis analysés. L’utilisation d’échantillons volcaniques vitreux a permis d’obtenir des poudres et des lames composées par du verre silicaté non altéré, aptes à une altération expérimentale en laboratoire et l’étude des processus géochimiques qui ont eu lieu. L’altération expérimentale s’est déroulée en eau pure à 90°C pendant une durée comprise entre 1 et 1000 jours. La caractérisation des échantillons a été effectuée grâce à la spectrométrie Raman, qui a montré sur les lames d’obsidienne les effets de la dévitrification et la présence d’une minéralisation secondaire composée par des carbonates et de l’anatase. De la phillipsite et de la chabazite ont été aussi détectées, il s’agit de deux variétés de zéolites souvent présentes dans les vacuoles des basaltes anciens. Les phases solides secondaires ont été analysées avec le MEB. L’analyse a montré la présence de nombreux minéraux secondaires ayant une composition compatible avec les smectites, déterminée grâce à la spectroscopie EDS. Les résultats obtenus permettent une vérification de la modélisation géochimique sur une longue période. Cependant, des analyses ultérieures seront nécessaires avant d’arriver à une compréhension complète du processus d’altération des matériaux vitreux. / The objective of this thesis is to study the effects of weathering and experimental alteration in order to understand the geochemical processes involved and the variation of mineral phases in altered natural glasses. For the first time, five samples of natural volcanic glasses having different composition were collected in eastern Sicily (Italy) in order to be artificially altered and analyzed. The study of naturally altered samples has allowed to observe the effects of weathering after a period of time corresponding to the age of the sample. Moreover, the use of samples of natural glass of volcanic origin has allowed to obtain some powder or thin plates of fresh silicate glass that have been subjected to artificial alteration in the laboratory, in order to model the geochemical processes that have occurred. Alteration experiments were conducted in pure water at 90°C; samples have been altered from 1 to 1000 days of experiment. The characterization of the samples was obtained by Raman spectroscopy, which showed the effects of the devitrification and the presence of some secondary minerals such as carbonates and anatase on the obsidian thin plates, but also phillipsite and chabazite, two varieties of zeolite usually found in the cavities of oldest basalts. Solid modifications were observed by SEM. The analysis showed the formation of several secondary minerals having a composition compatible with smectites, determined by EDS spectroscopy. All these results allow to test the geochemical modeling in the long term. Further analysis will be needed to reach a full understanding of the weathering of glassy materials.

- / -

Η εργασία αυτή σκοπό έχει την αποτύπωση των παλαιοωκεανογραφικών και παλαιοκλιματικών συνθηκών που επικράτησαν κατά την απόθεση του νεότερου σαπροπηλού S1 στο Β. Αιγαίο. Για το σκοπό αυτό μελετήθηκαν οι συγκεντρώσεις πλαγκτονικών τρηματοφόρων που εντοπίστηκαν στα σαπροπηλικά ιζήματα ενός πυρήνα (Μ4) που συλλέχθηκε από τη λεκάνη της Ν. Λήμνου. Ο χαμηλός ρυθμός ιζηματογένεσης (0,03 cm/y) στην περιοχή κατά το Ολόκαινο επέτρεψε την εξαγωγή υψηλής ανάλυσης δεδομένων που κυμαίνονται μεταξύ 24 και 288 χρόνων (68 χρόνια κατά μέσο όρο). Επιπλέον τα δεδομένα της αφθονίας καθώς και της στατιστικής ανάλυσης των πλαγκτονικών τρηματοφόρων εξετάστηκαν σε συνδυασμό με τα αποτελέσματα αναλύσεων βενθονικών τρηματοφόρων, ισοτόπων δ 13 C σε κελύφη βενθονικών τρηματοφόρων και του ποσοστού οργανικού υλικού από τα ίδια ιζήματα. Η σύνθεση των αποτελεσμάτων έδειξε ότι το κατώτερο τμήμα του S1, S1a (9,6–7,9 ka BP) αποτέθηκε σε συνθήκες υψηλότερης παραγωγικότητας, εντονότερης δυσοξίας και καλύτερης διατήρησης του οργανικού υλικού σε σχέση με το ανώτερο τμήμα S1b. Επιπλέον η διασπορά της αφθονίας των πλαγκτονικών τρηματοφόρων δείχνουν ότι η επιφανειακή θαλάσσια θερμοκρασία κατά τη διάρκεια απόθεσης του S1b ήταν υψηλότερη από αυτή του S1a. Η υψηλότερη συμμετοχή του είδους T. quinqueloba, στα σαπροπηλικά ιζήματα του πυρήνα Μ4 σε σχέση με τους υπόλοιπους πυρήνες του Αιγαίου για το ίδιο χρονικό διάστημα δείχνει την εντονότερη επικράτηση νερών χαμηλής αλατότητας και υψηλότερου ευτροφισμού στο Β. Αιγαίου λόγω των αφθονότερων ποτάμιων απορροών στην περιοχή σε συνδυασμό πιθανώς με την επίδραση των νερών της Μαύρης Θάλασσας. Επιπλέον οι διακυμάνσεις της αφθονίας των πλαγκτονικών τρηματοφόρων έδειξαν την επικράτηση σύντομων κλιματικών γεγονότων, σε χρονική τάξη δεκαετίας. Τα γεγονότα αυτά φαίνεται να είναι σύγχρονα με αντίστοιχα που έχουν εντοπιστεί στην παλαιοβλάστηση της Β. Ελλάδας. / The purpose of the present study is to determine the paleoenviromental and paleoceanographic conditions during the deposition of sapropel S1 in the North Aegean. The results of this study based on the distribution of planktonic foraminifera at the sapropel sediments of a gravity core (M4), collected from the south Lemnos basin. Sedimentation rate in this area during Holocene allowed the export of high resolution data ranging between 24 and 288 years. Furthermore the data of abundance and statistical analysis of planktonic foraminifera examined in conjunction with records of benthic foraminifera analysis, δ 13 C and organic matter data, of the same sediments. The results revealed that the lower sapropelic layer of S1, S1a (9,6–7,9 ka BP) deposited under lower oxygen availability and higher concentrations of organic matter than the upper layer S1b (7,6-6,5 ka BP). Moreover the dispersion of planktonic foraminifera abundance shows that during the deposition of S1b layer, the surface water temperature was higher than that of S1a. The presence of Turborotalita quinqueloba is higher in the north Aegean Sea than in the central and south Aegean Sea, indicating greater prevalence of low salinity waters and higher eutrophication in the Northern Aegean Sea due to river outflows in combination with the influx of Black Sea waters to the northern Aegean Sea. In addition, planktonic foraminifera records revealed a series of short-term paleoclimatic changes, in decade scale, which are coeval with equivalent changes in North Greece according to pollen records.

- / -

Η έναρξη της ηφαιστειακής δραστηριότητας εις τον Σαρωνικό Κόλπο έγινε κατά το Άνω Πλειόκαινο και είχε ως αποτέλεσμα την δημιουργία ασβεσταλκαλικών κέντρων όπως τα Μέθανα, η Αίγινα και ο Πόρος. Η ηφαιστειότητα εις το βορειοανατολικό άκρο του Τεταρτογενούς Ηφαιστειακού Τόξου του Αιγαίου είναι αποτέλεσμα της ανάλωσης του Ωκεανού της Τηθύος κάτω από την Ευρασία. Δεδομένου ότι 18000 χρόνια πριν αποτελούσαν το ίδιο χερσαίο ηφαιστειακό συγκρότημα ετέθη το ερώτημα εάν τα προϊόντα τους που καλύπτουν το συστασιακό φάσμα από βασαλτικό ανδεσίτη έως δακίτη (-ρυοδακίτη) είναι "συγγενετικά". Επειδή ακόμη οι λάβες των κέντρων αυτών τυπικά χαρακτηρίζονται από πολυπληθή υποστρόγγυλα "εγκλείσματα" (enclaves) μαφικού μάγματος διερευνήθηκε η δυνατότητα ότι η μείξη μαγμάτων ήταν ενεργή διεργασία κατά τη διαφοροποίησή τους, μία διεργασία η οποία προκαλεί βίαιες ηφαιστειακές εκρήξεις με επακόλουθο ηφαιστειακό κίνδυνο. Οι συμπαγείς στο σύνολό τους τροχιές χημικής διαφοροποίησης οξειδίων των κυρίων στοιχείων και κατανομές ιχνοστοιχείων σε διαγράμματα Harker καθώς και οι παράλληλες συμπαγείς κατατομές Σπανίων Γαιών (REE's) και κατατομές ιχνοστοιχείων (αραχνοδιαγράμματα), όλα τα στοιχεία της έρευνας συνηγορούν ότι τα μαγματικά προϊόντα των τριών υπό εξέταση ηφαιστειακών κέντρων είναι "συγγενετικά". Εκτός από τις πολυπληθείς μακροσκοπικές ενδείξεις των εγκλεισμάτων στις λάβες, άλλες ενδείξεις μείξης παρέχονται από τις "εξωτικές" ορυκτολογικές παραγενέσεις, από τις καταγραφές των μικροϊστών και ορυκτοχημείας πλαγιοκλάστων που έχουν υποστεί την μέθοδο Nomarski, από τις δισχιδείς τροχιές ασυμβάτων ιχνοστοιχείων σε διαγράμματα Harker που συνενώνονται με τις τροχιές υβριδικών μαγμάτων, και τελικά η μαγματική μείξη γίνεται εμφανής από τις παραβολικές κατανομές των λόγων των ασυμβάτων ιχνοστοιχείων οι οποίες παραβολικές κατανομές δεν είναι τυχαίες όπως αποδεικνύουν τα ευθύγραμμα "συνοδά" τους διαγράμματα. Παρά την εμφανή δράση φαινομένων "μαγματικής μείξης" κατά την εξέλιξη των ηφαιστειακών κέντρων της Αίγινας-Μεθάνων-Πόρου η ορατή τους στρωματογραφία δεν βρίθει πυροκλαστικών προϊόντων. Γι' αυτό το λόγο προτείνουμε ότι ο ηφαιστειακός κίνδυνος που προέρχεται από πυροκλαστικές εκρήξεις ιδίως για το ενεργό κέντρο των Μεθάνων, με τελευταία έκρηξη το 230 π.Χ., δεν είναι μεγάλος. Αντίθετα ο ηφαιστειακός κίνδυνος που προέρχεται από εισπνοές τοξικών αερίων ιδίως για τους επισκέπτες των ιαματικών θερμοπηγών, όπως έχουν αποδείξει παρελθόντα ατυχή συμβάντα, είναι σαφώς υπαρκτός. Επειδή τα υπό εξέταση ηφαίστεια τώρα έχουν νησιωτικό χαρακτήρα (Μέθανα), η κατολίσθηση ηφαιστειακών πρανών στην θαλάσσια λεκάνη με επακόλουθη δημιουργία tsunami είναι ένας ηφαιστειακός κίνδυνος στον οποίο είναι τα κέντρα αυτά ιδιαίτερα ευάλωτα. Επειδή οι κατολισθήσεις των ηφαιστειακών πρανών προκαλούνται από την ελάττωση της τριβής και την αύξηση της πίεσης που ασκείται στα τοιχώματα των ρηγμάτων από μάγματα ή υδροθερμικά ρευστά, διαλέξαμε να προσομοιώσουμε κατολίσθηση πρανούς στο πλέον κατακερματισμένο από ρήγματα και πλέον ενεργό κέντρο δηλαδή αυτό των Μεθάνων. Χρησιμοποιώντας την εξίσωση του Murty, (2003) δείξαμε ότι το ύψος Η ενός προκληθέντος από κατολίσθηση tsunami είναι 0.77 m και 0.79 m όταν η κατολίσθηση προσομοιωθεί ότι φτάνει σε βάθος λεκάνης 100 m και 200 m αντίστοιχα. Το ύψος του tsunami θα είναι πολλαπλάσιο του αρχικού όταν φτάσει στον Πειραιά. / The onset of volcanic activity in the Saronic Gulf occured during Upper Pliocene and resulted in calc-alkaline volcanic centers such as Methana, Aegina and Poros located in the northeastern extremity of the Quaternary Aegean Volcanic Arc which is the result of the subduction of Tethys under Eurasia. Since 18000 years ago these 3 centers comprised the same volcanic complex on land one can pose the question if their products which cover the compositional spectra from basaltic andesite to dacite-rhyodacite are "syngenetic". Since the lavas of the centers display abundant subrounded mafic inclusions the question arose if magma mixing was a magmatic process operational during their petrogenesis. Magma mixing is related with explosive magmatic activity and the associated volcanic hazards. The overall integral (integer) (compact) differentiation paths of the major element oxides and the distributions of trace elements in HARKER diagrams, as well as the parallel "compact" profiles of REE and spidergrams all corroborate towards the argument of a syngenetic relationship between the three understudy volcanic centers. In addition to the macroscopic evidence provided by the mafic inclusions in the lavas other lines of evidence point towards magma mixing, such as "exotic" mineral assemblages, the plagioclase record of microtextures and mineral chemistry, the distributions of incompatible trace elements on HARKER diagrams and the parabolic distributions of incompatible trace element ratios with their corresponding linear companion diagrams. In spite of the evidence of operation of mixing phenomena during the petrogenesis of the volcanic centers of Aegina, Methana and Poros in their "exposed" volcanic stratigraphy, pyroclastic deposits are rather sparse. Therefore we suggest that volcanic hazards associated with pyroclastic flows, falls and pyroclastic surges, in the volcanic center of Methana which is still active since it's last eruption was in historic times, 230 BC, is not very probable to occur. On the contrary, volcanic hazard that is related to inhalations of toxic gases especially by visitors of the thermal springs, as evidenced by unfortunate events in the past is a real issue. Also, because these volcanoes have presently insular (Aegina, Poros) or almost insular character (Methana) volcanic hazard associated with landslides and/or debris of volcanic slopes and the ensuing tsunami is highly probable. Since volcanic edifice landslides occur due to reduction of friction and the increase of pressure which is attributed to the intrusion of magma into the faults and fissures transecting the volcanic edifice and/or by the hydrothermal fluids and gases we have chosen to simulate landslide of a volcanic slope in the most dissected by faults and active volcanic center among the three, that of the volcano of Methana. Using the equation of Murty (2003) in this simulation we have shown that the height of a tsunami wave near the site of the volcanic landslide will vary between 0.77 and 0.79 m depending on the depth that the landslide will reach in the marine basin and it will increase in height arriving near the shores of Piraeus and Athens.

Das in einem ehemaligen Steinbruch im Rhyolith des Tharandter Waldes in Mohorn-Grund befindliche Naturdenkmal Porphyrfächer und eine Anzahl in seiner Umgebung befindlicher Aufschlüsse der verschiedensten Gesteinsarten aus unterschiedlichen geologischen Zeitaltern werden beschrieben. Sie sind zum großen Teil auf einem Rundweg in einem geologischen Freilichtmuseum zu besichtigen. Darüber hinaus wird auf das Interesse hingewiesen, das Geologen und Wanderer bereits in den vergangenen zwei Jahrhunderten an diesen Vorkommen zeigten. / The Porphyrfächer in a former quarry in the forest of Tharandt in Saxonia in Mohorn-Grund and a number of further geological outcrops with different types of rocks from different geological ages in his vicinity are described. Most of them can be seen at a round in a geological open-air museum. Many geologists and visitors have shown their interest in these rocks in the last two century, too.

Comprendre et connaitre les propriétés physiques et le comportement mécanique de l'andésite est important pour des applications industrielles comme la géothermie ou le stockage de CO2 mais aussi pour comprendre différents processus naturels. Tout d'abord, les effets de la fissuration thermique sur les propriétés physiques et les processus de rupture de l'andésite ont été étudiés via des expériences triaxiales à taux de déformation constant et à température ambiante. Deuxièmement, nous avons effectué des recherches sur les effets de l'altération sur le comportement physique et la minéralogie. Enfin, une série d'expériences a été réalisée afin d'étudier l'effet de la variation de la pression du fluide i) sur le comportement mécanique des échantillons d'andésite et ii) sur les activités d'émissions acoustiques. / The physical properties and mechanical behavior of andesite are of interest in the context of geothermal reservoir, CO2 sequestration and for several natural processes. The effects of thermal crack damage on the physical properties and rupture processes of andesite were investigated under triaxial deformation at room temperature. Secondly we did research on the effect of alteration on physical behavior and mineralogy. At last a series of experiments were performed in order to investigate the effect of fluid pressure variation i) on the mechanical behavior of andesite samples and ii) on acoustic emissions activities