Heidelberg, Univ., Diss., 2003. / Computerdatei im Fernzugriff.

Heidelberg, Universiẗat, Diss., 2003.

Η Ικαρία βρίσκεται στο ανατολικό τμήμα της Αττικο-Κυκλαδικής Μάζας, πολύ κοντά στην προς τα ανατολικά της συνέχιση, δηλ. τη Μάζα του Μεντερές. Διακρίνονται τρεις τεκτονικές/λιθοστρωματογραφικές ενότητες (Κτενάς 1969, Παπανικολάου 1978) που ξεκινώντας από τα κατώτερα μέλη προς τα ανώτερα είναι: α) η ενότητα Ικαρίας, β) η ενότητα Μεσαριάς, και γ) η ενότητα Κεφάλας. Καταγράφονται δύο γρανιτικά σώματα τα οποία διεισδύουν στην ενότητα Ικαρίας. Το μεγαλύτερο από αυτά είναι I-τύπου και καταλαμβάνει όλο το δυτικό τμήμα του νησιού, ενώ το δεύτερο είναι αρκετά μικρότερο με χαρακτηριστικά S-τύπου και εμφανίζεται κοντά στον οικισμό Ξυλοσύρτης (ΝΑ Ικαρία). Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν να αποκωδικοποιήσει τη μεταμορφική ιστορία των ενοτήτων αυτών και να εκτιμήσει τις μεταμορφικές συνθήκες σχηματισμού τους. Η προσέγγιση που ακολουθήθηκε είχε δύο σκέλη, ένα με χαρακτήρα επαγωγικό και ένα με το χαρακτήρα της μοντελοποίησης. Η επαγωγική προσέγγιση συμπεριλαμβάνει κατά πρώτον την έρευνα πεδίου (χαρτογράφηση και δειγματοληψία περισσότερων των 600 δειγμάτων) και την πετρογραφική παρατήρηση σε πολωτικό μικροσκόπιο, και κατά δεύτερο, τη χρησιμοποίηση τεχνικών όπως περιθλασιμετρία και φθορισιμετρία ακτίνων Χ, μικροανάλυση και ηλεκτρονική μικροσκοπία. Η προσέγγιση μέσω μοντελοποίησης είχε ως σκοπό: α) τη διερεύνηση των δυνατοτήτων που προσφέρει η κατασκευή και χρήση ισοχημικών τομών P/T διαγραμμάτων φάσεων (pseudosections) και η δυναμική τους ως πετρολογικού εργαλείου, και β) η μοντελοποίηση των μεταπηλιτικών παραγενέσεων της κύριας τεκτονομεταμορφικής ενότητας της Ικαρίας (Ενότητα Ικαρίας). Η ενότητα Ικαρίας υποδιαιρείται στις ακόλουθες υποενότητες, ξεκινώντας από τη βάση: α)το Μάρμαρο Νίκαρη, β) την ακολουθία των Γνευσίων Πλαγιάς στην οποία απαντώνται μεταπηλίτες (σχιστόλιθοι και γνεύσιοι) με ενδιαστρώσεις και φακούς αμφιβολιτών, ασβεστοπυριτικά πετρώματα και χαλαζίτες, γ) το Μάρμαρο Πούντας που αποτελείται από ασβεστιτικά και δολομιτικά μάρμαρα με σπάνιους μεταβωξιτικούς φακούς, και δ) ο σχηματισμός Πετροπουλίου στον οποίο συμμετέχουν μεταπηλίτες πλούσιοι σε χλωρίτη, αμφιβολίτες, ασβεστοπυριτικά πετρώματα και μάρμαρα. Τα Ι- και S-τύπου γρανιτικά σώματα διεισδύουν στην ενότητα Ικαρίας κατά το κάτω Μειόκαινο, προκαλώντας τοπικά ανακρυστάλλωση λόγω θερμικής μεταμόρφωσης και δημιουργία τυπικών ορυκτών αυτού του είδους μεταμόρφωσης, όπως: ανδαλουσίτη, κορδιερίτη, σιλλιμανίτη (στα μεταπηλιτικά δείγματα), σκαπόλιθο, κλινοζωϊσίτη (στα ασβεστοπυριτικής σύστασης πετρώματα), και πυρόξενο, γρανάτη (στα μεταβασικά πετρώματα). Η ενότητα Μεσαριάς επωθείται επί της ενότητας Ικαρίας, και αποτελείται από μάρμαρα, πλούσιους σε γραφίτη ασβεστιτικούς σχιστόλιθους και φυλλίτες και σπάνιους πρασινοσχιστόλιθους. Η ανώτερη λιθοστρωματογραφική ενότητα της Κεφάλας, είναι ένα τεκτονικό ράκος καλύμματος και συνίσταται από μάρμαρα/κρυσταλλικό ασβεστόλιθο άνω Τριαδικής ηλικίας στα οποία διεισδύει ένα διοριτικής σύστασης πλουτώνιο σώμα, που προκαλεί τοπική άλω θερμικής μεταμόρφωσης με αποτελέσματα ανάλογα αυτών που παρατηρήθηκαν στις γρανιτικές διεισδύσεις. Η γεωχημική μελέτη σε επιλεγμένα αντιπροσωπευτικά δείγματα όλων των ενοτήτων προσδιόρισε το θολεϊτικό τύπου MORB χαρακτήρα των μεταβασικών πετρωμάτων, ενώ επιβεβαίωσε τον \\\\\\\\\\\\\\\"πάρα\\\\\\\\\\\\\\\" χαρακτήρα των ήδη χαρακτηρισμένων μέσω τη πετρογραφικής εξέτασης ως μεταϊζηματογενών πετρωμάτων, και επιπλέον πρότεινε ως πιθανό πρωτόλιθό τους τον πετρογραφικό τύπο των σχιστών αργίλων. Μέσω της ορυκτοχημείας προέκυψαν στοιχεία που υποδεικνύουν ότι οι μεταμορφικές συνθήκες τις οποίες έχουν υποστεί τα πετρώματα της ενότητας Ικαρίας κυμαίνονται μεταξύ της πρασινοσχιστολιθικής και της μέσης έως υψηλής αμφιβολιτικής φάσης, ενώ η ενότητα Μεσαριάς δεν πρέπει να έχει υποστεί συνθήκες ανώτερες εκείνων που χαρακτηρίζουν την πρασινοσχιστολιθική φάση. Ο συνδυασμός της πετρογραφικής παρατήρησης και της ορυκτοχημείας επέτρεψε να αναγνωρισθούν ορυκτές φάσεις οι οποίες για πρώτη φορά αναγνωρίστηκαν στην Ικαρία, όπως για παράδειγμα τα ορυκτά: ανδαλουσίτης, κορδιερίτης, σιλλιμανίτης, σκαπόλιθος, γιαροσίτης, αλλοκλασίτης/γκερσντορφίτης, οσμιρίδιο και συνχυσίτης. Ωστόσο ακόμη πιο σπάνιες ήταν οι ορυκτές φάσεις που αναγνωρίστηκαν στον Μn-ούχο λιθοτύπο \\\\\\\\\\\\\\\"Ικαρίτη\\\\\\\\\\\\\\\": σπεσσαρτίνης με σημαντικές ποσότητες μπλιθιτικού συστατικού (πλούσιο σε Mn3+), τεφροΐτη (Mn-ούχος ολιβίνης), κελσιανός και κυμρίτης (βαριούχοι άστριοι), ροδονίτης, βραουνίτης, γιακομπσίτης, πυροφανίτης (Mn-ούχος σπινέλιος). Στον ίδιο λιθολογικό τύπο αναγνωρίστηκε επίσης και μαγγανοκουμινγκτονίτης (\\\\\\\\\\\\\\\"τιροδίτης\\\\\\\\\\\\\\\") ο οποίος συνυπήρχε με Ca-ούχο αμφίβολο, συνύπαρξη που μόνο σπάνια έχει αναφερθεί στην διεθνή βιβλιογραφία, και αποτελεί πιθανά την πρώτη αναφορά του ορυκτού αυτού από τον ελλαδικό χώρο. Οι γεωθερμοβαρομετρικές εκτιμήσεις βασίστηκαν σε σημαντικό αριθμό γεωθερμοβαρομέτρων, χρησιμοποιώντας παλαιότερες αλλά και τις πιο πρόσφατες ρυθμίσεις τους. Οι συνθήκες P/T που προσδιορίστηκαν για την Ενότητα Ικαρίας, κυμαίνονται μεταξύ 441-623o C και 5.1-7.9 kbar, με τα ανώτερα μέλη της (δηλ. το σχημ/σμό Πετροπουλίου και τους μεταπηλίτες της ακολουθίας των Γνευσίων Πλαγιάς χωρίς γρανάτη και αλουμινοπυριτική φάση), να εμφανίζουν τους χαμηλότερους βαθμούς μεταμόρφωσης (ανώτερη πρασινοσχιστολιθική ως κατώτερη αμφιβολιτική) και τα κατώτερα μέλη της (δηλ. ακολουθία Γνευσίων Πλαγιάς) να προσεγγίζουν ως και την ανώτερη αμφιβολιτική φάση. Οι υψηλότερες πιέσεις (9.5-11.9) και οι χαμηλότερες θερμοκρασίες (~320-340o C) στην Ικαρία, καταγράφηκαν στους φυλλίτες της ενότητας Μεσαριάς. Ιδιαίτερου ενδιαφέροντος στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής ήταν οι μεταβωξιτικές εμφανίσεις καθώς και ο μεταμαγγανιούχος λιθοτύπος γνωστός ως \\\\\\\\\\\\\\\"Ικαρίτης\\\\\\\\\\\\\\\" (κατά Κτενά, 1969), ο οποίος εμφανίζεται σε κοντινή σχετικά απόσταση (<500m) από τον διεισδύοντα γρανίτη του Ξυλοσύρτη. Τα μεταβωξιτικά πετρώματα της Ικαρίας ταξινομούνται πετρογραφικά ως σμύριδα, τα δε γεωχημικά τους χαρακτηριστικά δείχνουν γενετική συσχέτιση με τις βωξιτικές αποθέσεις Ιουρασικής ηλικίας που παρατηρούνται αρκετά δυτικότερα, στον ηπειρωτικό ελληνικό χώρο, υποδεικνύοντας παρόμοια ηλικία για τους πρωτόλιθούς τους. Η ορυκτοχημεία των ορυκτών φάσεων που αποτελούν τα πετρώματα αυτού του τύπου βοήθησε στην εκτίμηση των μεταμορφικών συνθηκών που οδήγησαν στη δημιουργία τους, καθώς και στη σύγκρισή τους με παρόμοιου τύπου μεταβωξιτικές εμφανίσεις στο Αττικοκυκλαδικό σύμπλεγμα και το γειτονικό του σύμπλεγμα του Μεντερές (νοτιοδυτική Τουρκία). Η μελέτη των πετρωμάτων αυτών εστιάστηκε ιδιαίτερα στο ζεύγος γκανίτη (Zn-σπινελίου) – Zn-χεγκμπομίτη, που αν και συμμετείχαν σε μικρές αναλογίες, ήταν δυνατό να δώσουν σημαντικές πληροφορίες για την πορεία που ακολούθησαν οι πορείες P-T στις οποίες οφείλεται ο σχηματισμός τους. Το σχήμα ζώνωσης που παρατηρήθηκε στα ορυκτά αυτά, και κυρίως στον Zn- χεγκμπομίτη, υποδεικνύουν προοδευτικού τύπου μεταμόρφωση. Η περιεκτικότητα σε Zn του συνυπάρχοντα γκανίτη βρίσκεται ανάμεσα στις υψηλότερες που έχουν αναφερθεί σε παρόμοιου τύπου πετρώματα (πχ. Σάμος και Μεντερές). Σε δείγματα από το Mn-ούχο λιθοτύπο \\\\\\\\\\\\\\\"Ικαρίτη\\\\\\\\\\\\\\\" βρέθηκαν να συνυπάρχουν πλέον των 20 ορυκτών φάσεων σε επιφάνεια έκτασης που αντιστοιχεί στις διαστάσεις μίας τυπικής λεπτής τομής, πολλές από τις οποίες αναφέρονται για πρώτη φορά από την Ικαρία, όπως αναφέρθηκε και παραπάνω. Ως πιο πιθανή διεργασία για το σχηματισμό του λιθοτύπου αυτού προτείνεται η επίδραση πυρομετασωματικών ρευστών που συνδέονται γενετικά με την παρακείμενη γρανιτική διείσδυση του Ξυλοσύρτη. Ενδιαφέροντα αναμένεται να είναι τα αποτελέσματα που θα προκύψουν για τις συνθήκες P/T που οδήγησαν στο σχηματισμό του Ικαρίτη, μέσω της εν εξελίξει μελέτης του, στην κλίμακα των μικροπεριοχών του, που ορίζουν παραγενέσεις ισορροπίας. Η προσέγγιση που είχε το χαρακτήρα της πρόβλεψης, στηρίχτηκε στη χρήση ισοχημικών τομών P-T διαγραμμάτων φάσεων (isochemical P-T phase diagram sec-tions όπως προτείνεται σαν ονομασία τους από τους Tinkham & Ghent 2005), ευρύτερα γνωστών ως pseudosections, οι οποίες έχουν αποδειχθεί ως ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο για τη μεταμορφική πετρολογία. Στην εργασία αυτή δοκιμάζεται η εφαρμογή του σε μεταπηλιτικά πετρώματα μετρίων βαθμών μεταμόρφωσης (πρασινοσχιστολιθική – αμφιβολιτική φάση) της κύριας λιθοστρωματογραφικής ενότητας της νήσου Ικαρίας (ενότητα Ικαρίας). Η χρήση τέτοιων διαγραμμάτων έδωσε τη δυνατότητα της μοντελοποίησης των παρατηρούμενων παραγενέσεων, καθώς και την αποκωδικοποίηση σημαντικού τμήματος της πορείας των μεταμορφικών συνθηκών P-T, που επέδρασαν επί των αντίστοιχων πετρωμάτων. Η δημιουργία ισοχημικών τομών με βάση δύο εκ των πλέον χρησιμοποιούμενων συστημάτων (KFMASH και MnKFMASH) για τρεις κύριες συστάσεις (ΑΙΚ, ΒΙΚ, και CIK) που προέκυψαν από την ομαδοποίηση παρομοίου χημισμού συστάσεων πετρωμάτων, επέτρεψε σε πρώτη φάση την αναγνώριση της επίδρασης του Mn στο σύστημα και την επιλογή του πλέον κατάλληλου συστήματος για την ιδανικότερη μοντελοποίηση της κάθε σύστασης/ομάδας παραγενέσεων. Τα διαγράμματα αυτά τέλος επέτρεψαν την με γεωθερμοβαρομετρικούς όρους προσέγγιση παραγενέσεων για τις οποίες η κλασική γεωθερμοβαρομετρία αδυνατεί να δώσει αποτελέσματα, λόγω της απουσίας των κατάλληλων ορυκτών φάσεων. Έγινε δυνατό να περιγραφούν δύο μεταμορφικά στάδια (στάδιο 1 και στάδιο 2), κάθε ένα από τα οποία αντιστοιχείται σε ξεχωριστό επεισόδιο θερμικής κορύφωσης. Τα τελευταία πιστεύεται ότι συνδέονται με τα μεταμορφικά επεισόδια που είναι υπεύθυνα για την τεκτονομεταμορφική ιστορία της Αττικο-Κυκλαδικής μάζας (Μ2 και Μ3, αντίστοιχα). Η παρούσα μελέτη έδειξε ότι η ενότητα Ικαρίας δέχτηκε μια μεταμόρφωση τύπου Barrow, με συνθήκες που αντιστοιχούν στην πρασινοσχιστολιθική έως μέση-ανώτερη αμφιβολιτική φάση. Τα πετρώματα της ενότητας Μεσαριάς επηρεάστηκαν κυρίως από μεταμορφικές συνθήκες της πρασινοσχιστολιθικής φάσης. Η καταγραφή του κατω-Ηωκαινικού γεγονότος υψηλής πίεσης (μεταμορφικό επεισόδιο Μ1) που επηρέασε την Αττικο-Κυκλαδικής μάζας στα πετρώματα της Ικαρίας δεν έγινε δυνατή. Μόνο ασθενείς ενδείξεις του γεγονότος αυτού έγινε δυνατόν να προσδιορισθούν, όπως η συχνή παρουσία γρανατικών εγκλεισμάτων σε κρυστάλλους ολιγοκλάστου των χαμηλότερου βαθμού μεταμόρφωσης σχιστόλιθων της ακολουθίας των Γνευσίων Πλαγιάς και των μεταπηλιτών του σχημ/σμου Πετροπουλίου. Ως πιο ξεκάθαρο στοιχείο ωστόσο του συγκεκριμένου μεταμορφικού επεισοδίου αναφέρεται η γεωβαρομετρική εκτίμηση υψηλών πιέσεων που πραγματοποιήθηκε για τους φυλλίτες της ενότητας Μεσαριάς. Τέλος, προτείνονται δύο εναλλακτικά μοντέλα για την περιγραφή της \\\\\\\\\\\\\\\"θερμικής μηχανής\\\\\\\\\\\\\\\", που ήταν υπεύθυνη για τη μεταμόρφωση και το μαγματισμό στην περιοχή της Ικαρίας. Το πρώτο βασίζεται στο αντίστοιχο προτεινόμενο από τον Μπορονκάϋ (1995) μοντέλο, το οποίο υποθέτει την ύπαρξη μιας μανδυακής πηγής που συνδέεται με τον μηχανισμό οπισθοχώρησης τεμάχους (slab roll-back). Οι διαδικασίες τήξης-αφυδάτωσης του τεμάχους αυτού παρήγαγαν ένυδρα τήγματα τα οποία κινούμενα ανοδικά προς την υπο-ηπειρωτική λιθόσφαιρα, έδωσαν γένεση στις γρανιτικές διεισδύσεις που παρατηρούνται στην περιοχή. Το δεύτερο μοντέλο είναι παρόμοιο με εκείνο που προτάθηκε από τους Whitney & Dilek (1998) για να ερμηνεύσουν την τεκτονομεταμορφική ιστορία της μάζας του Nidge, που αποτελεί τμήμα του κρυσταλλικού συμπλέγματος της κεντρικής Ανατολίας. Μέσω του μοντέλου αυτού προτείνεται η απόδοση του ενταφιασμού και της μερικής τήξης υλικού του φλοιού (κυρίως μεταγραουβακών και μετα-ανδεσιτών) στο ίδιο τεκτονομεταμορφικό καθεστώς, το οποίο είναι υπεύθυνο για την μεταμόρφωση που αποτυπώνεται στα μέλη της ενότητας της Ικαρίας. / The island of Ikaria is located in the eastern part of the Attic-Cycladic Massif, very close to its eastern continuation, the Menderes Massif. Three tectonic units can be distinguished (Ktenas, Marinos ed. 1969, Papanikolaou 1978) from bottom to top: a) the Ikaria unit, b) the Messaria unit and c) the Kefala unit. Two granitic bodies, a bigger I-type (diameter of c. 15 km) and a smaller S-type (dimension c. 3x1 km) intruded the Ikaria unit, in the western and eastern part of the island, respectively. The aim of this study is to unravel the metamorphic history of these units and the prevailing P-T conditions. To accomplish this task a two-fold approach was followed: a deductive and a predictive one. The former included field survey (mapping and sampling of more than 600 samples), petrographic study of more than 600 thin sections, of which representative samples were selected for further analysis, through X-ray diffraction, X-ray fluorescence, microprobe analysis and scanning electron microscopy (with EDS/WDS capabilities). The main task through the predictive approach was to: a) explore the potential of isochemical P/T phase diagram sections (pseudosections) to define phase relations and infer thermodynamic implication, and b) to model the metamorphic paragenesis of the metapelitic compositions of Ikaria unit, the main tectonometamorphic unit of Ikaria. The Ikaria unit consists of the following formations starting from the base: a) Nikaris marble, b) Plagia gneisses consisting of metapelites (schists and gneisses) with intercalations and lenses of amphibolites, calcsilicate rocks and quartzites, c) Pounta marble consisting of dolomites and marbles with rare metabauxitic lenses and d) Petropouli formation consisting of metapelites, amphibolites, calcsilicate rocks and marbles. During the Early Miocene the Ikaria unit was intruded of two granitic bodies of I- and S-type, respectively. This caused, local contact metamorphic recrystallization along with the formation of typical contact metamorphic minerals such as andalusite, cordierite, sillimanite (in metapelites), scapolite, clinozoisite (in calcsilicate rocks) and pyroxene, garnet (in amphibolites). The Messaria unit is thrusted on the Ikaria unit. It consists of marbles, graphite-rich calc mica schists, phyllites and rare greenschists. The rocks of this unit experienced metamorphism of greenschist face. The uppermost unit (Kefala unit) is a large “klippe” consisting of marbles of late Triassic age. It was intruded by a dioritic body, producing a thermal aureole and effects analogous to those of the granitic intrusions. Geochemical analyses of representative samples revealed the tholeitic MORB affinities of the metabasites, whilst it verified the para- (sedimentary) character obtained through the petrographic examination for the metasediments, and pointed to a “slate” type as their precursor rocks. Mineral chemistry indicates metamorphic conditions ranging from greenschist to medium-upper amphibolite facies for Ikaria unit and of greenschist facies for the Mesaria unit. A systematic petrographic and mineral chemistry study revealed, for the first time in Ikaria, the occurrence of: andalusite, cordierite, sillimanite, scapolite, jarosite, alloclasite/gersdorffite, osmiridium and synchisite. Of particular interest is the identification of uncommon mineral varieties withing the Mn-rich rock type “Ikarite”: spessartine containing significant amounts of blythite (Mn3+-rich component); tephroite (Mn-rich olivine variety); celsian and cymrite (Ba-rich feldspars); rodonite; braunite; jacobsite; pyrophanite (Mn-rich spinel). In addition, manganocummingtonite (“tirodite”) was found to coexist with Ca-amphibole (a pair that is only very rarely reported in the literature), and is believed to be its first occurrence ever reported from the greek territory. Geothermobarometric estimation was based upon a significant number of geothermobarometers, using various recalibrations, both older and recently published ones. The P/T range for the “Ikaria unit” can be bracketed between 441-623o C and 5.1-7.9 kbar. Its lower members (ie. Plagia Gneiss formation) exhibiting the higher temperature conditions recorded on the island (reaching the upper amphibolite facies), whereas in the upper members (ie. Petropouli formation as well as garnet- and Al-silicate free metapelites of the Plagia Gneiss formation) the metamorphic grade ranges between the upper greenschist and the lower amphibolite facies. The Mesaria unit exhibits the highest pressures (9.5-11.9), and lowest temperatures (~320-340o C) encountered from allover Ikaria island. Of great interest during the present study was the metabauxitic occurrences and the Mn-rich rock type, cropping out in proximity to the Xyslosyrtis granite (<500m), named “Ikarite” after Ktenas (1969). Mineral chemistry of all the mineral phases involved in these rocks allowed the estimation of the metamorphic conditions they underwent, as well as the comparison to similar metabauxitic occurrences in the Attic-Cycladic Compex (Cyclades, Greece) and its neighboring Menderes Complex (Southwest Turkey). This study is particularly focused on the Zn-spinel - Zn-högbomite pair, which (although present in accessory quantities) can provide valuable information for the possible P-T-t path of the rocks under study. The zoning patterns of these minerals, and particularly that of the Zn-Högbomite, indicate a prograde type of metamorphism. The Zn-content of the co-existing Zn-spinel is among the highest reported from similar rocks (ie. Samos and Menderes). In specimens of the Mn-rich rock type “Ikarite” more than 20 recognized minerals are found to co-exist in the scale of a thin section, most of them are reported for the fist time from Ikaria, as mentioned above. The most possible process for its formation is proposed to be the influence of pyrometasomatic fluids which are genetically linked to the intruding Xylosyrtis granite. Very interesting results about the prevailing P-T conditions are expected to be obtained by the ongoing research on this outcrop, in a microdomain scale. The predictive kind of approach was based on isochemichal P-T phase-diagram sections (broadly known as pseudosections), which have been proved to be a very useful tool for metamorphic petrology. In the present work the use of these diagrams is employed on metapelitic rocks of medium grade (greenschist-amphibolite facies) from the main tectonic unit of the island, the Ikaria unit. These diagrams have permitted us to model the observed mineralogical assemblages and to trace segments of the P-T path these rocks had followed. Iso-chemical sections were made for three representative mean compositions of rock analyses (AIK, BIK and CIK) with similar mineral associations. These diagrams shed light on the influence of Mn on garnet stability and helped us selecting the appropriate chemical system (KFMASH or MnKFMASH) for each bulk composition involved, in order to better modeling the relative assemblages. Finally, the isochemical sections helped to infer preliminary thermobarometric constraints for mineral assemblages that conventional geothermobarometry is of very limited use. Two different metamorphic stages (stage 1 and stage 2) have been described, each one of which is attributed to a different thermal peak. These thermal peaks are believed to be linked with the metamorphic events which are responsible for the tectonometamorphic history of the Attic Cycladic belt (M2 and M3, respectively). The present study has pointed out that the Ikaria unit underwent a Barrowian type metamorphism of greenschist to medium-upper amphibolite grade. The rocks of the Mesaria unit experienced a greenschist facies metamorphism. On the other hand, this study has failed to reveal clear evidence of the early Miocene HP event (M1 event), which however has affected most of the Attic Cycladic belt. The only indirect evidence for a HP event in the Ikaria unit is considered to be the frequent occurrence of garnet inclusions in oligoclase crystals within the less metamorphosed members of this unit (ie. Petropouli formation and garnet- and Al-silicate- free schists of the Plagia gneiss formation). A much clearer evidence is believed to be the high pressure estimated through geobarometry for the phyllites of Mesaria unit, which underlines the possibility that this unit has experienced the HP event. In conclusion, two alternative models are proposed to describe the “thermal engine” responsible for the metamorphism and magmatism in Ikaria. The first model is based on the model given by Boronkay (1994) and involves a mantle thermal source which accompanied the slab roll-back mechanism. Dehydration melting of this slab produced hydrous melts which moved upwards, towards the sub-continental lithosphere, giving birth to granitic intrusions occurring in the area. The second model, is similar to the one used by Whitney & Dilek (1998) to unfold the tectonometamorphic history of Nidge Massif in Central Anatolia Crystalline Complex. It proposes that burial and partial melting of crustal material (namely metagreywackes and meta-andesites) are the result of the same tectonometamorphic regime, which is responsible for the regional metamorphism imprinted on the members of “Ikaria unit”.

Στις μέρες μας παρατηρείται μία εγκατάλειψη των συμβατικών μορφών ενέργειας και μια ταυτόχρονη στροφή προς τις ανανεώσιμες. Από την συνδυασμένη χρήση δύο ή και περισσότερων ανανεώσιμων, συνήθως, μορφών ενέργειας προκύπτουν τα υβριδικά συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής αναλύεται ένα υβριδικό σύστημα το οποίο χρησιμοποιεί δύο ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, αυτές του νερού και του αέρα. Η ανάλυση αυτού του υβριδικού συστήματος στηρίζεται σε δεδομένα τα οποία προέρχονται από το υπό κατασκευή υβριδικό έργο της Ικαρίας. Τέτοια συστήματα νησιών χαρακτηρίζονται ως συστήματα Μη $ιασυνδεδεμένων Νήσων, καθώς είναι αυτόνομα, αξιοποιώντας πηγές ενέργειας με τις οποίες τα νησιά αυτά είναι «ευλογημένα»,σε σχέση με άλλες περιοχές της ενδοχώρας όπως π.χ ο άνεμος. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη περιγραφή των βασικών αρχών στις οποίες στηρίζεται η κατασκευή των υδροηλεκτρικών και των αιολικών σταθμών και δίνεται ο ορισμός των υβριδικών συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας . Στα κεφάλαια δύο και τρία περιγράφονται βασικά μεγέθη για το υβριδικό έργο της Ικαρίας, καθώς και κανονισμοί λειτουργίας για αυτό . Στο κεφάλαιο 4 παρατίθεται η λογική στην οποία στηρίχθηκαν οι προσομοιώσεις καθώς και αποτελέσματα, γραφήματα και συμπεράσματα τα οποία προέκυψαν από αυτές .Ακολουθούν το παράρτημα και η βιβλιογραφία . / Nowadays there is an abandonment of conventional energy and a simultaneous shift to renewable energy. From the combined use of two or more renewable, usually, the resulting energy hybrid power systems. In the present study analyzed a hybrid system which uses two sources of renewable energy, which water and air. The analysis of this hybrid system is based on data from the hybrid under construction project of Ikaria. Such systems are islands designated as Non systems $ iasyndedemenon Islands, are autonomous, drawing energy with which the islands they are "blessed" than other inland areas like the wind. The first chapter is a brief description of the principles underpinning the construction of hydroelectric and wind power stations and given the definition of hybrid power systems. Chapters two three a.m. described fundamentals for the hybrid project Ikaria and operating regulations for this. Chapter 4 sets out the rationale relied on simulations and the results, charts, and conclusions drawn from them. Here are the Annex and the literature.

Η παρούσα διπλωματική εργασία συνιστά μια επισκόπηση του Συστήματος Ηλεκτρικής Ενέργειας της νήσου Ικαρίας. Πρόκειται για ένα Αυτόνομο Σύστημα Παραγωγής, που βασίζεται σε έναν Τοπικό Σταθμό Παραγωγής, ισχύος 14 MW, που λειτουργεί με εμβολοφόρες πετρελαιομηχανές. Σκοπός της εργασίας είναι τόσο η μελέτη του συγκεκριμένου συστήματος, αλλά και η γενικότερη προσέγγιση των ΣΗΕ, και ειδικά των ΑΣΠ με τις ιδιαιτερότητες που τα χαρακτηρίζουν. Στην συνέχεια χρησιμοποιείται το λογισμικό προσομοίωσης HOMER Energy, με το οποίο κατασκευάζεται ένα μοντέλο του ΣΗΕ. Το λογισμικό εκτελεί τεχνοοικονομική ανάλυση της λειτουργίας συστημάτων, σε όλο τον κύκλο ζωής τους, και εξάγει συμπεράσματα όσον αφορά την βιωσιμότητα και την βέλτιστη μορφή τους. Με το εργαλείο αυτό διερευνώνται ζητήματα όπως η δυνατότητα διείσδυσης Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας στο ΑΣΠ Ικαρίας, καθώς και η μελλοντική λειτουργία του συστήματος, μετά την ένταξη του κατασκευαζόμενου Υβριδικού Ενεργειακού Έργου (αιολικού - υδροηλεκτρικού). Το πρότυπο αυτό έργο, ισχύος μέχρι 6,8 MW, θα επιτρέπει την αποθήκευση ενέργειας, με την μορφή της αντλησιοταμίευσης, σε δεξαμενή νερού. Η μελέτη του ΣΗΕ Ικαρίας συμπληρώνεται με την ανασκόπηση του ζητήματος των κεραυνικών πληγμάτων στις γραμμές μέσης τάσης, όπου γίνεται υπολογισμός των αναμενόμενων σφαλμάτων, σε αντιπαράθεση με καταγεγραμμένα, ενώ προτείνονται λύσεις για την μείωση των προβλημάτων που δημιουργούν οι υπερτάσεις. Η συλλογή των στοιχείων της εργασίας έγινε από επιτόπιες καταγραφές, από δεδομένα που μας διατέθηκαν και από δημοσιευμένες πληροφορίες. Τα στοιχεία αυτά παρουσιάζονται κατά την επισκόπηση, μαζί με απαραίτητες διευκρινήσεις και παραπομπές στην βιβλιογραφία. Στην συνέχεια με τα στοιχεία αυτά κατασκευάζεται το μοντέλο του συστήματος, γίνονται οι υπολογισμοί, και συγκρίνονται τα αποτελέσματα. Αφού στο 1ο Κεφάλαιο δοθούν οι απαραίτητες εισαγωγικές διευκρινήσεις για τα ΣΗΕ και τα ΑΣΠ, και μια αναφορά στις ΑΠΕ, παρουσιάζονται στο 2ο Κεφάλαιο γεωγραφικά στοιχεία για το νησί, και μια σύντομη ιστορική αναδρομή στο ενεργειακό του σύστημα. Η επισκόπηση του ΑΣΠ Ικαρίας ξεκινά στο 3ο Κεφάλαιο με τα στοιχεία της Παραγωγής ενέργειας, περιγράφοντας αναλυτικά τον ΤΣΠ, τις μονάδες και τις εγκαταστάσεις του και αναλύοντας την λειτουργία του. Περιγράφεται έπειτα μία εγκατεστημένη Ανεμογεννήτρια των 600 kW, εξηγείται η λειτουργία της και σημειώνεται η επίδρασή της στην παραγωγή. Παρουσιάζεται το Υβριδικό Ενεργειακό Έργο, οι αρχές λειτουργίας, τα επιμέρους στοιχεία και αναφέρεται η αναμενόμενη συμπεριφορά του. Στην συνέχεια στο 4ο Κεφάλαιο γίνεται η επισκόπηση της Διανομής ενέργειας. Παρουσιάζεται το εναέριο δίκτυο Μέσης Τάσης, ο εξοπλισμός των γραμμών και η γεωγραφική εξάπλωση. Περιγράφονται τα δίκτυα διανομής Χαμηλής Τάσης, από τους Υποσταθμούς μέχρι τους καταναλωτές. Στο 5ο Κεφάλαιο η λειτουργία του ΣΗΕ εξετάζεται σαν σύνολο, με στοιχεία για την παραγόμενη ενέργεια, 28 GWh ετησίως, την εποχιακή και ημερήσια διακύμανση της ισχύος και την μελλοντική αύξηση της κατανάλωσης. Επισημαίνονται έπειτα οι κυριότερες αιτίες σφαλμάτων, οι μηχανισμοί δημιουργίας των συμβάντων κυρίως από καιρικά φαινόμενα, καθώς και η καταγραφή και η αποκατάσταση των βλαβών. Τέλος, στο 6ο Κεφάλαιο παρουσιάζεται η μελλοντική εξέλιξη του συστήματος, μετά την ένταξη του Υβριδικού Έργου, την αναβάθμιση του ΤΣΠ και του δικτύου ΜΤ, και οι προοπτικές για επιπλέον ΑΠΕ. Εκτός από τα Αιολικά συστήματα, εξετάζονται τα Φωτοβολταϊκά και η Γεωθερμία. Αναφέρεται και η ενδεχόμενη διασύνδεση του νησιού με το ηπειρωτικό δίκτυο της χώρας. Στο 7ο κεφάλαιο γίνεται η προσομοίωση του ΣΗΕ, με το λογισμικό HOMER. Παρουσιάζεται το πρόγραμμα, και οι οικονομικές έννοιες που χρησιμοποιεί για την αξιολόγηση των συστημάτων. Η διαδικασία μοντελοποίησης παρουσιάζεται αναλυτικά. Αρχικά κατασκευάζεται το μοντέλο του παρόντος συστήματος, όπου διαπιστώνεται η ορθότητα του μοντέλου σε σχέση με το πραγματικό σύστημα, και σημειώνεται η θετική οικονομική επίδραση της Α/Γ στο ΑΣΠ. Από την άλλη, διαφαίνεται η αδυναμία του προγράμματος να αντιληφθεί τα όρια διείσδυσης ΑΠΕ. Στην συνέχεια, λαμβάνοντας υπόψιν το παραπάνω ζήτημα, εμπλουτίζεται το μοντέλο με επιπλέον ΑΠΕ, και προκύπτει το συμπέρασμα ότι συμφέρει πρωτίστως η εγκατάσταση άλλων 2 Α/Γ, και 200 kWp Φ/Β συστημάτων, αλλά δευτερευόντως και άλλων συνδυασμών, μέχρι 7 Α/Γ συνολικά. Έπειτα, κατασκευάζεται το μοντέλο του Υβριδικού, προσεγγιστικά, λόγω έλλειψης υποστήριξης από το HOMER. Τα αποτελέσματα της εξομοίωσης της λειτουργίας του είναι σε συμφωνία με τα αναμενόμενα. Προκύπτουν επίσης τα εξής συμπεράσματα: (α) Το Έργο είναι οικονομικά βιώσιμο. (β) Η οικονομική επίδοση του Έργου βελτιώνεται με δέσμευση επιπλέον νερού στις δεξαμενές για αντλησιοταμίευση. (γ) Το Έργο υποστηρίζει οικονομικώς Ανεμογεννήτριες μέχρι 10 MW και Φ/Β 2,5 MWp. (δ) Το Έργο δεν επαρκεί για την μελλοντική αύξηση της κατανάλωσης, ακόμα και με επιπλέον ΑΠΕ, εκτός και αν αυξηθεί παράλληλα η ισχύς του ΤΣΠ. Η εργασία ολοκληρώνεται στο 8ο Κεφάλαιο, με το ζήτημα της θεωρητικής πρόβλεψης σφαλμάτων από κεραυνούς. Αφού παρουσιαστεί το φαινόμενο και οι επιπτώσεις του στις γραμμές, γίνεται υπολογισμός των αναμενόμενων σφαλμάτων σε όλο το δίκτυο ΜΤ της Ικαρίας, μήκους 120 km, με την χρήση (α) της απλής μεθόδου Ισοδύναμης Συλλεκτήριας Επιφάνειας, και (β) της μεθόδου που προτείνεται από τον κανονισμό IEEE-1410, περί βελτίωσης της αντικεραυνικής συμπεριφοράς ηλεκτρικών γραμμών. Τα αποτελέσματα δείχνουν πολύ λιγότερα σφάλματα από τα καταγεγραμμένα κάθε χρόνο (90 έναντι 175 μέσο όρο). Εξηγούνται οι βασικότερες αιτίες, όπως η γενικότητα των υπολογισμών, η ασάφεια στις καταγραφές, αλλά και το γεγονός ότι συγκεκριμένα γεωγραφικά σημεία καταπονούνται ιδιαίτερα από κεραυνικά πλήγματα και είναι υπεύθυνα για πολλά σφάλματα. Το τελευταίο, επιδεικνύεται με την μελέτη ενός ορεινού εκτεθειμένου κλάδου των γραμμών, μήκους 2 km, που παρουσιάζει 20,5 ιδιαίτερα καταστροφικά σφάλματα ετησίως, έναντι των 1,5 που αναμένονται. Προτείνονται τέλος κάποιοι οικονομικοί τρόποι προστασίας, με περισσότερους απαγωγείς υπερτάσεων και βελτίωση της γείωσης και της στάθμης μόνωσης της γραμμής. / This diploma thesis is an overview of the Electrical Power System of Ikaria Island. It is an Autonomous Production System, based on a Local Station with diesel engines. The thesis describes the Station, an installed Wind Turbine, and the Hybrid Power Plant under construction. It presents the Distribution System, consisting of overhead medium voltage power lines, as well as the low voltage distribution wiring. It includes information about the power production, the main system faults, and the future development. The study is supplemented by a simulation of the system, using HOMER Energy software, in order to investigate the renewable penetration potential, and to validate the operation of the Hybrid Power Plant. The thesis is concluded with the estimation of lightning faults on the power lines of the island's grid.