Remarks on the Messinian evaporites of Zakynthos Island (Ionian Sea, Eastern Mediterranean)

Abstract

Detailed mapping of the Neogene deposits on Zakynthos Island shows that the Messinian primary evaporite basins, formed over Ionian basement, are delimited by the westernmost outcrop of the Triassic evaporitic diapirs, located west of the Kalamaki-Argasi Messinian gypsum unit. The post-Miocene external Ionian thrust is emplaced west of the Triassic diapirs. Planktonic foraminifera biostratigraphy indicates that primary evaporite accumulation took place probably during the first stage of the Messinian salinity crisis (5.96-5.60 Ma), in shallower parts of a foreland basin, formed over the Pre-Apulian and the Ionian zone basement. Establishment of these depositional environments, before the Ionian thrust emplacement, was probably due to the particularities of the foreland basin, which extended from the external Ionian to the internal Pre-Apulian zone. Field observations, borehole data and an onshore seismic profile show that the Neogene sediments over the Pre-Apulian basement correspond to the foredeep through forebulge domain of the foreland basin, as it is documented from their spatial thickness distribution. In contrast, the Neogene sediments over the Ionian basement correspond to the wedge top of the foreland basin, which was less subsiding, as it is deduced by their reduced thickness. This lower subsidence rate was the result of the concurrent diapiric movements of the Ionian Triassic evaporites. In Agios Sostis area, located over Pre-Apulian basement, the Neogene sequence is intercalated by decametre-thick resedimented blocks consisting of shallow water selenite. To the southeast, this mass-wasting Messinian gypsum passes to mainly gypsum turbidite. In Kalamaki-Argasi area, located over Ionian basement, the shallow water environment led to the deposition of the observed primary gypsum. Erosion of the primary gypsum of both forebulge and wedge top supplied the foreland basin’s depocenter with gypsum turbidites. Η λεπτομερής χαρτογράφηση των Νεογενών αποθέσεων της Ζακύνθου δείχνει ότι οι λεκάνες πρωτογενούς Μεσσήνιας εβαποριτικής απόθεσης, που σχηματίστηκαν πάνω σε Ιόνιο υπόβαθρο, οριοθετούνται από τη δυτικότερη εμφάνιση των Τριαδικών εβαποριτικών διάπειρων (δυτικά της Μεσσήνιας ενότητας γύψου Καλαμάκι-Αργάσι). Η μετα-Μειοκαινική εξωτερική Ιόνια επώθηση τοποθετείται δυτικά αυτών των Τριαδικών διάπειρων. Βιοστρωματογραφική ανάλυση των συναθροίσεων πλαγκτονικών τρηματοφόρων στα Νεογενή ιζήματα δείχνει ότι η συσσώρευση πρωτογενούς εβαπορίτη έλαβε χώρα πιθανά κατά το πρώτο στάδιο της κρίσης αλμυρότητας του Μεσσηνίου (5.96-5.60 Εκατ.χρ.), στα αβαθέστερα τμήματα της λεκάνης προχώρας, η οποία σχηματίστηκε πάνω στο Προ-Απούλιο και Ιόνιο αλπικό υπόβαθρο. Ο σχηματισμός των περιβαλλόντων ιζηματογένεσης, πριν από την Ιόνια επώθηση, πιθανά οφείλεται στις ιδιαιτερότητες της λεκάνης προχώρας, η οποία εκείνο το διάστημα εκτείνονταν από την εξωτερική Ιόνια ως την εσωτερική Προ-Απούλια ζώνη. Νέα δεδομένα υπαίθρου, σε συνδυασμό με τη βιοστρωματογραφία, τα στοιχεία γεωτρήσεων και μία διαθέσιμη σεισμική τομή δείχνουν ότι τα Νεογενή ιζήματα πάνω στο Προ-Απούλιο υπόβαθρο αντιστοιχούν στον τμήμα της λεκάνης προχώρας, από το προβύθισμα (foredeep) ως την πρόσθια ανύψωση (forebulge), όπως αυτό διαπιστώνεται από την χωρική κατανομή του πάχους τους. Αντίθετα, τα Νεογενή ιζήματα πάνω στο Ιόνιο υπόβαθρο αντιστοιχούν στο τμήμα της λεκάνης προχώρας που βρίσκεται πάνω στο μετωπικό πρίσμα της ορογένεσης (wedge top), το οποίο βυθίζονταν λιγότερο όπως συνάγεται από το ελαττωμένο πάχος των ιζημάτων. Ο μικρότερος ρυθμός βύθισης οφείλεται στις διαπειρικές κινήσεις των Τριαδικών εβαποριτών. Στη Νεογενή ακολουθία, που βρίσκεται πάνω σε Προ-Απούλιο υπόβαθρο (περιοχή Άγιος Σώστης), παρεμβάλλονται επανιζηματοποιημένα μπλοκ δεκαμετρικού πάχους αποτελούμενα από σεληνίτη μικρού βάθους απόθεσης. Προς νότο, αυτή η βαρυτικά μεταφερόμενη μάζα της Μεσσήνιας γύψου μεταπίπτει κυρίως σε τουρβιδιτική γύψο. Στην περιοχή Καλαμάκι-Αργάσι που βρίσκεται πάνω σε Ιόνιο υπόβαθρο, το αβαθές περιβάλλον οδήγησε στην απόθεση της παρατηρούμενης πρωτογενούς γύψου. Η διάβρωση της πρωτογενούς γύψου τόσο της πρόσθιας ανύψωσης όσο και του μετωπικού πρίσματος επώθησης τροφοδότησαν το προβύθισμα της λεκάνης προχώρας με τουρβιδίτες γύψου.