Diapositiva 1

BACINI OCEANICI
• IL MAGMATISMO DEI BACINI
OCEANICI E’ DI TIPO BASALTICO
• OFIOLITI
• AMBIENTAZIONI VULCANICHE:
– DORSALI OCEANICHE (BASALTI
MORBS/THOLEITI, 15-20Kbars)
– ISOLE OCEANICHE (HOT SPOTSBASALTI OIB)
I basalti sono le rocce più comuni della crosta, soprattutto a
causa della costante attività ignea delle zone di distensione,
come le dorsali medio-oceaniche.
MORB
Mid-Ocean Ridge
Basalts
(basalti di dorsale
medio-oceanica)
ISOLE OCEANICHE ED HOT SPOTS
(PLUMES DI MANTELLO)
Plume di mantello
Nel 1971 venne proposta per la prima volta la teoria
dell’Hot Spot (Punto Caldo) o Mantle Plume
(Pennacchio di mantello).
Cosè (o, meglio, cosa sarebbe) un Mantle Plume?
Un Plume di mantello rappresenta una risalita
convettiva di mantello allo stato solido.
Tale risalita sarebbe causata da un’anomalia termica
alla base del mantello (contatto mantello-nucleo). Il
mantello più caldo a causa del contrasto in densità
(più leggero) subirebbe una spinta verso l’alto.
Fusione per aumento di calore:
Plume di mantello: Punti caldi nella crosta
Nel 1971 venne proposta per la prima volta la
teoria dell’Hot Spot (Punto Caldo).
Il ricercatore che propose questo modello
(J.P. Morgan) cercava di spiegare due
fenomeni molto importanti:
1. Elevata produttività magmatica (attività
magmatica molto voluminosa in tempi geologici
relativamente molto brevi);
2. Catene lineari di isole oceaniche.
Plume di mantello
Direzione di Vulcani estinti più antichi
movimento
Vulcano “Hot Spot”
della placca
Fusione per aumento di calore:
Plume di mantello: Punti caldi nella crosta
Fusione per aumento di calore:
Plume di mantello: Punti caldi nella crosta
Quanti mantle plumes sono stati identificati?
Qui sono riportati
le localizzazioni
dei principali 25
ipotetici mantle
plumes.
Il numero totale
ha superato i 200
alla fine degli anni
‘90
Da: U.S. Geological Survey's "This
Dynamic Earth"
Fusione per aumento di calore:
Plume di mantello: Punti caldi nella crosta
In rosso sono identificati gli espandimenti
basaltici ritenuti essere generati in
conseguenza dell’impatto di un mantle plume
con la superficie terrestre.
Plume di mantello: Punti caldi nella crosta
Numerosi sono i problemi riguardanti l’ipotesi dei mantle
plumes. In particolare:
1. Ci sono poche evidenze che i mantle plumes siano
regioni effettivamente “calde”. In pratica gli HotSpots non sono particolarmente “Hot”.
2. La temperatura misurata in aree ritenute “calde” o
Hot-Spot non è più elevata rispetto ad aree senza
attività vulcanica;
3. Aree con TEMPERATURE leggermente superiori alla
media non sono caratterizzate da attività vulcanica;
4. Zone anomalmente calde dovrebbero essere
caratterizzate da velocità delle Vp e Vs più basse, ma
questo non si registra sempre;
MARGINI CONVERGENTI
La CINTURA DI FUOCO PACIFICA
corre lungo l’Oceano Pacifico fino a
raggiungere l’Oceano Indiano ed il
Mare dei Caraibi.
Si tratta di margini convergenti lungo i
quali si realizza la subduzione in
corrispondenza dei piani di Benioff.
Per tale motivo il vulcanismo di tali
aree prende il nome di VULCANISMO
DI TIPO SUBDUTTIVO.
Si possono realizzare due differenti situazioni:
1: litosfera oceanica contro litosfera
oceanica. Il vulcanismo risultante è
rappresentato da una catena di isole
vulcaniche e prende il nome di
vulcanismo da arco insulare.
Es: arco caraibico, aleutine, Giappone,
Filippine Sandwich, Indonesia,
Marianne, Fiji etc.
2: litosfera oceanica contro litosfera
continentale. Il vulcanismo risultante è
rappresentato da una catena di vulcani
che si impostano su terraferma
(litosfera continentale) e prende il
nome di vulcanismo da arco
continentale. Es: Ande, America
Centrale, Messico, Cascade, Nuova
Zelanda etc.
La tipologia di vulcani nelle zone di vulcanismo da arco continentale è
quella dello STRATOVULCANO. Tali strati vulcani consistono di lave
andesitiche interstratificate a materiale piroclastico. La maggior parte di tali
vulcani va incontro ad un collasso sommitale con formazione di apparati
calderici. I basalti sono quasi assenti e, se presenti, si ritrovano in forma di
coni di cenere lateralmente agli stratovulcani.
PETROGRAFIA DEI PRODOTTI VULCANICI:
La caratteristica fondamentale dei prodotti effusivi delle zone di scontro oceano/oceano
o oceano/continente è quella di possedere una struttura porfirica e glomeroporfirica. In
particolare le andesiti hanno una mineralogia data da plagioclasi ricchi in calcio, augite
ed orneblenda, mentre i basalti oltre a possedere la solita mineralogia data da
plagioclasio e clinopyx sono ricchi in olivina.
Per tali prodotti si parla di SERIE CALCOALCALINA.
ELEMENTI MAGGIORI:
-Peacock (inizi del 900)
-DIAGRAMMA CaO ed alcali vs silice
-Peacock index
Peacock
Index
Name of
Suite
<51
Alkalic
51-56
Alkali-Calcic
56-61
Calc-Alkalic
>61
Calcic
DIAGRAMMA AFM:
-Fe enrichemnt trend= basalti tholeitici
-i basalti calcoalcalini sono più
poveri in ferro totale rispetto a e
quelli tholeitici; inoltre sono più ricchi
in allumina (Al2O3 circa 17-20%) e
perciò prendono il nome anche di
high alumina basalts.
-Le lave calcoalcaline si originano in genere da camere magmatiche
caratterizzate da una pressione di vapore acqueo di circa 4%H2O (2Kbars).
H2O: disidratazione dello slab in subduzione.
Ecco perchè sono camere magmatiche più superficiali di quelle dei basalti
tholeitici che invece si generano da camere magmatiche prive di acqua.
ELEMENTI MINORI:
-Spider Diagrams
-basalti calcoalcalini: pattern irregolare
(creste e valli)
-basalti MORB e OIB: patterns regolari
-il valore dell’ Yb è uguale per tutte le serie: non c’è cioè un impoverimento in Yb
passando da i basalti tholeitici Morb a quelli calcoalcalini.
Quando la crosta oceanica viene subdotta va incontro ad un aumento di P e T, e,
quindi viene metamorfosata. Come sappiamo i basalti oceanici (plagioclasio e
clinopyx) passano ad eclogiti (omphacite e granato), quindi l’impronta geochimica
viene conservata perché si tratta solo di un rimpiazzamento di associazione
mineralogica e non composizionale.
-Nb, Ta, Ti (High Field Strenght Elements, HFSE): anomalie negative
-Ba, K, La, Ce (Large Ion Lithophile Elements, LILE): anomalie positive
-Nb, Ta, Ti (High Field Strenght Elements, HFSE): anomalie negative
IMPOVERIMENTO IN HFSE
Sono elementi con piccolo raggio ionico ed alta carica (di solito +4).
A causa della loro alta carica e piccole dimensioni sono caratterizzati da
bassa solubilità in ambiente acquoso e, quindi, tendono a concentrarsi
nella parte solida.
-Ba, K (Large Ion Lithophile Elements, LILE) e
La, Ce (Rare Heart Elements, REE): anomalie positive
ARRICCHIMENTO IN LILE E REE
Sono elementi altamente solubili in ambiente acquoso.
LA DISIDRATAZIONE DELLA CROSTA OCEANICA IN SUBDUZIONE
PROVOCHERA’ UN RILASCIO DI FLUIDI CHE AVRANNO UN’ELEVATA
CONCENRTAZIONE DI LILE E REE E BASSA CONCENTRAZIONE DI
HFSE.
La crosta MORB della litosfera oceanica, scivolando lungo lo slab in
subduzione, va incontro a metamorfismo.
Vengono rilasciati dei fluidi che sono arricchiti in LILE e REE ed impoveriti in
HFSE. Tali fluidi portano con se anche l’impronta isotopica della crosta
oceanica, che è caratterizzata da elevati rapporti 87Sr/86Sr e bassi rapporti
143Nd/144Nd rispetto ai Morb.
Questi fluidi rilasciati metasomatizzano il mantello a quelle profondità e
generano i basalti calcolacalini.