Documento PDF (Tesi)
annuncio pubblicitario
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA FACOLTÀ DI SCIENZE MM. FF. NN. Dipartimento di Geoscienze Direttore Prof.ssa Cristina Stefani TESI DI LAUREA TRIENNALE IN GEOLOGIA GEOCHIMICA DI TRACHITI E RIOLITI DEI COLLI EUGANEI Relatore: Prof. Andrea Marzoli Laureando: Stefano Benetton ANNO ACCADEMICO 2012/ 2013 1 2 Ai miei genitori, alla mia famiglia, ai nonni ed a tutte le persone che mi hanno aiutato a crescere, facendomi appassionare della vita e di quanto essa di bello propone. Fra queste ringrazio i professori che con competenza e passione mi hanno fatto innamorare di questa materia. 3 4 Indice 1. Introduzione pg. 3 2. Inquadramento geologico pg. 8 pg. 8 2.1.1 Provincia magmatica Terziaria Veneta pg. 8 2.1.2 Colli Euganei pg. 8 pg. 10 3. Campionamento pg. 11 4. Mineralogia pg. 16 5. Analisi di laboratorio pg. 17 6. Litologie pg. 19 7. Elaborazione dati pg. 23 2.1 Genesi 2.2 Tettonica 7.1 SiO2 vs elementi maggiori pg. 24 7.2 SiO2 vs elementi in traccia pg. 26 7.3 Rioliti pg. 28 7.4 Trachiti pg. 29 7.5 Studi isotopici pg. 31 7.6 Melts pg. 32 8. Conclusioni pg. 35 9. Bibliografia pg. 37 5 6 1. INTRODUZIONE Lo scopo della mia tesi di laurea è la determinazione dell’origine ed evoluzione dei magmi trachitici e riolitici dei corpi magmatici dei colli Euganei. A questo scopo è stato svolto un campionamento e riconoscimento macroscopico, a cui ha fatto seguito l’analisi chimica di laboratorio e la rielaborazione dei dati. Dallo studio delle litologie acide si è cercato di ricostruire la genesi delle rocce a composizione trachiticoriolitica. 7 2. INQUADRAMENTO GEOLOGICO 2.1 GENESI 2.1.1 Provincia magmatica Terziaria Veneta Il magmatismo dei colli Euganei si inserisce in un complesso più ampio, la provincia magmatica Terziaria Veneta, che si estende dal lago di Garda ad ovest all’asse Bassano del Grappa-Padova ad est, comprendendo i colli Euganei, i monti Lessini, i colli Berici e il Marosticano. In una ricostruzione palinspastica, una mappa paleogeografica, la provincia magmatica Veneta, caratterizzata da un modesto assottigliamento crostale, si colloca nella placca continentale Adria, vicina all’orogene alpino. Questa provincia è l’unica importante manifestazione vulcanica sviluppatasi durante l’orogenesi alpina, nel settore meridionale della catena. La prima fase delle manifestazioni vulcaniche associate a questa provincia magmatica risalgono al Paleocene e all’Eocene inferiore e medio, terminando nell’Eocene superiore, quando nei colli Euganei iniziava invece il primo ciclo eruttivo. Il magmatismo riprese poi nell’Oligocene medio e superiore nei Berici e nel Marosticano, dopo la fine del secondo ciclo eruttivo euganeo, con nuova emissione di lave a carattere basico. Gli studi condotti sulle rocce vulcaniche della provincia magmatica Veneta hanno evidenziato che le rocce basiche sono presenti in tutta la provincia, mentre quelle acide solo negli Euganei. 2.1.2 Colli Euganei I colli Euganei sorgono a sud ovest di Padova, in una superficie di 21815 ettari, corrispondente a circa 100 chilometri quadrati. Il contorno è approssimabile ad un ellisse, con asse principale nord-sud. L’ambiente di formazione dei colli Euganei è subacqueo. Essi si sono generati grazie a due distinti cicli vulcanici, con età e prodotti diversi. Il primo ciclo fu a carattere basico, il secondo acido. Il primo ciclo ebbe inizio nell’Eocene superiore, con colate sottomarine di un magma a composizione basaltica, che si sono intercalate a sedimenti bacinali costituiti da marne argillose. In questo ambiente sottomarino l’attività vulcanica produsse lave compatte, pillow lava, ialoclastiti e brecce. Dopo un periodo di pausa delle 8 eruzioni, l’attività vulcanica riprese nella sua attività durante l’Oligocene inferiore, stavolta con l’emissione di magmi vulcanici ricchi in silice e quindi viscosi, che formarono le litologie oggi caratterizzanti i colli, ovvero le rioliti, le trachiti, con minore presenza anche di latiti; queste sono le uniche lave a composizione diversa da quella basaltica rinvenute nella provincia magmatica del Veneto durante il Cenozoico. L’intrusione di questi magmi determina la formazione di corpi eruttivi intrusivi con diverse strutture; le principali tipologie sono il laccolite, il corpo discordante e i dicchi, che si formano in base alla viscosità della lava, funzione del chimismo e della temperatura, oltre che dai rapporti presenti tra le rocce magmatiche e l’incassante. La durata dell’attività magmatica che mise in posto questi corpi fu relativamente breve, della durata di circa 5 milioni di anni. L’evoluzione magmatica negli Euganei, grazie al confronto con prodotti di altre province vulcaniche, ha evidenziato una tettonica distensiva a blocchi, con fusione parziale del mantello superiore, con coinvolgimento anche della base della crosta. In corrispondenza di questo complesso infatti, grazie a dati geofisici, è stata tracciata la Moho ad una profondità di 25 chilometri circa, più superficialmente quindi di quanto risulta essere mediamente sotto ai continenti. Il processo di frazionamento di porzioni più profonde e superficiali del bacino ha originato rispettivamente magmi più o meno basici. Il secondo ciclo eruttivo è terminato con una nuova emissione di lave a composizione basaltica, volumetricamente però notevolmente inferiore rispetto a quelle del primo ciclo, e presenti solo sottoforma di filoni. Le eruzioni euganee hanno coinvolto le rocce sedimentarie marine, che nell’Oligocene inferiore costituivano il fondale del mare euganeo. 9 Interpretazione ipotetica del meccanismo di formazione dei colli Euganei (Astolfi, Colombara, “La geologia dei colli Euganei”, 2003) 2.2 TETTONICA L’assetto strutturale del complesso euganeo è in prima istanza formato da una grande piega anticlinale avente più sistemi di faglia con diversa orientazione, formando in tal modo un complesso a blocchi, con dominanza di faglie dirette, sintomatiche della tettonica distensiva della quale facevo riferimento nella parte genetica. Le orientazioni principali delle faglie sono NNW-SSE e NE-SW, rispecchiando le direzioni delle due principali famiglie di faglie regionali, ovvero le linee Schio-Vicenza e quella della riviera dei Berici. 10 3. CAMPIONAMENTO Il lavoro di campionamento effettuato nei colli Euganei è stato svolto nella parte orientale e meridionale dei colli Euganei, mentre un altro gruppo di miei compagni di studio si è concentrato principalmente sulla porzione settentrionale ed occidentale. In totale abbiamo raccolto 32 campioni; i 22 campioni segnati in rosso sono quelli sui quali si sono fatte le analisi e le interpretazioni geologiche, data la miglior qualità dei campioni stessi (tab. 1). Il campionamento è stato effettuato principalmente in cave, per avere affioramenti di roccia fresca e non alterata; le località da analizzare sono state scelte basandosi sulla seconda edizione della carta geologica dei Colli Euganei del 1981. Tab. 1: elenco dei campioni prelevati, con le indicazioni della litologia, della localizzazione geografica e della località. Campione Litologia Coordinate GPS Località 3 PERLITE N45° 19' 24'' E11°45'30'' 5 TRACHITE N45° 19'16'' E11° 45' 24'' 6 TRACHITE N45° 19'16'' E11° 45' 24'' Cava di perliteRefosco Cava del Monte Alto Cava del Monte Alto 7 N45° 19' 7.8'' E11° 46' 31.4'' 8A TRACHITERIOLITE LATITE 8B LATITE N45° 19' 7.8'' E11° 46' 31.4'' 9 TRACHITE N45° 14'57.2'' E11°44'28.7'' Cava meridionale del Monte Ricco 10 TRACHITE N45°14'57.2'' E11°44'28.7'' 11A TRACHITE N45° 15'17.5'' E11°39'47.8'' 11C TRACHITE N45° 15'17.5'' E11°39'47.8'' Cava meridionale del Monte Ricco Cava del Monte Cero Cava del Monte Cero 11D TRACHITE N45° 15'17.5'' E11°39'47.8'' N45° 19' 7.8'' E11° 46' 31.4'' 11 Cava Bonetti Filone tra cava Bonetti e Refosco Filone tra cava Bonetti e Refosco Cava del Monte Cero 12A TRACHITE N45° 15' 12.3'' E11° 40' 3.9'' 12B TRACHITE N45° 15' 12.3'' E11° 40' 3.9'' 13A LATITE N45° 15' 7.2'' E11° 41' 27'' 13B TRACHITE N45° 15' 7.2'' E11° 41' 27'' 14 LATITE 1B1 RIOLITE N45° 17' 11.3'' E11° 46' 20,6'' Cava di Battaglia N45° 21' 27.4" E11° 43' 03.2" Monte Brusà 6B6 RIOLITE N45° 21' 27.4" E11° 43' 03.2" Monte Brusà 8B8 RIOLITE N45° 21' 27.4" E11° 43' 03.2" Monte Brusà 9B9 RIOLITE N45° 21' 27.4" E11° 43' 03.2" Monte Brusà EU1 TRACHITE Monte Merlo EU2 TRACHITE EU4 TRACHITE EU5 TRACHITE EU6 TRACHITE EU3 TRACHITE 2ZV TRACHITE N45° 22'39.16" E11° 42' 25.49" N45° 22'39.16" E11° 42' 25.49" N45° 22'39.16" E11° 42' 25.49" N45° 22'39.16" E11° 42' 25.49" N45° 22'39.16" E11° 42' 25.49" N45° 22'39.16" E11° 42' 25.49" N45° 20'20.9'' E11°39'6.9'' 3ZV TRACHITE N45° 20'20.9'' E11°39'6.9'' 4ZV TRACHITE N45° 20'20.9'' E11°39'6.9'' 1AB BASALTO N45° 19'40.8'' E11°38'58'' 1M1 TRACHITE N45° 21' 34.9" E 11° 40' 15.5" Cava località Zovon Cava località Zovon Cava località Zovon Affioramento basalto località Vò Monte Grande 7M7 TRACHITE N45° 21' 34.9" E11° 40' 15.5" Monte Grande 12 Cava del Monte Cero Cava del Monte Cero Cava del Monte Cecilia Cava del Monte Cecilia Monte Merlo Monte Merlo Monte Merlo Monte Merlo Monte Merlo Le zone di campionamento sulla quale io e i miei compagni abbiamo operato, schematicamente, sono: - cava del monte Alto, cava Bonetti, filone tra cava Bonetti e Refosco; - cava meridionale del monte Ricco; - cava del monte Cero; - cava del monte Cecilia; - cava del monte Castello; - cava del monte Brusà; - cava di Montemerlo; - cava di Zovon; - comune di Vò; - cava del monte Grande. 13 Campioni trachitici e riolitici campionati e studiati EU1 EU3 EU4 EU5 1B1 1M1 2ZV 3ZV 4ZV 5 7 13B 9 Legenda: Riolite Trachite-Riolite Trachite Latite Perlite Basalto 14 Di queste le aree di interesse sulle quali ho basato i miei studi spaziano nella zona est e sud dei colli Euganei. Le attività di campagna svolte ai fini di ricerca prettamente basate sulla componente più acida del sistema euganeo sono: - nella dorsale del monte Ceva, la cava di perlite del monte Alto, la cava di trachite del monte Alto posta ad ovest rispetto all’omonimo appena descritto, la cava Bonetti, con le sue trachiti, e la cava di riolite nei pressi di Galzignano; - a sud, la cava meridionale del monte Ricco, a composizione riolitica, con sanidini di buona qualità e pochi femici, e le cave trachitiche del monte Cero, dove si trovano più o meno femici, anfiboli, calcite ricristallizzata a spese del plagioclasio, di cui la roccia è ricca e presenta cristalli, anche geminati, di dimensioni fino a 0,5 cm; - a nord, la cava di monte Merlo, a composizione trachitica; - a nord- ovest, la cava di Zovon, a composizione trachitica. Fronte della cava meridionale del monte Ricco 15 4. MINERALOGIA Nei colli Euganei sono stati rinvenuti circa cinquanta minerali diversi; i principali sono solfuri, ossidi, carbonati, solfati e silicati. Solfuri: sono presenti nel complesso euganeo con tre minerali, la pirite, la marcasite e la molibdenite. Ossidi e idrossidi: magnetite e limonite. Carbonati: calcite e siderite (serie sedimentaria). Solfati: classe poco rappresentata nei colli, con barite e gesso (serie sedimentaria). Silicati: componenti le rocce vulcaniche, come silice, feldspati, miche (biotite), anfiboli e pirosseni, più celadonite, analcime, natrolite, gmelinite. I minerali della silice sono presenti sottoforma di quarzo, pseudotridimite, calcedonio e selce. 16 5. ANALISI DI LABORATORIO I campioni raccolti hanno subito due diverse trattazioni per le diverse analisi. Abbiamo dapprima ridotto il materiale roccioso ad una o due fette, eliminando la parte esterna alterata. Una delle due fette ottenute, di un centimetro circa di spessore, è stata utilizzata per la creazione di una sezione sottile di 30 micron di spessore, incollata sul vetrino con la resina epossidica, ed analizzata successivamente con il microscopio polarizzatore. Se il campione si presentava poi fresco e quindi in ottimo stato, senza vene di alterazione, si tagliava anche la seconda fetta del materiale roccioso per fargli poi l’analisi chimica. Questo materiale roccioso, dello spessore di circa due centimetri, è stato macinato per produrre materiale da analizzare con lo spettrometro a fluorescenza. La macinazione è avvenuta in due fasi. Nella prima si è inizialmente ridotto il campione con una mazzetta, per poi caricare le parti così ridotte nel frantoio a ganasce, le cui piastre frantumanti sono state avvicinate sempre più nei vari step della macinazione, per massimizzare la riduzione della grana, fino ad arrivare ad una granulometria di 600 micron. Al termine delle operazioni di frantumazione di ogni campione le attrezzature ed i setacci utilizzati sono stati puliti per evitare qualunque contaminazione con il campione successivo. Nella seconda sono stati presi 150 cl di granulato provenienti dal frantoio, ed inseriti nel mulino con macine al carburo di tungsteno, ottenendo una polvere finissima, inviata poi al laboratorio per fare l’analisi chimica con lo spettrometro a fluorescenza dei raggi X. La fluorescenza a raggi X è una tecnica molto versatile perché si può applicare a qualsiasi materiale. Con questa tecnica si determina la composizione totale della roccia, essendo un’analisi che si applica sull’intero volume del campione. La fluorescenza a raggi X è un fenomeno di fluorescenza nella regione dello spettro elettromagnetico dei raggi X. Una transizione elettronica provoca l'emissione di raggi X, e quindi di energia, con una specifica frequenza. Essendo quantizzati i livelli energetici negli atomi, ogni valore di frequenza emessa, rappresentata da una lunghezza d’onda, corrisponde ad un particolare elemento. Tale principio permette di identificare gli elementi attraverso indagini spettroscopiche. 17 L’analisi chimica puntuale dei singoli minerali è stata fatta poi utilizzando la microsonda elettronica. 18 6. LITOLOGIE La serie stratigrafica dei colli Euganei comprende litologie tipiche bacinali, con intercalazione o messa in posto di serie magmatiche nella parte superiore. Qui di seguito c’è la serie stratigrafica completa, dalla quale esaminerò la componente magmatica acida nel paragrafo sottostante. Serie stratigrafica dei colli (Astolfi, Colombara, “La geologia dei colli Euganei”, 2003) 19 Le litologie vulcaniche oggetto di studio, sono principalmente rappresentate da: rioliti, trachiti, latiti e basalti, comprendendo perciò rocce più e meno evolute, come evidenziato nel diagramma per la classificazione chimica delle rocce magmatiche effusive TAS (fig. 1), dove ho posto tutti i campioni oggetto dei miei studi, nonché quelli oggetto di altre tesi di Laurea triennale. Fig.1 Diagramma classificativo TAS 15 Phonolite Trachyte 12 Rhyolite Na2O+K2O (wt%) Basaltic Trachyandesite Trachyandesite Trachybasalt 9 Tephrite 6 Basanite 3 Basalt Basaltic Andesite Andesite Euganei 0 40 45 50 55 60 65 70 75 SiO2 (wt%) Il trend che ne risulta è debolmente alcalino, avendo infatti una presenza di alcali (sodio e potassio) maggiore rispetto alla serie tholeiitica. Tuttavia va notato che tutte le rocce riportate in Fig.1 sono quarzo-normative. Nei colli Euganei si possono ritrovare molte litologie, magmatiche e non, grazie all’ambiente marino in cui si erano immersi e ai due cicli eruttivi a diverso carattere composizionale che li hanno formati. Rioliti: sono rocce acide, rappresentano il corrispondente effusivo dei graniti, hanno grana solitamente fine, colore chiaro e struttura porfirica, con massa di fondo microcristallina e presenza di alcuni fenocristalli, e talvolta tessitura fluidale. La mineralogia comprende feldspati alcalini, biotite e raro quarzo 20 presente nella matrice. Esse formano alcuni dei maggiori corpi eruttivi dei colli Euganei; talvolta, a seguito di un repentino raffreddamento della lava dopo l’eruzione, la riolite si presenta brecciata o in facies vetrosa. Quest’ultima, avendo subito un brusco raffreddamento in condizione di effusione sottomarina, ha assunto una particolare struttura vetrosa, detta perlitica, costituita da aggregati sferici di microliti feldspatici cementati tra loro; tale litologia è stata da me campionata sul monte Alto di Montegrotto Terme. Riolite della cava meridionale del monte Ricco Trachiti: sono rocce acide alcaline che rappresentano il corrispondente effusivo delle sieniti, hanno colorazione generalmente grigia, ma talvolta giallognola per effetto di processi idrotermali che hanno arricchito la trachite con idrossidi di ferro. Ha struttura porfirica a causa del raffreddamento del magma in superficie, con brusca caduta della temperatura e della pressione, con una veloce liberazione dei gas presenti, perché gli elementi in soluzione non hanno il tempo di riorganizzarsi per formare reticoli cristallini ordinati; infatti i fenocristalli presenti sono i cristalli che già si erano formati prima dell’effusione. I minerali presenti sono quindi fenocristalli di feldspato alcalino di colorazione chiara-trasparente anche di grandi dimensioni, rappresentati dal polimorfo di medio -alta temperatura, il sanidino, plagioclasi, cristalli di mica (biotite) e anfiboli 21 (orneblenda), alcuni pirosseni (augite), il tutto immerso in una massa di fondo microcristallina o vetrosa. Le trachiti formano importanti corpi eruttivi ed intrusivi nei colli Euganei e sono presenti anche come filoni. Insieme alle rioliti sono le rocce maggiormente presenti nei colli Euganei. Trachite di monte Merlo 22 7. ELABORAZIONI DATI Dopo aver costruito i grafici con SiO2 vs elementi maggiori e SiO2 vs elementi in traccia, le principali osservazioni sono: elementi maggiori: all’aumentare della SiO2 aumentano le concentrazioni di K2O, mentre diminuiscono le concentrazioni di TiO2, Fe2O3, MnO, MgO, CaO, P2O5. Al2O3 e Na2O incrementano inizialmente, diminuendo poi dai termini trachitici a quelli riolitici; elementi in traccia: all’aumentare della SiO2 aumentano le concentrazioni di Rb, Nb, La, Ce, Th, mentre diminuisce la concentrazione di Sr. Y, Zr, Ba, Nd, Pb, U mantengono valori invece circa costanti. Conclusioni dall’analisi dei grafici dei campioni acidi: trachiti: o elementi maggiori: all’aumentare della SiO2 aumentano le concentrazioni di MnO, K2O, mentre diminuiscono le concentrazioni di TiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, P2O5; o elementi in traccia: all’aumentare della SiO2 aumentano le concentrazioni Rb, Th, mentre diminuisce la concentrazione Sr. Non si determina un trend evidente per Y, Zr, Nb, Ba, La, Ce, Nd, Pb, Th. rioliti: o elementi maggiori: all’aumentare della SiO2 diminuiscono le concentrazioni di TiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, K2O, P2O5. Non si determina un trend tra la differenziazione e variazione nella concentrazione dell’elemento per MnO, CaO, Na2O. o elementi in traccia: all’aumentare della SiO2 diminuiscono le concentrazioni di Rb, Nb, Th, mentre aumentano le concentrazioni di Sr, Ba. Non si determina un trend evidente per Y, Zr, La, Ce, Nd, Pb, U. 23 7.1 SiO2 VS ELEMENTI MAGGIORI Il trend dell’allumina nei grafici SiO2 vs elementi maggiori è esemplificativo della differenziazione magmatica; con l’aumento della SiO2 e con l’evoluzione del magma lo stesso infatti prima si arricchisce relativamente in allumina, perché cristallizzano (frazionano) i minerali più refrattari, quali l’olivina e i pirosseni, che non presentano allumina al loro interno, per poi diminuire a seguito della cristallizzazione dei plagioclasi, aventi invece tale composto al loro interno. Al2O3 vs SiO2 75.00 70.00 65.00 60.00 Al2O3 vs SiO2 55.00 50.00 45.00 40.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 Il Na2O decresce dalle trachiti alle rioliti per la cristallizzazione del feldspato alcalino sodico. Na2O vs SiO2 75.00 70.00 65.00 60.00 Na2O vs SiO2 55.00 50.00 45.00 40.00 0.00 2.00 4.00 24 6.00 Il K2O decresce dalle trachiti per cristallizzazione di feldspato potassico. K2O vs SiO2 75.00 70.00 65.00 60.00 K2O vs SiO2 55.00 50.00 45.00 40.00 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 La concentrazione del P2O5 nei termini più basici aumenta con la differenziazione; a partire dal 57% di contenuto di SiO2, quindi dalle latiti, in poi, il trend si inverte e la sua concentrazione diminuisce per la cristallizzazione delle apatiti, nelle quali è compatibile, avendo infatti queste ultime formula Ca3(PO)4(OH,F,Cl). Avendo calcio e fosfato al loro interno, durante la loro cristallizzazione, si ha una diminuzione nelle concentrazioni di CaO e P2O5; anche la cristallizzazione di anfiboli calcici porta alla diminuzione del contenuto in calcio. Tutto ciò è visibile nei seguenti grafici: CaO vs SiO2 P2O5 vs SiO2 80.00 80.00 60.00 60.00 CaO vs SiO2 40.00 P2O5 vs SiO2 40.00 0.00 5.00 10.00 0.00 CaO vs SiO2 74.00 72.00 70.00 68.00 0.50 1.00 P2O5 vs SiO2 74.00 72.00 70.00 68.00 CaO vs SiO2 0.00 0.50 1.00 P2O5 vs SiO2 0.00 25 0.05 0.10 7.2 SiO2 VS ELEMENTI IN TRACCIA Il trend dello Sr mostra un aumento nella sua concentrazione nei termini più basici, fino ad arrivare alla cristallizzazione del plagioclasio albitico, quando il trend di arricchimento si inverte perché appunto lo Sr risulta essere compatibile in questo minerale. Nel passaggio dalle latiti alle trachiti il feldspato che cristallizza cambia da plagioclasio a feldspato alcalino. Sr vs SiO2 75.00 70.00 65.00 60.00 Sr vs SiO2 55.00 50.00 45.00 40.00 0 200 400 600 800 Il trend del La, Ce, elementi delle terre rare, nei grafici SiO2 vs elementi in traccia è diagnostico del comportamento degli elementi più incompatibili, che tendono a restare nel magma, verso il quale sono più affini. All’aumentare della SiO2 e con l’evoluzione del magma lo stesso infatti si arricchisce relativamente in La, Ce. La vs SiO2 Ce vs SiO2 100.00 100.00 50.00 50.00 La vs SiO2 0.00 Ce vs SiO2 0.00 0 100 200 0 26 200 400 Il Ba aumenta fino alla trachite bassa in SiO2, quando cristallizza il feldspato alcalino o il plagioclasio albitico. Ba vs SiO2 75.00 70.00 65.00 60.00 Ba vs SiO2 55.00 50.00 45.00 40.00 0 200 400 600 800 1000 Lo Zr decresce dalle trachiti in poi per la cristallizzazione dello zircone, nel quale è compatibile. Zr vs SiO2 75.00 70.00 65.00 60.00 Zr vs SiO2 55.00 50.00 45.00 40.00 0 200 400 600 27 800 1000 7.3 RIOLITI Sono visibili alcuni trend nei grafici; descriverò qui sotto le osservazioni principali. Le rocce più acide provengono dalla cava del monte Ricco e del monte Brusà, mentre quelle meno acide dalla cava del monte Alto, Bonetti e del monte Grande. Sono esemplificativi i diagrammi di Na2O e K20 di seguito riportati: Na2O vs SiO2 K2O vs SiO2 73.00 73.00 72.00 72.00 71.00 71.00 Na2O vs SiO2 70.00 K2O vs SiO2 70.00 69.00 69.00 4.50 5.00 5.00 5.50 6.00 7.00 Non esiste una correlazione ben definita fra SiO2 ed elementi in traccia incompatibili (La, Nb). Tuttavia, considerando separatamente i due gruppi di rioliti prima citati (monte Ricco e Brusà rispetto al monte Alto, cava Bonetti e monte Grande), entrambi mostrano una correlazione positiva fra SiO2 e La e Nb. La vs SiO2 Nb vs SiO2 73.00 73.00 72.00 72.00 71.00 71.00 Nb vs SiO2 70.00 70.00 69.00 69.00 0 100 La vs SiO2 0 200 28 100 200 7.4 TRACHITI A differenza delle rioliti, probabilmente anche per una maggior numerosità di campioni, che statisticamente ricoprono una maggior gamma di diverse composizioni chimiche, non si riescono a differenziare due o più trend nelle zone campionate ed analizzate. Nelle trachiti molti elementi, durante l’evoluzione del magma e quindi la cristallizzazione, non mostrano infatti incrementi o decrementi chiaramente correlati con le variazioni in SiO2; esemplificativi sono TiO2 e Nb: TiO2 vs SiO2 Nb vs SiO2 68.00 68.00 67.00 67.00 66.00 66.00 TiO2 vs SiO2 65.00 Nb vs SiO2 65.00 64.00 64.00 63.00 63.00 0.00 0.50 1.00 0 29 50 100 Al2O3 vs SiO2 Sono facilmente visibili nel grafico 3 famiglie: - 2 famiglie di rioliti, una con più alto contenuto in SiO2, con i 2 campioni del monte Ricco e del monte Brusà (sud-est e nord), ed una con un contenuto in SiO2 del 2% di SiO2 inferiore appartenenti alle cave del monte Alto, alla cava Bonetti e al monte Grande (est ed nord-ovest); - una famiglia di trachiti, con campioni provenienti dalla cava di Montemerlo, del monte Cero e di Zovon (nord, nord-ovest e sud-ovest). Al2O3 vs SiO2 73.00 72.00 71.00 70.00 69.00 68.00 67.00 66.00 65.00 64.00 63.00 Al2O3 vs SiO2 0.00 5.00 10.00 15.00 30 20.00 7.5 STUDI ISOTOPICI Le concentrazioni degli elementi sulle quali si basa la seguente considerazione, sono state determinate tramite analisi in spettrometria di massa da Barbieri et al. (1978). Le trachiti e le rioliti analizzate da questi autori mostrano un rapporto isotopico 87Sr/86Sr compreso tra 0,7033 e 0,7035, simile a quello delle rocce basiche associate. Pertanto si può desumere che le trachiti siano differenziati da questi magmi basici e non fusi di una crosta che avrebbe invece prodotto rapporti isotopici molto più elevati. Nel grafico sottostante sono raffigurati i 3 campioni euganei CE 119, CE116, CE113, posti nel grafico, in base ai loro valori, dove descritto. CE 119 CE 116 CE113 31 7.6 MELTS Il Melts è un programma che calcola, su base termodinamica, l’evoluzione del magma, permettendo di risalire alla composizione del magma originario dei campioni studiati, inserendo come variabili la pressione e il contenuto in acqua. Ho eseguito svariate prove, ponendo come input i termini di pressione a 1,5, 8 kbar, e le concentrazioni d’acqua a 0,1,2,3 wt%, ed ottenendo come output, alle diverse temperature, le percentuali dei minerali cristallizzati, potendo così determinare il liquido residuo, la densità e viscosità del fuso, e la fugacità d’ossigeno. Ho così potuto vedere, diminuendo la temperatura di 20 gradi di volta in volta, quali minerali cristallizzano e a che temperatura, ricostruendo in tal modo la storia del magma parentale che ha originato le rocce a cui il campione trachitico EU5, oggetto di studio in questo paragrafo, appartiene. Nel grafico seguente sono delineate le curve di cristallizzazione del magma al diminuire della temperatura e pressione. Si evidenzia l’influenza dell’acqua, che all’aumentare di un punto percentuale nella sua presenza, riesce a diminuire di un centinaio di gradi la cristallizzazione del magma. T vs % magma residuo 100 90 80 70 1 kbar H=1 60 5 kb H=1 50 5 kbar H=2 40 8 kbar H=2 30 8 kbar H=3 20 10 0 800 850 900 950 1000 1050 1100 Di seguito ho riportato i grafici col comportamento calcolato del magma ricavato dal Melts, e di quello reale dei campioni studiati, costituiti da trachiti e rioliti 32 Comportamento dell’allumina Al2O3 vs SiO2 Al2O3 vs SiO2 75 75 Al2O3 vs SiO2 (Melts) 70 65 Al2O3 vs SiO2 (Melts) 70 65 60 60 0 10 20 0 1 kbar 1% acqua 10 20 5 kbar 2% acqua Al2O3 vs SiO2 80 Al2O3 vs SiO2 (Melts) 70 60 0 10 20 8 kbar 2% acqua Comportamento del ferro Fe2O3 vs SiO2 Fe2O3 vs SiO2 75 80 Fe2O3 vs SiO2 (Melts) 70 65 Fe2O3 vs SiO2 (Melts) 70 60 60 0 5 0 1 kbar 1% acqua 5 kbar 2% acqua Fe2O3 vs SiO2 80 Fe2O3 vs SiO2… 70 60 0 5 5 8 kbar 2% acqua 33 Comportamento del calcio CaO vs SiO2 75 70 65 60 CaO vs SiO2 80 CaO vs SiO2 (Melts) CaO vs SiO2 (Melts) 70 60 0 2 4 0 1 kbar 1% acqua 2 4 5 kbar 2% acqua CaO vs SiO2 80 CaO vs SiO2 (Melts) 70 60 0 2 4 8 kbar 2% acqua Comportamento del sodio Na2O vs SiO2 75 70 65 60 Na2O vs SiO2 80 Na2O vs SiO2 (Melts) 0 5 60 10 0 1 kbar 1% acqua 80 Na2O vs SiO2 (Melts) 60 0 5 5 10 5 kbar 2% acqua Na2O vs SiO2 70 Na2O vs SiO2 (Melts) 70 10 8 kbar 2% acqua 34 8. CONCLUSIONI L’analisi dei dati in funzione della località dei corpi magmatici oggi visibili denota una generale omogeneità del magma parentale nelle diverse zone dei colli Euganei, non essendo presenti infatti particolari trend di evoluzione lungo la piccola catena. Ciò che risulta differenziarsi dai valori standard del complesso, appartiene solo ad alcune rocce di cave appartenenti a corpi non interconnessi tra loro. Queste sono: - la cava di Zovon, che presenta trachiti con valori anomali sia negli elementi maggiori, che in quelli in traccia. Negli elementi maggiori queste trachiti, con alti valori di silice, presentano valori ridotti rispetto alla media in allumina, in sodio, in fosforo, invece in quelli in traccia i valori sono elevati in Rb, e bassi in Sr, Nb, La, Ce. Ciò è dovuto ad un magma parentale, generalmente omogeneo, che in alcuni casi come il suddetto risulta essere però composizionalmente diverso, povero in alcuni elementi, per un diverso processo che lo porterà alla luce, come può essere una differenziazione, magari avvenuta in una camera magmatica posta ad una diversa profondità rispetto alle altre; - le cave del monte Ricco e del monte Brusà presentano trachiti con contenuti in silice del 2% più elevate rispetto alle altre rioliti, formando in tal modo un trend parallelo, ma con uno shift appunto a livelli di silice maggiori. Le anomalie composizionali delle trachiti di Zovon sono un esempio per dimostrare quale sia una ragione per la quale i dati calcolati dal Melts talvolta non fittano bene quelli reali. I dati isotopici dello stronzio evidenziano che l’origine delle rocce acide costituenti i colli Euganei, avrebbe avuto origine dalla cristallizzazione frazionata di un magma basaltico. Grazie all’elaborazione dei dati ottenuti col Melts, si osserva che i grafici teorici più vicini a quelli ottenuti a partire dall’analisi in fluorescenza dei campioni studiati, sono quelli a 5kbar con il 2% d’acqua e 8 kbar con il 2% d’acqua. Avvalendomi anche degli studi sui dati geobarometrici dei minerali del mio compagno d’analisi della parte acida, posso affermare che il valore più probabile è quello che prevede una pressione di 5 kbar ed un contenuto 35 d’acqua del 2%. Grazie a questo elemento, riprendendo la cristallizzazione del magma che ha generato questa roccia, si può determinare che l’inizio della sua cristallizzazione è avvenuto a 1000 gradi e terminata a 810 gradi. Inizialmente è cristallizzato un po’ di ortopirosseno, ed una quantità più ingente di feldspato, dapprima prevalentemente rappresentato da albite, in seguito, da una temperatura di 850 gradi in poi, da sanidino , quindi un po’ di spinello, magnetite, ilmenite, ed apatite a fase inoltrata della cristallizzazione. In conclusione il magma parentale era costituito principalmente da un feldspato con la composizione dell’anortoclasio e da un ortopirosseno. I valori che si discostano di più nei diagrammi Melts degli elementi maggiori vs SiO2 sono quelli del sodio, che nel Melts decrescono, mentre nelle trachiti e rioliti analizzate restano circa costanti, e per il calcio, con comportamento all’incirca inverso rispetto a quello del sodio. Praticamente il Melts fa cristallizzare un feldspato ricco in sodio, mentre probabilmente, basandomi sui dati raccolti a partire dalle analisi compiute, in realtà cristallizzano ancora dei plagioclasi. 36 9. BIBLIOGRAFIA Astolfi G., Colombara F. (2003) – La geologia dei Colli Euganei. Editoriale Programma. De Pieri R., Gregagnin A., Sedea R. (1983) – Guida all’escursione sui Colli Euganei. Mem. Soc. Geol. It., 26, 371-381. De Vecchi Gp., Gregagnin A., Piccirillo E.M. (1977) – Aspetti petrogenetici del vulcanesimo terziario Veneto. Mem. Istituti Geol. e Mineral. Univ. Padova, 30, 132. De Vecchi Gp., Gregnanin A., Piccirillo E.M. (1974) – Le rocce eruttive dei Colli Euganei. Chimismo, nomenclatura e considerazioni petrogenetiche. Memorie degli Istituti di Geologia e Mineralogia dell’Universita di Padova, v. XXX, 1-26. Piccoli G., Sedea R., Bellati R., Di Lallo E., Medizza F., Girardi A., De Pieri R., De Vecchi Gp., Gregnanin A., Piccirillo E.M., Norinelli A., Dal Pra A. (1981) – Note illustrative della Carta Geologica dei Colli Euganei alla scala 1 : 25.000 II Edizione. Memorie di Scienze Geologiche, XXXIV, 523-566. D’Amico C., Innocenti F. & Sassi F.P. (1987) - Magmatismo e Metamorfismo. UTET, Torino. Barbieri Mario, Turi Bruno (1978) – Oxygen and strontium isotope variations in the igneous rocks from the Euganean Hill Venetian Tertiary Province, Northern Italy 37
