Distribuzione delle età dei continenti
Fanerozoico
Proterozoico
Archeano
percentuale areale
40
30
20
10
0
0-450
450-900
900-1350
1350-1800 1800-2250 2250-2700 2700-3150
intervalli di età
Distribuzione delle età dei continenti
Da Fowler (2005)
La crosta primordiale
Con una base di dati sempre più ampia è finalmente possibile dare una risposta ad alcune
questioni importanti relative all’origine della crosta terrestre:
(1) la crosta primitiva era di estensione locale o globale?
(2) quando e attraverso quale processo si formò la crosta?
(3) qual’era la composizione della crosta?
(4) quando si sviluppano la crosta oceanica e la crosta continentale?
I frammenti più antichi di crosta continentale sono gneiss tonalitici contenenti residui di
komatite e basalto (anfibolite), che rappresentano quel che resta della crosta oceanica
primitiva. La formazione della crosta oceanica sarebbe avvenuta subito dopo il
completamento della fase di accrezione a circa 4.5 Ga.
I frammenti di crosta archeana più antica rappresentano all’incirca un 10 % di tutta la
crosta archeana. Questa aliquota così bassa potrebbe dipendere da un rimaneggiamento
ed un riciclo della crosta nel mantello. E’ tuttavia utile raccogliere informazioni su corpi
extra terrestri come la Luna, Mercurio e Marte. Per questi corpi del sistema solare vi è
evidenza di una crosta primordiale estesa.
Se questa era anche la configurazione primordiale della Terra, la crosta sottile
probabilmente si originava dalla fusione diffusa del mantello superiore, quando la geoterma
era molto più “calda” rispetto a quella attuale. In pratica si formava un oceano di magma
basico/ultrabasico che copriva tutta la superficie del globo.
La crosta primordiale
Nei continenti aecheani sono bene rappresentate rocce granitoidi dell’associazione TTG,
ovvero tonaliti, trondhjemiti e granodioriti. L’origine di magmi con queste composizioni è
riproducibile sperimentalmente attraverso la fusione parziale di sorgenti anfibolitiche o
eclogitiche in presenza di H2O.
E’ probabile che i primi continenti sulla Terra si siano originati in corrispondenza di zone di
subduzione, lì dove lo slab di crosta mafica (± komatitica) idrata era soggetta a fusione parziale
di entità molto bassa.
Graniti veri e propri cominciano a comparire non prima di 3 Ga. Si formano per differenziazione
o fusione parziale di tonaliti. Pertanto, la storia iniziale della crosta continentale è caratterizzata
dalla produzione di quattro rocce che nell’ordine di comparsa sono: komatiiti, basalti, tonaliti e
graniti.
Le Komatiti
La struttura spinifex
Le Komatiti
Genesi dei TTG per fusione di una roccia sorgente basica
Genesi dei TTG per fusione di una roccia sorgente basica
Due ipotesi alternative
> 3 Ga?
< 3 Ga?
Meccanismi di crescita dei continenti
Diversi meccanismi sono stati suggeriti per la crescita dei continenti ed i più importanti sono:
(1) aggiunta di magma attraverso over- intra- e under-plating;
(2) collisione dei terrane ai margini dei continenti.
Aggiunta di magmi alla crosta continentale
La crescita della crosta per aggiunta di magmi può realizzarsi in
diversi contesti geologici:
(1) archi;
(2) zone di rift continentale;
(3) al di sotto di plateaux basaltici.
La crosta della provincia Basin and Range in Nevada si è
accresciuta sino al 20% per aggiunta di rocce magmatiche
vulcaniche e intrusive durante il Terziario.
Il tasso di crescita attraverso il magmatismo di arco aumenta
durante la migrazione delle zone di subduzione verso il mare. Il
magmatismo di arco si sviluppa per compensare il processo di
migrazione.
Gli studi delle sezioni crostali esposte, ad esempio nella zona di
Ivrea, hanno suggerito che le granuliti mafiche della crosta
inferiore derivino da rocce magmatiche basiche. Pertanto, la
crescita della crosta sarebbe avvenuta per magma underplating.
Aggiunta di magmi alla crosta continentale: impatto di meteoriti
Lopolite di Sudbury (Canada)
Il lopolite di Sudbury ha un’età di 1,8 Ga.
La forma originaria era circolare.
Successivamente ha assunto una forma
ellittica a causa della deformazione
legata all’orogenesi di Grenville (1,0-1,1
Ga).
Vi sono chiari indizi a favore dell’origine
da impatto di un meteorite:
1) presenza di shatter cones;
2) presenza di una breccia
pseudotachilitica simile a quella del
duomo di Vredefort;
3) presenza nell’Onaping Tuff di quarzo
con strutture lamellari e di piccoli diamanti formati per effetto di metamorfismo
da shock.
Da Philpotts and Ague (2009)
Breccia pseudotachilitica
H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti
H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti
H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti
Il marchio geochimico della subduzione
WPB = Within Plate Basalts
CABM = Calk-Alkaline Basalts from continental Margins
CABI = Calk-Alkaline Basalts from Island arcs
IAB = Island Arc Basalts
H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti
Disidratazione della crosta oceanica
Da Philpotts and Ague (2009)
H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti
Da Fowler (2005)
H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti
H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti
H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti
H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti
Collisione dei terrane ai margini dei continenti
La crescita dei continenti si verifica anche lì dove terrane
oceanici collidono con i margini dei continenti e vengono
successivamente suturati. La maggior parte della Cordillera
americana e degli Appalachi sono formati da un collage di
terrane aggiunti attraverso i processi di collisione, sia in
corrispondenza di margini convergenti sia in corrispondenza di
margini trasformi.
Collisione dei terrane ai margini dei continenti
KUN = Kun Lun block
QIA = Qiantang block
LHA = Lhasa block
Da Fowler (2005)
Collisione e genesi di graniti
Da Clarke (1992)
Curve di crescita
Crescita episodica
con forte crescita nell’Archeano
Picco nel Proterozoico
Da Condie (1997)
Alto tasso di crescita iniziale
Tasso di crescita quasi costante
Basso tasso di crescita iniziale
Crescita negli ultimi 200 milioni di anni
Da Condie (1997)
Crescita episodica
1
2
6 54
3
1 - Laurentian
2 - Hudsonian
3 - Grenvillian
4 - Caledonian
5 - Hercynian
6 - Alpine
Modificato da Condie (1997)
Curva di raffreddamento della Terra e variazione della viscosità del mantello
Rayleigh number (Ra) =
Convezione nel mantello terrestre
da Lowrie (1997)
Convezione nel mantello terrestre
da Lowrie (1997)
Rayleigh number (Ra) =
Ra
2000
Inizio convezione
105
convezione vigorosa
>106
convezione turbolenta
Curve di raffreddamento di Terra, pianeti interni e Luna
Da Condie (1989)
TPTU - TPTL - intervallo di temperature per la tettonica delle placche guidata dalla formazione di eclogiti
TTV - temperatura terminale per il vulcanismo
TCON - temperatura terminale per la convezione in condizioni subsolidus
