BACINI OCEANICI OFIOLITI IL MAGMATISMO DEI BACINI OCEANICI E DI TIPO BASALTICO AMBIENTAZIONI VULCANICHE:

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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 SPOTS- BASALTI OIB)

2 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.

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4 MORB Mid-Ocean Ridge Basalts (basalti di dorsale medio-oceanica)

5 ISOLE OCEANICHE ED HOT SPOTS (PLUMES DI MANTELLO)

6 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.

7 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.

8 Direzione di movimento della placca Plume di mantello Vulcani estinti più antichi Vulcano Hot Spot

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10 Fusione per aumento di calore: Plume di mantello: Punti caldi nella crosta

11 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"

12 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.

13 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;

14 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.

15 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.

16 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.

17 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 Alkali-Calcic Calc-Alkalic >61 Calcic

18 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 (Al 2 O 3 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%H 2 O (2Kbars). H 2 O: 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.

19 ELEMENTI MINORI: -Spider Diagrams -basalti calcoalcalini: pattern irregolare (creste e valli) -basalti MORB e OIB: patterns regolari

20 -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.

21 -Nb, Ta, Ti (High Field Strenght Elements, HFSE): anomalie negative -Ba, K, La, Ce (Large Ion Lithophile Elements, LILE): anomalie positive

22 -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.

23 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 87 Sr/ 86 Sr e bassi rapporti 143 Nd/ 144 Nd rispetto ai Morb. Questi fluidi rilasciati metasomatizzano il mantello a quelle profondità e generano i basalti calcolacalini.