Distribuzione delle età dei continenti

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1 Distribuzione delle età dei continenti Fanerozoico Proterozoico Archeano 40 percentuale areale intervalli di età

2 Distribuzione delle età dei continenti Da Fowler (2005)

3 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.

4 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.

5 Le Komatiti La struttura spinifex

6 Le Komatiti

7 Genesi dei TTG per fusione di una roccia sorgente basica

8 Genesi dei TTG per fusione di una roccia sorgente basica Due ipotesi alternative > 3 Ga? < 3 Ga?

9 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.

10 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.

11 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)

12 Breccia pseudotachilitica

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14 H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti

15 H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti

16 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

17 H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti

18 Disidratazione della crosta oceanica Da Philpotts and Ague (2009)

19 H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti Da Fowler (2005)

20 H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti

21 H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti

22 H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti

23 H2O e tettonica delle placche: la genesi delle andesiti

24 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.

25 Collisione dei terrane ai margini dei continenti KUN = Kun Lun block QIA = Qiantang block LHA = Lhasa block Da Fowler (2005)

26 Collisione e genesi di graniti Da Clarke (1992)

27 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

28 Crescita negli ultimi 200 milioni di anni Da Condie (1997)

29 Crescita episodica Laurentian 2 - Hudsonian 3 - Grenvillian 4 - Caledonian 5 - Hercynian 6 - Alpine Modificato da Condie (1997)

30 Curva di raffreddamento della Terra e variazione della viscosità del mantello Rayleigh number (Ra) =

31 Convezione nel mantello terrestre da Lowrie (1997)

32 Convezione nel mantello terrestre da Lowrie (1997) Rayleigh number (Ra) = Ra 2000 Inizio convezione 10 5 convezione vigorosa >10 6 convezione turbolenta

33 Curve di raffreddamento di Terra, pianeti interni e Luna Da Condie (1989) T PTU - T PTL - intervallo di temperature per la tettonica delle placche guidata dalla formazione di eclogiti T TV - temperatura terminale per il vulcanismo T CON - temperatura terminale per la convezione in condizioni subsolidus