RICERCA ITALIANA     

CONTROLLO TETTONICO E VULCANICO SULLA CIRCOLAZIONE IDROTERMALE NELLA LITOSFERA OCEANICA E IN COMPLESSI OFIOLITICI

Università degli Studi di Milano

Abstract

La ricerca si baserà sullo studio della struttura della litosfera oceanica attuale in rapporto alla circolazione idrotermale, e dell'assetto geologico-strutturale e metallogenico delle ofioliti metamorfiche. In corrispondenza dei sistemi di dorsale oceanica, l'assetto strutturale e la stratigrafia della crosta oceanica sono differenziati in base alla diversa velocità di espansione. Pertanto, la geometria dei circuiti idrotermali potrebbe variare, essendo fortemente controllata dalla permeabilità e porosità della crosta che, a loro volta, dipendono dalla struttura vulcanica. I circuiti idrotermali portano alla concentrazione di metalli sotto forma di solfuri e ossidi, sia in prossimità dei fondi oceanici che nella crosta profonda.
Le mineralizzazioni a solfuri e ossidi-idrossidi delle sorgenti idrotermali e delle ofioliti sono ben note e studiate da lungo tempo. Al contrario alcune mineralizzazioni tipiche dei complessi ofiolitici, come quelle a Cr e PGE, sono oggi oggetto di discussione: la classica interpretazione magmatica è oggi ampiamente discussa in quanto si sta riconoscendo il ruolo fondamentale dei fluidi idrotermali nella loro genesi.

L' obiettivo principale della ricerca sarà quindi la comprensione dell'interazione tra assetto strutturale e circolazione di fluidi idrotermali nella litosfera oceanica attuale e in complessi ofiolitici, valutandone la ricaduta sui caratteri acquisiti dalle mineralizzazioni ad essi associate, e quindi >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Paola TARTAROTTI Università degli Studi di MILANO

Obiettivo del Programma di Ricerca

L'attività vulcanica e tettonica delle dorsali medio-oceaniche è fortemente controllata dalla velocità di espansione oceanica, variabile tra ~10-200 mm/anno (Chen, 1992; Bown e White, 1994; Cannat, 1996). Si prevede quindi che, in corrispondenza di sistemi di dorsale a diversa velocità di espansione, l'assetto strutturale e la stratigrafia della crosta oceanica siano differenziati. Analogamente, la geometria dei circuiti idrotermali è fortemente controllata dalla permeabilità e porosità della crosta, che, a loro volta, dipendono dalla struttura vulcanica. Ad esempio, nella sezione vulcanica della crosta superiore, le colate basaltiche massive agiscono come barriere impermeabili nei confronti della circolazione dei fluidi, mentre le lave a cuscini e le brecce forniscono delle vie preferenziali per il passaggio dei fluidi (Muehlenbachs, 1979; Pezards et al., 1992; Larson et al., 1993). I circuiti idrotermali portano alla concentrazione di metalli sotto forma di solfuri e ossidi, sia in prossimità dei fondi oceanici che nella crosta profonda.
Al fine di comprendere i diversi ruoli assunti dai processi idrotermali profondi e superficiali, è necessario capire come la stratigrafia e la struttura influiscano sulla permeabilità del substrato roccioso e, di conseguenza, come questi parametri controllino le interazioni tra roccia e acqua marina/fluidi idrotermali e la precipitazione di fasi metalliche.

Il presente programma di ricerca si pone come obiettivo >>>

Risultati parziali attesi

Per lo studio della litosfera oceanica si prevedono i seguenti risultati:
- caratterizzazioni delle strutture fragili osservate sulle carote
- distribuzione e densità corretta delle strutture con la profondità ed in rapporto alle diverse unità litologiche
- pattern geometrico tridimensionale delle strutture planari lungo l'intera estensione dei pozzi.


Dallo studio delle sequenze ofiolitiche si prevedono i seguenti risultati:
- approfondimento e aggiornamento delle conoscenze sull'argomento e sui siti di indagine
- realizzazione di un data base relativo al materiale preesistente
- rilevamento geologico e strutturale di settori significativi di corpi ofiolitici
- interpretazione degli elementi strutturali, tessiturali e petrografici osservabili sul terreno
- preliminare stesura delle carte geologiche relative alle aree indagate
- campionatura mirata delle due areeAl termine di questa fase si prevedono i seguenti risultati parziali:

- Caratterizzazione microstrutturale delle associazioni mineralogiche studiate (es: rapporto tra fratturazione ed eventuale riempimento di minerali secondari; cronologia cinematica)
- Ricostruzione della Crystal Size Distribution
- Determinazione della composizione mineralogica delle fasi di riempimento delle vene, della matrice delle brecce e caratterizzazione della facies metamorfica
- Caratterizzazione chimica e geochimica >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Introduzione

La circolazione idrotermale nella crosta oceanica sull'asse di dorsale e nei fianchi di dorsale rappresenta uno dei principali processi responsabili del trasferimento di acqua marina, materia ed energia dall'interno della Terra verso la litosfera, idrosfera e biosfera (Stein e Stein, 1994). L'acqua marina penetra attraverso la crosta oceanica porosa e permeabile, fino alla parte sommitale della camera magmatica, in corrispondenza dell'asse di dorsale. Nella crosta oceanica superiore, costituita da vulcaniti molto porose e permeabili, l'acqua marina circola liberamente, mentre nella sezione più profonda del complesso dei dicchi basici, essa circola con maggior difficoltà. Avvicinandosi al tetto della camera magmatica, l'acqua marina si riscalda e, poiché acquisisce una minor densità, viene incanalata verso l'alto. I processi magmatici alle dorsali medio-oceaniche forniscono l'energia necessaria per innescare la circolazione convettiva di acqua marina attraverso la crosta oceanica. Ciò provoca l'interazione tra il basamento roccioso e l'acqua marina, caratterizzata da trasferimento di materia, che porta alla formazione di sorgenti idrotermali di bassa (< ~ 200°C) e di alta temperatura (200-400°C) sul fondo oceanico. Le sorgenti idrotermali contribuiscono in modo significativo al bilancio di calore terrestre.
Nei campi di sorgenti idrotermali, i fluidi idrotermali acidi e ad alta temperatura vengono introdotti nell'acqua marina, cha ha un >>>