MAGMATISMO IN AREA TRAPANESE IN RELAZIONE …

RENDICONTI Soc1e!4 H.. Il...... di Mlnerologl.. e Petrologl... 38 (I): pp. 163-174

COmunicazione prelll!ntata al Congresso SIMP di Cagliari li 16 ottobre 1981

MAGMATISMO IN AREA TRAPANESEIN RELAZIONE ALL'EVOLUZ10NE GEODINAMICA

DELLA TETIDE

STEFANO BELLI A, GIUSEPPE LUClI)oPASQUALE MARIO NUCCIO, MARIANO VALENZA

Islituto di Mineralogia, Petrografia e Geochimica, via Archirafi n. 36, Palermo

RIASSUNTO. - Sono Stale estese le indagini prece·dentemente condone sulle vulcaniti Sieane [LUCIDOet al., 1978), a quelle meso-cenozoiehe dell'interodominio Trapancse. Tenuto COnto dello stato di conservazione delle rocce esaminate, si è fano rieorsoal dosaggio degli elementi poco mobili durante l'al·terazione.

Nell'areale considerato è stala individuata unachiara evoluzione temporale del magmatismo chesembra essere in Strena relazione con le fasi diapertura della Tetidc. I dati acquisiti confermanola presenza, nella Sicilia Occidentale durante ilMeso-Cenozoico, di un magmatismo conlinentale acaranere generalmente alcalino.

Sulla base di considerazioni geochimiche e pet«rlogiche vengono avanzale alcune restrizioni alle caraneristiehe della sorgente magmatica posta nel manote110 ad una profondità di un centinaio di chilometri. Si perviene inoltre alla conclusione che lasorgente durante il Uas abbia migrato avvicinandosial limite crosta·mantello, intorno al Lias-Dogger,generando liquidi a tendenza loleitica in corrispon.denza della fase di separazione delle placche c del.l'avvio del processo di spreading.

In tempi successivi, la sorgente è tornata a mi.grare verso profondiliì maggiori, generando liquidimagmalici che, con l'esaurirsi del processo dispreading, hanno dato luogo alle manifestazioni alcaline del Creraceo e dell'Eocene.

ABSTRACT. - The previous invcstigations catriedOUt on the Sicanian volcanics (LUCtDO et al., 1978)have been eXll'nded IO the meso-cenozoic volcanicsof Ihe entire Trapanese area.

In the rl'gion takl'n imo consideration an evidemtemporal evolution in Ihe magmatism OCClltred thatSl'ems ro be re!ated to the opening of the Tethys.The data acquired confirm Ihe presence in weslernSicily of a generally alcaline conlinemal magmatismduring the meso-cenozoic.

Base<! on geochemical and p<:trological conside.rations several restrictions to Ihe eharaeters of Ihemagma sooree locate<! al a deplh of one hundredkilometrcs in [he mamle are proposed. Also thecondusion is reachcd thal thc magma source mi.

grated during Ihe Lias nearing, during the LiasDogger, Ihe limil belween crust and mande. Thisoccurted concomilantly with plate separalion andthe beginning of the spreading processes and .Ile·nerated liquids having a tholeiitic [endency.

Llter on the magma source migrated baek IOgreater depths, generaling magmatic Iiquids which,lowards the end of Ihe spreading processes, gavepiace to alkaline manifl'slations during the CretaCl'llUS and Ihe Eocene.

Introduzione

Le ricostruzioni paleogeografiche propostenell'ultimo decennio per l'area mediterranea,concordano tutte nel postulare l'esistenza durante il Mesozoico, di un paleomargine continentale Nord-Africano a cui sono attribuibili un certo numero di piattaforme c bacini(WEZEL e RVAN, 1971; DEWEY et al., 1973;SCANDQNE et al., 1975; D'ARGENIO, 1976).

Dal Trias al Miocene, la Sicilia Occidentale è stata interessata da una tettonica prevalentemente distensiva legata ai fenomeni dirifting dclla Tetide. Tale tettonica distensivaha provocato la formazione di zone instabilicon manifestazioni fissurali, i cui prodotti,pillow lavas, ialoclastiti e brecce, si rinvengono oggi intercalati nelle sequenze sedimentarie (GtUNTA e LIGUORI, 1973; CATALANOe D'ARGENIO, 1978).

Lo studio delle rocce vulcaniche, basatosu discriminanti geochimiche, ha avuto, negliultimi anni, un ruolo di primissimo ordinenel chiarire l'evoluzione geodinamica di in·tere regioni e risulta particolarmente utile neicasi in cui le rocce si presentano non deltutto preservatc a causa dell'alterazione

16. S. BELLI A, G. LUCIDO, P.M. NUCCIO, M. VALENZA

(BLOXAM e LEWlS, 1972; PEARCE e C"NN,1973; FLOYD e WINCHESTER, 1975; WINCHESTER e FLOYo, 1976 e 1977).R~ntemenre in uno studio sulle rocce

magmatjche del bacino Sicano (Sicilia Ccci·dentald. sono stalc individuate interessantirelazioni fra l'evoluzione magmalirn e laI("[tonica meso-cenozoica di questO bacino(LUCIDO et al.. 1978). Il pr~n1e studio sipropone di eslendere tali ricerche al limitrofo dominio Trapanese allo scopo di avereun quadro più completo ed unitario di quellache r: stala l'evoluzione geodinamica di unasignificaliv3 porzione del margine continentalemeridionale della Tetide.

InflUDflramenlO geologico

Per la sua complessa storia geologica, laregione mediterranea è un'area che ha suscitato particolare interesse nella formulazionedi modelli attualistici a sola globale.

A partire dal Trias Superiore, l'evoluzionegeotettonica della Sicilia è nei suoi traitiessenziali ampiamente in accordo con i movimenti della placca Africana rispeuo al bloccoEuroasiatico (ALVAREZ e GoHRUNDT, 1970;CAIRE, 1970; McKENZIE, 1970; LAUBSCHER,1971; SMITH, 1971; DEWEY et al., 1973;BARBERI et al., 1974; BERNOULLI e }ENKlS,1974; D'ARGENIO, 1976; ScANOONE et al.,1977).

L'isola di Sicilia, fra gli Appennini e leMaghrebidi rappresenta una parte fondamentale dell'orogene alpidico in cui si rinvengono parecchi e1ememi strutturali differemi. In particolare, secondo le ricostruzionipaleogeograf1che più recenti della Sicilia Occidentale (GIUNTA e LIGUORI, 1973; SCANDONE et 111., 1974; CATALANO c MONTANARI,1979), questa porzione del margine meridionale della Tetide, dII Nord verso Sud apparecos1 costituita;

Piattaforma carbonatica Panormide;Bacino Imerese;Dominio Trapanese;Bacino Sicano;Pianaforma carbonatica Saccense.

All'inizio del Giurn il dominio Trapaneseè caratterizzato da una vasta piattaforma carbonatica, delimitata dal bacino Imerese aNord e da un bacino prossimo all'avampaesea Sud (Bacino Sicano).

Successivamente, in concomitanza conl'apertura della Tetide, e durame ruttO ilGiurassico Medio e Superiore, l'area Trapanese e le zone adiacenti divengono instabiliIl causa di una tettonica distensiva moltoatliva con III formazione di faglie caratterizzate da notevoli rigetti sub-vertic-ali. Dummetale periodo si registrano numerose manifestazioni vulcaniche f1ssurali a caraltere basico,alle quali sono riferibili gli affioramenti vulcanici di Alcamo (Lias Dogger), San Carlo(Dogger), Rocca Palumba e Vicari (Bajociano), Segesta e Sciacca (Malm). La pianllforma Trapanese viene suddivisa in zone adasseno strutturale diverso, creando una generale morfologica a ,"sea-mounts». A Nord unaparte di essa resta sollevata delineando, nclGiura Superiore il solco di Erice e queUache viene definita piattaforma intermedia oPialtaforma Nord-Trapanese (GIUNTA c LIGUORI, 1972; GIUNTA et al., 1978-79).

Durante il Cretaceo e l'Eocene le sollecitazioni lenoniche a caranere distensivo di·minuiscono di intensità, la subsidenza deibacini si arresta e la profondità di questitende rapidameme a diminuire nel tempo,a causa dei notevoli apporti terrigeni di piat.taforma. Associate li questa fase si rinvengono le effusioni magmatiche di M. Sparagio(Albino-Cenomanianol, Torrente Forgia eCustonaci (Cretaceo Superiore-Eocene).

A partire dall'Albillno e per tutto il Cretaceo Superiore un ulteriore collasso tettonico provoca nel solco di Erice l'arrivo difrane souomarine proveniemi dalla pianaforma intermedia con la formazione di depositi clastici (GIUNTA e LIGUORI, 1973). legato al solco di Erice e di età Albiano-Cenomiana, è l'affioramento a pillows ed ialocla·stiti di M. Erice.

Infine, durante l'Oligo-Miocene si instaurauna tctlOnica compressiva che porterà allaformazione della catena Maghrebide-Appenninica.

De8crizionc I)Clrografica

Le rocce vulcaniche che ricadono nell'areapresa in esame presentano maeroscopicamente notevoli analogie petrogra6che. Esse moSl.tano genemlmente una strunura por6rica oafanitica e presentano un grado di aherazione variabile. L'ubicazione e l'età degli affioramenti è riportata in tab. I.

MAGMATISMO IN AREA TRAPANESE ETC. 165

Fig. l. - Schema della procedura u,i1inall nel·"analisi chimica dd campioni.

maggiori di alcuni campioni ritenuti rappresentativi delle vulcaniti studiare sono riportati nella tab. 2.

I! contenuto relativamente elevato e variabile di H::O mette chiaramente in evidenzail diffe~nte grado di alterazione dei camopioni.

Chinliemo

I campioni presI In esame, oltre a presen·tare differenti gradi di alterazione, contengono quantit~ variabili di carbonato sia comeinclusioni che in forma dispersa sulla matrice della roccia.

Allo scopo di pervenire alla composizionedella componente silica.tica, le polveri deicampioni sono state trattate seguendo loschema riportato in fig. 1. Tutti i campionisono stati analizzati mediante fluorescenza X,con correzioni completa degli effetti di ma·trice (FRANZINI et aL, 1975). I costituenti

\~.".eco<> con HO ,",lu"ol~21• __con Hp .,."".,.

12"_J1(1I)"C

i~2g 't~Hp'. 'OOO-c,"..,"""" KRF

rcentgenografica (YODER e SAHMA, 1957) sufrazioni arricchite, relative ai campioni del·l'affioramento di T. Forgia, hanno indicatoun contenuto in forsterite del 72·76 %. Mentre la magnetite ~ praticamente ubiquitaria,l'ilmenite e l'apatite risultano particolarmente abbondanti nelle vulcanici del T. Forgia edi Custonaci.

In6ne in quasi tutte le vulcanici studiate,sono frequeOli inclusioni calcitiche che, sullabase di indagini geochimiche e petrogra6che,sono state considerate resti di materiale inglobato dal magma durante la sua risalita(LUCIDO et al., (980).

'"

Hp-.. IOO·C

"p••co,Loo.c

- ....'... .... I . ~. <o..~ .- ......". ~'W .w_.~- --- ~~. U"*'''' --,-''''''''' - .,....... ~.~ --...,....' ....... "".1 ........- ,.......- -.- 0- ~.. ,....... .0..~ - ~r '......,. .-.- ~ ~·W ........ .-.......'

__o ......... ,........ - ...-..- ,.""" ~·w .~w .-...-'-

L'osservazione al microscopio rivela per lelave di Alcamo, una tessitura intersertale conaghetti di sanidino e talora una tessitura afeltro di minutissimi feldspati associati a calcite. A causa dell'alterazione, la massa di fondo si presenta in alcuni casi opaca e taloraricca di concentrazioni celadonitiche. Sonopoi riconoscibili soltanto dall'habitus originari fenocristalli di olivina, mentre sono frequenti cristalli di plagioclasio in discreto stato di conservazione. .t da notare come intutte le vulcaniti di Alcamo ~ assente il piorosseno, ciò peraltro è stato sistematicamenteconfermato per via rcentgenografica.

Le rocce: ialoclastiche di M. Erice mostrano~Iitti di fenocrislalli di originari plagioclasie pirosseni.

I campioni relativi all'affioramento di Segesta risultano abbondantemente immersi inuna matrice carbonatica e per il loro gradodi alterazione non risultano petrograficamente leggibili.

Gli altri affioramenti sono essenzialmentecaratterizzati dalla paragenesi pirosseno, pia·gioclasio e talora olivina, con pasta di fondoche generalmente varia da microcristallina avetrosa. Fra i componenti accessori sono frequenti ilmenite, magneti te e apatite.

I! pirosseno è generalmente a composizio.ne augitica (tY 45°). L'intervallo composizionaIe del plagioclasio, laddove misurabile, ècompreso entro termini labradoritici. Neicampioni del Torrente Forgia e di Custonaci mancano veri fenocristalli di plagioclasio; inolt~ l'osservazione di strutture glomerofiriche di femici, suggerisce che su questiprodotti abbiano agito fenomeni di differenziazione gravitativa. .t stato possibile determinare la composizione dell'olivina solo lad.dove migliori erano le condizioni di conservazione. Le determinazioni ~guite per via

TABELLA lUbicazion~ ~d t'tà d~g/i aBio'am~nt; studiati

166 S. BELLIA, G. LUCIDO, P.M. NUCCIO, M. VALENZA

TABELLA 2

Comp()Jizione degli orsitI; maggiori, espressi in % in puo, di alcuni campioni rappreunta/iv; di vulcani'; del dominio trapaneu

Al-t

"."11.6.1

I.ll

O,"

1.10..".."1,11

Ul

o.n0.<\

t.ll

.....!:..!.!".11

I-I l-IO V_H V-H

lf.!;t 41.l' Il.'' [,l.tI

!l.l.' 10.'1 \1.. 10.11

I.n ••• t.l1 l .•

O.~ I.H '.11 a.'IiS.OS I.n 1.1lI I."

,." l." I.H O, •

t.95 1." l.n 1.'16

0.0] O.!iO 2.16 !.t'O

1.11 l.te J.~ l.l'

0.01 0.11 0.0li O.ol

O.ll O.S' 0.11 0.0/

l.tt '.tl l.lil l."

...!:.!!.. ...!:!!... ~ ....!o!!...IlIO.OO lce.ll ft." 1lIlI.JO

SC-ll

".0:Il.oIO.n

'.0......1.11

S.t:1.11

o."0.1'

••....!J!...lm.M

\.C_16 N_l'

51.Jl !(I.ll

lS.iI n.ll

1.2!i ....

1.0 1.00

1.01 1.1!i

4.') 6."

l.Ol 1.60

'.16 1.tl

2.69 1.11

O.CIIi 0,10

O.l<) o.n1_'3 1.ll

...!:!!L~10ll.U lGO.l'

Et-lI $J·lI

'1.19 'S.tI

'.61 10.11

10.n 6.0

o... l.n1./' 6.05

l.. 10./1

0.00 0.00

1.2!i 1.0'1

2.l7 l.n

O.~ 0.15

O.M 1.11

I.a '.10

.i!t. -U!.1l11l.U 100••

Sl'-ll; ~_n f·n

l,.'11 ".n '11.'2

t.to l.. I.ll

S.!lO 6.61 1.01

l_IO '.11 l.lI

6." S.IO t.!lO

t.lI 10.71 '.70

1.09 1.16 l_lO

O.lt O.~ 1.61

) .•S I.. I.l<)

0.01 O. \1 O. \1

0.5) O.tI 1.11

S.10 r." 1."

....!2!... ....!:.!!.. ..2.:!!...!DII.n lDII.lO 100.60

r_Il

!.l.lt

1'.1'

•••'M

•••'.0:.IS

'.')'.Il0.01

'.0'.0~10lI.l!

TABELLA 3Dosaggio di Y e Nh, mediante spettTogTafia

ottica ad aTCO, e di Z, ml'diantl' XRF

(WINOIESTER e FLOYD, 1977). Anche inquesto diagramma (fig. 3) il maggiore numero di campioni ricade nel campo dei basaltialcalini; viene inoltre riconfermato il carattere sub-alcalino di alcuni campioni (Roccapalumba) ed infine vIene messa in evidenzala presenza di basaniti-nefeliniti tra i campioni del Torrente Forgia e Monte Sparagio.La presenza di magmi con carattere spiccatamente alcalino e toleitico, unitamente allapresenza di termini transizionali è possibile

Dati nprcssi in pprn.

Un altro dato significativo IO tal senso èil basso contenuto in Na~O di alcuni camopioni, talora anche al di sotto dei limiti dirilevabililà (ER.2l, SP-23). AII'inlerno deisingoli affioramenti, nonostante l'alterazione,sono riconoscibili variazioni nel chimismoimputabili a fenomeni di differenziazione(M. $PARAGIO, T. FORGIA).

Il contenuto di Zr, determinato medianteXRFI unitamente a quello di Y e Nh, deter.minato mediante spenrografia di emissionead arco, sono riportati nella tabella 3. In ta·beUa 4 sono riportati i risultati delle analisispeurografiche semiquantitative relative ailantanidi e ad un gruppo di altri elementiin tracce.

Considerazioni geochimicbe

Considerato l'elevato grado di alterazionedei campioni studiati, è stato possibile accer·tare il tipo magmatico a CUI appartengono,utilizzando alcune discriminanti geochimichebasate sul contenuto di alcuni elementi pocomobili sia minori (TiO~P:O~l che in tracce(Zr, Y, Nhl. In 6g. 2 è riportato il diagram.ma Nb/Y-Zr/P:O~ che consente di discriminare i basalti alcalini da quelli toleitici(FLOYD e WINCHESTER, 1975). A parte al·CUOI camplOm appartenenti agli affioramentidi Roccapalumba che ricadono nel campodei basalti toleitici, tutti gli altri ricadononel campo dei basalti alcalini. Una ulterioreprecisazione del tipo magmatico è possibilefarla mediante il diagramma Zr/TiOz-Nh/Y

- .01_1 ,.

.,.. '.>l_' 'IO'l-' '".-, 100

... "0

o·, l...,. .w ~

..O 'IO

•• •... n..." ..•• •'.I> 'O6.... ..l_l" U.'.1" 1101<-11 I.

"_16 '""""u '"

••••n

•••••••••••"••••

•••••........••••••".......•••

- ...... l.

..." 180

•• •lA·" DO

lA·" ...J>•., NO

J>·IA V'

•••1>'" tAl.. ~

.. m

t-'t '"<~ •'-Il ....~ ..... 'MI,... ".'·H n •

••••nn

•••••••••••n

••••••'"..•..•••••••••••


TABELLA 4Analisi remiquant itatill~, m~diant~ sptttrogra/ia ottica ad arco, relatill~ ai lantaniJi ,

ad un gruppo di altri elementi in tracce

Al·l ,-, ~-lG '-11 '·1. SC·\S SC_1I DI_Il ~-" ~-. f_n ,-~

Co " <1 •. 1 <1'.1 <1•.1 '1'.1 " n n • " n «l, " <fi3.1 .6).1 <fi3.1 <6).1 ~ '" '"l, .~ ." ." ." ." .A •A ...~ ... <61.1 .61.1 •68.1 ...., ... ... ..... ... <6.81 .6.81 <6.81 <6.81 ... ... ..."

, d 1.34 L'l ., u '-' "" .6.8 Jl.e <Il. 5 .ll.S <21.5 <6.8 ••• d.8

" .n <1 •. 1 <1'.1 <1•.1 <1' .1 .n .n .n" .n <l'.1 <1' .1 <1 •• 1 <l'.1 .n .n '"* d.8 d.1fi <14.1 <1.1i d.l' d.8 <6.8 d.1

" ." <4.64 <••64 <4.64 <•.64 ." d' ."l. <4.6 d.16 d.l' <3.11 <3.1' <•.1 <•• , <•.1• ,-, 1.'5 1." 1.t2 1.1' L' ,., '_I

" .1< .'.11 .1.11 .'.81 d.ll .1< .1< ."• 'A ZI.' m .. 1••1 - '" ""u n. ,~ '" l~ oo•• " ,~ ..." ~ ".. n_, ~_. 11.5 " " "" " '" ~.. 'l.' ".1 • 'm ""k l< 11.1 lG.I 11.' ,_" ••• " "• ,~ ••• ".. n_o "., " ,~ ,m" n 1••6 lt.s "_. ".1 n y "l, "' ,~ '" 'n .., '" ,. 'A '" ,~ ... ,~

à ,~ n .• .., 15.) ~., M ,~ '", ." 13.5 <.... <46.4 il.' ." .1< .1<• ." '_M .... .." I.S' ." " ."W, deviuione siandard per ogni singola lellura può variate tra + 50 % e - H % .

.. Fig. 2. _ Diagramma Nb/Y-Zr/P.o. (FWYD eWINCHESTER, 19n). I campioni si dispongono lun·go una serie alcaliJlO.toieilica.

R~. 3. - Di~ Zr/Tio..Nb/Y (WINCHESTUe FWYD, 19n). Menlre Il maggio!" parte delle wl.caniti ricade nel campo dci basahi licalini, alcunicampioni ricadooo nel campo dci basalti sub.alcalinied altri in quello delle basaniti e nefdiniti. Simbolicome in fig. 2.0.05 0.10

'0cRUA SUP-EQC.OAL.B1ANO-eENQM.VMALMO 8AJOCLANO6 I>OGGo;Ro LlAS-DOGGER

Zr/P20S

0-15 0_20

0_04

0.02

0.01

0.004

0.002

0-2 0-6 2 6

168 S. BELLI A, G. LUCIDO, P.M. NUCCIO, M. VALENZA

•

o

• • • •o •• ••

o' o •o , •,• I • •, •o, , ,

• " ".,

• l' • • •• , • ,,, ,,

• I

'o,

o •

• o .0• •. -r O

• ••, .•

•

• EOCENE• CRETA SUl". -fOC.a AlIIAHO-CENOW.VMJllM°IIlJOCIANOAOOGGER• ll.s_OOOOE~

• U"$ INF.

•

,

,

•• ,Y/Nb

,Fig. 4. _ I campioni dd If1Ipaoese (simboli vuoti) \-cngono confrontati, in quellO diagramma, con qudlidci bacino SiCllOO himboli pieni). 011«' a discriminare chi.wncnle i basalli .lcalini cb quelli tnmsiDonali e da quelli lolddd, si evi<knzia "analogia del magmatiJlllO lrapanese con qudlo del limitrofob8cino 5icano. I più dcv:ui tenori di Tio. nei campioni IrlIpanesi sono amibuili -d un più IVln2aIO51.10 di .hctationc. I dati delle: vulcanhi dci bacino Sicano da LUCIDO el .1. (1978).

.L - __...,__...,~----z~'~"'~m:;~-

I~ 50 100 500

fig. 5. _ Diagramma discriminante per i basahiinlerni alle placche (A). basahi mediooceanici (8)e basahi di arco (C) 5C'COOdo PEAaCE e NOlaY1979). I ClImpioni rialdono nel campo A, con leggere di$pcnioni $OP-nlIIUtlO nel sen$O dell'occaniZZll~ione. Le $ignifiClitive differenze nei venori ... a ,.e ... b IO per i vari gruppi di vulcaniti $Ono attribuibilia variazioni nel grado di tifusione parziale. a rifusione progressiva, ad eterogeneità della $Orgenle.Simboli come in fig. 4.

nell'ampiezza del vettore .. a,. etata variazione nel vellore "b»

una limiper quasi

c

5

evidenziarla anche dal grafico TiO~-Y /Nb(fig. 4). Tale diagramma mcne tra l'altro inluce l'analogia del vulcanismo che ha interessato l'area trapanese con queUo che, nellostesso arco di tempo, interessava il limilrofo t.bacino Sicano (LUCIDO CI a1., 1978). L'unica N

differenza rilevabile consiste nel fatlo che i lO

campioni del trapanese: hanno mediamenteun contenuto in TiO~ leggermente più elevato. Tale differenza è probabilmente dovutaal minor grado di alterazione degli affioramenti appanenenti al bacino Sicano.

Considerate le analogie che il magmarismomeso-cenozoico mostra in queste due areelimitrofe, riferibili al margine meridionalecontinentale della Tetide, si è ritenuto opportuno valutare congiuntamente le caratteristiche di questO vulcanismo al fine di avereun quadro più ampio della sua genesi ed

'evoluzione in relazione ai fenomeni geodinamici che hanno interessatO quell'area. In fig.5, nel diagramma Zr/V-Zr, i campioni ricadono nel campo dei "within plate basalts ,.con leggere dispersioni soprattutto nel sensodella oceanizzazione. Inoltre nello stesso diagramma si osserva una variazione consistente


Fig. 7. _ Diagr1lmma di variazione Zr/Nb-Zr(PEARCE e NORRY, 1979). Sono distinguibili unraggruppamentO di vulcanili oon basso comenutodi Zr ed alto rapporto ZrfNb del Lias-OoRger e unraggruppamento del Malm, del Cretaceo-Eocene edci Lias inferiore con alti tenori di Zr e bassorapporto ZrfNb, che suggeriscono l'esistenza disorgenti diverse per le vukaniti akaline rispelloa quelle transizionali e toldriche. Simboli comein fig. 4.

Fig. 6. - Diagramma di variazione Nb.Zr (PEUCEe NORRY, 1979). Le vulcaniti a composizione intermedia dci Lias-Dogger mostrano un contenuto diNb e Zr minore risperro ai termini progressivamentepiù basici del Malm del Cretaceo, dell'Eocene e delLias inferiore. Tale uend, peraltro coerente oonquelli mostrati nei diagrammi Y-Zr e TiOrZr nonriportati, risulta incoerente oon fenomeni di cristallizzazione frazionata. Simboli come in fig. 4.

,

.-..--............ . "-'-. ...

... &o .',I ~ ••• , ~

I ..': ~ .. ~-~. ••• l'. S> ......\.,- ...~.,.' ..,-••• ' ••L··t<b··-aj-....:::...__.-:.p,. • /

.... fttl··-.....:...__/

tutte le vulcanid rsggruppate per età. Consi.derato il significato geochimico di questi duevettori (PEAIl.CE e NoIl.Il.Y, 1979), le variazioni del vettore « (1 • tra i vari gruppi sonoattribuibili :

a variazione nel grado di fusione parzialedi una lherzolite a granato;a processi di progressiva rifusione;ad eterogeneità della sorgente.

ì:: da notare che variazioni dello stessovettore «Q. all'interno di ciascun gruppopotrebbero anche essere spiegate in terminidi cristallizzazione frazionata. Inoltre la rilevante differenza tra i valori del vettore « b ...delle vulcaniti del Lias inferiore e del Cretaceo Superiore-Eocene rispetto a quelli delLias·Dogger è spiegabile in termini di rifusione parziale, di « zone refining ... o di cristallizzazione frazionata. Considerato il netevole intervallo temporale intercorrente trala messa in posto delle vulcani ti studiate (LiasInf.-Eocene), risulta difficilmente ammissibileuna loro interrelazione genetica attraversoprocessi di cristallizzazione frszionata, purnon escludendo la possibilità che tali processipossano essersi manifestad all'interno di alcuni gruppi di vulcaoiti. D'altra parte, mcdiante l'uso di diagrammi binari del tipoNh-Zr (6g. 6), Y-Zr e TiO::-Zr, si è potutoveri6care la incoerenza dei uends esibiti dai

campioni, In riferimento a fenomeni di cristallizzazione frazionata (PEARCE e NORIl.Y,1979). Nel diagramma Zr/Nh-Zr (fig. 7) siosserva un'estrema variabilità del rapportoZr/Nb. ~ comunque possibile individuaredue raggruppamenti:

- uno riferibile ai termini alcalini conun valore del rapporto Zr/Nb intorno a 3e mediamente un contenuto di Zr compresotra 200 e 500 ppm;

- l'altro più disperso, riferibile ai termi·ni transizionali e toleilici, con valori del rapporto Zr/Nb intorno a 7 ed un contenutodi Zr compreso tra 60 e 250 ppm.

Poichè il coefficiente di distribuzione globale di Zr e Nb tra un solido a composizioneperidotitica e il liquido sono quasi uguali,ne consegue che il rapportO Zr/Nb risultapraticamente indipendente dalla percentualedi rifusione e dai fenomeni di cristallizzazione frazionata, e pertanto tale rapporto è particolarmente informativo sulla sorgente magmatica (PEARCE and NORRY, 1979). I dueraggruppamenti sopra citati suggerisconopertanto "esistenza di sorgenti diverse perle vulcaniti alcaline rispetto a quelle trsnsizionali e toleitiche. Ulteriori informazioni suiprocessi genetici ed evolutivi possono esseremesse in evidenza utilizzando opportunamente coppie di elementi in trsccia, di cui unoipermagmatofilo (con coefficiente di distribu-

170 S. BELL1A, G. LUCIDO, P.M. NUCCIO, M. VALENZA

Proctssi di rifusione parziale

In lali processi il rapporto CH /CJI è unafunzione lineare di CH secondo l'equazione

ProuHi di crislalliZZ4zion~ Irazionala

In tali processi il rapporto CH/CJI rimanepraticamente costante, mentre aumenta CH.

Fig. 8. Diagramma La/Zd.a. Sono evidenzialiallineamenti I diversa penderu:a per i campiOniaventi differente: età. Ciò suggerisce, in accordo config. 7, l'esistenza di sorgenti diverse per le: vulcaniti alcaline rispetto li. quelle: lransizionali e tolei·tiche. Inoluc: il tralleggio suggerisce la presenzadi limitali fenomeni di differenziazione:.

Caralleristiche composizionali della sorgen/~

L'intercetta della retta (equazione l) èinfatti eguale al rappono dei due elementiin traccia nel solido iniziale.

La pendenza della stessa retta espressa dalrapporto [)II/C~, pone dei limiti alla com·posizione mineralogica e crumica della sorgente.

Una coppia di elementi in traccia che hale sopracitate proprietà è costituita dal La(ipermagmalofìlo) e dallo Zr (magmatofilo).In 6g. 8 è riportato il rapporto La/Zr contro La, per le vulcaniti studiate. I campioniaventi la stessa età si dispongono con andamenti lineari, mentre campioni aventi etàdifferente ricadono lungo relte a diversa pendenza. All'interno di alcuni gruppi è possi.bile distinguere dei trends sub-orizzontali at·tribuibili a fenomeni di differenziazione. tda notare che i campioni più alcalini ricadono lungo rette a minore pendenza. Considerando il significato geochimico che la penodenza ha in questo diagramma, le variazionidi queslO parametro suggeriscono che i varigruppi di campioni derivino da sorgenti di.ve~. Le differenze nella sorgente possonoessere dovuu::

l) ad un prog~sivo impoverimento nelsolido di partenza del contenuto di Zr manmano che ci si sposta verso termini meno al·calini e di conseguenza di età diversa;

2) ad una variazione del coefficiente to-tale di distribuzione dello Zr. Questo impli.cherebbe una modificazione composizionaledel mantello in termini quanto meno mineralogici, ma probabilmente anche chimici(LEEMAN, 1977; SliAW, 1977).

I punti l) e 2) possono giustificare la distribuzione osservata nel diagramma, sia seconsiderati alternativamente che in concor·danza di effetti.

Allo scopo di valutare globalmente l'evo-luzione nel tempo del carattere del vulcanismo Sicano-Trapanese, tutti i campioni sonostati inseriti in un grafico che ha come ordi.nata il grado di alcalinità e come ascissa iltempo (fig. 9). Il grado di alcalinità è espresso dal prodono Nh/V· Zr. Il rapportoNh/V è di per ~ un parametro discriminante tra magmi alcalini, transizionali e lO-

leitici (FLOVO e WINCHESTER, 197.5), ed ilcontenuto di Zr, nel nostro caso (dr. 6g. 6)

Il )

..

•

c.

• CH

•

,.

•

CMo

--i--'~----.....

+CMo

CHo

•

o

-~

•

•

'"

•

•A

CM

CH

--. .

l8/Zr

in cui Co indica le concentrazioni inizialinel solido e D è il coefficiente tOlale di distribuzione tra solido e liquido. E pre<:isamente all'aumentare della quantità di rifusione diminuiscono sia il rapporto CH /CJIche CH.

zione D Ira solido e liquido minore di 0,0 l)e l'altro magmato61o (oon valore di D mi·nore di O,l) (TIl.EUlL e lORON. 1975; ALLEGRE e MINSTER, 1978; MINSTER eALLEGRE, 1978).

Plottando in un diagramma il rapportoeHle" contro eH (dove eH ~ la conce:ntrazione dell'elemenro ipermagmal06lo e CMla conttntrazione di quello magmato61o) èpossibile evidenziare:

."

.,

·00

."


GIURAe ;

CRETA

~

ETA'

'-":====F-33

SP-24SP-27SP- 26SP-28__

__ EA_22--ER-21

•-~eSC-1S "'l-----------------------------------@

E

===_ R-'""H->O____nn~:~

~~~~;M-'""'o-,PAO-4= ----A-9 M-19PAO-7 SSQ 2C se-n M- la

A> ,

PAD-6

:===PAD-3PAO-3A

=::1."'=_••----SC-16

'ErJi a Al I, u---sSQ_-i~ _\L-n_CE-l AI 3 R-&

SSQ-1A GIUL-3_CE-S

SSQ- 2A --=-:: _SSQ-2S = It-I

'0'

,-------,-3----,_-----,-.--

c= R-'

---cF=3"--c;q-

'" 1 ITJFiS. 9. - Dillgrllmma di variazione del Srado di alcalinilà (Nb/Y· Zr) _ Elà dei campioni (espressiin milioni di annil, per le vu1canilj del dominio lfapantsC: e del bacino Siano. Il magmatislOO fOrle·menu: alcalino del Lias Inferiore duranle il Lias-Dogger, evolve rapidameme verso lermini transizionalie loleilici. Si osserva quindi un progressivo pa55agio verso lermini sempre più alcalini, dle ra&lliungonoi caratteri più decisi nel Crelaceo Superiore·Eocene. Le scale sooo logarilmiche. I senori numerati inbasso indiCllno le corrispondenli fasi dell'evoluzione geodinamica; I _ Fasi iniziali del rifting conlinemale. 2 . Fase di separazione della placca EutoJsiatica da quella Africana. 3 - Avvio del pf'OCeSSOdi spleading dell'oceano della Telide in aree posle a sellenlrionc:. 4 - Fasi lensive lerminali, primadell'instaurarsi della {ellonica compressiva (GWNTA c: LIGUORI, 1972; ScANDONE, 1975; CATALANO eD'ARGENIO, 1978).

è pure esso correlabile al grado di alcalinitàdelle vulcani ti.

PertanlO il prodono Nh/Y • Zr in definitiva risuha un parametro moho efficace perdefinire il grado di alcalinità delle vulcanitislUdiate. Nel grafico di 6g. 9 si osserva chead un vulcanismo fortemente alcalino delLias inferiore, segue un magmatismo delLias·Dogger che evolve rapidamente versotermini transizionali e toleitici. A questa fase,

segue una lenta evoluzione nel tempo delmagmatismo verso termini progressivamentepiù alcalini, che raggiunge caratteri più decisinel Cretaceo Superiore ed Eocene.

Una tale evoluzione non sembra ragionevolmente giusti.6cabile con fenomenologie ddtutto casuali nè tantomeno sono invocabilifenomeni generici di eterogeneità del mantello.

L'insieme delle caratteristiche geochimiche

172 S. BELLI A, G. LUCIDO, P.M. NUCCIO, M, VALENZA

considerate ed in particolare la distribuzionenei diagrammi sopra riportali coerentementeconcorrono:

l) ad escludere una relazione geneticaglobale legata a fenomeni di cristallizzazionefrazionata;

2) che i processi genetici, per i vari gruppI di .vulcaniti, abbiano avuto luogo in zonedel mantello aventi caratteristkhe mineralo.gico-pctrografiche c/o chimiche differenti;

3) che la sorgente abbia migrato nel tempo, tornando alla fine verso porzioni delmantello aventi caratteristiche simili a quelleda cui aveva avuto inizio il ciclo magmaticoj

4) che a tale migrazione della sorgentesiano associati diversi gradi di rifusione parziale c/o fenomeni di zone re6ning. In quest'ultima ipotesi va notato che necessariamente i fusi più alcalini devono avere percorso il maggiore spazio nel mantello e pertanto la sorgente relativa deve porsi a maggiore profondità. Non è inoltre da escludereuna concorrenza di effetti dei due processi.

D'altra parte, in relazione all'ultimo punto,va messo in evidenza come il contenuto diTiO t nelle vulcaniti studiate sia decisamentepiù elevato nei termini più alcalini che inquelli a tendenza toleitica (fig. 4). Tenutoconto che nei fusi derivati da un parenteperidOlirico, il contenuto di TiO t aumentaall'aumentare della pressione (MAcGREGOR,1969), indipendentemente dal grado di alcalinità (CHAYES, 1966), ne consegue che imagmi alcalini del Lias Inferiore e dci Cretaceo Superiore-Eocene si sono generati a profondità maggiori di quelli lfansizionali etoleitici del Giura Medio e Superiore.

Evoluzione del magmalismo

}ORON et al. (1978) hanno suggerito unazonazione verticale del mantello attribuibilead una differenziazione anteriore ai fenomenidi espansione, verosimilmente più vecchia diun miliardo di anni (MANHEs et aL, 1977).

}ORON e TREUIL (1977) mediante l'uso de·gli elementi in tracce magmato6li hanno tuttavia riscontrato similirudini nella composizione delle sorgenti per i magmi formati indomini strutturali e geodinamici comparabili.Inoltre, le analogie con altre zone affette darifting continentale, suggeriscono che il regime termico del mantello evolve in modo

similare, dando luogo a serie magmatichecomparabili (LUCIDO et al., 1978). Pertanto,i risultati acquisiti nel presente lavoro consentono di formulare il seguente modello dievoluzione del magmatismo, dal Lias Infe·riore all'Eocene, in funzione del regime geodinamico del margine meridionale della Te·tide.

I. Una perturbazione termica profondadetermina la fusione parziale dell'ordine dipochi percento) nel mantello superiore, aduna profondità dell'ordine del centinaio dichilometri. I fusi prodotti in presenza diCO~, con COdCOt + H 20 ~ 0,1 (EGGLER,1977) hanno carattere alcalino e risultanoarricchiti in elementi magmatofili per il pro·babile concorso di processi di « zone rifting ».Tali fusi daranno luogo alle effusioni più alcaline del Lias Inferiore.

II. La completa attivazione di celle convettive nel mantello determinerà, durante ilLias-Dogger, la separazione della placca Euroasiatica da quella Africana, e la formazionedell'oceano della Tctide in aree poste più asettentrione. Man mano che la perturbazionetermica si propaga alle porzioni superiori delmantello, i fusi prodoui a profondità via viaminori, assumono un carattere transizionale,~apidamente evolvente verso termini toleitici.

III. In seguito alla migrazione dei margini continentali, le porzioni litosferiche siallontaneranno dall'asse di spreading a piùalto flusso di calore. L'andamento termica·mente retrogrado delle geoisoterme, nelleporzioni del mantello corrispondenti, modificherà il magmatismo del margine continentale meridionale della Tetide. Questo, duranteil Giurassico, assumerà un carauere progres·sivamente più alcalino, sia perchè i fusi ven·gono generati a profondità maggiori, che peruna diminuita percentuale di fusione par·ziale del mantello.

IV. Durante il Cretaceo, in concomitan·za con l'intensificarsi dello spreading del·l'Atlantico Meridionale e all'inversione delsenso del movimento della placca Africanarispetto a quella Euroasiatica (BARBERI et al.,1978), si arresta il processo di espansionedell'Oceano della Tetide. Le geoisoterme nelmantello migrano in senso centripeto e pertanto, nel dominio trapanese e nel bacino

MAGMATlSMQ IN AREA TRAPANESE ETC. 173

Skano, le manifestazioni magmatkhe delCretaceo Superiore-Eocene assumono carattere alcalino. Tali manifesrazioni possonoessere considerate come le ultime effusioniconnesse a faglie profonde prima dell'instaurarsi della tettonica compressiva nell'area

considerata o, alternativamente, come dellerisalite magmatiche lungo zone di trascorrenza, In una teflonica già compressiva.

Lavoro eseguilo oon il oomribulo finanziariodel CN.R.

BIBLIOGRAFIA

ALLEGRE C.L MlNSTER F.}. (1978) . Quanfitativemodels of Irace elemenls behaviour in magmaficproceue. Earth Planet. Sci. Len., 38 (Il, 37-52.

ALVAREZ W., GOHRBANOT K. (1970) - Geolog-y andhisfory of Sicily. PESL, Tripoli, 231·243.

BARBERI F., CIVETTA L, GASPARINI P., INNOCENTI F., ScANOONE R., VILLARI L (1974)· Evo·lulion of a section of fhe Africa.Europa plareboundary: paleomagnelic and votcanological evidences from Sicily. Earth PIan. Se. LelterS, 22,123·IJ2.

BERNOULLI D., }ENKINS H.C. (1974) - Alpine, Afedilemmean and CentraI Arlanlic Mesozoic faciesin relalion fo Ihe early evolution of Ihe Tefhys.Soc. of Econom. Paleontologist and Mineralogisl,19, 129-152.

BLOXAM T.W., LEWIS A.O. (1972) . Ti, Zr andCr in JQme brifish pil/ow lavas and their pefrogenelic affinilies. Nature, 237, 134-136.

CAIRE A. (1970) - Sicily in ifr Mediterranean sefling,Geology and fIirlory of Sicily. P.E.S.L, Tripoli,pp. 145·170.

CATALANO R., D'ARGENIO B. (1978) . An essay ofpalinsptJric resforation a(fOU western Sicily. GeoLRom., 17, 145-159.

CATALANO R., MONTANARI L. (l979) . Geologia deiMonli di Trabia· Termini Imerese e dei MonfiSicani (Fogli Bagheria e Termini Imerese, SiciliaCentro-Seuentrionale). Rend. Ace. Se Fis. e Mal.della Società Nuionale di Seienze Leuere e Artiin Napoli, serie IV, voI. XLVI.

CHAYES F. (1%4) . A pefrographic diuinctionbetween Ceno:z:oic vo{canict in and around Iheopen oceans. }our. Geophys. Research, 69, pp.1573·1588.

D'ARGENtO B. (1976) . Le piaflaformc carbonalicheperiadriatiche. Una rauegna di problemi nel quadro geodinamico mesozoico dell'area Mrditrrra·nea. Mem. Soc. Geo!. Ii., U/2, 1976, 28 pp.

OewEY ].F., PlTMAN W.c., RYAN W.B.F., BoNNIN ]. (1973) . Platr Tectonics and thr cvolufionof thr Alpinr Systrm. Geo!. Soc. Am. Bull., 84,3137·3180.

EoGLER OH., HOLWWAY }.R. (1977) - Parfialmr!ling of prridotite in the presencr of fI.O andCO,: princip/rs and rrview. Magma Genesis, 96,15·36.

FLOYO PA, WINCHESTER ].A. (1975) - MagmaIypc and Irclonic selting discriminafion usingimmobilr elrmrnts. Earth Planel. Sci. Lell., 27,211·218.

GIUNTA G .• LIGUORI V. (1972) - Lo geologia drl·l'rslremi/il nord-occidentale del/a Sicilia. Riv. Min.Sic., 23, U6-138, 165·226.

GIUNTA G., LIGUORI V. (1973) - Evoluzionr paleoIrtlonica del/a Sicilia nord·occidenlale. Boli. Soc.Geo!. li., 92, 903·924.

GIUNTA G., CoSENTINO P., SoNAROl G., PERRONE V.,Russo M., ZUPPETTA A. (1978--79)· Aui drll'Islituto di Gro{i.sica Mineraria. Un. di Palermo.

]ORON ].L., TREOIL M. (1977) . Utilisation despropriétés des r/iments fo,temrnl hygromagmatophiles pour l'étudr de la composilion chimiqueet dr l'hétirogéniifé du man!eau. Bull. Soc. GeoLFrance, 7, XIX, 1197·1205.

}ORON }.L.• BoUGAULT H., WOOD D.A., TREUIL M.(1978) - Applicalion de la géochimie des élémentsl'n Iracrs lÌ l'étude des propriités et des procrssesde gin~sr de la (fonte ocianique et du man/rausupirieur. Bull. Soc. Géo!. France, 1978, 7, XX,521·5}1.

LAUBSCHER H.P. (1971) Thr larg·scale kinemalicsof thr wrstern Alps and thr Northern Aprn.ninrs and in pa/inspastic implicalions. Am. }ourn.Se., 271, 193-226.

LEEMAN W.P. (1977)· Comparison of Rb/Sr-U/Pb,and rare rarth characlerislics of sub·conlinenfaland sub-ocranic manlle rrgions. Magma Genesis,96, 149·168.

LUCIDO G:, NucclO P.M., VALENZA M., GIUNTA G.(1978) Magmatisn'l in Ihr Sicano basin (Sicily)re/atrd lo mrso-crnoz:oic tectonics of thr north·af,ican paleomargin. Miner. Pelrogr .Acla, 22,'5-69.

LUCIDO G., NucclO P.M., LEONE G., LoNGINELLt A.(1980)· Amygda/oidal basa/H: isotopic and pelroi.raphic evidencr for non-diap,enetic (fustal sou,crof carbonate inclusions. TMPM, 27, 113·128.

MAcGREGOR 1.0. (1969) - Thr systrm MgO-5iOr1'iO, and in bearing on the dislribulion of 1'iO.in basaIls. Am. }aurn. Sei., 267A, 342·363.

MANHES G., DUPRÉ B., HAMELIN B., ALLEGRE C.}.(1977) _ Composition isolopiqur du plomb desroches basaltiques et hhérogénéités du mllnUau

174 S. BELLlA, G. LUCIDO, P.M. NUCCIO, M. VALENZA

à diwrst!I h:lNlltI. Bull. Scx. Geo!. France, 7,XIX, 1189·119'.

McKet.'ZIE D.P. (1970) . Pltl/t ItelonÌl:t o/ I~

Mtdi/~lIntll" ul'on. NalUTe, 226, 2J6.243.MIl'fSTEI j.F., AULGl..E C.j. (1978) - SytUmlltic

14ft o/ 'Tl/U ntmtnls in il.fJN)JlI prOCtJItl. Pilr!III: lnll'trlt Probltm o/ ha/ch partial mdI;"";n vo/cllnÌ( suiu, 68, l, }7.

PUlCE J.A .• Ct.NN j.R. (197)) - Ttetonic stui""o/ billic voJClI1lù: TOC1eS dtUrmin,d usinI. t'lUitltmtnl .NJiySt1. Earth Planel. Sci. Wl., 19,29O-JOO.

PUlCE ).11.., NoJ.IY M.J. (1979) . Ti, Z,. Y tlndNh ~'(/,.;tltio"s in vo/cllnic rodu. Conlf. Miner.PrImI., 69, l, ))-47.

ScANOONE P. (197'1 . Trhmic ltilWilYS IInd 1M/u'IJJJic Ttlbys Qeran in tht untfal Mtdilt'·,illlrlln (lrtil. Nature, 256, 117·1I9.

ScANDONE P., GIUNTA G., LIGUOII V. (1977) Tht ronnte/ion bt/wull tht Apu/io IInd SllhilraConfintn/tJl MarginI in fbt Sou/btrn AptnnintJand in Sicily. Mem. Soc. Geo\. h., X111/2.

SHAW D.M. (1977)· Trau tltmtnl hthall;our duringtJnaftxiJ. Magma Genesis, 96, 189·21J.

SMITIl A.G. (1971) • Alpint dtlormtJrion tJnd IhtOCtimie artilJ 01 Iht Ttlbys, MtdiUrralltan ilndAtlanlic. Geo!. Soc. Am. Bull., 82, 2039·2070.

TREUIL M., jOION ).L. (197:;) . VliliSil/ion dtstlt,."tnfS b,l.ro,."avnalophilts paur la si,."plifi·cllfion dt Iii ,."odtliulion qUllnlilllliw dtl proUSStS ",al.",tJliqut. ExIl,."p1ts dt ('Alar ti dt IIIdom/t Mtdi04lll1ntiqut. Rend. SIMP, XXXI, I,125-174.

WEZEL F.C., RVAN W.B.F. (1971) . Flysch, ,."art;lIicon/intn/Ji t tol/t litos/tricM. Boli. Soc. Geo!.hai., voI. 90, fasc. 2, 249·268.

WINCHESTEl ).A., FLOVO P.A. (1976)· GrociNmicJmagma 11fJt distrimina/iOIl: applicillion /0 illltrtdIlnd ",t/Ilmorphostd bIlsic ;I.ntous rDCis. EarlhPlanel. Sci. Len., 28, 4S9469.

WINCHESTEl ).S., FLOYO P.A. (1977)· GtOCiNmicaldiscriminalion 01 diffuenl magma seritl Ilnd Ibeirdiffertnlilllion produCls using immobilt tltmtnlS.Chem. Geo!., 20, 32'·343.

YODER H.S., SAIIAMA T.G. (I9S7) . Olil/int X.raydtfermintJ/;lIt curI/t. Am. Mineralogist, 42,475·491.

MAGMATISMO IN AREA TRAPANESE IN RELAZIONE …

Documents

Transcript of MAGMATISMO IN AREA TRAPANESE IN RELAZIONE …