Provincia magmatica Toscana

La Provincia Magmatica Toscana (PMT), così come definita da Peccerillo (2005) (Fig.1), comprende diversi centri mafici e sialici, intrusivi ed effusivi diffusi nella parte meridionale della toscana e nell’arcipelago toscano. Il centro vulcanico di Tolfa-Manziana-Cerite, a Nord di Roma, e il Sill lamproitico di Sisco in Corsica, sono tradizionalmente inserite all'interno della PMT.

L’attività magmatica della PMT spazia temporalmente dal Miocene medio (Sisco) al Quaternario (M. Amiata), mostrando una migrazione spaziale e temporale (le età decrescono da W a E) tendenzialmente continua da W a E (Civetta et al., 1978).
Le rocce ignee della PMT variano da acide a mafiche con composizioni estremamente variabili e genesi molto diverse.
Le rocce sialiche (SiO₂ >65wt%) costituiscono numerosi centri ignee plutonici e numerosi centri vulcanici; nel complesso mostrano un carattere peralluminoso con un ASI ( Alumina Saturation Index) > 1.
Le rocce mafiche (MgO>3wt%) variano da calcoalcaline a shoshonitiche fono a potassiche e ultrapotassiche. Le rocce ultrapotassiche della PMT sono da lievemente sottosature a sovrassature in Silice, in contrasto con le rocce ultrapotassiche della Provincia Magamtica Romana, che risultano estremamente sottosature in Silice.

Fig.1: Localizzazione dei centri vulcanici e intrusivi della Provincia Magmatica Toscana. I numeri tra parentesi indica le età in Milioni di anni (in Ma).

I vari centri vulcanici e intrusivi della Provincia Magmatica Toscana sono:

San Vincenzo (4.5 Ma): Colate laviche e duomi riolitici.
Roccastrada (2.5 Ma): Colate laviche e duomi riolitici.
Tolfa-Manziana-Cerite (3.5 Ma): Numerosi centri vulcanici con formazione di duomi, colate laviche e depositi piroclastici a composizione trachitica e riolitica.
Monti Cimini (1.3-0.9 Ma): Complesso vulcanico costituito da duomi, colate laviche e depositi piroclastici a composizione latitica e trachidacitica; rare colate laviche shoshonitiche e olivin-latitiche.
Monte Amiata (0.3-0.2 Ma): Edificio vulcanico costituito da duomi e colate laviche a composizione prevalentemente trachidacitica. Emissione finale di colate laviche olivin-latitiche e lave shoshonitiche.
Isola d'Elba (8.5-6.8 Ma): Intrusioni plutoniche monzogranitiche, granodioritiche e sianogranitiche, presenza di sciami di dicchi granitici, apliti e dicchi mafici e calcoalcalini.
Vercelli seamount (7.2 Ma): Piccola intrusione sianogranitica individuata tramite campionamenti con dragaggio.
Isola di Montecristo (7.1 Ma): Plutone monzogranitico e dicchi aplitici-pegmatitici.
Isola del Giglio (5 Ma): Plutone monzogranitico e dicchi aplitici-pegmatitici.
Campiglia-Gavorrano (5.9-4.3 Ma): Intrusioni monzogranitiche, granitiche, graniti a feldspati alcalini, graniti a tormalina scarsamente affiornati. Presenza di dicchi mafici alterati.
Sisco (14 Ma): Dicco lamproitico (minette).
Capraia island (7.6-4.6 Ma): Stratovulcano formato da lave calcoalcaline ricche in K, andesiti, daciti e basalti shoshonitici.
Montecatini Val di Cecina (4.1 Ma): Neck lamproitico (minette) con alto contenuto in Silice; presenza di vene leucocratiche.
Orciatico (4.1 Ma): Corpo ipoabissale lamproitico.
Radicofani (1.3 Ma Ma): Neck mafico e resti di colate laviche shoshonitiche ultrapotassiche.
Torre Alfina (0.9-0.8 Ma): Neck mafico e colate laviche lamproitiche.

Lo spessore della crosta continentale, al di sotto della zona Toscana è moderato, e raggiunge il valore minimo nella zona della toscana meridionale dove la moho raggiunge i 25 Km di profondità. A circa 70 Km di profondità è stata individuata una zona ad alta velocità delle onde S (fino a 4.6Km/s); tale zona è di dubbia interpretazione; secondo alcuni autori rappresenterebbe un residuo di materiale crostale nel mantello che man mano tende ad affondare nel mantello.
Un'importante caratteristica geofisica della zona Toscana è rappresenta da una zona del mantello superiore che presente velocità delle onde sismiche simile alla crosta continentale ( VP = 6.8 km/s); questa zona potrebbe rappresentare un resto dello slab ligure-piemontese, che fu subdotto al di sotto di questa zona durante l'Oligocene.

Petrogenesi

Magmatismo sialico:
Il magmatismo sialico della PMT è generalmente imputato a processi di anatessi crostale (fusione parziale della crosta continentale). Questo è supportato da numerosi dati petrologici e geochimici come ad esempio il forte carattere peralluminoso di molte rocce e l'affinità geochimica ed isotopica crostale. Tuttavia, solamente poche rocce rappresentano fusi anatettici "puri", tra questi abbiamo le rioliti di Roccastrada, alcune delle rioliti di S.Vincenzo ed alcuni corpi granitici leucocratici (Isola del Giglio e Isola d'Elba).
Numerosi studi hanno mostrato che la composizione di fusi anatettici "puri"(non modificati da processi di mixing), può essere spiegata assumendo un grado di fusione parziale delle crosta continentale dell'ordine del 40-50%. Gneiss granitici e micascisti a granato (come quelli rinvenuti da perforazione profonde) sono reputate essere le sorgenti principali di tali fusi.

La maggior parte delle rocce acide della PMT però mostra tessiture e caratteristiche geochimiche che suggeriscono una genesi più complessa. La presenza di enclave mafici e xenocristalli mafici in numerose rocce granitoidi e in numerose lave indica un'interazione tra i magmi sialici e magmi mafici (processi di mingling e mixing). La natura dei magmi mafici coinvolti nei processi di mixing/mingling è difficile da definire in quanto la maggior parte degli anclave mafici presenta segni di riequilibrazione con le rocce acide incassanti; tuttavia, Poli et al.(2002) hanno notato che molti enclave mafici di numerose intrusioni granitiche (ad esempio Isola d'Elba e Isola del Giglio) presentano dei pattern degli elementi incompatibili molto simili alle rocce calcoalcaline di Capraia. Questo potrebbe suggerire che il magmatismo mafico della PMT sia legato ad un magmatismo calcoalcalino.

Magmatismo Mafico:
Le rocce mafiche della PMT presentano caratteristiche geochimiche (andamento degli elementi maggiori, elementi incompatibili e caratteristiche isotopiche) estremamente variabili. Non c'è dubbio che il magmatismo mafico della PMT si legato a processi complessi processi di mixing, mingling, assimilazione crostale e cristallizzazione frazionata. Tuttavia, l'alto contenuto in MgO, Ni e Cr di molti prodotti mafici (con valori simili a magmi mantellici primari) esclude che magmi mafici a diverso contenuto in K e in elementi incompatibili possano originarsi gli uni dagli altri attraverso processi evolutivi più o meno complessi. Perciò è stato ipotizzato che le caratteristiche petrologiche e geochimiche estremamente variabili delle rocce mafiche della PMT sia legata anche a sorgenti mantelliche anomale ed eterogenee (Peccerillo et al. 1987).

Storia Petrogenetica

I dati petrologici e geochimici suggerisco che le rocce acide e mafiche della PMT siano il prodotto di complessi eventi petrogenetici, questi possono essere riassunti in:

• Contaminazione del mantello peridotitico (harzburgite e lherzoliti) da parte di materiale crostale (metapeliti).
• Fusione parziale del mantello harzuburgitico-lherzolitico e formazione di fusi con composizione da calcoalcalina a ultrapotassica con caratteristiche geochimiche diverse.
• Processi di mixing tra i vari fusi mafici.
• Processi di evoluzione magmatica (ad esempio cristallizzazione frazionata) e contaminazione dei magmi mafici a causa di assimilazione crostale durante la messa in posto.
• Fusione parziale della crosta continentale favorita dalla messa in posto dei magmi e formazione di fusi peralluminosi anatettici. In questa fase si ha la messa in posto sia dei fusi anatettici "puri" (Roccastrada, S.Vincenzo) che la messa in posto di fusi anatettici modificati da processi di mixing/mingling con fusi mafici.
• Cristallizzazione frazionata dei fusi acidi e formazione di apliti e pegmatiti.

Bibliografia

Le informazioni contenute in questa pagina sono tratte da:
• Peccerillo.A. Plio-Quaternary Volcanism in Italy. (2005)