Comendite
Il termine comendite deriva dalla localita di "Le commende" (Isola di S.Pietro) in Sardegna. Originariamente le comenditi vennero descritte come una varietà di rioliti alcaline porfiriche contenenti quarzo, feldspati alcalini, aegirina, arfvedsonite e scarsa biotite. Attualmente sono definite, e distinte dalle pantelleriti, come rioliti peralcaline in cui Al2O3 > 1.33 x FeO + 4.4.Isola di S. Pietro
L’isola di San Pietro, localizzata nella parte sud ovest della Sardegna, fa parte del distretto di Sulcis (Immagine. 1) ed è costituita interamente da successioni vulcaniche (Garbarino et al., 1990; Garbarino et al., 1983).L’attività vulcanica avvenne durante l’Oligocene e il Miocene (32-13 Ma), questa attività precedette e accompagnò l’apertura del mediterraneo orientale. Durante la fase finale dell’attività magmatica (circa 15 Ma; Arana et al., 1974), si ebbe un importante evento vulcanico peralcalino sull’isola di S. Pietro, con la formazione di rioliti e ignimbriti peralacaline.
Bertolio (1895) studiò per la prima volta questi prodotti peralcalini e li denominò Comenditi, facendo derivare il nome dalla località le Commende.
Immagine 1: Schema geologico del distretto di Sulcis.
I numeri indicano lo spessore dei depositi piroclastici della successione di Nauraxi e le linee la direzione di flusso. Il cerchio (inferred source area) rappresenta la probabile area di origine delle ignimbriti (Pioli; 2001).
L’attività vulcanica del distretto di Sulcis, di cui fa parte l’isola di San Pietro, può essere suddivisa in due fasi principali:
1) Attività antica (28.4-17.7 Ma)
caratterizzata da eruzioni basaltiche e piroclastiche ad affinità calcoalcalina i cui centri eruttivi erano concentrati nella porzione sud del distretto (Carbonia-Narcao e isola di S. Antioco). I prodotti di questa fase sono costituiti da basalti, andesiti basaltiche e andesiti.
Le andesiti mostrano comunemente una tessitura glomerofirica, con un indice di porfiricità del circa 30% (Cpx + Opx + Plg) in una pasta di fondo vetrosa di composizione riodacitica/riolitica (Assorgia et al., 1992); i basalti sono caratterizzati da una paragenesi data da Ol + Cpx + Plg ± Opx con Ap e Mt come accessori in una pasta di fondo vetrosa.
2) Attività recente (17.6-13.8 Ma)
dominata dall’emissione di grandi volumi di tufi e surge piroclastici a composizione dacitica e riolitica con un affinità da calcoalcalina a peralcalina. Durante questa attività vennero eruttate undici coltri ignimbritiche, separate le une dalle altre da paleosuoli e da scarsi depositi piroclastici non saldati (Assorgia. A., 1990; Morra. V., 1994). Inoltre si ebbe la formazione di colate e duomi comenditici sull’isola di S. Pietro.
Per quanto riguarda i prodotti dell’attività recente, non si ha l’evidenza di centri eruttivi sulla terraferma, eccetto per alcuni centri effusivi presenti sull’isola di San Pietro. Da ricostruzioni basate sui dati di terreno (spessore dei depositi, diametro dei tefra e delle pomici, indicatori di flusso) è stata ipotizzato che le successioni ignimbritiche derivassero da un settore sommerso posto nella zona ovest dell’isola di S. Pietro (Immagine. 1).
Assetto vulcanologico dell’Isola di S. Pietro
In base alle caratteristiche morfologiche e geologiche (Immagine. 2), l’isola di S. Pietro può essere suddivisa in quattro settori differenti:- Il settore sud, in cui affiorano le ignimbriti dell’attività recente, è caratterizzato da rilievi dolci e da grandi depressioni.
- Nel settore di nord-ovest affiorano duomi e colate laviche e i rilievi più alti.
- Il settore di nord-est è costituito da un plateau ignimbritico tagliato da alte falesie nella zona costiera.
- Nel settore centrale, con rilievi morfologici bassi, affiorano le successioni vulcaniche più vecchie dell’isola.
Le successioni vulcaniche di S. Pietro sono state eruttate durante la parte alta dell’attività recente del distretto di Sulcis e le unità vulcaniche più vecchie (ignimbriti di Nuraxi e Matzaccara), affioranti nella parte centrale dell’isola, costituiscono la base della sequenza comenditica. Le sequenze comenditiche sono costituite da tre successioni ignimbritiche principali e da numerosi duomi e colate laviche eruttate da numerosi centri monogenici; evidenze geologiche di terreno suggeriscono che le successioni ignimbritiche vennero eruttate poco dopo la messa in posto dei duomi e delle colate e questo è testimoniato da fatto che le coltri ignimbritiche ricoprono le colate e i duomi. Questo ha inoltre permesso un’eccellente conservazione della parte sommitale delle colate che altrimenti sarebbe stata facilmente erosa.
Immagine 2: Schema geologico della parte nord dell’isola di S.Pietro. (Cioni, 2005).
Le successioni vulcaniche di S. Pietro
LLU (Lower Lava Unit)Questa unità, affiorante nella parte nord-ovest dell’isola, è costituita da colate porfiriche altamente autobrecciate e da brecce laviche. La LLU forma la base vera e propria delle comenditi ignimbritiche, ed è caratterizzata da una tessitura porfirica con cristalli di sanidino e quarzo in una massa di fondo molto vescicolata.
ULU (Upper lava Unit, Nasca, Borrona)
La ULU è formata da numerose colate e da duomi comenditici e raramente pantelleritici, assieme alla LLU costituisce la base delle comenditi ignimbritiche. I prodotti di questa unità sono caratterizzati da abbondanti fenocristalli di quarzo e sanidino immersi in una massa di fondo sferulitica, le fasi femiche sono scarse (clinopirosseni, biotite e raramente arfvedsonite e aenigmatite). Le colate laviche presentano delle caratteristiche pieghe e foliazioni reomorfe e mostrano comunemente joint colonnare.
Lower Comenditic Ignimbrite (LCI)
La successione della LCI affiora nella parte nord dell’isola ed è ricoperta dai prodotti della Lower lava unit; alla base di questa unità è presente un livello di caduta dello spessore di 10-20 cm composto da cristalli di quarzo e sanidino e da lapilli tufacei alterati. La parte alta della LCI è suddivisa in due sotto unità, chiamate in letteratura rispettivamente A e B. La sotto unità A ha una percentuale di cristalli molto bassa (10% del volume totale) ed è ben saldato. Alla base presenta un livello vitrofirico con un fitto e ben definito joint collonare. La sotto unità B presenta una percentuale di cristalli maggiore ed è caratterizzato dalla presenza di frammenti juvenili.
Upper Comenditic Ignimbrite (UCI)
La UCI affiora nella parte nord ovest di S. Pietro e copre in parte i prodotti della upper lave sequance. La parte basale della UCI è costituita da un livello cineritico grossolano, poco saldato, che presenta laminazione incrociata. La parte centrale della successione è formata da un livello spesso circa 6 m, dal classico colore verde, di tufi peralcalini saldati, in questo livello sono molto comuni strutture di tipo a fiamma. Nella parte alta della successione si ha un incremento nella percentuale e nelle dimensioni delle fiamme che raggiungono spesso anche 50 cm di lunghezza, inoltre si ha la presenza di joint colonnare.
Ignimbrite di Monte Ulmus
L’unità di monte Ulmus è la sequenza ignimbritica più diffusa, oltre ad affiorare sull’isola di S. Pietro è presente anche nella zona di Sulcis. Viene suddivisa in tre facies differenti:
- Un sottile (30 cm) vitrofiro basale;
- Un livello reomorfico saldato a grana fine, foliato e povero di cristalli. Questo livello è ben sviluppato nella zona di Sulcis mentre a S. Pietro è presente come un sottile e livello (circa 10 cm);
- Un livello sommitale costituito da fiamme a tessitura porfirica e con dimensioni fino a metriche (150 cm) e da frammenti arrotondati di pomice, questo è ben sviluppato a S. Pietro ma risulta sporadico nella zona di Sulcis.
Unità di Paringianu
L’unità di Paringianu è un’unità complessa costituita da l’alternanza di livelli decimetrici di pomice e depositi piroclastici, derivanti probabilmente da ripetute eruzioni pliniane e freatopliniane. Le sequenze piroclastiche basali sono costituite da depositi a grana fine, non saldati e ricchi in cristalli di plagioclasio; le sequenze piroclastiche superiori invece sono formate da depositi , con joint colonnare, che diventano man mano più saldati.
Ignimbrite di serra di Paringianu
L’ignimbrite di serra di Paringianu affiora sia a S. Pietro che nel territorio di Sulcis; è caratterizzata da un livello vitrofirico basale di circa 50 cm di spessore. Il corpo principale dell’ignimbrite, ben visibile nella zona di la punta è costituito dall’alternanza di livelli pomicei e livelli ricchi in litici, sporadicamente si rinvengono anche livelli di tufi saldati. Le porzioni di tufi saldati sono ricchi in fiamme appiattite che demarcano una foliazione, spesso questa è deformata da movimenti reomorfi che hanno generato pieghe e rampe. Oltre che da movimenti reomorfi, la foliazione è disturba da strutture di degassamento (blister) di forma circolare (Immagine. 4); strutture simili sono state rinvenute solo in Etiopia.
Immagine 2a: Blister nell’ignimbrite di Serra di Paringianu (Cioni, 2001).
Le colate Comenditiche di S. Pietro
Una delle caratteristiche peculiari dell’isola di S. Pietro è la presenza di numerose colate comenditiche (Immagine. 5a), presenti nella parte nord dell’isola; le colate presentano in pianta una forma allungata e ogivale e sono caratterizzate da due principali strutture di allungamento (Immagine. 5b):- Creste e valli curvilinee con convessità rivolta nella direzione di flusso.
- Joint lineari disposti di solito ortogonalmente alla direzione di flusso e raramente parallele alla creste.
Immagine 5a-b: a) Fotografia aerea delle colate comenditiche nella zona di le commende.
b)Carta principali strutture di flusso della zona di le Commende. (Cioni, 2005).
Strutture deformative delle colate Comenditiche
- FoliazioniLe colate comenditiche sono caratterizzate dalla presenza di tre generazioni di foliazioni penetrative, riconoscibili a varie scale, dalla microscala alla scala dell’affioramento. Poiché la storia de formativa (deformazione sin-magmatica) delle colate laviche è stata molto complessa, molti autori individuano due gruppi di foliazioni, un primo gruppo caratterizzato da foliazioni propriamente magmatiche dovute al flusso lavico, un secondo gruppo costituito da foliazioni dovute alla deformazione subita dalle lave durante la messa in posto (rotazione meccanica, compressione).
- Foliazioni primarie (S0)
Le foliazioni primarie sono interpretate come foliazioni magmatiche formatesi durante lo scorrimento delle colate (flow bending); sono foliazioni pervasive che interessano l’intero corpo delle colate, dalla base al tetto; alla scala macroscopica appaiono come layering disgiuntivi mentre alla microscala queste anisotropie planari sono date dall’alternanza di livelli a differente grado di porfiricità e tessitura della pasta di fondo.
L’andamento della foliazione primaria varia molto da posto a posto poiché deformata e trasposta dai successivi eventi deformativi; nelle zone prossimali al centro di emissione delle colate l’andamento della foliazione primaria risulta molto disperso, mentre diviene via via meno disperso e meno inclinato allontanandosi dai centri eruttivi.
- Foliazioni secondarie (S1 – S2) Durante la deformazione sin-messa in posto delle colate si sono sviluppate due foliazioni secondarie sovrapposte alla foliazione magmatica S0. La foliazione S1 (Immagine. 6) è una foliazione (clivaggio di piano assiale) penetrativa disgiuntiva, con spaziatura di pochi millimetri, che taglia la S0 ed è parallela ai paini assiali delle pieghe decametriche che deformano la S0.
Immagine 6: a) Foliazione S0 tagliata dalla S1 nella colata di Montagna di Ravenna (Cioni, 2005).
Lungo i bordi delle colate è presente inoltre una seconda foliazione, detta S2; è una foliazione disgiuntiva sub-verticale con spaziatura da centimetrica a decimetrica.
La S2 è considerata una foliazione dovuta ad una fase deformativa successiva a quella che ha originatola S1.
Nelle zone prossimali i centri di emissione la S2 è sovrapposta alla S1 e alla S0 e Si ritiene che la S2 si sia formata per trasposizione di S0 e di S1.
Nelle zone in cui si osserva la foliazione S2 si rinvengono strutture di tipo pinch-and-swell, boudins e oggetti simili a porfiroclasti delta e sigma; Secondo alcuni autori la presenza di tali strutture suggerisce che la S2 sia una vecchia foliazione (S0 o S1) riattivata come nuova foliazione (Bell, 1981; Ham e Bell, 2004).
- Pieghe
Le colate comenditiche sono interessate da diversi sistemi di pieghe che in pianta presentano una morfologia molto simile alle corde basaltiche (Immagine. 5a). Dall’analisi morfologica delle pieghe, dalla distribuzione ei paini assiali, dall’orientazione degli assi sono stati riconosciti due generazioni di pieghe.
- Pieghe di prima fase F1
Le creste e gli avvallamenti osservabili dalle foto aeree (Immagine 5a e 5b) sono antiformi e sinformi formatisi durante la prima fase deformativa.
Durante lo scorrimento delle colate la foliazione S0 è stata deformata per buckling, tale deformazione può essere paragonata ad un meccanismo simile alla deformazione in multistrato (ogni strato è separato dalla foliazione S0).
In prossimità dei centri eruttivi le pieghe di prima fase presentano una morfologia cilindrica con assi sub-orizzontali e piani assiali verticali ed ortogonali alla direzione del flusso lavico (Immagine. 7).
Allontanandosi dal centro eruttivo gli assi risultano dispersi di 130° su una superficie curva con convessità rivolta nella direzione di flusso mentre i piani assiali risultano progressivamente rovesciati e inclinati nella direzione del flusso (Immagine. 7).
In prossimità dei margini delle colate gli assi e i piani assiali divengono paralleli al flusso lavico; questa variazione di orientazione indica che le pieghe di prima fase hanno subito una progressiva deformazione dovuta al movimento delle colate stesse.
- Pieghe di seconda fase F2
Oltre che a pieghe di prima fase, le colate comenditiche sono interessate da Pieghe di seconda fase, derivanti dal piegamento di quelle di prima fase. Le F2 hanno geometria simmetrica con piani assiali verticali e paralleli alla direzione di flusso.
- Joint
Nelle colate di S. Pietro sono molto comuni i joint ed in base alle relazioni spaziali ne sono stati riconosciuti tre set.
Il primo set di joint, perpendicolare alle creste delle pieghe, è il più diffuso nelle colate laviche, ha andamento verticale ed è concentrato nel settore centrale delle colate, dalle bocche eruttive fino alla parte mediana delle colate. Presenta una disposizione a ventaglio con una dispersione di circa 45° secondo la direzione di flusso.
Il secondo set di joint è meno diffuso e meno concentrato, ha andamento verticale con disposizione perpendicolare alla direzione di flusso e spaziatura molto ridotta (2 m).
Il terzo tipo di joint, con una spaziatura decimetrica, è concentrato nella parte sommitale delle colate ed è interpretato essersi formato per contrazione termica.
Immagine 7: Sviluppo delle pieghe di prima fase, delle pieghe di seconda fare e delle tre foliazioni che interessano le colate. (Cioni, 2005).
Ipotesi Petrogenetiche
Per quanto riguarda la genesi delle comenditi di S. Pietro, il lavoro più completo è quello di Morra et al. (1994). In questo lavoro gli autori suggeriscono una genesi legata a fenomeni di cristallizzazione frazionata, e suggeriscono inoltre che esista un legame diretto tra i prodotti dell’attività antica (basalti e andesiti) e quelli dell’attività recente (rioliti e comenditi), tale legame è supportato sia dall’associazione, temporale e spaziale, dei vari prodotti in un’area molto ristretta, sia dal rinvenimento all’interno dei prodotti riodacitici e riolitici di inclusi cumulofirici a composizione gabbronoritica e enclaves arrotondati a composizione andesitica.Le caratteristiche petrografiche e mineralogiche dei prodotti dell’attività recente suggeriscono una progressiva evoluzione, fino ai termini estremi rappresentati dalla rioliti comenditiche; infatti nelle rocce dell’attività antica i feldspati alcalini compaiono solo come fasi tardive, mentre tendono a cristallizzare precocemente nelle rocce riolitiche transizionali e comenditiche.
Il passaggio da prodotti riolitici ss a prodotti peralcalini è marcato dalla comparsa di cristalli di oligoclasio bordati da anortoclasio e dalla scomparsa del plagioclasio a scapito del sanidino nelle rocce comenditiche; inoltre si ha un cambiamento composizionale dei cumulofiri, che da Pl+Px passano a Pl+Kf, questo indica il cambiamento delle fasi frazionate durante l’evoluzione da daciti a rioliti.
La composizione dei feldspati varia al procedere dell’evoluzione; si osserva, dalle andesiti/daciti fino alle rioliti transizionali, una continua diminuzione del contenuto in An nei plagioclasi e un contemporaneo impoverimento di Or nei feldspati alcalini, mentre i feldspati alcalini delle comenditi sono caratterizzati da un brusco decremento nel contenuto del Ca. (Immagine. 7)
Immagine 7: Diagramma Ab-An-Or; composizione del feldspati dell’attività recente. 1 = feldspati dei prodotti sub alcalini; 2 = feldspati dei prodotti peralcalini; l’area in azzuro rappresenta le composizioni del feldspati dell’attività antica. Modificato da Morra (1994).
Per quanto riguarda le fasi femiche si osserva invece un continuo decremento della percentuale di Mg, nello specifico i pirosseni tendono a termini aegirinici durante la differenziazione, cambiamento governato dal rapporto Fe3+/Fe2+ che a sua volta è influenzato dall’attività degli alcali e dalla fugacità dell’ossigeno. La comparsa di fasi contenenti Na (Na-anfiboli e Na-pirosseni) nei prodotti peralcalini è invece dovuto ad una maggiore attività di Na nel magma.
Un ulteriore evidenza del legame genetico tra i prodotti dell’attività antica e quelli dell’attività recente è data dalle concentrazioni degli elementi maggiori ed in traccia. In particolare il continuo decremento della concentrazione di CaO, Sr e dell’anomalia negativa di Eu indica che la fase principale frazionata è il plagioclasio.
Il comportamento del FeOtot del Mg e del TiO2 è invece influenzato dal frazionamento di pirosseni e ossidi di Ti-Fe.
Le rocce comenditiche invece sono caratterizzate da incrementi in FeOtot, Na2O e MnO. Durante la differenziazione magmatica si osserva un continuo arricchimento degli elementi incompatibili (Zr, Nb), accompagnato ad un decremento della concentrazione di elementi compatibili (Sr, Ba) (Immagine. 8) Inoltre i pattern normalizzati alle condriti mostrano un arricchimento in REE dalle daciti alle comenditi, e una sempre più marcata anomalia negativa dell’Eu; tale anomalia aumenta al diminuire della concentrazione dello Sr, indicando che il frazionamento di feldspati gioca un ruolo fondamentale nell’evoluzione delle rocce delle due attività. (Immagine. 9)
Immagine 8: Spider diagram delle rocce dell’attività recente ( Ross = daciti, Blu = Riodaciti, Verde = Rioliti transizionali, Giallo = Comenditi) la linea viola rappresenta le rocce dell’attività antica . Modificato da Morra (1994).
Immagine 9: Diagramma normalizzato alle condriti( Rosso = daciti, Blu = Riodaciti, Verde = Rioliti transizionali, Giallo = Comenditi) la linea viola rappresenta le rocce dell’attività antica . Modificato da Morra (1994).
Le analisi termobarometriche inoltre forniscono ulteriori informazioni sulla genesi di tali rocce; usando il geotermometro del pirosseno sono state ricavate le temperature di liquidus delle varie rocce, tali temperature subiscono un netto decremento, da 1100 °C (Daciti-Riodaciti) fino a 980 °C per le comenditi; inoltre i geobarometri (“Al-in-Anphybole” e “Plg + San + ossido”) indicano pressioni di circa 6,5-7 kbar. L’insieme di tali dati ci da importanti informazioni sulla genesi di queste rocce, le temperature e le pressioni calcolate precludono una derivazione dalla fusione parziale di crosta continentale, come ipotizzato da alcuni autori (Coulon et al. 1978; Beccaluva et al. 1987), infatti una derivazione da fusione parziale della crosta continentale, dei prodotti delle due attività, in assenza di un metamorfismo di alto grado, richiederebbe gradi di fusione irrealistici. Inoltre i dati effettuati sugli gneiss del basamento ercinico, che approssimano le rocce della crosta continentale, non sono in accordo con la composizione dei prodotti dell’attività recente.
L’evoluzione di tali prodotti, è con buona approssimazione, dovuta a fenomeni di cristallizzazione frazionata.
Campione di Riolite comenditica proveniente dalla zona delle "comende" sull'isola di S.Pietro, nel riquadro si nota un cristallo iridescente di sanidino.
Bibliografia
Le informazioni contenute in questa pagina sono tratte da:
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