Oldoinyo Lengai
L'Oldoinyo Lengai (2951m) è situato nel ramo Est della Rift Valley Africana, a Sud del lago Natron, nelle vicinanze della scarpata del Gregory Rift (Fig.1). L'attività vulcanica nella Gregory Rift iniziò nella parte Nord, circa 10 Ma fa, e proseguì verso Sudovest fino a tempi molto recenti. L'intera evoluzione dell'Oldoinyo Lengai è considerata geologicamente molto recente, e si suppone che si sia svolta interamente durante il Quaternario (0.37-0.22 Ma) Bagdasaryan et al., 1973). L’Oldoinyo Lengai è l’unico vulcano carbonatitico conosciuto, ed è famoso per le sue lave a composizione estremamente alcalina. Le lave natrocarbonatitiche caratterizzano l’attività vulcanica recente, caratterizzata dall’emissione di colate laviche dal cratere Nord. Questo tipo di attività dura da circa 100 anni, come dedotto dai report storici e da indagini di terreno (Dawson et al., 1995a).
Fig.1: Localizzazione dell'Oldoinyo Lengai. Immagine modificata da Kervyn, M., et al. (2008).
L’attività vulcanica dell’Oldoinyo Lengai è caratterizzata dall’alternanza di fasi (mesi o anni) effusive, localizzate quasi esclusivamente nella zona Nord del cratere, alternate a fasi esplosive con eruzioni pliniane-vulcaniane, con durata da alcune settimane ad alcuni mesi. Le colate effusive sono costituite prevalentemente da lave carbonatitiche, mentre durante le fasi esplosive si ha l’emissione di materiale silicatico, Keller and Krafft, 1990. Durante le fasi effusive, si ha l’emissione di colate laviche e fontane di lava, da strutture tipo hornitos all’interno del cratere. Le colate laviche hanno dimensioni ridotte (<100 m3); spesso queste colate riescono a superare il bordo del cratere, estendendosi per alcune centinaia di metri lungo il fianco del vulcano.
Stratigrafia
L'Oldoinyo Lengai è uno strato vulcano caratterizzato da un'attività vulcanica prevalentemente esplosiva, formato da prodotti piroclastici alternati a colate laviche. Secondo Dawson (1962) la stratigrafia generale dell'Oldoinyo Lengai (Fig.2) è costituita da:• Lengai I: Tufi e lave fonolitiche.
• Lengai II A: Tufi e lave nefelinitiche.
• Lengai II B: Tufi e lave nefelinitiche, tufi nefelinitici a melilite, tufi carbonatitici, e lave del cratere Nord.
L'attività più antica dell'Oldoinyo Lengai (Lengai I) è dominata da fonoliti emesse dal cratere Sud, mentre l'attività successiva (Lengai II) è caratterizzata da nefeliniti emesse dal cratere Nord. I prodotti del Lengai II A costituiscono la parte intermedia dell'edificio vulcanico, mentre i prodotti del Lengai II B quella sommitale. I depositi del Lengai I e II sono separati da una superficie di collasso, indicando che la fase Lengai II ha avuto luogo successivamente al collasso del cono vulcanico, circa 10 ka, Klaudius and Keller, 2004). La maggior parte dell’area sommitale del vulcano è costituita da nefeliniti a combeite-wollastonite e prodotti piroclastici nefelinitici a combeite-wollastonite-melilite emessi da attività esplosive in tempi recenti (1917, 1940 e 1966/67). Nel complesso i prodotti del Lengai I costituiscono in 60% dell’intero edificio vulcanico, quelli di Lengai II circa il 35% mentre le carbonatiti recenti appena il 5%.
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Fig.2: Stratigrafia semplificata dell'Oldoinyo Lengai. Immagine modificata da Klaudius, J. (2006).
Le lave natrocarbonatitiche
Le natrocarbonatiti dell’Oldoinyo Lengai sono rocce uniche nel loro genere. Sono rocce porfiriche costituite da fenocristalli di nyerereite (Na,K)2Ca(CO3)2 e gregoryite (Na,Ca,K)2CO3 (due rari carbonati anidri estremamente solubili in acqua e soggetti a rapida alterazione atmosferica), immersi in una pasta di fondo ricca in silvite e cloruri. Accessori comuni sono fluorite, magnetite, monticellite, cuspidine, niocalite, sellaite, alabandite, sfalerite e galena. L’emissione costante di lave carbonatitiche va avanti dal 1988.Appena emesse le natrocarbonatiti hanno un colore grigio scuro, ma dopo pochissimo tempo, a causa della forte alterazione si formano minerali secondarie, e le natrocarbonatiti assumono un colore bianco. Poco tempo dopo che si sono solidificate, le natrocarbonatiti sono attraversate da un reticolo di fratture, da cui fuoriescono i gas rimasti intrappolati; lungo i bordi di queste fratture si sviluppano delle incrostazioni (spesse anche alcuni centimetri) di minerali secondari di colore bianco, giallo o marrone dette "dita di sale" o "efflorescenze". Queste efflorescenze sono costituite da minerali secondari che si formano secondo un ordine preciso: 1) 70% termonatrite (Na2CO3*H2O), 2) 10% aftitalite (Na,K)2SO4, 3) halite (NaCl) e 4) silvite (KCl). La sequenza con cui si formano è dovuta alla rimozione, da parte dei gas in fuoriuscita, di differenti elementi man mano che la lava si raffredda. L’osservazione diretta della veloce alterazione di queste lave ha permesso di identificare i tre processi principali responsabili della formazione di minerali secondari: 1. Sublimazione da gas vulcanici che fuoriescono dalle colate in raffreddamento, 2. Alterazione atmosferica e interazione con acqua piovana, 3. Reazione nelle zone fumaroliche.
Origine delle natrocarbonatiti
L'origine delle natrocarbonatiti dell'Oldoinyo Lengai è un tema molto dibattuto dalla comunità scientifica, e nel tempo sono state proposte numerose ipotesi. Quella maggiormente accettata prevede che le natrocarbonatiti derivino dall’immiscibilità tra due liquidi, uno silicatico e uno carbonatitico. Nuovi dati sperimentali, unitamente alle temperature di eruzione estremamente basse (544-593°C) e alle caratteristiche composizionali e mineralogiche, indicano che tale ipotesi è improbabile. Inoltre, non esiste nessuno magma silicatico capace di produrre delle natrocarbonatiti tramite immiscibilità tra liquidi. Secondo una recente ipotesi, proposta da Nielsen T. F (2002), la genesi delle natrocarbonatiti sarebbe legata alla formazione di liquidi alcalini, ricchi in CO2 derivanti da processi di forte metasomatismo al bordo della camera magmatica.Secondo questi autori l’attività dell’Oldoinyo Lengai può essere divisa in tre stadi principali:
1) Fase quiescente.
2) Fase carbonatitica.
3) Fase pliniana.
Fase quiescente
Durante questa fase (Fig.3) dalla camera magmatica profonda si ha la liberazione di fluidi a seguito della cristallizzazione del magma peralcalino ricco in componente carbonatica. Questi fluidi risalendo reagiscono con le fasi mineralogiche precedentemente formatesi (auto-metasomatismo), e con le rocce incassanti la camera magmatica, permettendo la precipitazione di fluidi carbonatitici. La precipitazione di fluidi carbonatitici è dovuta alla diminuzione della solubilità dei liquidi carbonatitici al diminuire della pressione e della temperatura.
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Fig.3: Fase quiescente. Immagine modificata Nielsen, T. F (2002).
Fase carbonatitica
Durante periodi di modesta attività magmatica, come ad esempio durante le fasi di parziale riempimento della camera magmatica, i liquidi carbonatitici formatisi in precedenza possono essere rimobilitati, e accumularsi in piccole sacche. I liquidi carbonatitici possono contenere piccole percentuali di materiale silicatico come dimostrato da piccole gocce silicatiche presenti in molte colate natrocarbonatitiche. I liquidi carbonatitici tendono a risalire e ad accumularsi in sacche nella parte alta dell’edificio vulcanico (Fig.4). La continua perdita di CO2 e H2O trasforma questi liquidi carbonatitici in natrocarbonatiti anidre. L’attività carbonatitica è limitata all’emissione di colate laviche e fontanamenti da varie bocce vulcaniche interne al cratere.
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Fig.4: Fase carbonatitica. Immagine modificata Nielsen, T. F (2002).
Fase pliniana
L’arrivo di magma silicatico alla base della camera magmatica (Fig.5) causa l’espulsione del vecchio magma. Le carbonatiti presenti sia nella zona metasomatica a contatto con la camera magmatica, che nelle parti sommitali del condotto vulcanico, possono essere espulse assieme al materiale silicatico.
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Fig.5: Fase pliniana. Immagine modificata Nielsen, T. F (2002).
Petrogenesi
Più del 95% dei prodotti dell’Oldoinyo Lengai sono costituiti da lave silicatiche, e materiale piroclastico. Le rocce silicatiche sono costituite prevalentemente da nefeliniti e fonoliti. sono rocce estremamente alcalini, con un indice di peralcalinità (Na+K)/Al>1. Questo determina la compara di minerali poco comuni in rocce laviche, come la combeite, Ca2Na2(Si3O9), e la wollastonite. Oltre alla forte componente alcalina, queste lave risultano estremamente evolute. Hanno infatti, bassi contenuti in MgO (2%), contenuti in Ni e Cr <10ppm e risultano fortemente arricchite in elementi incompatibili.Le nefeliniti a combeite-wollastonite sono rocce uniche nel loro genere, e rappresentano i prodotti più abbondanti della fase Lengai II, eruttati a seguito del collasso vulcanico avvenuto 10 ka. Le rocce del Lengai I sono prevalentemente fonoliti. Le nefeliniti del Lengai I e le fonoliti del Lengai II costituiscono due gruppi di rocce distinti, le cui relazioni genetiche sono poco chiare. I vari prodotti dell'Oldoinyo Lengai, mostrano nel tempo, un trend caratterizzato da un aumento della sottosaturazione in silice e da un aumento della peralcalinità; tale andamento è ben evidente soprattutto per la comparsa della combeitenei prodotti più giovani, che indica un estremo indice di peralcalinità. La genesi dei prodotti dell’Oldoinyo Lengai è tutt'altro che chiara; è stato ipotizzato da numerosi autori che la sorgente magmatica principale dell'Oldoinyo Lengai sia legata a magmi olivin-melilitici. La cristallizzazione frazionata delle olivin-meliliti genererebbe nefeliniti peralcaline a combeite-wollastonite che nelle fasi finali della loro evoluzione genererebbero le natrocarbonatiti.
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L'Oldoinyo Lengai visto dal villaggio di Engaro Sero. Immagine tratta da Photovolcanica.
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Il cratere dell'Oldoinyo Lengai, Giugno 2004. Immagine tratta da Photovolcanica.
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Hornitos all'interno del cratere dell'Oldoinyo Lengai, Giugno 2004. Le lave natrocarbonatitiche scure sono state emesse da poche ore. Immagine tratta da Photovolcanica.
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Hornitos all'interno del cratere dell'Oldoinyo Lengai, Giugno 2004. Le lave natrocarbonatitiche scure sono state emesse da poche ore. Immagine tratta da Photovolcanica.
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Eruzione natrocarbonatitica vista di notte, Giugno 2004. Immagine tratta da Photovolcanica.
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Eruzione natrocarbonatitica dal fianco di un hornito, Giugno 2004. Immagine tratta da Photovolcanica.
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Eruzione natrocarbonatitica dal fianco di un hornito, Giugno 2004. Immagine tratta da Photovolcanica.
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Depositi secondari derivanti dall'alterazione della lava carbonatitica. Immagine tratta da Photovolcanica.
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Depositi secondari derivanti dall'alterazione della lava carbonatitica. Immagine tratta da Photovolcanica.
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Depositi secondari derivanti dall'alterazione della lava carbonatitica. Immagine tratta da Photovolcanica.
Bibliografia
Le informazioni contenute in questa pagina sono tratte da:
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