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Tessitura spinifex

Il termine spinifex fu formalmente introdotto da Nesbitt (1971), per indicare i cristalli scheletrici di olivina, che rinvenne nelle komatiiti Australiane. Il termine deriva dalla pianta spinosa australiana, Triodia spinifex.

I geologi che per primi studiarono la tessitura spinifex, notarono che la morfologia dei cristalli scheletrici di olivina, ricordavano quelli che si formavano negli esperimenti in cui liquidi magmatici venivano raffreddati rapidamente. La solidificazione dei liquidi in condizioni di velocissimo raffreddamento (quenching) produce grandi cristalli con morfologia scheletrica. Tuttavia, questo modello non può essere applicato alla tessitura spinifex, in quanto i cristalli scheletrici non sono confinati alle zona di chilled margin, ma si sviluppano nelle zona centrali delle colate laviche dove i tassi di raffreddamento sono decisamente minori.

Nesbitt fu il primo che sollevò questo problema, che definì come "paradosso spinifex": la tessitura spinifex è tipica delle zone interne della colata lavica, ben al disotto (fino a decine di metri) del margine di raffreddamento. In queste zone la dispersione termica è molto bassa. Ad esempio, in una colata komatiitica spessa 2 m, il tasso di raffreddamento è di circa 1-3 °C per ora, nelle colate molto spesse questo valore è ancora più basso. La morfologia scheletrica, dei cristalli di olivina o pirosseno, invece indicherebbe tassi di raffreddamento maggiori di 30°C/h.

Dato che la tessitura spinifex è confinata a rocce ad alto contenuto in MgO, una parziale spiegazione alla genesi di questa particolare tessitura, potrebbe essere legata alla differenza di temperatura tra il liquidus e il solidus di queste rocce (Fig.2). Nelle rocce komatiitiche, questa differenza è molto ampia (400-500°C) mentre nelle rocce basaltiche la differenza è decisamente minore (circa 100 °C).

Fig.2: Diagramma %liquido vs temperatura in cui è evidenziata la differenza di temperatura tra il liquidus e il solidus komatiitico e basaltico. Immagine modificata da Arndt, N., & Fowler, A. (2004).

Un fattore spesso menzionato in molti lavori, ma che non ha ricevuto sufficiente attenzione, è il ruolo della così detta "cristallizzazione forzata" (constrained crystal growth) durante la solidificazione della colata komatiitica. Durante il raffreddamento della colata, i cristalli di olivina, o pirosseno, competono gli uni con gli altri per i componenti necessari alla loro crescita (Fig.3).

Le komatiiti appena eruttate contengono pochi cristalli di olivina, formatisi durante la risalita del magma, e durante il raffreddamento, alcuni di questi cristalli possono rimanere intrappolati nella crosta di raffreddamento in formazione. Successivamente si ha l’inizio della nucleazione dei cristalli di olivina al di sotto della crosta di raffreddamento, questi cristalli sviluppano morfologie scheletriche (dato il veloce raffreddamento della parte sommitale della colata) e orientazione casuale. Al procedere della cristallizzazione, i cristalli con orientazione verticale, hanno maggiori possibilità di accrescersi, in quanto sono a contatto con il magma più ricco in componenti necessari alla crescita. I cristalli con orientazione orizzontale invece si troveranno immersi in un liquido via via più povero in nutrienti, e non si svilupperanno molto. La cristallizzazione dei cristalli di olivina determina la formazione di una zona di liquido impoverito (la zona gialla di Fig.3) con una composizione differente dal liquido komatiitico originale. La densità di questo liquido impoverito è molto minore di quello non impoverito, e tende ad accumularsi lungo il fronte di cristallizzazione (Turner et al., 1986). La crescita dei cristalli è quindi "forzata" in quanto devono continuamente cercare di superare questa zona impoverita per poter crescere.

Fig.3: Rappresentazione schematica di una colata komatiitica in raffreddamento con lo sviluppo di cristalli scheletrici (tessitura spinifex) a causa della cristallizzazione forzata. Immagine modificata da Arndt, N., & Fowler, A. (2004).

Komatiite con tessitura spinifex. Komati River Valley, Sud Africa. Immagine tratta da Large igneous provinces.

Komatiite con tessitura spinifex. Komati River Valley, Sud Africa. Immagine tratta da James St. John.

Sill komatitiico con tessitura spinifex, all'interno della zona cumulitica (con struttura massiva). Immagine tratta da James St. John.

Komatiite con tessitura spinifex. Kidd-Munro Assemblage, Timmins, Ontario, Canada. Immagine tratta da James St. John.

Bibliografia

Le informazioni contenute in questa pagina sono tratte da:
• Arndt, N.T. and Fowler, A.D. 2004. Textures in komatiites and variolitic basalts. In: The PreCambrian Earth: Tempos and Events. Pat Eriksson, Wlady Altermann, David Nelson, Wulf Muller, and Octavian Catuneanu (eds.). Developments in Precambrian Geology 12.
• Dann, J.C ., 2001, Vesicular komatiites, 3.5-Ga Komati Formation, Barberton Greenstone Belt, South Africa: Inflation of submarine lavas and origin of spinifex zones: Bulletin of Volcanology, v. 63, p. 462-481.

Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina, disposti regolarmente, immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)
Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina, immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)
Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)
Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)
Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)
Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)
Cristalli scheletrici (parzialmente Serpentinizzati) di Olivina e cristalli scheletrici di Pirosseno. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)
Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)
Cristalli di Pirosseno scheletrici (Piumosi) tra cristalli di Olivina. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli di Pirosseno scheletrici (Piumosi) tra cristalli di Olivina. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristalli scheletrici (Serpentinizzati) di Olivina immersi in una pasta di fondo composta da Pirosseni scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)
Cristalli di Pirosseno scheletrici (Piumosi). komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)	Cristalli scheletrici di Pirosseno e cristalli scheletrici di Magnetite. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)	Cristalli scheletrici di Pirosseno e cristalli scheletrici di Magnetite. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)
Cristalli di Pirosseno scheletrici (Piumosi). komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)	Cristalli di Pirosseno scheletrici (Piumosi). komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)	Cristalli scheletrici di Pirosseno e cristalli scheletrici di Magnetite. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
Cristalli di Pirosseno scheletrici tra cristalli di olivina. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)	Cristalli di Pirosseno scheletrici tra cristalli di olivina. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)	Cristalli di Pirosseno scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
Cristalli di olivina scheletrici (a colonna vertebrale). komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)	Cristalli di olivina scheletrici (a colonna vertebrale). komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)	Cristalli di Pirosseno scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
Cristalli di Pirosseno scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)	Cristalli di Pirosseno scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)	Cristalli di Pirosseno scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
Cristalli di olivina scheletrici e cristalli di Pirosseno scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)	Cristalli di olivina scheletrici e cristalli di Pirosseno scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)