Le Anortositi

Anortositi Archeane

La maggior parte delle Anortositi si sono messe in posto durante il Precambriano, in particolare durante il proterozoico inf (1.2-1.8 Ga).
Oltre a queste Anortositi Precambriche ne esistono anche di Archeane, come per esempio quelle del Fiskenaesset Complex in Groenlandia.
Le anortositi Archeane vengono spesso definite come "Stratyform type".

Questa classificazione deriva da Buddington (1939) che suddivise le Anortositi in due classi principali:

1) Stratyform type: Anortositi appartenenti ai complessi ignei stratificati, come ad esempio quello del Bushveld Layered Complex.
2) Grosse intrusioni Batolitiche non stratificate come per esempio il massiccio Anortositico di Adirondack nell'America nord occidentale.

Il fatto che le Anortositi Archeane risultino essere del tipo "Stratiform" indica che la loro formazione è avvenuta ad opera di processi di differenziazione magmatica.

Non tutti i Petrografi sono però d'accordo nel ritenere che queste Anortositi siano di origine ignea.
Per esempio Lacroix (1939) propose che la loro genesi fosse dovuta a fenomeni di metamorfismo di sedimenti Marnosi. Questo come poi si vide era del tutto improbabile ed errato.

Le Anortositi Archeane si rinvengono in due tipi di ambienti:

1) All'interno di "greenstone belts".
2) In terreni da alto grado metamorfico.

Nei greenstone belts Archeani le Anortositi si rinvengono associate a rocce ultramafiche anche se nella maggior parte dei casi costituiscono corpi stratificati a se stanti.

Molti terreni Archeani sono composti da gneiss di alto grado metamorfico. Questi Gneiss contengono comunemente minerali appartenenti alla Facies Anfibolitico-Granulitica. L'età di queste rocce è approssimata a 2.8Ga.
Le Anortositi si rinvengono spesso come "lenti" o "strati" all'interno di questi Gneiss.

Pur essendo queste Anortositi spesso profondamente metamorfosate si ha che la loro struttura ignea è talvolta preservata.
Ad esempio questo lo si può riscontrare nel complesso stratificato di Fiskenaesset Complex in Groenlandia.
Questo complesso è una sequenza di Anortositi metamorfiche, Leucogabbri e Gabbri con minori quantità di Peridotiti, Duniti e Cromiti. La struttura ignea è ben preservata nella parte centrale di tale complesso.

In quest'area centrale sono presenti quattro unità principali:

A) Un unità Leucogabbrica di 50m.
B) Un unità Gabbrica di 40m.
C) Un unità superiore di Leucogabbro di 60m.
D) Un unità Anortositica di 200m.

La maggior parte di queste Anortositi è stata profondamente deformata e ha subito una parziale ricristallizzazione.

Attualmente queste Anortositi consistono in un aggregato di Plagioclasio con dimensioni di circa 1mm.
In alcuni casi si rinvengono Plagioclasi con dimensioni >100mm che probabilmente indicano che l'originaria grana era decisamente grossa.

Wiener (1981) ha proposto che alcune delle Anortositi Archeane presenti nei terreni metamorfici di alto grado che presentano contatti metamorfici piuttosto che ignei e che sono spesso associate a metabasalti contenenti strutture a Pillow, possono molto probabilmente essersi originate in camere magmatiche al di sotto di dorsali oceaniche.

In pratica questi massicci Anortositici rappresenterebbero la testimonianza della crosta profonda e del mantello superficiale Archeano.

Anortositi Proterozoiche

Nel proterozoico si vennero a mettere in posto due grosse "cinture" (belt) Anortositiche.
Il primo complesso era situato in Laurasia e l'altro in Gondwana (di questo si hanno meno testimonianze rispetto al primo).
La messa in posto di entrambi i complessi venne preceduta da un forte metamorfismo di alta T e bassa P.

Il complesso a Nord (in Laurasia) era tra i due il più grosso e si estendeva dagli attuali Urali fino all'America occidentale.

Queste Anortositi si ritiene si siano messe in posto circa 1.4-1.5 Ga e la parte occidentale di questo complesso risulta essersi messa in posto 200-300Ma dopo rispetto alla parte orientale.

Questo complesso Anortositico è spesso associato con rocce plutoniche di vario tipo come:

- Graniti a feldspati alcalini.
- Graniti.
- Granodioriti.
- Tonaliti.
- Sieniti a feldspati alcalini.
- Sieniti.
- Sienodioriti.
- Gabbri.

Queste rocce plutoniche associate ai vari corpi Anortositici del grande complesso di laurasia mostrano caratteristiche Petrografiche differenti dalle più comuni rocce plutoniche dello stesso tipo. Queste differenze sono sostanzialmente nel fatto che in queste si ha la presenza di Ortopirosseno.

Secondo Windley (1973) "la spiegazione più soddisfacente per l'attività termica e per gli eventi magmatici nei massicci Anortositici stà nel fatto che questi demarchino la posizione di una grande risalita di materiale mantellico (come per esempio alla sommità di una cella convettiva).

Questo enorme complesso Anortositico è, secondo Isachsen (1969), "di gran lunga il più grande ed esteso complesso di rocce gabbroidi".

Petrogenesi

Come molte altre rocce plutoniche dello stesso periodo, anche le Anortositi (Archeane e Proterozoiche) sono state soggette a fenomeni più o meno intensi di metamorfismo.

Questo ha causato diversi cambiamenti di queste Anortositi:

A) I Pirosseni sono spesso totalmente o parzialmente sostituiti da Horneblenda.
B) La composizione del Plagioclasio può localmente variare verso composizioni maggiormente sodiche
(An₃₃ - An₃₅).
C) Presenza di bande ricche in minerali metamorfici Peralluminosi (Cianite, Sillimanite, Andalusite, Granato, Cordierite).

Spesso molti autori si sono sforzati di dimostrare che la formazione delle Anortositi sia dovuta a fenomeni di Metamorfismo e Metasomatismo operanti su diverse tipologie di rocce.

Questo è oggi praticamente escluso dato che ci sono molti dati e fatti che indicano un origine ignea delle Anortositi:

1) Strutture Ignee spesso ben evidenti.
2) Struttura stratificata paragonabile a quella dei complessi Ultrabasici.
3) L'alta anomalia Positiva di Eu che caratterizza i pattern delle REE delle Anortositi indica che i cristalli di Plagioclasio coesistevano con un fuso in un qualche momento della loro formazione.
4) Bassi rapporti isotopici di ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr e bassi rapporti di K/Rb,comparabili con quelli dei basalti oceanici, sono indicativi di un origine ignea.

Nello studio della Petrogenesi delle Anortositi venne fatta un importante scoperta da parte di Yoder.

Egli si accorse che, a pressioni idrate di 5-10Kb, l'Eutettico Anortite-Diopside è maggiormente ricco in Anortite (An₇₅Di₂₅) rispetto all'Eutettico a 1Kb.

Questa scoperta venne fatta tramite esperimenti di laboratorio su sistemi silicatici multicomponenti e tramite la fusione di Basalti comuni ad alte pressioni di acqua.

Tali misture e rocce possono produrre liquidi ricchi nel componente Feldspatico a pressioni rinvenibili nel mantello superiore.

Reazioni Subsolidus ad alte pressioni possono però portare all'eliminazione del Plagioclasio a favore del Pirosseno.
Per questo motivi liquidi Anortositici, per produrre Anortositi, devono quindi risalire nella crosta ad una profondità non inferiore a 35 Km.

Di ipotesi Petrogenetiche sulle Anortositi ne esistono diverse, tutte incentrate sull'origine magmatica di tali rocce.
Le differenza tra le varie ipotesi riguarda principalmente il materiale sorgente dei magmi da cui le Anortositi derivano.

1) Buddington sostiene che la fusione parziale di rocce del mantello superiore, o di rocce delle crosta profonda porta alla formazione di liquidi Gabbro-anortositici fortemente arricchiti di cristalli di Andesina.

Questi liquidi poi, risalendo verso le parti alte della crosta e sottoposti a vari fenomeni di differenziazione, produrrebbero cumuli di Anortositi e di rocce ultrabasiche. Le rocce ignee spesso associate alle Anortositi deriverebbero da successivi eventi magmatici.

2) Yoder ha ipotizzato che il magma Anortositico si formi per fusione parziale di rocce basiche.
Questo magma risalirebbe poi verso la superficie in zone a minor pressione e più favorevoli alla cristallizzazione del Plagioclasio.

Successivamente si avrebbe la messa in posto delle Anortositi, accompagnata da brecciatura crostale. Residui liquidi alcalini potrebbero essere espulsi dai batoliti Anortositici, con la formazione di altri tipi di rocce plutoniche.

3) Green invece ritiene che la fusione parziale di Quarzodioriti alla base della crosta porterebbe da un lato alla formazione di un liquido di composizione Granitica e dall'altro lascerebbe come residuo una roccia Anortositica.

4) N.L.Bowen suppone che il magma di origine sia un magma Basaltico.
La concentrazione di Plagioclasio ad opera di vari meccanismi di cristallizzazione frazionata porterebbe alla formazione di rocce Anortositiche.
Questi processi di cristallizzazione frazionata includono l'asportazione di minerali femici (Olivina e Pirosseni), flottazione delle fasi sialiche o frazionamento per filtro pressa e per flusso.
L'ultimo residuo di liquido porterebbe alla formazione di rocce sialiche come Quarzosieniti e Ferrograniti.

Testi consultati per la realizzazione di questa pigina:

- Ron H. Vernon (2004): A pratical guide to rock microstructure. Cambridge editore
- Eric A.K. (1985): Middlemost Magmas and Magmatic Rocks. Longman, London
- D’Amico C., Innocenti F. & Sassi F.P. (1987): Magmatismo e metamorfismo. UTET - Igneous Petrology (Carmichael-Turner-Verhoogen).