Complesso magmatico di Ilimaussaq

Il complesso alcalino di Ilimauusaq (Fig.1), Ŕ uno dei numerosi complessi alcalini formatisi durante la fase di rifting Mesoproterozoica che ha interessato la zona Sud della Groenlandia (provincia di Gradar). Con unĺetÓ stimata di circa 1.6 Ga, Ilimauusaq Ŕ il pi¨ giovane complesso della provincia di Gradar, e rappresenta uno dei pi¨ grandi, e pi¨ studiati complessi alcalini del mondo. In totale, nel complesso di Ilimauusaq, sono stati riconosciuti pi¨ di 200, di cui 34 scoperti per la prima volta e di cui 15 presenti unicamente in questo complesso.

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Fig.1: Carta geologica semplificata del complesso di IlÝmaussaq. Immagine modificata da Hunt (2017).



La prima descrizione dettagliata del complesso di IlÝmaussaq fu effettuata da Ussing nel 1912, che definý ed introdusse per la prima volta il concetto di rocce "agpaitiche", ovvero rocce in cui io rapporto molare di (Na+K)/Al Ŕ maggiore, o uguale a 1.2. Da allora, la distinzione tra rocce agpaitiche e miaschitiche Ŕ cambiata, ed Ŕ passata da essere basata solo sulla chimica, ad essere basata anche sulla paragenesi. Sørensen (1997) ha poi ridefinito il concetto di rocce agpaitiche, definendole come rocce peralcaline, in cui elementi HFSE (High Field Strength Elements), come ad esempio Zr e Ti, sono contenuti in complessi minerali come la eudyalite e la rinkite. Le rocce alcaline, in cui questi elementi sono contenuti in minerali come lo zircone, sono dette miaschitiche. Khomyakov (1995) ha poi ulteriormente sviluppato il concetto di rocce agpaitiche, introducendo il termine iperagpaitico, per indicare rocce agpaitiche estremamente evolute e caratterizzate dalla presenza di minerali solubili in acqua, come ad esempio la natrosilite e la natrophosphate, e da complessi fosfosilicati come la steenstrupine-(Ce) e la vuonnemite.

Il complesso di IlÝmaussaq (1143 +/- 21 Ma) misura circa 17x8 km, con uno spessore esposto di 1700m. ╚ stato stimato che il complesso si intruse ad una profonditÓ di circa 3-4 km al di sotto dell'attuale piano campagna, lungo la discontinuitÓ che separa il basamento cristallino (datato 1800 Ma), e la sovrastante formazione di Eriksfjord, costituita da arenarie e lave basaltiche. La formazione di Eriksfjord Ŕ la manifestazione superficiale dell'attivitÓ magmatica della provincia di Gardar il cui magmatismo va da 1350 Ma a 1120 Ma. I basalti che circondano il complesso di Ilýmaussaq (Fig.1) sono basalti molto ricchi in P, Ba, Nb, Sr e LREE rispetto ai basalti di altre zone della provincia magmatica di Gardar. Questo indica un'origine da una sorgente mantellica ricca in elementi incompatibili, forse a causa di processi di metasomatismo. Le rocce agpaitiche del complesso di IlÝmaussaq, sono interpretate come prodotto della cristallizzazione frazionata di questi basalti, accompagnata a processi di contaminazione crostale.

Secondo Larsen & Sørensen (1987), il complesso di IlÝmaussaq si Ŕ formato a seguito di tre fasi magmatiche (Fig.2-3-4):

Fase I: La prima fase magmatica Ŕ rappresentata da sieniti ad augite, che formano un sottile guscio, con spessori di poche centinaia di metri, lungo i margini ovest, sud e sudest del
Fase II: La seconda fase magmatiche Ŕ rappresentata da graniti alcalini e quarzo-sieniti, affioranti nelle porzioni basali del complesso. Queste rocce sono parzialmente inglobate dalle rocce ignee della terza fase magmatica.
Fase III: Le rocce della terza fase magmatica costituiscono la maggior parte del complesso. Questa fase Ŕ rappresentata da rocce alcaline e agpatiche suddivise in tre serie: basale, sommitale e intermedia.



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Fig.2: Fasi magmatiche del complesso di IlÝmaussaq.



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Fig.3: Sezione geologica schematica E-W del complesso di IlÝmaussaq. Immagine modificata da Jens Konnerup-Madse.





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Fig.4: Sezione geologica schematica del complesso di IlÝmaussaq lungo il suo intero spessore. La rocce agpaitiche della fase III (serie basale, intermedia e sommitale) costituiscono il grosso del complesso.



La serie sommitale
La serie basale (Fig.4), cristallizzatasi dal basso vero l'alto, Ŕ costituita, da una successione di pulaskiti, foyaiti (nefelin-sieniti), foyaiti a sodalite e naujaiti. I contatti tra le varie rocce della serie sono sfumati. Nella parte pi¨ alta della serie si hanno blocchi di naujaite inglobati dalle rocce della serie intermedia (vedi i blocchi color verde di naujaite in Fig.3). Larsen (1976) ha dimostrato come esista una graduale evoluzione mineralogica, dalle rocce pulaskitiche a quelle naujaitiche. Si ha infatti un passaggio da un'associazione mineralogica costituita da feldspati alcalini, nefelina, faylaite, edembergite, apatite e titanomagnetite che viene sostituita, verso il basso, da sodalite, nefelina, feldspati alcalini, aegirina, arfvedsonite, eudyalite ed aenigmatite. La sodalite Ŕ una fase interstiziale e di genesi tardiva nelle foyaiti ma diviene progressivamente una fase primaria nelle nauyaiti.

La serie basale
La serie basale (Fig.4) Ŕ costituita da una spessa successione di kakortokiti (sieniti agpaitiche) laminate, contenenti abbondante eudyalite, nefelina, feldspati alcalini ed arfvedsonite. Le kakortokiti laminate tendono gradualmente a sfumare a kakortokiti transizionali che a loro volta passano alle lujavriti della serie intermedia.

Serie intermedia
La serie intermedia (Fig.4) Ŕ costituita da lujavriti (una particolare varietÓ di sieniti agpaitiche melanocratiche). Bohse & Andersen (1981) hanno suddiviso le lujavriti in lujavriti I ad aegirina, lujavriti II ad aegirina, lujavriti di transizione e lujavriti ad arfvedsonite. La lujavriti si sono messe in posto in stadi successivi ed esistono numerose generazioni; ad esempio una delle ultime generazioni Ŕ costituita da rocce con il pi¨ alto indice agpaitico di tutto il complesso, ed Ŕ ricca in minerali generalmente poco comuni anche in rocce agpaitiche come naujakasite, steenstrupine, ussingite, vitusite ecc.

Petrografia

Sieniti ad augite
Le sieniti ad augite hanno una tessitura xenomorfica con una grana molto grossa (da 2 a 20 mm) e sono costituite da feldspati alcalini pertitici, olivina, clinopirosseno e ossidi di Fe-Ti.

Foyaiti a sodalite
Sono rocce a grana medio grossa (fino a 20mm), e sono costituite da feldspati alcalini pertitici, nefelina, sodalite, olivina ed augite (spesso relitta e riassorbita), clinopirosseni, aenigmatite, fluorite e rara eudyalite. Spesso si ha la presenza di analcime magmatico ma generalmente rappresenta una fase secondaria derivante dall'alterazione della sodalite e della nefelina.

Kakortokiti
Sono sieniti a nefelina con grana medio grossa e costituiscono la maggior parte delle rocce stratificate del complesso. Sono state riconosciute circa 29 unitÓ, suddivise essenzialmente su base cromatica. Ogni unitÓ Ŕ costituita da una porzione basale (kakortokiti nere), ricca in arfvedsonite, da una porzione intermedia (kakortokiti rosse) ricca in eudyalite, e da una porzione sommitale (kakortokiti bianche), generalmente di modesto spessore, ricca in feldspati. Spesso, le porzioni nere presentano dei contatti netti con le porzioni bianche sottostanti (Fig.5).

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Fig.5: Rappresentazione schematica del layering magmatico delle kakortokiti. Immagine modificata da Hunt, et al., (2017).



Naujaiti
Sono rocce cumulitiche a grana grossa (fino a 5mm), con tessitura pecilitica, costituite da cristalli euedrali di sodalite. Le fasi cristallizzate dal liquido intercumulo sono nefelina, feldspati alcalini, aegirina, arfvedsonite, rinkite ed eudyalite.

Lujavriti
Le Lujavriti sono sieniti melanocratiche, agpaitiche e iperagpaitiche, caratterizzate da una marcata laminazione causata dallĺisorientazione dei minerali mafici, e in parte, sialici. Le Lujavriti possono essere suddivise, su base cromatica, in Lujavriti nere (ricche in arfvedsonite) e Lujavriti verdi (ricche in aegirina). I minerali sialici comuni nelle Lujavriti sono nefelina, albite, microclino e sodalite. Nella parte sudovest del complesso (Fig.1) affiora un particolare tipo di Lujavriti, dette M-C-Lujavriti (dove M-C sta per "medium to coarse grained" ovvero a grana medio grossa), costituite da cristalli localmente a grana pegmatitica. Esiste un quarto tipo di Lujavriti, ovvero le Lujavriti a naujakasite. In queste rocce la naujakasite (che si forma a spese della nefelina) costituisce spesso fino al 75% in volume della roccia, ed Ŕ associata a minerali estremamente rari come la villiaumite. Queste Lujavriti rappresentano le rocce pi¨ agpaitiche dellĺintero complesso.



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Fig.6: Kakortokiti laminate. Immagine tratta da HiTech AlkCarb.



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Fig.7: Kakortokiti laminate, notare i numerosi strati sovrapposti, spessi circa 10 m, lungo il fianco nord del angerdluarssuk.



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Fig.8: Kakortokiti laminate, notare i numerosi strati sovrapposti, spessi circa 10 m, lungo il fianco nord del Kangerdluarssuk.



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Fig.9: Contatto netto tra kakortokiti nere (ricche in anfibolo) e kakortokiti bianche (ricche in nefelina e feldspato). Immagine tratta da HiTech AlkCarb.



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Fig.10: Contatto netto tra kakortokiti nere (ricche in anfibolo) e kakortokiti bianche (ricche in nefelina e feldspato). Immagine tratta da HiTech AlkCarb.



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Fig.11: Xenoliti di sieniti ad augite all'interno di lujavriti (scure). Notare le strutture di flusso magmatico attorno agli xenoliti.



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Fig.12: Vene di albite (bianco) e tugtupite (rosa) nelle sienite ad augite.



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Fig.13: Campione di pegmatite a eudyalite ed aegirina. Immagine tratta da Hunterian Museum Geology Collections




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Fig.14: Campione di naujaite ricco in cristalli di eudyalite (rosso).




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Fig.15: Campione di naujaite. Sodalite (grigio), microclino (bianco), arfvedsonite (verde-nero), eudialyte (rosso). Immagine tratta da Hunterian Museum Geology Collections




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Fig.16: Campione di kakortokite. Feldspati alcalini (bianco) ed eudyalite (rosso).




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Fig.17: Campione di lujavrite ricco in cristalli tondeggianti di analcime. Immagine tratta da Hunterian Museum Geology Collections




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Fig.18: Campione di lujavrite ricco in cristalli scuri di steenstrupine. Immagine tratta da Friends of Minerals Forum.




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Fig.19: Campione di lujavrite ricco in cristalli di naujakasite (i cristalli con forme a losanga), arfvedsonite (nero) e villiaumite (rosso cupo).




Bibliografia



Le informazioni contenute in questa pagina sono tratte da:
• Hunt, E. J., Finch, A. A., & Donaldson, C. H. (2017). Layering in peralkaline magmas, IlÝmaussaq Complex, S Greenland. Lithos, 268, 1-15.
• Andersen, T., & Friis, H. (2015). The transition from agpaitic to hyperagpaitic magmatic crystallization in the IlÝmaussaq alkaline complex, South Greenland. Journal of Petrology, 56(7), 1343-1364.
• Friis, H. (2015). Primary and secondary mineralogy of the IlÝmaussaq alkaline complex, South Greenland. In Symposium on critical and strategic materials. British Columbia Geological Survey Paper (Vol. 3, p. 83).
• Markl, G., Marks, M., Schwinn, G., & Sommer, H. (2001). Phase equilibrium constraints on intensive crystallization parameters of the IlÝmaussaq Complex, South Greenland. Journal of Petrology, 42(12), 2231-2257.
• Sørensen, H. (Ed.). (2001). The IlÝmaussaq alkaline complex, South Greenland: status of mineralogical research with new results.
• Sørensen, H. (1997). The agpaitic rocks-an overview. Mineralogical Magazine, 61(4), 485-498.
• Khomyakov, A.P., 1995. Mineralogy of Hyperagpaitic Alkaline Rocks. Oxford University Press, Oxford, 223p.
• Larsen, L. M., & Sørensen, H. (1987). The IlÝmaussaq intrusionŚprogressive crystallization and formation of layering in an agpaitic magma. Geological Society, London, Special Publications, 30(1), 473-488.