Rioliti si S. Vincenzo

La zona del campigliese e costituita da rocce calcaree delle serie Toscana, dalle formazioni liguri sovrastanti e da depositi neogenici. In questa zona i prodotti magmatici sono costituiti dalle vulcaniti di S. Vincenzo e dal granito di Botro a marmi e da dicchi acidi e mafici nella zona della valle del temperino.
Le vulcaniti di S. Vincenzo ricoprono un’area di circa 10 Km 2, dal paese di S. Vincenzo fino alla torre di Donoratico. Sono costituite da colate laviche e duomi allineati N-S. (fig. 1) Le vulcaniti sono costituite da rioliti con un variabile contenuto in xenoliti a composizione latitica.

Immagine 1: Mappa geologica schematica della zona di S. Vincenzo. 1) Calcari, 2) Liguridi, 3) Rioliti di S. Vincenzo, 4) depositi neogenici. da Pinarelli et al. (1989).

Le età di queste vulcaniti sono comprese tra 3.26 e 4.7 Ma (Bigazzi and Ferrara, 1971).
Le vulcaniti di S. Vincenzo vengo suddivise, da numerosi autori, in due gruppi sulla base degli elementi maggiori e sulla base del contenuto in MgO.
Recenti studi hanno evidenziato che tali gruppi sono costituiti da rocce del tutto simili e che i gruppi in realtà sono dati da vulcaniti MG e da vulcaniti NMG (MG = mixed group, NMG = Non mixed group). Tali gruppi sono distinti anche su base geografica, le rocce MG affiorano unicamente nella zona NNE mentre le NMG nella parte SSW. (fig. 2)

Immagine 2: Schema semplificato della zona di S. Vincenzo, MG = mixed group, NMG = Non mixed group, la linea tratteggiata suddivide le zona di affioramento dei due tipi di rioliti. da Pinarelli et al. (1989).

Le rioliti di S. Vincenzo hanno tessitura porfirica con una pasta di fondo vetrosa o microcristallina. I fenocristalli sono dominati da quarzo, sanidino, plagioclasio e biotite con quantità subordinate di cordierite, apatite, epidoto, monazite, ilmenite e zircone. Le rocce MG contengono inoltre megacristalli di clinopirosseno, glomerofiri di orto-clinopirosseno e inclusi latitici.

Plagiocasio:

comunemente da euedrale e subedrale con composizione molto variabile soprattutto nelle rocce MG; varia da An80 al nucleo fino a An30-60 al bordo. I plagioclasi delle rocce NMG sono decisamente meno calcici con composizioni intorno a An₆₈ al nucleo e An_27-30 al bordo. Comuni sono le tessiture di disequilibrio, come zonatura a zone e tessitura sieve.

Sanidino:

comune sia nelle rocce MG che nelle NMG, da euedrale e subedrale, comunemente con anse di riassorbimento; spesso presenta concrescimenti granofirici con quarzo. La sua composizione è estremamente variabile, da Or₅₆ a Or₇₈.

Cordierite:

è relativamente abbondante ed presente solo tra i fenocristalli, con dimensioni medio - fini (< 1 – 4 mm). E’ possibile distinguere solamente la forma dei cristalli (da subedrale ad anedrale), talvolta l’abito a forma di poligono tozzo, a causa dell’alterazione spinta. Presenta un colore giallastro e si caratterizza per avere aggregazioni fini di Biotite al proprio interno.

Le rioliti di S. Vincenzo sono rocce par alluminose con un indice A.S.I compreso tra 1.1 e 1.4 (fig. 3)

Immagine 3: Si02 vs. ASI (=Aluminium Saturation Index)

Le rocce NMG sono decisamente più per alluminose delle rocce MG (fig. 3); il contenuto in SiO2 è molto elevato e variabile (68-72%). Presentano alti contenuti in TiO₂, Al₂O₃, MgO, CaO e P₂O₅.

Le ipotesi sulla genesi delle rioliti di S. Vincenzo si basano sulla caratteristiche chimiche, geochimiche e petrografiche di tali prodotti; zonature dirette, inverse, a zone e tessitura sieve dei plagioclasi, presenza di inclusi latitica, grande variabilità nei rapporti isotopici e nell’abbondanza di elementi in traccia.
Tali caratteristiche permettono di escludere una genesi legata ad un sistema chiuso; al contrario tali caratteristiche permettono di stabilire una storia molto più complessa, in cui si ha avuto disequilibrio tra fasi mineralogiche e fuso magmatico (Feldstein et al., 1994; Ferrara et al., 1989). Processi di assimilazione accompagnati a processi di cristallizzazione frazionata (ACF) sono da escludere in quanto ciò richiederebbe una grande quantità di magma mafico e ciò non trova riscontro con la presenza modesta di xenoliti mafici (< 1% rispetto alla rioliti).

La genesi delle rioliti di S. Vincenzo è ipotizzata essere legata a processi di mixing tra differenti batches di magma e processi limitati di cristallizzazione frazionata.
Per capire meglio la genesi di queste rocce è opportuno considerare gli xenoliti mafici; le loro caratteristiche chimiche e di terreno suggeriscono che tali xenoliti fossero liquidi o dei mush cristallini ma non del tutto solidi. Questo fatto avrebbe inoltre permesso una riequilibratura tra xenoliti e magma; evidenza che si evince dalle caratteristiche geochimiche di tali inclusi.

Secondo molti autori la genesi delle rioliti di S. Vincenzo è da collegare a processi di mixing tra due end-member magmatici, uno mafico con caratteristiche simili al magmi di Capraia e uno felsico, e a limitati processi di cristallizzazione frazionata; l’end-member mafico si sarebbe iniettato all’interno di una camera magmatica in cui risiedeva un magma anatettico peralluminoso.
Questo avrebbe causato la stratificazione della camera magmatica, con l’accumulo del magma mafico alla sua base. Il magma mafico sarebbe poi stato responsabile dell’estrusione del magma felsico, poiché riscaldandolo avrebbe permesso la sua vescicolazione che avrebbe indotto l’eruzione.

Bibliografia

Le informazioni contenute in questa pagina sono tratte da:
"San Vincenzo volcanites", Giampiero Poli, Diego Perugini. Per. MineraI. (2003), 72, SPECIAL ISSUE 141-155

Foto
Minerali sialici e biotite in una riolite di San Vincenzo. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Plagioclasio, Sanidino, Biotite e Cordierite (in basso a destra). Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)	Fenocristallo riassorbito di quarzo (al centro). Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)
Fenocristallo riassorbito di quarzo (al centro). Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)	Fenocristallo di sanidino. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)	Fenocristallo di quarzo. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)
Fenocristallo di sanidino. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)	Fenocristallo di cordierite alterata (al centro). Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)	Fenocristallo di cordierite alterata. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
Fenocristallo di cordierite alterata. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)	Fenocristalli di bioite. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)	Fenocristallo di cordierite alterata. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
Fenocristallo di cordierite alterata. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)	Fenocristalli di sanidino. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)	Fenocristalli di quarzo. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
Fenocristalli di quarzo. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)	Pasta di fondo sferulitica. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)	Fenocristallo di cordierite alterata. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)
Pasta di fondo sferulitica. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)	Quarzo, feldspati e biotite. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)