Tessitura Spinifex

Uno dei primi nomi della tessitura Spinifex fu "tessitura cristallina di raffreddamento", temine utilizzato da Viljoen and Viljoen (1969a,b) quando descrissero per la prima volta le Komatiiti come una nuova classe di rocce ultramafiche. Essi descrissero tale tessitura come caratteristica di quasi tutte le Komatiiti, e notarono che la morfologia dei minerali assomigliava a quella che si sviluppa i rocce basaltiche raffreddatesi molto rapidamente.

Il termina Spinifex venne introdotto formalmente nel 1971 da Nesbitt, che descrisse numerose colate Komatiitiche in Canada e Australia. Anche Nesbitt notò la somiglianza tra i cristalli della tessitura Spinifex e i cristalli scheletrici delle rocce basaltiche e quelli formati in laboratorio per veloce raffreddamento di liquidi basaltici. Nesbitt fu inoltre il primo a sollevare il problema del così detto "Spinifex Paradox" (paradosso Spinifex).

Le tessitura Spinifex si rinviene comunemente all’interno delle colate Komatiitiche, molto al di sotto del Chilled Margin. Nelle colate più spesse, i grandi cristalli dendiritici si rinvengono anche a 10m di profondità all’interno della colata. In tali condizioni, le perdita di calore dall’interno verso l’esterno della colata è controllato principalmente dalla conduzione. In una colata di 2 m di spessore, il tasso di raffreddamento alla base dello strato a tessitura Spinifex (zona A3) è di circa 1-3°C per ora. In colate più spesse il tasso di raffreddamento è ancora più basso. In contrasto a ciò i cristalli di olivina della tessitura Spinifex hanno morfologie tipiche di tassi di raffreddamento dell’ordine di > 30°C per ora.

Un fatto spesso menzionato in numerosi lavori scientifici, ma sempre poco considerato, è il ruolo della così detta "constrained crystal grow", cristallizzazione forzata o condizionata, durante il raffreddamento del fronte di solidificazione alla sommità della colata. Tale cristallizzazione si riferisce alla formazione di cristalli di olivina e pirosseno, paralleli gli uni agli altri, che si sviluppano dal chilled margin verso il centro della colata.

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Fig.1: Sviluppo della Tessitura Spinifex.



Durante la cristallizzazione (Fig. 1) ogni cristallo compete con i cristalli vicini per gli elementi “nutrienti” (elementi indispensabili alla crescita) come Mf, Fe e Si; è tale competizione che porta allo sviluppo dell’orientazione preferenziale dei cristalli della tessitura Spinifex.

Le Komatiiti, al momento dell’eruzione, hanno una % molto bassa di cristalli di olivina; alcuni di questi cristalli, durante il raffreddamento, vengono intrappolati nel Chilled Margin alla sommità della colata, mentre altri si accumulano alla base della colata, andando a formare gli strati cumulitici B. allo stesso tempo si ha la nucleazione di Olivina nelle parti liquide della colata, direttamente al di sotto del Chilled Margin (zona A1). I cristalli di olivina che crescono da questi nuclei sviluppano delle morfologia fortemente scheletriche grazie all’alto tasso di raffreddamento del Chilled Margin, e si dispongono in modo caotico (Zona A2).

Al procedere del raffreddamento, questi cristalli continuano a crescere. Quelli con orientazione verticale vengono favoriti in quanto le loro terminazioni attraversano la parte di liquido komatiitico impoverito dalla cristallizzazione e raggiungono il liquido ancora non impoverito. I cristalli con orientazione orizzontale crescono all’interno del liquido impoverito in elementi nutrienti e cessano di crescere molto rapidamente (Fig. 1).

La cristallizzazione di olivina produce un liquido residuale (con una composizione diversa dal liquiudo komatiitico originale) , impoverito in Mg e arricchito in Si, Al, Ca e Na. La sua densità e minore del liquido originario e al procedere della cristallizzazione questo liquido è espulso e si va ad accumulare in una zona a bassa densità alla base del fronte di cristallizzazione (Fig. 1).

Faure e altri ricercatori, hanno suggerito che tale situazione è in grado di spiegare la particolare morfologia dei cristalli della tessitura Spinifex. Faure ha inoltre evidenziato che tale processo ha molte caratteristiche comuni al processo di formazione dei cristalli scheletrici in altre rocce vulcaniche. Nel caso dei cristalli scheletrici il tasso di crescita eccede il tasso di diffusione degli elementi all’interno del liquido silicatico, e gli elementi espulsi dalla crescita si accumulano in una zona impoverita in elementi nutrienti, attorno ai cristalli. Le forme scheletriche si formano quando i cristalli sviluppano delle protuberanze che penetrano tale strato impoverito.

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Fig.2: Campione di komatiite proveniente dal Komati river in Sud Africa. Notare la tessitura Spinifex. Immagine tratta da James St. John.



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Fig.3: Tessitura Spinifex in un campione di komatiite proveniente da Munro in Canada. Immagine tratta da Nick Arndt.



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Fig.4: Tessitura Spinifex in un campione di komatiite proveniente dalla Abitibi Greenstone Belt. Immagine tratta da Ryan Anderson.



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Fig.5: Tessitura Spinifex in un campione di komatiite proveniente dalla Abitibi Greenstone Belt. Immagine tratta da Ryan Anderson.





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.


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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)
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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)
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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)
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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)
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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)
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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)
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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)
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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)
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Cristalli scheletrici (parzialmente Serpentinizzati) di Olivina e cristalli scheletrici di Pirosseno. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)
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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)
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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)
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Cristalli di Pirosseno scheletrici (Piumosi) tra cristalli di Olivina. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)
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Cristalli di Pirosseno scheletrici (Piumosi) tra cristalli di Olivina. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)
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Cristalli di Pirosseno scheletrici (Piumosi). komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
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Cristalli scheletrici di Pirosseno e cristalli scheletrici di Magnetite. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
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Cristalli scheletrici di Pirosseno e cristalli scheletrici di Magnetite. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)
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Cristalli scheletrici di Pirosseno e cristalli scheletrici di Magnetite. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
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Cristalli di Pirosseno scheletrici tra cristalli di olivina. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
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Cristalli di Pirosseno scheletrici tra cristalli di olivina. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)
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Cristalli di Pirosseno scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
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Cristalli di olivina scheletrici (a colonna vertebrale). komatiite di Alexo, Canada. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
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Cristalli di olivina scheletrici (a colonna vertebrale). komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)
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Cristalli di olivina scheletrici e cristalli di Pirosseno scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)
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Cristalli di olivina scheletrici e cristalli di Pirosseno scheletrici. komatiite di Alexo, Canada. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)