Come già menzionato in precedenza, la relazione tra i plateau basaltici continentali (CFBs) ed i plumes di mantello sottostanti è oggetto di ampio dibattito. Tale relazione viene messa in risalto mediante l’analisi delle caratteristiche composizionali delle lave basaltiche ed il confronto con le caratteristiche chimico-fisiche del mantello da cui derivano; in particolare per quanto riguarda la LIP del Plateau Etiopico-Yemenita, tali considerazioni si possono fornire indagando le caratteristiche petrologiche e chimico- fisiche delle sorgenti mantelliche dalle quali derivano i CFBs eruttati all’interno di questo plateau continentale ed il chimismo degli agenti metasomatici che hanno interagito con la matrice peridotitica. Tali dati si possono ricavare dagli xenoliti di mantello inclusi nelle vulcaniti alcaline quaternarie sovrastanti il plateau (Conticelli S. et al., 1999. Beccaluva L. et al., 2009. Santato A., 2010. Beccaluva L. et al., 2011 ecc…). Lo studio analitico delle colate basaltiche eruttate all’interno del plateau etiopico
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quale rappresenta, unitamente ad altri caratteri geochimici peculiari quali l’elevato contenuto in MgO connesso alla primarietà dei magmi (generalmente dal 12 al 16 %, fino al 18 % in talune lave picritiche), le concentrazioni molto alte di elementi altamente incompatibili (HFSE, LFSE, LREE, queste ultime molto frazionate rispetto alle HREE), la significativa presenza di fasi idrate, una caratteristica tipica di magmi intra-placca (WPB – Within Plate Basalts) con genesi eruttiva di tipo Plume-CFB, in quanto le lave basaltiche del Plateau Etiopico-Yemenita presentano le caratteristiche tipiche di espandimenti basaltici di plateau legati a plume di mantello profondo. La regione comprendente il plateau oligocenico comprendente la porzione etiopica settentrionale e la parte sud-occidentale dello Yemen ha rivestito una importanza fondamentale per quanto concerne lo studio di lave basaltiche di carattere transizionale e picritico, che mediante il loro variabile contenuto in titanio in funzione della differente posizione geografica, hanno consentito una zoneografia del Plateau Etiopico-Yemenita in base alla quale si possono distinguere:
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Fig. 1.3: Zoneografia del Plateau Etiopico-Yemenita (Beccaluva et. al., 2009). I differenti CFBs sono suddivisi nelle
categorie LT, HT1 ed HT2
LT - CFBs (Low Titanium Basalts): Basalti tholeiitici di plateau “bassi” in titanio, ubicati nella porzione nord-occidentale del Plateau Nord-Etiopico. HT1 - CFB (High Titanium Basalts): Basalti tholeiitici con alte concentrazioni
di titanio, localizzati nella parte centro-meridionale del Plateau Etiopico ed in corrispondenza della parte meridionale del Plateau Yemenita.
HT2 – CFB (Very High Titanium Basalts): Basalti transizionali e picriti estremamente arricchiti in titanio, affioranti nell’area centrale dell’originario plateau oligocenico che comprende la regione nord-orientale del Plateau Etiopico Settentrionale e la parte centro-settentrionale del Plateau Yemenita, che rappresentano la zona assiale del plume di mantello dell’Afar.
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Questi prodotti vulcanici sono stati eruttati in un lasso di tempo di poco superiore ad 1 Ma, in una ben definita era geologica (Oligocene) e sono stati sormontati da basalti alcalini relativamente più giovani spesso contenenti xenoliti di mantello. La suddivisione in magmi di tipo LT, HT1 ed HT2, in funzione dell’arricchimento in titanio, non definisce un’evoluzione temporale legata a molteplici fasi eruttive costituenti un evento parossistico di grande portata, ma un’eterogeneità chimico-fisica e termica su scala spaziale delle sorgenti di mantello, che si riflette nelle caratteristiche composizionali dei magmi eruttati all’interno del plateau stesso. In particolare nell’area più marginale del plateau (zona nord-occidentale e sud-occidentale del Plateau Etiopico e zona meridionale del Plateau Yemenita) sono stati eruttati magmi di tipologia LT ed HT1, le cui sorgenti sono state solo lievemente influenzate dalla presenza del plume in risalita e comunque dalle porzioni più esterne meno metasomatizzate e con anomalia termica più ridotta. All'interno di questa porzione di plateau prevalentemente contraddistinta dalla presenza di basalti tholeiitici titaniferi HT1 emerge una zona di forma sub-ellittica, che circonda l'area di Lalibela, delimitata ad est dalla scarpata principale della Rift Valley e caratterizzata da basalti transizionali e picriti ultra- titaniferi HT2, che testimoniano un processo metasomatico più marcato delle sorgenti in quanto collegato alla zona della plume-head e dell’asse del plume di mantello contraddistinta da un’elevata anomalia termica, in grado di oltrepassare di oltre 300°C la temperatura del mantello circostante.
Dalla caratterizzazione chimica e petrografica delle lave eruttate nella controparte yemenita dell’originario plateau oligocenico, precedentemente alla formazione del “Triangolo dell’Afar” e del sistema coniugato Mar Rosso – Golfo di Aden – Rift Continentale Est-Africano, è stato possibile dedurre che il Plateau Yemenita, caratterizzato da spessori dei prodotti vulcanici molto simili a quelli dei plateau etiopico e somalo, sia costituito da lave basaltiche transizionali e picritiche di età e caratteristiche petrografiche e geochimiche (inclusa l’elevata concentrazione di titanio) molto simili a quelle del Plateau Nord-Etiopico. Basandosi su quest’anomalia geochimica anche il plateau dello Yemen è stato suddiviso in due sotto-province magmatiche comprendenti una parte settentrionale caratterizzata anche da basalti tholeiitici titaniferi HT1 ma soprattutto da basalti transizionali e picritici ultra-titaniferi HT2, mentre la porzione centro-meridionale risulta costituita solamente da lave HT1. Nel corso del progetto di ricerca del dottorato, in particolare, sono state effettuate analisi
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chimiche di vario tipo e mediante l’ausilio di molteplici strumentazioni, finalizzate alla caratterizzazione petrogenetica delle sorgenti di mantello dei CFB del Plateau Etiopico ed in particolare dei magmi HT2 della Serie di Lalibela, nonché all’identificazione delle componenti geochimiche di mantello, rivolgendo l’attenzione in particolare all’origine dei fluidi metasomatici ricollegabili alla presenza del plume di mantello profondo. A tale scopo è stata analizzata la concentrazione in elementi maggiori ed in tracce e determinata la composizione isotopica di 12 campioni di magmi ultratitaniferi HT2 appartenenti alla zona centrale del Plateau Etiopico Centro-Settentrionale (Serie di Lalibela), rispettivamente suddivisi in 9 basalti picritici HT2 (LAL31-LAL33- LAL41-LAL43-LAL44-LAL45-LAL47-LAL70-LAL73) e 3 basalti transizionali HT2 (LAL42-LAL65-LAL69). Addizionalmente sono state eseguite analisi delle inclusione vetrose (più o meno primarie) denominate “melt inclusions” di 2 campioni di picriti (LAL70-LAL73) e di 1 basalto transizionale (LAL42) del Plateau Nord- Etiopico; mentre per quanto riguarda la determinazione delle composizioni isotopiche, sono stati esaminati oltre ai vari campioni di basalti HT2 della Serie di Lalibela già menzionati, anche 6 basalti di serie da transizionale a leggermente alcalina ad affinità HT2 del Plateau Yemenita Settentrionale (YE23-YE24-YE25-YE27-YE28-YE31) afferenti alla Serie di Manakhah, 2 basalti picritici HT2 appartenenti alla medesima serie dei precedenti (YE26-YE29), 2 basalti tholeiitici HT1 del Plateau Etiopico Centro-Meridionale (BLN2: Serie “Blue Nile” - LAL32: Serie “Lalibela”) e 2 basalti tholeiitici LT del Plateau Etiopico centro-occidentale (ADG3: Serie “Adigrat” – SIM15: Serie “Simien Mountains”).
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