di rocce ignee. L’Africa nord-occidentale può dunque essere considerata una “igneous
terrane” (seguendo il termine “Terrane” inizialmente proposto da Irwin (1972) dove si
sovrappongono terreni vulcanici afferenti ad età diversi e, pertanto, appare chiaro come sia difficile separare i segnali gravimetrici simili ma generati da sorgenti basaltiche di periodi diversi. Malgrado ciò, la gravimetria satellitare e di terra si è rivelata un valido strumento per seguire i limiti delle formazioni geologiche su scala rispettivamente regionale e locale.
1.5 Volumi basaltici della CAMP in Africa
I volumi basaltici sono difficili o impossibili da stimare dove l’erosione è stata intensa. Inoltre la proporzione tra i volumi delle rocce vulcaniche ed intrusive preservate è variabile e riflette
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l’età della LIP, le condizioni litosferiche che possono aver promosso maggiormente attività eruttiva ovvero intrusiva o di underplating. Inoltre, in aggiunta ai volumi di rocce effusive e di intrusioni sub-vulcaniche, le LIP hanno maggiori volumi di magma intruso intra-placca nella crosta inferiore o intermedia.
Solitamente tale magma è individuato con metodi geofisici attraverso l’individuazione di 1) Zone ad alta velocità nella crosta inferiore;
2) Riflettori sismici orizzontali interpretati come batoliti basaltici (sill) derivati dal mantello (Bryan et al. 2008);
3) Anomalie gravimetriche positive associate a corpi sorgente intra-placca.
I volumi intrusivi e di intra-placca o di underplating posssono essere fino a 10 volte i volumi delle corrispondenti rocce estrusive.
1.5.1 I volumi della CAMP da letteratura.
I dati sui volumi sono preceduti da una raccolta di informazioni sulla superficie e sullo spessore dei depositi. Di seguito si riportano alcune tra le principali stime sulle aree della CAMP da letteratura.
Regione Superficie Riferimento bibliografico
Nord e Sud America e West Africa almeno 4.5 x 106 km2 Marzoli et al., 1999;
Bacini mesozoici contenenti
intrusioni
3.2 x 105 km2 McHone, 2002;
intera provincia più di 107 km2 Marzoli et al., 2011, McHone,
2002;
intera provincia ca. 7 x 106 km2 Verati et al. 2007;
Sud America (Brasile) ca 2.5 x 106 km2 Marzoli et al., 1999;
Intera CAMP nei 4 continenti 1 x 107 km2 Knight, 2004;
(N. e S. America, Africa, Europa. più di 107 km2 McHone et al., 2002
Area East Coast Magmatic
Province (ECMC) in N. America
1.1 x 105 km2 McHone et al., 2002;
Sud America (solo 3 siti) ca. 3 x 105 km2 Marzoli et al., 1999;
sills nel bacino dell’Amazzonia ca. 1 x 106 km2 Marzoli et al., 1999;
intrusioni erose in Guyana ed Amazzonia
ca. 0.4 x 106 km2 Marzoli et al., 1999;
Intera CAMP fino a 7 x 106 km2 Courtillot et al., 2003.
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Per lo spessore, si riassumono i principali dati da bibliografia.
1.5.1 Spessori dei depositi CAMP da letteratura
Per quanto riguarda il volume, si riportano le informazioni più rilevanti da letteratura
Regione Volume Fonte bibliografica
Intera CAMP, pre-erosione 2.5 x106 km3 Knight et al., 2004;
tre siti CAMP (Brasile) 6 x 104 km3 Marzoli et al., 1999;
Brasile centro-settentrionale km3 inizialmente impilato
ca. 2 x 106 Marzoli et al., 1999;
Intera CAMP, volume iniziale > 2 x 106 km3 Verati et al., 2007;
sills Amazzonia ca. 4 x105 km3 Marzoli et al., 1999;
CAMP + east coast margin igneous province (ECMIP)
> 2.3 x 106 km3 McHone, 2002;
Solo east coast margin igneous province (ECMIP)
1.3 x 106 km3 McHone et al., 2002;
CAMP + east coast margin igneous province (ECMIP)
> 2 x 106 km3 Courtillot et al., 2003.
Tab. 1.5.2 Volumi della CAMP stimate dal 1999 al 2007: si rileva una crescita nel tempo.
Stime proposte.
La superficie dei depositi CAMP nell’Africa nord-occidentale è stata qui calcolata utilizzando tutti i data set disponibili. Successivamente, per maggior controllo, è stata calcolata l’estensione areale considerando i dati di De Min (2003) e di Chabou (2010). Essi rappresentano complessivamente, un buon compromesso tra le altre fonti più dettagliate ma incomplete o difficili da trattare a causa di sovrapposizioni di alcune porzioni. Il valore finale della superficie della CAMP in Africa nord-occidentale calcolato è di ca. 3.4 x 105 km2. Il valore è leggermente superiore a quello stimato da McHone (2002) per tutta la CAMP. Il motivo è perché McHone (2002) ha considerato i sill nei bacini mesozoici e non quelli nei bacini paleozoici di Reggane e Tindouf pubblicati da Chabou et al., 2010. Nella tabella 1.5.3 si riportano anche i volumi calcolati.
Regione Spessore Riferimento bibliografico
Marocco da 34 m a 300m Verati et al., 2007;
tre siti in Sud America fino a 300m Marzoli et al., 1999;
Sud America media di 2-300m Marzoli et al., 1999;
sill nel bacino dell’Amazzonia media di ca. 500m Marzoli et al., 1999;
tutta la CAMP media di 50-200 metri McHone et al., 2002;
Bacini Reggane e Tindouf (Algeria)
Da pochi metri a 256 m Chabou et al., 2010;
28 1.5.2 I volumi CAMP in West Africa da gravimetria
Il calcolo dei volumi dei depositi della CAMP in Africa nord-occidentale è stato eseguito nel dettaglio con il metodo gravimetrico per tre siti selezionati. L’argomento è ampiamente sviluppato nel Cap. 7. Nel prosieguo si introduce il metodo utilizzato.
Il metodo. Dopo aver digitalizzato e georeferenziato i poligoni delativi ai limiti presunti degli
affioramenti, essi sono stati proiettati con il programma GMT (Wessel et al., 1991) da coordinate geografiche a metriche. Quindi, tramite i programmi dedicati è stato calcolato il valore dell’area dei singoli poligoni di cui si è computata poi somma.
Per quanto riguarda il volume, esso è stato calcolato sia da considerazioni geometriche sia da valutazioni gravimetriche (modellazione diretta, capitoli 6 e 7). Per le rocce effusive affioranti o sub-superficiali, il volume è stato stimato assumendo che la forma di un generico sill sia pari ad un cono con altezza molto più piccola del raggio di base. La somma di tutte le aree (paragonata all’area di base del cono) è stata moltiplicata per l’altezza media dei sill (min e max) diviso tre. Con questa semplificazione, il volume totale dei sill è considerato pari a quello di un unico cono fittizio e non di un cilindro (più adatto a platau basaltici). L’altezza del cono è pari all’altezza minima e massima dei sill, ed è stata scelta di 34 m e 300 m (Verati et al., 2007). I risultati del volume (Vmin e Vmax) sono riassunti nella tabella 1.5.3.
Per quanto riguarda il volume delle rocce della CAMP intruse (sill), solo nei complessi ignei stratificati di Freetown (Siera Leone) e Kakoulima (Guinea) il loro valore complessivo è di ca. 104 km3. Per citare un altro esempio, la stima per il volume dei due sill nei soli bacini paleozoici di Reggane e Tindouf è di ca. 1.4 x 104 Km3.
Da una modellazione gravimetrica (descritta nel Cap. 7), basata preliminarmente su 58 tesseroidi disposti in tutta l’Africa nord-ocidentale, il volume delle presunte rocce CAMP comprendente le ipotizzate masse intra-crostali e/o di underplating, risulterebbe essere pari a ca. 7 x 106 km3. La stima preliminare qui presentata suggerisce che i volumi dei possibili depositi CAMP ancora da accertare, sarebbero orientativamente tre volte quelli delle rocce in superficie stimati da Knight et al., 2004 e Verati (2007) ma, naturalmente, le masse causative potrebbero afferire anche ad altre LIP finora ignote ovvero ad altre rocce dense non-CAMP. Per tale ragione, si è ritenuto di non approfondire la stima dei volumi della CAMP in tutta l’Africa nord-occidentale per concentrarsi solo su tre aree selezionate di cui viene dato ampio spazio nel cap. 7. Tale scelta ha permesso di stimare i volumi dei corpi sorgente con un ottimo grado di attendibilità rispetto all’appartenenza della presunta massa in eccesso alla CAMP. Nella Tabella seguente sono riportati sia i risultati del calcolo geometrico dei depositi della CAMP in Africa nord-occidentale, sia quelli della stima gravimetrica preliminare. Quest’ultima è stata calcolata per tutto il West Africa ma il valore proposto non è oggetto di questa tesi. Infatti, considerata l’indeterminatezza dell’età dei corpi sorgente, si è ritenuto opportuno limitare la ricerca ai soli tre siti scelti e descritti nel Cap. 7.
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Tab. 1.5.3 Stime geometriche e gravimetriche preliminari dei volumi della CAMP in Africa
nord-occidentale proposte per la prima volta nella presente ricerca. Per le stime gravimetriche di dettaglio, oggetto di questo elaborato, si rimanda al Cap. 7.
Nei modelli ideati in questa ricerca, le presunte masse attribuite alla CAMP sono ubicate in profondità anche al di fuori della verticale degli affioramenti, in accordo con i modelli di sovrapposizione di più sill (e.g. Gasperi, 1995). Per le stime dei volumi dei tre siti selezionati, si rimanda al Cap. 7.
Tipologia rocce Dati utilizzati Grandezza stimata
Rocce CAMP vulcaniche effusive affioranti e/o sub-superficiali e relitti di rocce intrusive affioranti e/o sub-affioranti
Ricostruzioni ipotetiche di De Min (2003) e Chabou (2010)
Area ≈ 3.4 x 105 km2 (stima geometrica)
Rocce CAMP effusive
superficiali e
sub-superficiali
De Min (2003), Chabou (2010) per l’area; Verati et al., 2007 per gli spessori min (34m) e max (300m)
Volumemin ≈ 3.8 x 103 km3 Volumemax ≈ 3.4 x 104 km3
(stime geometriche)
Rocce non affioranti
intrusive, presunte CAMP, sill, plutoni, batoliti o materiale in underplating.
Modello gravimetrico di prima
approssimazione con 58
tesseroidi (poco attendibile
perché soggettivo: confini
sorgenti CAMP e no-CAMP ignoti)
Volume ≈ 7 x 106 km3
(stima gravimetrica per
l’Africa nord-occidentale)
Affioramenti CAMP (dicchi doleritici o sill) e presunti
corpi CAMP ad essi
sottostanti presso tre siti selezionati.
Modelli geologici di autori vari (e.g. Chabou (2010 ed El
Abbass, 1993) e modelli
gravimetrici inediti, oggetto di questa tesi.
Stime di dettaglio
differenziate per i singoli corpi. Vedi Cap. 7
30 CAPITOLO 2 - Campo di gravità e gradiente in Africa nord-occidentale
In questo capitolo sono presentate le prime fasi dell’elaborazione dei dati gravimetrici. La gravimetria è particolarmente utile nell’esplorazione del sottosuolo africano poiché nel continente vi sono vaste regioni ancora poco conosciute. Molte aree sono difficili da raggiungere ed il Sahara nasconde le strutture geologiche sottostanti. I nuovi modelli globali di gravità, derivati dall’osservazione dei satelliti GRACE e GOCE e da dati terrestri, hanno una precisione mai raggiunta prima e la risoluzione spaziale offre una nuova possibilità di investigare la struttura della litosfera sotto il Sahara (Braitenberg et al., 2011a).