Significato geodinamico del Magmatismo alcalino Cretaceo della Toscana meridionale

Capitolo 5 

Significato geodinamico del Magmatismo 

alcalino Cretaceo della Toscana meridionale 

5.1 Geodinamica nell’area mediterranea tra il 

Giurese superiore e il Cretaceo superiore 

La  geologia  della  penisola  italiana,  così  come  quella  delle  regioni peri  – mediterranee,  è principalmente  il risultato  di una complessa evoluzione  paleogeografica  e  geodinamica  dovuta  essenzialmente  all’apertura  e  alla  successiva  chiusura  dell’oceano  della  Tetide  Alpina.  L’area  mediterranea  è  caratterizzata  da  un  insieme  di  blocchi  litosferici,  la  quale  organizzazione  odierna  è  dovuta  all’attiva  collisione  che  si  sta  verificando  tra  la  placca  africana  e  quella  europea.  Mentre  l’Africa  e  l’Europa  convergono,  la  microplacca  Adria,  “scheggia”  dell’Africa,  subduce  attraverso  rigide  traslazioni  e/o  rotazioni,  in  corrispondenza  dell’Italia.  La  complessità  di  questo  quadro  aumenta  notevolmente  quando  vogliamo  indagare  e  ricostruire  l’evoluzione  geodinamica  dell’area  mediterranea  durante  il  ciclo  orogenico  Alpino.  Il  periodo  d’interesse  nell’ambito  di  questo  studio  si  colloca  a  cavallo  tra  il  Giurese  superiore  e  la  fine  del  Cretaceo  inferiore.  Nell’area  in  cui  si  collocavano i prodotti ignei alcalini della Toscana meridionale, erano in  atto  ancora  le  ultime  fasi  di  oceanizzazione  dopo  le  quali  sarebbe  seguito  un  periodo  di  stasi  dovuto  all’inversione  tettonica.  Nel  Cretaceo  superiore  quest’intervallo  s’interruppe  con  l’inizio  della  subduzione  dell’oceano.  Per  avere  un’idea  più  chiara  a  riguardo,  è  utile  usufruire  di  alcuni  schemi  che  mostrano  le  varie  ricostruzioni  paleogeografiche del periodo. A tal proposito Stampfli & Mosar (1998) e  Rosenbaum  et  al.  (2002)  si  sono  avvalsi  di  dati  cinematici  elaborati  attraverso il paleomagnetismo, per ricostruire i movimenti relativi della  placca  africana  rispetto  a  quella  europea  (Fig.  5.1)  ed  offrire  così  varie 

      ( F i g .   5 . 1 ; T r a i e t t o r i e   d i   t r e   p u n t i   i n   A f r i c a   r e l a t i v i   a   t r e   p u n t i   f i s s i   i n   E u r o p a ,   p l o t t a t i   i n   f u n z i o n e   d e l   t e m p o .   R o s e n b a u m   e t   a l . ,   2 0 0 2 . )    

Molti  altri  autori  hanno  elaborato  cartoons  di  questo  tipo  che  possono  schematizzare  la  geodinamica  e  la  paleogeografia  dell’area  ma  non  sempre  tali  interpretazioni  concordano  del  tutto.  Quindi  con  le  dovute  cautele  del  caso  nel  giudicare  l’oggettività  di  tali  ricostruzioni,  possiamo  dire  comunque  con  certezza  che  tra  il  Giurese  superiore  e  il  Cretaceo  superiore  la  situazione  a  scala  regionale  può  essere  rappresentata,  al  di  là  della  maggiore  o  minore  esattezza  del  dettaglio  utilizzato, dagli schemi di Fig. 5.2, Fig. 5.3 e Fig. 5.4. 

area  mediterranea,  oltre  alla  Tetide  Alpina  in  apertura,  il  bacino  oceanico  Meliata.  Questo  bacino,  la  cui  oceanizzazione  è  iniziata  nel  Permiano  superiore  e  ha  contribuito  alla  chiusura  della  Paleotetide,  subduceva già nell’Oxfordiano.    ( F i g .   5 . 2 ;   P a l e o g e o g r a f i a   n e l l ’ O x f o r d i a n o   n e l l ’ a r e a   m e d i t e r r a n e a   c o r r i s p o n d e n t e   a l l ’ a n o m a l i a   M 2 5 .   I l   c e r c h i o   r o s s o   i n d i c a   l a   p r e s u n t a   a r e a   i n   c u i   s i   s o n o   m e s s i   i n   p o s t o   i   p r o d o t t i   i g n e i   a l c a l i n i   c r e t a c e i   d e l l a   T o s c a n a   m e r i d i o n a l e .   S a m p f l i   &   M o s a r ,   1 9 9 8 . )    

La  sua  subduzione  portava  alla  formazione  di  un  bacino  oceanico  di 

back‐arc  chiamato  Vardar,  la  cui  esistenza  è  oggi  testimoniata  dalle 

sequenze ofiolitiche rinvenute nelle Ellenidi e nelle Dinaridi.  

Nell’Hauteriviano  (130  Ma)  (Fig.  5.3)  la  porzione  occidentale  della  Tetide  Alpina,  chiamata  Oceano  Ligure‐Piemontese,  continuava  ad  aprirsi e a N‐NW di questo lembo oceanico viene ipotizzata la creazione  di  un  piccolo  oceano  che  trova  in  alcune  sequenze  ofiolitiche  delle  Alpi 

      ( F i g .   5 . 3 ;   P a l e o g e o g r a f i a   n e l l ’ H a u t e r i v i a n o   n e l l ’ o c e a n o   L i g u r e ‐ P i e m o n t e s e .   I l   c e r c h i o   r o s s o   i n d i c a   l a   p r e s u n t a   a r e a   i n   c u i   s i   s o n o   m e s s i   i n   p o s t o   i   p r o d o t t i   i g n e i   a l c a l i n i   c r e t a c e i   d e l l a   T o s c a n a   m e r i d i o n a l e .   R o s e n b a u m   e t   a l . ,   2 0 0 2 . )      

Tale  oceano  viene  chiamato  oceano  di  Valais  e  risulta  legato  all’importante tettonica transtensiva sinistra presente tra la microplacca  Iberica  e l’Europa in  quel  periodo.  Infine  la fotografia nell’Aptiano  (112  Ma)  (Fig.  5.4)  mostra  ancora  la  presenza  della  Tetide  Alpina  contraddistinta  dalle  ultime  fasi  d’estensione,  così  come  dell’oceano  di  Valais.  Ad  ovest  della  microplacca  Adria  la  subduzione  dell’oceano  di  Meliata  invece  sta  terminando  per  lasciare  completamente  il  posto  all’oceano di Vardar.  

  ( F i g .   5 . 4 ;   P a l e o g e o g r a f i a   n e l l ’ A p t i a n o   n e l l ’ a r e a   m e d i t e r r a n e a   c o r r i s p o n d e n t e   a l l ’ a n o m a l i a   M 0 .   I l   c e r c h i o   r o s s o   i n d i c a   l a   p r e s u n t a   a r e a   i n   c u i   s i   s o n o   m e s s i   i n   p o s t o   i   p r o d o t t i   i g n e i   a l c a l i n i   c r e t a c e i   d e l l a   T o s c a n a   m e r i d i o n a l e .   S a m p f l i   &   M o s a r ,   1 9 9 8 . )    

5.2 Geodinamica dell’oceano Ligure‐Piemontese e 

del margine della microplacca Adria tra il 

Giurese superiore e il Cretaceo superiore 

Il  magmatismo  cretaceo  alcalino  della  Toscana  meridionale  s’inserisce  sul  margine  continentale  occidentale  della  microplacca  Adria  e  i  suoi  prodotti  si  sono  messi  in  posto  con  molta  probabilità  in  una  piana  continentale  ricoperta  dal  mare  dove  si  depositavano  torbiditi  che  oggi  costituiscono l’Unità Santa Fiora. 

Le  rocce  sedimentarie  incassanti  sono  considerate  facenti  parti  comunque  di  formazioni  e  unità  appartenenti  al  dominio  Ligure  Esterno.  Se  facciamo  dunque  un  zoom  nell’area  di  interesse,  possiamo  schematizzare  con  un  dettaglio  maggiore  l’area  di  transizione  oceano‐

Nel  Giurese  superiore  (Fig.  5.5)  è  presente  un  contesto  tettonico  estensivo  dove  notoriamente  è  attiva  l’oceanizzazione.  Nel  Cretaceo  superiore  (Fig.  5.6)  invece  il  contesto  tettonico  è  compressivo  perché  è  già  in  atto  la  subduzione  ,  probabilmente  intraoceanica  (Marroni  et  al.,  2002).       ( F i g .   5 . 5 ;   C o n t e s t o   g e o d i n a m i c o   n e l   s e t t o r e   o c c i d e n t a l e   d e l l a   T e t i d e   A l p i n a   n e l   G i u r e s e   s u p e r i o r e .   M a r r o n i   e t   a l . ,   2 0 0 2 )         ( F i g .   5 . 6 ;   C o n t e s t o   g e o d i n a m i c o   n e l   s e t t o r e   o c c i d e n t a l e   d e l l a   T e t i d e   A l p i n a   n e l   C r e t a c e o   s u p e r i o r e .   M a r r o n i   e t   a l . ,   2 0 0 2 )          

5.3 Significato geodinamico  

Il  magmatismo  alcalino  del  Cretaceo  inferiore  della  Toscana  meridionale  deve  necessariamente  inserirsi  temporalmente  prima  del  verificarsi  dell’inversione  tettonica,  quando  era  ancora  in  atto 

nell’oceano  Ligure‐Piemontese  una  tettonica  estensionale.  Non 

presentando  alcuna  traccia  di  imprinting  geochimico  di  subduzione,  questo magmatismo  non  può  essere collegato a  un  tale contesto  tettono‐ magmatico.  Inoltre  esistono  vari  esempi  nell’area  mediterranea  di  prodotti  ignei  alcalini  di  affinità  geochimica  simile  e  che  sono  coevi  col  magmatismo  studiato.  Rocce  magmatiche  del  Cretaceo  inferiore  sono  conosciute  nella  regione  nord  dei  Pirenei  (Azambré  et  al.,  1992;  Rossy  et  al.,  1992),  nelle  Alpi  (materiale  mafico  sporadico  derivato  dall’antico  basamento  della  fossa  di  Valais,  Blundell  et  al.,  1992)  e  in  Europa  centro‐orientale  dove  rocce  vulcaniche  alcaline  del  Cretaceo  inferiore  sono  state  rinvenute  nella  regione  Silesian‐Moravian  Beskidy  (Boemia  nord‐orientale,  Polonia;  Mahmood,  1973;  Hovorka  e  Spišiak,  1988),  nei  Carpazi  occidentali  in  Moravia  (Repubblica  Ceca  nord‐orientale;  Hovorka  e  Spišiak,  1988;  Dostal  e  Owen,  1998),  sulle  montagne  Mecsek  e  nei  suoi  dintorni  (Ungheria  meridionale,  Harangi,  1994),  sul  Monte  Hermon  (Israele  settentrionale,  Wilson  et  al.,  2000),  in  Siria  centrale  e  settentrionale,  in  Libano,  in  Giordania  occidentale,  nella  penisola  del  Sinai  e  nel  settore  nord  orientale  del  deserto  d’Egitto  (Wilson  et  al.,  2000; cum biblio). 

I  possibili  significati  geodinamici  di  questa  fase  magmatica  possono 

essere  spiegati  essenzialmente  attraverso  due  ipotesi  che 

1)  La  prima  ipotesi  implica  l’esistenza  di  un’importante  tettonica  attiva  a  carattere  regionale  nelle  aree  vicine,  di  convergenza  e/o  di  tipo  estensionale,  la  quale  può  aver  disturbato  e  influenzato  l’area  d’interesse  a  tal  punto  da  creare  di  riflesso  una  localizzata  tettonica  transtensiva  che  avrebbe  generato  un  magmatismo  alcalino  intraplacca.  A  tal  proposito  nel  Cretaceo  inferiore  è  da  ricordare  che  esisteva  una  forte  transtensione  sinistra  nella  NPZ  (North  Pyrenean  Zone)  tra  la  microplacca  Iberica  e  l’Europa,  che  appunto  ha  dato  origine  a  prodotti  ignei alcalini, anche lamprofirici con simili caratteristiche geochimiche.  2)  La  seconda  ipotesi  implica  più  semplicemente  la  presenza  di  una  tettonica  transtensiva  legata  alle  ultime  fasi  d’oceanizzazione.  Tale  tettonica  avrebbe  creato  dei  bacini  di  pull‐apart  anche  nel  margine  continentale  della  microplacca  Adria,  dove  si  sarebbero  generati  magmi  alcalini  intraplacca.  A tal  proposito sono  stati  segnalati  basalti  ofiolitici  che  hanno  un’età  83  ±  5  Ma,  datati  con  K/Ar  (Beccaluva  et  al.,  1981)  che  testimonierebbero  il  perdurare  del  processo  di  oceanizzazione  anche  nel Cretaceo inferiore. 

Queste  due  ipotesi  possono  essere  considerate  end‐members  di  una  situazione tettono‐magmatica intermedia molto più complessa.  

A  sostegno  dell’esistenza  di  una  tettonica  a  carattere  transtensivo  che  ha  contraddistinto  le  fasi  di  apertura  dell’oceano  Ligure‐Piemontese,  esistono  dati  che  dimostrano  come  anche  la  sua  chiusura  sia  stata  caratterizzata  da una  tettonica convergente con  una  grande  componente  obliqua (Marroni & Treves, 1998).