I misteri della geologia dell'Antartide Centrale: la Catena Transantartica e il Grande Rift

Giusto un paio di anni fa parlai dei monti Gamburtseev, una enorme catena montuosa sepolta sotto la calotta polare dell'Antartide Orientale. Allora si sapeva ben poco sulle sue origini e oggi l'unica cosa che appare quasi sicura è l'età molto antica, superiore ai 500 milioni di anni: resta da capire come possa essere ancora così alta. Però non è che l'altra grande catena del Continente Bianco sia poi tanto ben compresa.

Nella presentazione di quel post scrissi che come la Gallia di Cesare, anche tutta l'Antartide può essere divisa in “partes tres” e cioè:

- Antartide Occidentale: quella a sud della Terra del Fuoco, formata da un puzzle di almeno 5 blocchi crustali di età paleozoica e mesozoica che si sono scontrati e accavallati l'uno sull'altro (la cartina qui a fianco divide ulteriormente il blocco occidentale in 3 pezzi)
- Antartide orientale, a sud dell'Australia: se ne sa pochissimo, ma dovrebbe essere un altro scudo continentale come quello africano, australiano o canadese, formato da rocce antichissime (sulle coste ce ne sono anche alcune di età ben superiore al miliardo di anni) con in mezzo appunto i Gamburtseev

- questi due blocchi così diversi sono divisi da una struttura composta dalla Catena Transantartica e dal Grande Rift Antartico sulla cui storia ed evoluzione ci sono ancora diversi dubbi

Esaminiamo attentamente sia la catena che il rift, considerandoli strettamente in relazione fra loro.

Al di sotto del Grande Rift Antartico lo spessore della crosta diminuisce fino a poco più di 20 km (nell'Antartide Orientale e in quella occidentale sono comuni valori superiori ai 40 km). Il rift inoltre contiene forti spessori di sedimenti a testimonianza dell'abbassamento del livello del terreno.

Tutte queste caratteristiche sono ricavate da rilevamenti geofisici: con la significativa eccezione delle “valli secche” la copertura glaciale è tale da nascondere persino molti picchi della catena.

La “Catena Transantartica” è un allineamento di 3000 km di imponenti montagne (le vette passano in alcuni casi i 4000 metri di altezza) tra due delle maggiori insenature che bordano lil continente: il Mare di Weddel e quello di Ross,

L'intensa attività vulcanica sul suo margine occidentale dimostra che la formazione della catena, iniziata a metà del Mesozoico, non si è ancora conclusa.

Questo sistema montagnoso esibisce alcune caratteristiche piuttosto insolite che la rendono unica nel panorama terrestre:

- le sue dimensioni sono compatibili con quelle delle normali catene orogeniche, frutto dello scontro fra due zolle, però non è un'orogene derivato dalla collisione di due zolle, bensì un sistema di rift paragonabile alla Rift Valley dell'Africa Orientale

- l'altezza delle sue vette non ha riscontro fra gli attuali sistemi di rift

- la catena e il rift si interpongono fra due aree, cioè le due Antartidi, completamente diverse fra di loro. Che i rift possano impostarsi in zone di precedente debolezza crostale è tutto sommato logico, ma che dividano due zone così diverse succede solo in Antartide.

- nella zona del Mare di Ross ci sono evidenti tracce di movimenti avvenuti nel terziario caratterizzati da una forte componente trascorrente destra che per un rift sono un po' anomali

È comunque sicuro che nel cretaceo la zona della catena transantartica era in erosione, quindi qualcosa di già sollevato c'era.

Il Grande Rift Antartico, parallelo alla catena, ha una storia ancora piuttosto dibattuta. In particolare i modelli dei vari Autori divergono non tanto sull'entità della dislocazione trasversale, quanto sulla eventuale presenza di movimenti trascorrenti e sull'età dell'espansione, secondo alcuni cretacea, secondo altri terziaria.

Le caratteristiche facilmente ricavabili dai sondaggi geofisici sono il forte spessore di sedimenti e il forte assottigliamento crostale.

Probabilmente se ci fosse meno copertura glaciale la situazione sarebbe più comprensibile, però spiegare il tutto con i modelli attualistici è davvero difficile.

A proposito dell'origine della Catena Transantartica sono stati proposte molte ipotesi. Tutte sono in grado di spiegarne alcuni aspetti. Passiamo in rassegna quelle principali:

- nella più recente, di poco meno di un anno fa, Michael Studinger ed il suo gruppo hanno proposto che la catena non sia il risultato di un sollevamento, bensì del cedimento di un plateau continentale la cui superficie era molto elevata, per cui le grandi altezze sarebbero un ricordo della situazione preesistente e non il risultato di un rift: questa ipotesi si accorda bene con i fenomeni erosivi giurassici, giustifica l'altitudine ma scarica il problema ad un'età più lontana: perchè questo plateau così elevato? L'unico esempio attuale di un plateau molto alto è il Tibet, che però si è sviluppato in ambiente orogenico: occorre quindi pensare che all'inizio la catena transantartica fosse un orogene

- movimenti verticali differenziali fra la catena e l'Antartide orientale innescati dal peso dei ghiacci: questa ipotesi darebbe conto anche della altezza dei monti Gamburtseev, che raggiungono quote più elevate di quanto ci si potrebbe aspettare per una catena della loro età

- la differenza nella rigidità dei due blocchi contrapposti: con questa si potrebbe spiegare perchè il rift si è impostato al confine fra due croste così diverse

- la lunga durata dei fenomeni (oltre 60 milioni di anni)

L'ipotesi più classica è la presenza di due pennacchi caldi di mantello, che potrebbe accordarsi bene con i fenomeni vulcanici lungo il mare di Ross e la Terra di Marie Byrd). A questi fenomeni vorrei dedicare uno spazio più ampio.

Dall'Oligocene ad oggi il mare di Ross e l'Antartide occidentale sono interessati da una forte attività vulcanica, comunque iniziata ben dopo l'innescarsi dei fenomeni di rift.

Il mare di Ross, a una delle due estremità del Rift Antartico, è caratterizzato da alti valori del flusso di calore dall'interno della Terra (ben avvertibile agli strumenti nonostante una copertura di sedimenti cretaceo – terziari spessa ben oltre i 10 km!) I vulcani sono essenzialmente allineati lungo il bordo orientale del rift. Tra questi spicca il monte Erebus, in attività permanente e sede di un osservatorio vulcanologico.

Per quanto riguarda l'Antartide Occidentale, sia la Terra di Marie Bird che la Penisola Antartica presentano parecchi vulcani cenozoici ed attuali che si situano sull'altro bordo del rift. Nella penisola antartica sono distinguibili dalle vulcaniti di arco del cretaceo. Fra tutti spicca la caldera di Deception Island, le cui eruzioni nel XX secolo hanno persino danneggiato stazioni scientifiche.

Le due zone vulcaniche vengono comunemente interpretate con la coesistenza di due plumes mantellici, uno sotto il mare di Ross e l'altro sotto la terra di Marie Byrd. Quindi il rift sarebbe il risultato della combinazione di due plumes vicini.

Sergio Rocchi, dell'Università di Pisa, ha indagato di recente sulla questione. Le due ipotesi principali sono:

- questi vulcani rappresentano un punto caldo tipo le Hawaii, sotto il quale c'è la risalita di un pennacchio caldo

- c'è invece un rift attorno al quale il continente si sta rompendo (oppure i movimenti lungo il rift sono un riflesso dei movimenti delle zolle contigue).

L'ipotesi del punto caldo è sostenuta da alcune osservazioni, in particolare da:

- chimismo dei magmi attorno al Mare di Ross

- tettonica della Marie Byrd Land, in cui c'è un regime distensivo (con formazione di horst e graben) su una zona che ha mostrato un forte sollevamento

- l'espansione del rift che appare insufficiente rispetto all'attività vulcanica (quindi non ci sarebbe una significativa evidenza di fratturazione e allontanamento di due zolle).

Una obiezione potrebbe essere che i punti caldi dovrebbero lasciare una scia a causa del movimento delle zolle: le Hawaii, il punto caldo attualmente sotto Yellowstone, la coppia di dorsali Walvis e Rio Grande nell'Atlantico meridionale sono ottimi esempi di questo. Però l'Antartide negli ultimi 40 milioni di anni è rimasta sostanzialmente ferma e quindi questa obiezione viene totalmente destituita di qualsiasi significato.

Ma il problema maggiore è che un punto caldo fisso dovrebbe avere intorno a sè una struttura a duomo, che è stata riconosciuta solo nella terra Marie Byrd mentre il sollevamento cenozoico della Catena Transantartica ha un trend lineare.

Inoltre se gli episodi estensionali principali fossero davvero mesozoici (cretacei – cosa non accettata da tutti gli Autori, come si è visto) precederebbero di oltre 30 milioni di anni il vulcanismo.

Quindi se il chimismo dei magmi incoraggia molto questa ipotesi, altre osservazioni la contrastano. Per questo nelle ricostruzioni di alcuni autori il rift antartico è un riflesso o un prolungamento di alcune dorsali mediooceaniche e quindi lo metterebbero in relazione a più lontani di fenomeni legati alla tettonica a zolle.

 In conclusione da un punto di vista geologico l'Antartide è ancora davvero un regno misterioso, dalla storia per molti versi ancora oscura e non sarà facile venirne a capo, soprattutto per alcune caratteristiche peculiari dell'area