Il Cratone dell'Europa Orientale (EEC – Est European Craton) comprende l'area fra la Scandinavia e il Mar Nero che una volta si chiamavano Scudo Baltico e Scudo Sarmatico. Oggi tettonicamente stabile, ha una lontana storia molto complessa ed agitata in cui una serie di blocchi, alcuni di età archeana, vecchi di oltre 2,5 miliardi di anni e unità paleoproterozoiche, quindi più recenti, si sono prima uniti e poi divisi. Dopo una sua prima amalgamazione 2.5 miliardi di anni fa, il continente così formato è stato interessato da fenomeni distensivi che hanno cercato di smembrarlo quando è passato sopra ad una zona di risalita di magmi dal mantello terrestre. La sua amalgamazione finale è avvenuta nel tardo Paleoproterozoico, 1.9 miliardi di anni fa.
La definizione delle strutture dell'EEC è stata uno dei principali obbiettivi di studio dei geologi e dei geofisici russi, e ha portato ad una nuova e più chiara visione della definizione e della storia dei blocchi che lo compongono, con il riconoscimento dell'enorme orogene collisionale intracontinentale di Lapponia, Russia centrale e Baltia meridionale. I risultati di questi lavori sono stati riportati in un interessantissimo volume delle Special Publications della Geological Society of America, il n.510, curato da Michael V. Mints, della Accademia delle Scienze Russa.
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| il Cratone dell'Europa Orientale secondo Bogdanova 1993 |
Il cratone stabile dell'Europa dell'Est (EEC) riecheggia la presenza di Baltica, uno dei vari continenti derivati dalla fratturazione del supercontinente Rodinia; Baltica è rimasta da sola per qualche centinaio di migliaia di anni ma poi le si sono attaccate altre masse continentali durante l'amalgamazione della Laurasia: Avalonia lungo la Zona di sutura Trans – Europea (o Margine di Tornquist), lunga più di 2000 km dal Mare del Nord al mar Nero, Laurentia tra Scozia e Norvegia lungo la fascia delle Caledonidi e gli Urali ad E. che marcano lo scontro con Siberia. Nella parte più a NE, tra Urali e Oceano Artico, circa 500 milioni di anni fa Baltica divenne per un po' di tempo un margine attivo in cui si è consumato parte di un oceano e si è formata la fascia delle Timanidi (≈ 500 Ma), oggi tagliata bruscamente proprio dagli Urali. Tutte queste vicissitudini ne hanno modificato i bordi, mentre l'interno è rimasto come quasi 2 miliardi di anni fa.
3 puntualizzazioni per incominciare:
1. Baltica corrisponde alla totalità dell'EEC, ed è un qualcosa di molto più recente rispetto agli avvenimenti che racconto qui. Baltia invece si riferisce alla parte NW dell'EEC
1. I tempi sono spesso indicati in Ga (giga-anni fa). Dire 1 Ga vuol dire “un miliardo di anni fa”
2. quasi tutti i blocchi principali di età archeana e paleoproterozoica sono chiamati microcontinenti: questa definizione è molto buona per le masse granitiche composte da crosta di tipo tonalitico – trondhjemitico - granodioritico (TTG), probabilmente derivate dalla fusione parziale di rocce più basiche in condizioni di flusso di calore molto alto o dal rimaneggiamento di graniti preesistenti, ma viene applicata lo stesso ad altre parti dell'EEC che probabilmente erano archi magmatici sul tipo di Filippine, Marianne o Giappone.
I MAGGIORI BLOCCHI CHE FORMANO IL CRATONE DELL'EUROPA DELL'EST
Il Cratone dell'Europa dell'Est è formato da 3 blocchi principali nei quali troviamo alcune delle rocce più antiche ora presenti sulla superficie terrestre: Sarmatia, Volgo – Uralia e Baltia, come si vede dalla carta ripresa da (1)
SARMATIA è composta da alcuni blocchi archeani. La sua geologia è ancora poco conosciuta, ma alcune caratteristiche sono ben chiare: la figura qui accanto mostra la storia della sua parte orientale, ripresa da (2), dove la greenstone belt di Vorontsovka è frapposta fra due microcontinenti, il Kursk a N e il Kophior a S (le greenstone belt sono fasce archaeane o proterozoiche di rocce mafiche e ultramafiche, che come le attuali ofioliti si sono formate in oceani, archi insulari o bacini di retroarco). Kursk e Kophior formavano un singolo continente, in cui un plume di caldo materiale del mantello ha provocato un regime di estensione 2.15 by Ga, producendo delle depressioni tettoniche che si sono riempite di lave alcaline e sedimenti, con anche una sporadica produzione di crosta di tipo oceanico e di eruzioni simili ai Trappi del Deccan. Pochi milioni di anni dopo un nuovo regime compressivo ha schiacciato di nuovo Kursk e Kophior l'uno contro l'altro lungo l'orogene collisionale intracontinentale di Bryansk – Kursk – Voronezh. Nella parte settentrionale di Sarmatia le fasce vulcanico – plutoniche di Osnitsa – Mikashevichi (lunga 800 km) e di Serpukhov testimoniano la presenza di un margine continentale attivo di tipo andino tra 2.1 e 0.9 Ga.
VOLGO – URALIA ha una crosta spessa 60 km ed è tipica per gli “Ovoidi”, strutture tettoniche a ovali larghe tra 300 e 600, che arrivano fino all'interfaccia crosta – mantello e che visti in verticale assomigliano a dei vasi. Li vediamo in questa figura tratta da (3). Sono delimitati da faglie inverse lungo le quali sono stati sovrascorsi da quanto stava all'esterno.
Al centro degli ovoidi troviamo aree ribassate riempite da rocce mafiche e sedimenti successivamente metamorfosate in modo molto spinto.
Attualmente la spiegazione più convincente sulla loro origine è che siano resti di sistemi di rift in cui si sono messe in posto delle Grandi Province Magmatiche, successivamente sottoposte a fenomeni di compressione e raccorciamento piuttosto particolari.
È possibile che i raccorciamenti siano avvenuti in presenza di alto flusso di calore da cui il metamorfismo spinto
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| La collisione archeana di Kola e Carelia da (4) |
BALTIA è il risultato di un lungo processo di amalgamazione. Nella sua parte orientale il continente di Kola – Karelia è a sua volta l'unione di due masse continentali, Kola e Carelia, in mezzo alle quali troviamo almeno 8 diversi terranes di varia origine (fondo marino creato da una dorsale a bassa velocità di espansione, rocce plutoniche, vulcaniche e sedimentarie di archi collisionali, bacini di retroarco). Il risultato dello scontro è stato, ancora nell'archeano, l'orogene accrezionale – collisionale delle Belomoridi, messo in posto sul margine del continente di Kola, mentre quello della Carelia era un margine passivo. Tutto questo dimostra che anche 2,8 miliardi di anni fa c'era una tettonica a zolle simile a quella attuale.
In America settentrionale ci sono delle aree correlabili con Kola – Carelia a W della fascia orogenica trans – Hudsoniana.
Le altre parti di Baltia sono più giovani: a est del fronte delle Caledonidi nella maggior parte della Scandinavia si estende per oltre 1 milione di kmq il composito orogene delle Svecofennidi, che si è formato quando una massa continentale ancora sconosciuta si è scontrata circa 2 Ga contro Kola – Carelia, il cui margine meridionale fece da margine attivo.
Nella parte meridionale della penisola Scandinava le Svecofennidi sono diventate il margine attivo dello scontro fra Baltia e Amazonia, formando circa 1 miliardo di anni fa l'orogene Sveco – norvegese, che fa parte della fascia orogenica di Grenville, oggi dispersa in mezzo mondo (fino ad Australia ed Antartide) ed una delle principali strutture conseguenti alla formazione del supercontinente di Rodinia.
LAUROSCANDIA E IL GRANDE OROGENE DI LAPPONIA – RUSSIA CENTALE E SUD BALTIA
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| Lauroscandia nel supercontinente Nuna 2 miliardi di anni fa, da (5) |
Baltia e Volgo – Uralia si sono unite prima del limite Archeano – Paleoproterozoico, circa a 2.5 Ga, ben prima della formazione delle Svecofennidi. A quei tempi erano unite nella Lauroscandia a buona parte delle aree oggi facenti parte dell'America Settentrionale. È ancora incerto se anche Sarmazia fosse unita a loro. Circa 2 miliardi di anni fa Lauroscandia era una delle componenti del supercontinente noto come Nuna o Columbia.
Le catene a pieghe Archeano – Proterozoiche di Europa Orientale e Nord America formano un puzzle ampiamente dibattuto e per la cui soluzione sono state avanzate nel tempo parecchie idee ed interpretazioni diverse. Solo nel 2004 è arrivata la soluzione oggi considerata definitiva. La struttura più prominente è l'arcuato orogene di Lapponia - Russia Centrale e Baltia Meridionale, lungo 3000 km e largo tra 400 e 1000 km, che va dalla Lapponia alla Bielorussia, la cui esistenza è stata avanzata solo dagli anni '70.
Lauroscandia è stato un continente dalla vita lunga ma non tranquilla: poco dopo la sua formazione, la deriva l'ha portata sopra un plume del mantello: si sono formati dei rift che l'hanno fratturata, più o meno lungo le strutture dei precedenti eventi accrezionali; alcuni di questi rift hanno persino formato piccoli bacini oceanici sul tipo del Mar Rosso.
La figura, presa da (6) mostra come nel settore Lappone il nuovo regime estensionale / transcorrente si sia sovraimposto sulla vecchia fascia delle Belomoridi (i terreni vecchi sono in marrone, quelli derivati dall'apertura in verde e giallo).
Anche in questo caso si evidenzia la presenza di alcuni eventi di Large Igneous Provinces, delle quali una viene messa in relazione con l'evento di Shunga, nel quale troviamo il più antico accumulo di sedimenti ricchi in materia organica, la “shungite”, nota purtroppo più per le superstizioni che la accompagnano che per il suo particolare significato. Anche in Groenlandia troviamo situazioni analoghe.
Questo stadio estensionale è durato fino a circa 2 Ga, dopodichè si è innescato un ambiente compressivo, i cui primi effetti sono la definitiva collisione fra Sarmatia e Volgo – Uralia, lungo la fascia orogenica del Voronezh settentrionale.
In attesa dello scontro con Baltia su Sarmatia iniziò l'attività dei margini di tipo alpino di Osnitsa – Mikashevichi e Serpukhov.
Alla fine la compressione ha definitivamente chiuso i vecchi sistemi di rift della Lauroscandia e si è formato l'orogene di Lapponia - Russia Centrale e Baltia Meridionale, la cui costruzione si è conclusa a 1,7 Ga. Questa struttura continua nell'attuale America Settentrionale, tra il bordo settentrionale e occidentale della baia di Hudson fino al Wyoming, dove è conosciuto come l'orogene Trans – Hudsoniano.
La parte europea e quella americana sono però molto differenti: in Europa c'è stata la chiusura di piccoli bacini, non sempre oceanici, mentre in Nord America si vede un vero ciclo di Wilson con la formazione e la chiusura di un grande bacino oceanico
Dopo questo importante evento orogenico le aree appartenenti al Cratone Est Europeo sono diventate stabili, anche se hanno subito fra Neoproterozoico e Paleozoico diversi eventi di rift che non hanno provocato maggiori eventi tettonici, e le vicende che hanno coinvolto i suoi margini durante l'amalgamazione della Laurasia e di cui ho brevemente parlato all'inizio del post.
(1) Bogdanova, S.V., 1993, Segments of the East European craton, in Gee, D.G., and Beckholmen, M., eds., EUROPROBE in Jablonna 1991, Warszawa, Poland: Institute of Geophysics, Polish Academy of Sciences and European Science Foundation, Polish Academy of Sciences, p. 33–38
(2) Mints et al., 2015 Middle Paleoproterozoic Bryansk - Kursk - Voronezh intracontinental collisional orogen. GSA Sp.Pub. 510, 155-169
(3) Mints et al. 2015 Neoarchean Volgo-Uralia continent GSA Sp.Pub. 510, 131-153
(4) Mints et al. 2015 Mesoarchean Kola-Karelia continent GSA Sp.Pub. 510, 15-74
(5) Mints 2015 Evolution and major features of the Early Precambrian crust of the East European craton GSA Sp.Pub. 510, 333-354
(6) Daly et al. 2006 The Lapland - Kola orogen: Palaeoproterozoic collision and accretion of the northern Fennoscandian lithosphere. Geological Society, London, Memoirs 32,579-598
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