Il vulcanismo del Permiano nelle Alpi e i rapporti fra la crosta e il mantello

Dalle Dolomiti al Piemonte, lungo il versante meridionale delle Alpi sono molto diffuse rocce magmatiche sia vulcaniche che intrusive. Le lave sono state eruttate in bacini estensionali coevi che sono stati riempiti contemporaneamente e in seguito da sedimenti continentali. Il vulcanismo del sudalpino è successivo a quello dei Massicci Cristallini Esterni tra il Monte Bianco e il Gottardo, che è chiaramente connesso con l'orogenesi Varisica) ed è avvenuto dopo la conclusione dell'evento orogenico; inoltre è associato nel tempo e nello spazio ad altre manifestazioni simili, disperse fra Boemia e Marocco, passando per Francia, Sardegna, Calabria, Pirenei e Spagna. Tutte queste manifestazioni magmatiche sono raggruppate nella provincia magmatica dell'Europa e dell'Africa di NW (EUNWA) e la loro origine è dovuta al passaggio di questo settore della Pangea sopra TUZO, la zona permanente di risalita di correnti dal mantello inferiore posta oggi sotto l'Africa.

Nelle Alpi sono stati da tempo individuati i vari megablocchi tra i quali si è svolta la collisione che ha formato l'imponente catena. Le unità geologiche possono quindi essere suddivise in europee, oceaniche e adriatiche. L'area adriatica è conosciuta anche come Sudalpino o Alpi meridionali e consiste in un basamento Paleozoico derivato da sedimenti formatisi tra Cambiano e Siluriano, successivamente coinvolti nell'orogenesi ercinica (o, come è meglio chiamarla, varisica). L'impulso orogenico principale ha portato questi sedimenti in profondità nella crosta, dove sono stati metamorfosati principalmente nel Carbonifero inferiore. Nel Carbonifero superiore nuovi movimenti li hanno riportati in superficie, e dall'inizio del Permiano al Cenozoico medio (da 300 a 30 milioni di anni fa) su queste rocce si è depositata la spessa serie sedimentaria del Sudalpino. Alla base della sequenza troviamo prodotti magmatici sia effusivi che intrusivi di una attività durata un pò più di una ventina di milioni di anni all'inizio del Permiano, che meritano una attenzione speciale a causa del loro particolare significato geotettonico.     

LE ROCCE MAGMATICHE PERMIANE DEL SUDALPINO

All'inizio del Permiano nell'area che poi è diventata il settore meridionale delle Alpi tra le Dolomiti e il Piemonte si è formato un sistema di faglie grazia al quale si è individuata una serie di bacini separati l'uno dall'altro. In questi bacini si sono sedimentati spessori non irrilevante di depositi continentali contenenti lave alcaline o calcalcaline (principalmente rioliti e riodaciti). L'associazione tra bacini e lave ne suggerisce una connessione. Questa carta, presa da [1], ne mostra la distribuzione.

Da Est a Ovest le troviamo nel gruppo vulcanico Atesino, nelle Alpi Bergamasche (bacini orobici e Val Trompia – Val Caffaro) e nell'area tra Ticino, Piemonte e il NW lombardo, conosciuta come zona Sesia - Lanzo, dove è stata riconosciuta la presenza di grandi strutture come quella di Lugano – Valganna e le radici di una enorme caldera, nota come supervulcano della Valsesia [2]. Appartengono alla Zona Sesia Lanzo anche alcuni dei più famosi graniti italiani, i Graniti della Serie dei Laghi sulla sponda orientale del Lago Maggiore, fusi magmatici intrusi in una sequenza sedimentaria metamorfosata poco prima, durante l'orogenesi varisica, anche in quei tempi interessata dalla messa in posto di graniti. 

Ancora più a ovest la zona Ivrea-Verbano rappresenta una sezione crustale completa, dominata da corpi intrusivi mafici (gabbri e dioriti) del Permiano inferiore, intrusi in migmatiti (rocce miste, formate da una commistione fra un magma e dalle rocce metamorfiche in cui si è intruso) del Carbonifero.

La zona Ivrea-Verbano e la zona Sesia - Lanzo rivestono un interesse geologico particolare perchè sono le uniche aree dove sono visibili parti profonde, medie e ancora più superficiali della crosta del dominio sudalpino. La loro giustapposizione è posteriore all'orogenesi varisica, e precede l'orogenesi alpina in quanto si è realizzata proprio durante il periodo in cui era attivo il vulcanismo Permiano.

L'età di tutte queste rocce magmatiche si colloca fra 290 e 260 milioni di anni fa [1], diciamo una quindicina di milioni di anni dopo le ultime fasi dell'orogenesi varisica e la loro associazione con eventi associati alle ultime fasi della compressione che ha formato la catena ercinica è parecchio improbabile, anche se era stata invocata perchè alcuni di questi magmi mostrano una affinità calcalcalina tipica delle zone di scontro fra zolle. 

In Piemonte e Ticino, dove troviamo sia rocce intrusive che effusive, vediamo che i graniti dei laghi e le intrusioni nella crosta della zona Ivrea-Verbano sono coeve o leggermente più antiche della attività vulcanica subaerea. La messa in posto dei graniti corrisponde anche ad un episodio di metamorfismo della crosta media e superiore.

Il magmatismo del sudalpino è più giovane di quello dei “massicci cristallini esterni” delle Alpi, diffusi tra Monte Bianco e Gottardo, la cui origine è invece sicuramente da addebitare allo scontro fra le zolle che hanno formato l'orogene Varisico.

IL VULCANISMO PERMIANO NON È ESCLUSIVO DEL SUDALPINO

Il vulcanismo del Permiano inferiore è diffuso ben oltre quello che diventerà il sudalpino, nella zona di cerniera fra Laurasia e Gondwana dove erano posti i blocchi oggi appartenenti all'area mediterranea e a ciò che la circonda.
A nord della linea insubrica, che segna il confine fra le unità adriatiche (sudalpino) e quelle europee (Austoalpino) e quindi è la cicatrice del contatto che ha generato le Alpi, troviamo una serie di corpi gabbrici o dioritici sparsi lungo tutta la fascia al confine fra Italia e Svizzera dal Vallese allo Stelvio.

Andando un pò più in là, in quei tempi si stava formando una parte consistente del batolite Sardo – Corso e delle sue appendici che sono state separate dal corpo principale solo in un passato geologicamente molto recente a causa dalla formazione del Bacino Ligure Provenzale nel Miocene (il massiccio dell'Esterel in Costa Azzurra) e del Tirreno nel Pliocene quelli della Calabria (Sila e Serre). L'attività magmatica del batolite sardo – corso è iniziata ben prima del limite Carbonifero / Permiano e all'inizio del Permiano risalgono la parte finale della sequenza principale, la U2, e la terza, la U3 [3]. Anche i massicci calabri sono databili al passaggio Carbonifero – Permiano e a tempi immediatamente successivi.

Possiamo andare ben oltre: rocce vulcaniche ed intrusive del Permiano inferiore sono diffuse in una vasta area tra Repubblica Ceca, Francia, Pirenei, Spagna e Marocco. Tutte sono state inserite nella provincia magmatica europea e del NW africano. L'EUNWA non può definirsi una “grande provincia magmatica (LIP)", ma è significativo notare come un magmatismo di LIP era attivo contemporaneamente intorno all'odierno mare del Nord, i basalti dello Skagerrak, distribuiti tra Scozia, Norvegia meridionale, Danimarca e Germania. 
Questa carta, presa da [4], ne mostra la larga diffusione (per riferimento si distingue bene la Sardegna sotto la scritta "EUNWA"). 

LA GENESI DEI MAGMI DELLA EUNWA

La messa in posto nelle Alpi meridionali e non solo di importanti volumi di magma nella crosta inferiore e la loro composizione dimostra un pesante coinvolgimento del mantello terrestre in questa attività magmatica. Quindi, considerando che l'area all'epoca si trovava in una zona equatoriale, la presenza dei magmi di EUNWA può essere messa in relazione con il movimento della Pangea sopra TUZO, una delle due zone di risalita permanente nel mantello, i Superswell o LLSVP (Large Low Shear wave Velocity Provinces - grandi province a bassa velocità delle onde di taglio) del mantello terrestre che oggi sono posti sotto l'Africa e il Pacifico meridionale. In questo post ho parlato del passaggio di Baltica sopra TUZO e della conseguente formazione delle Large Igneous Provinces paleozoiche europee. EUNWA e i basalti dello Skagerrak rappresentano la fase permiana di questo passaggio. 
La carta presa da [5] mostra TUZO oggi: l'area dell'EUNWA all'epoca era più o meno alla stessa longitudine ma molto più a sud, in posizione equatoriale, proprio al di sopra di questo superswell.

La domanda è se questo vulcanismo possa far parte di un quadro tettonico particolare o no. 

È molto probabile, ma siccome la faccenda diventerebbe troppo lunga, ne parlerò nel prossimo post. 

[1] Schaltegger e Brack (2007) Crustal-scale magmatic systems during intracontinental strike-slip tectonics: U, Pb and Hf isotopic constraints from Permian magmatic rocks of the Southern Alps. Int J Earth Sci (Geol Rundsch) 96,1131–1151
[2] Quick et al (2009) Magmatic plumbing of a large Permian caldera exposed to a depth of 25 km. Geology 37, 603-606 
[3] Casini et al (2015) Evolution of the Corsica–Sardinia Batholith and late-orogenic shearing of the Variscides. Tectonophysics 646, 65–78
[4] Segev (2002) Flood basalts, continental breakup and the dispersal of Gondwana: evidence for periodic migration of upwelling mantle flows (plumes) EGU Stephan Mueller Special Publication Series, 2, 171–191, 2002
[5] Burke (2011) Plate Tectonics, the Wilson Cycle, and Mantle Plumes: Geodynamics from the Top. Ann Rev Earth Planet Sci 39, 1–29.