Goccioline magmatiche intrappolate forniscono indicazioni sulla formazione della crosta terrestre parzialmente fusa
La crosta è in assoluto lo strato più esterno della Terra e costituisce meno dell’1 % del volume terrestre; composta da una gran varietà di rocce magmatiche, metamorfiche e sedimentarie, è organizzata in una serie di placche tettoniche. Le migmatiti sono rocce metamorfiche parzialmente fuse da cui si forma il granito (roccia ignea). La fusione parziale avviene solo quando alcune parti di una roccia vengono fuse e succede poiché le rocce sono riscaldate da temperature che superano i 700 °C nella profondità della crosta terrestre. La fusione parziale, fondamentale dato che è un processo centrale nell’evoluzione, è responsabile della differenziazione compositiva della crosta terrestre. L’assenza di informazioni precise circa la composizione dei fusi naturali della crosta impedisce una conoscenza ulteriore di questi processi.
Un approccio unico che integra osservazioni e lavoro sperimentale
Alcuni ricercatori che stanno lavorando al progetto NANOGRANITES, finanziato dall’UE, avevano introdotto in precedenza un approccio all’avanguardia per studiare le rocce parzialmente fuse (migmatiti) al fine di stabilire la composizione dei fusi naturali della crosta. «Gli studi sui nanograniti rappresentano il cambiamento di paradigma sulla fusione della crosta terrestre, aggiungendo nuove informazioni agli approcci sperimentali e teorici usati per oltre cinquant’anni. Ora possiamo stabilire (piuttosto che dedurre o copiare), in modo preciso e in situ, la composizione del magma prodotto in una specifica roccia in determinate condizioni», osserva Bernardo Cesare, coordinatore del progetto. Il nome nanograniti deriva dalla loro minuscola granulometria: quando si cristallizzano in un aggregato di minerali, la loro dimensione varia su una scala inferiore al micron. Le osservazioni nel tempo indicano la presenza di materiali intrappolati diversi dal granito in queste inclusioni fuse, pertanto dal 2015 i nanograniti sono denominati nanogranitoidi. «Protetti nella roccia ospitante, la presenza di nanograniti è spesso l’unico modo per dedurre che una roccia è stata fusa in modo parziale. Soprattutto, essi costituiscono l’unico strumento per esaminare i processi della formazione magmatica nella crosta e per analizzare la composizione dei fusi naturali della crosta», osserva Cesare.
Analizzando il contenuto volatile dei nanograniti
Una delle più grandi sfide è stata scoprire più informazioni circa la quantità di diversi elementi volatili che i nanograniti contengono. La composizione volatile può influenzare molto l’intervallo di temperatura in cui il magma si forma, la quantità di magma prodotto, così come la sua viscosità ed esplosività. Nel laboratorio, i ricercatori hanno riprodotto con successo la pressione e le temperature che di solito predominano nella profondità della crosta e hanno fuso di nuovo i nanograniti in minuscole goccioline. I risultati delle analisi hanno rivelato l’intera composizione chimica di specifiche rocce per quanto riguarda le concentrazioni degli elementi principali, in tracce e volatili. Questo approccio all’avanguardia di rifusione, sviluppato dall’Università di Padova, finora è stato adottato solo in tre laboratori a livello globale. Il gruppo ha condotto 60 esperimenti di rifusione di nanograniti. La fusione parziale di rocce è stata ottenuta utilizzando uno strumento cilindrico a pistone che genera pressione e temperature elevate. I campioni oggetto di studio provengono da condizioni di siti geologici ben caratterizzati. Un campione proveniva da rocce diamantifere ad altissima pressione che si trovano di solito in zone di subduzione nella profondità della crosta terrestre. Analisi dei fusi della crosta prodotti sperimentalmente hanno consentito ai ricercatori di perfezionare la banca dati geochimica dei fusi naturali della crosta, ampiamente usata dalla comunità geologica internazionale. I risultati del progetto sono stati divulgati tramite seminari, conferenze e due pubblicazioni in riviste internazionali sottoposte a revisione. «I nanograniti possono aprire nuove opportunità nella comprensione dei processi che si verificano nella crosta terrestre utilizzando metodi sperimentali, quali il metodo della rifusione derivato in origine dal nostro progetto», conclude Cesare.
Parole chiave
NANOGRANITES, magma, fusi della crosta, fusione parziale, migmatite, nanograniti
