Corso di Geologia

Argomento: TETTONICA GLOBALE


INDICE


  07.1.2 - Margini di megasutura

Per inquadrare i margini di megasutura in una prospettiva corretta vanno preliminarmente discussi l’origine e l’evoluzione del concetto di subduzione. In una documentata analisi, Trumpy (1975) parte dalla considerazione che la nozione di subduzione venne introdotta per primo da Ampferer (1906) e che le sue idee furono seguite negli anni successivi da molti geologi alpini che notarono che nelle loro sezioni geologiche la larghezza della copertura sedimentaria era notevolmente in eccesso rispetto alla superficie del relativo basamento. Queste considerazioni portarono alla convinzione che un consistente volume di  basamento, presumibilmente sialico, veniva «inghiottito» a grandi profondità (Verschluc kung). 

In seguito Amstutz (1951, 1957) introdusse il termine equivalente in francese (subduction) poi anglicizzato da White et al. (1970) per diventare parte essenziale della nomenclatura originatasi dallo sviluppo dei concetti di tettonica a zolle. Nella sua nuova accezione il termine non corrispose più all’originale concetto alpino che lo legava alla nozione di una litosfera sialica sub- dotta, ma indicò una zona dove una litosfera prevalentemente oceanica viene subdotta. In questo modo la subduzione di crosta continentale, caratterizzata dalla tendenza a «galleggiare», assunse una trascurabile importanza nei casi di collisione continentale.


Come Trumpy ha precisato, nelle zone di subduzione alpine la parte superiore del basamento sialico viene coinvolta ma il fenomeno è visibile solo a piccola scala. Sebbene sia difficile dimostrare la subduzione di litosfera continentale in profondità, è tuttavia possibile dedurne la presenza sia dalle ricostruzioni palinspastiche che dai recenti terremoti (v. I.aubscher, 1974, Panza et al., 1980. Se la subduzione di litosfera continentale è soltanto dedotta, la subduzione di litosfera oceanica lungo la zona di Benioff (subduzione B) è comprovata da una documentata evidenza sismologica.
Nelle megasuture meso-cenozoiche  possiamo differenziare quattro fondamentali tipi di margine che hanno in gran parte significato analogo ai margini di zolla.

1) Margine esterno di zona di Benioff o di subduzione B. E’ una zona dove la zolla di litosfera oceanica si immerge sotto la zolla continentale sialica. Attualmente le zone attive di subduzione B sono accompagnate da terremoti superficiali/intermedi/profondi e/o da una deformazione principale di età cenozoica. I sismologi stanno studiando la dinamica di queste zone in grande dettaglio (Sykes, 1972; Oliver et al., 1973). Sezioni schematiche di zone di subduzione B ricavate da profili sismici a riflessione in esse sono visibili lo scollamento (dècollernent) superficiale o l’asportazione di sedimenti dal tetto della crosta oceanica basaltica. Lo spessore dei sedimenti, il rapporto tra la velocità di sedimentazione e la velocità di sprofondamento della zolla e le proprietà reologiche delle rocce deformate determinano una grande variabilità di stili tettonici che si possono osservare nelle zone di accrezione dei margini convergenti e che vanno dallo stile ad embrici della Fossa di Giava a quello risultante dalla combinazione di strutture embriciate e faglie listriche normali con «crescita» nell’offshore della Colombia fino allo stile più semplice di pieghe di scollamento delle Barbados (Biju Duval et al., 1984). Sono inoltre noti profili sismici a riflessione in cui la crosta oceanica appare coinvolta senza dubbio alcuno in processi di subduzione (Kroenke, 1972; Kulm et al., 1973); o in cui il processo di subduzione cenozoica può essersi già esaurito come si osserva nella Fossa di Palawan (Isole Filippine) dove la zona di subduzione è stata ricoperta già nel tardo Miocene da sedimenti più recenti.
In alcuni casi la deformazione delle zone di subduzione B pare sia avvenuta in un regime ad alta pressione di porosità descritto, ad esempio, da Shouldice (1971) per la zona di subduzione al largo dell’Isola di Vancouver. I sedimenti oceanici che raggiungono la zona di subduzione conservano quasi integra la loro porosità e il relativo contenuto in acqua in quanto essi sono solo parzialmente consolidati. Questi caratteri potrebbero essere all’origine della formazione dei «mélanges» costituiti da pacchi di sedimenti semiconsolidati strappati dal sottostante basamento oceanico; in realtà i mélanges sono spesso difficilmente differenzia- bili dai grandi accumuli da frana indotti dalla tettonica (olistostromi) che frequentemente si trovano lungo le scarpate sottomarine dei margini attivi. Un altro dato in accordo con il regime di alta pressione di porosità è quello della presenza di grandi volumi d’acqua nella sottostante crosta oceanica, acqua che si è prodotta durante il raffreddamento di basalti e di intrusioni poco profonde nel corso della formazione di nuova crosta oceanica (Fyfe, 1974, 1976). Se ne dedurrebbe che la superficie di una zolla in subduzione contiene generalmente grandi quantità d’acqua e si trova in un regime di alta pressione di porosità (Von Huene e l_ee, 1982). Queste caratteristiche favorirebbero una subduzione «silenziosa», praticamente senza frizione, e spiegherebbero perché gli epicentri dei terremoti vengono registrati soltanto all’interno di parti più rigide della zolla.


2) Margine esterno di zone ceno-mesozoiche di tipo Ampferer o zone di subduzione A. E’ una zona dove una parte di crosta sialica può trovarsi subdotta a profondità intermedie, al di sotto dell’area di megasutura, e dove si formano scollamenti per pieghe a grande scala e vasti sovrascorrimenti della sovrastante copertura sedimentaria. Un esempio probante di subduzione A viene dalle Montagne Rocciose del Canada Occidentale; le ricostruzioni da sezioni geologiche basate su dati di sismica a riflessione indicano che l’ampiezza della copertura sedimentaria è sostanzialmente in eccesso rispetto al substrato continentale sottostante (BalIy et al., 1966; Gordy et al., 1975). Poiché tutti i dati escludono i convenzionali scivolamenti gravitativi da aree sollevate (Bally, 1981), si può dedurre che sia sottoscorsa quella parte di crosta continentale, precedentemente assottigliata, che si trovava al di sotto della «miogeosinclinale paleozoica» della futura cordigliera canadese.
I caratteri di una tipica subduzione A si ritrovano nella zona esterna (sensu Kober, 1928) della catena paleozoica delle Ouachita e degli Appalachi (Roeder, 1978; Harris et al., 1981; Cook et al., 1983; L.aroche, 1983). Le ricostruzioni paleotettoniche nell’area alpina (Laubscher, 1965; Trumpy, 1969) provano l’esistenza di un processo di subduzione di crosta sialica. Alcuni autori vedono la subduzione A come un processo subordinato ma lo collegano, correttamente, ad una collisione continentale come già anticipato da Argand (1924). Alcune zone di subduzione A quali quelle delle Alpi, dell’Himalaya e di Zagros, formatesi per collisione continentale, farebbero seguito a zone di subduzione B, già attive prima della collisione.

Lo stile di deformazione strutturale delle zone di subduzione A varia in ragione delle differenze di duttilità all’interno del pacco di sedimenti coinvolti nella deformazione. Velocità di subduzione e quantità di crosta sialica coinvolta nella subduzione A sono notevolmente inferiori ai valori relativi alla crosta oceanica nel caso della subduzione B. I meccanismi del processo di subduzione A appaiono poco chiari, ma le riserve concettuali, oltre che le difficoltà meccaniche, relative alla subduzione di sostanziali porzioni di litosfera continentale, sono in parte superate dalla semplice osservazione che in ogni caso viene subdotta una crosta continentale precedentemente assottigliata. Tuttavia c’è sempre stata molta riluttanza da parte dei teorici della tettonica a zolle ad accettare la subduzione A. Essi sostengono, infatti, che la forte tendenza al «galleggiamento » da parte della crosta continentale dovrebbe impedire una subduzione quantitativamente significativa.
Molnar e Gray (1979) ritengono che porzioni cospicue di crosta continentale (crosta inferiore) possono essere subdotte soltanto nel caso in cui vengano separate dalla soprastante crosta superiore. Questi autori pensano che le stesse forze gravitazionali che agiscono sulla litosfera oceanica in subduzione potrebbero spingere la litosfera continentale, priva della parte superiore (crosta continentale leggera), giù verso l’astenosfera. Tale “spinta” sarebbe contro- bilanciata dalla tendenza al galleggiamento della crosta continentale leggera. In simili circostanze e sulla base di assunzioni di varia natura, potrebbe essere subdotta una parte di crosta continentale compresa tra pochi km e 330 km di lunghezza. Questi valori dipendono dagli spessori di crosta continentale inferiore che possono essere scollati durante la subduzione. Il modello elaborato da Bird et al. (1975) e Bird (1978) descrive una situazione termica e meccanica capace di determinare la «delaminazione» di litosfera subcrostale che avverrebbe con l’inserimento o l’
Come geologi possiamo quindi continuare a raccogliere dati che possano dare una spiegazione del reale raccorciamento osservato nelle catene montuose.


3) Margine esterno di tettonica trascorrente (lungo faglie trasformi). Si trova in alcune aree quali ad es. la California meridionale e la Nuova Zelanda dove la zona di megasutura è attraversata da un sistema di dorsali e di faglie trasformi che si sovrappongono a zone precedentemente compresse.

4) Zona di inviluppo intorno ad intrusioni ignee felsiche. I tipi di margine prima proposti non sono applicabili alla Mongolia e alla Cina (Terman, 1974; People’s Republic of China, 1975, 1976; Bally et al., 1980), dove le zone di subduzione B del Pacifico occidentale non hanno un’equivalente fascia di subduzione A. In queste regioni il margine occidentale della megasutura è dato dal limite più occidentale di una fascia di intrusioni mesozoiche. Il margine della fascia di intrusioni è adiacente a ciò che costituiva l’avanpaese mesozoico e cenozoico, dominato da tettonica trascorrente e distensiva (Dewey e Burke, 1973; Terman, 1974; People’s Republic of China, 1975, 1976; Molnar e Tapponier, 1975). Questo suggerirebbe il fatto che la deformazione dell’avanpaese è solo marginalmente legata allo sviluppo delle megasuture.