La Provincia magmatica Romana

Agli inizi del XX secolo la Provincia magmatica Romana (PMR) è stata definita come la più grande regione a vulcanismo potassico, che si estende dalla Toscana del Sud fino all’area Campana (Washington 1906). La PMR è formata da grandi complessi vulcanici (Vulsini, Sabatini e Colli Albani) che nel complesso hanno eruttato circa 900 Km³ di materiali, in un lasso di tempo compreso tra 800 Ka e meno di 20 Ka.

Nella parte Nord gli edifici vulcanici si sovrimpongono alle rocce magmatiche della Provincia Magmatica Toscana (PMT), inoltre si ha l’evidenza di ibridazione tra i prodotti di queste due provincie in numerose zone.

La zona Sud della PMR è delimitata dalla linea tettonica Ancona-Anzio, un importante struttura con andamento NE-SW che attraversa la catena Appenninica.
L’attività vulcanica della PMR è stata per lo più esplosiva, con numerose eruzioni Pliniane e associati collassi calderici. Le rocce consistono per lo più in coltri ignimbritiche e depositi piroclastici e scarse colate laviche.

Le spesse coltri ignimbritiche sono molto abbondanti e interessanti, sia da punto di vista geologico che storico in quanto esse formano piccoli plateau, con pareti molto ripide che sono stati utilizzati per la costruzione di numerose città (Orvieto, Civita di Bagnoregio ecc). Il moderato grado di addensamento di tali rocce inoltre ha permesso il loro utilizzo come materiale da costruzione sin dall’epoca etrusca.

Petrograficamente, le rocce della PMR sono per lo più fortemente sottosature e ultrapotassiche; in alcune zone si hanno anche rocce sature e sovrassature potassiche, soprattutto nella zona dei Vulsini e di Vico. Rocce evolute (Tefrifonoliti, fonoliti e trachiti) prevalgono sulle rocce mafiche poco evolute, ad eccetto che nella zona dei Colli Albani dove i prodotti vulcanici variano da tefriti e leucititi fino a fono tefriti.

I centri vulcanici della PMR si sono sviluppati in una regione caratterizzata fin dal Miocene-Quaternario da una tettonica estensionale, legata alla migrazione verso Est della catena Appenninica e alla contemporanea aperture del Mar Tirreno. Tutta la zona è caratterizzata da bacini Miocenici-Pliocenici con orientazione NW-SE sviluppatisi lungo sistemi di faglia normali e successivamente intersecati di sistemi di faglie orientate NE-SW. Entrambi i sistemi di faglia rappresentano zone di debolezza lungo cui i magmi della PMR si sono messi in posto. Le rocce pre-vulcanismo Romano sono formate da coperture sedimentarie alloctone (Falda Toscana, dominio Umbro-marchigiano e sedimenti marini e continentali Miocenico-Quaternari.

Si ipotizza che la genesi dei magmi della PMR sia legata a vari gradi di fusione parziale, in condizioni di pressione variabile, di un mantello Iherzolitico arricchito in flogopite da processi metasomatici. I dati geochimici hanno messo in evidenza che il metasomatismo potrebbe essere dovuto all’aggiunta di materiale marnoso nel mantello; questo richiede però una zona di subduzione al di sotto della PMR. I tempi di questi processi metasomatici sono molto dibattuti (secondo alcuni si sarebbero verificati 2.0 Ma fa mentre secondo altri in tempi relativamente recenti).

Le rocce della PMR assomigliano in certa misura alle rocce kamafugitiche della Provincia magmatica Intra-Appenninica, soprattutto per quanto riguarda l’andamento degli elementi in traccia e degli isotopi radiogenici. Questa somiglianza ha suggerito l’ipotesi che per le due provincie magmatiche si siano avuti gli stessi processi metasomatici. Tuttavia le differenze di saturazione, nel rapporto K₂O/CaO, nei valori di CaO, Al₂O₃ e Na₂O indicano che la sorgente mantellica, la natura dei materiali metasomatizzanti o il grado di fusone parziale siano in certa misura diversi.

Alla’interno della provincia magmatica romana si possono distinguere due distretti vulcanici: il distretto vulcanico dei Vulsini, e il distretto vulcanico dei Colli Albani.

Approfondimenti

Per approfondire l’argomento trattato in questo post si consigliano il seguente testo:

Distretto vulcanico dei Vulsini

I Monti Vulsini sono un grande distretto vulcanico, formati da numerosi centri vulcanici, posti a nord della PMR. I prodotti vulcanici sono costituiti prevalentemente da coltri ignimbritiche e prodotti piroclastici e rare colate laviche con composizione potassica e ultrapotassica, dispersi in una area di 2200 Km². 
Le eruzioni sono avvenute in oltre 100 centri vulcanici, incluse tre grandi caldere e una grande depressione tettonica (zona di Bolsena). Il vulcanismo si è sviluppato lungo bacini Hors e Graben di età Pleistocenica (Graben di Siena-Radicofani, Graben di Paglia-Tevere, Graben di Cetona e Graben di Razzano) a partire da 0.6 Ma fino a circa 0.15 Ma. Le rocce pre Vulsini sono formate principalmente da coperture sedimentarie Liguri, Toscane e Umbro-marchigiane al di sopra di un basamento metamorfico. Queste rocce si rinvengono comunemente sotto forma di xenoliti nei depositi piroclastici dei Vulsini (soprattutto nei centri vulcanici di Montefiascone e Latera).

Il complesso dei Vulsini è suddiviso in quattro centri vulcanici principali: Plaeo-Bolsena, Bolsena, Montefiascone e Latera:

Paleo-Bolsena (da circa 0.6 a 0.45 Ma)

Il centro eruttivo di Paleo-Bolsena è costituito da colate laviche latitiche, trachitiche, tefrifonolitiche e fonolitiche, da scorie stromboliane, depositi pliniani di ricaduta e ignimbriti che affiorano solamente nelle zone marginali del distretto dei Vulsini, direttamente al di sopra del substrato carbonatico.

Bolsena (da circa 0.49 a 0.32 Ma)

Il contro eruttivo di Bolsena è costituito da colate laviche, depositi stromboliani, numerosi depositi pliniani, spesse coperture ignimbritiche e prodotti idromagmatici (da tefriti leucitiche a trachiti e fonoliti e in maniera minore latiti e shoshoniti) eruttati dalla depressione del Bolsena e affiornati nelle zone est del distretto dei Vulsini. I migliori esempi delle coperture ignimbritiche del Bolsena si rinvengono nelle zone di orvieto e Bagnoregio, dove le coltri ignimbritiche formano dei piccoli plateaux alla cui sommità si trovano le città di Orvieto e di Bagnoregio.

Montefiascone (da circa 0.3 a 0.2 Ma)

Il centro di Montefiascone è formato da numerosi centri eruttivi sviluppatisi attorno ad una caldera di 2.5 Km di diametro. I vari centri hanno prodotto colate laviche, ignimbriti, prodotti idrovulcanici e scorie stromboliane. I vari prodotti presentano una composizione tefri-leucitica e basanitica. Si rinvengono anche xenoliti lavici ricchi in melilite e kalsilite. 

Latera (da circa 0.38 a 0.15 Ma)

Latera è formato principalmente da depositi piroclastici e rare colate laviche, affioranti attorno ad una Caldera di 8 Km di diametro. La composizione dei prodotti varia da trachibasaltica a fonotefritica, fino a trachitica.

Il distretto vulcanico dei Colli Albani

I Colli Albani (o Vulcano Laziale) è un grande strato vulcano con una caldera centrale, situato a circa 20Km a sudest di Roma. I Colli Albani si sono sviluppati in una zona caratterizzata da sistemi di faglia estensionali orientate NW-SE, NE-SW e NS.
I prodotti vulcanici sono formati essenzialmente da depositi piroclastici (peperino) minori colate laviche, eruttati in un arco di tempo da 0.6 Ma fino all’epoca Romana. Le rocce vulcaniche ricoprono un’area ci circa 1000 Km² e ricoprono depositi marini Plio-Pleistocenici che riempiono i bacini estensionali, sviluppatisi in depositi di flysh e su piattaforme carbonatiche (facies di Sabina e Facies Umbro-Laziale). I Colli albani sono situati sul lato Ovest della linea tettonica Ancona-Anzio.

Il vulcano dei Colli Albani ha attratto l’attenzione dei geologi per molto tempo, i numerosi studi vulcanologici, petrologici e morfologici hanno permesso di ricostruire le principali fasi eruttive:

1) Fase Tuscolano-Artemisio (da circa 0.6 a 0.3 Ma): In questa fase si è avuta la costruzione dell’edificio vulcanico principale, e si è conclusa con un collasso Calderico.
2) Fase di Faete (o fase di Campi Annibale, da circa 0.3 a 0.2 Ma): In questa fase si è avuta la formazione del cono intracalderico di Feate e successivamente un collasso intraclderico.
3) Fase idromagmatica (da circa 0.2 a 0.02 Ma): Fase caratterizzata da violente eruzioni freatomagmatica.

La fase Tuscolano-Artemisio produsse circa 280 Km 3 di materiali vulcanici, formati principalmente da ignimbriti e depositi di ricaduta. La più grande eruzione ignimbritica (circa 350 Ka) ha generato un vasta colata piroclastica (Tufo di Villa Senni) e causò il collasso calderico. Si sono avute successivamente eruzioni sin-post collasso calderico.
La fase di Faete ha generato circa 6 Km 3 di materiali vulcanici, che costituiscono il cono vulcanico di Faete, depositi massivi piroclastici intracalderici (Tufo di Campi di Annibale) e alcune colate laviche lungo i fianchi della caldera. L’attività di Faete si concluse con il collasso della nested cladera di Campi di Annibale e da eruzioni stromboliane circum-calderiche.

La fase idromagmatica finale si sviluppò lungo numerosi centri vulcanici situati nella zona Ovest dellpedifici vulcanico principale, e produsse circa 1 Km³ di materiali vulcanici (surge, lahar e rare colate laviche). I centri eruttivi più conosciuti sono i maar di Nemi e del lago di Albano. Le età più giovani, per i depositi vulcanici dei Colli Albani, misurate nella zona del lago di Albano indicano un età minore a 19 Ka.

Le rocce vulcaniche dei Colli Albani hanno una composizione fortemente ultrapotassica, e fortemente sottosatura; i prodotti variano da tefriti a foiditi (leucititi) e tefrifonoliti. Le colate laviche risultano più mafiche dei depositi piroclastici provenienti dagli stessi centri eruttivi, ma mantengono valori di alcalinità simili. 
La maggior parte delle lave ha una tessitura scarsamente porfirica, in cui si rinvengono fenocristalli di leucite e clinopirosseno e scarsa olivina immersi in una pasta di fondo formata dalle stesse fasi in aggiunta a melilite, nefelina flogopite e calcite. Il plagioclasio è praticamente assente nei prodotti dei Colli Albani, ad eccezione della pasta di fondo di alcune lave.

I depositi piroclastici dei Colli Albani sono costituiti da scorie e pomici, con struttura porfirica con cristalli di leucite e clinopirosseno. Nei depositi piroclastici si rinvengono spesso abbondanti xenoliti di varia natura. Si hanno frammenti di colate laviche, rocce microgranulari plutoniche che rappresentano gli equivalenti intrusivi delle lave eruttate, cumuliti e skarn.

L’attuale situazione dei Colli Albani ha scatenato un considerevole dibattito nella comunità scientifica; come detto in precedenza si hanno evidenze di attività vulcanica anche in epoca Romana (alcuni autori Romani riportano strani fenomeni come piogge di pietre, fuochi improvvisi, esplosioni). 
Inoltre si hanno numerosi dati archeologici (vasellame e altri artefatti umani pre-Romani rinvenuti al di sotto di depositi piroclastici). Questi dati indicano che l’attività vulcanica è considerevolmente più giovane rispetto all’età ricavata dal lago di Albano (19 Ka). Attualmente, basandoci sui dati sismici e storici si ritiene che i Colli albani siano in una fase di lunga quiescenza. 

Le rocce della provincia magmatica romana

Le rocce vulcaniche del distretto dei Vulsini presentano un ampia variazione composizionale, da mafiche a sialiche, da rocce debolmente sature e rocce fortemente sottosature. Nonostante ciò si ha un costante e continuo arricchimento in Potassio; sulla base di ciò sono state individuate due principali serie di rocce:

serie Potassica (KS) rocce moderatamente potassiche e debolmente sature (trachibasalti e trachiti); le rocce mafiche di questa serie sono formate da fenocristalli di Clinopirosseno, Olivina e Plagioclasio in una pasta di fondo costituita dalle stesse fasi in aggiunta a ossidi di ferro e titanio, rari feldspati alcalini e biotite. Le rocce più evolute della serie KS invece sono formate da fenocristalli di Sanidino, Plagioclasio, Clinopirosseno e Biotite in una pasta di fondo formata dalle stesse fasi.

serie Ultrapotassica (HKS) rocce fortemente sottosature e potassiche (leucititi, tefriti, basaniti e fonoliti); Le rocce mafiche di questa serie sono formate da Olivina e Clinopirosseno (leucite e rari plagioclasi compaiono solo nelle rocce più evolute della serie). La pasta di fondo è formata da Clinopirosseno, Plagioclasio, Leucite, rari Sanidini e Biotite.
Le rocce evolute della serie HKS invece sono formate da fenocristalli di Clinopirosseno, Leucite, Plagioclasio, Sanidino e Biotite immersi in una pasta di fondo formata dalla stesse fasi. Si hanno alcune volte sporadici cristalli di Hauyna, Granato, anfiboli e altre fasi minori.

Le rocce KS e HKS sono state eruttate durante l’intera storia eruttiva dei Vulsini, tuttavia le KS tendono a prevalere nelle ultime fasi eruttive di Latera.

La fonte di questo post è il sito www.alexstrekeisen.it. Su questo sito si possono consultare, oltre che ulteriori approfondimenti, numerosissime foto (descritte dettagliatamente) di rocce in sezione sottile.

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