GNGTS 2016 - Atti del 35° Convegno Nazionale

GNGTS 2016 S essione 1.3 247 Modelling delle variazioni verticali di densità nella crosta del distretto vulcanico napoletano vincolato da dati geofisici e petrografici F. Cella 1 , M. D’Antonio 2 , M. Fedi 2 , G. Florio 2 , V. Morra 2 , V. Paoletti 2 1 Dipartimento di Biologia, Ecologia e Scienze della Terra, Università della Calabria 2 Dipartimento di Science della Terra dell’Ambiente e delle Risorse, Università ‘Federico II’ di Napoli A partire dagli anni ’80 diversi studi geofisici sono stati condotti nel distretto vulcanico situato nella Piana Campana (Italia Meridionale). La piana è un graben esteso per circa 2000 km 2 , sviluppatosi nel Plio-Quaternario in direzione NW-SE e bordato in parte da dorsali carbonatiche mesozoiche. Colmata da una successione, con spessori massimi intorno ai 3000 m, di sedimenti fluvio-lacustri e vulcanici, la piana è frutto di una intensa e prolungata fase di attività vulcanica da calco-alcalina ad alcalino-potassica, che portò alla formazione del complesso Somma- Vesuvio e dei Campi Flegrei, tuttora attivi. L’esistenza di corpi a bassa densità tra 8 e 12 km di profondità, desunti da studi gravimetrici e caratterizzati da peculiarità termiche e composizionali venne confermata successivamente da evidenze sismiche di uno strato planare a bassa velocità, posto a profondità comprese tra 8 e 10 km ed esteso oltre 400 km 2 . Tali evidenze furono ritenute compatibili con l’esistenza di un corpo ad elevata percentuale di fusione parziale interpretato come volume di alimentazione continua sia per il complesso Somma-Vesuvio che per i Campi Flegrei. Tuttavia, raramente la modellazione geofisica crostale del distretto vulcanico campano ha tenuto conto di vincoli stringenti imposti dai numerosi dati geochimici, petrografici e vulcanologici disponibili in quest’area. Si presentano pertanto i risultati di una reinterpretazione del campo di anomalie gravimetriche tesa a colmare questa lacuna. La piana Campana è stata sede di un’intensa attività vulcanica a partire da almeno 1.8 Ma, risultato di una complessa interazione tra tettonica distensiva e subsidenza. L’attività eruttiva si è gradualmente evoluta da un vulcanismo esteso, sia effusivo che esplosivo, ad uno più centralizzato conferendo ai Campi Flegrei, Ischia e Somma Vesuvio la loro attuale configurazione. Utilizzando stime aggiornate degli affioramenti di piroclastiti nell’area esaminata, (Orsi et al. , 1992; Fedele et al. , 2003; Santacroce et al. , 2008; Brown et al. , 2014) abbiamo considerato il volume minimo di magmi (da trachitici a fonolitici) che, risaliti in superficie in ragione della loro bassa densità, sono stati complessivamente eruttati nella piana campana. Questo dato di partenza è alla base di un bilancio di massa che ha permesso di stimare a ritroso l’ammontare in volume di ciascuno dei termini magmatici che rappresentano gli stadi intermedi del processo complessivo di cristallizzazione frazionata (D’Antonio, 2011). Tale processo, partendo da un magma primario generato per fusione parziale (2-6 %) da un mantello peridotitico modificato in correlazione con eventi subduttivi, si articola in una sequenza di differenti terminimagmatologici. La successione, per generare un dato volume finale di magmi trachitici eruttati, deve aver avuto origine da un determinato volume iniziale di magmi mantellici primari e deve aver prodotto per cristallizzazione frazionata ingenti volumi di cumulati cristallini di differente composizione, aggiunti a profondità variabile nella litosfera. Il bilancio di massa ha permesso non solo il calcolo del volume di ogni termine della serie ma anche della composizione chimica e della paragenesi mineralogica, rispettivamente, di magmi e relativi cumulati. Tutte le stime sono state tradotte come vincoli petrologici in un modello di densità della crosta intermedia/inferiore che prevede la coesistenza di una crosta “originaria” con liquidi silicatici iniettati dal basso, e relativi cumulati, tutti presenti con volumi e composizioni variabili in funzione della profondità. Si è poi scelto un modello crostale di densità “originario” (Lipman e Bachmann, 2015) rappresentativo di contesti geodinamici riconducibili a quello della regione studiata (vulcanismo di retro-arco). Abbiamo quindi ipotizzato un sistema crostale caratterizzato da un insieme di processi di alimentazione magmatica dal mantello, accumulazione, frazionamento e solidificazione, con