Subduzione

subduzione

Processo in cui la litosfera (il guscio più esterno della Terra, spesso ca. 100 km) entra nel sottostante mantello terrestre. Nella subduzione vi è una placca a tetto, e relativamente a questa una placca a letto che subduce, anche detta slab e che individua nella distribuzione degli ipocentri profondi in essa localizzati un cosiddetto piano di Benioff. La subduzione è parte della convezione del mantello terrestre, in cui la litosfera rientra nel mantello modificandolo termicamente e composizionalmente. Le zone di subduzione portano litosfera fredda nel mantello, e per questa ragione si comportano in modo elastico fino alla profondità di ca. 670 km. Lungo le zone di subduzione si libera oltre il 90% dell’energia sismica terrestre e avvengono i più grandi terremoti, come quello del Cile (M_R=9,5) del 1960. Le subduzioni portano nel mantello principalmente litosfera oceanica, ma in varie zone anche litosfera continentale, come per es. lungo le catene collisionali (Alpi, Zagros, Himalaya). Sopra il piano di subduzione, al di sotto della placca a tetto, vi è un cuneo di mantello che si pensa sia il principale serbatoio del magmatismo proveniente dalle zone di subduzione. Infatti, nella discesa dello slab nel mantello, le rocce si disidratano, e a una profondità compresa tra 70 e 150 km i fluidi rilasciati risalgono nel cuneo di mantello sovrastante, portandolo a fusione parziale. Questi fusi, arricchiti di elementi incompatibili, salgono ancora più in alto fino a formare sia intrusioni sia vulcani esplosivi come nelle Ande o in Indonesia. I volumi del magmatismo di arco sono molto più abbondanti in caso di subduzione oceanica, mentre sono scarsi per le subduzioni continentali. Le zone di subduzione sono associate a catene montuose, in particolare lungo le subduzioni dirette verso est o nord-nordest (Ande, Himalaya), mentre nelle subduzioni opposte dirette verso ovest si formano prismi di accrezione in buona parte sottomarini (Nankai, Tonga, Barbados) e solo talvolta emergono catene subaeree (Appennini, Carpazi). Al loro interno, gli slab sono associati a trasformazioni di fase dei minerali, che da profondità e temperature litosferiche vengono portati a condizioni di pressioni (>3 Gpa) e temperature via via crescenti. Per es., l’olivina all’interno dello slab tende a trasformarsi in spinello intorno ai 350 km. Le zone di subduzione sono tendenzialmente più inclinate quando dirette a ovest e la sismicità può essere continua fino a 670 km. Viceversa, nelle subduzioni opposte, meno inclinate, buona parte della sismicità si esaurisce a 250÷300 km, per poi, in alcuni casi (Ande, Indonesia), riprendere tra 630 e 670 km. Le asimmetrie presenti tra le subduzioni con polarità geografica opposta sono state interpretate come legate alla rotazione terrestre, che determinerebbe un ritardo verso ovest della litosfera rispetto al mantello sottostante. Il polo di questa rotazione relativa della litosfera è spostato di circa 30° rispetto al polo di rotazione della Terra. Dove la litosfera si flette per entrare nel mantello, la zona di piegamento è detta cerniera della subduzione, ed è un elemento geometrico migrante verso la zona di avampaese, cioè verso la zona di litosfera esterna a letto, non ancora coinvolta nella discesa. Lungo la cerniera si forma il bacino di avanfossa, o fossa oceanica, che può essere più o meno riempito da sedimenti.

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