El volcanismo calcoalcalino y peralcalino del suroeste de Cerdeña (Italia) y mineralizaciones asociadas

Abstract

El volcanismo oligo-mioceno del Sulcis, SO de Cerdeña (Italia) presenta la particularidad de contener rocas peralcalinas y alcalinas de un ambiente geodinámico anorogénico posterior a la actividad orogénica relacionada con la subducción de una placa oceánica durante la migración antihoraria del bloque Sardo-Corso y la sincrónica creación de la cuenca Liguro-Provençal. La geocronología 40Ar/39Ar (feldespatos), marca el final de la actividad magmática calcoalcalina a 16.18±0.04 Ma (Burdigaliense) y el inicio del episodio anorogénico a 15.96±0.04 Ma (Langhiniense inferior). La duración del evento peralcalino fue de 350 ka según edades U-Pb en zircones. El volcanismo del Sulcis está relacionado con una caldera elíptica de 30x20 km con su eje mayor de dirección NE-SO, de tipo depresión volcano-tectónica de apertura gradual, relacionada con esfuerzos transcurrentes senestrales a través de lineamientos tectónicos regionales paralelos a la Fosa Sarda. Un modelamiento geológico 3D en el Entroterra Sulcitano permitió calcular 21 km3 de flujos ignimbríticos eruptados en un período de ~1.5 Ma. Se estima que el volumen eruptivo en todo el SO de Cerdeña se aproxima a 100 km3, constituyendo una de las mayores calderas del Mediterráneo Occidental. Importantes mineralizaciones de Mn (Fe-Ba) de origen volcánico-hidrotermal están controladas estructuralmente por la intersección de fallas radiales con el sistema de anillos de la caldera. Una cartografía detallada en San Pietro, Sant’Antioco y el Entroterra Sulcitano, permitió dividir una secuencia de ~1300 m de rocas ígneas dómicas, lávicas y piroclásticas en 7 series volcánicas con 25 unidades y 42 subunidades compuestas por andesitas, traquiandesitas, riolitas, comenditas y pantelleritas. Importantes evidencias de vulcanismo submarino se presentan en la Isla de San Pietro en un ambiente marcado por actividad magmático-hidrotermal al final de la serie riolítica media (MRH) y la serie comendítica inferior (LCO). Esta actividad tectono-magmático-hidrotermal es más importante en San Pietro, entre Macchione y Cala Fico, a lo largo de una falla E-O radial a la caldera, con un depósito tipo SEDEX proximal intercalado entre las unidades de Montagna di Capo Rosso y Matzaccara, compuesto por óxidos de Mn, jaspes y ocres que corresponden con el primer sistema mineralizado genéticamente relacionado con el colapso de la caldera, cambio en las condiciones locales del nivel del mar, reactivación de fallas que limitan horst y grabens y circulación de fluidos de origen magmáticos y marino. Este sistema hidrotermal está activo en la parte superior de la serie MRH durante ~10 ka. Un segundo sistema hidrotermal se produce con la erupción de las primeras unidades comendíticas de la serie LCO, también en un ambiente con influencia marina y mineralizaciones de Mn-Fe de tipo hidrotermal-epigenético que ocurren ~220 ka después del primer evento. Mineralizaciones menores de Mn suceden durante la erupción de la unidad Monte Ulmus en San Pietro y Sant’Antioco, y en las unidades Punta Mingosa y Post-Calasetta, principalmente asociados con zonas de blisters donde precipitan óxidos de Fe y se produce argilización y silicificación intensa. Los blisters en las unidades superiores de la secuencia indican un período de desgasificación importante de la cámara magmática en los estadios terminales del magmatismo del Sulcis. La geoquímica isotópica de elementos radiogénicos (Sr-Nd-Pb) muestra que la cuña mantélica implicada en la generación de rocas andesíticas y riolíticas del ambiente orogénico tienen mezcla de componentes DMM+EM1, mientras que los magmas peralcalinos y los previos (MRH) presentan una fuerte señal del componente EM2. El estudio comparado de elementos traza y radiogénicos (87Sr/86Sr vs. Zr/Nb) muestra un enriquecimiento en la isotopía de Sr a medida que los magmas peralcalinos evolucionan por cristalización fraccionada, esto permite trazar los aportes de magmas menos evolucionados que llegan sucesivamente, mostrando una señal mantélica de mayor profundidad, desencadenado las erupciones.

The Oligo-Miocene volcanism from SW Sardinia (Italy) presents peralkaline and alkaline rocks of an anorogenic geodynamic environment erupted after the orogenic magmatism. 40Ar/39Ar geochronology marks the end of the calc-alkaline magmatic activity at 16.18±0.04 Ma and the beginning of the anorogenic episode at 15.96±0.04 Ma. The Sulcis volcanism related to a 30x20 km piecemeal elliptical caldera with a NE-SW direction major axis was formed in a sinistral transtensional regimen. A 3D modeling on Sulcis Mainland provides 21 km3 of ignimbrite flows erupted in ~1.5 Ma (in all likelihood 100 km3 for the whole caldera). Significant Mn mineralizations of volcanic-hydrothermal origin are controlled by the intersection of radial faults with the caldera ring system. Detailed mapping in Sulcis region shows a sequence of ~1300 m (domes, lavas and pyroclastic flows) in 7 volcanic series (25 units and 42 subunits from andesites to peralkaline rhyolites). On San Pietro Island, evidence of submarine volcanism is shown in an environment marked by magmatic-hydrothermal activity at the end of the middle rhyolitic (MRH) and the lower comenditic (LCO) series. This tectonic-magmatic-hydrothermal activity is more important between Macchione and Cala Fico area, along a radial E-W fault, with respect to the caldera ring. In this context, there is a vent-proximal Sedex type deposit with Mn oxides, jaspers and ochres. This deposit corresponds to the first mineralized system genetically related to the caldera collapse, along with changes in sea level local conditions, faults reactivation limiting horst and grabens, and fluids circulation of magmatic and marine origin. This hydrothermal system is active on top of the MRH series for ~10 ka. A second event is produced by the eruption of the first comenditic units in the LCO series, also in a marine-influenced and hydrothermal-epigenetic Mn-Fe mineralization environment, ~220 ka after the first event. Minor hydrothermal mineralizations occur during the eruption of the Monte Ulmus unit in San Pietro and Sant'Antioco. The Sr-Nd-Pb isotopes show a magma generation starting by DMM+EM1 that evolves to an EM2 component at MRH and peralkaline rocks. The 87Sr/86Sr vs. Zr/Nb relation shows radiogenic Sr isotopes enrichment as peralkaline magmas evolve by fractional crystallization.