Scienze della terra

Riassunto: La finalità di questo studio è la caratterizzazione della litosfera sottostante il bacino intracratonico del Paraná. I modelli gravimetrici adottati sono vincolati ai dati geofisici tra i quali quelli sismologici più recenti (Lloyd et al., 2010) e sono corroborati dai modelli petrografici (Bryan & Ernst, 2008). Si offre un approccio che include la comparazione isostatica a quella sismologica al fine di interpretare al meglio la struttura litosferica nell’area del bacino in analisi e di comprendere le variazioni geodinamiche legate alle province geologiche ivi presenti. Il bacino del Paraná (Sud America) è ubicato nella piattaforma stabile del Sud America, ed è circondato da cratoni tra i quali: il cratone amazzonico, il cratone di San Francisco e il Rio de La Plata. La sua genesi in epoca paleozoica è quella di vasto bacino sedimentario, sul quale però durante il Mesozoico (Cretaceo inferiore) si è sviluppata un’intensa attività vulcanica (Capitolo 3). Quest’attività effusiva lo classifica tra le maggiori LIP (Large Igneous Province) mondiali, provincie magmatiche con volume di materiale espulso superiore a 0.1 Mkm3 (Bryan & Ernst, 2008). L’analisi effettuata in questo lavoro è eseguita tramite lo studio del campo gravimetrico da modelli di nuova generazione derivanti dal satellite GOCE (Gravity field and steady state Ocean Circulation Explorer) e GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment). I prodotti gravimetrici satellitari di GOCE possiedono una risoluzione senza precedenti (mezza lunghezza d’onda 80 km): ciò consente di validare i modelli gravimetrici precedenti (280 km, EGM08, Pavlis et al., 2008) che per offrire una maggior dettaglio nelle anomalie integravano ai dati satellitari di GRACE le campagne gravimetriche terrestri, non sempre complete e quindi globalmente precise e di adempire agli indispensabile fini di interpretazione geodinamica. La descrizione dei modelli e la validazione degli stessi sono offerte nel Capitolo 2. I campi potenziali studiati per le principali province geologiche sono illustrati nel Capitolo 5; mentre nel Capitolo 6 si applica la metodologia spettrale sulla seconda derivata verticale del potenziale per discernere le diverse litologie individuate nell’area di studio. L’anomalia di Bouguer calcolata tramite sviluppo in armoniche sferiche viene corretta sia in superficie e in profondità stimando l’effetto di gravità dei sedimenti conosciuti (Capitolo 4) e le conoscenze geofisiche note. Il bacino è composto da: i sedimenti pre-vulcanici paleozoici di spessore pari a circa 3500 m, la Formazione Serra Geral composta principalmente da basalti tholeiitici del cretaceo inferiore (~1500 m di spessore), ed infine i sedimenti post-vulcanici del cretaceo superiore appartenenti al Gruppo Bauru, solo 300 m di spessore (Capitolo 3). Sfruttando i modelli sismologici regionali è stato infine possibile valutare anche il contributo gravimetrico dello spessore crostale stimato con la sismologia. Con questi elementi viene calcolata la Bouguer residua, che è interpretata come anomalia isostatica e quindi correlata alle strutture geologiche locali e regionali. Questo comporta il riconoscimento di una struttura anomala sotto la parte settentrionale del bacino del Paraná comprendente anche parte del settore adiacente Blocco del Guaporé. L’inquadramento a scala maggiore però permette di evidenziare un’area molto più ampia di quanto riconosciuto in prima istanza. Tale anomalia è centrata infatti nel nucleo archeano del cratone amazzonico, di cui quindi il bacino del Paraná risulta solamente il suo braccio più meridionale. In assenza di attività tettonica-magmatica recente (ultima risale 50 Ma) ed in mancanza di grandi anomalie superficiali, tale anomalia positiva potrebbe essere inserita in un contesto regionale e più profondo, rappresentando delle dinamiche di mantello. Infine tramite inversione gravimetrica è stata quantificata numericamente l’anomalia nel bacino di studio utilizzando la geometria semplice di un tronco di cono. La quantità di materiale in presunto underplating che dovrebbe spiegare l’anomalia positiva è compatibile ai modelli petrografici conosciuti. Tali modelli sottolineano come la presenza di un magmatismo noto in superficie rappresenti solo una piccola parte di quello che dovrebbe trovarsi in intrusione: è stato calcolato infatti che il magmatismo superficiale potrebbe rappresentare solo la decima parte di quello associato in profondità.