Anatessi e metamorfismo nella crosta continentale tettonicamente ispessita esemplificata dall’entroterra di Sevier, America del Nord occidentale

La generazione di magmi granitoidi per fusione parziale di rocce crostali durante gli eventi di ispessimento continentale è ben documentata in molte province geologiche in tutto il mondo, compresa la cintura Sevier del tardo Mesozoico del Nord America occidentale. Presentiamo un modello termico e petrologico dell’anatessi e del metamorfismo nelle regioni di ispessimento crostale in cui l’unico contributo del mantello è la normale fornitura conduttiva di calore attraverso la base della litosfera (cioè l’avvezione di massa ed energia sono escluse). Distinguiamo tra formazione di migmatiti e generazione di magmi granitoidi mobili ed esaminiamo le relazioni temporali e spaziali tra questi due distinti processi anatectici, tra anatessi e deformazione regionale e tra anatessi e metamorfismo. Una conclusione fondamentale è che, se sono presenti protoliti ricchi di minerali idrici, l’anatessi regionale è il prodotto finale del classico metamorfismo barroviano nella crosta continentale ispessita, anche in assenza di una fase fluida ricca di acqua libera. Le serie di facies metamorfiche barroviane sono previste con rapporti di ispessimento (spessore massimo della crosta raggiunto/spessore iniziale della crosta) fino a 1,3, ma i magmi granitoidi mobili non si formano se questo rapporto è inferiore a circa 1,5. Al di sopra di questi limiti inferiori, il metamorfismo barroviano e il magmatismo granitoide anatectico si verificano indipendentemente dalla grandezza dell’ispessimento e dal modo in cui l’ispessimento viene realizzato. Entrambi i processi sono sensibili alla diminuzione dell’apporto di calore; l’abbassamento del flusso di calore della Moho o della produzione di calore radioattivo crostale provoca un metamorfismo blueschista-eclogita e inibisce la formazione di magmi granitoidi mobili. Modelliamo l’anatessi in condizioni di assenza di fluidi e mostriamo che, con un tale vincolo, la migrazione è sempre un processo sincinematico (relativo all’evento di ispessimento della crosta), mentre la generazione di magmi granitoidi mobili è nella maggior parte dei casi post-cinematico (relativo all’ispessimento della crosta) ma può essere sincinematico se l’ispessimento dura più di circa 50 Myr. Gli intervalli di tempo tipici per la fusione sono coerenti con le osservazioni geologiche; i magmi granitoidi mobili sono previsti dalla maggior parte dei nostri modelli entro circa 10 Myr dalla fine dell’evento di ispessimento crostale. Questo “periodo di incubazione” deriva principalmente dall’aumento di temperatura richiesto per le reazioni di disidratazione-fusione in grado di produrre grandi frazioni di fusione. I requisiti energetici dell’anatessi sono relativamente minori rispetto ai bilanci termici della crosta conduttiva, come dimostrato dal fatto che una volta raggiunte le condizioni P-T necessarie, le reazioni di fusione sono completate entro intervalli di tempo dell’ordine di 1 Myr, cioè 1-2 ordini di grandezza più piccoli delle scale temporali caratteristiche dei processi tettonici coinvolti nell’ispessimento crostale.