Laddove la crosta oceanica subduce sotto quella continentale, possono formarsi catene vulcaniche note come archi continentali. Presenti in tutto il mondo, questi archi possono essere soggetti a episodi di intensa attività magmatica – vere e proprie impennate nel flusso di magma verso la crosta continentale, con tassi fino a 20 volte superiori alla norma. Tuttavia, non è sempre chiaro cosa scateni tali fenomeni estremi, che possono protrarsi per decine di milioni di anni. Analizzando le rocce delle North Cascades, nello Stato di Washington, i ricercatori hanno elaborato una nuova cronologia ad alta precisione, integrandola con indicatori geochimici dell’intera roccia, per individuare le cause di un importante picco di attività avvenuto tra 79 e 60 milioni di anni fa. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Tectonics.
Questo episodio si è verificato lungo un antico arco continentale, attivo all’incirca tra 150 e 50 milioni di anni fa. Durante tale fase, ingenti masse di magma in risalita si sono raffreddate e cristallizzate nelle profondità della crosta continentale. La regione delle North Cascades è oggi interessata da una fase vulcanica più recente, iniziata circa 40 milioni di anni fa, che ha dato origine, in tempi relativamente recenti, a vulcani ben noti come il Mount Rainier e il Mount Baker. Ciononostante, ampie porzioni di magma cristallizzato risalente all’antico picco di attività sono state sollevate, entrando a far parte del complesso di rocce che costituisce le montagne odierne.
L’aumento dello spessore verticale della crosta continentale
Come accade tipicamente in questi casi, l’evento avvenuto tra 79 e 60 milioni di anni fa ha coinciso con un aumento dello spessore verticale della crosta continentale. È rimasto tuttavia incerto se tale ispessimento fosse la conseguenza dell’apporto di magma nella crosta, o se, al contrario, fosse stato proprio l’ispessimento a innescare l’intensa attività magmatica. Nelle zone di subduzione, la compressione orizzontale può determinare l’ispessimento della crosta e spingere enormi quantità di roccia a grandi profondità, dove, fondendo, possono generare magma: è possibile che siano state proprio dinamiche di questo tipo a scatenare il fenomeno?
Lo studio
Per affrontare questo interrogativo, i ricercatori hanno raccolto campioni di roccia costituiti da magma cristallizzato, risalenti a un periodo di intensa attività magmatica (“flare-up”) nelle North Cascades, e ne hanno determinato l’età mediante geocronologia uranio-piombo su zirconi, utilizzando la tecnica della spettrometria di massa a ionizzazione termica con diluizione isotopica e abrasione chimica – un metodo che consente di ottenere un’incertezza sull’età pari appena allo 0,05%. Hanno inoltre effettuato misurazioni geochimiche sull’intera roccia per stimare lo spessore della crosta terrestre.
La cronologia ricostruita suggerisce che l’ispessimento crostale abbia avuto inizio solo dopo l’avvio dell’intensa attività magmatica. Durante il flare-up, l’aumento del flusso di magma e l’ispessimento localizzato appaiono correlati sia nello spazio che nel tempo. Inoltre, lo spessore della crosta non ha subito variazioni tra questo episodio di intensa attività e un altro, precedente, verificatosi tra 96 e 86 milioni di anni fa.
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