RENDICONTI Societ4 ltaHon4 di Mineralogia e Petrologia, 36 (2), 1980: Jl1I.
RENATO CRISTOFOLINI·, ANNUNZIATA TRANCHINA.
751-773
8
ASPETTI PETROLOGICI DELLE VULCANITI ETNEE:
CARATTERI DEI FENOCRISTALLI ISOLATI
ED IN AGGREGATI"
RIASSumO. _
Sono state analizzate in dettaglio due suo:essioni prevalentemente costilUite di lave appartenenti ai prodotti di serie alcalina, della zona di Piedimonte Etneo ed Acireale, determinando su oltre: Ollanta campioni la composizione modale e caratteri stn.Htunli e
oomposizionali delle fasi intratelluriche.
I risultati dell'analisi modale mostrano una netta prevalenza di varietll porfiriche (LP.
fino a 50), con evidenti strutture cumuloporfiriche e con npporti percentuali assai variabili
fra plagioclasio e fasi femiche.
Non considerando i componenti della pasta di fondo, per quanto riguarda il plagioclasio,
le vistose zonature, le strutture pecilitiche, i locali fenomeni di riassorbimento in individui
isolati ed in aggregati, le: indicazioni di un'aggregazione per «sinneusi lO e le dimensioni degli
individui (3-.5 mm) indicano una cn:scita per intervalli di tempo lunghi in mndizioni ambientali
ampiamente variabili. Le composizioni dei nuclei plagioclasitf, "eterogenee all'interno di uno
stesso campione, risultano di norma ne:ttamente più basiche di quanto non (Qltlporti il chimismo
globale delle lave in cui si trovano. Le fasi femiche, oiivina ed augite, assoeale a minori quanti~
di plagioclasio e minerali opachi, costituiscono spesso aggregati, mn tendenza a rapporti di
autallotriomorfismo al loro interno, che presentano strulture compatibili mn un'origine per
frammentazione di livelli cumulitid, non anoora oompletamente consolidati.
L'insieme dclle osservazioni e dei dati racrolti concordano con l'interpretazione che esistOno
nel substratO dell'edificio vulcanico etneo delle strutture dove il magma di origine profonda
possa ristagnare, crista11izzando lentamente con possibilitll di sottrazione e di addizione di fasi
solide, prima di essere eventualmente emesso alla superficie.
ABsTuCT. - Two volcanic squences, masdy made up witb lavas of tbe alkalie suite
of Mt. Etna, have been examined. 1be sampled lavas oome from areas near Acireale, along
the lo\Vtt SE slopes of tbe volcano, and near Piedimonte Etneo, along its NE slopes. Over
eighty samples have been analyzed for their modal romposition (Tab. I) and for textural
and compositional features of thtir intratd!uric assemblages (Tabs. 3 to 6).
Modal analyses show that ~rphyrjtic varieties (P.I. up to 50) are dominant, and have
c1ear glomeroporphyritic textures and highly variable ralias between phenocrystic plagioclase
and mafie phases (Fig. 2).
Among the phenor.tysts, p!4gioclase, in grains 3 to .5 mm across, is ronsiderably zoned
(Tab. 6) with poikilitic cores and/or enve1opes, and is often found in c1usters of several,
often slighdy resorbed, grains (Tab. 4), which show evidence far aggregation by synneusis.
1be core composition of the plagioclase, heterogeneous insidc: tbe same sample (Fig. 4),
is generally more anorthite-rich than ane would expect from tbe overal.l rock chemistry, and
shows very !ittle corrdation with chemical parameters of tbe rocks (Fig. :5). These features
indicate thal the plagioclase crystals had been growing for long tim~ under wide1y varying
environment conditions and from various magmas.
* Istituto di Scienze della Terra, corso Italia .5:5, Catania. ** Lavoro eseguito con il contriburo
del C.N.R. (Contributo 78.00244.0.5) e del Min. P.I. (Mod. A/4, Es. 79).
752
R. CRISTOfOLlNl, A. TP.ANCHINA
The mafie minerals, olivine and augite. are often associated to fonn aggregato, with
autallotriomorphic relationship amoog the grains and with minor amounts af intcstitial piagiocLue
and opaque minerals. These lex(Ural chacacte" agree with their origin by disruption af an
unoonsolidated cumulate mush.
The whole Sel af data strong\y supporls ilie idea that al moderate depth underneath
Mt. Etna are existing magma batches, where the mantl~riginated mdiS can be stored
undergoing fraelinna!ion, with solid phaSC$ beiag added and sublfaeted, before being evcntually empled.
Premessa
Negli anni più recenti, di fronte ad un gran numero di lavori basati essenzialmente sul chimismo di rocce vulcaniche, si nota un diradarsi delle ricerche basate
su dati petrografici di lave, forse anche perchè questi si possono difficilmente otte·
nere in modo automatico e molti di essi non si possono esprimere in modo
quantitativo.
In un gran numero di casi tuttavia le osservazioni petrografiche sono essenziali
per una corretta impostazione di problemi petrologici attinenti all'origine ed
all'evoluzione delle vulcaniti: in particolare non sempre evidenti allineamenti in
diagrammi di variazione esprimono l'esistenza di rapponi evolutivi tra rocce di
un certo distretto vulcanico (cfr. CHAYES, 1964), nè da solo l'accertamento, mediante metodi di programmazione lineare, di rel~zioni di accumulo-sottrazione di
tristalli (BRYAN et al., 1969; WRIGHT e DOHUl1', 1970; LE. MAITRE, 1979) indica
da solo il senso in cui il processo può essere avvenuto, senza una verifica basata
sull'esame delle strutture petrografiche. Inoltre i dati petrochimici si riferiscono
spesso solo a varietà afiriehe, che danno la garanzia di rappresentare la composizione di fusi magmatici, ma che non possono dare indicazioni, ricavabili dall'esame
delle strutture delle fasi intratelluriche, sui processi che si verificano in profondità
all'interno della struttura vulcanica.
In particolare per le lave dell'Etna, che sono in larghissima misura vistosa~
mente porfiriche, l'analisi di deuaglio delle struUure petrografiche risulta utile
e necessaria per l'opportuna messa a fuoco e soluzione di problemi petrologici
relativi alla loro genesi. Perciò su due successioni di vulcaniti già note nei loro
raraueri petrografici e petrochimici essenziali (PUGLISI e TRANCHINA, 1977; TRANCHINA, dati inediti), ubicate rispettivamente nei dintorni di Piedimonte Etneo e
di Acireale, si è impostato uno studio per ottenere informazioni anche quantitative
sui caratteri dei minerali presenti come fasi intratelluriche, al fine di imerpretare
i processi che si sono svolti in profondità, lungo i condotti di risalita del magma.
Caratteri petrografiei generali
Le vulcaniti esaminate provengono "da due successioni non coeve riferibili
rispettivamente alle manifestazioni dei c centri eruttivi alcalini antichi> (Acireale)
ed a quelle dei 'c centri eruttivi del Mongibello antico> (Piedimonte Etneo) (Carta
Geol. Etna, 1979). In ambedue le zone le lave esaminate hanno prevalentemente
ASPETTI PETItOLOGICI DELLE VULCANITI ETNEE
753
una struttura porfirica, con i minerali comunemente riscontrabili nel prodotti
dell'Etna: plagioclasio, augite, olivina, accompagnati da minerali opachi, apatite,
esclusivamente in microliti, e, in pochi campioni, da rari fenocristalli di anfibolo
quasi totalmente o totalmente trasformati in un aggregato opacitico. I fenocristallì
sono immersi in una pasta di fondo frequentemente olocristallina, più raramente
oligoialina, costituita da microliti listiformi di plagioclaso e generalmente da minori
quantità di pirosseno augitico, olivina e minerali opachi, con struttura tendente
di norma all'intersertale. Talvolta, particolarmente ndle lave mesofiriche, i microliti plagioclasici sono isoorientati in bande parallde, specialmente attorno a
fenocristalli femici, in modo da conferire alla pasta di fondo una struttura Auidale.
Per quanto riguarda i caratteri generali dei minerali riconosciuti nelle lave
prese in esame, essi sono stati per lo più già definiti (CItiSTOFOI..INI et aL, 1977;
PUGLISI e TRANcHINA, 1977), e sono nd complesso abbastanza omogenei. Anche
per quanto riguarda le strutture petrografiche i due gruppi di vulcaniti considerati
presentano ad un primo esame delle marcate affinità.
Melodi di 81udio
Si sono eseguite determinazioni ottiche sia qualitative che quantitative su
individui intratellurici delle principali fasi mineralogiche presenti nelle rocce analizzate, e cioè plagioclasio, augite ed olivina. In partcolare si è determinato per ogni
roccia esaminata il numero di individui isolati, quello degli aggregati, nonchè
quello degli individui costituenti ciascun aggregato.
Particolare cura si è posta inoltre nell'identificazione dei rapporti strutturali
fra i diversi. individui sia in aggregati, sia isolati; in dettaglio sono state eseguite
stime e misure per i caratteri esposti in tab. 3, su una superfice di 5 cm 2.
Queste osservazioni sono state integrate dall'analisi modale eseguita su ciascuna
delle rocce esaminate, mediante un contatore per punti Swift, conteggiando circa
1.000 punti per campione, situati ai nodi di maglie quadrate di 0,3 mm di lato.
I risultati ottenuti sono esposti in tab. 1 e rappresentati graficamente in fig. l.
Infine sono state determinate le composizioni di individui plagioclasici, sia
in aggregati che isolati, mediante la misura a T.V. degli angoli di estinzione
su geminati albite perpendicolari a x ed albite-Karlsbad, utilizzando rispettivamente
i nomogrammi di TOSI (1%3), FRAN'1.INI (1965) e TIIOEGI!.R (1959).
Discussione e dali
Analisi modaJi
Per un miglior inquadramento dei dati modali di tab. l e per meglio evidenziare i caratteri delle due successioni esaminate si sono costruiti i diagrammi di
frequenza cumulativa (fig. 1) e si sono ricavati i principali parametri statistici
della distribuzione dei vari valori modali (media, deviazione standard, coefficiente
di simmetria, mediana) (tab. 2).
Il. CIlISTOFOLlNI, A. TIIANCHINA
TABELLA 1
Analisi modali
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755
ASPETTI PETROLOGICI DELLE VULCANITI EiNEE
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TABELLA 2
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le medie e delle mediane, nonchè dal
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di simmetria (tab. 2).
porto di Sn&lkor.
Confrontando la distribuzione dei
valori delle composiZioni modali nelle due successioni considerate, si riscon·
trano generalmente una minore dispersione in quelli relativi alla zona di Acireale, rispetto a quelli di Piedimonte Etneo. l parametri statistici calcolati sono
spesso notevolmente diversi nei due gruppi esaminati: ciò è particolarmente
evidente confrontando i valori di media, mediana e deviazione standard del
plagioclasio in fenocristalli (tab. 2), ma osservazioni simili si possono fare
anche per i microliti femici, l'indice di porfiricità (LP.) e quello di colore (LC.).
Per avere un'indicazione sulla significatività statistica delle differenze riscontrate
tra le due successioni è stata eseguita un'analisi di varianza per alcuni dei valori
modali misurati, mediante il calcolo del rapporto F di Snédécor, seguendo la
procedura suggerita in KOCH e LINK (1970). l risultati ottenuti (tab. 2), ben
maggiori di quelli relativi ad F per un livello di confidenza del lO 70, indicano
una differenza statisticamente significativa dei due gruppi di rocce considerati.
Ciò si accorda con la loro appartenenza a successioni provenienti da centri
eruttivi diversi, come già sopra indicato,
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Si nota che le distribuzioni delle due serie considerate risultano in alcuni casi notevolmente diverse.
o: Lave di Piedimonte Etneo; .: Lave di Acirealè; +: Pllnti coincidenti.
I risultati delle analisi modali hanno permesso inoltre la distinzione di diversi
gruppi, in funzione dell'Indice di porfiricità (LP.) e del rapporto tra minerali
757
ASPETTI PETROLOGICI DELLE VULCANITI ETNEE
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accennata tendenza alla correlazione negativa tra Indice di Porfiricità e percentuale di fenocristal1i femici.
I.C.t: percentuale dei fenocriswlli femici sul totale dei fenocristalli. Le linee a LP. costante dividono
i campi delle lave: l) afuiche e oligofiriche; 2) mesofiriehe; 3) porfirichc. Le linee ad LC., costante
dividono i campi deHe lave: a) plagioc!asiofiriche; h) leucofiriche; c) mesotipo-porfiriche. Per i simboli
!i rimanda alla Fig. I.
TABELLA 3
Abbreviazioni relative alle tab. 4 e 5
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a.ccre~imento
post-sinneusi in una parte dei !enocr1s alli
con inclusioni pecllitic:heo nella p&rte centrllle èJelll~ggrègato
con inclusioni peciliticheo irregolarmente d:i.st:ribui e
C'OO incl\lSioni pecili iche e discontinUe!
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dilllensione Illassima degli ind.ivid.ui degli aggregati
numc:ro* d@gli individui isolati
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S(or)
con nucleo riassorbito
con bordi corrosi
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S(p2)
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inclusioni pec:ilitiche o lrregolannenll:e distriwite
inclusioni pecll1tiche mie:rocristalline
di.m@nsicme. Classima degli individui isob.ti
strutturi!l ~eri.!t.ta
(.) Valori normalizzati ad una superficie di 5 cm".
(") Oa vetrose a criptocristalline.
femici e sialici presenti come fasi intratelluriche (LC.t) (fig. 2). Si sono così
potute riconoscere, in base al diverso tenore in individui di origine intratellurica,
lave da afiriche ad oligofiriche con I.P. minore di 15, mesofiriche con LP. compreso
tra 15 e 30 e porfiriche con LP. maggiore di 30. All'interno dei due ultimi raggruppamenti (lave mesofiriche e porfiriche) si sono poi distinte, sulla base di LC.t,
delle varietà plagioclasiofiriche, con LC.! minore di lO, leucofiriche, con LC.t
compreso fra lO e 30 e mesotipofiriche, con LC.t maggiore di 30.
758
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CRISTOFOL.lNI, lo. TUNCHINA
TABELLA 4
Caraltm" dà !enocrÌJta/lj e degli aggregati di p/agioclasio
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mineralogici presentano comunque una certa omogene:ità, tale: da giustificarne: una
trattazione: unitaria.
Una pnma osservazione:
può fare: rdativame:nte agli aggre:gati pre:valentemente o esclusivame:nte costituiti da individui plagioc.lasici: dai dati di tab. 4
evidenzia che il numero di individui costituenti tali aggregati ·te:nde a non c=ssere
supc=riore a 5. con un massimo di freqUt:.nza di 2 o 3 cristalli. Le lave: di Pic=dimonte sono, da questo punto di vista, abbastanza eterogentt: infatti gli aggregati
di tipo A. (tab. 4) """tr.mo una distribuzione di freq ue:nza piuttosto ampia
(da O a 40 per 5 cm! di sezione). Ndla successione: di Acireale si nota invece una
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lidci. A,·A.: numero di aggregat; di individui non pecilitici. Pcr i simboli si rim~nd~ ,.11,. Fig. I.
di Piedimonte:; pc=r queste: si è riscontrata una maggiore: e:te:roge:ne:ità. Infatti me:ntre:
pc=r le: lave ddla successione: di Acire:ale: si nota costante:me:nte un'assoluta prc=va·
Ic=nza di aggre:gati con strutture: pc=cilitiche: (da 2 a 18 pc=r 5 cm:), rispc=tto a qudli
che: ne: sono privi (M). ndle: lave: di Pic=dimontc Etneo si nota una cena c=quiva.
Ie:nza nume:rica dd due tipi di aggre:gati in alcuni casi. oppure: un maggior
ASPETTI PETROLOOICI DELLE VUI.CANITI ETNEE
761
numero di aggregati pecilitici, ma con una notevole dispersione del rapporto fra
i due tipi, negli altri casi (6g. 3).
Le inclusioni pecilitiche negli aggregati, presenti anche in individui isolati,
sono generalmente costituite da materiale criptocristallino da torbido ad opaco,
accompagnato talora da granuli microcristallini identi6cabili come augite; esse
possono essere distinte dal punto di vista delle strutture petrogra6che, in tre tipi.
Si sono notate infatti inclusioni pecilitiche concentrate in fasce o involucri concentrici (A .. I), o al nucleo dei singoli individui (A p 2), oppure distribuite irregolarmente su tutto il cristallo (A .. 3); nel caso A l,2 gli intervalli non pecilitici
presentano non di rado anche una diversa composizione rispetto alle fasce pecilitiche. In ordine di abbondanza crescente si hanno il tipo A p l, A p 2 e A p 3.
Frequentemente si hanno involucri pecilitici continui da un individuo all'altro
di un aggregato, indicando che questo si è accresciuto dal fuso successivamente
alla sua formazione; in molti altri casi si riscontrano aggregati costituiti in parte
da individui pecilitici ed in parte da individui privi di inclusioni (A p 4).
Molto spesso· (nel SO % delle lave di Acireale e nel 3O!fo di quelle di Piedimonte Etneo) i contatti tra i granuli degli aggregati sono contrassegnati da fenomeni di riassorbimento (A.) analoghi a quelli descritti da MAALOE. (1976) e descritti
come (riassorbimento plagioclasio-plagioclasio:.. A volte ancora si riconosce un
orlo di accrescimento isoorientato che può svilupparsi attorno a tutto l'aggregato
(A.. I), oppure solo ad una parte (A.. 2).
Inoltre, considerando la struttura degli aggregati di plagioclasio, si osserva
che la loro orientazione non appare casuale: nella generalità dei casi essi sono
associati più o meno perfettamente secondo piani cristallografici (più frequentemente (010», fino a dare c geminati per sinneusi:. (V ANCE, 1969); altre orientazioni ricorrenti sono date dall'unione di (010) di un individuo con (001) di un
altro. Alle modalità di associazione dei vari individui sembra essere legata la
presenza o meno di fenomeni di reazione fra un cristallQ e l'altro: questi sono
quasi sempre assenti nel caso di associazione c parallela:. di piani omologhi,
mentre si osservano di frequente ed in maniera abbastanza vistosa negli altri casi.
Le dimensioni massime misurate su individui degli aggregati (da l a 4,5 mm
per le lave di Acireale; da l a 7 mm per quelle di Piedimonte Etneo) sono
leggermente superiori a quelle dei granuli isolati nel 60 % circa dei casi esaminati;
nei casi rimanenti non vi sono importanti diversità di dimensioni fra individui
isolati ed associati, oppure quelli sono leggermente maggiori di questi. In tutti
i campioni esaminati si osservano in numero variabile degli aggregati costituiti
da individui di dimensioni differenti; in parte questo fatto può essere apparente
e dovuto al modo con cui i singoli cristalli sono intersecati dal piano della
sezione, ma può anche esprimere una situazione reale.
Per quanto riguarda gli individui di segregazione intratellurica isolati essi
sono mediamente in numero uguale a quello degli aggregati, sia pure con ampia
dispersione del rapporto quantitativo fra i due tipi. Anche essi mostrano, ma
meno frequentemente degli aggregati, delle inclusioni da vetrose a criptocristal-
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762
CII.ISTOFOLlNI, .... T.ANCHINA
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tano degli inclusi microcristallini di fasi femiche (S,,) , queste ",no raramente
associate ad incluSioni criptoeristallinc:, e nd caso più generale in cui non lo siano.
presentano sempre un, distribuzione: irr(:golar(: ,u tutto il cristallo. Attorno agli
inclusi microcristallini
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ASPETTI PETROLOCICI DELLE VULCANITI ETNEE
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diatamente adiacente. Molto P'" spesso il plagioclasio mostra dei S(:gni di corroSlOne In prossimità del bordo: in questo caso si nota un involucro a bordo più O
meno sfrangiato e con irregolari arrotondamenti, sul quale si distingue un sottile
orlo di accrescimento di composizione generalmente più albitica.
È d, segnalare ,h, aggregati ,d individui isolati onn i diversi caratteri fin
qm esaminati possono essere contemporaneamente preS(:nti nella stessa roccia ,d
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sostanzialmente, cosa questa che può significare tempi di cristallizzazione analoghi,
benché in ambienti non rigorosamente uguali, secondo quanto è indicato dalle
differenze nelle strutture e nelle composizioni degli individui della stessa roccia.
Per quanto riguarda le composizioni, ricavate attraverso determinazioni ottiche,
si può osservare come accanto a lave con individui abbastanza omogenei ne esistano
altre in cui la composizione del nucleo ed i caratteri della zonatura sono notevolmente eterogenei. A titolo di esempio sono riportati in tab. 6 i dati relativi ad alcune
rocce, scelte a rappresentare i diversi casi.
Talora come nel campione AR20, i nuclei hanno composizione oscillante in
un intervallo molto ristretto e la zonatura è di tipo normale diretto, con caratteri
omogenei per tutti gli individui. Solo eccezionalmente, come per esempio al contatto
con un cristallo augitico in un aggregato polimineralico, il tenore in anortite del
plagioclasio mostra un brusco incremento. In altri casi (campione l) i nuclei pre·
sentano una composizione variabile entro limiti ampi (fig. 4) e la zonatura è
frequentemente oscillatoria o a c: chiazze:t; questi caratteri sono ricorrenti, benchè
non molto frequenti nelle lave di ambedue le successioni esaminate (tab. 6).
Come si è accennato, anche nella stessa lava i vari individui possono presentare
caratteri diversi: ad esempio in un caso (camp. I) due individui hanno la stessa
composizione al nucleo (67.fJ8
An AT), ma uno lo presenta pecilitico e l'altro no.
Nel primo, appartenente ad un aggregato polimineralico, la composizione passa
gradualmente e con oscillazioni ad una fascia più albitica, per tornare poi con un
passaggio brusco a quella iniziale in un sottile involucro, che a sua volta passa
gradualmente e con una zonatura di tipo diretto a fasce sempre più albitiche,
fino ad oligodasio (24
An). Nel secondo si hanno due distinti irtVolucri di
composizione uguale al nucleo; il più interno piuttosto sottile mostra un passaggio
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ASPETTI PETROLOGICI DELLE VULCANITI ETNEE
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otticamente dei nuelei plagioclasici nelle diverse varietà di lave delle due zone esaminate (PD: Piedimonte Emeo; AR: Acireale). Si noti anche l'ampio intervallo di composizioni tra i nuclei e le periferie
estreme. - 0: composizioni medie dei nuclei; .: composizioni medie delle periferie (nei casi in cui
i dati ottenuti erano scarsi, queste non sono state calco!ate). Per le sigle vedi Fig. 2.
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brusco (da 54'Yo An a 68
An), mentre al più esterno, più ampio e con struttura
pecilitica, si giunge attraverso un passaggio graduale da una fascia intermedia
andesinica.
Nelle lave esaminate si notano talora individui con zonatura a «chiazze ~
nel nucleo; per esempio nella zona di Piedimonte Etneo si è riconosciuto un
individuo con nucleo bytownitico a struttura pecilitica, con piccole piaghe di forma
irregolare a composizione labradoritica (62 % An), prive di inclusioni. Nel suo
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766
CilI5TOfOLlNI, A. TRANCHINA
6
TABELLA
Composizioni di !enoaùJo//i di plagioc/a!io
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complesso il nucleo è idiomorfo ed è circondato da un involucro nettamente l'lU
albitico (53 'l'o An), a sua volta seguito da una fascia con bordi sfumati di compopisizione uguale a quella delle c chiazze) del nucleo. Questo involucro passa poi
gradualmente a composizioni più albitiche (40
An). In un altro caso un feDocristallo presenta un nucleo vistosamente pecilitico a composizione AnnI, con irre-
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Fig. 5. - In ordinata sono riporute le composizioni medie dei nuclei p!agioc\;uici rkav3tc onicam<:ntc;
queste sono confrontate con alcuni parametri ricav:ui dalle analisi chimiche, tenore in An nel plagioelasio normativo; % Sia.; S.L (indice d~ $Olidificazione). In timi i casi è evidente la scarsa COlrelazione tra le composizioni dei nuelei ed' i parametri rappresentativi del chimismo delle rocce COllsiderate.
Per i simboli si veda Fig. I.
golari c chiazze:t labradoritiche (An56): esso passa gradualmente a composlziom
nettamente più albitiehe (Ana4) attraverso numerosi sottili involucri. Altri indi~
vidui nella stessa lava (camp. 43) si presentano diversi, o per la composizione
del nucleo, o per l'assenza di c chiazze:t, o ancora per i caratteri di dettaglio della
zonatura e per la distribuzione delle fasce pecilitiche.
767
ASPETTI PETROLOGICI DELLE VULCANITI ETNEE
Passando a considerare nel loro complesso i dati composizionali dei nuclei
di plagioclasio nelle lave della zona di Piedimonte Etneo, si può notare (fig. 4)
che nelle varietà oligofiriche e plagioclasiofiriehe esistono due diversi tipi di fenoAn e l'altro con
cristalli plagioclasici, uno con nuclei di composizione tra 70 e 80
nuclei al 60
An, generalmente coesistenti nella stessa lava, in proporzioni variabili, di modo che la composizione media dei nuclei oscilla tra estremi piuttosto
ampi (An55-18). Nelle varietà leucofiriche fino a mesotipo-porfiriche i nuclei plagioc1asici mostrano in media composizioni abbastanza costanti, ma con dispersione
molto accentuata dei tenori in An, che in alcuni individui raggiungono 1'80
Gli involucri più esterni raggiungono mediamente composizioni oligoclasiche
(An~o.3o), con estremi in alcuni termini plagioclasiofirici fino a 17
An.
Il confronto tra i dati composizionali ottenuti attraverso le determinazioni
ottiche, e quelli ricavati da determinazioni diffrattometriche (PUGLISI e TRANCHINA,
1977), consente di verificare in generale concordanza delle composizioni medie
dei nuclei definite otticamente, con quelle determinate su polveri arricchite in
plagioclasio mediante XRD (fig. 6). Ciò conferma che in linea di massima i
processi di arricchimento e separazione del plagioclasio per l'esame diffrattometrico
comportano l'eliminazione pressochè totale degli involucri esterni più albitici.
Un quadro simile nei caratteri generali, anche se con minori differenze di
dettaglio è offerto dalle lave della successione di Acireale (fig. 4), che mostrano
fenocristalli plagioclasici, isolati ed in aggregati, con nuclei a composizione media
intorno ~ 65
An, che tuttavia non di rado raggiungono tenori oltre il 70
An,
con estremi fino a 80
An.
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Per meglio inquadrare i problemi posti dall'eterogeneità di caratteri camposizionali e strutturali degli individui plagioclasici Ji cristallizzazione intratelluriea,
si è anche cercato di individuare possibili correlazioni tra la composizione dei
nuclei plagioclasici ed alcuni parametri chimici, rappresentativi del grado di
evoluzione del magma (fig. 5), nell'ipotesi che la composizione delle fasi che si
separano da fusi di composizione definita debba variare in modo non casuale,
legato alle variazioni composizionali del fuso stesso. Anche dal solo esame qualitativo dei diagrammi di fig. 5 emerge assai chiaramente l'assenza di una evidente
ed univoca correlazione tra il tenore medio dei nuclei plagioclasici (cfr. CRiSTOFOLINI
e SPADEA, 1975) e parametri chimici, ricavati da CRISTOFOLINI et al. (lm) per le
lave di Piedimonte Etneo e da analisi inedite per quelli di Acireale; i nuclei tra
l'altro risultano avere composizioni piuttosto basiche rispetto a quelle che competerebbero al plagioclasio segregato da magmi con Si02 = 50
Al contrario la
composizione degli involucri periferici, cristallizzati da un fuso residuale in momenti assai prossimi all'effusione, mostra variazioni punosto contenute, nell'ambito
dell'oligoclasio.
ro.
768
R. CRISTOFOLlNI, A. TRANCHINA
Carattm dei min"aii femici di cristallizzazione intratdlurica
Anche l'augite costituisce talora aggregati monomineralici: in sezIOne essi
appaiono più frequentemente formati da 5 a 8 individui, e molto raramente da
più di lO, in genere di dimensioni assai simili (tab. 5).
A differenza che per il plagioclasio, gli individui pirossenici degli aggregati non
mostrano contatti subparalleli, secondo piani cristallografici ben definiti, ma piuttosto all'interno dell'aggregato essi mostrano rapponi di autal1otriomorfismo, mentre
sono invece idiomorfi nei confronti della pasta di fondo. Le ricerche condotte non
hanno comunque permesso di escludere l'esistenza di associazioni regolari tra gli
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Fig. 6. - Sono state riportate a 5COp(I di confronto le composizioni ri<:avate Cltticamente 5U nuclei
di cristalli singoli (O), quelle ottenUie diffuttnmetriamente (6) e quelle normative (*) pcr pbginclasi
della ZOna di Piedimonte Etnro. Si può osservare co!TIc le composizioni medie ottenute per via diflrattnmetrica cadano di norma nell'intCTvallo di variazionc delle composizioni determinate al microscopio.
Pcr le .igle .i veda la Fig. 2.
individui dr:gli aggrr:gati, del tipo di quellr: già dr:scrittr: da DI FRANCO (1930) in
prodotti rr:cr:nti dell'Etna.
Pr:r quanto riguarda gli individui isolati si è notata in tutti i campioni esami·
nati una struttura seriata; lr: dimr:nsioni massime per i fr:nocristalli isolati tendono
ad essere leggermentr: maggiori di quelle dd granuli degli aggregati: in questi
esse vanno da 0,5 a 4 rom circa, con rare eccezioni fino a 9 mm; in quelli sono
disperse fra 0,5 e 7 mm. I cristalli augitici sono assai raramente pecilitici e non
mostrano, salvo alcune eccezioni, marcate zonature. In ogni caso le inclusioni pecilitiche quando sono presenti sono disposte in involucri regolari, o meno frequentemente al nucleo, e le zonature evidenti caratterizzano individui di dimensioni
notevoli, generalmente pecilitici.
Per quanto riguarda l'olivina si è riscontrato che in genere gli individui mag~iori si trovano isolati, mentre altri di minori dimensioni si trovano generalmente
associati in gruppi di tre-quattro. In molti casi l'olivina. si trova anche in aggrr:gati
ASPErrl PETROLOGICI DELLE VULCANITI ETNEE
769
con pirosseno e/o plagioclasio, ma in quantità suoordinata rispetto alle altre fasi.
Tra gli aggregati polimineralici, sono più diffusi quelli costituiti appuoto da
augite ed olivina, e· via via meno frequenti quelli a pirosseno e plagioclasio, a
plagioclasio ed olivina, fino ad arrivare ad associazioni di tipo c gabbrico:. (plagioclasio, pirosseno ed oljvina): di notevole interesse appaiono quelli formati da plagioclasio ed augite: oltre a pochi casi in cui gli individui associati sono due, si può
notare che l'aggregato è costituito di granuli pirossenici di piccole dimensioni, al
centro, circondati da numerosi individui di plagioclasio. In altri casi inclusi di
pirosseno, con aspetto di relitti, possono trovarsi anche in cristalli isolati di plagioclasio (tab. 4; Spol). Caratteri di questo genere sono indicativi di variazioni chimicofisiche ambientali, favorevoli prima alla segregazione dell'augite, i cui cristalli
tendevano ad aggregarsi, e poi del plagioclasio, rispetto al quale gli aggregati femici
potevano agire da nuclei di cristallizzazione.
Molto spesso negli aggregati di fasi femiche, mono- e polimineralici, si trova
del materiale interstiziale a grana più minuta, prevalentemente dato da lamelle
di plagioclasio e granuli di olivina. Inoltre si trova frequentemente magnetite, sia
inglobata in altre fasi, sia aggregata in individui anche maggiori delle specie
più abbondanti.
Con8iderazioni conclu8ive
L'insieme dei dati esposti permette di mettere in rilievo una notevole eterogeneità di dettaglio delle vulcaniti considerate, sia all'interno dello stesso campione.
sia tra campioni diversi. I dati delle analisi modali evidenziano una molto ampia
dispersione dei valori dell'Indice di Porfiricità e dell'Indice di Colore, ed ancor
più del rapporto tra fenocristalli femici rispetto al totale dei fenocristalli (LC.!)
(figg. 1 e 2; tab. 2). Già questi dati quantitativi, che confermano osservazioni qualiUtive (cfr. CRISTOFOLINI, 1973), appaiono c'ompatibili con la presenza nelle strutture alimentatrici del vulcano di sacche dove il magma di provenienza profonda
(CU:n:.R e CIVErrA, 1977; CRISTQFOLINI et al., in stampa) possa stazionare evolvendo
in seguito a complessi fenomeni di sottrazione ed accumulo di fasi cristalline.
Ciò risulta tanto più sostenibile se si considerano anche le dimensioni medie e
massime degli individui cristallini di formazione intratellurica, analoghe a quelle
di cristalli in masse plutoniche, che indicano tempi di accrescimento notevolmente estesi.
L'esame delle strutture dei fenocristalli, sia in aggregati che isolati, consente
poi di dare ulteriori conferme alle indicazioni sopra accennate e di precisare l'andamento dei processi di cristallizzazione.
In particolare per quanto riguarda i plagioclasi sono assai significative le strutture che indicano un'associazione per c sinneusi :., in presenza di abbondante fuso,
in seguito a contatto casuale tra granuli che vi si trovano immersi, probabilmente
agevolato dall'instaurarsi di moti turbolenti nella massa magmatiea (V ANCE, 1969).
A tal proposito appare degno di nota che nella stessa lava coesistano aggregati
770
11.. CIUSTOFOLlNI, A. TItANCHINA
che presentano un diverso sviluppo dell'involucro di accrescimento formatosi successivamente all'aggregazione: ciò suggerisce (;he vi siano stati più momenti favorevoli ;tllo sviluppo di aggregati per «sinneusi >. Inoltre il rapporto fra aggregati
ed individui isolati, ampiamente variabile nelle lave esaminate, conferma che la
tendenza a dare questo tipo di associazioni dipende non solo dai caraueri della
specie mineralogica. ma anche dal verificarsi di condizioni in grado di agevolare
il fenomeno, come già suggerito da VANCE e GILREATH (1967). Finalmente è da
soualincare che le dimensioni dei singoli individui degli aggregati, anche polimineralici, sono analoghe a quelle dei cristalli isolati; tenendo conto che non si
sono notate differenze sistematiche tra le composizioni dei nuclei dei cristalli isolati
e di quelli negli aggregati, questo fatto suggerisce che i vari individui si siano
segregati per intervalli di tempo simili da magmi analoghi.
D'altra parte, sempre per il plagioclasio si è messa in evidenza la scarsa
correlazione tra composizione del plagioclasio al nucleo ed il chimismo complessivo.
Si è inoltre notata la dispersione delle composizioni dei nuclei plagioclasici, sia
all'interno della stessa lava, sia tra le diverse rocce esaminate. Variazioni composizionali di plagioclasio cumulitico sono spesso riconosciute in diversi complessi
gabbrici, generalmente in funzione della profondità, e sono attribu.ibili a diversi
fattori, tra cui appaiono più importanti l'evoluzione deJla composizione dei fusi
per cristallizzazione frazionata, la variazione della pressione totale e differenze di
concentrazione dei componenti volatili (C.... RR, 1954; MAALOE, 1976; VANCE, 1962;
WAGER, 1967; YODER et al., 1957). I dati presentati suggeriscono perciò che nella
stessa lava si trovino ora associati cristalli plagioclasici segregati da magmi con
composizione e/o in condizioni ambientali diverse, successivamente inglobati nei
fusi dai quali hanno tratto origine le lave esaminate.
Indicazioni analoghe provengono anche dall'esame delle zonature nel plagioclasio: come si è già fatto presente vari individui nella stessa lava presentano
schemi di zonatura diversi, ciò che è compatibile esclusivamer..te con un accrescimento in condizioni differenti anche in stadi piuttosto avanzati del loro svilupJXl.
D'altra parte l'eterogeneità dei caratteri dei diversi involucri e delle modalità della
loro successione non consente di stabilire UII solo fattore preponderante al quale
attribuire la genesi delle zonature. In alcuni casi nuclei bytownitici, entro cui si
trovano sporadicamente chiazze più albitiche, sono circondati da involucri labradoritici; più frequentemente attorno ad un nucleo labradoritico si ha una successione di fasce leggermente più basiche cui se ne alternano delle altre a composizione simile a quella del nucleo; infine generalmente le porzioni più esterne
presentano una zonatura diretta, fino ad oligoclasio.
Non di rado diversi individui plagioclasici presentano nuclt:i ed involucri vistosamente pecilitici, con inclusioni di matt:riale da vetroso a criptocrstallino: in qut:sti
casi più che a relitti di fasi prect:dentt:mentt: formate o a prodotti di cristallizzazione da un liquido che abbia localmente riassorbito il cristallo ospitante, le
inclusioni pecilitiche si possono attribuire, in accordo con quanto segnalato da
GUTMANN (1m), ad episodi di rapido accrt:scimt:nto per improvvise variazioni di
ASPEtTI PETROUX;ICI DELLE VULCANITI ETNEE
77J
parametri chimico-fisici ambientali durante la cristallizzazione, ed in particolare
della pressione totale e soprattutto di quella di volatili.
Il quadro globale che emerge dalle osservazioni consente di indicare per il
plagioclasio ambienti di cristallizzazione dive:rsi e rapidamente variabili, anche se
con dettagli, come la zonatura a c chiazze" difficilmente interpre:tabili, sia pur
tenendo conto dei suggerime:nti avanzati da VANCE (1965, 1966) e FllAsEIl (1966).
l vari individui possono pertanto essersi formati in masse magmatiche non molto
profonde, facenti parte di un sistema vulcanico, dove episodi eruttivi possono
indurre turbamenti nd regime di cristallizzazione: per variazioni di pressione totale
e/o di vapore, per mescolamento con magmi più profondi, per alterazione dei
sistemi convettivi (CARR, 1954; MOROHASHI et aL, 1974). L'e:terogeneità composi:
zionale e strutturale dei cristalli plagioclasici non è compatibile con una loro genesi
da uno ste:sso magma in condizioni ambientali costanti, ma indica piuttosto che
cristalli segregatisi in situazioni ampiame:nte variabili siano stati inglobati, durante
la risalita da magmi che poi hanno eventualmente dato origine alle dlusioni laviche:
analizzate.
Il complesso delle indicazioni provenienti dall'esame delle fasi femiche: in fenocristalli, sia aggregati che isolati, appare meno dettagliato per la minore: evidenza
di zonature composizionali, per l'assenza di involucri pecilitici e di chiare strutture
di associazione per ~ sinneusi,. Lo studio ottico inoltre non ha perme:sso di dare
con sufficiente preçisione il quadro delle variazioni composizionali all'augite.
Tuttavia anche i dati raccolti sulle fasi femiche permettono di trarre delle conclusioni
preliminari sulle modalità e l'ambiente di formazione: di questi minerali.
Pur potendosi interpretare alcuni caratteri strutturali dei granuli femici, quali
quelli sopra citati, con una diversa cinetica di cristallizzazione (GIBB, 1974) rispetto
a quella del plagioclasio, o con un'omogenizzazione in condizioni di sub-so/idus
(MOORE e EVANS, 1%7), la scarsità di aggregati a composizione c gabbrica, e la
netta diversità di strutture microsco..eiehe entro e tra i diversi individui femici,
rispetto a quelli plagioclasici. suggeriscono che il loro sviluppo sia avvenuto almeno
in parte in condizioni differenti: in particolare mentre: il plagioclaso rimaneva
sospeso nel fuso, dove occasionalmente dava origine ad associazioni per c sinneusi "
ed era soggetto a rapide ed improvvise variazioni delle condizioni ambie:ntali,
gli individui femici, più densi, tendevano a concentrarsi verso il basso formando un
impasto cumulitico, in una situazione ambie:ntale meno soggetta a drastiche variazioni di temperatura e di pressione.
Le strutture microscopiche: degli aggregati femiei sono compatibili con un'interpretazione di que:sto tipo. Infatti alloro interno questi sono caratterizzati da rapporti
di autallotriomorfismo e: dalla presenza di fasi interstiziali: i primi indicano un
accre:scime:nto successivo all'accumulo, dove i diversi individui si disturbavano reciprocamente nel proprio sviluppo, le se:conde si possono interpretare come materiale
intercumulitico (JACKSON, 1961; WAGER, 1%7; WAGER e BROWN, 1968; WAGU e:t al.,
1960). In appoggio a questo modo di vedere si fa presente che noduli prevalentemente femici sono stati riconosciuti tra prodotti etne:i nella zona di Acireale
772
R. CRISTOfOLlNI, A. TJV,.NCHINA
(Lo GIUDICE e RIITMANN, 1975), con chiare indicazioni di una genesi cumulitic3.
Venute di magroa successive potrebbero avere smembrato l'impasto di cristalli
cumulitici prima della sua completa solidificazione, inglobandone e riportandone
verso i livelli più elevati dei frammenti, ch~ si ritroverebbero poi nelle lave come
nuclei di fenocristalli isolati o come aggregati.
L'interpretazione, data in precedenza, di una mescolanza casuale di fasi cristalline intratelluriche con un magma a grado di evoluzione non costante si accorda
anche con la forte dispersione dei valori dell'indice di porfiricità e del rapporto tra
le percentuali di fenocristalli femici e plagioclasici (fig. 2),' che appare un carattere
molto netto di ambedue le successioni analizzate.
La presenza di sacche magmatiche nel basamento dell'Etna, qui suggerita
sulla base esclusiva di dati petrografici, ritrova una conferma anche nei risultati di
ricerche sismologiche (cfr. CRISTOFOLINI et al., 1979) che indicano l'esistenza sotto
l'edificio vulcanico, tra lO e 20 km sotto il livello del mare, di low lIelocity layers
interpretabili come zone di infiltrazione magmatica, nonchè nell'ampia dispersione
d'i apparati effusivi periferici, interpretabili come eccentrici (sec. RrrI'MANN. 1963),
la cui attività è stata verosimilmente alimentata da serbaloi crostali, interessati dalla
vistosa attività tettonica disgiuntiva recente della zona etnea.
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