The role of subduction erosion in material transfer at convergent margins

Paola Vannucchi (*)
(*) Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Firenze, Via La Pira 4, 50121 Firenze.

Il ruolo dell'erosione tettonica nel trasferimento di materiale nei margini convergenti. I margini convergenti sono zone dove si genera nuova crosta continentale, ma sono anche zone dove materiale crostale torna nel mantello superiore, con una perdita netta di volumi. In totale e globalmente il volume di crosta continentale e di sedimenti subdotti sotto gli avanarchi si può calcolare attualmente nell'ordine di 3 Unità Armstrong (1 AU = 1 km3 a-1). Di queste: 1.65 AU comprendono i sedimenti subdotti, mentre 1.33 AU provengono dall'erosione tettonica degli avanarchi. Le collisioni continentali cenozoiche di margini passivi hanno invece contribuito per circa 0.4 AU alla perdita di crosta continentale. I margini possono migrare verso terra (ritrarsi) in modo costante e per l'intera estensione della fossa coinvolgendo l'avanarco, oppure possono migrare attraverso eventi molto rapidi e catastrofici. I periodi di erosione tettonica lenta o di accrezione possono essere interrotti da eventi catastrofici, solitamente innescati da subduzione di alti batimetrici. La fossa dell'America Centrale esemplifica stili di erosione tettonica da costante e lenta a veloce e concentrata. L'erosione tettonica può anche procedere in modo molto lento quanto è accompagnata da sottoplaccatura in zone più profonde del margine, come avviene, ad esempio, nei settori nord e centrali delle Ande. La stratigrafia dei livelli di tefra in America Centrale registrano una evoluzione magmatica con pulsazioni di più o meno materiale riciclato attraverso l'arco. Questo arco è in una condizione generale di perdita netta di massa che si verifica in modo discontinuo a causa della subduzione di seamount. Tuttavia le perdite di massa nelle zone di subduzione devono essere compensate dalla produzione di magma che stimiamo nell'ordine di 96 e 64 km3 Ma-1 km-1 negli archi oceanici e continentali, rispettivamente. L'accrezione di archi oceanici ai margini continentali passivi è critica per mantenere i volumi di crosta continentale. La subduzione di sedimenti in margini erosivi, ed anche in margini dove l'accrezione non riesce ad eliminare del tutto i sedimenti, forniscono un meccanismo efficiente per il ritorno di materiale continentale nel mantello superiore. I dati sugli isotopi del Nd indicano che circa l'80% del materiale continentale subdotto non è riciclato attraverso la produzione di magma nei livelli superficiali dell'arco, ma raggiunge il mantello superiore. Il livello degli oceani controlla il tasso di erosione superficiale continentale e quindi il volume di materiale che si deposita nelle fosse, che a sua volta controlla lo spessore dei continenti in archi di tempo di 107–109 anni. La crosta tettonicamente ispessita è ridotta a valori normali (35-38 km) in intervalli di tempo di circa 100-200 Ma.

continental crust recycling, mantle composition, subduction erosion