Sfondo geologico dell'anello di fuoco

L’anello del fuoco del Pacifico è una zona a forma di ferro di cavallo di 40.000 chilometri di attività tettonica e vulcanica intensa che circonda l’Oceano Pacifico. È definito dai confini della placca convergente dove la litosfera oceanica è costretta sotto le placche continentali o altri oceanici, un processo noto come sottoduzione. Questa sottoduzione fa sciogliere parzialmente il manto, producendo magmi ruvidi che si innalzano a formare vulcani arcani, generano rocce plutoniche.

Distribuzione di rocce ignee attraverso l'anello di fuoco

La distribuzione di roccia ignea all'interno dell'anello del fuoco non è uniforme; rispecchia strettamente la geometria delle zone di sottoduzione e la posizione degli archi vulcanici. I principali ambienti di formatura rocciosa includono archi dell'isola (ad esempio, Giappone, Indonesia, Filippine), archi continentali (ad esempio, le Ande, le Cascade), e bacini posteriori-arc dove le tettoniche estensive generano anche il magmatismo mafico.

Le Ande del Sud America

Lungo il margine occidentale del Sud America, il Piatto di Nazca subentra sotto la placca sudamericana. Questo arco continentale produce una sequenza spessa di rocce vulcaniche andesitiche a dacitiche, insieme a grandi bacioliti granitici come il Batholith costale del Perù.

America Centrale e Messico

I sottodotti Cocos Plate sotto la placca caraibica e la placca nordamericana, generando un arco vulcanico che comprende la cintura vulcanica trans-messica e l'Arco vulcanico dell'America centrale. Le esposizioni di roccia ignee variano dai coni basalitici di michoacán alle cupole laviche daciclistiche in Guatemala.

La catena di Cascade (USA e Canada)

Nel nord-ovest del Pacifico, i sottodotti della placca Juan de Fuca sotto la placca nordamericana, che formano l'Arco vulcanico Cascade. Questo arco contiene stratovulcano iconici e dominati dal punto di vista del sito come il Monte Rainier, il Monte St. Helens e il Monte Hood.

Alaska e l'Arco Aleutiano

L'Arco di Aleutiano, che si estende verso ovest, raggiunge le isole Aleutiane, deriva dalla sottoduzione della placca del Pacifico sotto la placca nordamericana. L'Arco di Aleutiano ospita un'alta densità di vulcani andiosi e basalitici ed esiti, molti dei quali sono soggetti a frequenti eruzioni.

Kamchatka e le Isole Kuril (Russia)

La penisola di Kamchatka e le isole del Kuril formano una zona di sottoduzione complessa dove la placca del Pacifico scende sotto la placca di Okhotsk. Questa regione mostra alcune delle più vulcanicamente diverse suite di roccia ignea nell'anello di fuoco, tra cui alti-magninesi, andesites, dacites, e rare riyolite.

Giappone, Ryukyus e Taiwan

Il Giappone si trova all'incrocio di quattro piastre tettoniche (Pacifico, Mar filippino, Eurasiatico e Nord America), creando una rete di zone di sottoduzione che producono una vasta gamma di rocce ignee. L'arco Izu‐Bonin-Mariana è composto principalmente da basalto e andosta, mentre gli archi della terraferma giapponese (NE Honshu e SW Honshu) producono più magistrati silicici, tra cui la base

Asia sudorientale: Indonesia, Filippine e Papua Nuova Guinea

L'Indonesia ospita più di 130 vulcani attivi, il che lo rende il più grande fornitore di una giovane roccia ignea nell'anello del fuoco. Gli archi di Sunda e Banda producono un continuum dalla basalta fino al punto dacito e dalla riyolite, con notevoli eruzioni siliciche esplosive a Tambora e Toba.

Nuova Zelanda e l'Arco Kermadec‐Tonga

Il segmento meridionale dell’Anello del Fuoco comprende l’Arco di Kermadec-Tonga e la Nuova Zelanda. L’Arco di Tonga è una delle zone di subduzione più veloci della Terra e produce prevalentemente rocce basali a andesitiche. La Zona Volcanica di Taupō della Nuova Zelanda è una provincia di riyolite maggiore, con numerosi collassi di caldera che hanno prodotto vasti fogli di ignimbriti.

Tipi principali di rocce ignee nell'anello di fuoco

La diversità compositiva delle rocce ignee nell'anello di fuoco riflette variazioni dei parametri di sottoduzione, come la dip, l'ingresso dei sedimenti e la profondità di fusione parziale, nonché i processi che si verificano all'interno della crosta dei piatti sovraccarica.

Basalt

Basalt è la roccia ignea dominante nella crosta oceanica e appare ampiamente nei bacini posteriori, nelle montagne marine e nelle fasi iniziali dello sviluppo dell'isola-arc. Nell'anello del fuoco, i basalto sono tipicamente calc-alcalini o tholeitic in composizione.

Andesite

Andesite è la roccia di riferimento del volcanesimo di sottoduzione-zona, che è la componente primaria degli stratovolcano nelle Ande, Cascades, Giappone e Indonesia. Andesites si formano attraverso una combinazione di cristallizzazione frazionaria del basal, assimilazione del materiale crostale, e miscelazione di magmi mafici e silicici.

Dacite

La Dacite, con contenuto di silice tra il 63 e il 69 per cento, è comune negli archi continentali e maturi dell'isola. Spesso appare nelle cupole di lava, nelle intrusioni superficiali e nei flussi piroclastici esplosivi. Molte delle più grandi eruzioni storiche, come il Monte St. Helens nel 1980 e il Monte Pinatubo nel 1991, il magma dacitico potenziato.

Rhyolite

Rhyolite è la roccia vulcanica più ricca di silice nell'anello di fuoco, che contiene più del 69 per cento SiO2. È associato alle eruzioni di forma di caldera a centri silicici correlati alla sottoduzione, come la zona vulcanica di Taupō, i Monti Jemez, e il complesso vulcanico di migliaia di magri Altiplano-Puna nelle Ande centrali.

Equivalenti plutoninici

Gli stessi magma che si erudono ai vulcani si raffreddano lentamente a profondità, formando rocce ignee intrusive. Le rocce plutoniche più comuni sono gabbro (l'equivalente intrusivo di basalto), diorite (andesite), muesodirite e granito (rhyluolite), che formano le radici di archi dell'isola e archi continentali e sono esposti dopo prolungati altipiani ed erosioni.

Processi Guidare la formazione di roccia ignea nelle zone di sottoduzione

La distribuzione e la composizione di rocce ignee nell'anello del fuoco non possono essere comprese senza esaminare i processi fisici e chimici sottostanti.

  • La disidratazione della lastra[[]: Mentre la piastra oceanica subduttiva scende, i suoi minerali rilasciano acqua e altri volatili nella sporgenza del mantello sovrastante, riducendo così il punto di fusione del mantello e induce la fusione parziale, generando magmi basaltici.
  • La fusione del flusso contro la decompressione[]: Nelle zone di subduzione, la fusione del flusso domina perché l'aggiunta di acqua provoca la fusione a temperature più basse.
  • Differenza del magma[]: Il magma si raffredda e subisce cristallizzazione frazionaria, producendo fusi progressivamente più ricchi di silice. Questo processo spiega la sequenza da basalto a andesite a dacite a reyolite vista in molti archi.
  • Assimilazione crostale[[]: Magma che attraversa una fitta crosta continentale può incorporare e parzialmente sciogliere le rocce crostali, arricchindo il fuso in silice e alcalis e diversificando ulteriormente le composizioni rocciose.
  • Magma mixando[: Iniezione di basalto fresco e caldo in una camera di magma silicico può innescare la miscelazione, producendo composizioni intermedie che altrimenti sono difficili da generare solo per cristallizzazione frazionaria.

Questi processi operano insieme per produrre il grande spettro compositivo di rocce ignee presenti lungo l'anello del fuoco. L'equilibrio specifico tra loro dipende da fattori come spessore crostale, angolo di sottoduzione, tasso di convergenza, e l'età e la composizione della lastra di sottoduzione.

Implicazioni per la valutazione dei rischi vulcanici e le risorse naturali

La distribuzione di rocce ignee nell'anello di fuoco ha conseguenze pratiche dirette per la mitigazione dei pericoli e l'esplorazione delle risorse.

Mapping Volcanic Hazard

Sapendo dove dominano gli stratovulcani andesitici aiuta i pianificatori dei rischi a prevedere il tipo di eruzione prevista. I sistemi andesitici e dacitici sono inclini a eruzioni esplosive, flussi piroclastici e lahars, ponendo rischi alle aree popolate in Indonesia, zona, Giappone, le mappe civili e le Cascades.

Energia geotermica

Le giovani intrusioni ignee, soprattutto quelle meno di un milione di anni, sono le fonti di calore per sistemi geotermici ad alta temperatura. L’anello del fuoco contiene i campi geotermici più produttivi del mondo, tra cui i Geysers in California, il Cerro Prieto in Messico, e i campi nelle Filippine, Indonesia, Giappone e Nuova Zelanda.

Depositi minerali

I processi ignei correlati alla sottoduzione sono il motore principale per la formazione di depositi porfido oro-oro, vene epitermali dell'oro-argento e depositi vulcanici di solfuro massiccio. L'avvenimento di questi depositi minerali preziosi segue da vicino la distribuzione di rocce ignee calc-alcaline nell'anello del fuoco.

Sintesi

L'anello del Pacifico del Fuoco è l'ambiente globale dominante per la generazione di roccia ignea, con tipi di roccia che vanno dal basalto alla reolite e i loro equivalenti plutonici distribuiti sistematicamente lungo le zone di sottoduzione. Le concentrazioni più alte di rocce ignee seguono l'allineamento curvo di archi vulcanici attivi, dalle Ande all'America centrale, le Cascades, i rischi di fuoco, Kamchatka, Giappone, Indonesia, e Nuova Zelanda.

Per ulteriori informazioni, vedere il USGS Ring of Fire Overview[, un completo L'articolo Enciclopedie Britannica sull'anello del fuoco[, e il dettagliato Smithsonian Institution Global Volcanism Program database per le eruzioni attuali e il campionamento rock.