ABSTRACT

This historical perspective provides an overall view of the main steps that led to the acceptance of the concept of mantle exhumation accompanying lithosphere stretching and extreme crustal thinning. We first remember that the presence of exposures of mantle rocks along oceanic spreading ridges was early reported in the 60’s due to the results of sediment cores and dredge hauls collected along the Mid-Atlantic Ridge. In the meantime, detailed analysis of the relationships between oceanic sediments of Late Jurassic age and their primary basement in the Apennine ophiolites led many authors to point to the importance of exhumation of mantle rocks on ancient seafloors. By contrast to the thick sections of classical ophiolites (e.g. Oman), the Alpine-Corsican-Appennine ophiolites are characterized by a relatively small amount of mafic rocks (gabbros and basalts), by the absence of any sheeted dyke complex and by the frequent occurrence of oceanic sediments stratigraphically overlying mantle-derived peridotites and associated gabbroic intrusions.  They display some of the characteristics of slow-spreading ridge systems, but, due to their highly tectonized character, they have been interpreted successively either as remnants of oceanic fracture zones of “normal” ocean or as remnants of very-poorly organized, “abnormal” oceanic basement. This review shows how the concept of mantle exhumation has been elaborated more or less in the same period both by marine geoscientists and by geologists conducting investigations in ophiolitic units of the Alps-Apennines mountain belt. Dredging and diving results from the Gorringe Bank, the Iberia margin, the Thyrrenian Sea and the Central Atlantic in the 1980’s and 1990’s provided additional proofs that the mantle is currently exhumed in various oceanic environments, including distal continental margins, back-arc basins and slow-spreading ridges of wide oceans. It is shown finally how renewed cross-information from mountain belts and the oceans, multiplying the examples of sedimentary reworking of mantle material, help better constrain the mechanisms of mantle exhumation. This mechanism progressively appeared as a fundamental step during the processes of extension of both continental and oceanic lithospheres in numerous geological situations worldwide.

KEYWORDS: Mantle exhumation; lithospheric spreading; ophiolites; Alps-Apennine system.

RIASSUNTO

 L ’esumazione del mantello e l’estensione della litosfera : una prospettiva storica dagli studi sugli oceani e sulle ofioliti del sistema Alpi-Appennino

In questo studio viene presentata una rassegna delle principali acquisizioni che hanno condotto alla generale accettazione del concetto di esumazione del mantello associati allo stiramento della litosfera ed all’estremo assottigliamento crostale. Dapprima viene ricordato che la presenza di affioramenti di rocce del mantello lungo le zone di espansione della litosfera è stata descritta per la prima volta negli anni ’60 sulla base dei risultati provenienti dall’analisi di carotaggi profondi e di campioni dragati lungo la dorsale medio-atlantica. Nel frattempo l’analisi di dettaglio dei rapporti fra i sedimenti oceanici del Giurassico superiore ed il loro basamento originario nelle ofioliti dell’Appennino hanno condotto molti autori a sottolineare l’importanza del processo di esumazione delle rocce del mantello negli antichi fondi oceanici. A differenza delle spesse successioni oceaniche delle ofioliti classiche, come ad esempio quella dell’Oman, le ofioliti del sistema Alpi-Appennino-Corsica sono caratterizzate da quantità relativamente modeste di rocce mafiche (gabbri e basalti), dall’assenza di complessi filoniani e dalla molteplicità delle situazioni nelle quali i sedimenti di fondo oceanico giacciono direttamente sulle peridotiti del mantello e sulle intrusioni di gabbro ad esse associate.  Le ofioliti del sistema Alpi-Appennino-Corsica mostrano alcune caratteristiche tipiche delle dorsali ad espansione lenta, ma, a causa della loro intensa tettonizzazione, esse sono state variamente interpretate come relitti di zone di frattura oceaniche (faglie trasformi) formatesi in oceani  “normali”, oppure come resti  di basamento oceanico scarsamente organizzato, cioè di tipo  “anomalo”. La rassegna mostra come il concetto di esumazione del mantello sia stato elaborato più o meno contemporaneamente, anche se attraverso approcci relativamente indipendenti, dai geologi marini e dai geologi che hanno condotto studi di terreno sulle unità ofiolitiche del sistema Alpi-Appennino. I risultati di campionature e di osservazioni effettuate negli anni ’80 e ’90 durante campagne oceanografiche attraverso l’immersione di batiscafi lungo il Gorringe Bank, il margine di Iberia, il Mare Tirreno e l’Atlantico centrale, forniscono ulteriori prove e dimostrano che il mantello viene regolarmente esumato in vari ambienti di fondo oceanico: margini continentali distali, bacini di retroarco e centri di espansione lenta. Viene infine discusso come ulteriori studi multidisciplinari, che integrano dati provenienti dalle catene orogeniche e dagli oceani, forniscono  ulteriori esempi di rimaneggiamento sedimentario di materiale subcrustale, contribuendo a chiarire i meccanismi di esumazione del mantello. E’ universalmente riconosciuto come detto meccanismo rappresenti oggi un passaggio fondamentale nel processo di estensione della litosfera continentale ed oceanica in moltissimi e contesti geodinamici.

TERMINI-CHIAVE: Esumazione del mantello; estensione litosferica; ofioliti; sistema Alpi-Appennino.