Gli oceani ricoprono per 2/3 la superficie del nostro Pianeta: capire come si formano ed evolvano rappresenta una delle maggiori sfide per le Scienze della Terra. Nuova crosta oceanica viene continuamente creata dalla fusione parziale del mantello in risalita al di sotto delle dorsali medio-oceaniche. Il magma prodotto risale in superficie, dove si raffredda e solidifica, formando la crosta che verrà poi trasportata via dal processo di espansione. La struttura e la composizione delle dorsali indicano che i processi attuali di formazione della litosfera oceanica variano spazialmente, ma danno poche informazioni sulla geometria e sulla dinamica del flusso di materiale attraverso la regione del mantello dove avviene la fusione: questioni critiche per capire come un bacino oceanico si evolve. D'altro canto, le variazioni temporali del regime termico e/o composizionale, registrate nella litosfera a distanze crescenti dall'asse di dorsale, non sono facilmente osservabili, poiché la litosfera più vecchia e' normalmente coperta da una spessa coltre di sedimenti.
I nostri studi, condotti lungo il rilievo che borda a Sud la valle trasforme Vema, nell'Atlantico centrale, hanno mostrato l'esposizione continua di una sezione che registra -20 Myr di formazione di litosfera oceanica. Il campionamento sistematico di tale struttura ci ha dato l' opportunità di verificare la variabilità temporale nella formazione del fondale oceanico, di stimare la dinamica e la velocità di risalita del mantello in corrispondenza di un segmento di dorsale. Il grado di fusione parziale del mantello, stimato dalla composizione chimica delle peridotiti, e lo spessore crostale, derivato da misure di gravità, mostrano oscillazioni con periodo di 3-4 Myr sovrapposte ad una componente di lungo periodo con crescita stazionaria. Questa correlazione indica che le oscillazioni osservate sono dovute probabilmente a variazioni di temperatura e alla geometria di flusso del mantello. Calcoli dinamici predicono delle variazioni temporali di flusso nella regione del mantello in cui avviene la fusione parziale, confinate alla porzione più profonda, ricca in acqua e dunque a più bassa viscosità. Durante gli intervalli di flusso attivo, materiale più caldo viene consegnato alla regione meno profonda della regione di fusione, impoverita in acqua e a più alta viscosità, dando origine a episodi di elevata produzione crostale. La componente di lungo periodo potrebbe essere imputata ad un flusso verso Sud di materiale caldo sub-astenosferico dalle regioni di punto caldo del Nord-Atlantico.
Le variazioni osservate nei segnali che indicano lo spessore crostale e il grado medio di fusione del mantello sono correlati, ma presentano una differenza di fase pari a 22 km. La migrazione del fuso attraverso la regione di fusione è molto più rapida di quanto sia la velocità di risalita del materiale del mantello e dunque, possiamo aspettarci un ritardo tra l'estrazione del fuso prodotto da una certa parcella di peridotite e l'eventuale sua messa in posto come materiale residuale. Lo sfasamento osservato ci ha permesso di valutare in 25 mm/yr la velocità media di risalita del materiale solido, più alta della velocità media di espansione e dunque consistente con una componente attiva nel flusso del mantello.
Questa ricerca sta proseguendo con una nuova spedizione per completare il campionamento e le indagini geofisiche lungo questa sezione di litosfera oceanica, unica al mondo per estensione.
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