Gli xenoliti: i messaggeri del mantello terrestre

Gli xenoliti (dal greco xenos, “straniero”, e lithos, “pietra”) sono frammenti di roccia “intrappolati” all’interno di un’altra roccia di natura diversa. In sostanza, sono inclusioni solide di materiale estraneo inglobate in una roccia ospite durante la sua formazione o risalita.

Si tratta di veri e propri “messaggi in bottiglia” geologici: rocce che il magma ha raccolto nelle profondità della Terra e consegnato alla superficie, permettendoci di leggere storie altrimenti inaccessibili del nostro pianeta.

Di cosa sono fatti gli xenoliti?

La composizione degli xenoliti dipende da dove si trovano e da quale roccia li ha “catturati”. I più studiati sono quelli presenti nelle rocce vulcaniche (basalti, kimberliti, lamproiti), e si dividono in due grandi categorie:

• Xenoliti crostali: si tratta di frammenti di rocce della crosta terrestre (graniti, gneiss, scisti, calcari) strappati dalle pareti del condotto magmatico durante la risalita del magma;
• Xenoliti mantellici: molto più rari e preziosi, sono frammenti del mantello superiore portati in superficie dal magma. Sono tipicamente composti da peridotiti (rocce ultramafiche ricche di olivina, ortopirosseno, clinopirosseno e spinello o granato).

Come si formano gli xenoliti

Il processo è relativamente diretto, ma affascinante:

• Un magma in risalita (ad esempio, quello che alimenta un vulcano) scava il suo percorso attraverso la crosta terrestre o risale dal mantello;
• Durante questo tragitto, il magma erode e ingloba blocchi di roccia dalle pareti del condotto o dalle camere magmatiche circostanti;
• Se la risalita è sufficientemente rapida, questi frammenti non fanno in tempo a fondersi completamente nel magma e vengono trasportati in superficie come xenoliti, “congelati” nella roccia ospite una volta che il magma si raffredda e solidifica.

Le kimberliti — le rocce vulcaniche che contengono i diamanti — sono particolarmente celebri perché risalgono dal mantello con velocità elevatissima (si stima anche decine di km/h), portando con sé xenoliti intatti da profondità di 150–200 km o più.

Perché gli xenoliti sono importanti in geologia?

Gli xenoliti sono di straordinario valore scientifico per almeno tre ragioni fondamentali:

• Finestre sul mantello terrestre: poiché non è possibile trivellare il mantello (il pozzo di Kola, il più profondo mai scavato, arriva a soli 12 km circa), gli xenoliti mantellici sono l’unico modo per avere campioni fisici del mantello superiore. Consentono di studiarne composizione, struttura e proprietà reologiche;
• Termometri e barometri geologici: analizzando la composizione mineralogica degli xenoliti (in particolare i rapporti tra i minerali), i geologi possono ricavare la temperatura e la pressione alle quali quelle rocce si trovavano prima di essere estratte. Questo permette di ricostruire la struttura termica della litosfera;
• Tracciatori della storia geologica: gli xenoliti crostali possono preservare rocce molto antiche (alcune tra le più vecchie conosciute sul pianeta), fornendo informazioni sulla storia e l’evoluzione della crosta in una data regione. Tramite la geochimica isotopica si possono datare con grande precisione;
• Indicatori della presenza di diamanti: certi tipi di xenoliti (come le eclogiti o le peridotiti a granato) sono indicatori diretti di ambienti in cui i diamanti si formano e si conservano, rendendoli strumenti esplorativi fondamentali nell’industria mineraria.

Gli xenoliti di Pozzomaggiore

In foto xenoliti mantellici a composizione lherzoitica che provengono da Pozzomaggiore (SS).

Queste xenoliti del Plio-Pleistocene sono legate al secondo ciclo vulcanico sardo, strettamente legato all’apertura del Tirreno meridionale.

Approfondimenti sugli xenoliti

Per approfondire l’argomento trattato in questo post, vi consiglio la lettura di questi libri: