Datarare gli eventi tettonici chiave nella storia geologica del Giappone è stato a lungo una sfida a causa della scarsa conservazione dei microfossili, compromessa dall’intenso calore dovuto al metamorfismo; i ricercatori hanno affrontato questa difficoltà utilizzando la geocronologia degli isotopi Re-Os sui depositi di solfuri massivi vulcanogenici di tipo Besshi (depositi di Makimine e Shimokawa) associati a dorsali medio-oceaniche ricoperte da sedimenti.
Le recenti scoperte sulal geologia del Giappone cos’hanno portato alla luce?
I loro risultati hanno rivelato il momento della subduzione della dorsale (quando una placca tettonica viene spinta sotto un’altra), un processo che ha modellato il paesaggio giapponese e ha fornito nuove informazioni sulla sua evoluzione geologica.
La superficie terrestre è costantemente rimodellata dal movimento delle placche tettoniche, che costituiscono la crosta continentale su cui viviamo e queste placche sono in continuo movimento e, quando una viene spinta sotto un’altra, si verifica un processo chiamato “subduzione“.
Questi eventi giocano un ruolo cruciale nella formazione delle masse terrestri, incluse le isole del Giappone, nell’arco di centinaia di milioni di anni; lo studio dei depositi minerali antichi offre un metodo prezioso per determinare il momento in cui si sono verificati tali eventi. Tuttavia, stabilire con precisione la loro tempistica è stato a lungo un problema a causa della distruzione delle prove microfossili provocata dal calore intenso.
Con il crescente interesse per la comprensione della storia geologica dettagliata del Giappone, è diventato sempre più importante determinare con precisione la cronologia degli eventi tettonici passati; per affrontare questa sfida, un team di ricerca guidato dal professor Tatsuo Nozaki (Università di Waseda, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC), Università di Tokyo e Università di Kobe) ha collaborato con il professor associato Yutaro Takaya (Università di Tokyo, Università di Waseda, JAMSTEC), il professore assistente aggiunto Ken Nakayama (Università di Kochi) e il professor Yasuhiro Kato (Università di Tokyo, Chiba Institute of Technology) per utilizzare i depositi minerali nella datazione precisa di questi processi tettonici.
I solfuri massivi vulcanogenici delle prefetture di Miyazaki e Hokkaido
Il loro studio si è concentrato sui depositi di solfuri massivi vulcanogenici (VMS) di tipo Besshi, distribuiti nelle prefetture di Miyazaki e Hokkaido. I depositi VMS sono ricchi di minerali solfuri e si formano tipicamente vicino al fondale oceanico, dove avviene attività vulcanica. Questi depositi, associati a greenstone in situ (un tipo di roccia vulcanica metamorfosata, il basalto), hanno fornito ai ricercatori l’opportunità di stabilire il momento della subduzione della dorsale sotto le isole giapponesi.
Il team ha utilizzato la geocronologia degli isotopi Re-Os (renio-osmio), una tecnica che consente di datare l’età dei depositi minerali con grande precisione: i loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Scientific Reports il 3 dicembre 2024.
La subduzione della dorsale è un importante processo geologico che innesca attività vulcanica, metamorfismo termico (alterazione delle rocce per effetto del calore) e attività idrotermale (reazioni chimiche tra fluidi idrotermali e rocce). Tuttavia, datare la subduzione della dorsale è stato spesso difficile perché il calore generato distrugge le tracce fossili e per superare questa sfida, i ricercatori si sono concentrati sui depositi VMS di tipo Besshi, formatisi su dorsali medio-oceaniche ricoperte da sedimenti. Le età di questi depositi possono fungere da indicatori precisi per stabilire il momento della subduzione.
Utilizzando il metodo degli isotopi Re-Os, il team ha datato il deposito VMS di Makimine, nella prefettura di Miyazaki, a 89,4 ± 1,2 milioni di anni fa e il deposito VMS di Shimokawa, nella prefettura di Hokkaido, a 48,2 ± 0,9 milioni di anni fa; questi depositi si sono formati poco prima che la dorsale Izanagi-Pacifico fosse subdotta sotto il Giappone.
L’età geologica del Giappone: difficile da calcolare!
Diversi fattori supportano questa conclusione, tra cui l’età dei depositi corrispondente a quella delle rocce sedimentarie circostanti, la loro stretta associazione con il greenstone in situ e l’assenza di chert (una roccia sedimentaria derivata da sedimenti pelagici); ulteriori prove derivano dagli isotopi di zolfo e piombo, nonché dagli elevati gradienti termici nell’area di Makimine, confermando la loro formazione in un ambiente di dorsale medio-oceanica prima della subduzione.
“Questi depositi VMS sono fondamentali per comprendere il momento della subduzione della dorsale sotto il Giappone“, ha affermato Nozaki. “Datandoli, siamo riusciti a individuare con precisione quando si è verificato questo evento tettonico, offrendo nuove prospettive sull’evoluzione geologica del Giappone.”
“Questo studio non solo fa luce sulla tempistica della subduzione della dorsale, ma apre anche nuove possibilità per l’esplorazione mineraria. Una datazione accurata potrebbe aiutare a individuare nuovi depositi minerali formatisi grazie a processi tettonici simili, sia in Giappone che nel resto del mondo“, ha concluso Nozaki.
