La genesi delle mineralizzazioni attuali ha origine con i processi disgiuntivi che hanno interessato la struttura appenninica a partire dal Tortoniano. A circa 20 km di profondità si verificano fenomeni di fusione con risalita di masse magmatiche acide che nel caso dell'Elba non riescono a raggiungere la superfice, ma solidificano lentamente al di sotto: si tratta del plutone granodioritico di M. Capanne (6,8-6,2 Ma) e di quello monzogranitico di Porto Azzurro (5,1 Ma).
La loro composizione chimica è semplice, 10 elementi ne costituiscono oltre il 99%: Ossigeno (circa 50%), Silicio (circa 25%), Alluminio, Potassio, Calcio, Ferro, Magnesio, Titanio, Idrogeno. Il lento processo di raffreddamento consente alle fasi che solidificano di cristallizzare: quelle che solidificano per prime formano dei cristalli eudrali (ovvero ben formati) mentre quelle che solidificano per ultime devono accontentarsi dello spazio rimasto e cristallizzare in granuli o in masse senza facce cristallografiche ben definite: nel caso dei graniti avremo per primi cristalli ben formati di plagioclasio e mica seguiti dalla cristallizazione del K-feldspato e del quarzo. Questa fase, detta ortomagmatica, termina quando la temperatura scende a circa 700 °C.
La presenza di acqua è dovuta sia all'acqua presente originariamente, sia a quella penetrata dall'esterno; la sua solubilità nei fusi silicatici è dell'ordine del 10% a 1000 °C e 5 kbar che sono le condizioni tipiche a 20 km di profondità. Poiché il punto critico dell'acqua è a T = 374 °C e P = 225 bar nel magma sarà allo stato di vapore e quindi la formazione dei minerali e la loro cristallizzazione avverranno da un fuso in equilibrio col proprio vapore.
E' a questa fase che dobbiamo la formazione del granito del M. Capanne, anche se in alcune parti periferiche del plutone devono essersi verificate condizioni particolari che hanno portato alla formazione di grossi cristalli di ortoclasio come a S.Andrea ed all'Enfola (graniti porfirici).
Nei fusi residui ricchi in silice, detti pegmatitici, si concentrano sia i composti che cristallizzano a temperature più basse sia gli elementi che per la loro scarsità non hanno partecipato alle fasi iniziali della cristallizazione o che per le loro caratteristiche non hanno potuto essere ospitati nel reticolo cristallino dei minerali prevalenti; questi minerali cristallizzeranno nelle fessure del granito appena formato o delle rocce incassanti e sono detti minerali accessori: è la fase pneumatolitica con temperature tra i 700 e i 400 °C. E' caratterizzata dalla cristallizazione da una fase fluida ipercritica essendo la pressione del sistema diventata superiore a quella critica; ha alta densità, bassa viscosità ed elevato potere solvente.
Si sono così prodotti i filoni aplitici che attraversano sia il granito sia le rocce in contatto con esso nella zona di S. Piero e S. Ilario; si tratta di una roccia bianca a grana fine composta da K-feldspato e quarzo nelle cui cavità si sono formati cristalli, oltre che di questi, dei minerali accessori: tormalina, berillo, pollucite, petalite per citare solo i più celebri.
La cessione di calore dalla massa magmatica alle rocce incassanti provoca in queste reazioni allo stato solido con modifica dei minerali presenti sia con ricristallizazione dei minerali esistenti, sia con formazione di nuovi minerali (termometamorfismo); l'intensità delle trasformazioni varia in funzione della temperatura: sarà più alta in prossimità della massa magmatica e diminuirà con la distanza da essa. Ovviamente sarà influenzata anche dalla natura delle rocce incassanti (i basalti non ne risentono, i graniti ne risentono pochissimo, calcari, marne e argilliti ne risentono molto) e dalla abbondanza di sostanze volatili (acqua e gas) nel magma.
E' così che si sono formati sia il celebre anello termometamorfico del M. Capanne, sia gli skarn della costa orientale legati al plutone di Porto Azzurro. I minerali formatisi variano in funzione della composizione delle rocce e del grado di metamorfismo: quarzo, granati e zeoliti nelle "rocce verdi" nell'anello del M. Capanne, quarzo prasio, ilvaite, hedembergite, epidoto negli skarn di Rio Marina, opale, granati, ilvaite ed hedembergite negli skarn di Calamita; inoltre agli skarn di Calamita sono legate le mineralizzazioni a magnetite sfruttate dall'attività minerararia.
I fenomeni fin qui considerati sono avvenuti a composizione chimica costante (le sostanze volatili non vengono considerate), ma dopo le fasi iniziali avvengono fenomeni detti idrotermali perché dovuti alla circolazione di fluidi caldi; il residuo del magma ritorna ad avere una fase gassosa ed una liquida, ma quest'ultima è, dopo la cristallizazione dei silicati, ormai una soluzione acquosa diluita capace di depositare molti minerali tra i quali i solfuri. L'elevata mobilità della fase idrotermale provoca estese interazioni tra il residuo magmatico e le rocce circostanti per cui la composizione chimica non è più costante; inoltre il riscaldammento delle rocce incassanti può produrre anche in quest'ultime la generazione di fluidi idrotermali qualora siano permeate di acqua, per cui l'interazione (ed i consegenti scambi chimici) tra il plutone e le rocce incassanti diviene ancora più complessa.
E' ad esempio il caso della formazione dei giacimenti ferriferi ad ematite dell'Elba: inizialmente ritenuti originati dall'apporto da parte dei fluidi idrotermali del plutone di Porto Azzurro si tende oggi a ritenerli originati dalla rimobilizzazione idrotermale di minerali ferriferi già presenti nelle rocce del verrucano ed alla loro successiva rideposizione lungo le faglie esistenti. A favore di quest'ultima ipotesi cito la presenza di lenti di siderite nel verrucano dei Monti Pisani.
L'azione termometamorfica ed idrotermale è stata più intensa nella Penisola di Calamita (più vicina al plutone), particolarmente sul lato sudorientale (Ginevro e Sassi neri) dove si hanno anche filoni aplitici: mentre a Calamita si è avuta formazione di ematite e sua successiva trasformazione in magnetite (che presenta infatti habitus lamellare) al Ginevro e Sassi neri la magnetite è automorfa in cristalli ottaedrici; inoltre i granati sono grossularia anziché andradite come negli altri skarn.
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