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Tancredi Rumbolo (Ciclo XXXI)

         

 

Tutor / Supervisor: prof.ssa Alessandra Montanini, prof.ssa Delphine Bosch (Université Montpellier, France)
Dottorato in co-tutela con Université Montpellier

Progetto di ricerca - Studio isotopico Sr-Nd-Pb-Hf-Os di rocce di mantello nelle sequenze ofiolitiche della catena Alpi-Appennino: implicazioni per le eterogeneità delle sorgenti dei MORB

Gli studi dei basalti di dorsale medio-oceanica (MORB) hanno evidenziato un’eterogeneità chimica e isotopica delle loro sorgenti a diverse scale. La variabilità può essere legata ad antichi eventi di impoverimento, eventi recenti di interazione fuso/peridotite e presenza di componenti pirossenitici (es. derivati da crosta oceanica riciclata) nella sorgente mantellica. Le pirosseniti, in particolare, sono considerate un componente minore ma diffuso in grado di spiegare gran parte delle eterogeneità isotopiche osservate nei basalti. Questo progetto di ricerca si propone di investigare campioni di mantello e di crosta associata nella litosfera oceanica fossile delle ofioliti giurassiche esposte nella catena alpina e appenninica. Queste ofioliti comprendono un’associazione di crosta oceanica di tipo MORB e mantello litosferico formate in un contesto estensionale durante l’evoluzione da rifting continentale a dorsale a bassa/bassissima velocità di espansione. Esse rappresentano quindi un eccellente laboratorio naturale per investigare l’eterogeneità delle sorgenti dei MORB. Le peridotiti ofiolitiche dei margini distali del bacino comprendono peridotiti fertili a spinello-plagioclasio di origine sotto continentale, mentre i corpi peridotitici del dominio intra-oceanico sono lherzoliti impoverite e povere in cpx che registrano un relativo basso grado di fusione e potrebbero preservare relitti di eterogeneità pirossenitiche primarie. Gli studi esistenti hanno rivelato una notevole variabilità chimica a diverse scale e contrastanti composizioni isotopiche del Nd in rocce di mantello e crosta associata, in accordo con analoghe osservazioni nei bacini oceanici attuali, mentre ad oggi non sono disponibili dati isotopici di Hf per le peridotiti impoverite e rocce crostali. Gli oggetti dello studio saranno rappresentati da peridotiti impoverite, rocce della crosta oceanica fossile (gabbri e basalti ofiolitici) e vene pirossenitiche. I principali obbiettivi di questo lavoro possono essere così riassunti:

-caratterizzazione geochimica e isotopica (Sr-Nd-Hf-Pb) di peridotiti residui di estrazione di fusi MORB; questo studio sarà effettuato su un set di campioni selezionati che non hanno subito significative modificazioni dopo l’evento di fusione.
-implementare lo studio isotopico delle rocce crostali sulla base di un più ampio set di dati (Nd-Hf) ottenuti su basalti e gabbri ofiolitici già caratterizzati dal punto di vista geochimico.

Studi preliminari hanno inoltre evidenziato la rara presenza di vene pirossenitiche a spinello nelle sequenze di mantello impoverito. Un altro obiettivo chiave sarà pertanto quello di raccogliere campioni di queste pirosseniti e studiare da un punto di vista geochimico e isotopico (Nd-Hf-Pb-Os) anche queste rocce e definirne l’origine.
Lo scopo principale del progetto è quello di migliorare la nostra conoscenza riguardo (i) eterogeneità isotopica delle sorgenti MORB, (ii) origine del contrasto isotopico tra peridotiti residuali e crosta associata, (iii) meccanismi di formazione delle rare pirosseniti presenti nel mantello oceanico impoverito.
Questo studio dovrebbe inoltre fornire vincoli sull’eventuale incorporazione di porzioni  di un mantello sottocontinentale durante il breakup continentale nei sistemi a bassa/bassissima velocità di espansione  come quelli rappresentati da alcune unità ofiolitiche delle ofioliti alpine.

PhD project – Sr-Nd-Pb-Hf-Os isotopic study of mantle rocks in the ophiolitic sequences of the Alpine-Apennine orogenic belt: implications for heterogeneity in the MORB sources

Studies of mid-ocean ridge basalts (MORBs) have documented that their mantle sources are chemically and isotopically heterogeneous. The few available isotope data on abyssal peridotites indicate that this variability may be related to old depletion events, recent melt/peridotite interaction and presence of pyroxenite components (e.g. derived by oceanic recycled crust ) in the mantle source. On the other hand, pyroxenitic heterogeneities in the abyssal peridotites are exceeedingly rare and their origin is uncertain. This PhD project aims to provide a geochemical and isotopic study on ophiolitic sequences from the Alpine-Apennine orogenic belt. These ophiolites include an association of MORB-type oceanic crust and lithospheric mantle formed in a extensional setting during the evolution from continental rifting to slow-ultraslow spreading ridge system in the Jurassic Ligurian Tethys. Hence, they represent an excellent natural laboratory to investigate the heterogeneity of MORB sources. Previous studies on these ophiolitic sequences were mainly focussed on petrological and geochemical characterization. A limited set of Nd isotope data for mantle rocks and associated crust displays contrasting compositions, in agreement with observations from the modern oceanic lithosphere, whereas no Hf isotope data are available at present for depleted peridotites and crustal rocks. The subject of this study will be represented by depleted peridotites of the intra-oceanic domain, and associated crust (basalts and gabbros). The main objectives can be summarized as following:

- geochemical and Sr-Nd-Hf-Pb isotopic study of depleted peridotites residual after MORB extraction
- Nd-Hf isotope study of crustal samples already characterized from  petrological and geochemical point of view

Preliminary field observations have also shown the occurrence of rare spinel pyroxenite veins in the depleted peridotites. Another key objective will be therefore to collect samples of these pyroxenites and carry out a comprehensive study of their petrological, geochemical and Nd-Hf-Pb-Os isotopic compositions. The main target of this study is to improve our knowledge about (i) isotopic heterogeneity of the MORB sources, (ii) origin of the isotopic contrast between residual peridotites and associated crust, (iii) formation of the pyroxenitic veins occurring in the depleted oceanic mantle. This study should also put constraints on the possible entrainment of subcontinental mantle during continental breakup in slow/ultraslow-spreading systems like those envisaged for some ophiolitic Alpine units. 

Pubblicato Martedì, 8 Marzo, 2016 - 15:54 | ultima modifica Giovedì, 10 Marzo, 2016 - 13:07