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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • FIXED CONSTRUCTIONS
    • EARTH DRILLING; MINING
      • EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING (mining, quarrying E21C; making shafts, driving galleries or tunnels E21D); OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
      • SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS (soil-conditioning or soil-stabilising materials C09K17/00; drilling or cutting machines for mining or quarrying E21C; safety devices, transport, rescue, ventilation or drainage E21F)
  • PHYSICS
    • MEASURING (counting G06M); TESTING
      • GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS (detecting or locating foreign bodies for diagnostic, surgical or person-identification purposes A61B; means for indicating the location of accidentally buried, e.g. snow-buried persons A63B29/02; investigating or analysing earth materials by determining their chemical or physical properties G01N; measuring electric or magnetic variables in general, other than direction or magnitude of the earth\'s field G01R; electronic or nuclear magnetic resonance arrangements G01R33/20; radar, sonar or analogous methods in general, detecting masses or objects involving these methods G01S)
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
SUBDUZIONI E COLLISIONI; EVOLUZIONE TETTONO-TERMICA; STRUTTURE CROSTALI EREDITATE; BLOCCHI CINEMATICI; DEFORMAZIONE ATTIVA; TETTONICA ESTENSIONALE; MAGMATISMO CONVERGENTE E DIVERGENTE; VARIABILITÀ LITOSFERICHE; OROGENI CENTRO-MEDITERRANEI

Vincoli strutturali e magmatologici per lo studio degli orogeni centro-mediterranei

Università degli Studi di Napoli "Federico II"
Abstract
Magmatologia, geofisica, geologia strutturale del fragile e del duttile, sono discipline che necessariamente devono concorrere allo studio comune della geodinamica. I nostri 4 gruppi si sono organizzati insieme con questa finalità.
Il progetto intende contribuire con nuovi dati e nuove interpretazioni alla comprensione degli orogeni centro-mediterranei per individuare i meccanismi che governano la dinamica delle zone di subduzione e di collisione, comparando esempi fossili (esumati) ed attuali esposti in aree chiave.

Gli obiettivi principali sono:
- Quantificazione dei raccorciamenti e dei tassi di convergenza
- Analisi del rapporto tra deformazione distensiva sin-compressiva e post-compressiva in ambienti duttili e fragili
- Ricostruzione del rapporto tra velocità orizzontali e verticali presenti e passate
- Studio del rapporto tra velocità della subduzione ed entità dei volumi di magmatismo prodotti
- Studio dei motivi che determinano la profondità delle sorgenti del magmatismo di arco tra i 100 e 150 km
- Analisi dell'influenza delle variazioni litosferiche ereditate sulla struttura e velocità di formazione dell'orogene e della geochimica dei magmi
- Studio del ruolo giocato dai vari componenti litosferici (sedimenti, crosta oceanica e continentale, mantello) nella caratterizzazione geochimica delle sorgenti dei magmi orogenici e intraplacca in contesti subduttivi.

Le metodologie che le 4 UR (Napoli, Roma, Pisa, Milano) useranno sono:
- Rilievi strutturali di terreno
- Analisi paleomagnetiche
- Campionamenti e preparazione di campioni per analisi petrologiche, geochimiche e isotopiche (B, Sr, Nd, Pb).
- Preparazione di campioni di rocce e minerali e datazioni Ar/Ar.
- Rilevamenti geodetici ed elaborazione serie relative
- Interpretazione di profili sismici a riflessione
- Implementazione di modelli a elementi finiti
- Analisi gravimetriche per la valutazioni degli spessori crostali e litosferici


Risultati attesi:
- Nuove sezioni strutturali e ricostruzione delle geometrie profonde e dei rapporti crosta, mantello
- Tassi di raccorciamento o estensione, e valutazione rischio sismico nelle aree campione
- Modellazione dei processi di trasferimento dei materiali crostali dallo slab subdotto al mantello e valutazione della eterogeneità geochimica legata a questi processi
- Applicazione dei precedenti risultati alla ricostruzione dell'evoluzione geodinamica mediterranea <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Alberto INCORONATO Università degli Studi di NAPOLI "Federico II"
Obiettivo del Programma di Ricerca
L'obiettivo principale del progetto è fornire contributi integrati allo studio strutturale e magmatologico degli orogeni centro-mediterranei per capire i meccanismi che governano la dinamica delle zone di subduzione e collisione, comparando esempi fossili (esumati) ed attuali esposti in aree chiave delle catene Alpina e Appenninica, e in parte delle catene Egea ed Anatolica. La costruzione di modelli geodinamici moderni necessita la sintesi di risultati provenienti da diverse discipline. I componenti dei vari gruppi hanno già collaborato tra di loro proficuamente in passato in ricerche di natura multisciplinare. Consci della potenzialità di tale approccio vengono proposti, qui di seguito, temi di ricerca che prevedono sinergie tra i vari gruppi. Questi temi si riferiscono ad aspetti geologici ancora dibattuti e prevedono lo studio di aree chiave, che si prestano cioè particolarmente a chiarire tali aspetti.
Uno dei principali temi di ricerca è definire meglio come le variazioni laterali di spessore e composizione della litosfera in subduzione e le discontinuità strutturali pre- e sin-subduttive controllino la geometria del prisma di accrezione e l'evoluzione orogenica a varie scale temporali e contribuiscano a determinare le eterogeneità del magmatismo associato.
Nell'ambito di questo tema si prevede, nell'esempio attuale (Appennino centro-meridionale), di:
- investigare la struttura del prisma di accrezione per ricostruire profondità e cinematica dei piani di scollamento;
- caratterizzare il campo di deformazione e le relazioni tra movimenti orizzontali e verticali passate ed attuali;
- verificare se e come le strutture crostali ereditate esercitino un controllo sulla deformazione attiva.
Nell'esempio fossile ed esumato nella zona assiale della catena alpina (Dominio Pennidico e Austroalpino), si vuole separare le impronte tettono-metamorfiche legate al collasso tardo orogenico della catena Varisica, al rifting del ciclo alpino, alle subduzioni oceanica e continentale, alle fasi precoci della collisione e al collasso tardo-orogenico.
La comprensione della diversificazione magmatica è essenziale per ricostruire il tipo di litosfera (oceanica o continentale) scesa in subduzione e riciclata nel mantello. Questo secondo tema di ricerca, i cui sviluppi si innestano sui risultati e sulle interpretazioni conseguiti con le ricerche geologiche e geofisiche di cui sopra, prevede lo sviluppo dei seguenti punti:
- studio del ruolo degli FME (Fluid Mobile Elements) nella definizione dei componenti della sorgente dei magmi orogenici, e interpretazione dei contesti geodinamici che favoriscono la produzione di magmi OIB (Oceanic Island Basalts) in ambiente convergente;
- caratterizzazione del contesto geodinamico del magmatismo tardo-orogenico alpino lungo il lineamento insubrico per riscontrare eventuali anologie con processi proposti come attivi sotto la catena appenninica;
- contribuire alla caratterizzazione della composizione della litosfera in subduzione e quella soprasubduzione ed analizzare i rapporti tra ambiente tettonico, chimismo e meccanismi di messa in posto delle rocce magmatiche nel sistema Appennino-Tirreno, confrontando i risultati conseguiti con l'area Dinarico-Ellenica e con le situazioni fossili ed esumate della catena alpina.
Le fasi subduttive e terminali dell'esumazione collisionale e post-collisionale sono relazionate in modo diverso a tettonica distensiva che si sovrappone o si associa alle strutture contrazionali. Lo studio di queste deformazioni distensive tardo- e post-orogeniche, ed il controllo su di esse esercitato da parte delle strutture ereditate da precedenti deformazioni, è un importante corollario della ricerca proposta. Le aree prescelte sono localizzate sia nelle Alpi che negli Appennini. Come termine di confronto si prevede inoltre lo studio di alcuni settori del sistema Egeo-Anatolico.
Questa parte della ricerca ha importanti implicazioni per l'attuale geodinamica e i rischi connessi negli orogeni centro-mediterranei, in quanto le strutture crostali ereditate sia dalla deformazione pre-orogenica che dalla strutturazione dei prismi di accrezione e delle catene a pieghe e a falde controllano in parte o del tutto l'espressione della deformazione attiva. La determinazione sia del quadro crostale e dell'evoluzione a lungo termine, che dei campi di deformazione attivi può essere efficacemente condotta negli orogeni centro-mediterranei, caratterizzati da alti tassi di deformazione passati e presenti.
Gli obiettivi propri delle singole unità sono i seguenti:
UR-Milano
- separare, nella zona assiale della catena alpina (Dominio Pennidico e Austroalpino), le diverse impronte tettoniche, e ricostruire la variazione del regime termico durante le fasi tettoniche che marcano la transizione tra i differenti contesti geodinamici: dal collasso tardo orogenico Varisico al rifting pre-Alpino, dalla subduzione oceanica e continentale alpina alla transizione tra collisione e collasso tardo-orogenico.
UR Napoli
- Caratterizzare, mediante indagini geologico-strutturali e di magnetismo delle rocce, profili sismici ad alta risoluzione e dati gravimetrici, geometria e cinematica dei principali lineamenti strutturali/zone di deformazione in aree selezionate nella zona di transizione tra tettonica compressiva ed estensionale neogenica in Appennino Campano-Lucano;
- Rifinire il quadro noto dei sollevamenti costieri, stimarne i tassi e legarli a strutture deformative esposte in catena o desumibili in offshore;
- Stabilire, tramite misure di velocità GPS, entità di spostamenti e limiti di blocchi cinematici in Appennino meridionale. I dati acquisiti permetteranno di evidenziare dove si localizza e quale sia l'espressione geometrica superficiale della deformazione crostale attuale, attraverso l'integrazione con dati di tettoinica attiva e paleosismologia;
- Correlare l'evoluzione strutturale e dei tassi di deformazione orizzontale e verticale a breve e lungo termine attraverso ricostruzioni palinspastiche. La definizione su base gravimetrica e magnetica delle strutture profonde permetterà di porre importanti vincoli sulla fattibilità delle ricostruzioni cinematiche.
UR Pisa
- Studiare, tramite moderne analisi petrologiche e geochimiche, il contributo dei diversi componenti subduttivi alla caratterizzazione delle sorgenti dei magmi collisionali in zone selezionate del sistema Appennino-Tirreno e dell'area Egeo-Anatolia occidentale;
- Studiare come l'evoluzione geodinamica delle stesse aree selezionate abbia consentito la comparsa e l'attivazione di sorgenti tipo-OIB in un generale contesto subduttivo o collisionale.
UR Roma
- Studiare, tramite sezioni bilanciate costruite con dati di terreno e con l'interpretazione di profili sismici la geometria e la profondità dei piani di scollamento sia estensionale che compressivi in Appennino centro-meridionale, in termini di profondità, tempi, condizioni di P e T, e rapporti con l'arretramento della subduzione;
- Verificare il coinvolgimento del basamento nell'edificio appenninico tramite bilancio dei volumi;
- Contribuire all'analisi dei tassi di sollevamento e subsidenza in vari settori della catena appenninica;
- Misurare la pendenza della monoclinale regionale sotto l'avanfossa centro-appenninica e sue variazioni;
- Individuare, nelle stesse aree, le faglie, sia distensive che compressive, e classificarle su base dimensionale per capire quali sono le spaziature medie tra i graben o tra i sovrascorrimenti, e verificare quali sono i parametri reologici che controllano la distribuzione;
- Effettuare rilevamenti geologico-strutturali in aree pilota di Macedonia e Turchia Occidentale con tecniche ed obbiettivi analoghi a quelli menzionati nel caso dell'Appennino ed allo scopo di comparare le differenze tra gli orogeni, le relazioni tra compressione e distensione nonché di chiarire il quadro dell'evoluzione strutturale che ha consentito in alcune aree l'attivazione di un magmatismo ultra-alcalino ricco in sodio. <<<
Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Nel Mediterraneo centrale, gli effetti di processi di subduzione e collisione mostrano un'estesa variabilità spazio-temporale in differenti segmenti orogenici formatisi a spese di blocchi litosferici intrappolati nella convergenza tra Africa ed Europa.Caratteristica peculiare di questi orogeni è che, in uno spazio ristretto, è possibile apprezzare gli effetti di subduzioni allo stato fossile, in quanto esumati come nelle Alpi, accanto a situazioni dove la transizione tra subduzione e collisone continentale è molto più giovane o ancora in atto e condiziona i processi deformativi e magmatici, come nel caso delle subduzioni periadriatiche. Pertanto lo studio comparato tra processi subduttivi, collisionali e post-collisionali in esempi fossili ed attivi nel Mediterraneo centrale può fornire importanti informazioni sulle interazioni tra tettonica compressiva ed estensionale, sulle caratteristiche crostali che determinano la variabilità dei fenomeni deformativi, e sull'evoluzione magmatica nelle varie fasi che contraddistinguono l'evoluzione di litosfere lateralmente variabili.
In anni recenti, le conoscenze sulle zone di subduzione si sono accresciute grazie all'integrazione sempre più stretta tra differenti discipline (geologia strutturale, analisi dei bacini, petrologia, sismologia, geodesia).Questo approccio multidisciplinare è valso anche per le subduzione mediterranee in atto per le quali si dispone ora di informazioni tomografiche più accurate (es. Piromallo & Morelli, 2003), e dove un importante contributo alla comprensione dell'evoluzionee geodinamica può essere apportato da uno studio integrato della struttura dei prismi di accrezione, delle relazioni tra discontinuità ereditate e attuali, del magmatismo e del metamorfismo di subduzione e retroarco.
Le geometrie e gli effetti delle subduzioni centro-mediterranee sono condizionate dalla struttura litosferica ereditata. Le catene dell'area Mediterranea si sono formate in corrispondenza di subduzioni che hanno trascinato nel mantello volumi di litosfera precedentemente assottigliati da rifting Permo-Mesozoici. La capacità di subduzione della litosfera è funzione della sua densità (Cloos, 1993) che è tanto maggiore quanto più intenso è stato il processo di rifting che ha ridotto lo spessore della crosta continentale sostituendola in parte o del tutto con rocce ultramafiche.L'evoluzione geodinamica mediterranea è stata quindi in larga parte condizionata dalle variazioni laterali di densità e spessore della crosta e della litosfera, createsi nel rifting Tetideo Mesozoico, e in parte anche ereditate dalla geodinamica Paleozoica.
Le catene alpina, appenninica e dinarica si sono formate in seguito alla subduzione dell'oceano tetideo e alla collisione dei margini del blocco continentale Adriatico con l'Europa. Nelle Alpi, gli effetti delle varie fasi che contraddistinguono i processi subduttivi e collisionali sono esposte in differenti settori della catena (Polino et al., 1990; Dal Piaz, 2001). Un complesso di subduzione fossile del Cretacico-Eocene (Austroalpino-Pennidico) è estesamente esposto nella zona assiale della catena. La strutturazione dei domini Austroalpino e Pennidico risulta in gran parte dalla sovrapposizione di subduzione e collisione, rielaborata e trasposta durante l'esumazione delle unità profonde, anche se non è possibile dire con certezza quali ambienti paleogeografici e paleotettonici abbiano seguito questo destino. A tal proposito, sono stati riconosciuti con continuità nella crosta continentale della catena alpina le strutture e gli effetti termici (plasticità, metamorfismo e attività magmatica) connessi all'assottigliamento della litosfera continentale durante la frammentazione della Pangea (ad es.: Diella et al., 1992; Quick et al., 1992; Trommsdorff et al., 1993; Rebay e Spalla, 2001). Inoltre, il contrasto nel tipo (scisti blu/eclogitico) ed età (Cretacico sup./Eocene) del metamorfismo nelle unità continentali (Austroalpino) e oceaniche (Piemontese) suggerisce il coinvolgimento di porzioni di crosta continentale sottile durante la subduzione dell'oceano mesozoico (Polino et al., 1990; Froitzheim et al., 1996; Dal Piaz, 1999). La prima parte dell'esumazione, sino a livelli strutturali compatibili con meccanismi di flusso plastico, può avvenire durante la subduzione oceanica o con l'instaurarsi della collisione (e.g.: Polino et al., 1990; Spalla et al., 1996). Una parte successiva dell'esumazione è avvenuta in ambiente duttile-fragile e fragile grazie al denudamento lungo scollamenti estensionali a basso angolo, accoppiato col sollevamento differenziale e l'estrusione laterale di ampi blocchi dell'orogene (e.g. Selverstone, 1988; Ratschbacher et al., 1991; Hubbard & Mancktelow, 1992; Bistacchi & Massironi, 2000).Il regime freddo legato alla subduzione di litosfera oceanica, ancora attivo negli stadi iniziali della collisione continentale, viene sostituito, dall'Eocene sup. all'Oligocene inf., da condizioni di relativa alta temperatura, registrate da un metamorfismo regionale di tipo Barroviano (Hunziker et al., 1992; Michard et al., 1996; Frey et al., 1999). Il distacco di uno slab litosferico e la risalita di astenosfera calda (von Blanckenburg e Davies, 1995; Spalla et al., 1996; Dal Piaz et al., 2001) possono avere causato tale cambiamento, testimoniato dal magmatismo Periadriatico oligocenico (32-30 Ma) che si sviluppa lungo l'omonimo lineamento strutturale, dalla Valle d'Aosta al Bacino Pannonico (von Blanckenburg et al., 1998). Lo studio dei percorsi P-T-d-t nelle unità tettoniche profonde, ha contribuito a quantificare lo spostamento verticale di porzioni di crosta e litosfera a livelli strutturali profondi prima e durante la subduzione.Negli ultimi tre decenni, la definizione delle unita' crostali profonde ha progredito notevolmente dopo i grandi esperimenti di sismica profonda (CROP-ECORS, NFP20, TRANSALP); tuttavia dove esse affiorano in superficie e' divenuta chiara la necessita' di una loro ulteriore caratterizzazione in base alla storia strutturale e termica. La definizione dei loro contorni assume nuovo e piu' completo significato cinematico, solo se l'intera storia delle impronte strutturali sul fabric granulare e la loro segnatura termica vengono risolte in dettaglio e con continuita' spaziale. Laddove questa procedura analitica e' stata attuata (tracciamento delle unita' tettono-metamorfiche: ad es. Spalla et al., 2005), si e' potuto dedurre che la dimensione e la forma delle unita' tettoniche e' variata durante il coinvolgimento nella subduzione e nella collisione.
A differenza delle Alpi, processi di subduzione di litosfere lateralmente variabili da continentale assottigliata ad oceanica sono in atto nella catena appenninica, formatasi nel Neogene con "vergenza" adriatica. La tomografia suggerisce che sotto quasi tutto l'arco appenninico è presente uno slab più o meno continuo (Di Stefano et al., 1999).La sismicità profonda è però presente solo nel Tirreno meridionale, a parte alcuni eventi dell'Appennino settentrionale (Selvaggi e Amato, 1992; Selvaggi & Chiarabba, 1995). Questo indica che la subduzione è presente solo sotto la Calabria, e che nel resto dell'Appennino si sono verificati processi comparabili a quelli che hanno interessato l'orogene alpino nell'Eocene-Oligocene (distacco dello slab, risalita astenosferica)? Oppure che la litosfera in discesa sotto la Calabria è diversa (ocenica) rispetto a quella che è scesa sotto il resto dell'Appennino, continentale e dunque a comportamento più duttile (Carminati et al., 2002; 2005)? Inoltre rimane irrisolto il problema di spiegare come notevoli volumi di crosta continentale siano scesi in subduzione sotto l'Appennino, nonostante la loro minore densità, così come indicato dal magmatismo sopra-subduttivo, e dalle ricostruzioni paleogeografiche dedotte da sezioni bilanciate.
Nell'orogene Appenninico, tettonica compressiva e distensiva sono migrate da ovest a est, e la catena contrazionale è in generale ritagliata da faglie normali ad ovest. Le strutture compressive appaiono in molti casi condizionate dall'architettura stratigrafica Mesozoica, deviando fortemente al limite tra le facies di piattaforma carbonatica (appennino centro-meridionale) rispetto a quelle bacinali dell'Appennino settentrionale. All'interno di un singolo segmento però, le strutture compressive ricalcano generalmente le originarie transizioni di facies. Al contrario, le strutture distensive sovente tagliano in pianta anche a 30°-40° le strutture plicative, senza significative deviazioni in corrispondenza delle transizioni di facies mesozoiche, facendo supporre piani di scollamento più profondi (Bigi et al., 2002). In Appennino meridionale, tuttavia, dati strutturali e geodetici indicano che compressione ed estensione recenti condividono gli stessi scollamenti almeno nella fascia immediata di transizione (Ferranti e Oldow, 2005; Oldow e Ferranti, 2005).La migrazione del sistema va di pari passo con l'arretramento della subduzione appenninica (Malinverno & Ryan, 1986, Doglioni, 1991, Jolivet et al. 1998) e la progressiva subsidenza nell'avanfossa (Royden et al.,1997). I tassi di migrazione del sistema compressione-estensione e le relazioni tra dislocazioni orizzontali e verticali appaiono controllate dalla struttura crostale e litosferica ereditata che entra nella zona di subduzione durante l'arretramento dello slab adriatico (Ferranti e Oldow, 2005). Qualunque sia l'origine dell'arretramento della subduzione adriatico-ionica (Royden et al., 1987; Doglioni, 1991), esso implica una perdita di volume, a tetto della cerniera, che deve essere compensato dalla 'caduta' verso est dell'edificio appenninico (Doglioni et al., 1999). Questo suggerirebbe che le faglie normali nelle parti profonde della catena dovrebbero immergere ad 'est' (Barchi et al., 1998), anche se molte delle ricostruzioni continuano a considerare come faglie primarie quelle immergenti ad 'ovest', verso il Tirreno. Le faglie estensionali sismogenetiche in Appennino meridionale sembrano effettivamente immergere preferenzialmente ad est (Pantosti e Valensise, 1990), ma la distribuzione e la geometria delle strutture che attualmente accumulano deformazione non è ben conosciuta, così come non lo è il loro rapporto con le strutture precedenti connesse sia con i fenomeni di rifting che con la progressione dei sovrascorrimenti.
La sismicità in Appennino mostra un comportamento differente fra la zona interna di catena, con terremoti generati lungo faglie normali, e il fronte e l'avampaese adriatico, caratterizzati da terremoti lungo faglie inverse (cataloghi Harvard e Mednet CMT). Similmente le misure di velocità GPS suggeriscono compressione ed estensione simultanea nel settore orientale ed occidentale della penisola ed una sensibile diminuzione dei tassi di deformazione passando dall'Appennino meridionale a quello centrale (Oldow et al., 2002; Oldow e Ferranti, 2005). Tuttavia, le strutture che accomodano il comportamento differenziale ed il loro ruolo nella evoluzione tettonica e geodinamica della regione sono conosciute solo in minima parte. In tale contesto, misure GPS su siti opportunamente installati a cavallo di strutture vincolate geologicamente e la correlazione tra strutture superficiali e profonde tramite processing avanzati dei dati magnetici e gravimetrici (Cella et al., 1998) possono fornire importanti vincoli su modelli di deformazione continua vs. modelli a blocchi cinematici controllati da discontinuità ereditate e determinate da variabilità nelle proprietà crostali.
La diversità delle subduzioni nel Mediterraneo centrale sono all'origine dell'estrema variabilità della affinità seriale del magmatismo (Wilson & Bianchini, 1999; Serri et al., 2001), a causa della diversità di spessore e composizione della litosfera subdotta. In questo quadro, lo studio di genesi e distribuzione spazio-temporale delle rocce ignee del Cretaceo e Neogene-Quaternario assieme all'uso dei traccianti geochimici (Peccerillo & Wu, 1992; Beccaluva et al. 1989; Serri et al., 2001) permette di ottenere fondamentali informazioni sulla composizione ed il regime termico delle sorgenti dei magmi, del mantello e della composizione del possibile piano di subduzione.
L'intensa attività magmatica sviluppata nell'ambito di questo contesto geodinamico, legata a processi di fusione parziale del mantello e della soprastante crosta continentale, con possibili processi di mescolamento, risulta caratterizzata dall'emissione di prodotti con affinità così variabile da coprire gran parte delle serie magmatiche conosciute (Serri et al., 2001).I magmi prodotti in ambienti orogenici hanno affinità calcalcalina e/o moderatamente alcalina-potassica, con caratteri geochimici dominati da elevati contenuti in elementi incompatibili a largo raggio ionico (LILE) e FME ed elevati rapporti LILE/HFSE (HFSE, elementi ad alta forza di campo).La causa di questa distribuzione degli elementi incompatibili é generalmente attribuita all'apporto di fusi silicatici e/o fluidi ricchi in H2O derivati dalla placca subdotta.L'uso degli FME e soprattutto del Boro e dei suoi isotopi, insieme alla distribuzione degli elementi incompatibili e degli isotopi di Sr e Nd, rappresenta un mezzo molto promettente per individuare i diversi componenti che contribuiscono alla formazione della sorgente dei magmi orogenici.Gli studi più recenti sulle rocce di arco hanno rivelato inoltre la frequente presenza di rocce con caratteri petrologici e geochimici simili ai prodotti intraplacca tipo OIB di età post-Miocenica, che sembrano limitati a zone con subduzione di litosfera giovane.La possibilità di eruzione di magmi tipo-OIB in un contesto convergente è stata interpretata con la presenza di "finestre nella placca in subduzione", generalmente collegate all'impatto tra un ridge ed una fossa, che determina un'apertura nella placca sottoscorrente dalla quale l'astenosfera "sub-slab" risale sostituendo il mantello "supra-slab" geochimicamente modificato dalla subduzione. Una finestra nella placca sottoscorrente si può aprire anche quando una differente inclinazione del piano di Benioff produce una interruzione laterale della sua continuità (per esempio in Sicilia orientale-Tirreno meridionale).
La paleogeografia è una chiave ulteriore nello studio delle zone di subduzione, perché maggiore è stato il tasso di subsidenza in un bacino, e maggiore è stato l'underplating magmatico nella crosta inferiore e mantello superiore, processo che, col successivo raffreddamento, appesantisce la litosfera e ne facilita una successiva subduzione. Notevoli sono le ondulazioni assiali della catena Appenninica, dove il fronte dei sovrascorrimenti segue le eredità di variazioni di facies e spessore crostale dell'avampaese: gli archi più avanzati sono localizzati nelle aree di crosta più sottile e più densa, come nello Ionio. Lo studio dei meccanismi di frammentazione della crosta continentale precedenti al drifting è quindi significativo per comprendere il comportamento nella fase di subduzione perché predetermina dimensioni e caratteristiche litostratigrafiche e quindi meccaniche degli elementi crostali trasportabili in subduzione.
Nonostante la grande mole di ricerca sino ad ora effettuata, tra i problemi irrisolti o interpretati con ampi margini d'incertezza nell'area centro-mediterranea, si citano:
- geometrie crostali e litosferiche in aree chiave
- modalità di sviluppo dell'orogene e sue etereogeneità
- rapporto tra strutture compressive ed estensionali, molte delle quali condizionano l'attuale assetto deformativo di molti orogeni centro-mediterranei
- profondità delle sorgenti magmatiche e contesto geodinamico che ne ha determinato lo sviluppo.
Alcuni di questi problemi sono affrontati nel presente progetto di ricerca, come ampiamente esposto al punto 2.1 "Obiettivo del programma di ricerca". <<<