RICERCA ITALIANA     

ETEROGENEITA' DI MANTELLO ED EVOLUZIONE GEODINAMICA DEL SYSTEMA LITOSFERA-ASTENOSFERA

Università degli Studi di Genova

Abstract

Le eterogeneita’ composizionali del mantello litosferico sono state riconosciute mediante studi petrologici, geochimici e geofisici. La distribuzione, la scala e la grandezza di queste eterogeneita’ sono ancora controverse, come pure e’ ancora dibattuta la loro origine. Un argomento critico riguarda l’estensione a cui i domini del mantello litosferico sono capaci di produrre e rilasciare fusi con particolari impronte geochimiche per fusione parziale o per interazione reattiva con fusi astenosferici in risalita.
Le sorgenti dei magmi nel sistema astenosfera-litosfera portano le impronte di distinti componenti metasomatici nei differenti ambienti geodinamici, come indicato dalle peculiari segnature geochimiche delle associazioni magmatiche sia da situazioni anorogeniche e di sopra-subduzione, sia in ambienti continentali che oceanici, sia da situazioni di intraplacca e connesse con plume. In tutte queste situazioni, le peridotiti litosferiche registrano evidenti impronte di processi di percolazione reattiva di componenti metasomatici e di fusi astenosferici, che ne modificano significativamente le caratteristiche strutturali e composizionali.

Questo progetto di ricerca intende investigare le profonde eterogeneita’ composizionali del mantello litosferico ai differenti ambienti geodinamici (margini divergenti e convergenti di placca e ambienti di intraplacca) e risalire ai processi che condizionano l’evoluzione e le modificazioni del mantello litosferico >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Giovanni Battista Piccardo Università degli Studi di GENOVA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Le eterogeneita’ del mantello litosferico sono state riconosciute mediante studi petrologici, geochimici e geofisici. Nonostante cio’, distribuzione, scala e grandezza di queste eterogeneita’ sono ancora controverse, come pure e’ ancora dibattuta la loro origine. Un argomento critico riguarda l’estensione a cui i domini del mantello litosferico sono capaci di produrre e rilasciare fusi con particolari impronte geochimiche per fusione parziale o per interazione reattiva con fusi astenosferici in risalita. Esso necessita di una migliore comprensione dei processi di interazione fra litosfera ed astenosfera e particolarmente di come le caratteristiche strutturali, modali e geochimiche di settori del mantello litosferico possono essere modificati dall’interazione con i fusi percolanti.
Molti studi hanno dimostrato il potenziale teorico del trasporto reattivo di fuso nel modificare le segnature geochimiche nei magmi (McKenzie, 1984; Kelemen, 1986; Iwamori, 1993a, 1993b; Kelemen et al., 1995; Spiegelman, 1996). Analogamente, gli xenoliti di mantello e i massicci peridotitici a scala globale mostrano evidenze che la migrazione pervasiva di fusi modifica fortemente la composizione del mantello solido (Bodinier et al., 1990; Vasseur et al., 1991; Godard et al., 1995; Van der Wall e Bodinier, 1996). Lo sviluppo di modelli completi di scambi metasomatici fra fusi percolanti e mantello litosferico e’ ostacolato dall’alto numero di fattori complessi e parametri che sono coinvolti >>>

Risultati parziali attesi

L’insieme dei dati petrochimici e petrografico-strutturali raccolti negli ultimi anni sul mantello litosferico ha evidenziato come, nei diversi ambienti geodinamici, le sue caratteristiche strutturali e composizionali mostrino importanti eterogeneità indotte dai processi che sono attivi ai diversi ambienti.

Il presente progetto di ricerca si prefigge di investigare le caratteristiche e le cause di queste eterogeneita’ ai diversi ambienti, per risalire agli agenti e ai processi che le provocano, per contribuire alla comprensione dell’evoluzione geodinamica del sistema litosfera-astenosfera in relazione all’influenza dei parametri chimico-fisici, dei fattori cinetici, delle caratteristiche del sistema solido-fuso e dei meccanismi di scambio chimico e di diffusione degli elementi che agiscono ai differenti ambienti geodinamici.

L’approccio multidisciplinare di questo progetto, che coinvolge gli aspetti petrografico-strutturali, petrologici, geochimici ed isotopici dei materiali del mantello e dei fusi associati dai differenti ambienti geodinamici, portera’ alla comprensione de: (i) i caratteri e i processi che inducono l’eterogeneita’ composizionale del mantello litosferico, siano i processi di fusione parziale che i processi di interazione con fusi percolanti, (ii) la connessione tra le caratteristiche chimico-fisiche del processo che le genera, la sua evoluzione spazio-temporale e le caratteristiche tettoniche del particolare ambiente >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

1) INTRODUZIONE
L’insieme dei dati petrochimici e petrografico-strutturali raccolti negli ultimi anni sul mantello litosferico ha evidenziato come, nei diversi ambienti geodinamici, le sue caratteristiche strutturali e composizionali mostrino importanti eterogeneità indotte, oltre che dai processi di fusione parziale, anche da processi di interazione fuso-roccia, eventi che si collocano nell’ambito dei più generali processi di interazione tra astenosfera e litosfera. I fattori che controllano la migrazione dei fusi e la loro interazione con il materiale litosferico sono molteplici:1) meccanismi di scambio chimico e di diffusione degli elementi, 2) le caratteristiche del sistema solido-fuso; 3) i parametri chimico-fisici, e 4) gli aspetti cinetici.
Tutti i suddetti parametri sono significativamente variabili in funzione del peculiare ambiente geodinamico. La loro parametrizzazione complessiva in un unico modello è di fatto impossibile (Navon & Stolper, 1987; Vasseur et al., 1991; Iwamori, 1993a, 1993b; Godard et al., 1995; Bedini et al., 1997; Vernières et al., 1997), ma lo studio dettagliato di casi di studio può fornire preziose informazioni per la costruzione di semplificati, ma attendibili, modelli di interazione fuso-litosfera.
Di particolare rilevanza per la comprensione dei caratteri e dei processi che inducono l’eterogeneita’ composizionale del mantello litosferico, siano i processi di fusione parziale che i processi di interazione con >>>