Macroarea di ricerca: Chimica e Fisica del Sistema Terra
Referenti: Riccardo Tribuzio, Alessio Sanfilippo, Matteo Maino, Valentin Basch, Carlotta Ferrando, Mattia Bonazzi, Camilla Sani, Davide Mariani
Settori ERC: PE10_10 Mineralogy, petrology, igneous petrology, metamorphic petrology; PE10_5 Geology, tectonics, volcanology; PE10_11 Geochemistry, cosmochemistry, crystal chemistry, isotope geochemistry, thermodynamics
1. Geochimica di mantello
Il mantello superiore è eterogeneo. Peridotiti geochimicamente impoverite sono associate a materiale riciclato con età e composizioni variabili. Questa associazione testimonia continui processi di fusione e rifertilizzazione avvenuti durante la storia della Terra. Mid-Ocean Ridge Basalts (MORB) and Ocean Island Basalts (OIB) si originano da fusione parziale di questo mantello eterogeneo e quindi forniscono evidenze indirette sulla suacomposizione e come essa evolve nel tempo. La geochimica degli elementi in traccia e isotopi radiogenici di peridotiti di mantello e basalti ad esse associate sono da noi utilizzate per ottenere informazioni sull'origine ed evoluzione del mantello terrestre.
2. Migrazione di fuso e reazioni fuso-roccia in camere magmatiche
La crosta oceanica inferiore si forma dalla solidificazione di fusi che stazionano in camere magmatiche poco profonde. Qui, la cristallizzazione dei fusi forma i gabbri abissali, prima che parte del fuso venga estratto a formare i basalti eruttati in superficie. Tuttavia, all'interno di queste camere magmatiche persistenti possono avvenire processi più complessi, come interazioni chimiche tra cristalli pre-esistenti e fusi migranti da porzioni profonde. Questi processi modificano la chimica dei basalti eruttati. Dati di terreno, tessitura e studi geochimici di dettaglio su gabbri abissali ci servono per delucidare il ruolo di questi processi di migrazione ed interazione, con implicazioni sull'evoluzione chimica della crosta oceanica.
3. Evoluzione metamorfica e alterazione di alta temperatura nella litosfera oceanica
L'acqua penetra all'interno della crosta oceanica, dove essa interagisce con i gabbri e il mantello a diverse temperature. L'acqua ha un impatto fondamentale sul raffreddamento e la solidificazione della crosta oceanica, e può fungere la lubrificante e permettere l'esumazione di sezioni profonde sul fondale oceanico. Tuttavia, la profondità raggiunta dalla percolazione di fluidi di origine marina e le relazioni tra idrotermalismo e deformazione in questi contesti sono ancora temi fortemente dibattuti. Studi pertrologici si gabbri deformati e peridotiti associate sono usati per ottenere informazioni sulle condizioni in cui si sviluppano idrotermalismo e alterazione della crosta oceanica.
4. Geodinamica delle dorsali medio-oceaniche: oceani e analoghi fossili
Velocità di espansione e temperatura potenziale governano l'architettura delle dorsali oceaniche. Esse variano in composizione, magmatismo, stili di accrezione litosferica e idrotermalismo. Allo stesso tempo, l'evoluzione temporale dei sistemi di dorsale oceanica è dipendente dal contesto geodinamico in cui esse si sviluppano. Studi che vertono sulle differenze in struttura e composizione della litosfera oceanica, da sistemi di rifting continentale a oceani attuali, sono fondamentali per comprendere le variazioni temporali nella messa in posto di crosta oceanica e i suoi impatti sui cicli globali.
5. Formazione del limite crosta-mantello in ambiente continentale
L'inaccessibilità della crosta continentale profonda fa si che i processi che regolano la differenziazione di fusi primitivi iniettati a livelli crostali profondi siano poco conosciuti. I fusi possono essere modificati da processi vari, quali cristallizzazione frazionata, magma mixing, assimilazione crostale e interazione con cristalli rpe-esistenti. La zona Ivrea-Verbano Zone delle Alpi Italiane nord-occidentali espone una sezione di crosta inferiore continentale quasi completa. Essa rappresenta un oggetto geologico unico per delucidare i processi magmatici che formano la crosta continentale inferiore, una finestra nell'inaccessibile limite crosta-mantello in ambiente continentale.
IGG-CNR, ISMAR-CNR, Università di Parma, Università di Milano la Statale, Muenster University, Universitè de Montpellier, Universitaire Européen de la Mer Brest, Russian Academy of Science, Japan Agency for Marine Science and Technology, Saudi Geological Survey, Chinese Academy of Science, Woods Hole Oceanographic Institution
1. PRIN 2017 KY5ZX8. Oceanic Megatransforms: a new class of grain boundaries
2. Bilateral CNR/RFBR (Russia) A new Class of Plate Boundaries: Oceanic Megatransforms
3. PNRA16-002. An intra-oceanic rift along the western Antartic-Pacific plate boundary: geophysical and petrological constraints
4. IODP 800 Full "SloMo, the nature of crust-mantle boundary at slow spreading ridges
5. IODP 971Full2 “Kane OCC; drilling the lower crust and mantle at the slow spreading MAR”
6. IODP-941-full “The nature of the Back-Arc basin lower crust and upper mantle at the Godzilla Megamullion”
7. ICDP DIVE 'Drilling the Ivrea-Verbano zonE (DIVE), International Continental Scientific Drilling Program
8. Geochemistry of dikes and Harrats in the Res Sea System
1. Geochimica di mantello
Sanfilippo, A., Sani, C., Rasul, N., Stewart, I., Vigliotti, L., Widinly, N., Osemi, A., Ligi, M. (2021). Hidden but Ubiquitous: The Pre-Rift Continental Mantle in the Red Sea Region, Frontiers in Earth Science, 666
Sani, C., Sanfilippo, A., Ferrando, C., Peyve, A., Skolotnev, S., Muccini, F., Zanetti, A., Basch, V., Palmiotto, C., Bonatti, E., Ligi, M. (2020). Ultra-depleted melt refertilization of mantle peridotites in a large intra-transform domain (Doldrums Fracture Zone; 7–8° N, Mid Atlantic Ridge). Lithos, 374, 105698.
Sanfilippo A., Salters VJM, Tribuzio R., Zanetti A. (2019). Role of ancient, ultra-depleted mantle in Mid-Ocean-Ridge magmatism. Earth and Planetary Science Letters, 511: 89–98
Sanfilippo A., Tribuzio R., Ottolini L.; Hamada M. (2017). Water, lithium and trace element compositions of olivine from replacive mantle dunites (Lanzo South massif, Western Alps): implications for melt extraction at Mid Ocean Ridges. Geochimica et Cosmochimica Acta, 214, pp. 51-72.
Montanini A., Tribuzio R. (2015). Evolution of recycled crust within the mantle: Constraints from the garnet pyroxenites of the External Ligurian ophiolites (northern Apennines, Italy). Geology 43: 911-914.
2. Migrazione di fuso e reazioni fuso-roccia in camere magmatich
Ferrando C., France, L., Basch, V., Sanfilippo, A., Tribuzio, R., Boulanger M., (2021). Grain size variations record segregation of residual melts in Skow Spreding Oceanic Crust (atlantis Bank, 57°E, Southwest Indian Ridge). Journal of Geophysical Research: Solid Earth 126 (4), e2020JB020997
Renna, M.R., Armandola, S., Becker, H., Sanfilippo, A., Tribuzio, R., Wang, Z. (2021). Fractionation of highly siderophile and chalcogen elements in the lower oceanic crust: Insights from the troctolites of the Alpine-Apennine Jurassic ophiolites. Lithos, doi.org/10.1016/j.lithos.2020.105873
Sanfilippo, A, MacLeod, C.J., Tribuzio, R., Lissenberg, C.J, Zanetti, A. (2020). Early-Stage Melt-Rock Reaction in a Cooling Crystal Mush Beneath a Slow-Spreading Mid-Ocean Ridge (IODP Hole U1473A, Atlantis Bank, Southwest Indian Ridge). Frontiers in Earth Science, vol. 8, ISSN: 2296-6463, doi: 10.3389/feart.2020.579138
Renna M.R., Tribuzio R., Sanfilippo A., Thirlwall M. (2018) Role of melting process and melt-rock reaction in the formation of Jurassic MORB-type basalts (Alpine ophiolites). Contributions to Mineralogy and Petrology 173 31
Sanfilippo, A., Morishita, T., Senda, R., (2016). Rhenium-osmium isotope fractionation at the oceanic crust-mantle boundary. Geology, 44 (2), pp. 167-170. DOI: 10.1130/G37428.1
3. Evoluzione metamorfica e alterazione di alta temperatura nella litosfera oceanica
Casini, L., Maino, M., Sanfilippo, A., Ildefonse, B., Dick, HJB. (2021). High‐Temperature Strain Localization and the Nucleation of Oceanic Core Complexes (16.5° N, Mid‐Atlantic Ridge). Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 126, 9, e2021JB022215.
Basch, V., Sanfilippo, A., Sani, C., Ohara, Y., Snow, J., Ishizuka, O., Harigane, Y., Michibayashi, K., Sen, A., Akizawa, N., Okino, K., Fujii, M., Yamashita, H. (2020). Crustal Accretion in a Slow Spreading Back‐Arc Basin: Insights From the Mado Megamullion Oceanic Core Complex in the Shikoku Basin. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, vol. 21, ISSN: 1525-2027, doi: 10.1029/2020GC009199
Tribuzio R., Manatschal G., Renna M.R., Ottolini L., Zanetti A. (2020) Tectono-magmatic Interplay and Related Metasomatism in Gabbros of the Chenaillet Ophiolite (Western Alps). Journal of Petrology 60 2483-2508
Nozaka T., Akitoua T., Abe N., Tribuzio R. (2019) Biotite in olivine gabbros from Atlantis Bank: Evidence for amphibolite-facies metasomatic alteration of the lower oceanic crust. Lithos 348-349 105176
Tribuzio R., Renna M.R., Dallai L., Zanetti A. (2014) The magmatic-hydrothermal transition in the lower oceanic crust: clues from the Ligurian ophiolites, Italy. Geochimica et Cosmochimica Acta 130: 188-211
4. Geodinamica delle dorsali medio-oceaniche: oceani e analoghi fossili
Sanfilippo, A., Salters, V., Sokolov, S.Y., Peyve, A.A., Stracke, A. (2021). Ancient, refractory asthenosphere revealed by mantle re-melting in the Arctic Mid-Atlantic Ridge. Earth and Planetary Science Letters
Skolotnev S., Sanfilippo A., Peyve A.A., Muccini F., Sokolov S.Y., Sani C., Dobroliubova K., Ferrando C., Chamov N., Palmiotto C., Pertsev A., Bonatti E., Cuffaro M., Gryaznova A., Sholukhov K.N., Bich A.M., Ligi M., (2020). Large-scale structure of the Doldrums multi-fault transform system (7-8ºN Equatorial Atlantic): Preliminary results from the 45th Expedition of the R/V A. N. Strakhov. Ofioliti
Sanfilippo A., Dick H.J.B., Marschall H., Lissenmeberg J., Urann B., (2018). Emplacement and high-temperature evolution of gabbros of the 16.5 ºN oceanic core complexes (Mid-Atlantic Ridge): insights into the compositional variability of the lower oceanic crust. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, doi.org/10.1029/2018GC007512
Decarlis A., Gillard M., Tribuzio R., Epin M.E., Manatschal G. (2018) Breaking up continents at magma-poor rifted margins: a seismic v. outcrop perspective. Journal of the Geological Society 175 875-882
Liu T., Wu F.-Y., Liu C.‑Z., Tribuzio R., Ji W.‑B., Zhang C., Xu Y., Zhang W.‑Q. (2018) Variably evolved gabbroic intrusions within the Xigaze ophiolite (Tibet): new insights into the origin of ophiolite diversity. Contributions to Mineralogy and Petrology 173 91
5. Formazione del limite crosta-mantello in ambiente continental
Ferrari E., Tribuzio R., Bosch D., Bruguier O. (2021) Constraints on the post-Variscan thermal evolution of the Ivrea crustal section (Italian-Swiss Alps) from U-Pb dating of relict rutile in middle crust amphibolites. Lithos 406-407 106500
Antonicelli M., Tribuzio R., Liu T., Wu F.-Y. (2020) Contaminating melt flow in magmatic peridotites from the lower continental crust (Rocca d'Argimonia sequence, Ivrea-Verbano Zone). European Journal of Mineralogy 32 587-612
Berno D., Tribuzio R., Zanetti A., Hémond C. (2020) Evolution of mantle melts intruding the lowermost continental crust: constraints from the Monte Capio-Alpe Cevia mafic-ultramafic sequences (Ivrea-Verbano Zone, northern Italy). Contributions to Mineralogy and Petrology 175 2
Bonazzi M., Langone A., Tumiati S., Dellarole E., Mazzucchelli M., Giovanardi T., Zanetti A. (2020) Mantle-Derived Corundum-Bearing Felsic Dykes May Survive Only within the Lower (Refractory/Inert) Crust: Evidence from Zircon Geochemistry and Geochronology (Ivrea-Verbano Zone, Southern Alps, Italy). Geosciences 10:281
Langone Antonio, Padrón-Navarta J.A., Zanetti A., Mazzucchelli M., Tiepolo M., Giovanardi T., Bonazzi M. (2017) Ductile-brittle deformation effects on crystalchemistry and U-Pb ages of magmatic and metasomatic zircons from a dyke of the Finero Mafic Complex (Ivrea-Verbano Zone). Lithos 284-285: 493-511