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Trasferimento di elementi volatili ai margini di placca convergenti: relazioni tra eterogeneità dei fluidi/fusi COH e anomalie tettoniche nelle zone di subduzione

L'entità del riciclo degli elementi volatili COH nella Terra �? influenzata dalla stabilità dei minerali idrati e dei carbonati, dalla speciazione nei fluidi e dallo stato redox. Esperimenti e modelli termodinamici delle relazioni di fase nelle zone di subduzione mostrano che, a differenza dell'H2O, il C �? principalmente fissato in carbonati sino al mantello profondo. Tuttavia, le alte emissioni di CO2 dai vulcani di arco e il ritrovamento di xenoliti a carbonati dal mantello presso i margini convergenti indicano che la perdita di C si verifica anche a profondità limitate, sia per dissoluzione in fluidi acquosi, o per decarbonatazione indotta dal rilassamento termico nelle regioni di risalita dell'astenosfera. Questo progetto integra studi di terreno, indagini petrologiche e geochimiche su rocce orogeniche, su xenoliti di mantello, e su inclusioni vetrose, con esperimenti di sintesi su solidi e fluidi, al fine di determinare le proprietà chimiche delle rocce con specie COH formatesi attraverso il ricircolo di litologie a idrati e carbonati. Obiettivo �? migliorare le nostre conoscenze sulla fissazione e rilascio di C durante la subduzione, in particolare sull'impatto dei regimi termici transitori, e sulla variabilità degli agenti metasomatici nel cuneo di mantello in zone di complessità geodinamica laterale. Per affrontare questi problemi, il progetto prevede di: i) individuare le fonti di elementi COH e le vie per la mobilità dei fluidi nei mélange di subduzione, ii) svelare i meccanismi di addizione degli elementi volatili al cuneo di mantello, iii) vincolare le condizioni PT-redox del metasomatismo, iv) individuare le condizioni per il trasferimento di CO2 ai sistemi magmatici, v) valutare la speciazione COH nei fluidi e nei fusi sino alle condizioni vulcaniche. I campioni selezionati comprendono diversi assetti dinamici: l'assorbimento superficiale di C e di elementi mobili nei fluidi �? registrato negli oficarbonati dell'Appennino settentrionale; la devolatilizzazione ad alta P e bassa T �? mostrata nelle suite oceaniche subdotte delle Alpi Liguri; le trasformazioni di maggiore T nei materiali trascinati verso il cuneo di mantello sono esposte in metaperidotiti dalle Alpi Centrali; il mantello metasomatizzato �? campionato da xenoliti eruttati in Giappone e in Patagonia; le abbondanze di elementi volatili nei fusi sono registrati in inclusioni vetrose in olivine da lave dell'Etna. Esperimenti ad alta P e bassa T (500-800 °C), per condizioni redox controllate, ricostruiranno la speciazione COH in fluidi con soluto silicato e definiranno il carico elementare di questi fluidi. Il destino di elementi volatili durante il rilassamento termico ad alta-P sarà simulato sperimentalmente attraverso esperimenti di devolatilizzazione e di fusione di eclogiti e peridotiti a carbonati per T> 900 °C. Ci aspettiamo di fornire una stima della produzione di elementi volatili a margini convergenti e di contribuire a definire la speciazione COH nei sistemi magmatici.

Principal Investigators:
  • STEFANO POLI loading
Financing institution:
MINISTERO DELL'ISTRUZIONE, DELL'UNIVERSITA' E DELLA RICERCA
Type:
PRIN2012 - PRIN bando 2012
Project leader:
UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI MILANO
Year:
2014
Duration:
36
Status:
Closed
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