Vulcanologia, petrologia e geocronologia della Central Atlantic magmatic province (CAMP), Alto e Anti Atlante (Marocco). Implicazioni per il rifting Atlantico e la crisi biologica fine Triassica

Responsabili di progetto

Annamaria Fioretti, Nasrrddine Youbi

Accordo

MAROCCO - CNRST - Centre National pour la Recherche Scientifique et Technique

Bando

CNR/CNRST 2014-2015

Dipartimento

Scienze del sistema terra e tecnologie per l'ambiente

Area tematica

Scienze del sistema Terra e tecnologie per l'ambiente

Stato del progetto

Nuovo

Proposta di ricerca

1) LA CAMP E LIMITE TRIASSICO-GIURASSICO (T-J)

Durante il Triassico Superiore, sino al limite T-J, si verificò una drammatica perturbazione biotica e ambientale (Lucas e Tanner, 2007). Sono state postulate alcune ipotesi per giustificare la distruzione dell'ecosistema, tra cui un impatto meteoritico (Olsen et al., 2002) e un inquinamento atmosferico di anidride carbonica e solforosa relazionato alle eruzioni della CAMP (Provincia Magmatica Centro-Atlantica), con conseguente innalzamento della temperatura atmosferica di 3-4°C ed inquinamento da piogge acide (Marzoli et al., 1999, 2004, 2008, 2011; McElwain et al., 1999; Cohen and Coe, 2002; Beerling and Berner, 2002; Guex et al., 2004; Van de Schootbrugge et al., 2008; Dal Corso et al., 2013).
Le eruzioni basaltiche e le intrusioni di dicchi e sill della CAMP affiorano in Nord e Sud America, in Africa ed in Europa, ricoprendo una superficie superiore ai 10 milioni di km2 (Marzoli et al. 1999, 2004; Verati et al., 2007). Le età 40Ar/39Ar (plateau) disponibili per i basalti, suggeriscono un'età media di ca. 199 Ma e una durata relativamente breve del picco parossistico di attività vulcanica (< 1Ma; Marzoli et al., 1999, 2004, 2011; Knight et al., 2004; Verati et al., 2007; Nomade et al., 2007; Jourdan et al., 2009), benché l'intervallo globale delle emissioni magmatiche della CAMP possa essere durato 2±1 Ma (Jourdan et al., 2009). L'età 40Ar/39Ar di 199 Ma corrisponde all'età U-Pb della transizione T-J (201.6 ± 0.3 Ma, su zircone singolo; Schaltegger et al., 2008), considerando anche il ben noto "bias" (ca. 1%) tra i due metodi di datazione (Min et al., 2000; Kuiper et al., 2008; Marzoli et al., 2011). I nostri studi recenti hanno dimostrato che l'inizio del magmatismo della CAMP in Marocco risale al Triassico Superiore e continua oltre il limite T-J (Marzoli et al., 2004, 2008; Knight et al., 2004; Verati et al., 2007; Dal Corso et al., 2013). Invece, secondo Olsen e collaboratori, l'inizio del magmatismo della CAMP nel bacino nord americano di Newark, postdata di alcuni migliaia di anni un grande turnover floreale che viene interpretato come limite il T-J (e.g., Olsen et al., 2002; Whiteside et al., 2007). Tuttavia, tale interpretazione è dibattuta in base a dati recenti su Conchostracan, alla biostratigrafia dei vertebrati (cf. Lucas and Tanner, 2007) e a studi palinologici ottenuti nelle successioni sedimentarie dei bacini di Hartford (Connecticut e Mussachussets, USA) e di Fundy (Nova Scotia, Canada; Cirilli et al., 2009). Dal contesto esposto, si evince quindi che è necessario un prosieguo delle ricerche per dare un contributo convincente relativo agli effetti del vulcanesimo del CAMP sulla biosfera e sulle variazioni climatiche globali al limite T-J.

2) ETA' E DURATA DELLA CAMP E CORRELAZIONE CON IL LIMITE TRIASSICO-GIURASSICO

Per la comprensione dell'impatto ambientale delle Large Igneous provinces (LIP) è innanzitutto fondamentale una precisa stima dell'età e della durata del evento vulcanico che può essere acquisita solo con analisi geocronologiche di alta precisione su campioni rappresentativi. Per il presente studio proponiamo quindi di ottenere datazioni 40Ar/39Ar su separato di minerale (plagioclasio) di campioni provenienti dalle nuove aree di campionamento (Marocco meridionale). Queste analisi geocronologiche completeranno l'ampio numero di datazioni 40Ar/39Ar che abbiamo ottenuto in questi ultimi anni sulla CAMP e che mostrano che l'attività vulcanica ha avuto il suo picco a circa 200 Ma, con occasionali eruzioni fino a ca. 190 Ma (Marzoli et al., 2004; Knight et al., 2004; Verati el al., 2007; Nomade et al., 2007; Jourdan et al., 2009; Marzoli et al., 2011).
Analisi palinologiche di sedimenti intercalati con le sequenze vulcaniche della CAMP in Marocco e in Nuova Scozia (Canada) hanno evidenziato per la prima volta che il vulcanismo CAMP è iniziato prima del limite T-J almeno in queste due regioni (Marzoli et al., 2004, 2008; Cirilli et al., 2009), contraddicendo l'opinione largamente diffusa che invece la CAMP fosse interamente di età Giurassica (cf., Olsen et al., 2002; Whiteside et al., 2007). Analisi palinologiche, effettuate in collaborazione con S. Cirilli (Università di Perugia) saranno estese a sequenze precedentemente non investigate del Marocco. Sulle rocce vulcaniche di questi bacini saranno inoltre effettuate datazioni 40Ar/39Ar.

3) ORIGINE DELLA CAMP

L'evento magmatico che ha prodotto la CAMP (Marzoli et al., 1999) viene collegata alla apertura iniziale dell'Oceano Atlantico Centrale con conseguente frantumazione della Pangea (e.g., Bertrand et al., 1982; McHone, 2000; Jourdan et al., 2003; De Min et al., 2003; Verati et al., 2005; Nomade al., 2007). Il magmatismo può essere stato indotto o dall'impatto di un mantle-plume sotto la litosfera continentale (Hill, 1991; Wilson, 1997; Courtillot et al., 1999; Cebria et al., 2003), o dal calore "incubato" sotto una spessa litosfera continentale e/o da movimenti convettivi generati dal contrasto di spessore dei differenti domini litosferici (McHone, 2000; De Min et al., 2003; Coltice et al., 2007).
Il modello genetico comunemente accettato per i basalti della CAMP si relaziona a una derivazione da un mantello litosferico subcontinentale (SCLM) arricchito, accompagnato da una contaminazione crostale limitata o assente (Bertrand et al., 1982; Heatherington and Mueller, 1999; De Min et al., 2003, Deckart et al., 2005; Marzoli et al., 2006; Merle et al., 2011 ; Marzoli et al., 2011). Ciò viene confermato dalle nostre recenti ricerche sui basalti del CAMP del Marocco e del Brasile, per i quali sono disponibili, oltre ai dati isotopici Sr-Nd-Pb, anche i dati isotopici relativi a Re-Os (Merle et al., 2011, 2013). Da notare che i nuovi dati Re-Os evidenziano un importante contributo del SCLM ed escludono assimilazione crostale significativa.
Il dibattito sull'origine delle LIP è ancora acceso nella comunità scientifica internazionale. L'origine delle LIP è dovuta a processi passivi (rifting) o attivi (mantle-plume)? I magmi eruttati sono fortemente contaminati dal mantello sub-litosferico (SCLM) o dalla crosta continentale, e da che tipo di crosta? Per rispondere a queste domande ci proponiamo di effettuare indagini geochimiche utilizzando analisi di isotopi litofili (Sr, Nd, Pb, ±Hf), siderofili (Os) e atmofili (He).
Un aspetto interessante riguarda la presenza nella stessa area geografica di due LIP di età diversa, la CAMP e la CIMP (Central Iapetus magmatic province, ca. 600 Ma). Tramite l'analisi di campioni di basalti CIMP si cercherà di comprendere le eventuali differenze e somiglianze fra le due LIPs, la qual cosa permetterà di comprendere il contributo del mantello superiore nella loro genesi.

Obiettivi della ricerca

Gli obiettivi più importanti di questo progetto sono:
(a) presentare una descrizione vulcanologica dettagliata delle colate della CAMP;
(b) descrivere la petrografia e mineralogia delle rocce ignee studiate;
(c) definire con accuratezza l'età e durata del vulcanismo CAMP in Marocco, con specifico riferimento all'età biostratigrafica dell'evento vulcanico e alla sua relazione temporale con il limite T-J;
(d) quantificare i volumi di gas emessi dai magmi e possibilmente anche dei sedimenti dei bacini Triassici attraversati dai magmi CAMP;
(e) comprendere la petrogenesi dei basalti CAMP e il loro ruolo nel processo di separazione continentale, Pangea break-up.
(f) The CAMP origin (deep mantle plume or upper mantle) will be evaluated by comparing in the Anti-Atlas the chemical composition of the CAMP with that of the CIMP (Central Iapetus Magmatic Province), of Neoproterzoic age. This will help to determine whether these two superimposed provinces share a common source (lithosphere) or not (if a plume occurred in Triassic times).
The proposed research project will further strengthen the excellent cooperation between Moroccan (CNRST and University Cadi Ayyad) and Italian (IGG-CNR, and University of Padova) research Institutions.

Ultimo aggiornamento: 23/11/2024