Geochemical and Sr-Nd-Pb-Hf- isotopic study of mantle rocks in the ophiolitic sequences of the Alpine-Apennine orogenic belt: implications for heterogeneity in the MORB sources

Abstract

Studio isotopico Sr-Nd-Pb-Hf- di rocce di mantello nelle sequenze ofiolitiche della catena Alpi-Appennino: implicazioni per le eterogeneità delle sorgenti dei MORB Gli studi dei basalti di dorsale medio-oceanica (MORB) hanno evidenziato un’eterogeneità chimica e isotopica delle loro sorgenti a diverse scale che può essere legata ad antichi eventi di impoverimento, oppure ad eventi recenti di interazione fuso/peridotite. Il progetto di ricerca propone uno studio geochimico e isotopico di peridotiti ofiolitiche impoverite esposte nella catena alpina e appenninica. Queste ofioliti comprendono un’associazione di crosta oceanica di tipo MORB e mantello litosferico formate in un contesto estensionale durante l’evoluzione da rifting continentale a dorsale a bassa/bassissima velocità di espansione. Esse rappresentano quindi un eccellente laboratorio naturale per investigare l’eterogeneità delle sorgenti dei MORB. I principali obiettivi di questo lavoro sono la caratterizzazione geochimica e isotopica (Sr-Nd-Hf-Pb) di peridotiti residui di estrazione di fusi MORB quali le peridotiti delle Liguridi Interne, Monti Rognosi (Toscana) e Monte Civrari (Alpi occidentali) allo scopo di: (i) verificare se queste rappresentano il residuo di estrazione MORB; (ii) porre vincoli sull’entità e l’epoca di impoverimento; (iii) quantificare il ruolo dell’interazione fuso/roccia e di come questa modifica le segnature geochimiche ed isotopiche del mantello residuale.

Sr-Nd-Pb-Hf- isotopic study of mantle rocks in the ophiolitic sequences of the Alpine-Apennine orogenic belt: implications for heterogeneity in the MORB sources Studies of mid-ocean ridge basalts (MORBs) have documented that their mantle sources are chemically and isotopically heterogeneous and this variability can be linked to ancient depletion events or recent melt-peridotite interaction events. This research project was aimed to investigate mantle samples in the fossil oceanic lithosphere of Jurassic ophiolites exposed in the Alps and Apennines. These ophiolites include an association of MORB-type oceanic crust and lithospheric mantle formed in an extensional environment during evolution from continental rifting to the formation of a slow/ultraslow spreading basin. They therefore represent an excellent natural laboratory to investigate the heterogeneity of MORB sources. The main objective of this work is a geochemical and isotopic characterization (Sr-Nd-Pb-Hf) of depleted ophiolitic peridotites from Northern Apennine, Tuscany and W Alps, in order to: (i) verify whether they represent the residue of MORB extraction; (ii) put constraints on extent and timing of depletion; (iii) quantify the role of melt/rock interaction in modifying geochemical and isotopic signatures of residual mantle.