Dipartimento di Scienze della Terra

 

RESPONSABILE SCIENTIFICO: Luca ALDEGA
TITOLO: Deciphering the timing of deformation of polyphase faults in fold-and-thrust belts: Insights from K-Ar dating of clay gouges and U-Pb of calcite veins 
ENTE FINANZIATORE: Sapienza Università di Roma

INIZIO PROGETTO: Febbraio 2019
DATA FINE PROGETTO: Febbraio 2022
RIASSUNTO: 
il progetto di ricerca mira a un salto di qualità nella conoscenza dell’Appennino e della catena iberica affrontando due obiettivi di ricerca diversi ma complementari attraverso un approccio multidisciplinare. Le attività proposte miglioreranno la nostra comprensione sull’evoluzione dinamica delle catene orogeniche e del loro potenziale impatto sulla società. Studiando transetti geologici parallelamente e ortogonalmente allo strike delle catene, il progetto di ricerca si occuperà (1) dell’evoluzione dello stile deformativo nello spazio e nel tempo discriminando tra fasi deformative continue e/o episodiche e possibilmente sismiche e (2) dell’analisi delle relazioni temporali tra messa in posto di sovrascorrimenti, piegamento e tettonica estensionale e dello studio dei tassi dei processi deformativi. Il progetto prevede uno studio integrato di analisi strutturale multiscalare e di datazioni radiometriche di episodi deformativi avvenuti a bassa temperatura. Intendiamo misurare l’età e la velocità dei processi che hanno guidato la nucleazione e la crescita della catena attraverso le datazioni radiometriche K-Ar di minerali argillosi sincinematici presenti in rocce di faglia e dei processi che hanno innescato l’estensione orogenica attraverso l’analisi U-Pb di calcite sincinematica. I risultati miglioreranno i modelli tettonici e deformativi delle catene appenninica e iberica aggiungendo vincoli temporali assoluti ai processi compressivi ed estensionali degli orogeni. La modellazione numerica calibrata dalle datazioni radiometriche sarà essenziale per la sintesi finale del progetto in cui l’evoluzione tettonica a lungo termine degli orogeni verrà vincolata nello spazio e nel tempo.

 

RESPONSABILE SCIENTIFICO: Luca ALDEGA
TITOLO: Obduction of ophiolites in the Alpine-Himalayan belt: a regional comparison via a multidisciplinary approach
ENTE FINANZIATORE: Sapienza Università di Roma

INIZIO PROGETTO: novembre 2019
DATA FINE PROGETTO: novembre 2021
RIASSUNTO:
I migliori esempi al mondo di sequenze ofiolitiche obdotte si trovano lungo la catena alpino-himalayana in Italia (Appennino settentrionale), a Cipro (ofioliti di Troodos) e in Oman (ofioliti di Semail). Nonostante le sopramenzionate ofioliti appartengano alla stessa catena orogenica esse non sono mai state studiate in maniera congiunta. Si propone di confrontare quantitativamente per la prima volta queste tre aree relativamente ai seguenti aspetti: spessore delle ofioliti obdotte; evoluzione termica delle rocce sovrascorse dalle ofioliti; livello strutturale in cui è avvenuto il processo di obduzione; strutture tettoniche che hanno accomodato l'obduzione delle ofioliti e l’esumazione delle rocce sub-ofiolitiche; natura e temperatura dei fluidi coinvolti durante la deformazione; durata e velocità dei processi di obduzione ed esumazione. Per fare questo, proponiamo uno studio multidisciplinare basato su geologia stratigrafica e strutturale, analisi geochimiche (clumped isotopes), inclusioni fluide in vene di calcite, indicatori di paleotemperatura come gli strati misti illite-smectite (I-S), analisi paleomagnetiche e datazioni U-Pb.
Saranno perseguiti i seguenti obiettivi di ricerca: 1) la variazione laterale dello spessore delle ofioliti sarà vincolata dall'analisi paleotermica di rocce sub-ofiolitiche; 2) il livello strutturale in cui è avvenuto il processo di obduzione sarà vincolato tramite l’analisi paleotermica di rocce sub-ofiolitiche e tramite l’analisi di paleofluidi che hanno permeato le zone di faglia (clumped isotopes, inclusioni fluide in vene di calcite sin-cinematica associate a faglie); 3) le strutture tettoniche che hanno accomodato l'obduzione delle ofioliti e l'esumazione delle rocce subofiolitiche saranno vincolate da analisi strutturali mulitiscalari di campagna e di laboratorio e da analisi paleomagnetiche su rocce subofiolitiche; 4) l'età e la durata dei processi di obduzione ed esumazione saranno vincolate da datazioni U-Pb di vene sintettoniche riempite da calcite; 5) infine verranno proposti modelli evolutivi per l'obduzione di ofioliti nelle aree indagate.

 

RESPONSABILE SCIENTIFICO: Luca ALDEGA
TITOLO: Constraining rates and mechanisms of vertical movements of orogenic belts in space and through time by thermal and geochronological evolution of sedimentary successions and fault rocks
ENTE FINANZIATORE: Sapienza Università di Roma

INIZIO PROGETTO: Dicembre 2020
DATA FINE PROGETTO: Dicembre 2023
RIASSUNTO:
Questa iniziativa di ricerca mira a migliorare la nostra comprensione multiscalare dell'evoluzione dinamica delle catene orogeniche dai processi di rifting, al raccorciamento crostale e all'estensione post-orogenica. Studiando aree chiave accuratamente selezionate dell'Appennino, della Calabria settentrionale e delle montagne dell'Oman, questo progetto affronterà: 1) la definizione di percorsi di seppellimento ed esumazione nello spazio e nel tempo; 2) la definizione dello stile deformativo (continuo vs. deformazione episodica e possibilmente sismica); 3) l’analisi delle relazioni temporali tra messa in posto di sovrascorrimenti, piegamento e tettonica estensionale e lo studio dei tassi dei processi deformativi. 
Il progetto implementerà un approccio scientifico completamente nuovo basato sull’integrazione di analisi stratigrafiche e strutturali con lo studio dell'evoluzione termica e termocronologica di unità sedimentarie e la datazione di episodi di deformazione a bassa temperatura. Il nostro obiettivo è misurare i tempi e le velocità dei processi che hanno guidato lo sviluppo delle catene orogeniche, mediante datazioni K-Ar di minerali argillosi sincinematici formati in rocce di faglia e mediante diffrazione a raggi X di strati misti formati durante le fasi di seppellimento. Ci proponiamo inoltre di indagare i processi che hanno innescato l'estensione orogenica attraverso datazioni U-Pb di calcite sincinematica e datazioni U-Th/ He e tracce di fissione di cristalli di apatite dispersi nei sedimenti. Ci aspettiamo di migliorare in modo significativo i modelli evolutivi esistenti per l’Appennino e le montagne dell'Oman, aggiungendo vincoli temporali assoluti alle fasi di costruzione e collasso post-orogenico delle catene. La modellazione numerica aiuterà la sintesi finale del progetto, dove i risultati saranno raccolti per vincolare l'evoluzione tettonica a lungo termine degli orogeni nello spazio e nel tempo. Una buona comprensione della dinamica dell'orogeno ci aiuterà a valutare meglio il rischio idrogeologico e sismico nella regione italiana.

 

RESPONSABILE SCIENTIFICO: Marco BRANDANO
TITOLO: The C-isotope record of anthropogenic CO₂ in the Mediterranean Holocene bioclastic interval: a possible analogy with PETM (Paleocene-Eocene Thermal Maximum)?
ENTE FINANZIATORE: Sapienza Università di Roma (Progetto SEED-PNR)
INIZIO PROGETTO: Gennaio 2022
DATA FINE PROGETTO: Gennaio 2025
RIASSUNTO:
Le emissioni di CO₂ antropogenica stanno fortemente influenzando il corrente cambio climatico. Il C rilasciato in atmosfera è passato da 2454 Pg nel 1959 a 9897 Pg nel 2015. Il pianeta Terra ha sperimentato diversi episodi di notevoli emissioni di CO₂, l’evento noto come PETM (Paleocene-Eocene Thermal Maximum) è un esempio. Durante il PETM furono rilasciati in atmosfera 12300 Pg di C in un intervallo brevissimo (20Ky) producendo un riscaldamento di 8° dell’oceano. Queste grandi emissioni di C derivanti dal metano e dalla CO₂ mantellica hanno prodotto una forte escursione negativa del rapporto ¹³C/¹²C (δ¹³C). Analogamente a partire dalla rivoluzione industriale, l’emissione di CO₂ proveniente dall’uso di combustibili fossili ha prodotto una progressiva diminuzione del δ¹³C della CO₂ atmosferica passando da - 6.5‰ al valore attuale di circa - 8‰. Questo decremento è stato registrato dai gusci carbonatici dei biota marini, i quali possono essere un ottimo strumento per monitorare il trend della CO₂ rilasciata in atmosfera. Tuttavia, la maggior parte di essi vive solo qualche decina di anni. Questa ricerca intende analizzare una successione sedimentaria deposta sui fondali marini costituita da sedimenti bioclastici a partire dall’Olocene superiore così da potere analizzare un intervallo temporale molto più lungo che consenta l’analisi dei trend delle emissioni di CO₂ negli ultimi 4000 anni. L’obiettivo è quello di utilizzare gli isotopi del carbonio per ricostruire l’influenza a lungo termine delle emissioni della CO₂. Si intende quindi elaborare una curva del δ¹³C per l’Olocene superiore (4.2 ka BP) per valutare l’entità dell’escursione isotopica del C prodotto dall’azione antropogenica. Il segnale sarà comparato con quello del PETM per verificare se le emissioni attuali di CO₂ siano paragonabili a quelle avvenute durante il noto evento termico. I risultati di questa ricerca possono dare un contributo per la comprensione dell’evoluzione climatica negli anni futuri

 

RESPONSABILE SCIENTIFICO: Francesco CHIOCCI
TITOLO: MARENDOGAS project. Geochemical, biological, and geological characterization of shallow-water sites related to active endogenic gas emissions (Tyrrhenian Sea).
ENTE FINANZIATORE: Sapienza  - progetti di Ateneo -Grandi

INIZIO PROGETTO: febbraio 2019
DATA FINE PROGETTO: dicembre 2022
RIASSUNTO:
Il Mar Tirreno è caratterizzato da molte caratteristiche attive create dalle fughe di fluidi dal fondo marino, legate all'evoluzione tettonica di questo bacino di retroarco e alla relativa fascia di spinta appenninica. In particolare, diverse emissioni di CO₂ sono localizzate in aree vulcaniche attive e quiescenti (Campi Flegrei, Ischia, Palinuro Seamount, Pontine e Eolian Archipelagos), solo un sito con emissioni di CH₄ è segnalato nel Mar Tirreno ad alte profondità al largo della Calabria.
Il progetto MARENDOGAS si propone di studiare un sito di acque poco profonde scoperto di recente (Scoglio d’Africa, Arcipelago Toscano) caratterizzato da emissioni attive di CH₄, e di confrontarlo con noti siti in acque poco profonde a predominanza di CO₂ (ad esempio Panarea). Questi siti sono abbastanza simili da poter essere confrontati (acque poco profonde, clima, facile accesso per il campionamento e il monitoraggio, presenza di prati di Posidonia oceanica) ma abbastanza diversi (CO₂ vs CH₄, aree depresse contro tumuli) per mostrare contrasto in geochimica, mineralogia, sedimentaria strutture e impatto sulla fauna.
Le emissioni di CO₂ sono state ampiamente studiate in termini di impatto sui sistemi chimici e biologici e come siti per testare le apparecchiature di monitoraggio. In particolare, il sito al largo dell'isola di Panarea è stato studiato nell'ambito dei progetti CCS ECO2 (http://www.eco2-project.eu/) ed ECCSEL (www.eccsel.org) finanziati dalla Comunità Europea ed è stato successivamente trasformato in un laboratorio ERIC. Il nostro obiettivo a lungo termine è quello di proporre il sito di Scoglio d'Africa come un laboratorio naturale, se si dimostrerà abbastanza attraente da meritarlo.
Infatti, di fronte ai siti di CO₂, la conoscenza riguardo alle infiltrazioni di CH₄ è molto limitata, con pochi siti in acque poco profonde in tutto il mondo, quindi numerose questioni scientifiche meritano uno studio. Questi includono, ma non sono limitati a, l'origine e i condotti del CH₄ che perde (dato che la maggior parte dei siti tirrenici perde CO₂), l'impatto del CH₄ sugli ecosistemi circostanti e la quantificazione del rilascio di CH₄ (un forte gas serra) direttamente nell'atmosfera.

 

RESPONSABILE SCIENTIFICO: Francesco CHIOCCI
TITOLO: Laboratorio in situ a Scoglio d’Africa
ENTE FINANZIATORE: Sapienza Dip. Scienze della Terra - Progetto Dipartimento di Eccellenza

INIZIO PROGETTO: ottobre 2019
DATA FINE PROGETTO: ottobre 2021 
RIASSUNTO:
La finalità è la costruzione di un laboratorio naturale scientifico e didattico allo Scoglio d’Affrica, un’area di estremo interesse per le strutture geologiche presenti (vulcani di fango sottomarini, pockmark) e per la presenza di un esteso posidonieto con vari gradi di disturbo dovuto (probabilmente) alle fuoriuscite di fluidi. Ci si propone di eseguire attività di monitoraggio geochimico, studi morfologici di dettaglio, ricostruzioni stratigrafiche e datazioni degli eventi di eruzione di vulcani di fango, analisi sulla microfauna e sui rapporti tra emissioni di fluidi e posidonieto.
Didatticamente il laboratorio potrebbe essere utilizzato per campi da parte di studenti di master in scienze geologiche e naturali (oltre che di studenti di dottorato), dotati di capacità di immersione in acqua non profonde, e si presterebbe ad analisi di laboratorio che possano nel tempo andare a costruire un database di dati interdisciplinari georeferenziati, che permettano l’analisi globale integrata delle strutture geologiche legate a fuoriuscita di fluidi.

 

RESPONSABILE SCIENTIFICO: Massimo SANTANTONIO
TITOLO:Evoluzione tettonica Giurassica e ambienti sedimentari e geodinamici a confronto in aree-campione ai margini di tre placche: Europea
(Sila Greca), Africana (Sicilia occidentale) e Apula (Appennino centro-settentrionale).
ENTE FINANZIATORE: Ateneo

INIZIO PROGETTO: 2019
DATA FINE PROGETTO:
RIASSUNTO:
Calabria, Sicily, and the Umbria-Marche and Sabina Apennines display styles of extension during the Early Jurassic rift phase, which can be contrasted based on recent advances in research across these regions. These structural differences also resulted in differences
in the development and geometries of the pelagic and clastic deposits which characterize the network of basins and structural highs of each continental-margin tract. Jurassic Calabria was part of a vast high of the Hercynian basement, also including the Sardinia-Corsica
block, made of metamorphic and intrusive Paleozoic rocks. Here the rift faults coud locally have a marked oblique-slip component, which resulted in the sequestering of clastic sediments within geographically isolated compartments. In the Apennines, the pattern of
synsedimentary faults was dictated over by the existence of very thick Upper Jurassic salt, which acted as a shallow (in the Early Jurassic) detachment layer and was instrumental in producing a dense network of small structural highs and narrow basins. In Western
Sicily (Trapanese and Sciacca Domains), basaltic volcanism accompanied the stretching of the African Plate.