Thermobarometry, geochronology and petrological evolution of the Middle-Late Triassic magmatic products in the Dolomitic Area (Southern Alps)

L’evento magmatico Medio Triassico nelle Dolomiti è rappresentato da ingenti quantità di prodotti vulcanici e vulcanoclastici a composizione da basaltica/trachibasaltica fino a trachitica, e da tre corpi intrusivi (Predazzo, Mt. Monzoni e Cima Pape) costituiti da pirosseniti/gabbri fino a sieniti/sienograniti. Geochimicamente, sia le rocce vulcaniche che quelle plutoniche hanno affinità orogenica, ed appartengono alle serie calc-alcalina alta in K e shoshonitica. Alcuni filoni lamprofirici alcalini rappresentano invece un impulso magmatico tardivo volumetricamente ridotto, fino ad oggi ritenuto l’ultimo stadio evolutivo del magmatismo Medio Triassico. Nonostante la grande quantità di studi petrografici, petrologici e tettono-magmatici sviluppati negli ultimi decenni, molti aspetti del magmatismo dell’area delle Dolomiti sono ancora sconosciuti. Tra essi è giusto citare, per esempio: i) le condizioni fisico-chimiche di messa in posto dei corpi intrusivi; ii) le possibili interazioni tra magmi e crosta; iii) le precise sequenze temporali (e le età radiometriche assolute) di messa in posto dei corpi intrusivi multi-impulso; iv) l’ambiente geodinamico in cui si trovavano le Dolomiti. Un dettagliato lavoro di campagna, affiancato da studi geochimici, petrologici e geocronologici, è stato sviluppato sulle rocce intrusive/ipoabissali appartenenti ai plutoni di Predazzo, Mt. Monzoni e Cima Pape. I risultati ottenuti dimostrano che la messa in posto dei vari corpi intrusivi è avvenuta in crosta poco profonda (< 4-6 km), in accordo con le evidenze rinvenute sul campo Lo studio termobarometrico ha permesso inoltre di calcolare le condizioni di temperatura, fugacità di ossigeno e contenuto d’acqua dei magmi meno differenziati intrusi nell’ambiente crostale di bassa profondità. In aggiunta, la firma isotopica delle rocce di Predazzo, Mt. Monzoni e Cima Pape suggerisce che l’interazione tra magmi e componenti crostali è stata limitata (5-6% di assimilazione crostale). Locali processi di contaminazione, principalmente avvenuti ai bordi delle intrusioni, hanno leggermente modificato la firma isotopica di alcune rocce, come nel caso del plutone dei Mt. Monzoni. L’esistenza di vari impulsi magmatici con differente impronta geochimica è stata documentata nell’intrusione di Predazzo, dove tre corpi intrusivi con affinità orogenica ma differente grado di saturazione in silice si sono messi in posto in un lasso di tempo limitato e si sono evoluti lungo indipendenti trend geochimici. La loro firma isotopica (Sr-Nd) rispecchia un progressivo impoverimento della sorgente di mantello, che si è evoluta, nel tempo, da una “pura” componente EM I (con componenti legate a subduzione) ad una leggermente più arricchita in 143Nd/144Nd. Lo studio geochimico e geocronologico dei lamprofiri alcalini, ritenuti fino ad ora rappresentare il “quarto” impulso del ciclo magmatico Medio Triassico, ha mostrato dei risultati inaspettati. La loro messa in posto, infatti, è stata datata a 219.22 ± 0.46/0.73 Ma (40Ar/39Ar), e suggerisce un’origine non legata al magmatismo calc-alcalino alto in K/shoshonitico delle intrusioni di Predazzo, Mt. Monzoni e Cima Pape. Le caratteristiche tessiturali, geochimiche ed isotopiche dei lamprofiri hanno permesso di definire che: i) un melt carbonatitico era intimamente associato a quello alcalino lamprofirico; ii) una componente di mantello impoverita è stata coinvolta durante la loro genesi; iii) processi di mixing a piccola scala hanno caratterizzato i melt lamprofirici durante risalita e differenziazione. Stando a questi risultati, i lamprofiri di Predazzo non rappresentano un impulso tardivo legato al magmatismo Medio Triassico, bensì sono considerati come precursori delle fasi di rifting della Tetide Alpina insieme alle espressioni alcalino-carbonatitiche Tardo Triassiche (215-225 Ma) rinvenute in vari distretti del Sudalpino e dei Carpazi.

The Middle Triassic magmatic event in the Dolomitic Area is represented by huge amounts of basaltic/trachybasaltic to trachytic volcanic and volcanoclastic rocks surrounding three main intrusive bodies (Predazzo, Mt. Monzoni and Cima Pape), with pyroxenitic/gabbroic to syenitic and syenogranitic composition. Geochemically, both the volcanic and the plutonic rocks are characterized by orogenic-like (high-K calc-alkaline to shoshonitic) affinity. Lamprophyric dykes with alkaline affinity constitute an additional and volumetrically limited pulse, thought to represent the ultimate stage of the magmatic event. Notwithstanding the large number of petrographic, petrologic and tectono-magmatic studies developed in the last decades, many features related to the magmatism of the Dolomitic Area are still poorly constrained. They are, for example: i) the physico-chemical conditions of emplacement of the plutonic bodies; ii) the interaction between ascending magmas and crust; iii) the precise temporal sequences (and the absolute radiometric ages) that characterize the multi-pulse intrusive complexes; iv) the geodynamic framework of the whole Dolomitic Area. A detailed fieldwork, together with a complete geochemical, petrological and geochronological study was performed on the hypabyssal/intrusive rocks belonging to the Predazzo, Mt. Monzoni and Cima Pape plutons. Results showed that the emplacement of the various intrusive batches occurred in a shallow crustal context (< 4-6 km), in great accordance with the field evidence. An articulated thermobarometric approach enabled also to retrieve the temperature, oxygen fugacity conditions and water content of the less differentiated magmas intruded in the shallow crustal environment. Moreover, the Sr-Nd isotopic signature of Predazzo, Mt. Monzoni and Cima Pape rocks suggests that the interaction between magmas and the crustal components was limited (5-6% assimilation); on the other side, local contamination processes, mainly occurring at the intrusions edges, slightly modified the isotopic signature of some rocks, as in case of Mt. Monzoni intrusion. The existence of multiple magma pulses with different geochemical signature was documented in the Predazzo intrusion, where three main magmatic suites with orogenic-like affinity but different silica saturation degree emplaced over a short time span, and evolved along independent geochemical trends. Their Sr-Nd isotopes signature reflects a time-related depletion of the mantle source, moving from a “pure” EM I (with subduction-related components) to a slightly more 143Nd/144Nd-enriched one. The geochemical and geochronological study of the alkaline lamprophyric dykes, thought to represent a “fourth” pulse of the Middle Triassic magmatic event, revealed many unexpected points. Their emplacement, in fact, was dated at 219.22 ± 0.46/0.73 Ma (40Ar/39Ar; 2σ; analytical/full systematic uncertainties), suggesting an origin unrelated to the short-lived high-K calc-alkaline to shoshonitic magmatism of the Predazzo-Mt. Monzoni-Cima Pape intrusions. The textural, geochemical and isotopic features of lamprophyres showed that: i) a carbonatitic melt was intimately associated to the alkaline lamprophyric one; ii) a depleted mantle component was involved in their genesis; iii) small scale mixing dynamics characterized the lamprophyric melt during ascent and fractionation. According to these results, Predazzo lamprophyres did not represent a late-stage pulse of the Middle Triassic magmatism, but instead a precursor of the Alpine Tethys rifting stage, together with the Late Triassic (215-225 Ma) alkaline-carbonatitic magmatic expressions cropping out in several districts of the Southern Alps-Carpathians area.