Mazzucchelli M.

Mantle processes and
Triassic magmatic events
in the Ivrea-Verbano Zone
(Magmatic underplating in the Ivrea zone – 20 years later)
Mazzucchelli M., Zanetti A., Peressini G.

Mantle processes
Balmuccia
Finero
Baldissero
Corpi Minori

Peridotite ad anfibolo
(Complesso Basico)
Orneblendite
Sezione basale di Anfibolo
Baldissero Finero
Triassic magmatic events

A) Geological sketch map of the
Ivrea-Verbano Zone.
IL = Insubric Line,
CMBL = Cossato-Mergozzo-
Brissago Line,
PL = Pogallo Line.
B) Geological sketch map of
central and northern Ivrea-
Verbano Zone, showing the
occurrences of the major
peridotite massifs and some of
the minor peridotite lenses, not
to scale.

TRE TIPI DI DUNITE:
BALMUCCIA
• Contatto con dicchi websteritici. Spessore di 20-
30 cm. Rivalenti et al. (1995, Contrib. Mineral.
Petrol. 121, 275-288)
• Duniti (“anidre”) associate a layers di spinello
ricco in Cr. Potenza fino a 40-50 metri.
Mazzucchelli et al. (2009, J. Petrol., 50, 7, 1205-
1233)
• Duniti (“idrate”) contenenti tasche pegmatoidi
di anfibolo, flogopite e plagioclasio. Potenza di
circa 20 metri. (in progress)

BALMUCCIA
Duniti (“anidre”)

Canavese Zone
Serpentinites
Peridotites
Diorite dyke
Magnesite-rich zone
Gabbroic Rocks
Quaternary
BALDISSERO
Il massiccio di Baldissero è
tagliato da una suite di
dicchi dioritici con:
- grana fine
- spessore da pochi cm
a ~ 1 dm
- non deformati
- contatti netti con la
lherzolite incassante

Caratteristiche
diverse da ogni
altra suite di
dicchi pirossenitici
o gabbroici della
Zona d’Ivrea.
La presenza di
plagioclasio e i
contatti netti
indicano che sono
un evento igneo
tardivo di
pressione
relativamente
bassa.

- Tessitura ipidiomorfa.
- La moda è: plag dominante (31-45 wt%),
opx (25-37 wt%), cpx subordinato (14-18
wt%), Ti-pargasite interstiziale (10-15 wt%) e
solfuri Fe-Ni (1-2 wt%).
- In prossimità del contatto con i dicchi
(distanza di 4-5 cm) la peridotite si
arricchisce in opx e si impoverisce in ol, fino
a formare un orlo ortopirossenitico a spinello
di spessore < 0.5.
- Non si osservano variazioni modali
significative nei dicchi dal centro al bordo.
Spl
Opx
Spl
Ol
Plag
Cpx
Amph
Opx
Opx
Ol
Cpx
Ol
Plag
Amph
Opx
Amph
Opx
6 mm
Opx
Cpx
Cpx
Opx
Plag
Plag
Plag
Cpx

Caratteristiche peculiari dei dicchi di
Baldissero :
a) Geochemica inusuale
(simili a “Hydrous High-Mg andesites” con strani
comportamenti di elementi in tracce)
b) Età di messa in posto inusuale

a) 4 dicchi
CAMPIONATURA
b) 3 peridotiti campionate in prossimità del
contatto con i dicchi (~ 2 cm)
c) 2 peridotiti campionate lontano (> 10 m) da
ogni visibile dicco
d) Profilo dicco – peridotite (BD9713)
(solo per composizione di fasi):
Pd3 6.8 Pd2 4.2 Pd1 1.8
cm
cm cm
contatto
Dy1 1.2
cm
Dy2 5.5
cm
Peridotite Dicco BD9713

100
10
1
0.1
0.01
0.001
86.9
86.0
87.7
88.1 81.1
88.3
88.4
89.6
88.8
90.1
Geochimica Inusuale
Mg#
WR
Finero Gabbri Esterni
(i.e. Dioriti ad Anfibolo)
Hartmann & Wedephol, 1993
KRbBa NbLa Ce Sr Nd Zr Sm Eu Gd Ti Dy Y Er Yb Sc V Cr Ni
BD9701Dy BD9702Dy BD9704Dy BD9705Dy BD9713Dy
BD9701Pd BD9702Pd BD9713Pd BD9712Pd BD9715Pd

100
10
1
0.1
0.01
0.001
100
10
1
0.1
0.01
0.001
Cpx
BD9701Dy BD9702Dy
BD9704Dy BD9705Dy
BD9701Pd BD9702Pd
BD9712Pd BD9715Pd
Ba Nb La Ce Sr Nd Zr Sm Eu Gd Ti Dy Y Er Yb Sc V Cr Ni
Cpx - Profile
BD9713Dy2
BD9713Dy1
BD9713Pd1
BD9713Pd2
BD9713Pd3
Ba Nb La Ce Sr Nd Zr Sm Eu Gd Ti Dy Y Er Yb Sc V Cr Ni
5
4
3
2
1
0
La
Profile
Dy
mg #
82 84 86 88 90 92 94
100
80
60
40
20
0
Zr
Dy
Profile
Pd
Pd
mg #
82 84 86 88 90 92 94

15
10
5
0
Spessore dei dicchi (cm)
22.8
Opx modale nella
peridotite in contatto.
24.6
29.3
BD4Dy, BD5Dy
BD1Dy
BD2Dy
BD13Dy
WR Mg#
80 82 84 86 88 90
Relazioni tra spessore dei dicchi e Mg# della WR

Dicchi
WR → alto MgO (10-16 wt%) e mg# (81.1-88.8)
OPX → mg# = 79.5-88.4
Fs = 11.5-20.4, En = 78.9-87.8, Wo = 0.6-1.1
CPX → mg# = 84.2-90.7
Fs = 4.5-8.2, En = 42.4-44.0, Wo = 51.0-52.4
AMPH → Ti-pargasite (BD9701Dy kersutite)
mg# = 77.3 - 87.6
PLAG → An = 40.5-45.6, correlato positivamente con
mg# di WR, PX e AMPH
i.e. → I DICCHI NON SONO FUSI CONGELATI, MA
CONTENGONO SIGNIFICATIVE QUANTITA’ DI
FASI DI “CUMULUS” ± FUSO INTERSTIZIALE
INTRAPPOLATO.

Caratteristiche geochimiche inusuali:
Possono essere spiegate con flussi di fuso
basaltico idrato, accompagnati da
cristallizzazione e reazione con la peridotite.
In questo processo i fusi più primitivi sono
quelli che hanno la più bassa concentrazione
di elementi incompatibili e il più basso mg#.

1000
100
10
1
0.1
0.01
1000
100
10
1
0.1
0.01
BD9713Dy2 (65.7) BD9713Dy1 (70.5)
BD9701Dy (71.7) BD9702Dy (72.0)
BD9704Dy (74.6) BD9705Dy (77.7)
BD9705Dy (77.7)
Ba Nb La Ce Sr Nd Zr Sm Eu Gd Ti Dy Y Yb Ni
B – Fusi Modello AFC
BD9713Dy2 (65.7) 0.9 (65.6)
0.8 (66.3) 0.7 (67.8)
0.6 (69.7) 0.5 (71.8)
0.4 (73.9) 0.3 (75.7)
0.2 (77.2) 0.15 (77.7)
0.1 (78.1)
Ba Nb La Ce Sr Nd Zr Sm Eu Gd Ti Dy Y Yb Ni
A - Cpx/D AFC
MODEL
A = Fusi potenziali in
equilibrio con I Cpx dei
dicchi dioritici (set di
Cpx/L D = “run” 1802 di
Green et al. 2000).
B = Fusi simulati dal
modello AFC con step di
0.1 di decrementi di
liquido residuale (F). E’
mostrato il liquido a F =
0.15. Campo azzurro =
liquidi dalla Fig. A.
I valori di mg# sono
riportati in parentesi.

Età di messa in posto inusuale
Sm-Nd isocrona
interna
180 Ma ± 26
(Obermiller, 1994)

0.5130
0.5129
0.5128
0.5127
0.5126
143 Nd/ 144 Nd
143
144
Initial Nd/ Nd =0.512669 ± 0.000041
MSWD = 0.63
εNd i=
+ 5.6
Plag
BD1Dy
Age = 198 ± 29 Ma
data-point error ellipses are 2 σ
WR
Cpx
147 Sm/ 144 Nd
0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24

0.5130
0.5129
0.5128
0.5127
0.5126
143 Nd/ 144 Nd
Age = 204 ± 31 Ma
Initial 143 Nd/ 144 Nd =0.512680 ± 0.000041
MSWD = 1.5
εNd i = + 6.0
Plag
BD4Dy
data-point error ellipses are 2σ
WR
Cpx
147 Sm/ 144 Nd
0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24

Età di messa in posto inusuale
Sample
Re
(ppb)
Os
(ppb)
187Re
1880s
Error
(2 sigma)
187Os
188Os
Error T(Rd)
(2 sigma) Ma
BD9715Pd 0.283 3.796 0.359 0.004 0.12548 0.00019 376
BD9701Pd 0.319 3.896 0.395 0.004 0.12583 0.00019 189
BD9702Pd 0.347 3.532 0.474 0.005 0.12617 0.00019 139
BD9702Dy 0.064 0.039 8.407 0.030 0.25574 0.00249 -
BD9801Dy 0.087 0.039 11.336 0.112 0.28950 0.00208 -
Pd lontane da dicchi
Pd in contatto con i dicchi
Sm-Nd “pseudoisocrona”
(Obermiller,
1994)
Cpx della Peridotite di
Baldissero

Età di messa in posto inusuale
(Tardo Triassico – Inizio Giurassico):
Ulteriori indicazioni di età Mesozoiche nella
Zona Ivrea-Verbano sono reportate per Finero e
per Tufi acidi (alcali-calcici) intercalati nella
copertura sedimentaria.

Tufi nella copertura sedimentaria Mesozoica
Lugano
E Lombardia
Dolomiti
Müller et al., 1964 (Ecl. Geol. Helv.)
Monte S. Giorgio
Tufi
U/Pb su Zirconi =
241±1 Ma
Mundil et al., 1996
(Earth Plan. Sci. Letters)

Val Grande - HTSZ
Cremosina
Line
Baldissero
Finero
Copertura
Sedimentaria
Trecate

Tufi nella copertura sedimentaria Mesozoica
Lembo di Crevacuore

Monte Fenera – San Quirico

Lembo di Sostegno
Da Carraro & Fiora, 1974 (Riv. Ital. Paleont.)

Tufi nella
copertura
sedimentaria
Sistema petrolifero Villafortuna-Trecate

Val Grande - HTSZ
Cremosina
Line
Baldissero
Finero
Trecate

Finero

100
10
1
0.1
0.01
Mg# = 38.0 – 52.8
Gabbro Esterno Finero
Fi90-16 Fi90-17 Fi90-20 Fi90-22 Fi90-23 Fi90-24
BD1Dy BD2Dy BD4Dy BD5Dy BD13Dy
K Rb Ba Nb La Ce Sr Nd Zr Sm Eu Gd Ti Dy Y Er Yb Sc V Cr Ni
Val Sesia Complesso Basico

Val Sesia

Finero
Dati radiometrici
da letteratura
per
-Finero
-Ivrea
- Magmatismo
Mesozoico nel
Sudalpino
“ ”

Zirconi separati da 5 campioni del Gabbro Esterno (cfr.: Lu et al.,
1997a,b).
4 campioni ⇒ popolazione uniforme di zirconi chiari, brillanti,
incolori, privi di inclusioni
Il campione FI 90/16 ha una popolazione composita:
- Zirconi lievemente rosati, privi di inclusioni, molto luminescenti che
quando ruotati al nicroscopio ottico non mostrano aspetti torbidi o
lattiginosi. Zonature Magmatiche e orlo di ricristallizzazione
- Zirconi chiari simili a quelli degli altri campioni.
2 campioni selezionati per le analisi SHRIMP II:
Entrambe le popolazioni del campione FI 90/16
Frazione 90/16C: zirconi rosati magmatici
Frazione 90/16D: zirconi incolori
Campione FI 90/24
Frazione 90/24A: zirconi incolori

Val Sesia
FINERO

Orli Ricristallizzati: 214±5 Ma
Zirconi Magmatici

Zirconi Metamorfici ereditati

Zirconi
Metamorfici
ereditati

Conclusioni
I dati supportano un’età di intrusione del Complesso Basico a
Finero a 235 Ma.
Conseguenza: Il Complesso Basico di Finero non ha nulla a che
fare con quello Permiano del centro della zona d’Ivrea.
Questo può riconciliare I processi di contaminazione crostale dei
magmi genitori: assenti o scarsi a Finero e “robusti” nel resto
dell’Ivrea.
Il mantello nell’Ivrea è in grado di produrre fusi
MORB/Transizionali almeno in tutto il Permo-Trias.
Il secondo evento a 214 Ma (Orli ricristallizzati) è circa coevo con
l’attività delle “high T shear zones” di Anzola e Pogallo,
suggerendo che attività pegmatitica (se non magmatica s.s. – i.e.
Baldissero) era concomitante con un importante evento tettonico
estensionale.

Conclusioni
Magmatismo Triassico è ben documentato nel resto del Dominio
Sudalpino dai settori centrali a quelli più orientali.
(Castellarin et al., 1988).
In Lombardia le vulcaniti mostrano trend calc-alcalino (e copertura IVZ).
In Dolomiti vulcanisno shoshonitico e intrusioni monzonitiche (con corpi
minori granitici) caratterizzano l’inizio di un importante episodio di
subsidenza.
Zoneografia Magmatica
correlata a subduzione ???
MORB/Trans.
Calc-alcalino
MORB/Trans
Shoshonitico

Conclusioni
Doglioni, 2007
La velocità di subsidenza registrata nel Trias Medio
delle Dolomiti è considerevole (fino a 600 m/Ma nel
settore occidentale e circa doppio in quello orientale).
Velocità di subsidenza in margini continentali passivi
sono generalmente molto minori (< 50 m/Ma).
Gli unici ambienti geodinamici con tassi di subsidenza
simili a quelli delle Dolomiti si osservano, secondo
Doglioni (1995), soltanto in bacini di retro-arco
connessi a zone di subduzione W vergenti.
Zoneografia magmatica ??
Subsidenza ??

MORB/Trans
MORB/Trans
Basamento Ercinico del Sudalpino
Calc-alcalino
Shoshonitico
Il chimismo dei magmi Triassici può essere controllato anche dalla
composizione della crosta attraversata, dal suo grado di fertilità/impoverimento
e dal suo spessore. Corpi plutonici ⇒ livello di intrusione.
Questo può spiegare la presenza di apparenti paradossi nel contesto
geodinamico del Trias del Sudalpino.
Vai et al., 1984
E’ da sottolineare, pertanto, che supposizioni sulle sorgenti di mantello e sul
contesto geodinamico possono essere altamente speculative.

“Open question”:
Sudalpino ????

100
10
1
0.1
0.01
Mg# = 38.0 – 52.8
Gabbro Esterno Finero
Fi90-16 Fi90-17 Fi90-20 Fi90-22 Fi90-23 Fi90-24
BD1Dy BD2Dy BD4Dy BD5Dy BD13Dy
K Rb Ba Nb La Ce Sr Nd Zr Sm Eu Gd Ti Dy Y Er Yb Sc V Cr Ni
Val Sesia Complesso Basico

Open question:
2) Where to locate
the Southern Alps
in the
paleogeographic
frame ?

The general plate data are
from Scotese, C. R., 1998.
Quicktime Computer
Animations, PALEOMAP
Project, Department of
Geology, University of
Texas at Arlington,
Arlington, Texas.. The
paleogeographic,
sedimentologic, and
tectonic data are compiled
from many sources but
are especially influenced
by Ziegler, 1988,
Evolution of the Arctic-
North Atlantic and the
western Tethys, AAPG
Memoir 43; Geary, 198;
and Sengor and Natal'in
(1996, in The Tectonic
Evolution of Asia, ed. by
Yin and Harrison,
Cambridge University
Press).

Unusual age of emplacement
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
187 Os/ 188 Os
187 Re/ 188 Os
0 2 4 6 8 10 12
Sample
Re
(ppb)
Os
(ppb)
187Re
1880s
Error
(2 sigma)
187Os
188Os
Error T(Rd)
(2 sigma) Ma
BD9715Pd 0.283 3.796 0.359 0.004 0.12548 0.00019 376
BD9701Pd 0.319 3.896 0.395 0.004 0.12583 0.00019 189
BD9702Pd 0.347 3.532 0.474 0.005 0.12617 0.00019 139
BD9702Dy 0.064 0.039 8.407 0.030 0.25574 0.00249 -
BD9801Dy 0.087 0.039 11.336 0.112 0.28950 0.00208 -
Pd lontane da dicchi
Pd in contatto con i dicchi

187 Os/ 188 Os
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Finero - External Gabbro
y = 0.0037x + 0.2748
R 2 = 0.9992
Age (?) = 223 Ma
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
Brügmann et al., unpublished
187 Re/ 188 Os

Finero Internal Gabbro
εNd i = +5.3
εNd i = +2.7
εNd i = +3.3