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Archivio digitale delle tesi discusse presso l'Università di Pisa

Tesi etd-01152019-144329


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
TUBIA, ILARIA
URN
etd-01152019-144329
Titolo
Caratteristiche paleomagnetiche e stratigrafiche dei depositi piroclastici saldati dell'Isola di Vulcano (Isole Eolie) degli ultimi 80.000 anni
Dipartimento
SCIENZE DELLA TERRA
Corso di studi
SCIENZE E TECNOLOGIE GEOLOGICHE
Relatori
relatore Prof. Rosi, Mauro
correlatore Dott. Pistolesi, Marco
correlatore Dott. Speranza, Fabio
controrelatore Prof.ssa Marianelli, Paola
Parole chiave
  • Isola di Vulcano
  • paleomagnetismo
  • scorie
  • depositi piroclastici
  • correlazione
  • caldera-forming
  • stratigrafia
Data inizio appello
08/02/2019
Consultabilità
Completa
Riassunto
L'isola di Vulcano è la sommità esposta di un edificio vulcanico situato nel settore più meridionale dell'arcipelago delle Isole Eolie. L’attività eruttiva è iniziata circa 127 ka fa e si può dividere in otto principali epoche eruttive, separate da stadi di quiescenza di variabile durata.
Il presente lavoro di tesi è focalizzato sullo studio paleomagnetico e stratigrafico dei principali livelli di scorie saldate affioranti sull’isola. In particolare, il paleomagnetismo è stato utilizzato come strumento di possibile correlazione per i depositi degli ultimi 80 ka, la cui posizione cronostratigrafica è stata a lungo dibattuta in letteratura.
Nello specifico, esistono delle sostanziali differenze tra la recente carta geologica dell’isola di Vulcano (De Astis et al., 2006), in cui vi è una bipartizione areale e temporale delle unità cartografiche, e il precedente documento (Keller, 1980) in cui la maggior parte delle formazioni caratterizzate da depositi di scorie saldate (ad es. Punta Luccia, Spiaggia Lunga e Quadrara) erano contrassegnate come un'unica unità cartografica e quindi appartenenti alla stessa eruzione.
Lo scopo degli studi paleomagnetici è quello di misurare la direzione ed intensità della magnetizzazione rimanente acquisita da ogni unità vulcanica subito dopo la sua messa in posto, durante il raffreddamento al di sotto dei 580°C (temperatura di Curie della magnetite). Poiché è noto da misure geomagnetiche e paleomagnetiche che la direzione ed intensità del campo magnetico terrestre hanno subito variazioni significative nel tempo (paleo-variazione secolare o PSV del campo geomagnetico), è possibile valutare la correlazione di due o più unità vulcaniche a seconda della corrispondenza (o non-corrispondenza) delle direzioni paleomagnetiche misurate nelle unità stesse. Inoltre, comparando i dati paleomagnetici con curve di riferimento di letteratura che mostrano la PSV degli ultimi 14 ka, è possibile limitatamente all’Olocene fornire anche una datazione paleomagnetica delle unità in esame.
Durante il lavoro di campagna (giugno 2018) sono stati raccolti in totale 208 campioni orientati in 14 differenti siti appartenenti a 7 distinte unità cartografiche. Partendo dalla più recente e andando verso quella più antica, sono state campionate Monte Saraceno, Quadrara, Spiaggia Lunga, Monte Molineddu 3, Punta Luccia, Piano di Luccia e Monte Aria, denominate sulla base della cartografia di De Astis et al. (2013). Il campionamento è avvento tramite la perforazione con un carotiere portatile raffreddato ad acqua. I campioni sono stati poi orientati in situ, prima dell’estrazione, tramite una bussola solare e magnetica e successivamente analizzati nel laboratorio di paleomagnetismo dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) di Roma. Sono state inoltre effettuate analisi per la definizione della mineralogia magnetica tramite lo studio delle curve termomagnetiche e cicli di isteresi.
I risultati ottenuti sui depositi di scorie saldate degli ultimi 80 ka anni sono stati utilizzati per discutere la loro eventuale correlazione magnetica, la loro dinamica eruttiva e per valutarne le implicazioni con eventuali processi caldera-forming. In un caso, cioè per l’unità di Monte Saraceno, è stato possibile anche ottenere un’età paleomagnetica assoluta, che è di circa 8 ka e sostanzialmente in accordo con la precedente datazione K/Ar (De Astis et al., 1989).
I risultati delle analisi paleomagnetiche sembrano supportare l’ipotesi che i depositi di scorie saldate analizzati si siano messi in posto in tempi leggermente differenti. Le varie unità presentano infatti inclinazioni e declinazioni dissimili, registrando quindi differenti direzioni del campo magnetico terrestre al momento della loro messa in posto e raffreddamento.
Sulla base di considerazioni vulcanologiche (dispersione areale degli spatter saldati), il processo di eruzione e messa in posto non risulta però compatibile con un’attività di tipo stromboliano da una bocca eruttiva singola, che avrebbe formato invece un piccolo cono di scorie in prossimità della bocca stessa. L’elevata dispersione areale richiede piuttosto un evento esplosivo (o una serie di eventi) a grande scala e la possibile apertura di più bocche eruttive. Questo potrebbe spiegare, inoltre, la formazione della caldera più recente presente sull’isola (caldera de La Fossa), che alcuni lavori avevano ipotizzato esser dovute a meccanismi di formazione diversi, come ad esempio un’origine puramente tettonica quale risultato di processi estensionali di “pull-apart” (Ventura, 1994). La formazione della caldera potrebbe quindi essere legata a più eventi a grande scala, avvenuti anche in tempi leggermente diversi, che hanno portato alla messa in posto dei depositi di scorie saldate studiati.

The island of Vulcano is the exposed summit of a volcanic edifice sitedin the southern-most sector of the Aeolian Archipelago. The eruptive activity started at c.127kaand can be divided into eight major eruptive epochs, separated by quiescent stagesofvariable duration. Thisthesis is focused on the paleomagnetic and stratigraphic study of the mainwelded scoriae deposits cropping outon the island. In particular, paleomagnetism can be a useful correlative tool for the deposits of the last 80 ka, whosechronostratigraphic position has long been debated inthe literature.Specifically, there are substantial differences between the recent geological map of the island of Vulcano (De Astis et al., 2006), where thesecartographic unitsare separated spatially and temporally, and the previous geological document (Keller, 1980), in which most of the welded scoriaedeposits (e.g. Punta Luccia, Spiaggia Lunga and QuadraraFormations) were marked as a single cartographic unit, and hence belonging to the same eruption. The purpose of the paleomagnetic investigationsis to measure the direction and intensity of the remnantmagnetization, acquired by each volcanic unit immediately after its placement, during cooling below 580°C (magnetite Curie temperature). Since it is known from geomagnetic and paleomagnetic measurementsthat the direction and intensity of the Earth's magnetic field have undergone significant changes over time (paleo-secular variation or PSV of the geomagnetic field), it is possible to assessthe correlation of two or more volcanic units depending on the correspondence (or non-correspondence) of the paleomagnetic directions measured in the units themselves. Moreover, by comparing the paleomagnetic data with literature reference curves that show the PSV of the last 14 ka, it is possible-only for the Holocene-to provide a paleomagnetic datingof the units. During the fieldwork (June2018) a total of 208 samples were collectedandoriented in 14 different sites belonging to 7 distinct cartographic units. Starting from the most recent and going to the oldest, Monte Saraceno, Quadrara, Spiaggia Lunga, Monte Molineddu 3, Punta Luccia, Piano di Luccia and Monte Aria (named based onthe cartography of De Astis et al., 2013)were sampled. The paleomagnetic samples are collected by using a water-cooled portable drill. The samples were then oriented in situ, before extraction, using a sun and magnetic compass and subsequently analyzed in the paleomagnetism laboratory of the National Institute of Geophysics and Volcanology (INGV) in Rome. Thermomagnetic curves and hysteresis cycles were also performedfor the definition of magnetic mineralogy of the sampled volcanics. The results obtained on the weldedscoriaedeposits of the last 80 ka were used to discuss their possible magnetic correlation, their eruptive dynamics and to evaluate their implications with any possible caldera-forming processes. In one case, for Monte Saracenoformation, it was also possible toobtain an absolute paleomagnetic age, which is about 8 ka and substantially in accordance with the previous K/Ar dating (De Astis et al., 1989). The paleomagnetic results corroborate the hypothesis that the investigatedwelded scoriaedeposits were produced during distinct periods of volcanic activityseparated by shortperiods of time. In fact, the various units present dissimilar inclinations and declinations, thus recording different directions of the Earth's magnetic field when they are put in place and cooled. Based onvolcanological considerations (areal dispersalof the welded spatters), both the eruption and the emplacement mechanismsarenot compatible with a strombolian activity from a single vent, which insteadwould haveformed a small scoria cone near the vent itself. The high areal dispersalrequires rather a large-scale explosive event (or a series of events) and the possible opening of more eruptive vents. This could also explain the formation of the most recent caldera on the island (La Fossacaldera), which some studieshad hypothesized to be due to different formationmechanisms, such as a purely tectonic origin result of extensional processes of "pull-apart" (Ventura, 1994). The formation of the caldera could therefore be linked to several large-scale events, also occurred in slightly different times, which led to the placement of the studied welded scoriaedeposits.
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