Projects

PNRA19_00120 – B

The response of the sedimentary system through Permian to Jurassic abrupt climatic and provenance changes in Northern Victoria Land

P.I. Gianluca Cornamusini, University of Siena (Italy)

R.U. Andrea Di Giulio, University of Pavia (Italy)

F.U. Korea Polar Research Institute – KOPRI (Republic of Korea)

The time interval comprised between the late Palaeozoic and the early Jurassic represents a fundamental phase in the Earth’s history, which experienced dramatic global changes. During the Gondwana break-up, the end of the icehouse conditions (Late Palaeozoic Ice Age) and the transition to a greenhouse Earth led changes in the sedimentary processes and in the paleo-ecological assemblage which, at the Permian-Triassic Boundary, recorded the Earth’s largest extinction. The proposed research aims to investigate key Gondwanian successions of the Beacon Supergroup in Northern Victoria Land (NVL), Antarctica; the research will be conducted by an international team, using a multidisciplinary approach. The initial phase mainly consists of literature review, followed by fieldwork in Antarctica for an high resolution sedimentological-stratigraphic logging and sampling, and then by laboratory analyses (including sedimentary petrology, geochronology, low-T thermochronology and palynology). The study has three main goals: i) investigate the relationships between sedimentation, provenance and paleoenvironment in order to better understand the interactions among sedimentary processes, climate/environment changes, base-level provenance changes, volcanic activity and tectonic evolution; ii) achieve a better understanding of the sedimentological-environmental significance of the depositional systems linked with the dramatic abrupt global changes; iii) improve the age of the investigated formations in order to link the response of the sedimentary and ecological
system with the global large scale environmental changes. Finally, the study will allow improving paleogeographic, paleoclimate and paleoenvironmental scenarios for the southern portion of the Gondwana supercontinent.

P.I. Matteo Perotti, University of Siena (Italy)

Resp amm. Gianluca Cornamusini, University of Siena (Italy)

RU1 University of Siena (Italy)

RU2 University of Trieste (Italy)

RU3 CNR-IGG (Italy)

IODP Exp.374 ha recentemente recuperato carote di alta qualità da 5 siti sulla piattaforma del Ross Sea per aumentare la nostra comprensione della sensibilità delle calotte glaciali antartiche (in particolare quella Occidentale) alle condizioni oceaniche e climatiche del passato, specialmente durante periodi climatici più caldi di quello attuale. I co-proponenti di questa proposta sono stati selezionati e approvati come membri del Team scientifico a terra del progetto IODP374. Il loro piano di ricerca (già approvato a livello internazionale) è qui riassunto. Inoltre, il team scientifico in questa proposta riconosce come importante lo studio delle sezioni di carote correlabili fornite da pozzi situati sia a Sud che a Nord dei siti IODP. Pertanto alcune lo studio e alcune metodologie, inclusa la dettagliata petrologia dei clasti dalla frazione dei granuli a quelli dei grandi ciottoli (integrata da un innovativo sistema di analisi in situ LIBS(Laser Induced Breakdown Spectroscopy)), il metodo AFT, la datazione U-Pb dell’apatite e degli zirconi detritici, sono proposte per essere estese agli intervalli ricchi di clasti o con alta frazione arenacea delle carote dei pozzi DSDP Leg 28. L’integrazione di questi dati con quelli IODP (quest’ultimo costituente la parte centrale dei materiali studiati) aiuterà a limitare meglio la modellizzazione del flusso di ghiaccio sulla base di diversi strumenti di provenienza. Il progetto si basa sull’applicazione di un approccio multidisciplinare comprendente analisi di ostracodi, loro analisi geochimica degli isotopi stabili (C e O), la petrografia e petrologia dei clasti (frazione ghiaiosa o più grossolana), e limitatamente alle carote DSDP, anche analisi combinate di termocronologia e geocronologia detritica.

IODP Exp.374 recently recovered high quality cores in five sites on the Ross Sea continental shelf, slope, and rise to improve understanding of the sensitivity of the Antarctic Ice Sheets (and particularly the West Antarctic Ice Sheet – WAIS) to past climatic and oceanic conditions, especially during warmer-than-present climate. The co-proponents of this proposal have been selected and approved as shore-based Science Team members.
Their research plan (already approved at the international level) is here summarized. Moreover the science team in this proposal recognize as important the study of correlative core sections from already cored drill-holes South and North of the IODP sites. Therefore some methodologies, including detailed petrology of granule to cobble size clasts (integrated by innovative in situ LIBS(Laser Induced Breakdown Spectroscopy) analyses), AFT, U-Pb dating of detrital apatite and zircons are proposed to be extended to clast and sand-grains rich intervals in DSDP Leg 28 cores. The integration of these data with the IODP ones (this latter constituting the core portion of the studied materials) will help in better constrain ice flow modelling based on several provenance tools. The project is based on the application of a multi-disciplinary approach including; ostracod analysis, their C-O stable isotope analysis, clast petrography and petrology, and, limited to DSDP cores, also on combined detrital thermochronology and geochronology.

PNRA Prog. 2013/Az2.08
Forzanti climatica e tettonica sui processi di dispersione dei sedimenti nel West Antarctic Rift System della South Victoria Land: uno studio di provenienza “source-to-sink” e multi-proxy”
Resp.: F. M. Talarico, Univ. Siena,
talarico@unisi.it
In Spedizione: G. Cornamusini, Università
di Siena, gianluca.cornamusini@unisi.it
M. Perotti, Università di Siena,
perottimatteo@gmail.com
S. Sandroni, Università di Siena,
sandroni@unisi.it

Una regione di studio chiave per indagare il tema delle relazioni di feedback clima/tettonica è rappresentato dal settore della Terra Vittoria Meridionale (SVL) del West Antarctic Rift System, dove diverse perforazioni profonde con carotaggi di alta qualità forniscono una base di riferimento unica per l’integrazione delle informazioni paleo-ambientali documentate in un record stratigrafico cumulativo di oltre 4.8 km di lunghezza del tardo Eocene al Pleistocene, con le storie di erosione e di esumazione registrate in diversi blocchi strutturali nelle adiacenti Montagne Transantartiche. La ricerca rappresenta uno sforzo per sfruttare ulteriormente il potenziale del record sedimentario recuperato dalle perforazioni in SVL e, indagando le relazioni “source-to-sink” del sistema tettonico-sedimentario della SVL, per migliorare la comprensione della modalità in cui il clima, glaciazioni, erosione e tettonica hanno interagito in diversi stadi evolutivi del sistema litosfera-criosfera nella regione del Ross Sea. I risultati potranno fornire dati geologici essenziali e utili sia come “in put” che nella fase di verifica dei modelli numerici finalizzati alla ricostruzione della variabilità nel sistema clima-criosfera antartico nel passato, che, basati sulla combinazione di modelli climatici globali e regionali con modelli reologici per le calotte e piattaforme di ghiaccio, si sono resi e si renderanno disponibili nell’ambito di progetti di collaborazione precedenti e in corso.

A unique case-history to investigate the tectonics/climate feedback relations is represented by the South Victoria Land within the West Antarctic Rift System (WARS), where several high-quality drill-cores provide a benchmark for integrating paleoenvironmental information from a cumulative ca. 4.8 km-long stratigraphic record of Late Eocene to Pleistocene age, with the erosion and exhumation histories recorded in several mountain blocks in the adjacent Transantarctic Mountains (TAM). The research represents an effort to further exploit the potential of the sedimentary record recovered by SVL drill-cores and, by investigating the source-to-sink relations of the SVL tectonic-sedimentary system, to improve the understanding of the ways in which climate, glaciation, erosion and tectonics interacted in a long-lived and evolving Lithospherecryosphere system. The research may also provide key geological evidence (i.e tectonic boundary conditions) in an integrated modeling effort, to update the existing regional-global climate, ice sheet, and ice shelf models, developed in the frame of previous collaborative projects in order to reconstruct the variability of the Antarctic Climatecryosphere system.