Discovering the plumbing system of the Amiata volcano, Italy: a petrologic study of the mafic enclaves to understand the interaction dynamics between the refilling and host evolved magmas

Italiano: Il Monte Amiata è un vulcano pleistocenico della Toscana meridionale, all’intersezione tra le Province Magmatiche Toscana e Romana. Questo studio ha analizzato la sua geologia e vulcanologia, concentrandosi sugli inclusi magmatici (IM) e sui processi petrologici che li formarono. Le datazioni 40Ar-39Ar hanno evidenziato un intervallo di attività vulcanica breve (300,4 ± 0,8 ka – 303,4 ± 0,7 ka), che non ha permesso una chiara ricostruzione stratigrafica. Le osservazioni sul campo hanno mostrato che gli IM sono abbondanti nei duomi, con percentuali di affioramento tra 0,8% e 5,5%. Sono stati identificati sei tipi di IM, differenziati per mineralogia, tessitura e contenuto di xenoliti. Le analisi chimiche sui clinopirosseni hanno permesso di stimare le condizioni P (da 0,3 ± 1,2 kbar a 7,8 ± 1,2 kbar) e T (da 855 ± 17 °C a 1188 ± 139 °C). Gli IM presentano composizioni da latite a K-trachibasalto, mentre le rocce ospiti vanno da tracidaciti ad olivin-latiti. Le analisi isotopiche degli IM hanno evidenziato valori di 87Sr/86Sr tra 0,710797 e 0,711713 e valori di 143Nd/144Nd tra 0,51208 e 0,51212. La modellizzazione con Magma Chamber Simulator ha riprodotto i trend geochimici e isotopici, indicando che gli IM si formarono tramite frazionamento cristallino, contaminazione e mingling tra end-member, con possibili contributi di liquidi residui evoluti. I confronti con i magmi del Complesso dei Vulsini e di Radicofani suggeriscono possibili legami parentali. Inglese: Mt. Amiata is a small Pleistocene volcano in southern Tuscany, at the intersection between the Tuscan and Roman Magmatic Provinces (Italy). This study investigated its geology and volcanology, focusing on Magmatic Enclaves (MEs) and the petrological processes behind their formation. Detailed 40Ar-39Ar dating revealed a brief volcanic activity interval (300.4 ± 0.8 ka – 303.4 ± 0.7 ka), which did not allow a clear reconstruct of its stratigraphy. Field observations showed that MEs are abundant in the Mt. Amiata domes, with outcrop percentages ranging from 0.8% to 5.5%. Six ME types were identified, differing in mineralogy, texture, and xenolith content, while mineral chemistry provided P-T estimates on clinopyroxenes from 0.3 ± 1.2 kbar to 7.8 ± 1.2 kbar and 855 ± 17 °C and 1188 °C ± 139 °C. MEs range compositionally from latite to K-trachybasalt, whereas host rocks vary from trachydacites to olivine latites. Isotopic analyses of the MEs show 87Sr/86Sr values of 0.710797-0.711713 and 143Nd/144Nd values of 0.51208-0.51212. Magma Chamber Simulator modeling reproduced geochemical and isotopic trends, indicating that MEs formed through fractional crystallization, contamination, and mingling between mafic and felsic end-members, with possible contributions from evolved residual liquids. Comparisons with Vulsini Complex (mafic) and Radicofani (felsic) magmas suggest potential links to Mt. Amiata’s parental magmas.