DEFORMAZIONI DUTTILI DELLE ROCCE A PROTOLITE CALCAREO Come già accennato in precedenza, le deformazioni duttili si sono sviluppate

principalmente nelle litologie carbonatiche e solo secondariamente in quelle silicee. Gli studi strutturali di dettaglio sono stati pertanto incentrati sulle prime, in alcuni affioramenti particolarmente interessanti per la presenza di strutture plicative associate ad evidenti fasce di taglio milonitiche ed ultramilonitiche.

I dati rilevati per l’analisi strutturale di dettaglio sono stati comparati anche con quelli riportati in letteratura per le diverse aree dell’anello del Monte Capanne, al fine di costruire un possibile modello evolutivo per le rocce dell’anello metamorfico dell’Elba occidentale ed in generale per l’intera isola.

La presenza di diversi regimi di taglio è testimoniata, nella zona milonitica compresa tra Cavoli e Colle Palombaia, da strutture tipiche sia del taglio puro che del taglio semplice (Figura 7.14).

Classicamente si tende a considerare i due tipi di deformazione di taglio esclusivi, utilizzando il concetto di strain partitioning (legato al diverso comportamento di litologie eterogenee), se trovati in contemporanea nello stesso contesto. Con

Figura 7.14. Sviluppo della foliazione per simple shear e pure shear. WINTER (2010), modificato da PASSCHIER &TROUW (1996).

158

l’introduzione del regime di general shear (SIMPSON &DE PAOR 1993;JESSUP et alii,

2007, cum bibl.) o sub-simple shear (SIMPSON &DE PAOR 1993) si è superato questo

problema di incompatibilità dei due regimi di taglio. Infatti questo regime di flusso prevede la presenza contemporanea di traslazioni e rotazioni, cioè per taglio puro e taglio semplice (Figura 7.15).

Gli indicatori cinematici rilevati nelle stazioni strutturali, individuano un regime di deformazione riferibile a condizioni di general shear o sub-simple shear. Come già sottolineato nel Capitolo 6 di presentazione dei dati, questo tipo di deformazione è tipico di regimi transpressivi (TIKOFF & FOSSEN, 1999; DEWEY et alii, 1998),

compatibili con le condizioni locali di stress/strain legate all’intrusione forzata del corpo magmatico del Monte Capanne.

Il senso del movimento, ricostruito analizzando le distribuzioni degli indicatori cinematici nelle stazioni strutturali e delle strutture plicative, risulta essere preferenzialmente in direzione top-to-the-SE, coerente con i fenomeni di scarico laterale che hanno interessato le coperture durante l’ascesa del corpo plutonico.

All’interno delle zone milonitiche è evidente la variabilità del comportamento reologico in funzione dei diversi regimi di deformazione (ad esempio vedi Figura 6.78 nel Capitolo 6.4 dei dati meso-strutturali in cui si evidenzia la variazione della direzione degli stress principali). I fenomeni plicativi nelle zone di taglio sono spesso molto complessi e localmente risulta difficile attribuire con precisione a quale fase

Figura 7.15. Deformazioni rigide con traslazioni e rotazioni in regime di simple shear, pure shear e

159

deformativa appartengono, soprattutto quando le strutture di flusso sono più complesse (ELTER F.M., comunicazione personale).

Per quanto riguarda le strutture tipiche del regime di flusso in condizioni di simple

shear, che implica una deformazione non coassiale con variazione degli angoli tra gli

assi dell’ellissoide dello strain, sono state identificate sheath folds, pieghe simili,

boudins asimmetrici, mantled porphyroclast e piani S-C.

Le strutture riconducibili a condizioni prevalentemente di taglio puro sono gli splendidi esempi di boudinage con neck folds e pods di varia natura (diaspri, rocce pelitiche e selcifere, basalti) con forma generalmente ellittica con l’asse maggiore parallelo alla scistosità milonitica.

Data la notevole variabilità delle deformazioni è stata anche realizzata l’analisi della vorticità cinematica, al fine di quantificare il contributo del taglio semplice e del taglio puro nella zona di taglio milonitica.

L’analisi della vorticità cinematica (vedi paragrafo 6.4.2) è stata effettuata con due metodi (per minimizzare l’errore relativo alle fasi di misura), il PHD (Porphyroclast

Hyperbolic Distribution) ed il RGN (Rigid Grain Net), i quali hanno dato un valore

medio Wm analogo (0.70, con taglio puro e taglio semplice ugualmente distribuiti,

Figura 7.16). Le misure sono state effettuate sia in affioramento che in sezione sottile, con risultati analoghi. La coerenza del valore ottenuto con i due metodi rende il risultato più robusto, sebbene entrambi questi metodi diano dei valori medi non privi di errore. Considerando un errore standard dell’ordine del 10%, come riportato generalmente in letteratura (es. FORTE &BAILEY, 2007; ZHANG et alii, 2009), la Wm risulta pienamente

nel campo del general shear (Figura 7.16, FORTE &BAILEY, 2007), confermando i dati

micro- e meso-strutturali.

160

Il regime di general shear può essere, nel caso in esame, dovuto alla combinazione tra spinta verso l’alto, legata alla messa in posto del plutone del Monte Capanne (essenzialmente riconducibile alla componente di taglio puro) e scivolamento gravitativo delle coperture verso l’esterno (componente di taglio semplice). Il general

shear e queste condizioni geodinamiche (associabili a contesti tipo ballooning [RAMSEY

1981] e/o tipo core complex [es. LISTER et alii1984a;LISTER &BALDWIN 1993]), sono

correlabili ad un localizzato contesto transpressivo (TIKOFF &FOSSEN, 1999; DEWEY et alii, 1998).

Questo regime è dunque fortemente legato all’interazione tra corpo plutonico e incassante, che per effetto combinato termico-deformativo, sviluppa sia la fluidità magmatica nel monzogranito del Capanne (BOCCALETTI & PAPINI, 1989; ELTER F.M. 1983-84, dati inediti) che le zone di taglio duttili milonitiche nei litotipi carbonatici delle coperture oceaniche (vedi anche lo schema relativo alle zone milonitiche innescate dall’impulso termico dell’intrusione,

LISTER &BALDWIN 1993,Figura 7.17). La presenza di strutture di flusso magmatico nel corpo plutonico ed il valore di Wm forniscono prove sufficienti

per sostenere che le deformazioni dell’aureola metamorfica del Monte Capanne non sono solamente legate alla gravità, come sostenevano gli autori dei

lavori classici più importanti, ma sono fortemente influenzate dalla messa in posto forzata del plutone del Capanne. Lo sviluppo di fasce di taglio milonitiche esclusivamente nella zona di Cavoli – Colle Palombaia e di Spartaia è riconducibile alla presenza di litologie carbonatiche. In queste rocce è verosimile ipotizzare che un aumento localizzato della permeabilità, con il conseguente incremento della circolazione di fluidi “magmatici” (ROSSETTI et alii 2007, per la zona di Spartaia),

possano giocare un ruolo chiave per fluidificare i carbonati.

Anche CAGGIANELLI et alii (2013) propongono un modello reologico in cui, in

conseguenza dell’intrusione del plutone, si producano delle strutture duttili (sia al suo interno che nelle zone incassanti immediatamente adiacenti) associate però a contesti distensivi. Le zone duttili evolvono in seguito in zone di taglio estensionali, al limite

Figura 7.17 Schema relativo alle zone milonitiche connesse all’intrusione di corpi magmatici (LISTER

161

fragile-duttile, e permettono l’instaurarsi di sistemi di faglie normali (anche listriche) che interessano le coperture.

Per quanto riguarda i fenomeni plicativi principali sin-metamorfici (evento D12)

relativi alle coperture della successione ofiolitica dell’anello del Monte Capanne, l’analisi dei dati indica che le deformazioni principali sono contemporanee o appena precedenti al picco del termo-metamorfismo legato all’intrusione del granitoide.

Gli assi di queste pieghe presenti nelle successioni in esame risultano sub-paralleli oppure radiali rispetto al bordo del plutone (vedi anche COLI et alii, 2001 e

GARFAGNOLI et alii, 2010) e compatibili con fenomeni di scarico, relativi all’effetto del

plutone in risalita, estesi a tutta l’aureola metamorfica (Figura 7.18).

Figura 7.18 Assi delle pieghe degli eventi D12 e D2 (schema di sfondo da DINI et alii 2004).

È da sottolineare che le giaciture dei piani assiali, a parità di direzione dell’asse, variano anche di 180°. Questo fatto potrebbe essere legato ai blandi fenomeni di piegamento tardivi ad ampio raggio (fase D2 relativa alle ultime fasi di sollevamento del corpo magmatico ormai raffreddato, COLI et alii, 2001) che si rilevano sia alla scala cartografica che alla mesoscala. Questi piegamenti possono anche essere associati alle ondulazioni della scistosità milonitica nelle zone di taglio.

Quest’ultima ulteriore risalita avrebbe prodotto nella copertura dei sistemi di pieghe in cascata rispetto al plutone stesso (COLI et alii, 2001), ma anche i fenomeni di scollamento e traslazione (evidenti a San Piero, con direzioni di scorrimento radiali rispetto al Monte Capanne) sia all’interno delle stesse unità che tra unità diverse, come

162

l’importante Faglia dell’Elba Centrale (CEF, DINI et alii, 2002; MAINIERI et alii, 2003)

o la Faglia di Fetovaia tra l’Unità Punta le Tombe e le rocce dell’aureola del Monte Capanne.