Evidenze microstrutturali dell’interazione tra fusi a composizione ultramafica e rocce

Le relazioni tra le diverse litologie sul terreno e le osservazioni petrografiche permettono di decrivere processi di interazione tra le rocce ultramafiche e fusi di composizione mafica- ultramafica. Queste interazioni sono documentate dallo sviluppo di microstrutture e/o dalla formazione di litologie a composizione ibrida. In questo paragrafo sono descritte principalmente le microstrutture prodotte dall’ interazione tra fusi ultramafici e le ortopirosseniti oliviniche. Tenendo conto delle relazioni strutturali e della composizione delle fasi dei fusi impregnanti sono stati distinti due eventi. L’evento più antico ha prodotto la dissoluzione dei porfiroclasti di ortopirosseno con cristallizzazione di olivina e anfiboli; l’età di questo evento non è stata determinata.

Un secondo evento è definito dall’interazione tra fusi di composizione gabbroide- orneblenditica e le rocce ultramafiche. Questi fusi corrispondono al magmatismo mafico- ultramafico di underpleting datato al Permo Trias da Liberi et al. (2011).

4.6.1 Primo evento di interazione fuso-roccia

Nelle ortopirosseniti oliviniche sono state osservate strutture di parziale dissoluzione dei porfiroclasti di ortopirosseno. Queste strutture sono caratterizzate dalla formazione di anse lungo i bordi dei cristalli di ortopirosseno all’interno delle quali cristallizzano olivina e anfibolo (Figg. 17c,d, 24a). I cristalli di olivina hanno composizione Fo 90-93, mentre

l’anfibolo ha composizioni Mg-orneblenda e contenuti in Siiv >7 (a.p.f.u.). In alcuni casi si

osserva la quasi completa dissoluzione dei cristalli di ortopirosseno da parte del fuso (Fig. 24 b). In letteratura queste microstrutture sono definite come strutture reattive (Guarnieri et al., 2012). Le rocce che hanno subito l’impregnazione erano originariamente delle ortopirosseniti. Il termine ortopirosseniti oliviniche è stato utilizzato considerando l’associazione mineralogica prodotta dal processo di interazione fuso-roccia.

a

b

Figura 24: effetti a scala microscopica del primo evento d’interazione fuso-roccia. (a) cristalli millimetrici di olivina ed anfibolo nelle anse di corrosione di ortopirosseni in una ortopirossenite olivinica; (b) struttura reattiva in cui si osserva la parziale dissoluzione di ortopirosseno e cristallizzazione di olivina ed anfibolo in una ortopirossenite olivinica. (campione CS1, Serra la Penna).

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4.6.2 Secondo evento di interazione fuso-roccia

Nelle rocce ultramafiche sono stati osservati sia pods (Fig. 25 a,b) e sia dicchi di dimensioni da millimetrici a centimetrici in cui cristallizza l’anfibolo definendo strutture da impregnazione e sostituzione della roccia incassante (Fig. 25c, 25). Questi anfiboli hanno

composizioni Mg-orneblenda con valori di Siiv <7 a.p.f.u. e tenori in TiO2 compresi tra 0,12 e

0,67% in peso (Tabella C.8 in Appendice C) che corrispondono alle composizioni degli

anfiboli2. I volumi di roccia in cui cristallizza l’anfibolo2 conservano la struttura magmatica

originaria e sono classificati come orneblenditi. Lungo i contatti orneblenditi-pirosseniti concordanti si sviluppano orli di clorite (Fig. 25 a,b).

Altre evidenze dell’interazione tra un fuso di composizione orneblenditica e le rocce ultramafiche è documentata dalla formazione di microstrutture peculiari. In Fig. 2 è riportata l’immagine di una sezione sottile di roccia con le microfoto relative ai differenti domini litologici. Un fuso di composizione ultramafica (orneblenditica) impregna e trasforma una originaria Spl-harburgite.

Dal raffreddamento del fuso orneblenditico cristallizzano anfibolo e ilmenite. Queste due fasi sono disposte a dare una struttura cumulitica costituita dai cristalli di ilmenite che includono cristalli subidiomorfi di Mg-orneblenda. Gli effetti dell’impregnazione da parte del fuso orneblenditico nella Spl-harzburgite sono documentati dalla presenza di aggregati di cristalli subidiomorfi di Mg-orneblenda e ilmenite e dalla formazione di cristalli interstiziali di spinello ercinitico e ilmenite che verosimilmente hanno modificato ed in parte sostituito la composizione degli originari spinelli cromo-alluminiferi. In alcuni casi il processo di impregnazione è documentato in volumi di ortopirosseniti oliviniche in cui sono conservate le fasi silicatiche (olivina e ortopirosseno) in disequilibrio strutturale con lo spinello ercinitico (Fig. 27.3). Dall’impregnazione si ottiene una roccia ibrida che è stata definita come “peridotite a spinello ercinitico” (vedi paragrafo 2.5). In Fig. 26 si osserva che lungo il passaggio dall’orneblendite ai volumi di ortopirossenite ha cristallizzato una fascia di websterite.

La websterite risulta pertanto essere il prodotto di interazione fuso ultramafico- ortopirossenite. Infatti verosimilmente il fuso orneblenditico ha ceduto calcio e alluminio all’ortopirossenite, favorendo la cristallizzazione di clinopirosseni e la crescita di cristalli di Mg-orneblenda.

Nel campione CS31 (Fig. 27) si osserva l’intrusione di un dicco concordante che presenta una differenza composizionale delle porzioni centrali rispetto ai bordi. Nelle porzioni centrali ha cristallizzato un gabbro la cui paragenesi è formata da plagioclasio, clinopirosseno, anfibolo e minore ilmenite, mentre lungo i bordi ha cristallizzato una roccia orneblenditica la cui paragenesi è data da: Mg-orneblenda, ilmenite, spinello ercinitico e minori clinopirosseni. Anche in questo caso la struttura dell’orneblendite è caratterizzata dalla presenza di cristalli pecilitici di ilmenite e spinello ercinitico che includono cristalli idiomorfi di Mg-orneblenda e clinopirosseni. Questa struttura viene interpretata come ortocumulitica in cui il liquido di intercumulo è rappresentato dai cristalli di ilmenite e di spinello ercinitico. Gli effetti dell’impregnazione da parte del fuso ultramafico sono ben evidenti ed hanno determinato la sostituzione degli originari Cr-spinelli in spinelli ercinitici ed ilmenite nei volumi a composizione ultramafica. Questi ultimi volumi rappresentano una roccia di composizione ibrida classificata come peridotite a spinello ercinitico. Un’altra evidenza è la formazione di corone irregolari di Mg-orneblenda attorno agli ortopirosseni (Fig. 26d). Su alcuni cristalli di spinelli ercinitici si osservano piccoli individui di corindone/diasporo. Da notare come gli effetti dell’impregnazione nell’originaria Spl-harzburgite diminuiscono spostandosi dal contatto con l’orneblendite. Nella parte bassa del campione CS31, a contatto con la peridotite a spinello ercinitico, è presente un livello concordante di websterite.

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a

b

c

d

Figura 25: (a) volume prodotto della cristallizzazione di un fuso a composizione ultramafica tra cristalli di ortopirosseno (polarizzatori incrociati, campione FM1B, Cozzo del Pastillaro); (b) “pod” in cui ha cristallizzato una roccia a grana fine di composizione orneblenditica (polarizzatori incrociati, campione CS20B, Cozzo del Pastillaro); (c) volumi millimetrici di orneblenditi in una ortopirossenite olivinica (polarizzatori incrociati, campione M56, Cozzo del Pastillaro); (d) corona irregolare di anfibolo che sostituisce un porfiroclasto in un campione di ortopirossenite olivinica (polarizzatori incrociati, campione M61, Fosso della Madonna).

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Figura 27: relazioni tra volumi di roccia a diversa composizione nell’intorno dell’intrusione concordante di un fuso ultramafico che ha prodotto la cristallizzazione di gabbro a Mg-orneblenda e clinopirosseno e di orneblendite. Ai lati della sezione (campione CS31, Cozzo del Pastillaro) sono riportate le microfoto che mostrano le diverse microstrutture. Le spiegazioni sono riportate nel testo. (1)gabbro a Mg-oneblenda e clinopirosseno; (2)oneblendite; (3) e (4) effetti dell’impregnazione al passaggio tra orneblendite-peridotite a spinello ercinitico; (5) peridotite a spinello ercinitico; (6) websterite.

Figura 26: effetti di impregnazione da parte di un fuso orneblenditico con formazione di una roccia ultramafica ibrida (peridotite a spinello ercinitico). Nella parte a sinistra dell’immagine si osserva il passaggio orneblendite-websterite e websterite-ortopirossenite. Campione CS20A (Cozzo del Pastillaro).

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4.7 Microstrutture delle vene di serpentino all’interno delle rocce

ultramafiche

Le generazioni di vene tardive all’interno della rocce ultramafiche dell’ Unità della Sila, al loro interno, sviluppano strutture differenti in funzione delle caratteristiche giaciturali. Le osservazioni petrografiche hanno consentito di definire le microstrutture e la modalità di crescita dei minerali del gruppo del serpentino e quindi la modalità di apertura delle fratture durante gli stadi di esumazione in un contesto fragile-duttile in presenza di fluido acquoso. Come per la mesoscala, anche alla miscroscala i rapporti giaciturali hanno permesso di distinguere vene concordanti e vene discordanti la foliazione S1 (Fig. 28 a,b).

(i) Nelle vene concordanti i minerali del gruppo del serpentino presentano abito fibroso

e modalità di crescita di tipo uniassiale (slip fiber), raramente la crescita è di tipo atassiale. Queste vene si sviluppano come prima generazione in quanto sono tagliate dalle generazioni di vene discordanti la foliazione.

(ii) Le vene discordanti ubiquitariamente sono caratterizzata da minerali del gruppo del

serpentino con abito fibroso e modalità di crescita di tipo uniassiale (cross fiber-slip fiber). Le microstrutture delle vene suggeriscono in alcuni casi ripetuti cicli di apertura e riempimento tramite meccanismi tipo crack-sealing (rottura-sigillatura).

a

b

0,40 mm

0,25 mm

Figura 28: vene tardive di serpentino all’interno delle rocce ultramafiche (polarizzatori incrociati); (a) vena concordante la intersecata da vena discordante la foliazione; la vena discordante la foliazione mostra ripetuti eventi di crack-sealing; (b) vena di serpentino concordante con crescita atassiale intersecata da vena discordante con crescita tipo cross fiber).

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CAPITOLO 5

INTERAZIONE FUSO-ROCCE ULTRAMAFICHE NELL’UNITA’ DELLA SILA

DOCUMENTATO DALLA PETROLOGIA DI FASE

5.1 Introduzione

Le evidenze di terreno e le osservazioni microstrutturali documentano che le Spl- harzburgiti/duniti e le pirosseniti concordanti hanno subito due eventi di interazione fuso- roccia. Nelle peridotiti serpentinizzate, prodotto di retrocessione da Spl-Harzburgiti/duniti, gli effetti dell’interazione sono in parte obliterate dalla retrocessione, mentre nelle ortopirosseniti oliviniche appaiono ben documentati. Le variazioni composizionali degli anfiboli e degli spinelli consentono di caratterizzare i processi di interazione fuso-roccia. Per questo scopo è risultato utile considerare nell’insieme le composizioni degli anfiboli e degli spinelli presenti nelle litologie ultramafiche.