Modellizzazione mesosomi condizioni dell’anatessi

La composizione utilizzata nel calcolo della pseudosezione P-T, finalizzata alla modellizzazione del processo di anatessi, è stata ottenuta calcolando la media dei mesosomi analizzati nell’ambito di questa Tesi, integrati con l’aggiunta di quelli, provenienti dalla stessa località, riportati e analizzati da Cruciani et al. (2001) (Cap. 7, Tab. 7.1). Questi ultimi, sebbene mostrino differenze nel contenuto di elementi minori e in tracce, sono molto simili per il contenuto di elementi maggiori (Cap. 7).

In virtù del basso contenuto di fuso che caratterizza questi ortogneiss (stimato in 3-5%), si ritiene che la composizione dei mesosomi sia una valida approssimazione della composizione del protolite. E’ stata calcolata anche un’altra pseudosezione (non riportata) simulando la composizione di un ipotetico protolite che è stata ottenuta sommando la composizione media dei mesosomi normalizzati a 95% e la composizione media dei leucosomi normalizzati a 5%; la pseudosezione ottenuta è identica a quella ottenuta dalla composizione media dei mesosomi a conferma della validità dell’ipotesi che i mesosomi siano ragionevolmente rappresentativi del protolite.

La pseudosezione (Fig. 8.1) è dominata da campi quadri- e tri-varianti (rispettivamente grigio intermedio e grigio chiaro), ma sono presenti anche campi divarianti (bianco) e pentavarianti (grigio scuro). La biotite è presente in quasi tutto il range P-T di interesse, ad eccezione di un piccolo intervallo compreso tra 740-800°C e 0.1-0.4 GPa dove divengono stabili la cordierite e l’ortopirosseno. Anche la muscovite è presente in gran parte della pseudosezione e tende a scomparire all’aumentare della T e al diminuire della P dove viene sostituita dalla cianite o dalla sillimanite, rispettivamente. K-feldspato e quarzo sono ubiquitari.

L’identificazione delle condizioni dell’anatessi può essere effettuata, in prima approssimazione, tramite il riconoscimento del campo di stabilità della paragenesi corrispondente a quella osservata nell’ortogneiss migmatitico. Tutti i campioni sono caratterizzati da una associazione mineralogica che comprende Wmca + Pl + Kfs + Bt + Qtz + Ilm ± Grt. Il solidus, che indica la temperatura minima per la comparsa del melt (640°C ad una pressione di circa 1.0 GPa), fornisce il limite inferiore di temperature per l’anatessi. Le temperature massime sono invece definite dalla scomparsa della muscovite con conseguente formazione di allumosilicati, che non sono mai stati osservati negli ortogneiss. Ad alte pressioni il limite è imposto dalla comparsa di titanite e rutilo, mai riscontrati negli ortogneiss. I campi di stabilità per le paragenesi osservate sono piuttosto ampi e vengono identificati in figura 8.1 con le linee tratteggiate.

Indicazioni più stringenti sono fornite dalle curve che rappresentano il volume di melt (Fig. 8.2a), dalle isoplete relative al rapporto Si/Al nel melt (Fig. 8.2b), dalle isomode del granato (Fig. 8.2c) e dalle isoplete del contenuto di Si nella mica chiara potassica (Fig. 8.2d). Per la definizione delle condizioni P-T delle rocce in esame è stato seguito il metodo proposto da Massonne et al. (2013), che hanno dimostrato l’utilizzo geotermobarometrico dei rapporti molari del melt (in particolare Na/K e Si/Al) confrontati con quelli dei leucosomi in rocce anatettiche. In particolare questi autori hanno evidenziato come, a partire da pseudosezioni

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calcolate sulla base della composizione media dei mesosomi si possano ottenere informazioni geotermobarometriche riguardanti il processo di anatessi mentre, sulla base di analoghe pseudosezioni calcolate sulla base della composizione media dei leucosomi, si possono ottenere informazioni sulle condizioni P-T di fine cristallizzazione delle fasi anatettiche e del melt.

Fig. 8.1: Pseudosezione P-T calcolata nel sistema NCKFMASH + Ti per la composizione chimica media dei mesosomi dell’ortogneiss migmatitico di Porto Ottiolu, con l’1 wt.% H2O. La linea rossa tratteggiata indica i campi di stabilità delle

paragenesi osservate. Campioni originali integrati con campioni da Cruciani et al. (2001).

Indicazioni più stringenti sono fornite dalle curve che rappresentano il volume di melt (Fig. 8.2a), dalle isoplete relative al rapporto Si/Al nel melt (Fig. 8.2b), dalle isomode del granato (Fig. 8.2c) e dalle isoplete del contenuto di Si nella mica chiara potassica (Fig. 8.2d). Per la definizione delle condizioni P-T delle rocce in esame è stato seguito il metodo proposto da Massonne et al. (2013), che hanno dimostrato l’utilizzo geotermobarometrico dei rapporti

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molari del melt (in particolare Na/K e Si/Al) confrontati con quelli dei leucosomi in rocce anatettiche. In particolare questi autori hanno evidenziato come, a partire da pseudosezioni calcolate sulla base della composizione media dei mesosomi si possano ottenere informazioni geotermobarometriche riguardanti il processo di anatessi mentre, sulla base di analoghe pseudosezioni calcolate sulla base della composizione media dei leucosomi, si possono ottenere informazioni sulle condizioni P-T di fine cristallizzazione delle fasi anatettiche e del melt.

Fig. 8.2: a) curve che rappresentano il volume % di melt prodotto durante l’anatessi; b) isoplete del rapporto molare Si/Al nel melt; c) isomode del contenuto di granato in vol.%; d) isoplete del contenuto in Si nella mica chiara potassica (a.p.f.u.). L’ellisse rappresenta la stima delle condizioni P-T, le dimensioni dell’ellisse rappresentano l’errore stimato.

Ipotizzando un volume di fuso prodotto durante l’anatessi compreso tra 3-4 vol.% (compatibile con il volume dei leucosomi riscontrato sul terreno) e sulla base dei rapporti Si/Al nei leucosomi (valore medio 4.23) che, nell’ipotesi che questi ultimi rappresentino il melt originario coinciderebbero con gli stessi rapporti molari nel melt, e considerando

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un’abbondanza modale del granato compresa tra 0-1 vol.% (riscontrata in sezione sottile), si ottengono condizioni P-T indicative dell’anatessi comprese tra 690-730°C e 0.85-1.05 GPa (Fig. 8.2). In tali condizioni P-T le isoplete del contenuto di Si nella mica chiara potassica indicano valori compresi tra 3.15-3.20 a.p.f.u., compatibili con il contenuto mediamente riscontrato in piccole muscoviti relitte riconosciute e analizzate nei mesosomi. Queste ultime tuttavia mostrano zonature composizionali con un arricchimento di Si al cuore, che arriva a 3.27 a.p.f.u. (Tab. 6.5), indicando perciò delle condizioni di pressione ancora di poco superiori (~1.1 GPa a T~690°C, dove quest’ultima è limitata dal contenuto di granato). Ulteriori pseudosezioni (non mostrate) sono state calcolate variando il contenuto di H2O; da

queste pseudosezioni si osserva che, a parità di condizioni P-T, all’aumentare del contenuto di H2O aumenta il volume di fuso prodotto, perciò la temperatura relativa alle condizioni di

anatessi potrebbe anche risultare leggermente inferiore a quella ottenuta a seconda del contenuto di H2O del protolite.

Le isoplete relative al rapporto Na/K nel melt (non mostrate) non hanno fornito valori confrontabili con i valori dello stesso rapporto nei leucosomi (valore medio 0.74. La discrepanza tra i rapporti Na/K nel melt e nei leucosomi si ritiene dovuta alla possibile presenza di feldspati cumulitici all’interno dei leucosomi. Infatti, la differente distribuzione di K-feldspato e plagioclasio nei leucosomi influisce debolmente sul rapporto Si/Al in quanto entrambi i minerali hanno contenuti simili dei due elementi (il plagioclasio è oligoclasio), mentre produce notevoli variazioni nel rapporto Na/K.