Porfiroclasti sono cristalli o aggregati di cristalli di grandi dimensioni rispetto ad una
matrice a grana fine. I minerali che più comunemente formano porfiroclasti sono feldspati,
muscovite, granati, pirosseni, orneblenda, ecc. Generalmente in quarzo miloniti si osservano
porfiroclasti di feldspati e muscovite (mica-fish), mentre in calcite miloniti si possono avere
porfiroclasti di dolomite in una matrice di calcite (Fig. 6.3). Attorno ai porfiroclasti si
possono avere code di ricristallizzazione: se la specie mineralogica che ricristallizza è la
stessa del porfiroclasto si parla di porfiroclasti ricristallizzati (mantled porphyroclast), se
invece è un’altra specie mineralogica si tratta di code di pressione(pressure shadow, strain
shadow). Di seguito verranno trattati solo porfiroclasti ricristallizzati e di forma inizialmente
sferica.
Code attorno a porfiroclasti si formano a seguito di ricristallizzazione sintettonica del
porfiroclasto. Durante una deformazione plastica (es. in una milonite) la ricristallizzazione
interessa inizialmente la parte esterna del porfiroclasto (strutturacore-mantle, vedi Fig. 3.15
e Fig. 3.16a), i nuovi grani che si formano vengono poi ruotati più velocemente del
porfi-roclasto a causa del flusso della matrice. In questo modo diminuisce progressivamente il
volume del porfiroclasto e aumentano le dimensioni della coda ricristallizzata (Fig. 6.4).
Possono essere distinti i seguenti tipi di porfiroclasti ricristallizzati (Fig. 6.5):
0
1
2
3
4
6
7
5
Figura 6.4 Diminuzione delle dimensioni di un porfiroclasto (in nero) e aumento delle code ricristallizzate (in grigio) durante una ricristallizzazione sintettonica.
"no stair stepping"
porfiroclasti complessi
"stair stepping"
(a) separatrix (b) separatrix
Figura 6.6 Tipi di flusso nella matrice in vicinanza di un porfiroclasto.
b) tipo 𝜎 : Le code ricristallizzate hanno simmetria monoclina. Si ha una grande quantità
di materiale ricristallizzato in prossimità del porfiroclasto e le due code hanno una
posizione una superiore e una inferiore rispetto alla linea mediana (a tratteggio in
Fig. 6.5) che passa per il centro del porfiroclasto ed è parallela alla foliazione (stair
stepping).
c) tipo 𝛿: Le code ricristallizzate hanno simmetria monoclina. Esse mostrano una
caratteri-stica curvatura vicino al porfiroclasto che porta la coda ad attraversare la linea mediana.
Si può avere una geometria stair stepping oppure no. Solitamente in clasti tipo 𝛿 le
code hanno dimensioni minori rispetto ai clasti tipo 𝜎 .
d) porfiroclasti complessi: Le code ricristallizzate hanno simmetria monoclina. Sono
caratterizzati dall’avere più di un sistema di code.
La posizione delle code rispetto alla linea mediana che passa per il centro del
porfiro-clasto ed è parallela alla foliazione principale ci fornisce indicazioni sul senso di taglio della
roccia. I porfiroclasti ricristallizzati con geometriastair stepping possono quindi essere
usati come indicatori cinematici.
Vediamo ora i fattori che portano alla formazione dei differenti tipi di porfiroclasti. I
possibili vettori spostamento in prossimità di un porfiroclasto che ruota in una matrice sono
riportati in Fig. 6.6, il limite tra i movimenti ellittici vicino al porfiroclasto e il flusso della
matrice è dettoseparatrix. La separatrix può assumere due forme estreme: come riportato
in Fig. 6.6a (eye-shaped) oppure come riportato in Fig. 6.6b (bow-tie). La forma è influenzata
dalla forma iniziale del porfiroclasto, dalla reologia della matrice, dalla vorticità e dallo
strain finito. La geometria della coda che ricristallizza dipenderà quindi dalla forma della
separatrix, dalla quantità del materiale ricristallizzato, dalla velocità di ricristallizzazione e
dalla velocità di deformazione.
Nel caso di unaeye shaped separatrix si ha formazione di code senza una geometria
stair stepping. Se il rapporto tra velocità di ricristallizzazione ( ̇𝑅) e velocità di deformazione
( ̇𝛾 ) è basso si formeranno porfiroclasti simmetrici tipo 𝛿 (Fig. 6.7a). Se invece il rapporto
̇
𝑅/ ̇𝛾 è alto si avrà la formazione di porfiroclasti simmetrici tipo 𝜙 (Fig. 6.7b).
Nel caso di unabow-tie separatrix si ha formazione di code con geometria stair stepping.
Se il rapporto𝑅/ ̇̇ 𝛾 è basso si avrà formazione di porfiroclasti asimmetrici tipo 𝛿 (Fig. 6.7c).
Se il rapporto𝑅/ ̇̇ 𝛾 è invece alto si formeranno porfiroclasti asimmetrici tipo 𝜎 (Fig. 6.7d).
Porfiroclasti con geometria complessa si sviluppano quando velocità di ricristallizzazione
e/o velocità di rotazione non rimangono costanti durante la deformazione. Oltre a code
ricristallizzate, in prossimità di porfiroclasti si possono formare altre strutture che possono
essere usate come indicatori cinematici: pieghe (quarter fold) e aree con forte concentrazione
strain eye-shaped bow-tie strain non intersezione intersezione R γ . . basso R γ . . alto
(a) tipo δ, no stair stepping
(a) tipo δ, no stair stepping
(c) tipo δ, stair stepping (d) tipo σ, stair stepping
(b) tipo φ, simmetrici
Figura 6.7 Formazione di vari tipi di porfiroclasti in funzione della velocità di ricristallizzazione ( ̇𝑅), della velocità di deformazione ( ̇𝛾 ) e del tipo di flusso della matrice.
(a) (b) 4 3 Figura 6.8 Formazione di quarter fold.
Figura 6.9 Quarter mat, le frecce indicano la direzione di 𝜎1, il senso di taglio è destro nella foto.
Quarter fold
Si tratta di pieghe che si formano in due quadranti diametralmente opposti rispetto
al centro del porfiroclasto (Fig. 6.8a),a causa delle perturbazioni del flusso della matrice
causate dal porfiroclasto. Attorno ad un porfiroclasto (Fig. 6.8b) localmente le direzioni di
estensione possono essere diverse rispetto alla direzione generale di estensione. Avendo la
foliazione orientazioni diverse indotte dalla presenza del porfiroclasto, in due quadranti (1
e 3) la foliazione cade nel campo dell’allungamento, mentre nei quadranti 2 e 4 cade nel
campo del raccorciamento. In questi due ultimi quadranti è perciò possibile lo sviluppo di
pieghe nella foliazione.
Quarter mat
Nei quadranti 1 e 3 di Fig. 6.8b si ha raccorciamento ortogonalmente alla foliazione.
Questo porta alla progressiva rimozione dei minerali più facilmente solubili (es. quarzo nel
caso di quarzo miloniti) e ad una maggiore concentrazione di minerali relativamente
inso-lubili (es. miche, Fig. 6.9). Questa struttura è dettaquarter mat (o strain cap). La posizione
asimmetrica di queste due zone arricchite in minerali relativamente insolubili rispetto alla
Figura 6.10 Superfici S-C in un granitoide deformato, il senso di taglio è sinistro.
Nel documento
Microstrutture, tessiture, meccanismi deformativi in rocce deformate
(pagine 110-115)