ABSTRACT
This work is focused on the Massa Unit cropping out on the western side of the Apuan Alps tectonic window, more specifically, in the area between Serravezza and Mt. Folgorito.
The purpose of this work is to put new geological and geochronological constraints on the tectono-metamorphic evolution of the Massa Unit.
Geological mapping at a scale (1:5000) and meso to microstructural analyses have revealed the occurrence of at least three ductile deformation events:
D1 stage: this tectonic phase has been recognized only at the microscale as a relict foliation within the main foliation (S2).
D2 stage: this tectonic phase is the most important deformation of the Massa Unit which is linked with E-NE vergent isoclinal folds. The S2 clevage dips normally towards W-.SW and it contains a WSW/ENE-trending mineral and extension lineation (L2).
Chloritoid, kyanite and monazite crystals grew along the S2 clevage.
D3 stage: the event D3 is characterized of two types of fold: the first one are W/SW-vergent folds associated with a nearly subhorizontal crenulation cleavage while the second one are folds with dipping axial planes. The A3 axes mainly trend NNW/SSE. The analysis by optical and electron microprobe allowed to confine the peak of metamorphic conditions, which have been estimated around 450-500°C e 6-9 kbar (Jolivet et al., 1998; Franceschelli & Memmi, 1999; Molli et al., 2000), between post-D1 and pre-D3 phases.
In situ U-Th-Pb geochronological analysis was carried out on monazite crystals from the sample 10 and 22 using a LA-ICP-MS.
In situ U-Th-Pb geochronology of monazite in polished thin section (samples 10 and 22) was conducted using a LA-ICP-MS. Since the common Pb concentration was high, three U-Th-Pb systematic (208Pb/232Th, 207Pb/235U and 206Pb/238U) have given discordants ages. The effects of the common Pb were corrected using Tera-Wasserburg concordia diagrams.
On Tera-Wasserburg plot about the sample 10, it was not recognized any isotopic-ratio trend with meaningful lower intercept age, while on Tera-Wasserburg plot about the sample 22, three isotopic-ratio trends with meaningful lower intercept age were recognized: 21,1±2,8Ma 18,1±1,4 Ma and 16,5±2,7Ma. These different intercept ages are associated to different microstructure in the monazites (for example different grain orientations respect to S2 foliation or the presence of a internal foliation made by quartz inclusion). Inside the oldest
monazites (with intercept age of 21,1±2,8Ma) it is possible to recognize a internal foliation and, in many cases, this are oriented at high angle respect the S2 foliation. The youngest monazites (with intercept age of 18,1±1,4 and 16,5±2,7Ma) are normally oriented parallel to S2 foliation.
In conclusion, considering the geological dates, in particular the direction of tectonic transport from SW to NE during the D2 event and the geochronological ages, it is possible to correlated the oldest ages with the last underthrusting stages of the continental Apula crust and with the reaching of pressure peak. On the other hand, the youngest ages are refered to syn-collisional exhumation of the Unit Massa during the D2 phase.
RIASSUNTO
Questo lavoro di tesi è stato condotto sull’Unità di Massa affiorante sul versante occidentale delle Alpi Apuane e più precisamente nella zona compresa tra Seravezza e il Monte Folgorito. L’obbiettivo di questo lavoro è stato quello di porre nuovi vincoli geologici e geocronologici (mediante datazioni su monaziti attraverso il sistema U-Th-Pb) all’evoluzione dell’Unità di Massa e più precisamente alla sua storia esumativa.
È stato effettuato un rilevamento geologico-strutturale alla scala (1:5000), e dall’analisi meso-e microstrutturalmeso-e sono stati riconosciuti trmeso-e principali meso-evmeso-enti dmeso-eformativi duttili:
Fase D1: è visibile solo alla microscala ed è rappresentata da una foliazione relitta all’interno della foliazione principale (S2).
Fase D2: è la principale fase deformativa presente nell’Unità di Massa, è legata allo sviluppo di pieghe isoclinali E-NE vergenti con sviluppo di una foliazione di piano assiale (S2) e una lineazione d’estensione (L2) entrambe con immersione principalmente verso W-SW. Durante questo evento deformativo oltre alla blastesi dei minerali indicatori del picco metamorfico, cianite e cloritoide, cristallizza anche la monazite.
Fase D3: durante questo evento deformativo si sono sviluppate due tipologie di pieghe F3 entrambe con assi orientati NNW/SSE; la prima con piano assiale sub-orizzontale e vergenza verso W-SW e la seconda con piani assiali sub-verticali. La foliazione S3 può essere classificata come un clivaggio di crenulazione.
Dall’ analisi delle sezioni sottili al microscopio ottico è stato possibile confinare le condizioni di picco metamorfico, stimate da diversi autori tra i 450-500°C e 6-9 Kbar(Jolivet et al., 1998; Franceschelli & Memmi, 1999; Molli et al., 2000), tra la fase post-D1 pre-D3.
Le analisi geocronologiche in situ effettuate mediante LA-ICP-MS, hanno evidenziato nelle monaziti datate (sezioni 10 e 22) la presenza di un elevato contenuto di Pb comune e come conseguenza le età ottenute attraverso le tre sistematiche (208Pb/232Th, 207Pb/235U e 206Pb/238U) sono risultate essere discordanti. Attraverso il diagramma di Tera-Wasserburg (nel quale vengono proiettati i rapporti isotopici 207Pb/206Pb su 238U/206Pb) è stato possibile eliminare l’effetto prodotto dal Pb comune.
Il diagramma Tera-Wasserburg ottenuto dalla sezione 10 non ha mostrato comunque nessun
trend di rapporti isotopici con età d’intercetta inferiore significative a causa della forte
dispersione di punti; al contrario quello ricavato per la sezione 22 ha permesso di riconoscere tre diversi allineamenti di rapporti isotopici le cui età d’intercetta sono risultate essere: 21,1±2,8Ma, 18,1±1,4 Ma e 16,5±2,7Ma. Queste differenti età sono giustificate anche da differenze microstrutturali delle monaziti stesse (quali ad esempio diversa orientazione delle monaziti rispetto alla S2 o il riconoscimento di una foliazione interna marcata da inclusioni per lo più di quarzo). Nelle monaziti più antiche, quelle di 21,1±2,8Ma, è infatti possibile riconoscere una foliazione interna e, nella maggior parte dei casi, risultano disposte ad alto angolo rispetto alla foliazione S2, al contrario quelle più giovani, a 18,5±1,4 Ma e 16,5±2,7 Ma, sono normalmente disposte parallelamente alla foliazione S2.
In conclusione, tenendo presente sia i dati raccolti dal rilevamento geologico strutturale, in particolar modo la direzione di trasporto tettonico da SW verso NE associato alla fase D2, che i dati geocronologici ottenuti, è possibile correlare le età più antiche alle ultime fasi di approfondimento della crosta continentale Apula ed al raggiungimento del picco barico. Al contrario le età più giovani, sono da riferirsi alle prime fasi di esumazione sin-collisionale dell’Unità di Massa.
INTRODUZIONE
L’obbiettivo di questo lavoro è stato quello di porre nuovi vincoli temporali all’evoluzione tettonometamorfica delle Alpi Apuane e più precisamente alla storia tettonica dell’Unità di Massa mediante delle datazioni geocronologiche su monaziti.
La parte iniziale di questo lavoro è consistita in un rilevamento di campagna alla scala (1:5000) della zona conosciuta come Alta Versilia ( quest’area è individuabile sulla Carta Tecnica Regionale in quattro Elementi: 260034 Querceta, 260031 Seravezza, 249153 Montignoso, 249152 Azzano). Lo scopo è stato quello di individuare sul terreno le diverse fasi deformative e di raccogliere campioni orientati sui quali è stato condotto successivamente uno studio, al microscopio ottico, atto a stabilire i rapporti blastesi-deformazione dei principali minerali costituenti ed in particolare di quelli indicativi del picco metamorfico (cianite e cloritoide).
Al microscopio ottico sono state individuate le sezioni sottili più promettenti per la presenza di monaziti (campioni 10 e 22) ed il sito microstrutturale da esse occupate.
Dato che le monaziti, al microscopio ottico, possono essere facilmente scambiate con gli zirconi per poter discriminare con certezza i due minerali queste sezioni sono state analizzate al microscopio elettronico a scansione (SEM) presente presso il presso il Dipartimento di Scienze della Terra di Pisa.
Le monaziti così individuate, dopo un’accurata scelta in base alle dimensioni, presenza di zonature e alla presenza di inclusioni o fratture, sono state analizzate attraverso il sistema U-Th-Pb mediate un LA-ICP-MS (Laser Ablation Inductively Coupled Mass Spectrometry ) presso l’istituto di Geoscienze e Georisorse di Pavia.
