Abstract

Geological and structural data obtained from detailed survey have been analyzed and described in this thesis. This work carried out during the October-December 2010 in the valley of the Kali Gandaki area in the Annapurna-Dhaulagiri range (Mustang, Western Nepal). The purpose of this work was to locate, mapping at a scale (1:14.600) and dating the Kalopani shear zone KSZ. This zone has been interpreted as a thrust out of sequence active at 13-15 Ma. The KSZ has developed high-grade metamorphism in the orthogneiss of unit 3 of the High Himalaya Crystalline (HHC). The analysis of microstructures and kinematics indicators has allowed to recognize that KSZ is a ductile shear zone with a sense of movement top-to SW. The milonitics foliation of the KSZ shows a heterogeneous development with local concentrations of strain.

In the Unit 3 four phases of deformation have been recognized and described at meso and micro-scopic scale. In the second phase D2 developed a pervasive foliation Sp (2) which transposes the previous deformation phases. The D3 deformation phase is characterized by open folds (kilometric scale) that fold the pervasive foliation Sp (2). The most recent deformation phase D4 (late) has produced a system of normal faults associated with extensional event which probably led to the development (in the Neogene) of the Thakkola graben in units of the Tethys Sea (located in the northernmost portion of the valley of the Kali Gandaki, Mustang, Western Nepal). A geochronological analysis of in situ monazite crystals were carried out to constrain the age of Kalopani shear zones. U-Th-Pb geochronological analysis was carried out on crystals of monazite from a sample of orthogneiss and garnet-mica schist collected along the KSZ. The results showed ages ranging from 49 to 28 Ma attributable to M1 metamorphic event (Eohimalayan). The oldest ages within pre-tectonics Sp (2) were determined in monazite garnet crystals while the relatively recent age are related to localized monazite crystals along the foliation Sp (2). These obtained ages are not related to the exhumation of the high Crystalline Himalaya at 23-17 Ma, these are classically contemporary of the action of the Main Central

Thrust and South Tibetan Detachment System.

In conclusion, the development of the milonitic foliation is not attributable to the activity of a strain refers to a "thrust out of sequence" as proposed by previous authors to about 13-15 (post MCT activation). The KSZ has been interpreted as a heterogeneous deformation that recorded partly Eo-Himalayan and exhumation of HHC before the activations of the Main Central Thrust.

Riassunto

In questo lavoro di tesi sono stati analizzati e descritti i dati geologico-strutturali ottenuti dal rilevamento geologico strutturale di dettaglio svolto nel periodo di ottobre -dicembre 2010 nella valle del Kali Gandaki nell'area dell'Annapurna-Dhaulagiri (Mustang, Nepal occidentale).

Lo scopo di questo lavoro è stato quello di localizzare, cartografare ad una scala dettagliata (1:14.600) e datare la zona di taglio conosciuta come Kalopani shear zone KSZ ed interpretata dagli autori precedenti come un thrust fuori sequenza attivo a 13-15 Ma. La KSZ si è sviluppata negli ortogneiss di alto grado metamorfico dell'unità 3 del Cristallino dell’alto Himalaya (HHC). L’analisi delle microstrutture e degli indicatori cinematici alla meso- e alla microscala hanno permesso di riconoscere che la KSZ è una zona di taglio duttile con senso di spostamento del tetto verso SW. La foliazione milonitica della KSZ mostra uno sviluppo etereogeneo con locali concentrazioni della defromazione su spessori decimetrici.

Nell'unità 3 sono state riconosciute e descritte quattro fasi deformative a scala meso e micro-scopica di cui la seconda fase D2 implica lo sviluppo di una foliazione pervasiva Sp(2) che traspone le fasi deformative precedenti. La fase deformativa D3 è caratterizzata da pieghe aperte a scala chilometrica che ripiegano la foliazione pervasiva Sp(2). La fase deformativa più recente D4 (tardiva) ha caratteristiche fragili ed ha prodotto un sistema di faglie normali associate probabilmente all'evento estensionale

che ha portato allo sviluppo (nel Neogene) del graben di Thakkola nelle unità della tetide (collocate nella porzione più settentrionale della valle del Kali Gandaki,Mustang, Nepal occidentale).

Per vincolare l’età della Kalopani shear zone sono state condotte analisi geocronologiche

in-situ su cristalli di monazite. Le analisi geocronologiche U-Th-Pb sono state condotte

su cristalli di monazite provenienti da un campione di ortogneiss e uno di micascisto a granato, raccolti lungo la KSZ.

I risultati hanno registrato età variabili da 49 a 28 Ma, riferibili almeno in parte all’evento metamorfico M1 (Eohimalayano). Le età più antiche sono state determinate in cristalli di monazite all’interno di granati pretettonici rispetto alla fase Sp(2), mentre le età relativamente più recenti sono legate a cristalli di monazite localizzati lungo la foliazione Sp(2). E’ da rimarcare che non sono registrate età riferibili alla esumazione del Cristallino dell’alto Hiamalaya a 23-17 Ma, classicamente rifeirte alla contemporanea azione del Main Central Thrust e del South Tibetan Detachment System.

In conclusione lo sviluppo della foliazione milonitica non risulta attribuibile alla attività di una deformazione riferibile ad un “thrust fuori sequenza” (cioè posteriore alla attivazione del Main Central Thrust) a circa 13-15 Ma come proposto dagli autori precedenti. Si tratta, invece, di una deformazione a carattere eterogeneo che ha registrato parte dell’evento Eo-himalayano e parte dell’inizio dell’esumazione del cristallino, prima della attività del Main Central Thrust.

1.INTRODUZIONE

La Kalopani shear zone KSZ è stata cartografata a partire dagli anni '90 da diversi autori (Vannay, Godin, Searle) come una zona di taglio con top verso SW. La KSZ definita da una scistosità pervasiva e dallo sviluppo di numerosi indicatori cinematici (foliazioni S-C,

shear bands ecc.) con orientazioni eterogenee e da porzioni milonitiche post-sin

metamorfiche all'interno degli ortogneiss dell'unità 3 dell'HHC. Lo scopo principale di questo lavoro di tesi è quello di definire la posizione e le relazioni che intercorrono tra la

Kalopani shear zone KSZ e le deformazioni presenti nel cristallino dell’alto Himalaya.

L'area oggetto di studio è particolarmente importante poiché grazie alla sua orientazione circa N-S la valle del Kali Gandaki permette di osservare un transetto completo attraverso le unità tettoniche himalayane. Nell'area di Kalopani si osserva la transizione tra le unità metamorfiche del Cristallino himalayano e le unità di basso grado della Tetide separate da una fascia duttile chilometrica: l' Annapurna Detachment

AD. La localizzazione di questi lineamenti tettonici è stata accompagnata dalla

compilazione di una carta geologico-strutturale a scala 1:14.600 dell'area.

Per ottenere questo scopo il lavoro di tesi è stato suddiviso in cinque fasi principali: • realizzazione di una base topografica in scala 1: 14.600 tramite google-maps ed

Acrobat Illustrator CS3; questa fase del lavoro è avvenuta prima della partenza

della campagna geologica.

• rilevamento geologico-strutturale di terreno; il rilevamento geologico si è svolto in un'areale di 30 km2 _{nei pressi del villaggio di Kalopani (Annapurna-Dhaulagiri}

Range, Mustang, Nepal).

• descrizione meso e micro-strutturale; in questa parte del lavoro sono state descritte, tramite l'analisi delle sezioni sottili, delle immagini delle strutture, e dei dati giaciturali, la composizione litologica, le fasi deformative (relazioni tra blastesi metamorfica e deformazione), la cinematica delle zone ad alto strain.

• analisi geocronologica U/Th/Pb su cristalli di monaziti provenienti da campioni raccolti nella zona di taglio KSZ. Questa fase del lavoro è preceduta dal riconoscimento al microscopio ottico ed al SEM dei cristalli di monazite che concorreranno alle analisi di datazione geocronologica tramite strumentazione LA-ICP-MS presso l’IGG-CNR di Pavia.

• rielaborazione ed informatizzazione dei dati strutturali e compilazione di una carta geologico-strutturale di dettaglio e relativo database tramite l'utilizzo del