Capitolo 3
Inquadramento geologico locale.
3.1 Roses.
de Creus, costituisce l’esposizione più orientale di granitoidi intrusivi lungo la Pyrenean Axial Zone (fig. 1). Costituisce un piccolo corpo (5x2Km) messo in posto all’interno di una successione sedimentaria Paleozoica caratterizzata da una foliazione penetrativa associata a un metamorfismo regionale di basso grado. Vicino al contatto con la granodiorite, i metasedimenti sono caratterizzati da un metamorfismo di contatto con la formazione di scisti macchiettati e cornubianiti.
L’incassante metasedimentario della granodiorite comprende due successioni distinte, dal basso verso l’alto:
1. una successione di scisti e quarziti sormontata da filladi nere;
2. una successione eterogenea interstratificata di microconglomerati, filladi ricche in muscovite, metagrovacche e rocce feldspatiche ad anfibolo di possibile origine vulcano-sedimentaria; il tutto è sormontato da una serie di marmi impuri e marmi massivi dolomitici. La seconda successione è simile alle successioni dell’Ordoviciano sup., descritte nel NE della penisola iberica e dei Pirenei. Per questo è stato supposto che i metasedimenti di Roses abbiano la medesima età (Carreras e Losantos, 1983).
L’incassante mostra una storia deformativa ercinica polifasata caratterizzata da una prima fase che sviluppa un clivaggio subparallelo alla stratificazione che viene correlato con la foliazione regionale riconosciuta nell’area, e da una seconda fase che genera un clivaggio di crenulazione distribuito in maniera non omogenea posteriore al metamorfismo di contatto.
La struttura tettonica più antica riconosciuta nella granodiorite è un fabric magmatico definito da un’orientazione preferenziale dei feldspati subedrali e da un debole allineamento di minerali mafici (biotite, anfibolo).
Secondo Carreras, (1973), la granodiorite si è messa in posto, come altri corpi granitoidi della zona assiale, durante o poco prima l’ultima fase di piegamento. Carreras (1973) e Carreras e Losantos (1983) hanno infatti dimostrato come una deformazione successiva all’intrusione interessi tutti i tipi di roccia nell’area di Cap de Creus. In questa area i domini a basso strain, foliati e poco piegati, e quelli ad alto strain, con pieghe strette o isoclinali che traspongono la foliazione, hanno una transizione continua.
Il corpo principale della granodiorite esibisce una deformazione eterogenea testimoniata dalla formazione di shear zones duttili, fragili-duttili e fragili.
Queste shear zones, che contengono pieghe minori con l’asse parallelo agli assi delle fasi di crenulazione tardive nei metasedimenti (Carreras e Losantos 1983), si sono formate in facies di scisti verdi in condizioni metamorfiche di bassa T.
Gli eventi di piegamento hanno controllato la messa in posto di uno sciame di dicchi aplitico-pegmatitici sintettonici (i quali ricadono nel dominio di high strain) boudinati e/o piegati in relazione alla loro orientazione nel campo di strain. Un sistema tardivo di shear zones fragili
Fig. 2 Assetto geologico della granodiorite di Roses nell’area studiata. La mappa strutturale mostra le tracce delle shear zones maggiori nella figura in alto, mentre in basso è raffigurata la sezione attraverso la granodiorite (fig. modificata da Carreras et ali, 2004).
La granodiorite di Roses, così come quella di Rodes e di La Jounquera, mostra un fabric planare penetrativo (Sgm= gneissic-mylonitic foliation) molto marcato, sviluppato in maniera eterogenea in condizioni metamorfiche in facies di scisti verdi (fig. 2) con un trend predominante NW-SE e un’immersione molto accentuata verso SW. Occasionalmente si presentano immersioni verticali o inclinate verso NE, che riflettono una disposizione a ventaglio della foliazione milonitica. I poli delle superfici della foliazione gneissico-milonitica con andamento anastomizzato o a ventaglio si disperdono lungo un grande cerchio, il cui polo coincide con la direzione di allungamento, in accordo con quanto documentato nei granitoidi soggetti ad una deformazione per taglio semplice (Simpson 1981).
La lineazione di allungamento mineralogico nella porzione milonitizzata è costituita dall’allungamento di quarzo e plagioclasio e dall’isorientazione di biotite e anfibolo, ed ha un’orientazione circa parallela all’asse delle piccole pieghe di crenulazione di seconda fase che interessano la foliazione milonitica e ai limiti delle zone di taglio. Eventi deformativi separati non possono spiegare queste geometrie, che vengono interpretate come il risultato di una deformazione progressiva.
Inoltre, la lineazione di allungamento mineralogico nei dicchi ricchi in quarzo vicino al limite granodiorite-metasedimenti e la foliazione regionale del corpo granodioritico principale sono parallele all’asse delle pieghe della fase de formativa documentata nei metasedimenti.
Il processo di milonitizzazione viene imputato all’orogenesi ercinica per due motivi principali: 1
1)) le miloniti sono tagliate da dicchi basici indeformati datati dal Trias sup. al Giurassico inf. (Carreras, 1982);
2
2)) le granodioriti mostrano delle caratteristiche mineralogiche e microstrutturali che indicano una deformazione in facies scisti verdi, sconosciuta in questa area per la deformazione alpina (Carreras e Losantos, 1983).
L’orientazione delle strutture Varisiche nella granodiorite di Roses è sottoposta a un locale rovesciamento di tipo Alpino. Questo accade lungo tutto il confine sud del Pyrenean Axial Zone e fa si che alcune zone di taglio destre inclinate verso NE appaiano come sinistre.
La granodiorite indeformata è costituita principalmente da quarzo, plagioclasio, k-feldspato, biotite ed orneblenda.
In sezione sottile la granodiorite deformata è composta da quarzo, oligoclasio-andesina, k-feldspato, biotite e orneblenda, con epidoto (clinozoisite) e allanite come minerali accessori comuni. La biotite
La granodiorite è ricca di enclaves micro-quarzo-dioritiche che occasionalmente si addensano fino ad occupare il 50% in volume della roccia e che mostrano localmente un’orientazione preferenziale di forma che fa pensare a una tessitura primaria di flusso magmatico legata alla messa in posto. Le enclaves sono generalmente appiattite e mostrano un’orientazione preferenziale circa parallela alla foliazione magmatica, la quale è poco o per niente deflessa nel loro intorno, fattore che ci indica la scarsa differenza di competenza tra le due rocce.
Molte miloniti si formano in condizioni metamorfiche in facies scisti verdi con una forte ricristallizzazione del quarzo e neoformazione di clorite, albite mica bianca ed epidoto mentre alcune shear zone contengono bande, fino a qualche metro di spessore, all’interno delle quali le miloniti sono del tutto prive di quarzo e presentano cristalli albite-clorite. Questa variazione mineralogica e chimica può essere avvenuta lungo zone con una circolazione di fluidi canalizzata, probabilmente dovuta alla contemporaneità delle intrusioni di dicchi e vene quarzitiche con la milonitizzazione. Carreras e Losantos (1983) riportano la presenza di miloniti a clorite-albite senza quarzo in alcune zone della granodiorite di Roses, con grandi percentuali di minerali mafici e piccole proporzioni di xenoliti sedimentari.
La milonitizzazione della granodiorite è sempre caatterizzata da:
• una forte eterogeneità della deformazione marcata da una notevole riduzione di grana. I cristalli di feldspato all’interno di questa granodiorite deformata e localmente ridotta in milonite sono fratturati e ridotti a porfiroblasti più o meno arrotondati, mentre il quarzo e i minerali mafici, spesso alterati in epidoto e clorite, si deformano duttilmente tramite ricristallizzazione dinamica. Un tipico esempio è situato nella parte più a W dell’affioramento di Canyelles (fig. 3). La rilevante riduzione di grana è associata all’indebolimento della roccia, tramite processi di strain softening associati alla blastesi di muscovite (White et al., 1980).
• un parziale cambio nell’associazione mineralogica con blastesi di clorite, epidoto, albite e ricristallizzazione di quarzo.
I dicchi sono deflessi dalle shear zones e piegati blandamente, con assi e piani assiali paralleli alla foliazione magmatica.
Carreras et al., (2004), hanno individuato tre stadi nella storia reologica dello stock granodioritico: • quando i dicchi si intrudono il fuso cristallino era prossimo a concludere la cristallizzazione
e probabilmente era al di sotto della frazione critica per il flusso magmatico. Questo fatto non sarebbe coincidente con il cambio reologico della roccia, sperimentalmente associato a un cambio repentino delle condizioni di risposta della roccia. Più probabilmente l’alta pressione dei fluidi, provocata dalla presenza di fluidi saturi in H2O, ha favorito il
riempimento delle fratture di tensione compatibili con il campo di deformazione attivo durante gli eventi precedenti e successivi con il fuso residuale. Inoltre un incremento dello strain rate potrebbe aver facilitato le rotture fragili locali;
• il passaggio in condizioni di bassa temperatura da regimi duttili a fragili nelle rocce granitiche, quando lo shearing duttile viene sostituito dalla formazione di faglie distinte. La maggior parte della deformazione è accomodata durante la fase duttile (fabric magmatico, shear zones, deformazione HT solid state) mentre la deformazione fragile ha una portata trascurabile rispetto a quella totale;
piegamenti e/o boudinage per deformazione progressiva, anche in relazione alla loro orientazione.
Il fabric magmatico è meno evidente di quello milonitico, infatti i valori medi della magnitudine del raccorciamento orizzontale accomodato precedentemente alla messa in posto dei dicchi sono poco più bassi di quella del raccorciamento accomodato nella fase di deformazione milonitica (Carreras et al., 2004). Secondo Carreras et al. (2004) la fase definita post-dyke ha valori di raccorciamento pari al 45% mentre il pre-dyke arriva fino al 30%, valori stabiliti dal movimento accomodato lungo le zone di taglio. La granodiorite ha però un raccorciamento del 60%, ben inferiore al 75% dedotto dalla somma delle due fasi ammettendo il caso in cui siano coassiali e sovrapposte.
Queste eventi deformativi si sviluppano sotto T diverse e sono nettamente separate nel tempo dalla messa in posto dei dicchi aplitico-pegmatitici. Tuttavia la presenza di fabric di HT relativi al piegamento blando dei dicchi (con piano assiale parallelo alla foliazione magmatica e milonitica) indica una continuità nella deformazione tra lo stadio magmatico e quello milonitico, con una quasi stabilità circa l’orientazione della direzione di raccorciamento regionale.
In questo modo non c’è ragione dell’esistenza di un regime estensionale per spiegare la messa in posto dei dicchi. Le strutture osservate nello stock granodioritico di Roses sono sviluppate durante il raffreddamento sintettonico e rivelano una deformazione continua da condizioni di HT a LT. Ad alte temperature la deformazione è distribuita più omogeneamente, mentre il calo progressivo di T provoca un pattern di deformazione non omogeneo dovuto all’alta concentrazione di strain nelle zone di taglio.
Un cambio nella reologia della roccia è capace di spiegare le strutture rilevate e il pattern di strain. La deformazione post dicco è principalmente legata allo sviluppo di shear zones che interessano sia i dicchi leucogranitici che la granodiorite. Le zone di taglio, organizzate in networks anastomizzati di spessore variabile da pochi mm a più di 500 m, mostrano orientazioni NW-SE e fortemente inclinate verso NE (fig. 4).
Il senso di movimento sinistro è dedotto dalla deflessione all’interno della foliazione delle zone di taglio, dall’offset nei dicchi aplitici, da shear bands e più raramente da porfiroclasti σ.
Sebbene tutte le zone di taglio si siano formate allo stato solido in facies scisti verdi, è stato osservato un tipo particolare: un network complesso di zone di taglio centimetriche con iniettato un materiale isotropo granitico a grane fine. Questa particolarità rappresenta i momenti iniziali di una
Alle terminazioni delle zone di taglio sono associate alcune strette fratture con cataclasiti, che tagliano le shear zones duttili. Sebbene le terminazioni delle fratture fragili nelle zone di taglio avvengono insieme alla propagazione delle shear zones stesse, quelle di tipo cross-cutting rappresentano l’ultimo evento delle granodioriti.
Formano set coniugati, ma a differenza delle zone di taglio duttili, le brittle factures coniugate si ritrovano sempre ad angolo acuto rispetto alla direzione del raccorciamento, con l’asse principale di compressione circa N-S. L’orientazione finale della direzione di compressione è simile a quella del fabric magmatico, la messa in posto dei dicchi e le tarde zone di taglio.
Le piccole vene granodioritiche che si intrudono nei metasedimenti sono a volte piegate con gli assi paralleli a quelli delle ultime pieghe e crenulazioni nelle filliti.
All’interno delle aree meno deformate si ritrovano strette s.z. con un’orientazione più variabile, come alcune s.z. destre che occasionalmente tagliano le precedenti sinistre. L’età relativa di questi due tipi di s.z. non è uniforme in tutto l’affioramento, perché in alcune porzioni le s.z. sinistre tagliano le destre, mentre raramente sono osservati sistemi coniugati, anche se in ognuno dei quali si può evincere che lo spostamento di un set precede all’altro. In ogni caso la s.z. più giovane, qualsiasi sia il suo senso di movimento, tende ad essere meno spessa della precedente e spesso termina in fratture fragili.
Lo sviluppo degli gneiss all’interno delle s.z. di più di 1 metro di spessore è comunque eterogeneo. Ne esistono vari esempi, come una s.z. sinistra ampia 2 metri composta di un grande numero di s.z. centimetriche distinte più piccole e tutte formano un reticolo anastomizzante nella roccia meno deformata. Ognuna di queste piccole zone ha un movimento sinistro insieme al fabric più debole tra le zone a più alto strain che tende a isorientarsi a circa 45° rispetto al trend generale delle s.z. maggiori. Fasce di taglio simili a quelle piccole già descritte in precedenza si trovano nelle larghe zone dove la deformazione è più accentuata. Sebbene queste shear bands siano chiaramente successive allo sviluppo della granodiorite foliata, esse hanno sempre lo stesso senso di movimento della s.z. maggiore alla quale sono associati, il che suggerisce che sia la foliazione sia lo sviluppo delle shear bands sia avvenuto in diversi stadi della stessa fase deformativa.
Le pieghe nei metasedimenti incassanti e le shear zones nella granodiorite sono un esempio di come due differenti litologie con due reologie distinte rispondono in maniera diversa allo stato di deformazione applicato.
Sebbene non ci siano prove conclusive per vincolare il regime deformativo responsabile della deformazione sintettonica nel sito di Roses, dalla correlazione con la vicina catena tettono-metamorfica settentrionale di Cap de Creus, nella quale le cinematiche sono documentate, è stato dedotto un regime transpressionale.
In più questa deduzione è in accordo con Gleizes (1998 b) il quale indica come principale assetto tettonico il transpressionale destro per la messa in posto dei batoliti granitoidi nella zona Varisica dei Pirenei.
