134
V.3 Caso 3: Monte Fico (LI)
L’edificio tettonico dell’isola d’Elba è suddiviso, come già descritto (§III.2.3), in cinque unità strutturali tradizionalmente chiamate “Complessi”. I tre inferiori affiorano nella parte orientale dell’isola e sono stati attribuiti alle unità Toscane, mentre i due superiori alle Unità Liguri. Il Complesso II è interessato da metamorfismo epizonale di età alpina sul quale si sovraimpongono gli effetti termometamorfici degli stock neogenici. Dal basso verso l’alto si individuano le seguenti formazioni: scisti macchiettati e porfiroidi e scisti porfirici, calcari dolomitici a cellette, marmo, calcescisti e filladi calcarifere con calcescisti (Barberi et al., 1969). La porzione basale ha età Paleozoica, mentre per la successione carbonatico-filladica esistono pareri discordanti. Alcuni la interpretano come correlata alle formazioni mesozoico-terziarie metamorfiche (Keller & Pialli, 1990); altri hanno proposto un’età paleozoica (Pandeli & Puxeddu, 1990); altri ancora, in base al ritrovamento di un’associazione fossilifera del Cretaceo Inferiore (Duranti et al., 1992), le correlano alle unità liguri del Complesso IV, interessate dal metamorfismo legato alle intrusioni neogeniche; infine, secondo Bortolotti et al. (2001), queste formazioni corrisponderebbero agli Schistes Lustrés della Corsica Alpina, inclusa la scaglia di serpentiniti foliate al tetto del Complesso II, deformata durante il metamorfismo di alta pressione e bassa temperatura.
Nell’area di Monte Fico (Rio Marina, Elba Orientale, Livorno), affiorano le suddette serpentiniti (fig. V.123).
Il terzo sito di studio è una cava dismessa e ripristinata aperta sul versante sud-occidentale di Monte Fico.
La cava di Monte Fico è stata sottoposta ad un ripristino che ne ha comportato il rimodellamento morfologico tramite gradoni con “alzate” pari a 4 metri circa e il reimpianto di flora autoctona tipica della macchia mediterranea (fig. V.124). Il sito si presenta in discrete condizioni ed il lavoro di terreno è risultato agevole.
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Fig. V.123: Particolare della zona di Monte Fico, dalla carta geologica dell’Elba centrale e orientale in scala 1:15.000 (Babbini et al., 2001).
Fig. V.124: La cava di Monte Fico
V. 3. 1 Lavoro di terreno
Nella cava di Monte Fico sono presenti peridotiti tettonitiche (fig. V.125), derivate dal mantello sub-oceanico, localmente foliate ed intensamente serpentinitizzate. In affioramento le numerose fratture di spessore millimetrico risultano riempite di mineralizzazioni lamellari di serpentino, che assumono morfologia fibrosa e spessori maggiori in corrispondenza delle zone di taglio (fig. V.126).
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Fig. V.125: Esposizioni di rocce serpentinitiche della cava di Monte Fico
Fig. V.126: Zone di taglio e mineralizzazioni ad esse associate
Le serpentiniti presentano inoltre vene compatte di colore verde, numerose superfici caratterizzate da spalmature di minerali fibrosi attribuibili al serpentino e vene con morfologia che varia da lamellare a fibrosa del tipo slip fibers (fig. V.127).
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Fig. V.127: Vene massive (sx) e spalmature di mineralizzazioni lamellari (dx)
Il riempimento delle vene, sia che si presenti fibroso o lamellare, alla mesoscala appare caratterizzato da rigidità, tanto che il sito di studio, ad una prima analisi, non sembra presentare elementi in grado di generare un eventuale rischio per la salute.
Nelle serpentiniti sono presenti rari livelli dunitici e sono intrusi degli sporadici filoni di gabbro; i filoni individuati nell’intero affioramento sono meno di dieci e hanno spessori variabili da pochi centimetri a qualche decimetro. Pertanto l’affioramento può essere considerato costituito esclusivamente da serpentiniti (fig. V.127).
Fig. V.128: Filoni di gabbro
Il lavoro di terreno ha previsto una campagna di misure per definire la posizione nello spazio della giacitura delle vene
138 È stato ottenuto un unico set di dati ed una rappresentazione di densità dei poli sul reticolo stereografico polare (fig. V.129).
Fig. V.129: Steronet delle vene
L’elaborazione statistica delle misure raccolte mette in evidenza un’orientazione principale, essenzialmente orizzontale e suborizzontale, e due sistemi coniugati con giacitura subverticale e con direzione, rispettivamente, NE-SW e NW-SE.
Evidenze di campagna mostrano come le vene suborizzontali taglino le vene subverticali (fig. V.129).
139 V.3.2 Caratterizzazione mineralogica e petrografica
Le rocce serpentinitiche di Monte Fico e le relative vene sono state campionate ai fini della caratterizzazione mineralogico-petrografica; sulla base delle loro caratteristiche mesoscopiche sono stati prelevati campioni di:
serpentiniti con vene millimetriche fibrose bianche e lamellari verdi, serpentiniti con vene verdi compatte,
serpentiniti con vene centimetriche lamellari e fibrose (zone di taglio), livelli dunitici
filoncelli di gabbro
I campioni sono stati caratterizzati come di seguito:
• le sezioni sottili dei campioni sono state osservate al microscopio polarizzatore per studiarne la microstruttura e per riconoscere i differenti minerali ed individuare quelli dall’aspetto fibroso;
• le vene sono state analizzate al diffrattometro a raggi X sia con camera Gandolfi che Bragg-Brentano per la completa caratterizzazione mineralogica;
Serpentiniti con vene millimetriche fibrose bianche e lamellari verdi
La roccia presente nella cava risulta pervasa da vene millimetriche di aspetto lamellare, talvolta fibroso. Dall’analisi in microscopia ottica delle sezioni sottili dei campioni di queste rocce è evidente come la serpentinizzazione sia pervasiva, anche se sono sempre individuabili relitti di fenocristalli di pirosseno (fig. V.131); tali relitti si presentano talvolta deformati (fig. V.132). Sono diffuse vene fibrose che si sovraimpongono alla
mesh structure, che caratterizza l’incassante, e ai pirosseni (fig. V.133).
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Fig. V.132: Pirosseno serpentinizzato deformato
Fig. V.133: Dominio con struttura mesh, bastiti e vene fibrose
Sono state effettuate analisi in diffrattometria a raggi X di campioni di vene fibrose millimetriche e tutti i campioni analizzati sono risultati appartenere al gruppo mineralogico del serpentino, in particolare al crisotilo (fig. V.134), minerale considerato amianto.
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Fig. V.134: Diffrattogramma di una vena millimetrica cross-fiber di crisotilo
Serpentiniti con vene verdi compatte
Più rare, ma comunque presenti nel sito di studio, sono le vene isotrope. L’analisi in sezione sottile della roccia che le ospita mostra, per quanto riguarda l’incassante, una situazione quasi analoga alla precedente, tranne per la presenza di pirosseni che in questi campioni si mostrano talvolta meno serpentinizati (fig. V.135). Sono presenti vene fibrose che tagliano i minerali primari e spinelli caratterizzati da un bordo di reazione (fig. V.136). Le vene isotrope sono caratterizzate da evidenti bande parallele alle pareti della frattura che le ospita (fig. V.137).
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Fig. V.135: Fenocristallo di pirosseno e spinello con bordo di reazione
Fig. V.136: Dominio caratterizzato da una vena isotropa di serpentino a bande, vene fibrose di crisotilo che sembrano tagliare la vena isotropa e spinelli
Le analisi in diffrattometria a raggi X sulle vene isotrope hanno evidenziato una composizione intermedia tra lizardite e crisotilo (fig. V.137).
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Fig. V.137: Diffrattogramma di vena isotropa di serpentino (in nero i picchi comuni a crisotilo e lizardite, in azzurro i picchi realtivi alla lizardite e in rosso quelli relativi al crisotilo).
Serpentiniti con vene centimetriche lamellari e fibrose (zone di taglio)
Le numerose zone di taglio, presenti nella cava oggetto di studio, presentano mineralizzazioni ad esse associate con morfologia che varia da lamellare a fibrosa. Come accennato in precedenza, le mineralizzazioni appaiono rigide e apparentemente non in grado di rilasciare fibre.
Le serpentiniti presenti in queste zone differiscono dalle precedenti in base al grado di serpentinizzazione. Difatti, a fianco di domini serpentinizzati, caratterizzati da una tessitura a setaccio, si hanno domini poco serpentinizzati, nei quali è possibile riconoscere le fasi primarie (olivina, pirosseni) (fig. V.138-139-140).
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Fig. V.138: Dominio di serpentinite non completamente serpentinizzato
Fig. V.139: Pirosseni
Fig. V.140: Pirosseni tagliati da vene fibrose
Talvolta i pirosseni più serpentinizzati si possono presentare, come già notato in altri campioni, come fenocristalli deformati (fig. V.141).
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Fig. V.141: Pirosseno serpentinizzato deformato
Gli spinelli presenti nei campioni di queste rocce mostrano, più o meno marcatamente, dei bordi di reazione (fig. V.142-143).
Fig. V.142: Spinello con bordo di reazione
146 Caratteristica comune alle serpentiniti di Monte Fico è la presenza di vene fibrose posteriori alla messa in posto degli altri elementi (fig. V.144). Generalmente il riempimento di queste vene è parallelo alle pareti delle fratture (slip-fiber vein), ma sono presenti anche vene accresciutesi perpendicolarmente alle pareti delle fratture
(cross-fiber vein) (fig. V.145).
Fig. V.144: Dominio caratterizzato da relitti di olivina e vene di serpentino.
Fig. V.145: Dominio con vene di serpentino
La preparazione dei campioni di vene per le analisi in diffrattometria a raggi X ha messo in evidenza come gran parte delle vene, sia lamellari che fibrose, generalmente del tipo slip-fiber, alla scala del campione a mano, una volta frammentate, si riducevano in fibre asbestiformi (fig. V.146).
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Fig. V.146: Fibre di crisotilo provenienti da vene delle zone di taglio
Le analisi in diffrattometria a raggi X mostrano come la maggior parte delle vene analizzate siano composte da crisotilo, dato confermato dalla morfologia delle vene alla microscala. Alcuni campioni, 2 sui 5 analizzati, presentano anche talco e dolomite (fig V.147).
148 Livelli dunitici e filoni di gabbro
I livelli dunitici si presentano in sezione sottile con le strutture primarie completamente obliterate dalla serpentinizzazione. Si rilevano rare vene submillimetriche di serpentino (fig. V.148).
Fig. V.148: Vena nella dunite
In sezione sottile i gabbri si presentano estremamente alterati e, come per le duniti, non si riconoscono i minerali primari. Si tratta probabilmente di gabbri metasomatizzati (rodingiti). Al contatto tra gabbri e l’incassante sono presente dei cristalli aghiformi di anfibolo (fig. V.149-150) e si nota come anche i pirosseni adiacenti al contatto, ai bordi, presentino gli stessi cristalli di anfibolo (fig. V.151).
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Fig. V.150: Cristalli aghiformi di anfibolo
Fig. V.151: Pirosseno alterato ad anfibolo, tagliato da vene di serpentino fibroso
La presenza di quest’anfibolo non desta particolare interesse rispetto agli obiettivi del presente lavoro, in quanto i gabbri sono molto rari e di dimensioni nettamente ridotte rispetto all’ampiezza dell’affioramento in esame e quindi non rappresentativi dell’area di studio. Per questa ragione, oltre a segnalarne la presenza e la localizzazione, non è stata approfondita la natura di questi minerali.
V.3.3 Descrizione microstrutturale delle vene
Le serpentiniti di Monte Fico si presentano piuttosto omogenee in tutto l’affioramento sia per aspetto macroscopico che per tessitura al microscopio. Le sezioni sottili dei campioni mostrano la presenza di numerose vene di serpentino, dato confermato dalle analisi in diffrattometria a raggi X. Tali vene sono prevalentemente del tipo slip-fiber. Vene millimetriche e submilimetriche del tipo cross-fiber sono pervasive e tagliano i minerali
150 primari. Sono presenti inoltre vene con riempimento isotropo caratterizzate da bande parallele alle pareti della frattura ospitante.
Si possono quindi distinguere tre tipologie di vene, rispettivamente: 1) vene fibrose a crisotilo cross-fiber,
2) vene isotrope (crisotilo + lizardite), 3) vene fibrose a crisotilo slip-fiber, 1) Vene fibrose a crisotilo cross-fiber
Si tratta di vene con spessore submillimetrico caratterizzate, a scala della sezione sottile, da rapide variazioni di spessore e da terminazioni del tipo single tapering. La morfologia di queste vene appare caratterizzata da fibre a bassa birifrangenza e direzioni da perpendicolari a sub-perpendicolari alle pareti della vena stessa. Queste caratteristiche morfologiche mostrano un’origine legata a meccanismi di crack-seal (Ramsay, 1980), con cristallizzazione di crisotilo regolata e controllata dagli stress attivi. Le relazioni tra le fibre e le pareti indicano di riempimenti di tipo antitassiale (antitaxial growth). La cristallizzazione non appare influenzata dalla tessitura della roccia, come indicato dalla presenza di vene che tagliano i pirosseni (fig. V.152).
Fig. V.152: Vena serpentino fibroso.
2) Vene isotrope (crisotilo + lizardite),
Si tratta di vene con spessori che variano da pochi millimetri a qualche centimetro. Lo spessore di queste vene non presenta, a scala della sezione sottile, considerevoli variazioni. Il riempimento risulta isotropo ed è caratterizzato da birifrangenza bassa e dalla presenza di marcate bande che ricalcano il profilo delle pareti della roccia ospitante (fig. V.153-154). Dalle analisi effettuate e in accordo con dati di letteratura
151 (Wicks & Whittaker, 1977; Andreani et al., 2004), tali vene sono composte sia da crisotilo che da lizardite.
Fig. V.153: Vena isotropa a bande di serpentino
Fig. V.154: Vena isotropa di serpentino con ai bordi vene fibrose di crisotilo
3) Vene fibrose a crisotilo slip-fiber
Le vene con riempimento slip-fiber dalle analisi mineralogiche sono risultate essere prevalentemente composte da crisotilo e sono caratterizzate da una fibrosità di natura asbestiforme se sottoposte a frammentazione. Queste vene si formano in fratture dove predominano i meccanismi di taglio semplice e le fibre, parallele alle pareti della vena, si sviluppano in strutture tipo releasing bands. Nelle sezioni sottili questa tipologia di vene risulta posteriore a quelle precedentemente descritte (fig. V.155).
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Fig. V.155: Vena slip-fiber di serpentino
Non è raro riscontrare vene che presentano una forma sigmoidale, a testimonianza dell’appartenenza di queste rocce a zone di taglio (fig. V.156-157).
Fig. V.156: Vene sigmoidali di serpentino
153 L’analisi delle sezioni sottili ha messo in evidenza dei rapporti relativamente sistematici e semplici tra i tre sistemi di vene. In affioramento e in sezione sottile le vene submillimetriche di crisotilo tagliano i minerali primari; non sono costanti i rapporti tra le vene isotrope e le vene fibrose; talvolta le isotrope sembrano tagliare le fibrose, mentre più spesso le vene cross-fiber di crisotilo attraversano quelle isotrope. Le vene di crisotilo del tipo slip-fibers sono le ultime in termini cronologici e sono tipiche delle zone di taglio.
V.3.4 Stima del materiale potenzialmente fonte di fibre
L’elevato grado di fratturazione delle rocce presenti nella cava di Monte Fico non permette di disporre di superfici tali per cui è possibile effettuare una quantificazione degli elementi potenzialmente fonte di fibre alla mesoscala, come è stato possibile nel primo caso di studio. Quindi, come nel secondo caso di studio, è stata impostata un’analisi esclusivamente alla microscala (fig. V.158).
Il metodo utilizzato è lo stesso illustrato nei paragrafi precedenti (§V.1.4, §V.2.4).
Le sezioni sottili prese in considerazione sono relative alle tutte le serpentiniti campionate.
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A: Immagine scansione sezione sottile B: Immagine a 8 bit
C: Quantificazione minima D: Quantificazione massima
Fig. V.158: Elaborazione dell’immagine della sezione sottile del campione MF2
Campione %Min %Max
MF2 10,99 76,65 MF4 32,49 55,13 MF6 24,73 49,1 MF7 0 50,9 MF8 16,28 89,09 MF10 58,91 75,77 MF12 13,73 57,89 MF13 24,06 88,41 MF14 17,54 32,18 MEDIA 21,75% 63,90% SD 17,74 19,51
155 La media dei dati ottenuti (tab. V.5) risulta come di seguito:
Media % degli elementi potenzialmente fonte di fibre alla microscala≅
22% al minimo 64% al massimo
V.3.5 Risultati
Nel sito di studio sono presenti quasi esclusivamente serpentiniti foliate che presentano rari livelli dunitici e sporadici filoni di gabbro di spessore generalmente centimetrico. Le serpentiniti sono fratturate e sono caratterizzate dalla presenza di vene e spalmature costituite da fasi minerali attribuibili al serpentino; tali fasi hanno una morfologia raramente fibrosa e generalmente lamellare, ma in entrambi i casi la morfologia appare rigida e non asbestiforme. È stato effettuato un rilevamento di dettaglio nel sito, il campionamento dei litotipi e delle vene, di cui è stata inoltre misurata la giacitura. Sono state effettuate analisi di laboratorio che hanno permesso di confermare la presenza di serpentino quale fase componente le vene; in particolare le vene lamellari sono composte principalmente da crisotilo, ma possono contenere lizardite; quelle fibrose sono risultate composte da crisotilo. Queste vene, una volta frammentate, hanno mostrato una morfologia asbestiforme e, dalle analisi in diffrattometria a raggi X, hanno evidenziato contenere talvolta anche talco e dolomite. In appendice 3 sono riportati tutti i dati diffrattometrici ritenuti significativi per il riconoscimento delle mineralizzazioni. Sezioni sottili dei campioni di roccia, oltre che per osservazioni di carattere petrografico, sono state utilizzate per valutare alla microscala, tramite analisi di immagine, la percentuale degli elementi potenzialmente fonte di fibre minerali, che risulta variabile tra il 22% e il 64%.
Questo sito, apparentemente, non presenta evidenti fattori di rischio, come fasi minerali particolarmente suscettibili alla liberazione di fibre. Ma, dalle analisi effettuate, la roccia risulta contenere vene riempite da minerali classificati amianto che hanno mostrato una morfologia asbestiforme. Pertanto costituisce un sito che, se perturbato, potrebbe essere fonte di fibre minerali dannose per la salute.
