RICERCA ITALIANA     

Evoluzione dei terreni gondwaniani e perigondwaniani nelle Variscidi delle Alpi Centro-Occidentali e del Massiccio Sardo-Corso.

Università degli Studi di Genova

Abstract

Il programma coordina studi sui basamenti Sudalpino occidentale, delle Alpi Marittime, Brianzonese, delle Alpi Liguri, Sardo-Corso. Nei due anni di durata del programma, a partire da analisi geologico - strutturali, petrologiche, petrochimiche e di sistematica isotopica si intende giungere a risultati significativi nei seguenti obiettivi:
i) Individuazione degli eventi magmatici cambro - ordoviciani e delle eventuali rocce associate e definizione del relativo contesto paleogeodinamico.
ii) Definizione e confronto dell'evoluzione tettonico - metamorfica che culmina con l'orogenesi varisica e, dove ne esistano evidenze, delle fasi estensionali e/o transtensili tardo-varisiche attraverso la ricostruzione delle strutture tettoniche e delle traiettorie PTt nei diversi settori considerati.
iii) Definizione di elementi magmatici sin- post-collisionali ed in particolare sin-tettonici agli eventi estensionali tardo-varisici.
iv) Analisi dei movimenti di rotazione e traslazione del blocco sardo - corso mediante dati strutturali e paleomagnetici.
Attraverso confronti con basamenti centro- e sud-europei il programma si propone di contribuire alla ricostruzione paleogeodinamica e palinspastica della storia paleozoica dell'areale circumediterraneo e di evidenziare le ancestralità strutturali che hanno giocato un ruolo fondamentale nella successiva evoluzione dei bacini oceanici tetidei e del sistema alpino-appenninico.
Il programma si avvarrà dello stretto coordinamento sul terreno ed in laboratorio di geologi strutturali, petrologi, geocronologi di diverse sedi e della collaborazione con laboratori qualificati e ricercatori di altre sedi italiane ed estere. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Luciano CORTESOGNO Università degli Studi di GENOVA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Nel quadro delle fasi distensive, convergenti e collisionali attraverso cui si sono strutturati i vari segmenti dell'orogene varisico in Europa, è ormai possibile evidenziare, almeno nei settori meridionali, un diacronismo in aree differenti e ipotizzare per alcuni settori l'esistenza di più cicli tettonici. La complessità dell'orogene varisico è in accordo con l'esistenza di più fasi di separazione, convergenza ed amalgamazione dei terreni perigondwaniani e della Laurasia. Obiettivo di questo programma è la ricostruzione degli eventi magmatici e metamorfici ma, dove possibile, anche dei caratteri deposizionali dei sedimenti associati, la loro successione temporale e la distribuzione paleogeografica tra il Cambrico finale-Ordoviciano inferiore ed il Carbonifero inferiore e medio. Le ricerche saranno svolte nel settore centro-meridionale dell'orogene compreso tra il basamento Sardo-Corso, le Alpi Liguri Marittime e Cozie fino alle unità austroalpine delle Alpi Retiche.
In particolare l'attività di ricerca dei singoli gruppi di lavoro sarà indirizzata a:
1. definire mediante analisi petrochimiche ed isotopiche il contesto genetico dei protoliti Cambro-Ordoviciani individuati nei vari segmenti della catena;
2. stabilire l'età radiometrica dei protoliti, principalmente attraverso datazioni U-Pb mediante SHRIMP su zirconi;
3. ricostruire attraverso studi di terreno e di laboratorio le relazioni tra eventi magmatici e processi tettono-metamorfici nei diversi settori, al fine di elaborare un modello tettonico dell'evoluzione post-collisionale della catena varisica nel blocco sardo-corso e nel Massiccio dell'Argentera.
4. determinare le condizioni di picco e l'evoluzione PT dei diversi eventi metamorfici riconosciuti, la loro distribuzione areale e i rapporti con la storia deformativa;
5. determinare le età radiometriche dei differenti eventi metamorfici mediante analisi SHRIMP su zirconi, e analisi 40Ar/39Ar su biotite ed orneblenda;
6. valutare, sulla base dei dati di paleomagnetismo riportati in letteratura e mediante esecuzione di una nuova serie di parametri magnetici, i movimenti di traslazione e rotazione dei frammenti continentali legati all'intensa tettonica tardo-varisica e alpina connessa allo sviluppo delle faglie trascorrenti. Dati paleomagnetici preliminari ed inediti sul basamento sardo (in particolare su plutoniti) suggeriscono che l'ipotesi di Edel (2000) della originaria collocazione del basamento sardo nel tardo Carbonifero in contiguità con il Massiccio Boemo, non sia corretta. La verifica dei dati paleomagnetici risulta pertanto imprescindibile e necessaria per qualsiasi tentativo di correlazione del massiccio sardo-corso con i massicci cristallini esterni delle Alpi.
7. confrontare l'insieme dei dati, raccolto nelle aree esaminate, con quelli di altri settori della catena varisica.
I seguenti punti sono identificati come temi unificanti del programma:
1. ruolo di marker geodinamico dell'attività magmatica sviluppata nell'Ordoviciano
2. datazione (mediante metodica SHRIMP, associata a catodoluminescenza) dei litotipi affetti dagli eventi di alta pressione
3. evoluzione delle fasi di anatessi dal contesto sin- a post- collisionale.
Attraverso le competenze complementari delle sedi coordinate, il progetto di ricerca si svolgerà secondo un programma multidisciplinare che includerà studi litostratigrafici, strutturali, petrologici, geochimici e geocronologici con l'obiettivo di raggiungere, anche per questo settore della catena varisica Sud-Europea, livelli conoscitivi idonei a sviluppare modelli paleogeografici e paleogeodinamici, in cui trovino collocazione i diversi eventi Paleozoici estensionali, di convergenza, collisione ed amalgamazione delle placche attraverso cui si sono costruite le strutture fondamentali di gran parte del territorio. <<<

Risultati parziali attesi

Nei primi 12 mesi di attività le unità coordinate prevedono:
I) di effettuare, spesso in coordinazione tra due o più sedi, una parte consistente delle analisi strutturali sul terreno, con raccolta sistematica degli elementi meso- e microstrutturali, eventualmente attraverso opportuni transetti e di campioni orientati. In questo periodo potranno anche iniziare le prime fasi di modellizzazioni matematiche.
II) di portare a termine la maggior parte dei campionamenti a fini petrografici, geochimici, e finalizzati a separazione di fasi minerali. Si prevede inoltre di iniziare le fasi di produzione dei relativi dati analitici.
In questa fase si potranno definire comparativamente protoliti ignei e paraderivati ed eventualmente , sulla base delle relazioni di terreno fare ipotesi sulle età relative di messa in posto. I risultati preliminari di questa fase della ricerca potranno eventualmente essere già espressi mediante stesura di pubblicazioni scientifiche.
Al termine di questo periodo, si prevede di progettare una riunione scientifica in una delle aree di studio scelta sulla base delle problematiche emerse.Attraverso il conseguimento della più ampia integrazione multidisciplinare, anche avvalendosi di collaborazioni internazionali, i risultati attesi, al termine dei due anni di sviluppo del programma, comprendono, per i diversi settori in studio:
I) sintesi, integrazione e interpretazione dei dati.
II) ricostruzione degli eventi precursori l'orogenesi varisica e dell'evoluzione dell'orogene nell'ambito paleogeodinamico di appartenenza dei terreni coinvolti.
III) formulazione di modelli tettonici dell'evoluzione collisionale e post-collisionale dei settori esaminati.
IV) ricostruzione dell'evoluzione P-T-t degli eventi metamorfici che hanno accompagnato le fasi tettoniche.
V) confronti ed eventuali correlazioni con i settori meglio conosciuti dell'orogene varisico in Europa.
VI) Pubblicazione dei risultati nella letteratura internazionale. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Evoluzione Paleozoica dei basamenti sudeuropei
I basamenti pre-Mesozoici che affiorano nella catena alpina e il blocco sardo - corso rappresentano uno dei settori meridionali della catena variscide, che ha registrato i processi geodinamici avvenuti al margine continentale attivo tra Gondwana e Laurasia. A partire verosimilmente dal Cambrico superiore, fasi di rifting, apertura asimmetrica, tettonica di strike slip e rotazionale hanno guidato la formazione ed evoluzione di microcontinenti, che si sono separati dal Gondwana, fino alla collisione finale ed accrezione della catena varisica avvenute tra il tardo Devoniano e il tardo Carbonifero (von Raumer & Neubauer 1993 a, b).
Le unità del basamento paleozoico dei settori considerati, si sono in gran parte originate in un ambiente di rifting sviluppatosi in più fasi dal Cambro-Ordoviciano al Siluriano lungo il margine settentrionale del Gondwana. Eventi metamorfici di pressione elevata e attività magmatiche riferibili a condizioni di arco durante l'Ordoviciano possono essere associati a fasi di amalgamazione tra i blocchi continentali.
Una evoluzione tettonica complessa con eventi collisionali e impilamento di falde crostali è conosciuta a partire dal Devoniano. Nei settori alpini del dominio Pennidico si osserva la progradazione della fase principale di accrezione tra il Devoniano ed il Carbonifero inferiore verso le unità austroalpine superiori ed intermedie, mentre le unità austroalpine inferiori ed il Sudalpino vengono coinvolte tra il Viseano e il Namuriano (Ziegler, 1990; Franke, 1998; Linneman et al., 1998).
Fasi orogeniche diacrone sono conosciute nel Paleozoico anche per altri settori variscidi quali il Massiccio Centrale ed il Massiccio Boemo.
La successiva evoluzione tardo e post-collisionale, caratterizzata dal collasso dell'orogene e da fasi tensili e transtensili, è contrassegnata da eventi esumativi di rocce metamorfiche profonde e da magmatismo intrusivo ed effusivo a segnatura mantellica e crostale (Cortesogno et al., 1993; 1998).

Aree di studio
Nel basamento cristallino delle Alpi Liguri, Marittime e Cozie sono preservate testimonianze di un basamento pre-Carbonifero superiore coinvolto nelle fasi collisionali dell'orogenesi varisica.
In particolare, il basamento Paleozoico delle Alpi Liguri (Cortesogno et al., 1993, 1997; Gaggero et al., in stampa) comprende metareniti arcosiche associate a livelli di prevalenti peliti e quarziti, con intercalazioni di metabasalti tholeiitici e di metarioliti subalcaline, e rare lenti di rocce ultrafemiche mantelliche. Le metarioliti hanno età U-Pb Cambro-Ordoviciana (506±4.7Ma); il complesso è stato intruso da masse granitoidi (datate a ~494 Ma) e in seguito metamorfosato in condizioni di facies anfibolitica di P e T relativamente elevate (granato o diopside nelle metabasiti, coesistenza di sillimanite, cianite, staurolite e granato nelle metapeliti). Sono inoltre presenti molto localmente metabasiti a relitti di un evento eclogitico, presumibilmente coevo al più diffuso picco in facies anfibolitica. La sequenza è successivamente intrusa da graniti Ordoviciani (da ~473 a 459 Ma), da corpi acidi subintrusivi e filoni acidi e basici di età incerta.
Oltre al complesso metamorfico prevalentemente gneissico-anfibolitico è presente, ma arealmente molto subordinato, un complesso di migmatiti ed eclogiti. Le eclogiti derivate da protoliti intrusivi a composizione tholeiitica, ma anche transizionale, non sono stati datati; tuttavia se ne può ipotizzare una età Ordoviciana superiore, per le notevoli affinità con le eclogiti incluse nelle migmatiti della Sardegna. Il picco eclogitico è seguito da una fase decompressionale in condizioni PT al limite della facies granulitica. Le migmatiti sono diatessiti per lo più con strutture nebulitiche o flebitiche che conservano relitti di una complessa storia deformativa e metamorfica sia precedente che successiva alla cristallizzazione del neosoma. Verosimilmente contemporanea all'evento anatettico è avvenuta l'intrusione di corpi gabbrici con cumulo di olivina ± plagioclasio e che localmente includono xenoliti di eclogite.
L'insieme dei complessi gneissico-anfibolitico e migmatitico-eclogitico sono infine coinvolti in un evento scistogeno di età varisica (? 327 Ma), associato a pieghe chilometriche in facies anfibolitica con P decrescenti seguito da fasi plicative ancora prealpine in facies scisti verdi.
Il massiccio dell'Argentera, il più meridionale dei Massicci Cristallini Esterni, è caratterizzato dalla presenza di relitti di un evento eclogitico e/o granulitico di HP (Colombo, 1996; von Raumer et al., 1999) sviluppato su rocce basiche datate a 460 Ma: sono, tuttavia, presenti anche rocce anfibolitiche verosimilmente esenti dalla fase di HP, che potrebbero indicare differenti storie evolutive. Per quanto riguarda l'evoluzione magmatica (Rubatto et al., 2001), oltre all'intrusione tardo-varisica del "granito centrale" (Ferrara & Malaroda, 1969; Compagnoni et al., 1974), sono stati riconosciuti un evento intrusivo basico a 460 Ma (i cui prodotti sono stati interessati dall'evento metamorfico di alta pressione), un importante evento magmatico subvulcanico di tipo dacitico (Romain, 1982; Bierbrauer, 1995) a 440 Ma, e un evento monzonitico ("durbachiti": Debon & Lemmet, 1999) a 330 Ma, che ha preceduto di poco il picco del metamorfismo varisico in facies anfibolitica. A questi eventi va aggiunto il ciclo, non ancora datato ma di età verosimilmente carbonifera inferiore, che ha prodotto i corpi anfibolitici.
Nei diversi complessi della Zona Brianzonese, da considerare distinti dalle unità di basamento delle Alpi Liguri almeno fino al Carbonifero, sono state recentemente determinate età Cambro-Ordoviciane (circa 500 Ma) in rocce ignee acide sia nel complesso monometamorfico che in quello polimetamorfico (Desmons e Mercier, 1993; Bertrand et al., 2000).
Il basamento Australpino è storicamente attribuito alla Laurasia, mentre il Sudalpino è considerato gondwaniano. Una sutura tra i due terreni è stata individuata nelle Alpi Meridionali da ricerche nell'ambito del programma Cofin 2001 (Giobbi Mancini et al., 2003). Il recente modello di evoluzione dell'oceano Reico e della proto-Tetide (Stampfli et al., 2002) può servire come ipotesi per più aggiornate interpretazioni dell'evoluzione del basamento Austroalpino.
Nel basamento Paleozoico sardo, quattro zone strutturali sono state distinte nell'edificio varisico: I) una zona esterna, di avampaese, rappresentata da una successione anchimetamorfica dal Vendiano al Carbonifero inferiore, deformata a sovrascorrimenti e pieghe (Sulcis-Inglesiente); II) una zona a falde con scistosità sub-orizzontale ripiegata in condizioni di intermedio grado metamorfico fino a scisti verdi (Sardegna centrale); III) la Posada Valley Zone, zona a "condensed isogrades" (Elter et al., 1999, Carosi & Palmeri, 2002) di transizione che raccorda la zone a Falde con la Zona Assiale. IV) una Zona Assiale (High Grade Metamorphic Complex) caratterizzata da un complesso di migmatiti con lenti di eclogiti riequilibrate in condizioni al limite della facies granulitica ed un complesso di metapeliti con quarziti ed anfiboliti, che localmente si presentano come eclogiti parzialmente retrocesse in facies anfibolitica.
La presenza di metabasiti ad affinità N-MORB con relitti eclogitici, in sequenze di metapeliti e quarziti a granato+cianite+staurolite e di vulcaniti calcalcaline di età Ordoviciana suggeriscono un evento di rifting, probabilmente seguito da oceanizzazione (zona III) e subduzione durante il Paleozoico medio-inferiore.
L'età Ordoviciana dei protoliti basici ed acidi nel complesso migmatitico della zona III, insieme con le importanti manifestazioni magmatiche Ordoviciane presenti nella zona II evidenziano una evoluzione complessa articolata su diverse zone paleogeografiche.
Le migmatiti (metatessiti e diatessiti) originate da metapeliti e da protoliti acidi, probabilmente Ordoviciani, presentano una storia polifasica che comprende localmente, condizioni sia di alta (cianite), che di bassa pressione (andalusite, cordierite). L'anatessi polifasica, sviluppata tra 380 Ma e 344 Ma, associata ad intrusioni di graniti sincinematici, è controllata da una tettonica estensionale che interessa la zona assiale tra 320 e 290 Ma (Corsi et al., 2001).
Recenti dati strutturali relativi alle fasi deformative della zona assiale evidenziano una evoluzione polifasica, caratterizzata sia spazialmente che temporalmente da diversi gradienti geotermici, implicando una successione di fasi subduttive (Cortesogno et al., submitted), di ispessimento crostale durante fasi collisionali e di collasso post-collisionale, che trovano analogie evolutive in altri segmenti dell'orogene varisico.
Le modalità di esumazione delle metamorfiti (zona IV) rappresentano una dibattuta chiave di modellizzazione anche per catene più recenti. Vari meccanismi sono stati proposti, e notevole importanza sembra assumere la tettonica transpressiva post-collisionale (Carmignani et al., 1994, Thompson et al., 1997), ma sono state evidenziate anche importanti componenti compressive, in particolare durante le ricerche condotte nell'ambito del Cofin 2001. <<<