RICERCA ITALIANA     

Evoluzione delle Variscidi nel Massiccio Sardo-Corso e nelle Alpi Centro-Occidentali dal Gondwana alla collisione continentale.

Università degli Studi di Milano

Abstract

Secondo i modelli paleogeografici più recenti, l’evoluzione pre-varisica dei terreni peri-gondwaniani comprese due cicli orogenetici: un ciclo Cadomiano/PanAfricano (540 – 600 Ma) collegato all'apertura dell’oceano Reico e un breve ciclo Cambriano medio - Ordoviciano superiore. Quest’ultimo avrebbe dato luogo ad un metamorfismo (assente nel Sudalpino centro-occidentale)e ad un magmatismo ordoviciano calcalcalino ampiamente diffuso nelle Alpi. L’apertura della paleoTetide separò nuovamente quei terreni dal Gondwana, terreni che colliserò poi nel Devoniano-Carbonifero inferiore con la Laurussia durante l’orogenesi varisica.
Relitti di una storia pre-varisica sono presenti lungo tutta la catena Alpina e nel Massiccio Sardo-Corso, anche se il loro significato geodinamico è ancora oggi motivo di discussione. Durante gli ultimi vent’anni sono stati prodotti molti dati, ma questi risultano essere disomogenei e, soprattutto, manca un lavoro di sintesi che riesca a correlare a più grande scala le caratteristiche petrologiche e geochimiche con un plausibile modello geodinamico dei terreni peri-gondwaniani pre-varisici.
Il progetto di ricerca vuole ricostruire la successione dei processi di accrezione e degli eventi magmatici e metamorfici nei terreni peri-gondwaniani che oggi costituiscono il Massiccio Sardo-Corso, la Provenza e le Alpi (Alpi Meridionali e falde Austroalpine) nel loro settore centro-occidentale. Questo obbiettivo verrà perseguito attraverso un approccio multidisciplinare geologico-strutturale, petrologico, petrochimico e geocronologico.
Il Progetto, della durata di due anni si propone di:
1) Definire l'evoluzione delle sequenze metasedimentarie e magmatiche cambro-ordoviciane, l'età di messa in posto ed il contesto geodinamico dei protoliti ignei.
2) Evidenziare nei vari segmenti in studio della catena la presenza di un metamorfismo pre-Varisico ed eventualmente caratterizzarne la distribuzione, lo stile della deformazione, la zonazione e le condizioni P-T.
3) Definire, dove non è sufficientemente conosciuta, la storia della deformazione Varisica, la zonazione metamorfica, le traiettorie P-Tt, le loro relazioni con la deformazione e la storia termocronologica dei vari complessi metamorfici.
4) Evidenziare le relazioni fra riesumazione postcollisionale e la messa in posto delle plutoniti tardo-carbonifere in un contesto di tettonica transpressiva e lo sviluppo di importanti zone di taglio duttile.
5) Analisi dei movimenti di rotazione e traslazione del blocco sardo mediante dati strutturali e paleomagnetici.
Attraverso confronti con basamenti centro e sud-europei il programma si propone di contribuire ad una migliore interpretazione paleogeografica e paleogeodinamica degli Hun Terrane e specificatamente del loro margine meridionale durante il Paleozoico.
Il Progetto si avvarrà delle competenze sul terreno ed in laboratorio di geologi-strutturali, petrologi, geocronologi e della collaborazione con laboratori qualificati e ricercatori di altre sedi italiane ed estere. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Attilio Boriani Università degli Studi di MILANO

Obiettivo del Programma di Ricerca

Nel quadro evolutivo della catena Varisica europea è possibile evidenziare un’associazione di terreni gondwaniani “Hun Terrane” ripetutamente separatisi e riamalgamati al Gondwana fino alla loro completa separazione dal margine continentale settentrionale di Gondwana, tra il Siluriano ed il Devoniano per l’apertura dell’oceano Paleo-Tetide. In seguito all’apertura di questo oceano, i terreni dell’Hun Terrane sarebbero migrati progressivamente verso la Laurussia fino alla collisione. Gli Hun Terrane comprendevano un margine attivo settentrionale essenzialmente costituito dai terreni Varisici dell’Europa Centrale ed un margine passivo meridionale, successivamente trasformatosi in attivo, costituito dai terreni Varisici dell’Europa meridionale.

L’obbiettivo di questo Programma di ricerca è quello di ricostruire la successione degli eventi magmatici e metamorfici nei terreni peri-gondwaniani (Hun Terrane) che oggi costituiscono il Massiccio Sardo-Corso, inclusa la Provenza e le Alpi centro-occidentali (Alpi Meridionali e Austroalpino della bassa Valtellina).
Obbiettivi specifici del programma sono:
1.Caratterizzare e definire l'evoluzione cambro-ordoviciana delle sequenze metasedimentarie e magmatiche, l'età di messa in posto ed il contesto geodinamico dei protoliti ignei ordoviciani;
2.Ricostruire l'evoluzione tettono-metamorfica pre-Varisica;
3.Ricostruire l'evoluzione tettono-metamorfica Varisica nel contesto dei nuovi modelli geodinamici di evoluzione globale dell'Orogene Varisico.

L'obbiettivo finale del progetto è di giungere, attraverso confronti dell'insieme dei dati all'interno delle aree esaminate e con altri settori della catena Varisica, ad una migliore conoscenza dell'areale circum-Mediterraneo e ad una migliore interpretazione geodinamica dell'Orogenesi Varisica in cui si possono evidenziare i diversi eventi geologici che hanno interessato gli Hun Terrane e specificatamente il loro margine meridionale, durante i tratti salienti della loro storia evolutiva Paleozoica. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

I basamenti pre-Mesozoici che affiorano lungo la catena alpina, il sistema Sardo-Corso e l'arco Calabro-Peloritano rappresentano un settore della catena Varisica che hanno registrato i processi di distensione, convergenza e collisione all'interno del margine settentrionale del Gondwana e fra questo e la Laurussia.
Il Massiccio Sardo-Corso costituisce un segmento del dominio meridionale della Catena Varisica Europea, che in origine costituiva un singolo blocco continentale con la Provenza (Westphal et al., 1976; Arthaud and Matte, 1977; Elter et al., 1990).
Le sequenze litostratigrafiche e magmatiche pre-Varisiche nelle tre regioni sono descritte in Carmignani et al. (1994), per la Sardegna, Menot e Orsini (1990) per la Corsica e Bellot (2005) per la Provenza.
Elementi basilari per la ricostruzione degli eventi paleozoici pre-Varisici in questa regione sono: 1) sviluppo di sequenze epicontinentali che definiscono il margine continentale passivo Cambro-Ordoviciano inferiore del Gondwana; 2) sviluppo nell'Ordoviciano medio di un arco vulcanico orogenico connesso ad una subduzione verso SW, cioè sotto il margine attivo settentrionale del Gondwana; 3) sviluppo di un rift in posizione retroarco nell'Ordoviciano superiore-Siluriano con formazione graduale di un ampio bacino oceanico (Carmignani et al., 1994; 2001 e citazioni). Questa area oceanica corrisponderebbe al cosiddetto "South Armorican Ocean" di Paris e Robardet (1990) o "Massif Central Ocean" di Matte (1986). I corpi di anfiboliti con relitti granulitici e eclogitici lungo la cosiddetta Linea Posada-Asinara costituirebbero una evidenza di tale area oceanica coinvolta successivamente nei processi di subduzione e collisione varisiche fra il margine Gondwaniano e l'Armorica. Elemento strutturale di primo piano di tale ricostruzione è la presenza di una sutura varisica (Cappelli et al., 1992) localizzata in corrispondenza della "Linea Posada-Asinara" nella Sardegna centro-settentrionale e correlata regionalmente alla "Southern Hercynian Suture" del Massiccio Centrale Francese (Matte, 1986;Bodinier et al., 1986). Tale sutura porterebbe a contatto per collisione due "terrane" diversi: il bordo settentrionale del Gondwana (Sardegna centro-meridionale) e il bordo meridionale dell'Armorica (Sardegna settentrionale e Corsica).
Questo quadro geodinamico di riferimento dell'evoluzione orogenica pre-Varisica e Varisica della microplacca Sardo-Corsa, che utilizza l'ipotesi geodinamica dell' "Indenter Ebro-Aquitaniano" di Matte (1986),è tuttora seguito anche in lavori recenti (vedasi ad esempio Carosi e Palmeri 2002).
I risultati dei recenti lavori di Palmeri et al.(2004), Giacomini et al.(2005a,b,2006) e di Helbing e Tiepolo (2005) delineano complessivamente un modello evolutivo diverso:
la Zona Assiale di alto grado metamorfico testimonia la trasformazione dell'originario margine passivo meridionale Ordoviciano-Devoniano dell' Hun Terrane in un margine attivo con subduzione e progressiva accrezione delle sequenze sedimentarie e magmatiche paleozoiche in una catena con diffusi caratteri di alta pressione (paragneiss a cianite ed eclogiti a cianite con valori minimi del metamorfismo di HP di 1.9 GPa e 650°C), che molti dati sembrano suggerire estesa non solo in Provenza e nelle Alpi Marittime ma anche più ad est nei massicci cristallini intra-Alpini.
La Linea Posada-Asinara non corrisponderebbe ad una sutura oceanica, ma rappresenterebbe una delle più significative zone di shear duttile parallele all'asse della catena responsabile della riesumazione differenziale della zona di alto grado metamorfico da quella delle zone a falde. In particolare i protoliti magmatici delle anfiboliti ed eclogiti diffuse nel Complesso Migmatitico presentano composizioni di tipo tholeiitico con probabile anbientazione di retro-arco ed hanno un'età di messa in posto di 450-460 Ma (metodi U/Pb su zirconi).
I numerosi corpi di ortogneiss affioranti nella Zona Assiale corrispondono a granitoidi metalluminosi calcalcalini e peralluminosi di derivazione crostale con età di messa in posto prossima a 470 Ma, coevi con il diffuso magmatismo ordoviciano della Sardegna centro-meridionale; una datazione di porfiroide del Gerrei ha dato una età U/Pb su zirconi di 464±1 Ma.
Le sequenze di paragneiss migmatitici (alle quali si intercalano gli ortoderivati e subordinate metapeliti e metacalcari) presentano composizioni di sedimenti silicoclastici immaturi di tipo grovacche ed età U/Pb degli zirconi comprese fra 480 e 450 Ma e dunque una derivazione essenzialmente da rocce ignee ordoviciane; un cluster subordinato indica età cadomiane fra 650-550 Ma; età varisiche sono limitate a bordi di accrescimento.
Le sequenze migmatitiche della Zona Assiale corrisponderebbero pertanto ad una sequenza marina epicontinentale ordoviciana deposta in posizione di retro-arco rispetto all'arco vulcanico ordoviciano in un rift progressivamente evoluto in largo bacino marino (la cosiddetta Paleo-Tetide di Stampfli, 1996; Stampfli et al., 2002; von Raumer et al., 2003).
Il "P-T time path" delle rocce di medio ed alto grado metamorfico della Zona Assiale della catena Varisica sarda è costituito da uno stadio iniziale progrado e compressivo (D1) seguito da uno stadio decompressivo (D2) (Franceschelli et al., 1989; Ricci, 1992; Connolly et al., 1994). Lo stadio di ispessimento crostale dell’evento D1 ha avuto inizio non prima di ~360 Ma e probabilmente si è verificato a 345-340 Ma, in accordo con l’età di 355-345 Ma delle rocce deformate della Sardegna sud-orientale. Di Vincenzo et al. (2004) nelle rocce di basso e medio grado metamorfico hanno trovato età apparenti Ar-Ar di 340-335 Ma per la mica bianca sin-D1 ed età intorno a 320-315 Ma per la mica bianca sin-D2. I nuovi dati dei lavori sopra citati sulla geocronologia U/Pb su zirconi di paragneiss ed eclogiti, mentre da dati preliminari ancora incerti ed inediti delineano una età dell'evento eclogitico fra i 400 e i 360 Ma, omogeneamente indicano età degli stadi granulitici e anfibolitici compresi fra circa 350 e 320 Ma in buon accordo con le indicazioni desunte da altre metodologie (per una completa sintesi sulle attuali conoscenze al riguardo, vedasi Franceschelli et al., 2005 per la Sardegna e Bellot, 2005 per i Mauri).
L'evoluzione pre-Varisica nel basamento cristallino della Provenza presenta notevoli similitudini con quella del blocco Sardo-Corso, ma appare più complessa soprattutto per quanto riguarda i settori centrali ed orientali a più alto grado metamorfico dove sono descritte unità litostratigrafiche (metasedimentarie ed anche metaignee) riferite ad età cambriane ed anche precambriane (Bellot,2005).
L’evoluzione pre-Varisica del settore centro-occidentale delle Alpi Meridionali è molto simile a quella del Massiccio Sardo–Corso. Infatti la presenza di relitti eclogitici mal conservati, non ancora datati radiometricamente e d’interpretazione incerta associati a peridotiti, è stata segnalata nella Serie dei Laghi. Queste rocce si rinvengono come probabili originari olistoliti entro la Strona Ceneri Border Zone, interpretata da Giobbi Origoni et al. (1997) come testimonianza della presenza di “ofioliti” pre-Alpine e caratterizzata da anfiboliti a bande attribuite da Giobbi Mancini et al. (2003) al gruppo delle “Leptyno-Anfiboliti”. L'identificazione dell'età e del significato geodinamico di queste rocce appare di notevole interesse ai fini della ricostruzione dell'evoluzione prevarisica della catena.
Per quanto riguarda le rocce di derivazione silicoclastica, la Serie dei Laghi è divisa in due parti, proprio dalla Strona Ceneri Border Zone: gli Scisti dei Laghi, il cui protolite è una monotona sequenza d’argille marine bacinali e la zona Strona Ceneri con protoliti arenacei e conglomeratici di tipo torbiditico.
Nella zona Strona Ceneri età di zirconi detritici intorno a 1.0 Ga potrebbero essere Grenvilliane o Kibarian, mentre picchi d’età di 570-670 Ma potrebbero essere attribuiti all’evento Panafricano.
Il basamento delle Alpi Meridionali del settore delle Orobie è costituito in stragrande maggioranza da metamorfiti aventi come protoliti argille marine bacinali (Scisti di Edolo) e un complesso argilloso-arenaceo più prossimale (Gneiss di Morbegno), mentre mancano rocce mafiche del tipo presente nella Strona Ceneri Border Zone.
Il plutonismo ordoviciano nella Serie dei Laghi è rappresentato da grandi lenti di ortogneiss con metapegmatiti e meta-apliti (Pezzotta, 1993; Pezzotta e Pinarelli, 1994; Boriani et al., 1995) per lo più localizzate vicino o all’interno della Strona Ceneri Border Zone. Questi corpi di ortogneiss mostrano composizioni che vanno da tonalite a leucogranito. Essi hanno subito lo stesso processo metamorfico che ha interessato le loro rocce incassanti. Mostrano affinità “calcalcalina” e carattere per lo più metalluminoso (Boriani et al., 1995 e citazioni; Caironi, 1994). La loro età radiometrica intorno a 450-460 Ma (Koppel e Grunenfelder, 1971; Boriani et al., 1982/83) indica una loro messa in posto nell’Ordoviciano. Von Raumer et al. (2003) classificano i granitoidi della Serie dei Laghi tra i graniti di tipo I cambro-ordoviciani formatisi in prossimità di un margine convergente.
Nel Sudalpino Orobico sul versante della bassa Valtellina compaiono due tipi diversi di rocce intrusive ordoviciane: metagranitoidi da quarzodioritici a granitici entro gli Scisti di Edolo (M. Fioraro-Pedena, Pizzo Meriggio) e metaleucograniti muscovitici a tormalina (Gneiss Chiari) entro gli Gneiss di Morbegno. I primi derivano da corpi plutonici, mostrano affinità calcalcalina e carattere debolmente peralluminoso (Colombo et al., 1997). L’età U/Pb col metodo SHRIMP II su zircone è di 462±11 Ma, interpretabile come l'età di messa in posto del protolite (Bergomi et al., 2004). Alla collisione ha fatto seguito un lungo periodo di riesumazione del basamento cristallino in regime estensionale caratterizzato dallo sviluppo del diffuso metamorfismo barroviano e dalla messa in posto dei prodotti magmatici intrusivi ed effusivi permo-carboniferi.
Vari aspetti dell’evoluzione pre-Varisica e Varisica delle aree in studio trovano una buona corrispondenza con il nuovo modello evolutivo sull’orogenesi Varisica descritto nei recenti lavori di Stampfli (1996), von Raumer (1998), Stampfli et al. (2002), von Raumer et al. (2002, 2003 e citazioni).
Secondo questo modello, l’orogenesi Varisica si sovrappone a due cicli orogenici precedenti: il ciclo Cadomiano/Panafricano (540–600 Ma) collegato all'apertura dell’oceano Reico e un breve episodio Cambriano medio-Ordoviciano superiore. A quest’ultimo si dovrebbero la ricongiunzione al Gondwana dei terreni peri-gondwaniani, un metamorfismo ed il magmatismo ordoviciano calcalcalino, quest’ultimo ampiamente diffuso nelle Alpi.
In seguito all'apertura dell’Oceano Paleo-Tetide le microplacche continentali degli Hun Terrane sarebbero migrate progressivamente verso la Laurussia fino alla collisione verificatasi tra il Devoniano ed il Carbonifero. Gli Hun Terrane comprendevano un margine attivo settentrionale essenzialmente costituito dai terreni varisici dell' Europa centrale ed un margine passivo meridionale costituito dai terreni varisici dell’Europa meridionale di cui facevano parte il Massiccio Sardo-Corso, la Provenza ed i terreni delle Alpi Meridionali. Molte delle differenze nel carattere del magmatismo pre-Varisico e nell’evoluzione del metamorfismo delle Variscidi centro e sud europee possono esser spiegati dalla loro diversa collocazione paleogeografica nel margine attivo settentrionale o in quello passivo meridionale degli Hun Terrane. <<<