RICERCA ITALIANA     

Gradienti di deformazione nelle rocce milonitiche e variazioni delle proprietà petrofisiche in shear zone

Università degli Studi di Catania

Abstract

Nell’ambito delle conoscenze inerenti la litosfera continentale, risulta evidente come la maggior parte dei litotipi presenti sia caratterizzata da un’ampia varietà di anisotropie tessiturali e sismiche.
Definire e valutare nelle rocce le relazioni che intercorrono tra petrofabric, microstrutture e proprietà sismiche risulta pertanto di notevole interesse per la realizzazione di modelli alle diverse scale.
Le aree campione più adatte a tale scopo, sia per le notevoli anisotropie in esse presenti sia per il ruolo e le dimensioni che occupano a scala litosferica, sono senz’altro le shear zone (zone di taglio di importanza talora regionale– spesso evolventi a zone di taglio fragile nei livelli crostali più superficiali). In esse, grazie all’ampia varietà microstrutturale, è possibile ricostruire l’insieme dei processi deformativi attivi nei vari stadi di deformazione progressiva, sviluppati durante le fasi di ispessimento ed esumazione di settori crostali profondi.
Numerosi fattori concorrono nello sviluppo dell’anisotropia nelle rocce milonitiche: la distribuzione spaziale dei minerali costituenti; le dimensioni, habitus e relazioni reciproche tra i grani che costituiscono il fabric della roccia; la presenza di microfratture e pori; le superfici secondarie e le foliazioni generate durante l’evento deformativi.
Lo scopo del progetto è quello di studiare e valutare gli effetti delle variazioni microstrutturali sull’anisotropia sismica. La stima >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Rosalda Anna Punturo Università degli Studi di CATANIA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Le indagini sulla costituzione della litosfera continentale sono oggetto, ormai da decenni, di ricerche nei vari ambiti delle Scienze della Terra.
A scala litosferica, importanti elementi strutturali sono le “shear zone”, intese come svincoli tettonici attivi tra i vari blocchi crostali. Durante il loro sviluppo ed evoluzione è possibile osservare sensibili variazioni nelle caratteristiche strutturali, tessiturali e nel comportamento reologico delle rocce coinvolte nonché nell’attività dei fluidi lungo tali discontinuità. Tali fattori contribuiscono a loro volta a controllare le proprietà fisiche (sismiche) dei litotipi interessati dalla deformazione.
Le variazioni riscontrate all’interno di queste zone sono strettamente connesse con la presenza di domini litosferici a differente comportamento reologico, cui concorrono diversi fattori quali lo stato di fratturazione, le orientazioni preferenziali dei minerali, la pressione litostatica e la pressione dei fluidi presenti nei pori, nonché l’esistenza di stress locale.
Questi particolari contesti geologici, offrono la possibilità di studiare al meglio le relazioni che intercorrono tra anisotrope tessiturali e sismiche, così come le loro variazioni spaziali e temporali.
La definizione in termini quantitativi delle relazioni esistenti tra le anisotropie sismiche e tessiturali e delle rispettive variabilità, è possibile solo in quei contesti geologici caratterizzati da una sostanziale omogeneità delle >>>

Risultati parziali attesi

15. Risultati attesi dalla ricerca, il loro interesse per l'avanzamento della conoscenza e le eventuali potenzialità applicative

Lo studio dei processi e dei comportamenti reologici delle shear zone, è stato un tema molto dibattuto e recentemente oggetto di numerosi lavori di laboratorio, di terreno e teorici. L’interesse sempre più crescente sulle zone di taglio risiede nel fatto che esse rivestono un grande significato nell’accomodare la deformazione a scala litosferica. La localizzazione di elevati tassi di deformazione in zone molto ristrette permette lo sviluppo di importanti strutture tettoniche che agiscono come vie preferenziali per lo svincolo di estesi blocchi crostali, influenzando pertanto i corrispondenti scenari geodinamici. Nel peculiare ambiente tettonico di una zona di taglio, la corretta interpretazione delle microstrutture si rivela uno strumento molto utile poiché permette di ricostruire la storia termica e deformativa delle rocce deformate naturalmente. Ne consegue che, al fine di creare un modello realistico, che possa prevedere il comportamento crostale all’interno di rocce deformate, dovrebbe essere condotto uno studio dettagliato delle stesse, che contempli un’accurata analisi petrografica, strutturale, chimica e del petrofabric.
Per queste ragioni, l’interpretazione delle microstrutture e della loro evoluzione è stata oggetto di costante considerazione perché attraverso tale studio è possibile comprendere quali siano i >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Le shear zone, di importanza regionale, si sviluppano comunemente nella crosta inferiore-media, ed evolvono per un considerevole lasso di tempo, dando la possibilità di ricostruire l’evoluzione termobarometrica e deformazionale durante l’esumazione di porzioni profonde di basamento cristallino. In tale contesto si evince come sin dalla loro prima descrizione (Lapworth, 1885), lo studio delle miloniti nelle shear zone ha consentito di ottenere risultati utili sia nel campo della reologia delle rocce sottoposte a deformazione non coassiale sia nella ricostruzione del cinematismo delle placche litosferiche.
Lo stato dell’arte attuale nel campo della conoscenza delle rocce di faglia, deriva essenzialmente dal contributo scientifico di due conferenze internazionali: la conferenza di Barcellona del 1979 e la seguente Penrose Conference del 1981.
Uno degli aspetti più salienti trattati nella prima di queste conferenze si è basato sullo studio dei meccanismi che inducono la localizzazione delle zone ad alto strain non-coassiale all’interno di un ideale livello omogeneo di rocce. In particolare, secondo White et al. (1980) and Porier (1980), tutti quei processi che inducono la formazione di una shear zone possono essere sintetizzati sotto il nome di meccanismi di strain softening, tra i quali possiamo annoverare lo sviluppo delle orientazioni cristallografiche preferenziali (lattice preferred orientation - LPO), il riscaldamento dovuto allo shearing o la dissipazione di >>>