RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Deformazione, circolazione idrotermale e minerogenesi durante l'evoluzione tettonica di un orogene: il Basamento ercinico della Sardegna centro-meridionale.

Università di riferimento

Università degli Studi di CAGLIARI - SCIENZE DELLA TERRA - CAGLIARI(CA)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Sebastiano BARCA

Descrizione

Sebbene il quadro litostratigrafico e strutturale della "zona a falde" del segmento sardo della catena ercinica sud-europea sia ormai a grandi linee ben definito, alcuni aspetti della sua evoluzione deformativa rimangono ancora poco chiari. Integrando lo studio geologico classico (strutturale e stratigrafico) con le moderne tecniche di analisi isotopica e delle inclusioni fluide, questo progetto di ricerca si propone di affinare le conoscenze sul contesto P-T-t di questa parte del basamento ercinico, le sue relazioni con gli eventi idrotermali e la conseguente minerogenesi. L'obbiettivo è quello di colmare il vuoto esistente rispetto a quanto noto nel resto della catena ercinica europea, e significativamente anche nella "zona assiale" dello stesso segmento sardo.
Ciò implica una definizione accurata dell'età delle fasi deformative compressive ed estensionali nella "zona a falde" tettoniche del basamento ercinico sardo, e del loro contesto metamorfico e termo-barico, con particolare attenzione allo sviluppo delle fasi estensionali tardive, di cui attualmente si evince una sovrapposizione temporale di strutture deformative fragili su strutture duttili, ma di cui si ignorano sia gli aspetti geocronologici sia le condizioni termo-bariche.
Per questo obbiettivo è importante la comprensione delle relazioni tra strutture erciniche e mineralizzazioni a metalli (Pb, Zn, As, Sb, W, Ag, Au, ecc.): sia per gli aspetti strettamente legati al controllo tettonico di tali giacimenti, sia per la loro genesi e quindi il loro significato geodinamico. In Sardegna, non esistono ancora studi sistematici in tal senso e potrebbero fornirebbero dati di grande interesse per la ricostruzione cronologica degli eventi tettonici e metamorfici durante l'esumazione del basamento, contribuendo ad una più dettagliata definizione del passaggio dalle fasi deformative compressive a quelle estensionali, e delle strutture associate, che hanno giocato un ruolo critico nella genesi dei depositi mineralizzati.
Le aree che sembrano particolarmente rilevanti per il conseguimento degli obbiettivi sopra elencati, sono quelle del Sarrabus-Gerrei, comprese tra la bassa valle del Flumendosa e l'altopiano di Quirra, dove affiora con buona esposizione una sezione dell'edificio a falde che mette a nudo i contatti tra le unità di Riu Gruppa (la più profonda), del Gerrei e di Meana sardo. Le aree principali sono: il "Distretto antimonifero del Gerrei", caratterizzato da ampie fasce cataclastico milonitiche che separano le diverse unità tettoniche (ad es.: Faglia di Villasalto) e che hanno ampiamente rigiocato durante le fasi estensionali come zone di taglio normali a basso angolo (ad es.: faglia di Corr'e Cerbos); l'area di Brecca (San Vito) dove la sovrapposizione di pieghe e foliazioni metamorfiche legate alle fasi di raccorciamento è particolarmente evidente. Inoltre queste zone mostrano di essere coinvolte in tutta l'evoluzione estensionale post-raccorciamento.
Queste aree sono anche sede di importanti tipologie di depositi mineralizzati (Sb, lenti a solfuri di metalli base, filoni di quarzo a solfuri di As, Pb, Ag con Au nativo, vene e stockwork di quarzo con solfuri di As e Au nativo) coltivate in passato e che attualmente si pensa possano avere un potenziale economico a scala europea, tanto da riscuotere anche l'interesse di società minerarie internazionali per la presenza di Au nativo.
Il piano della ricerca è sintetizzabile come segue:
i) cartografia geologica - strutturale di dettaglio in particolare delle aeree del Sarrabus-Gerrei dove si osserva la sovrapposizione di più eventi deformativi e delle mineralizzazioni associate e analisi dei rapporti tra strutturazione ercinica e mineralizzazioni;
ii) studio delle caratteristiche paragenetiche e tessiturali delle principali mineralizzazioni e delle inclusioni fluide;
iii) datazione delle fasi mineralogiche di neoformazione associate alle fasi deformative e alle fasi idrotermali.
Il rilevamento geologico di dettaglio sarà finalizzato alla ricostruzione della successione dei fenomeni deformativi a partire dal riconoscimento degli elementi strutturali, degli eventi metamorfici regionali e di quelli legati ai fluidi idrotermali e conseguenti mineralizzazioni. Particolare cura sarà data al riconoscimento dei rapporti di sovrapposizione delle varie generazioni di faglie, pieghe, foliazioni e lineazioni tettoniche. Si tratta di aree di elevata complessità tettonica, dove la ricostruzione della successione litostratigrafica costituisce un'importante chiave di interpretazione delle strutture. Il rilevamento sarà condotto a scale di dettaglio (1:5.000) per mettere in evidenza anche le relazioni geometriche delle diverse generazioni di vene, spesso mineralizzate, e i loro rapporti con le strutture erciniche.
Lo studio dei diversi giacimenti metalliferi e delle paragenesi mineralizzate dovrebbe permettere di distinguere vari tipi di giacimenti, per geometria e per età relativa di messa in posto. Questa fase di lavoro dovrà quindi essere integrata con l'attività di ricerca che sarà condotta dall'unità di ricerca di Siena (rilevamenti geologici in aree limitrofe, studio delle microstrutture e l'analisi della deformazione).
In base ai rilevamenti geologici, allo studio strutturale, microstrutturale e giacimentologico, sarà eseguito un campionamento mirato delle fasi minerali di neoformazione legate ai vari stadi dell'evoluzione deformativa, per eseguire analisi isotopiche e datazioni radiometriche. Queste analisi verranno condotte dai partecipanti al progetto afferenti all'Istituto di Geoscienze e Georisorse del CNR di Pisa.
In particolare, saranno eseguite datazioni 40Ar-39Ar e analisi sulla composizione isotopica di Pb-Sr. Nel caso dei giacimenti metalliferi, particolare cura sarà posta nel definire la posizione paragenetica dei minerali ricchi in K e/o contenenti Pb-Sr, su cui verranno condotte le analisi, rispetto alle fasi principali della mineralizzazione. Ciò è particolarmente importante per l'oro, per il quale non sono possibili determinazioni isotopiche dirette. In particolare, i dati isotopici su minerali ricchi in Pb non forniscono informazioni dirette sulla sorgente dell'oro, ma la comparazione dei dati isotopici provenienti da diversi depositi dispersi sull'areale investigato permetterà di definire l'omogeneità e/o le diversità della(e) sorgente(i) mineralizzante(i) alla scala regionale e le sue eventuali relazioni con le rocce incassanti.
Le datazioni degli eventi deformativi verranno condotte principalmente su miche bianche. In questo caso i problemi sono rappresentati dalla sovrapposizione di più foliazioni, dall'eventuale presenza di miche detritiche (e quindi non di neoformazione), e dalla possibile mancanza di omogeneizzazione isotopica durante gli eventi metamorfici. Per questo motivo, le analisi 40Ar-39Ar verranno effettuate preferibilmente "in situ" mediante ablazione laser, che permette di investigare minimi volumi di roccia tenendo in debito conto le strutture e tessiture precedentemente determinate mediante microscopia ottica e/o elettronica (SEM, TEM and EPMA). Queste tecniche sono già state utilizzate con successo per la datazione di foliazioni in metamorfiti di basso grado.
In alcune vene mineralizzate e/o litotipi sarà possibile datare anche il K-feldspato, sia con la tecnica "in situ" sia con il convenzionale "step-heating" di concentrati di minerale opportunamente separati. Lo studio isotopico verrà corroborato da preliminari osservazioni al SEM (catodoluminescenza), per individuare eventuali stadi di crescita.
Un ulteriore aspetto qualificante del programma dell'Unità di ricerca è costituito dallo studio delle inclusioni fluide, con la finalità di caratterizzare la natura dei fluidi associati con i diversi eventi, e di fornire dati utilizzabili a fini geo-termo-barometrici. E' presumibile che il principale minerale ospite in cui verranno studiate le inclusioni sia il quarzo, di cui sono presenti, nelle aree che si intende investigare, diverse generazioni di vene, legate alle diverse fasi deformative. Il quarzo è inoltre un minerale pressoché ubiquitario in tutte le principali mineralizzazioni dell'area. Anche in questo caso è evidentemente necessario un accurato studio paragenetico, eventualmente condotto con l'ausilio del SEM (catodoluminescenza), per collocare nella corretta posizione temporale il minerale ospite e/o le diverse generazioni di inclusioni eventualmente presenti. Oltre a rappresentare un elemento fondamentale per la ricostruzione quantitativa del processo mineralizzante nei giacimenti, lo studio delle inclusioni fluide potrebbe fornire dati importanti sul contesto metamorfico in cui si sono sviluppate le vene, e quindi chiarire con dati attendibili l'evoluzione della deformazione, finora proposta ed intuita esclusivamente sulla base delle strutture che la caratterizzano: ad esempio, il passaggio da livelli più profondi a livelli superficiali durante la fase estensionale, finora suggerita dalla sovrapposizione di strutture tipicamente fragili (faglie normali ad alto angolo e faglie trascorrenti) su strutture tipiche di un contesto dove prevalgono meccanismi deformativi di tipo viscoso (pieghe, foliazioni tettoniche, zone di taglio duttile).
Lo studio delle inclusioni fluide verrà condotto, sulla base delle osservazioni tessiturali condotte a tutte le scale dai componenti dell'Unità, presso l'IGG-CNR di Pisa, utilizzando uno stage micro-termometrico LINKAM.
L'Unità di ricerca combina le competenze di geologi, giacimentologi, isotopisti ed esperti di inclusioni fluide, tutti con vasta esperienza pregressa sia dei contesti specifici, sia delle problematiche generali di applicazione di dati geologici, mineralogici, isotopici e di inclusioni fluide ad aree metamorfiche e mineralizzazioni idrotermali.