RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Strutturazione, esumazione, ed erosione della catena Himalayana

Università di riferimento

Università degli Studi di PISA - SCIENZE DELLA TERRA - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Piero Carlo Pertusati

Descrizione

L’obiettivo principale è l’approfondimento dell’evoluzione tettonicoa e metamorfica della catena, con particolare riguardo alla comprensione dei meccanismi e delle modalità di esumazione delle unità metamorfiche ed alla geometria, cinematica ed età delle discontinuità tettoniche principali (Main Central Thrust, South Tibetan Detachment System e zone di taglio all’interno delle unità cristalline) connesse alla esumazione delle unità cristalline.
Sulla base dei dati presenti in letteratura (Gruijc et al. 2002; Daniel et al., 2003; Searle & Szulc, 2005) e di osservazioni preliminari acquisite durante ricognizioni precedenti, riteniamo che transetti particolarmente interessanti siano localizzati nell’Himalaya centrale e centro-orientale, nella zona del Monte Everest e nella zona compresa tra il Sikkim e il Bhutan centro-occidentale. Inoltre, questo ultimo settore della catena risulta particolarmente interessante in quanto qui è stato per la prima volta proposto il modello del channel flow e rappresenta un luogo strategico per testare, dal punto di vista cinematico, questo modello. Nella zona del m. Everest ‘l’u.o. di Pisa presenta una buona base di conoscenza derivata da molti annni di lavoro sul terreno e ha portato dei contributi significativi alla comprensione dell’evoluzione del STDS (Lombardo et al., 1993; Carosi et al., 1998).
Un transetto lungo quest’area permette di osservare tutte le unità principali che cosituiscono l’ossatura della catena. Oltre alle discontinuità tettoniche principali sono presenti zone a deformazione localizzata sviluppate in condizioni di alta temperatura all’interno dell’HHC (Sikkim settentrionale e Bhutan occidentale) la cui presenza sembra diffusa nella catena, ma è ancora poco conosciuto il loro ruolo nell’evoluzione tettonometamorfica e nell’esumazione dell’unità cristallina. In particolare è necessario determinare, oltre alla cinematica, l’età di queste discontinuità e il loro ruolo nell’evoluzione collisionale del belt. Zone di taglio estensionali, con movimento del tetto verso sud, presenti nella parte medio alta dell’HHC in Bhutan occidentale sembrano avere carattere decompressivo e concentrarsi intorno ai 20-17 Ma in associazione a fusi leucogranitici (Carosi et al., in stampa).
Nonostante a partire dai lavori di LeFort (1975) le unità cristalline siano considerate piuttosto omogenee al loro interno, anche dal punto di vista dei litotipi, esse mostrano una complessa architettura interna, comprendendo anche porzioni di crosta continentale molto antica. Dati preliminari, frutto della collaborazione internazionale con l’Università Australiana, indicano che sia nell’HHC che nel Lesser Himalayan Crystallines sono presenti porzioni di basamento molto antico, con età di 1.8 miliardi di anni ed età di circa 480 M.a. E’ quindi necessario distinguere porzioni di basamento con una storia deformativa e metamorfica pre-himalayana parzialmente obliterate dall’evoluzione tettono-metamorfica più recente.
Queste problematiche aperte, per essere efficacemente affrontate e risolte, necessitano di ulteriori ed approfondite indagini multidisciplinari che verranno svolte in stretta collaborazione sia con le altre unità operative partecipanti a questo progetto, sia con qualificati laboratori del CNR sia con esperti internazionali (Australian National University di Canberra, Università di Vienna, CNRS di Nancy e Virginia Tech University, USA).
La possibilità di successo di questo tipo di approccio è favorita dal fatto che con tutte le persone coinvolte in questa u.o. e con i ricercatori appartenenti alle altre unità operative del progetto ci sono state, o sono in atto, collaborazioni scientifiche testimoniate da lavori pubblicati e/o in stampa del personale afferente a questa u.o.

Durante il primo anno verranno effettuate spedizioni in Sikkim fino al confine con la Zona Tibetana e, se le tensioni politiche lo consentono, nella zona del M. Everest. In questa seconda sezione potrà essere completato lo studio strutturale e il campionamento delle zone di deformazione localizzata già segnalate all’interno dell’HHC.
Durante il secondo anno si prevedono spedizioni nel settore centrale ed occidentale del Bhutan.

Lungo i transetti proposti verrà svolto il rilevamento geologico e l’analisi strutturale alla mesoscala, attraverso la raccolta sistematica di tutti gli elementi strutturali, mirata alla comprensione dei diversi eventi deformativi ed allo studio dell’architettura e cinematica delle principali discontinuità tettoniche e zone di deformazione localizzata all’interno delle unità cristalline. L’analisi degli indicatori cinematici consentirà di ottenere informazioni sulla cinematica delle zone a deformazione localizzata. In particolare, in collaborazione con l’Unità di Padova, verranno studiate le relazioni tra strutture tettoniche e messa in posto di graniti.
La raccolta di campioni orientati, lungo i transetti analizzati, permetterà di svolgere successivamente analisi microstrutturali mirate alla comprensione dei rapporti blastesi-deformazione e dei meccanismi deformativi. La determinazione delle condizioni termobariche dei principali eventi deformativi verrà svolta in collaborazione con le Unità di Torino e di Padova. Studi anvanzati della cinematica e di geologia strutturale saranno svolti in collaborazioen con le Università di Vienna (Austria) e Virginia Tech (USA) (essenzialmente vorticità cinematica e modellizzazione delle unità estruse).
Lo studio delle condizioni termo-bariche esistenti durante le fasi deformative tardive potrà essere approfondito attraverso l’analisi delle inclusioni fluide, in collaborazione con il CNR-IGG di Pisa e il CNRS di Nancy (Francia). Le analisi petrografiche finalizzate al riconoscimento delle diverse tipologie di inclusioni (primarie e secondarie) saranno seguite da analisi microtermometriche e spettroscopia Raman.

La caratterizzazione del regime deformativo all’interno dell’HHC, attivo durante la sua esumazione, può consentire di meglio vincolare i modelli esistenti. I modelli più recenti proposti per l’estrusione prevedono, all’interno di una generale deformazione non-coassiale, una diversa ripartizione delle componenti di taglio puro e taglio semplice (Gruijc et al., 1996, Vannay & Grasemann, 1999, Law et al., 2004).
Per caratterizzare il tipo di flusso ed ottenere dati sulla non-coassialità della deformazione e sulla sua distribuzione all’interno dell’unità tettonica, dalla zona del MCT fino al STDS, su campioni opportunamente orientati e selezionati, verrà applicata l’analisi della vorticità cinematica. Verrà utilizzata l’analisi dei porfiroclasti stabili, la misura dell’orientazione preferenziale di forma e cristallografica di minerali idonei (quarzo) e lo studio delle vene sintettoniche (Wallis, 1992; Passchier, 1997, Law et al., 2004).

Su campioni opportunamente selezionati verranno eseguite analisi geocronologiche, mediante sistematica Ar/Ar su fasi minerali quali mica bianca e biotite e datazioni su monazite e zircone tramite SHRIMP, in collaborazione con l’Unità di Milano e l’Università di Canberra, sia per determinare le età dei diversi eventi tettonici sia l’età dei graniti sintettonici.
L'ultima parte della ricerca prevede la sintesi e l'interpretazione dei dati ottenuti provenienti dai diversi transetti studiati. I risultati ottenuti permetteranno di allargare la conoscenza dell’evoluzione della catena e consentiranno di porre importanti vincoli sulle modalità di esumazione delle unità cristalline e di testare i modelli esistenti.

I risultati di queste ricerche verranno presentati a congressi e riunioni scientifiche nazionali ed internazionali e la sintesi dei dati verrà pubblicata su riviste a larga diffusione.