High-pressure metamorphism in southern Calabria, Italy: the Cardeto chlorite-garnet metapelites

ABSTRACT. -The Aspromonte Massif (southern Calabria, Italy) consists of an Alpine crystalline nappe pile, belonging to the southern Sector of the Calabrian Arc. The Aspromonte Unit, forming the bulk of the Massif, is overlain by the Stilo Unit and overlies, near Cardeto and Africo, phyllites and micaschists. Structural analysis on the Cardeto metapelites emphasized three deformation phases. Abundant "pin-prick" garnets characterize the fi negrained phyllites, porphyroblasts and "pin-prick" crystals are present in the micaschists. Garnets are almandine-rich with a low Mg content and variable amount of spessartine and grossular, depending on the rock composition. The porphyroblastic garnets are strongly zoned and exhibit distinctive bell-shaped Mn profi les typical of a prograde growth. The pinprick garnets show the same composition as the rims of the porphyroblastic crystals of the same sample, suggesting a late stage growth with respect to the porphyroblasts. Phengitic white mica and chlorite composition suggest crystallization under relativelyhigh pressure conditions. Physical conditions, inferred using chlorite-garnet geothermometer and modelled P-T pseudosections in the MnNCKFMASH system for chemically similar metapelites, suggest P in the range of 7.5-10 kbar, in the T range of 500-550°C. The widespread biotite-free chlorite+almandine assemblage suggests a crystallization of almandine prior to biotite, as happens in the Sanbagawa metamorphic region of Japan, where the chlorite, garnet, biotite+albite and biotite+oligoclase assemblages at increasing temperature, indicate a P/T ratio intermediate between the blueschist facies and the Barrovian greenschist facies conditions. High pressure conditions have never been estimated in the Variscan metamorphism of the Southern Sector of the Calabrian Arc, which, instead, is characterized by medium-low P/T ratio. Only the Aspromonte Unit, tectonically overlying the Cardeto metamorphics, shows a pervasive Alpine overprint, which is characterized by a higher P/T ratio than that of the Variscan metamorphism. Consequently, we assume that the Cardeto metapelites were probably affected by an Alpine metamorphic event. Owing to the similar structural position, the Cardeto rocks could represent the Calabrian part of the Mandanici Unit, which extensively outcrops in the nearby Peloritani Mountains, that in Calabria has been overprinted by Alpine effects, but no structural or mineralogical relicts which support this interpretation have been observed. More probably, they represent a distinct Alpine tectonic unit which have experienced a relatively-high pressure Alpine (?) metamorphism and that in the Peloritani Mountains was removed from within the tectonic pile during a syn-orogenic extension episode. RIASSUNTO. -Il Massiccio dell'Aspromonte (settore meridionale dell'Arco Calabro-Peloritano) è formato da una pila di falde Alpine a basamento cristallino tra le quali è prevalente l'omonima unità, sottostante all'Unità di Stilo e sovrastante alle fi lladi di "Cardeto" e di "Africo", affioranti in finestra tettonica. Nella fi nestra tettonica di Cardeto affi orano fi lladi e micascisti fi lladici caratterizzati da tre fasi deformative e dalla costante presenza di una paragenesi a clorite e granato senza biotite. Abbondantissimi granati a punta di spillo caratterizzano le fi lladi e due generazioni di granato, a punta di spillo e in porfi roblasti millimetrici, sono presenti nei micascisti. Tutti i granati analizzati mostrano composizioni almandiniche con basso Mg e variabile contenuto in Mn e Ca a seconda della quantità di questi elementi nella roccia. I porfi roblasti hanno profi li a campana per il manganese, tipici di una crescita in condizioni prograde; i granati a punta di spillo hanno composizioni omogenee, simili al bordo dei porfi roblasti dello stesso campione, suggerendo un tempo di crescita successivo rispetto a questi ultimi. La composizione fengitica della mica bianca e la composizione della clorite sono indicativi di pressioni relativamente elevate. Le condizioni di temperatura e pressione del metamorfismo sono state dedotte utilizzando il geotermometro clorite-granato e un modello di pseudosezione P-T nel sistema MnNCKFMASH per peliti di analoga composizione. La pressione dedotta è superiore a 7,5 kbar e minore di 10 kbar come indica la mancanza di glaucofane nelle rocce basiche associate. La temperatura è compresa tra 500° e 550°C. L'associazione mineralogica clorite+almandino senza biotite suggerisce una cristallizzazione del granato prima della biotite, come si osserva nella regione di Sanbagawa, in Giappone, dove la sequenza di cristallizzazione clorite, granato, biotite+albite e biotite+oligoclasio all'aumentare della temperatura è stata interpretata come tipica di un metamorfi smo con rapporto P/T intermedio tra quelli delle facies scisti blu e scisti verdi. Tutte le unità del settore meridionale dell'Arco Calabro sono interessate da un metamorfismo Varisico con rapporto P/T basso o medio. Solo nell'Unità dell'Aspromonte, posta al di sopra delle metamorfi ti di Cardeto, è presente una sovrimpronta metamorfi ca Alpina, caratterizzata da un rapporto P/ T più elevato. Tutte le unità Alpine del settore meridionale dell'Arco Calabro, inclusa l'Unità di Mandanici, presentano basamenti cristallini caratterizzati da un metamorfismo Varisico di media-(barroviano) o bassa pressione. Solo l'Unità dell'Aspromonte, tettonicamente sovrapposta alle metapeliti di Cardeto, ha una sovrimpronta metamorfi ca Alpina caratterizzata da un più elevato rapporto P/T. Per analogia, il metamorfismo di relativamente alta pressione delle metapeliti di Cardeto potrebbe essere Alpino. A causa dell'analoga posizione strutturale, le metamorfi ti di Cardeto potrebbero rappresentare la porzione calabra dell'Unità di Mandanici, affi orante nei vicini Monti Peloritani, mostrante in Calabria una sovrimpronta metamorfi ca Alpina, ma non sono stati osservati relitti mineralogici o strutturali a supporto di tale interpretazione. Più probabilmente esse rappresentano una distinta unità tettonica, interessata da metamorfismo Alpino (?) di relativamente alta pressione, non affi orante nei Peloritani perché rimossa da elisione tettonica durante un episodio estensionale sin-convergenza. KEY-WORDS: Aspromonte Massif, Chlorite+garnet metapelites, Mineral chemistry, High-P metamorphism