Cartografia geologica, analisi strutturale e vorticita cinematica di una zona di taglio regionale: la "Ferriere-Mollieres Shear Zone" tra i valloni Forneris e di Pontebernardo (Massiccio dell'Argentera, Alpi Occidentali)

Riassunto Lo scopo di questa tesi è stato lo studio meso e micro strutturale e l’analisi della cinematica del flusso di una zona di taglio regionale che affiora nel massiccio dell’Argentera (Alpi Occidentali). Tale zona di taglio (Ferriere-Mollieres Shear Zone, FMSZ) è una zona di taglio destra che attraversa quasi interamente il Massiccio Cristallino Esterno dell’Argentera da NW a SE, separando due complessi migmatitici di alto grado di età varisica: il complesso della Tinèe a SW ed il complesso Gesso-Stura-Vesubiè (GSV) a NE. Sulle miloniti della FMSZ e sulle rocce del basamento varisico giacciono in discordanza stratigrafica i depositi continentali Permo-triassici (quarziti), al di sopra dei quali tramite un contatto tettonico definito dalla presenza di brecce tettoniche poligeniche (Carniole Auctt.) è giustapposta la Successione Sedimentaria Elvetico-Delfinese. Il rilevamento geologico-strutturale condotto alla scala 1:5000 ha focalizzato l’attenzione sulla caratterizzazione della deformazione milonitica nella porzione settentrionale della FMSZ (dove raggiunge il suo massimo spessore di circa 2 km), più precisamente fra l’abitato di Ferriere (comune di Argentera) ed il vallone di Pontebernardo (comune di Pietraporzio), estendendosi per un’area di circa 25 km2. Il rilevamento geologico-strutturale ha permesso di cartografare i litotipi coinvolti nella deformazione milonitica e il loro grado di deformazione in accordo con la suddivisione proposta da Passchier e Trouw (2005). Sono stati riconosciuti: micascisti a biotite e sillimanite (MBS), micascisti a clorite e muscovite (MCM), leucograniti (LEU) e migmatiti nei due complessi adiacenti. La foliazione milonitica della FMSZ ha un’orientazione media N110-N130 ed immersioni prevalentemente verso NE con un’inclinazione di 70-90°, mentre la lineazione mineralogica ha un’orientazione media N120-130 inclina di 20-30° verso NW. E’ stato osservato un gradiente di deformazione verso il nucleo della zona di taglio in cui sono concentrate le fasce di ultramiloniti e più rare filloniti, mentre le zone periferiche passano da protomiloniti a migmatiti non deformate da taglio. Nell’area di studio, le quarziti Permo-triassiche sono state osservate sia in discordanza angolare sul basamento varisico sia inglobate come lenti decametriche nei micascisti a clorite e muscovite. Ciò ha permesso di ipotizzare età varisiche per l’attivazione della FMSZ, poi parzialmente ripresa durante l’orogenesi alpina coinvolgendo anche le quarziti Permo-triassiche. Sui campioni raccolti, da cui sono state realizzate le sezioni sottili, è stata svolta un’analisi microstrutturale per caratterizzare i meccanismi deformativi e le relazioni metamorfismo-deformazione. L’analisi ha mostrato che i MBS hanno sperimentato temperature di deformazione più elevate (fra 500-700°C) rispetto ai MCM (fra 300-400°). Per caratterizzare la cinematica del flusso durante l’attività della zona di taglio sono state condotte analisi di vorticità cinematica su campioni opportunamente selezionati, che hanno fornito percentuali di taglio puro comprese fra il 58-66% con il metodo PAR (Passchier, 1987a) e comprese fra il 68-74% con il metodo dei piani S-C’ (Kurz e Northrup, 2008). Riportando i dati sul grafico proposto da Fossen et al. (1994) che mette in relazione la vorticità cinematica e l’angolo ξ fra l’ISA (Istantaneous Stretching Axes) massimo orizzontale e i limiti della zona di taglio, risulta che la FMSZ può essere interpretata come una zona di taglio transpressiva dominata da taglio puro. Su alcuni campioni utilizzati per le analisi di vorticità cinematica è stata eseguita l’analisi della deformazione finita con il metodo centro a centro di Fry (1979). I dati ottenuti indicano una forma dell’ellissoide di tipo oblato. Sono stati calcolati successivamente i valori di raccorciamento perpendicolare e allungamento parallelo al piano di flusso (limite della zona di taglio), ottenendo rispettivamente valori di 22-33% e di 28-39%. I dati di vorticità cinematica combinati con i dati ottenuti dall’analisi della deformazione finita, considerando che la foliazione milonitica è molto inclinata e che la lineazione mineralogica ha inclinazioni verso NW di 20-30°, indicano che la Ferriere-Mollieres Shear Zone è una zona di taglio transpressiva dominata da taglio puro, con cinematica destra top-to-the-SW attivatasi durante l’orogenesi varisica, sicuramente dopo l’evento di migmatizzazione sin-collisionale (datato a 323±12 Ma, Compagnoni et al., 2010) e durante o dopo la messa in posto dei leucograniti datati a 327±3 Ma (Musumeci e Colombo, 2002). Nel quadro più generale dell’orogenesi varisica, viste le caratteristiche strutturali, microstrutturali e di cinematica del flusso, la FMSZ potrebbe essere interpretata come una porzione della East Variscan Shear Zone, una zona di taglio regionale destra top-to-the-SW lunga circa 1500 km, attivatasi dal Carbonifero medio al Permiano, e osservata anche negli altri Massicci Cristallini Esterni, nel massiccio dei Mauri, in Corsica e in Sardegna. Abstract The purpose of this thesis was the study of the meso-structural and micro-structural features of a regional shear zone cropping out in the Argentera Massif (Western Alps) and to characterize the kinematic of its flow. This shear zone (Ferriere-Mollières Shear Zone, FMSZ) shows dextral sense of shear and crosses almost the External Crystalline Massif of Argentera from NW to SE, separating two Variscan migmatitic complexes: the Tinèe complex to SW and the Gesso-Stura Vesubiè complex to the NE. On the mylonitic rocks of FMSZ and of the Variscan basements, Permo-Triassic continental deposits (quarzites) lie unconformably, and above these the Helvetic-Dauphinoise Sedimentary Succession through a tectonic contact marked by tectonic polygenic breccias (Carniole Auctt.) crops out. Geological mapping performed at the scale 1:5000, focused on the attention on the characterization of the mylonitic deformation in the northern portion of FMSZ (where it reaches two km of width), from Ferriere village to Pontebernardo valley, extending for an area of 25 km2. Geological mapping allowed to characterize rock types involved in the mylonitic deformation and their deformation degree, according to Passchier & Trouw (2005). There were recognized: Bt-Sill-bearing micaschists, Chl-white mica micaschists, leucogranites and migmatites of the two adiacent complexes. Mylonitic foliation strikes N110-130 and dips toward NE of 70-90°, while mineral lineation is oriented N120-130 plunging towards NW of 20-30°. Towards the core of the shear zone a deformation gradient has been observed showing by the presence of ultramylonite and rare phyllonitic layers, whereas the outer zones are characterized by the development of protomylonite passing to unsheared migmatites. In the study area an angular unconformity of Permo-Triassic quarzites on Variscan basement has been recognized, even if in one outcrop the presence of a deformed quarzite decametric lens, incorporated in the Chl-white mica-bearing mylonitic micaschist has been recognised. These allow us to attribute a Variscan age for the activation of FMSZ, partially reactivated during Alpine Orogenesis involving Permo-Triassic quarzites. Microstructural analysis performed in samples collected in the study area showed that Bt-Sill-bearing micaschists experienced higher deformation temperatures (>500°) compared to Chl-white mica-bearing micaschists. To characterize the flow kinematic during the shear zone activity vorticity analyses has been performed in samples properly selected, and it provides a pure shear component of 58-66% with PAR method analyses and of 68-74% with SC’ method analyses during non-coaxial deformation. Plotting the data on the diagram proposed by Fossen et alii (1994), which related kinematic vorticity and the angle ξ, angle between the maximum horizontal ISA and shear zone boundaries, resulted that FMSZ could be interpreted as a pure shear dominated transpressive shear zone. Some of these samples have been used also to finite strain analyses applying Fry method. Data obtained gives an oblate ellipsoid shape. Shortening orthogonal to flow plane and stretching parallel to flow plane have been calculated following Wallis et al. (1993), obtaining values of 22-33% and 28-39%, respectively. Kinematic vorticity data coupled with data obtained from strain analysis, considering steeply dipping mylonitic foliation and shallowly plunging mineral lineation point out that FMSZ is a dextral top-to-the-SW pure shear dominated transpressional shear zone active during Variscan Orogenesis after the syn-collisional migmatization event (occurred at 323 ± 12 Ma, Compagnoni et alii. 2010) and during or after the emplacement of leucogranites occurred a 327 ± 3 Ma according to Musumeci e Colombo (2002). In the regional framework of Variscan Orogenesis, the FMSZ could represent a portion of the East Varisan Shear Zone, a 1500 km long regional dextral top to SW shear zone, acting from Middle-Carboniferous to Permian, recognized in others External Massifs, Mauri Massif, Corsica and Sardinia