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Archivio digitale delle tesi discusse presso l'Università di Pisa

Tesi etd-09052017-213004


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
NANIA, LAURA
Indirizzo email
l.nania92@gmail.com
URN
etd-09052017-213004
Titolo
Studio della deformazione non coassiale del South Tibetan Detachment System e del Main Central Thrust (Himalaya centrale): analisi microstrutturale, petrofabric e vincoli geocronologici
Dipartimento
SCIENZE DELLA TERRA
Corso di studi
SCIENZE E TECNOLOGIE GEOLOGICHE
Relatori
relatore Prof.ssa Montomoli, Chiara
tutor Dott. Iaccarino, Salvatore
tutor Dott. Di Vincenzo, Gianfranco
Parole chiave
  • Lower Dolpo
  • kinematic vorticity
  • Kali Gandaki
  • Himalaya
  • calcite
  • Ar-Ar geochronology
  • Nepal
  • quartz
  • texture analyses
Data inizio appello
22/09/2017
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
22/09/2087
Riassunto
Il South Tibetan Detachment System (STDS) e il Main Central Thrust (MCT) sono due tra le zone di taglio principali dell’orogene himalayano, e sono caratterizzate da una cinematica e un senso di taglio opposti. Negli ultimi anni, lo studio della loro attività è stato di ispirazione per lo sviluppo di molteplici modelli, creati per spiegare l’esumazione del Greater Himalayan Sequence (GHS) compreso tra le due shear zone. Il GHS è messo a contatto con le rocce sovrastanti della Tethyan Sedimentary Sequence (TSS) tramite il STDS e con quelle sottostanti della Lesser Himalayan Sequence (LHS) tramite il MCT.
In questo lavoro di tesi, l’obiettivo principale è stato lo studio delle due zone di taglio, usando un approccio multidisciplinare. Sono stati analizzati in dettaglio microstrutture e petrofabric di 25 campioni orientati, provenienti da due transetti N-S perpendicolari rispetto alla principale direzione strutturale E-W della catena. I due transetti sono stati campionati rispettivamente nella Valle del Kali Gandaki (Nepal Centrale) e nella regione del Basso Dolpo (Nepal Occidentale), di cui la seconda rappresenta ancora un’area poco vincolata dal punto di vista geologico. La campionatura su entrambi i transetti ha compreso i marmi impuri appartenenti alla TSS e al sottostante GHS in prossimità del contatto tettonico (STDS). Inoltre, sono stati caratterizzati paragneiss milonitici coinvolti nella MCTz per quanto riguarda il transetto più occidentale nella regione del Basso Dolpo.
Analisi microstrutturali al microscopio ottico sui marmi impuri hanno permesso di stimare le temperature di deformazione mediante lo studio dei principali meccanismi deformativi e delle paragenesi presenti. Grazie ad analisi in catodoluminescenza, sono state ottenute informazioni
preliminari anche sui fluidi circolanti durante la deformazione legata all’attività del STDS. In entrambi i transetti, sono state riconosciute due fasi deformative duttili principali responsabili dello sviluppo delle foliazioni S1 e S2. La foliazione di prima fase è definita da cristalli di mica bianca, e risulta quasi completamente trasposta dalla successiva foliazione S2. La fase D2 domina
in entrambi i transetti, ed è responsabile dello sviluppo di una foliazione variabile da continua a spaziata. Le due fasi deformative, D1 e D2, sono seguite da uno stadio di crescita statica di cristalli di biotite e da una retrocessione marcata da clorite post-cinematica. Le microstrutture della calcite sono rappresentate da una grana grossa e bordi tendenzialmente rettilinei, su cui si sovraimpongono rare geminazioni e-twin di Tipo I e II. Porfiroclasti dai bordi irregolari, tendenti ad ameboidi, e left-over grain di quarzo e mica bianca, suggeriscono meccanismi deformativi di grain boundary migration (GBM) nella calcite. Le geminazioni sui porfiroclasti indicano, invece, una deformazione cristalloplastica a T<300 °C, successiva ai meccanismi di GBM. Bordi tendenzialmente rettilinei nella calcite a grana più fine suggeriscono processi di grain boundary area reduction (GBAR) e ricristallizzazioni statiche finali.I meccanismi deformativi sono stati analizzati nel dettaglio indagando l’orientazione cristallografica di calcite e quarzo attraverso un goniometro tessiturale a RX (X-ray Texture Goniometer) presso il Geoscence Center della Georg-August University di Göttingen (Germania).
Lo studio del petrofabric ha evidenziato una marcata CPO dei cristalli (crystallographic preferred orientation), indicativa di deformazioni monocline piane non-coassiali. Il senso di taglio risulta coerente con gli indicatori cinematici alla meso e alla microscala. Lo studio dei sistemi di slip ha evidenziato che il principale meccanismo deformativo della calcite è legato a deformazioni cristalloplastiche per e-twinning di LT. La comparsa e la scomparsa di ulteriori sistemi di slip e l’aumento della CPO in direzione N-S ha suggerito possibili incrementi di temperatura procedendo dall’alto verso il basso strutturale (T=400–500 °C). La CPO della calcite è stata usata per stimare la vorticità cinematica, che ha evidenziato un aumento della componente di taglio semplice avvicinandosi al contatto tra il GHS e la TSS, passando da valori di circa 7,5% fino a oltre 30% in entrambi i transetti studiati.
Le analisi di CPO del quarzo sui marmi impuri della TSS hanno messo in luce nuovi aspetti sul comportamento del quarzo quando questo costituisce una fase poco abbondante in una matrice più “debole”. In particolare, lo studio del petrofabric ha mostrato che il quarzo può accomodare la deformazione anche se presente in percentuali volumetriche molto basse.
Analisi microstrutturali e di petrofabric sono state svolte anche su campioni di paragneiss appartenenti all’unità del GHS e del MCTz. Le rocce studiate sono caratterizzate da numerosi indicatori cinematici (es. fabric S-C e S-C’, snowball garnet, pieghe asimmetriche, mineral fish, porfiroclasti con code di ricristallizzazione asimmetriche) indicativi di un senso di taglio top-to- the S. Alla microscala, è possibile riconoscere due foliazioni, S1 e S2, di cui quella di seconda fase risulta dominante su tutti i campioni. La S1, marcata da mica bianca, si ritrova come relitto nelle aree a basso strain e nei microlithon della S2. Quest’ultima, invece, è marcata da biotite e cianite, indicative di più alte temperature di deformazione. Microstrutture, come cheeseboard structure nel quarzo e mirmechiti nei feldspati, testimoniano deformazioni in condizioni di alta temperatura. Lo studio del petrofabric del quarzo ha fornito temperature di deformazione di circa 500–600 °C, coerenti con le microstrutture e con un trend questa volta crescente dal basso verso l’alto strutturale.
Successivamente, su tre campioni selezionati della TSS (Dhaulagiri Fm., Basso Dolpo), sono state caratterizzate chimicamente, mediante Microsonda Elettronica, la biotite e la mica bianca. Uno dei tre campioni è stato quindi selezionato per analisi geocronologiche 40Ar– 39Ar mediante estrazione laser in step heating per ottenere informazioni sull’età dell’evento metamorfico associato alla blastesi statica della biotite, ancora sconosciuto e poco vincolato in letteratura. I dati ottenuti per la biotite, con chiare relazioni microstrutturali post-tettoniche rispetto alle due fasi deformative riconosciute, hanno fornito vincoli cronologici per l’evento metamorfico statico di circa ∿ 11 Ma.
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