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La Linea Posada Asinara (PAL) è una zona di taglio duttile, regionale di età Carbonifera, che affiora in Sardegna settentrionale e che ha avuto un ruolo importante durante la storia esumativa dei complessi tettono-metamorfici di più alto grado dell’isola (Carosi & Palmeri, 2002; Cruciani et al., 2015). La storia evolutiva di questa zona di taglio è stata caratterizzata da una forte componente transpressiva (Carosi & Palmeri, 2002), ma il suo stile deformativo è ancora oggi oggetto di studio. Lo scopo di questa tesi è stato quello di definire i caratteri strutturali lungo un transetto orientale della PAL, per ampliare le conoscenze riguardanti gli incrementi finali della deformazione associata alla zona di taglio. E’ stato svolto un rilevamento geologico-strutturale di un’area di circa 10 km2 a scala 1:5000 localizzata nell’area meridionale della zona di taglio, presso il comune di Lodè (NU) affiancato da una campionatura mirata. È stata quindi realizzata una carta geologica corredata da relative sezioni geologiche, che evidenziano una tettonica polifasica. L’assetto strutturale principale è dominato da pieghe nord-vergenti, associate allo sviluppo di una foliazione milonitica principale.
L’analisi strutturale alla mesoscala e alla microscala ha evidenziato come queste pieghe (F2) e la foliazione ad esse associata (S2) siano legate ad un evento deformativo di seconda fase (D2), poiché i relitti di una foliazione precedente (S1) sono stati individuati all’interno dei microlithons della foliazione S2.
La S2 è orientata prevalentemente N70-90° e subisce localmente delle variazioni fino a N00-10°, presentando inclinazioni variabili da 70-80° nell’area settentrionale fino a 05-20° nell’area meridionale, ed immersione costante verso S. Sulla superficie S2 è presenta una lineazione mineralogica orientata circa E-W con inclinazione da 05° a 20° ed immersione verso est. Numerosi indicatori cinematici (strutture SC e SC’, foliazioni oblique e mica fish) testimoniano un senso di taglio da Top-to-W a Top-to-SW durante lo sviluppo della S2.
È stato inoltre individuato un clivaggio di crenulazione (S3) localizzato in fasce da metriche a ettometriche orientate sub-parallelamente alla zona di taglio principale, che localmente ripiega con pieghe a geometria simile la S2. In base alla analisi strutturale, a diverse scale di osservazione, è stato possibile attribuire questa crenulazione a una fase deformativa tardiva (D3) associata all’attività finale della PAL a livelli strutturali più superficiali.
Sono state infine riconosciute cartograficamente altre due fasi deformative posteriori alla D3. La fase D4 è una fase plicativa (D4), associata a pieghe blande (F4) a piano assiale verticale orientato circa N135° ed asse sub-verticale , che provocano una variazione locale delle direzioni della S2. La fase D5 è rappresentata da pieghe a piano assiale sub-orizzontale e asse orientato circa E-W.
Le analisi delle paragenesi metamorfiche e delle microstrutture hanno permesso di ricostruire l’attività di questa zona di taglio come parte di un percorso metamorfico retrogrado. Dallo studio dei meccanismi deformativi alla microscala di quarzo e feldspati si è potuto osservare che le evidenze microstrutturali confermano l’evoluzione retrograda della zona di taglio con un passaggio da microstrutture tipicamente di alta temperatura a microstrutture associabili a temperatura più basse. E’ importante sottolineare come si osservi nelle varie aree all’interno di tettoniti ricche in quarzo, un diverso grado di sovraimposizione dei processi tardivi di SGR (Subgrain Rotation) a spese delle microstrutture di GBM (Grain Boundary Migration). L’entità del SGR aumenta muovendosi dal margine esterno verso il nucleo della zona di taglio stessa.
Lo studio degli ultimi incrementi deformativi legati alla PAL è stato approfondito mediante lo studio di tettoniti con l’utilizzo della tecnica SEM-EBSD (Scanning Electron Microscope – Electron Back-Scattered Diffraction). L’analisi è stata condotta su nastri di quarzo provenienti da campioni rappresentativi dei principali litotipi, prelevati a distanze diverse dal nucleo della zona di taglio studiata.
Queste analisi sono state utilizzate per ricavare dati sulla CPO (Cristallographic Preferred Orientation) del quarzo, utili per stime quantitative, quali: (i) temperatura di deformazione mediante l’attivazione dei sistemi di slip e tramite termometria basata sull’angolo di apertura degli assi c del quarzo (Kruhl, 1998: Morgan & Law, 2004). (ii) numero di vorticità cinematica sezionale (Wn) utilizzando l’angolo della distribuzione degli assi c e della foliazione obliqua della SPO del quarzo (metodo β/δ Xypolias, 2010); dalla quale sono stati ricavati in seguito la deformazione finita (RXZ), dalla formula inversa del metodo RXZ/β (Xypolias, 2010), e lo shortening mediante la relazione di Wallis (1993) utilizzando i valori di Wn e RXZ. (iii) lo stress differenziale tramite stime di paleopiezometria dalla grain size mediante la relazione di Stipp & Tullis (2003). (iv) caratterizzazione dello strain rate (tasso di deformazione) integrando le informazioni di temperatura di deformazione e di stress differenziale tramite l’utilizzo delle principali flow law riportate in letteratura per il quarzo. Le analisi di vorticità del flusso, suggeriscono valori di vorticità cinematica prossimi ad 1, compatibili con una deformazione non coassiale dominata da taglio semplice. La temperatura di deformazione stimata è di 400±50°C per tutti i campioni analizzati, compatibile con le paragenesi post-picco metamorfico e le microstrutture tardive osservate. I parametri di stress differenziale stimati evidenziano un incremento muovendosi verso il nucleo della zona di taglio. Anche i valori di strain rate presentano la stesso andamento. A questo incremento di tasso di deformazione è associato il progressivo aumento dello sviluppo del SGR nelle tettoniti ricche in quarzo.
I dati di vorticità cinematica ottenuti dall’analisi del petrofabric del quarzo sono stati discussi e confrontati con i dati disponibili in letteratura riguardanti l’area di studio (Carosi & Palmeri, 2002) e altri transetti attraverso la PAL (Frassi et al., 2009; Iacopini et al., 2008). Gran parte delle stime di vorticità cinematica presenti in letteratura sono state ottenute con il metodo dei porfiroclasti stabili (Passchier & Trouw, 2005) che supportano un regime di flusso caratterizzato da general flow con un’importante componente di taglio puro (48-84%). Da questo confronto è risultato evidente come le stime ottenute in questo lavoro di tesi tramite petrofabric del quarzo, indichino valori di vorticità cinematica molto più elevati rispetto alle stime mediante il metodo dei porfiroclasti stabili. Tenendo conto delle forti assunzioni dei differenti metodi utilizzati e verosimilmente una loro differente strain memory (Jeffery, 1922; Wallis, 1993; Passchier & Trouw, 2005; Johnson et al., 2009; Xypolias, 2010) è ipotizzabile come le stime ottenute mediante petrofabric del quarzo siano rappresentative degli ultimi stadi deformativi della PAL (late D2), mente i valori di Wk ottenuti mediante il metodo dei porfiroclasti stabili sia da associare ai primi stadi di sviluppo della PAL (early D2). Questo, è supportato dal fatto che le analisi della CPO del quarzo sono state effettuate in siti rappresentativi della ricristallizzazione tardiva per SGR.
È possibile, quindi, ricostruire la storia evolutiva della cinematica del flusso durante lo sviluppo della PAL dove si assiste al passaggio da condizioni di taglio puro prevalente ad una tettonica trascorrente dominata da taglio semplice con associata una diminuzione di T.
Le condizioni di taglio puro prevalente sono quindi da attribuire ai primi incrementi della storia deformativa della PAL, e sono confermate anche dalla presenza e dalla geometria delle strutture plicative F2. Alla deformazione D2 è associata una lineazione mineralogica L2 sub-orizzontale o debolmente inclinata, come osservato anche nel settore meridionale del transetto Nurra-Asinara (Iacopini et al., 2008), posto circa 130 km più ad W dell’area di studio, e caratterizzato da condizioni di taglio puro prevalente associato a estrusione orizzontale.
Concludendo, mediante l’analisi strutturale e il petrofabric del quarzo, nel presente lavoro di tesi è stato possibile ricostruire la storia evolutiva della deformazione non-coassiale della PAL. Questa storia è caratterizzata da una progressiva retrocessione post picco termico, accompagnata da una riduzione della percentuale di taglio puro. Secondo questa ricostruzione, la deformazione è progredita fino a livelli strutturali più superficiali, dove tramite un processo di strain hardening, si sono formate le fasce di crenulazione associate alla fase D3.