Structural Evolution of Periadriatic Plutons and its implications on solid-state deformation of granitoid rocks

I plutoni granitoidi esumati sono un target di ricerca ideale per la caratterizzazione dei processi di nucleazione e sviluppo delle strutture deformative sia duttili che fragili. I plutoni granitoidi sono corpi magmatici che per definizione, sono privi della moltitudine di strutture pervasive derivanti dagli intensi processi tettono-metamorfici che caratterizzano le rocce metamorfiche in generale. Per cui, le strutture deformative sviluppate durante il raffreddamento dei plutoni da condizioni magmatiche alle temperature della roccia incassante, sono preservate nei loro stadi incipienti. Tali strutture possono essere prese come esempio per lo sviluppo di strutture deformative a differenti livelli strutturali della crosta continentale. Il principale soggetto di ricerca trattato in questa tesi di dottorato è l'analisi delle strutture deformative del plutone di Vedrette di Ries – Rieserferner – una delle più importanti intrusioni Periadriatiche. Gli obbiettivi dell'analisi sono molteplici: (i) ricostruzione del contesto tettonico durante lo sviluppo dei diversi stage dell'evoluzione strutturale del plutone, e (ii) definizione dei processi alla base della localizzazione della deformazione duttile a varie scale e definizione delle condizioni alle quali questi processi avvengono. L'evoluzione strutturale durante il raffreddamento e successiva esumazione del plutone delle Vedrette di Ries comprende 5 fasi principali di deformazione: (i) joint, filoni leucocratici e vene a quarzo-feldspato ad alto angolo e zone di taglio associate; (ii) joint a basso angolo e associate vene a quarzo e vene a epidoto e associate zone di taglio duttili; (iii)faglie duttili-fragili ad alto angolo, associate a mineralizzazione a calcite e mica bianca e all'intrusione di filoni mafici; (iv) faglie cataclastiche e pseudotachylyti ad alto angolo; (v) faglie cataclastiche a zeoliti. Tali fasi sono state vincolate in termini di temperature e cronologia assoluta in questo lavoro tramite la comparazione di analisi microstrutturali, dati di letteratura e dati di rilevamento geologico. Tale vincolo ci ha permesso di collegare l’evoluzione descritta con la tettonica del Terziario delle Alpi Orientali. I principali risultati del nostro lavoro possono essere così riassunti: (i) Tre fasi principali di deformazione duttile sono avvenute durante il raffreddamento del plutone nell’Oligocene; in seguito, due fasi fragili si sono sviluppate durante l’esumazione regionale nel Miocene; (ii) l'analisi della cinematica delle strutture e l'inversione del paleostress suggeriscono una variazione complessa del campo di sforzi, principalmente legato alla variazione delle intensità relative delle componenti principali di sforzo; (iii) l'evoluzione del paleostress riflette la sequenza di processi tettonici avvenuti durante l'Oligocene ed il Miocene alla scala delle Alpi Orientali, dai processi legati allo slab break-off, alla tettonica di indentazione e di estrusione laterale. Le indagini microstrutturali sono state principalmente indirizzate all'analisi delle zone di taglio derivanti da vene a quarzo ed epidoto. I processi di softening e localizzazione nelle vene a quarzo sono principalmente controllati da processi di grain-size reduction per ricristallizzazione dinamica. Le analisi dei campioni raccolti tramite electron-backscattered diffraction (EBSD) ed analisi di immagine hanno mostrato che l'orientazione cristallografica dei cristalli di quarzo della vena hanno controllato l'evoluzione microstrutturale e dell'orientazione cristallografica preferenziale (CPO) durante la deformazione di taglio semplice parallela alla vena fino ad elevate deformazione (>10). La ricristallizzazione tramite subgrain rotation (SGR) ha portato allo sviluppo di vene di quarzo ultramilonitiche a grana fine, nelle quali, la struttura a bande della CPO è stata ereditata della orientazione cristallografica originale dei cristalli di vena. La localizzazione della deformazione duttile su zone di taglio eterogenee nucleate sulle vene a epidoto, invece, è stata principalmente ottenuta tramite lo sviluppo di myrmekiti e successiva deformazione. Analisi EBSD suggeriscono che lo sviluppo di myrmekiti ha indotto uno scambio nei processi di deformazione dominanti, dalla ricristallizzazione dinamica per mezzo di dislocation creep, a processi di diffusion-assisted grain boundary sliding durante la deformazione degli aggregati di plagioclasio + quarzo derivanti dalle myrmekiti. La modellizzazione termodinamica ha permesso di definire le condizioni di pressione-temperatura-fluidi alle quali questi processi furono attivi. Le risultanti pseudosezioni calcolate per i sistemi chimici NaCaKFMASHO e MnNaCaKFMASHO suggeriscono che: la formazione delle vene ad epidoto avviene a temperature comprese tra 520°C e 490°C in condizioni di saturazione della fase fluida; (ii) la fase di deformazione principale probabilmente avviene a 460 ± 40 °C e 0.35 ± 0.05 GPa, perdurando durante il raffreddamento del plutone probabilmente fino a 350°C in condizioni di quasi-saturazione della fase fluida.