Parte5: Shear Zones E Miloniti

Shear zones In generale la deformazione nelle rocce non è mai distribuita in modo omogeneo. Molto spesso si concentra in zone ristrette chiamate zone di taglio o shear zones. Tali zone sono un’importante sorgente di informazioni geologiche perché la deformazione causa lo sviluppo di fabric e associazioni mineralogiche caratteristiche che riflettono le condizioni P-T, il tipo di flusso (deformazione), il senso di movimento e la storia deformativa. Le shear zone possono essere suddivise in zone fragili o faglie e zone duttili. Quest’ultime sono attive in condizioni da bassissimo ad alto grado metamorfico rispetto alle prime.

Le più grandi shear zone attraversano la crosta fino al mantello e mostrano parti fragili e duttili. La profondità della transizione tra il comportamento a prevalenza fragile e duttile dipende da molti fattori come lo strain rate, il gradiente geotermico, la granulometria, il litotipo, la pressione dei fluidi, l’orientazione del campo di stress e il fabric preesistente. Le shear zone grandi possono essere attive per periodi considerevoli e il materiale può essere trasportato su o giù nella crosta. Per questo le rocce all’interno delle grandi shear zone possono mostrare vari stadi di overprinting di strutture e condizioni metamorfiche.

Shear zone duttili e miloniti Una zona di taglio duttile, all’interno di un corpo roccioso, è definita come un’area, generalmente limitata da piani sub-paralleli, all’interno della quale la deformazione duttile assume valori molto alti mentre la roccia al di fuori è relativamente indeformata ed i due blocchi sono spostati l’uno rispetto all’altro. Si definisce deformazione duttile qualsiasi tipo di deformazione, attraverso uno o più meccanismi deformativi, che non fa perdere coesione alle particelle che compongono la roccia. All’interno della crosta continentale la transizione tra il regime deformativo fragile che agisce essenzialmente attraverso meccanismi frizionali, e il regime duttile è posta generalmente a 10-15 km di profondità e coincide con il massimo della resistenza della crosta, per tali ragioni le shear zone affioranti sono associati a corpi geologici esumati durante l’evoluzione tettonica delle catene. Le shear zone duttili sono elementi strutturali molto comuni nella catene orogeniche e sono spesso associate a condizioni di pressione e temperatura che vanno dal campo dell’anchimetamorfismo fino a condizioni di alto grado metamorfico. Tali elementi strutturali sono esempi importanti che mettono in luce la natura eterogenea della deformazione all’interno della crosta e sono elementi che influenzano profondamente l’architettura e l’evoluzione di molti fenomeni geologici. Le loro dimensioni variano molto, sia in spessore che in lunghezza da pochi millimetri a diversi chilometri.

Shear zone duttili e miloniti Queste zone di taglio, se viste lungo una sezione ortogonale ai bordi e parallela alla direzione di taglio, si presentano generalmente caratterizzate da una foliazione tettonica con andamento sigmoidale. Nella maggior parte dei casi la deformazione non è omogenea ma l’intensità varia passando da un bordo all’altro con il massimo della deformazione duttile nella parte centrale della shear zone. Dove la deformazione raggiunge valori molto alti, lungo la foliazione, si osserva una lineazione tettonica definita come lineazione di allungamento. Questa lineazione può essere evidenziata dall’allineamento di minerali lunghi ruotati durante la deformazione oppure, se le condizioni di P e T lo permettono, dalla isorientazione di minerali metamorfici di neoformazione con habitus allungato. Spesso le zone di taglio duttili si presentano in sistemi che possono anche essere anastomizzanti.

La lineazione di allungamento può essere generata anche dall’isorientazione di oggetti deformati duttilmente come fossili o clasti oppure da un fabric lineare cristallografico associato ad una deformazione intracristallina. In entrambi i casi la lineazione d’allungamento si dispone parallelamente alla direzione di massima estensione (asse X dell’ellissoide della deformazione finita, EDF). La foliazione si sviluppa anche in questo caso per l’isorientazione di minerali piatti ruotati o di neoformazione, di oggetti deformati o di un fabric planare cristallografico lungo il piano XY dell’EDF. Le zone di taglio mostrano generalmente una simmetria monoclina ovvero non c’è nessun gradiente nel fabric parallelo al piano di simmetria. La geometria delle zone di taglio duttili è raramente perfettamente tabulare molto più spesso i margini non sono paralleli ma presentano strozzature o allargamenti.

Le rocce deformate duttilmente all’interno di shear zone duttili presentano caratteristiche peculiari, per tale ragione sono chiamate denominate con un termine proprio: le miloniti. Il termine milonite, che deriva dal greco mylon che significa macina, fu introdotto per descrivere le rocce a granulometria fine lungo il Moine Thrust in Scozia alla fine del 1800. Sebbene l’autore ipotizzava processi fragili per la loro formazione, oggi si usa questo termine soprattutto per descrivere le rocce di faglia deformate duttilmente. Le miloniti sono caratterizzate generalmente da una granulometria fine, da una foliazione ben sviluppata e da una lineazione di allungamento di oggetti deformati o di minerali. Le miloniti possono essere classificate in base alla litologia (come le miloniti calcaree o le quarzo-miloniti) e alla loto tessitura: le protomiloniti sono caratterizzate da una percentuale di matrice compresa tra il 10 e 50%; miloniti tra il 50 e 90%; ultramiloniti superiori al 90%. Questa classificazione tuttavia può essere utilizzata solo se la roccia di partenza è a granulometria grossolana e quindi non funziona se il protolite è a granulometria fine.

Le miloniti possono essere riconosciute in campagna per la loro granulometria fine e una foliazione ben sviluppata (foliazione milonitica) e stretching lineation. Lenti o livelli di materiale più fine sono abbastanza comuni nelle miloniti e si pensa che essi derivino da cristalli più grossolani che sono stati ricristallizzati. Molte miloniti contengono porfiroclasti che sono i resti di minerali più resistenti rispetto alla matrice. La foliazione nella matrice tende ad ammantare i porfiroclasti.

Il fabric planare di una milonite è un planar shape fabric o shape preferred orientation o semplicemente foliazione milonitica. Le miloniti possono contenere due o anche tre foliazioni inclinate di pochi gradi l’una rispetto all’altra. Si pensa che queste foliazioni si sviluppino contemporaneamente. Quarzo, calcite e feldspati mostrano evidenze di LPO. Le foliazioni nelle miloniti sono localmente piegate da pieghe da strette a isoclinali. In molti casi la foliazione di piano assiale è indistinguibile dalla foliazione principale e indicano una distorsione locale del flusso piuttosto che una nuova fase deformativa. Alcune pieghe sono sheath folds ed hanno una forma tabulare. In sezione parallela alle stretching lineation e ortogonali alla foliazione (piano XZ) le strutture possono mostrare una simmetria monoclina che sono usate per dedurre il senso di taglio. La foliazione generalmente si mostra curva lungo il piano XZ. Le miloniti possono essere classificate in base alla percentuale di porfiroclasti e matrice, (protomiloniti, miloniti e ultramiloniti) oppure in funzione della litologia (miloniti calcaree o quarzo-miloniti). Laddove c’è una forte ricristallizazione statica la milonite è detta blasto-milonite, mentre una milonite ricca in miche è detta fillonite.

Strutture associate alle miloniti

Determinazione del senso di taglio 1) Marker deflessi dicchi, vene o xenoliti:

Determinazione del senso di taglio 2) Foliazione curva:

Determinazione del senso di taglio 3) Foliazione obliqua:

Determinazione del senso di taglio 4) Shear band: S

Determinazione del senso di taglio 5) porfiroclasti:

Determinazione del senso di taglio

Mantled porphyroclast

Determinazione del senso di taglio 10) Sheath folds: Sheath folds

Determinazione del senso di taglio 11) Boudin asimmetrici:

Bisogna fare molta attenzione….

Tettonica e Geologia strutturale (2008-2009): Session 3-Shear zones Porfiroblasti

Tettonica e Geologia strutturale (2008-2009): Session 3-Shear zones

Tettonica e Geologia strutturale (2008-2009): Session 3-Shear zones

Tettonica e Geologia strutturale (2008-2009): Session 3-Shear zones Rotazione di Porfiroblasti