RENDICONTi Soclet4 1taJiono di Mfnero/agio a Petrologill. JB (lI. J960.. pp. J".Z05

GIUSEPPE PICCARRETA·

SOVRAPRESSIONE TEITONICAE METAMORFISMO DI ALTO P/T

NELLE UNITÀ AUSTROALPINE I CALABRIA··

RIASSUNTO. - Nelle falde austl'oo.lpine dclll ClItcna alpina calabrese sono prcscnli dfe:nim('tamorfici realiZZlllisi in condizioni di C!<'Valo rapporto P/T. Questi cff('tti sono slati prcaduti(' se:guiti da df('ui in {ades scisti v('rdi. Gli df('tti di alto P/T sono presenti solo alla blise:delle falde e si sono I"<'alizzati in assenza di un l.arico idoneo a giUSlifiC1lr(' la formazion(' diminerali lipid di alte P.

r:. verosimil(' che sia Slato determinante il ruolo svolto da sovrapressioni di origine tel­Ionica. t:. molto probabile: che le condizioni idonee allo sviluppo di sovraprcssioni si sianorealizzale nelle fasi embrionali della individuuionc <klle falde quando i movimenti rduivi trai vari corpi geologici (fumI"<' falde) avvenivano SOIlO carko apprezzabili:. In quesle oondirionilo sviluppo di sovrapressioni ~ favorito anche perchè sono inlercuati (dalle compreuioni) te:tTenigià metamOrfici, che: sono a vario grado deidrali, hanno porooil' ridona e sono quindi piùresistenti.

Viene: prospcllatO un modello idoneo a giusli6can: l'evoluzione: sOsti verdi - sOsti bluc la zoncogra6a m('tamorflC'l alla base: delle falde.

ABSTaACT. - High P/T metamorphism oc:curs in lhe Calabrian AustrOlllpine nappes.This metamorphism overprints an older grcc:nschist <'Vent and is overprinted by li youngergrcc:nsc:hisl one; ali Ihe efrects are of Alpine age.

l1le high P/T elJecu occ:ur only at lhe bouom of the thin nappes and the formationof blucschislic: minerals took plac:e: prior lO thc piling of thc nappa so that the depth ofmelamorphism n<'Cd noi havc becn quile great.

It is very Iikdy mat in our case tectonic ovapressures havc played In impon&nl mIeduring the fonoation of thl: blucschistic: minerali. Ptobably "le high P/T dfects II"<' connectedwith cmbryona1 and I"<'lativcly deep.sa.tcd IT10VelnCIlts with a vcttiCl'1 romponent in tile continentalmargin affected by highly comptCSSional forccs. Zooes of 5trong overpre:ssures can bave bccnformed undcr lhesc- mnditions, as tne rocks involved - alrcady metamorphic II"<' more Ol Icss<khydrated wilh 1 low POrQl5ity, ancl, consc:quenlly, with I Ilrger resislanc:e apinst ddonnation.

A model is proposed in order to e:xplain the <'Volution gteensc:hist - blucs<:hist and thl:metamorphic roning at the bollom of Auslroalpine nappes.

When the compressional forces start, then zoncs of stmng overprcssureJ ate generatedalong which thcre al"<' pc:netrative defonnations and movemenls with a vc:rlical componentaod - ii lne temperatureJ are high enough (taking imo ac:rount til<' frictionll heating, 100) ­

normal dynamometamorphism takes plac:e.During tile upward modon thc gcoklgic:al bodio get coldtt .nd co1dcr whereas ovcrpre$Sures

keep high; Il a cenain Stagc high P/T conditions producing blueschistic minerals al"<' reac:hed.lbe eJ(trem<' P/T c:onditions ",'OUld oc:cur in the highest pll.nI cf the ascending bodica.

* Istituto di Mineralogia e Petrografia dell'Università di Bati. ** Lavoro eseguito cnn il c0n­

tributo del C.N.R., contratto n. 70.283.0'.

200 G. PICCAIlIlETA

Introduzione

Nella letteratura più recente (HACCARD et al., 1972; SCANOONE el al., 1974;ALVAREZ, 1976; A~tODlO MORELLI Cl al., 1976) la catena :Jlpina calabrese viene con­sider:l.ta come il prolungamento delle Alpi s.s.. Essa consta di più unità tettonichederivale dalla deformazione della Tetidc e prohabilmcille del margine continen­tale africano.

Le unità tettoniche appartenenti alla catena alpina sono affette da melamor­

Iìsmo alpino di P relativamente alt;} (fino a 8-9 kb) durante il quale si sono for­mati Na-anlìboli (Gl fino a 85,/('), Na-pirosseni (ld fino a 80 %), aragonite,bwsonite, pumpellyite, fengite.

In questa nota sono analizzati la distribuzione e i caratteri del metamorfismodi alta P nelle unità a crosta oceanica e in quelle a crosta continentale e vengonofatte alcune considerazioni sulle cause di tale metamorfismo nei due domini, conparticolare riferimento alle unità austroalpine.

Le unità della Tetide

La maggior parte degli autori che recelllemente ha studiato le meta-.ofioliti cala­bresi concorda sulla loro attribuzione a più unità strutturali (OrETRlcH e SCANDONE,1972; AI\IODIO MORF.LLl et al., 1976; L.\NZAFA~IF. et al., in stampa).

8 Go

05 ..9 o~

4

• 4 4Z•

o FU~OOl, CllOSSITt ...

?~

~. .

•t....oGNESlOllI.

o t " ~-

'v '0 '" ro 00

'"

00

~ ROCCIA

F

•••••

Fig. l. - C.ompo.izionc di anfiboli rodici di meU·ofioliti lungo un profilo Gimigliano (G)· Fal....­na (F) in Sila Piccola. Appare evidente che in"",cc con ,:mile rapporlo Fc3*/Fc3' +AI +1: ,iformano anfiboli differenti al variare delle con.dizioni Illetamorfiche, ma.lrando una zon<.'OJl'rafiametamorfica.

Fil<. 2. - Composizionc (ti anfiboli .ooiei zonatinelle m"la·onolili di T~rranova (triangoli) c Fa·Irrna (ccrchi) c di anfiboli sodici pre.cnri "di..m~grO"acche (doppi cerchi) dell'unità aumoal·pina di C'...aslagnJ (da DE ROEVER cl al., 1974 cSPADEA ..I al., 1976).

Il mctamorfismo di alt:l P nelle unità a crosta oceanica interessa a scala regio.naIe ofioliti e coperture ed è stato caratterizzato da variazioni P-T nel tempo enello spazio.

SOV.APkESSIONE TETTONICA E METAMOItFISMO DI ALTO P/T ETC. 201

Le variazioni ndlo sp3zio sono docume::mate:: 011 re:: che:: dalla distribuzione:: dcimine::rali critici, anche dalle:: variazioni di .:omposizione:: di Na-anfiboli e:: Na.piros·sc=ni in rocce:: grossolaname::me:: isochimiche:: (DE ROEVU, 1972; DE ROEVU e::t al.,1974, 1976; PICCA1l1tEn e:: ZIRPOl.I, 1975).

In fig. l sono riportate le composizioni medie di Na-anfiboli (approssimatediffrattometricamente:: secondo il metodo proposto da Col.E.\lAN C PAP1KE, 19(8) pro­ve::nie::nti da metabasiti app3rtene::mi alla stessa unità strullurale:: (unità di Gimigliano)lungo un profilo ESE-W W da Gimigliano a Falerna (Calabria cemrale::). Risultache:: a p3rità di Fe"'/R'" ndle:: rocce, si formano Na-anfiboli con differe::nti come::­nuti di molc=cola glaucofanica e::videntemente sono il controllo di condizioni fisichedive::rsc=, in p<lrticolare di P (ve::di DE ROE\'ER e::t aL, 1974, 1976; Wooo, 1979).

Le:: variazioni nd tempo sono documentate da variazioni re::golari di composi­zione dal nucleo alla periferia di Na-anfiboli (fig. 2) e Na-pirossc=ni controllate conanalisi alla microsonda (DE ROEYeR et al., 1974; $,.\DE.A C't al., 1976).

Questo metamorfismo di alto P/T si è realiz.z.ato ndle fasi orogeniche:: pre­coci e:: generalmente pres<=nta un overprim in fa<:ies scisti verdi che:: mostra lamassima intensità negli affiorame::nti piìl meridionali (~r es. DUBOls, 1970; DE ROE­VE.R, 1972; PICCAl.RETA e ZIRPOLI, 1975).

Que::sta successione di eve::nti appare:: anche dai differenti contenuti in cdadonitt:delle miche chiare potassiche (pe::r es. DIETRJCH et aL, 1976) nelle:: metapeliti ddlecoperture.

Le unità del n,argine ~onlinen'ale a(ri~ano

Comprendono rocce prealpine di grado me::tamorfico variabile rappr~ntative

di seuori di crosta su~riore, intermedia e profonda sovrapposti in ordine inversoper modo che le rocce metamorfiche di gr:ldo più elevato costituiscono la parte:: piùalta ddla catena. Sono dal basso in alto: l'unità di Bagni, l'unità di Castagna el'unità di Polia-Copanello. I contatti tenonici tra le diversc= unità si sono re::alizzatisotto P piuttosto devate (vedi ad es. AMOOIO MOUl.Ll et al., 1976).

In ciascuna unità e su estensione:: variabile a seconda delle:: unità, sono pre::­sc=nti e::ffeui alpini di P relativamente:: alta (PICCAJUl.ETA, 1973; Cowl\'NA e:: P1CCAll­RETI.. 1975; BoSAIl.DI et aL, 1974; DE ROEVU., 1972; LA"'7.AFAME e ZUFfA, 1975;DIETlllcH, 1976; Cot.oNNA e SllIlONE, in stampa; ZUPPETIA, com. orale). Questi efftttisono localizzati alla base delle:: falde almeno per quanto riguarda le unità di Bagnie di Castagna (CoLoNNA e PICCARRETA, 1975; CoWNNA e:: SU.IONE, in stampa).

Gli effetti di alto P/T sono successivi a una fase dinamometamorfica in faciesscisti verdi caratterizzata da intense deformazioni ~oetrative (vedi per es.DE ROEVEll., 1972; AMaDIO MOllELl.1 et al., 1976) e sono stati seguiti da deboli effettiin facies scisti verdi.

Nell'unità più alta (Polia·Copanello) si osservano variazioni P-T nello spa­7io. Infatti l'overprint di alto P/T è caratterizzato: ne::gli afl1orame::nti più setten­trionali da lawsonite, pumpellyite, aragonite, crossite (SPADE.A, 1979); negli affio-

202 C. PICCARRETA

ramenti centrali da associazioni pumpdlyitc+actinolilC' esprimenti condizioni ditransizione tra le faeies degli scisti verdi c la facies degi scisti blu (DE ROEVEa, 1m;L,..I'7.-\FAME e ZlJFFA, 1975; OIETltlCII, 1976); negli affioramenti meridionali sonopr~nti solo dlcui in faeies seisti verdi (PAGLIONICO c PICC.uUTA. 1976).

Alla ba$(: ddl'unità di Castagna l'ovcrprim di alto P/T è carattcrizz.ato da:aumenti dd rapporto nel tempo. Infatti gli anfiboli sadici sono ronati con nucleicfossitici e periferie glaucofanichc (determinazioni ottich(', diffrattomctrichc c chi­miche). Alla baS(: ddl'unità più profonda (unità di Bagni) sono state osservate lawso­

nilc, pumpellyitc e Mg.rielxxkitc (BONAROI ct al., 1974; CoLONNA e SIMONE, in

stampa; ZUPPEITA, com. orale).Sulla base della composizione degli allfiboli sodici si deduce che alla base del·

l'unità più profonda furono raggiumi valori di P inferiori a quelli raggiunti nellasovrastame unità di Castagna e m:gli affioramenti più Sl=uentrionali dell'unità Polia­-COp:l.llello.

L:t presenza di effetti metamorfici di alto P/T solo alla base delle falde e lamancanza di tali effetti al tetto del substrate tettonico, indicano che quegli effenisono precedenti all'appilamemo delle falde (Cow:-"NA e PICCAUETA, 1975; Al<lODiOMORELLI et aL, 1976).

CaU8e del melamorfi8mo di aho P/T

Nelle unità della Tetide i caraueri dr:! metamorfismo eoalpino, con particolareriferimemo alla diffusione regionale, all'evoluzione scisli blu - scisti verdi, allapresenza di gradienti metamorfici nell'ambito delle unità stesse permeuono un buonparallelismo con il metamorfismo in zone di subduzione (vedi per es. EIl.NST, 1971,19nj DAL PIA.2., 1974).

Nelle unità austroalpine il melamorfismo di alto P/T non si inquadra fra i tipidi metamorfismo di zone di subduzione soprattutto per la distribuzione localizzatadegli effetti metamorfici e anche per il tipo di evoluzione (scisti verdi ---- sciSli blu ---­- $Cisti verdi). Poichè questi effetti sono prccedemi alld fase di appilamento dellefalde e poichè il carico delle singole falde è di gr.m lung3 inferiore a quello ri­chiesto per la formnione di minerali come lawsonite e Na-anfiboli ricchi di GI[almeno 15-20 km secondo i dati sperimentali di MAIl.ESCH (in ERNST, 19n) e leindicazioni di DE RO}:VEIl. et al. (1976) e di WOOD (1979)], è inevitabile pensare chedebba essere stato determinallle il contributo di sovrapressioni tettoniche concentrauIII particolari zone.

1:: fortemente probabile che gli effetti di alto P/T ~i siano realizzati nelle fasiembrionali della individuazione delle falde, quando i movimenti avveniv3no SOltocarico apprezzabile, prima del loro c riV"Iam~nto. verso l'esterno della catena.

In tali condizioni (di radice) infatti. soltO \'inAuenza di un campo di solleci.tazioni continue, possono realizzarsi sovraprt"ssioni tettoniche in zone particolari se

la rigidità delle rocce è sufficientemente elevata (vedi IXr es. DE ROE\'U, 1967;CoLE.\tAN, 1m).

SOVRAPRESSIONE TE'lTONICA E ;\lETAMORFISMO DI ALTO P/T ETC. 203

La resistenza delle rocce aumenta con b profondità (DE SITTER, 1964), con ladiminuzione delle temperature (vedi per es. in DE ROEVER, 1967) e della c pore pres­sure> (CoLEMAN, 1972).

Nelle condizioni suddette (di radice) le sovrapressioni sono possibili sia perchèi movimenti avvengono sotto carico sia perchè nel nostro caso vengono interessatedalla compressione rocce già metamorficlle che sono a vario grado deidratate, conporosità ridotta e quindi più resistenti alle deformnioni. Inoltre nella fase dinamo­metamorfica in facies degli scisti verdi precoce (vedi pago 201) e in quella di altoP/T si sono formati minerali ossidrilati che hanno sottratto soluzioni acquose alsistema lasciando elevata la resistenza delle rocce (CoLEMAN, 1972).

Evoluzione sdllli verdi _ seisli hlu - !lCillti verdinelle falde austroalpine: interpretazione

i! stato detto prima che l'evento di alto rapporto P/T nelle unità a crosta con­tinentale è stato preceduto e seguito da eventi in facies scisti verdi. Per spiegarequesta particolarità viene prospettato il seguente modello.

Prima delle fasi compressive nel margine continentale i vari settori di crosta(superiore, intermedia e profonda) sono caranerizZ<1ti da P litostatiche e da T checompetono alla loro posizione nella crosta in quel tempo.

Quando inizia la compressione (nel nostro caso legata alla chiusura della Te­tide) si individuano le zone con concentrazione di sovrapressione tenonica, inizianole deformazioni fortemente penetrati ve, i movimenti relativi con componenti ver­ticali e sono innescati processi dinamometamorfici che, se le T iniziali sono suffi­cientemente alte (tenendo COIllO anche del calore di frizione), hanno caratteri diun metamorfismo normale (come nel nostro caso).

Proseguendo lentamente e in più stadi (PAGLIONICO e PICCARRETA, 1976) il pro­cesso di risalita, il corpo geologico progressivamente si raffredda mentre le sovra­pressioni tettoniche lungo la zona di movimento rimangono concentrate essendo,in condizioni relativamente profonde, b dissipazione dello stress bassa perchè ingran parte viene c impegnato> nelle deformazioni fortemente penetrative (nel nostrocaso si tratta generalmente di una scistosità di piano assiale).

Ad un certo stadio dello sviluppo di questo processo si realizzano condizionidi alto rapporto P/T e il dinamometamorfismo cambia ::aracterc barico.

Se ciò è vero, la parte più elevata del corpo geologico in risalita risente mag­giormente della diminuzione di T e dovrebbe essere car:Hterizzato da valori piùelevati del rapporto P/T. Infatti nell'Unità Polia-Copanello si osserva un over·print di più alto P/T negli affioramenti attualmente più settentrionali, un overprintdi transizione scisti blu - scisti verdi negli affioramenti centrali e solo effettiin facies scisti verdi negli affioramenti meridionali.

Gli effetti tardivi in facies degli seisti verdi sono almeno in parte posterioriall'appilamento delle falde poichè i contatti tettonici sono interessati da una faseplicativa che è stata accompagnata da debole metamorfismo (OIETRICH. 1976; AMODIOMOREl.LI et aL, 1976).

20. G. PICCARRETA

BIBLIOGRAFIA

ALVAREZ W. (1976) - A fomur continua/io" o{ the Alpi. GeoL Soc. Am. BuIL, 87, 891-896.AMomo MORELl.I L., BoNARDI G., CoLONNA V., DlI,TIllCll D., GIUNTA G., !PPOLITO F.,

LIGUOIU V., LoRENZONI S., PAGLlON1CO A., PEIlRONE V., PICCARRETA G., Russo M., ScAN­

DONE P., ZANETIIN LoIUlNZONI E., ZUPPETTA A. (1976) - L"arco caiabro-pe/orilano nell'OTt)­gene appenninicQ--maghrebide. Mcm. Soc. Geo!. h., 17, 1-60.

BoN"'RDI G., PERRONE V., ZUPPETTA A. (1974)· I rapporti tra «me/oboso/ti .. , «fil/adi .. e«sciili mietuti .. nelf'area tra Paola e Rose (Calabria). Boll. Soc. GeoL !t., 93, 245·276.

COI.EMAN R. G. (1972) - B/uncbisl melamorphism and plate lect?nics. Proc. Iot. Geol. Congr.Montreal, 2, 19·26.

CoLEMAN R. G., PAPIKE }. j. (1968) - Alkali Ilmphihoies Iram tbe biuerchists o/ Cazadero,. Cali/ornia. J. Petrol., 9, 105·122.COLONNA V., PICCARRETA G. (1975) - Metamorfismo di alta pressione/bassa temperatura nei

micascisti di Zangarona-levoli-Morlu Dondolo (Sila Piccola, Calabria). BolI. Soc. Geo. It.,94, 17·25.

CoLONNA V., SIMONE A. (1978) . Gli scisti del Eme Savuto: un contributo alla conoscenzadell'unità del F.me Bagni nella Calabria Centrale. Mcm. Soc. Gco!. h., in stampa.

DAI. PIAZ G. V. (1974)· Le métamorphisme de haute pression f:I basu umpérature dans révo­lution structurale du bassin ophiolitique alpino·apenninique (2' partic). Bull. Suisse Min.Petr., 54, 399424.

DE ROEVER E.W.F. (1972) - Lawsonite·albite /acier metamorphism near Fuscaldo, Calabria(Southern ltaly), its geological significance and petrological aspects. These, GUA, Amster­dam, 1·171.

DE ROEVER E.W.F., PICCARRETA G" BEUNK F. F., KIEFT C. (1974) _ Blue amphiboles /romnorth·western and centraI Calabria (ltaly), Periodico Min., Roma, 43, 5·37.

DE ROEVER E.W.F., BEuNK F. F., KIEFT C. (1976) . Blue amphibole-albite-chlorite arsemblages/rom Fuscaldo (S. Italy) and tbe role o/ glaucophane in metamorpbism, Contrib. MineraI.Petrol., 58, 221·234.

DE ROEVER W. P. (1%7)· Overdruk vari tektonische oorsprung o/ diepe metamor/ou? Koninkl.Nederl. Akad. Wetensch., versI. Gcw. Vergad. Md. Natuurk., 76, 69·74.

DIETIICH D. (1976) - La geolQgia della Catena Costiera Ira Cetraro e Guardia Piemonteu.Mem. Soc. Gcol. h .. 16. 1-6l.

DIETltlCII D., ScANOONE P. (1972) - Tbe position o/ the basic and ultrabasic rocks in tbe Uctonieunits o/ the Southern Apennines. Att. Ace Pomaniana, 21, 1-15.

DU:TRlCH D., LoRENWNI S" Sc"NOONE P., ZANETTIN LoREN"ZONI E., DI PIERRO M. (1977)· Con­tribution to the knowledge o/ Ihe teCfonic units of COllabria. Relaationsbips betweencomposition of K-white micas and melamorphic evolulion. Boli. Soc. Geol. h., 95, 193·217.

DUBOIS R. (1970) . Phaus de urrage, nappes de sode et méfamorphisme alpin à lo ;onetionCalabre.Apennin: la suture calabro apenninique. Rev. Géogr. Phys. Gcol. Dyn., 12,221·254.

ERNST W.G. (1971)· Metamorphic zonatiortI 071 presumably subducted lithospheric plates fromJapan, California and Ihe Alps. Conrrib. MineraI. Petro!., 34, 43·'9.

ERNST W.G. (1973) - Blueschist melamorphism and P·T regimes in active subduction zones.Tectonophysics, 17, 255·272.

ERNST W.G. (1977)· Tectonics and prograde versus retrograde P·T tra;ectories o/ hig!J..pressuremefamorphic bells. Rendiconti SIMPAL, 33, 191-220.

H"CCARD D., LoREN"Z C., GRANDJACQUET C. (1972) - Essai sur l'evolution tectogén~lique de laliaison AJpes·Apennines (de lo Ligurie à lo Calabre). Mem. Soc. Geo!. It., Il, 309-341.

UN"ZAFAME G., ZUFFA G.G. (1976) . Geologia e Pelrografia del foglio Bisignano (Valle delCrati, CalabriA): con cllrta geologica l: 50.000. Geol. Romana.

LAN'LAFAME G., SPADEA P., TORTORICI L. (1979) - Meso%oic ophiolites of Northern Calabriaand tbe Lucanian Apennine (Soulbern llaly). Ofioliti, in stampa.

PAGUONICO A., PICCARItETA G. (1978) - History and petrology of a /ragmenf of the deep trustin the Serre (Calabria, soutbern 1Ialy). N. Jb. Miner. Mh., H9, 38'·3%.

SOVR,\PIESSIONE TI;TTONICA E METAMOI.f1SMO DI ALTO PIT ETC. 205

P1CCAI.Il.ETA G. (1973) • &'pporti trII l~ m~tllmor/iti .8ior.nti ndl. lon. compreu IfI' 0uti.,Iion~. Niç.stro, Con~~nti e I. &SSII V llll~ Jd Fium~ SIIVUIO (Gz/.bri.). Boli. Soc. ~1.h., 92, 42}.4}}.

PICCAnETA G., ZUPOLI G. (197.5) • TM m~tll-opbiolitn outCToppin, Joutb 01 tM low SIIPUtoVIIlIry within t1u' tont~:xt of A1pin~ m~tllmorpbism in C~ntral IInd Nort~rn ClIlllbri"(Soutbern ltaly). N. ]b. Miner. Mh., 1-14, 14'·162.

ScANOONE P., GIUNTA G., LIGUOII V. (1974) _ Th~ c:onnution b~twun th~ Apuli" "nd S"h"r"confinent"f margins in the Southern ApennineJ ilnd Sici/y. 24" Congrès.Assemblée PlenaireC.I.E.S.M. Com. Géol. Géoph. Marines, Montecarlo, 4·6 dico

SPAOEA P. (1979) • Contribulo alla conOJeenzo Jid metabllsil/ti o/iolitiei del/II CaJ"brill sellen·trion"/~ e eentrll/e e dell'Ap~nnino uCllno. Rendiconti SIMPAL, J;) (I), 151-276.

SPAOEA P., TOlTOl.lCI L., LANZAFAME G. (1976) - Sffl~ o/io/iti/eu nell',"~" /r" TVJiII e Sper.·zono Albllnese (Ca/llbri,,): Jtrllli,raji4. ~tro,r"fia, rapporl; J/rulturilli. Mcm. Soc. GeoI.. il ..17, 13'·174.

WOOD R. M. (l979) • A r~ulllljlltion 01 lbe bllj~Jçb;st /lIl:ieJ. Pllrt ,. Tbe pressure-UmpnlllurtbystemiJ c,&. ~l. Mq., 116, 21·33.