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Geology is the Way

Quando due magmi si incontrano (Neves, Alto Adige)

Il ghiacciaio di Neves, situato sul versante italiano delle Alpi Retiche al confine con l’Austria, vicino al Lago di Neves (Neves-Stausee) è un’esposizione geologica permanente e gratuita all’aria aperta dove affiorano estesamente granitoidi, superbe zone di taglio e strutture milonitiche. Con questo post intendo iniziare una nuova serie su Beves che culminerà con le foto delle zone di taglio. Oggi, daremo un’occhiata ai granitoidi e alle bellissime strutture magmatiche preservate in questo affioramento eccezionale!

Il ghiacciaio di Neves, sullo sfondo, in passato si estendeva al di sopra di questi affioramenti. La sua progressiva ritirata dopo l’ultimo massimo glaciale ha di fatto esposto un museo geologico all’aria aperta! I geologi che discutono al centro sono Neil Mancktelow e Giorgio Pennacchioni, che hanno studiato quest’area in gran dettaglio.

Come potete vedere qui sopra, c’è un valido motivo che rende questo posto così speciale: l’eccellente esposizione caratterizzata da affioramenti glaciali levigati che permettono di seguire le strutture per centinaia di metri in tutte le direzioni. Le rocce affioranti sono granitoidi, cone composizione prevalentemente granodioritica, che si sono messe in posto verso la fine dell’Orogenesi Varisica, 300 milioni di anni fa. Queste granodioriti sono state quindi implicate nel metamorfismo alpino tra 500 e 600 °C, durante la formazione delle Alpi, e sono adesso esposte in superficie come parte dell’unità degli Zentralgneise, una delle unità profonde che affiorano nella finestra dei Tauri.

Osserviamo attentamente la figura qui sopra. Come si può vedere siamo in una situazione in cui affioramenti di granodiorite sono circondanti da ortogneiss e miloniti. L’ortogneiss è il risultato della deformazione dei granitoidi Varisici, la cui struttura è stata cambiata dal metamorfismo alpino e trasformata in una roccia metamorfica. La granodiorite di Neves è molto speciale, perché, nonostante sia stata soggetta al medesimo metamorfismo, la sua litologia molto resistente gli ha permesso di preservare in gran parte le tessiture ignee originali (una situazione diversa dal post precedente su Joshua Tree, in cui il contatto tra granito e gneiss era magmatico). Potrei sorprendervi mostrandovi quanto le strutture ignee siano ben preservate:

La tessitura ignea faneritica ben preservata della granodiorite di Neves, che contiene biotite (nera), quarzo (grigio, trasparente) e feldspati. La maggior parte dei feldspati sono plagioclasio ma c’è anche del K-feldspato, riconoscibile per le colorazioni tendenti al rosa pallido.

Tornando indietro all’immagine dello slider più in alto, potete vedere che le granodioriti sono tagliate da intrusioni tabulari (dicchi) di rocce magmatiche più scure: lamprofiri. Un lamprofiro è una roccia magmatica relativamente rara in cui minerali mafici – in questo caso biotite e orneblenda – costituiscono cristalli molto grandi mentre i feldspati sono confinati in pasta di fondo. Qui a Neves, i lamprofiri spesso tagliano i granitoidi come dicchi dai contorni netti.

Grande intrusione lamprofirica (scura) che taglia la granodiorite. È ben visibile il contatto netto tra il dicco mafico e i granitoidi circostanti.

Dettaglio del contatto fra dicco e granito. Le superfici striate sono strie glaciali, formate dal ghiacciaio che un tempo copriva questi affioramenti.

Dettaglio di un piccolo dicco lamprofirico che taglia la granodiorite circostante. Ben visibili all’interno del dicco, si notano dei cristalli luminosi di biotite che costituiscono abbondanti cristalli di dimensioni grossolane.

Un taglio netto delle strutture dei granitoidi come quello rappresentato da un dicco indica che la granodiorite era già solida quando il magma lamprofirico arrivava riempiendo i dicchi, ma ci sono situazioni a Neves in cui due magmi – uno mafico e la circostante granodiorite – sembrano aver interagito ad uno stadio parzialmente liquido, come nel caso di questo dicco:

dicco mafico intruso in magma parzialmente fuso

Questa situazione è completamente diversa dai dicchi che abbiamo visto prima. Prima di tutto, il contatto tra il dicco e la granodiorite circostante è fortemente lobato o ondulato e ci sono vene di granodiorite che iniettano il dicco mafico separandolo in più segmenti. Ci sono inclusioni lobate (enclavi) di granodiorite all’interno del dicco mafico e infine la granodiorite è più scura e grana più fine al contatto col dicco. Ecco un dettaglio:

Venette di iniezioni di granodiorite separano segmenti (boudins) di magma mafico. Notare i bordi di granodiorite a grana più fine al contatto tra le due rocce.

Queste caratteristiche sono state interpretate come evidenza di mescolamento tra due magmi diversi quando erano ancora in parte liquidi. Quando il dicco mafico si è intruso nella granodiorite, probabilmente ha trovano uno ‘zuppone’ caldo e viscoso di cristalli e fuso e i due magmi hanno iniziato a mescolarsi. Il dicco è stato smembrato in più frammenti (boudins) mentre il magma granodioritico riempiva ogni spazio invadendo il fuso mafico. I livelli granodioritici a grana fine e più scuri al contatto tra le due rocce rappresentano probabilmente livelli in cui i due fusi si sono mescolati maggiormente. Questa interazione è avvenuta probabilmente negli ultimi stadi del raffreddamento della granodiorite, permettendo la preservazione dell’andamento più o meno allungato del dicco mafico. Ma cosa succede se il mescolamento avviene quando i granitoidi sono più caldi e contengono ancora più fuso?

Questi sono dei ‘blob’ di magma mafico circondati dalla granodiorite. Quando il magma mafico è arrivato, trovando una calda ‘zuppa’ granodioritica, i due magmi hanno iniziato a mescolarsi lentamente, formando inclusioni mafiche tondeggianti e lobate o enclavi, circondate e iniettate da magma granodioritico. Le strutture di iniezione, come vene, sono particolarmente spettacolari a Neves: in molti casi le vene di iniezione hanno dei contorni lobati, ondulati, o irregolari, che indicano che i due fusi erano relativamente fluidi quando queste strutture si formavano. In altri casi, le venette granodioritiche arrivano ad essere diritte e dai contorni molto netti.

E in questo caso potrebbe significare che si sono formate quando i ‘blob’ mafici erano praticamente solidi. Questo può accadere perché i fusi mafici solidificano a temperature più elevate di quelli granitici. Infatti avete notato come sono fini rispetto alla granodiorite? Spesso il rapido raffreddamento alla temperatura dei granitoidi circostanti non permette la crescita di cristalli troppo grossi nel fuso mafico.

Non esiste nessuno studio di queste strutture – qui a Neves – oltre l’analisi geologica e dovete tenere a mente che quello che descrivo qui è basato sulla mia analisi di terreno e sulla mie speculazioni. Ad ogni modo, quando due magmi si mescolano, di solido la composizione dei magmi cambia perché iniziano ad incorporare elementi chimici che derivano dall’altro magma. Nei blob mafici, si possono trovare strutture come questa:

Vedete i feldspati bianchi che circondano il materiale più scuro? Queste sono strutture coronitiche o corone, in questo caso di plagioclasio attorno ad anfibolo o pirosseno. Sono assolutamente non studiate e per questo motivo non saprei dire se sono legate alla riequilibrazione chimica del magma mafico verso composizioni più ‘granodioritiche’ o se sono legate al metamorfismo alpino…. ma erano belle e valeva la pena mostrarle! Qual è la vostra opinione a riguardo? Postatela nei commenti qui sotto!

Do you see the white feldspars surrounding darker material? These are coronitic structures (corona = crown), in this case of plagioclase around amphibole or pyroxene. They are absolutely not investigated and therefore I am not sure if they are related to the re-equilibration of magma to more ‘granodioritic’ compositions due to mingling or if they are caused by later metamorphism but… they are nice and worth showing! What’s your opinion about them? Write it in the comment section!

Ringraziamenti
Ho avuto la possibilità di visitare questi affioramenti durante la Summer School dell’EGU sull’analisi strutturale di rocce cristalline. Vorrei ringraziare Neil Mancktelow e Giorgio Pennacchioni per avermi portato su questi affioramenti e avermi spiegato tutte le bellissime strutture dell’area… e ovviamente l’EGU per il supporto che offre all’organizzazione di bellissimi campi di geologia come questo!

Riferimenti Bibliografici
Cesare, B., Rubatto, D., Hermann, J., & Barzi, L. (2002). Evidence for Late Carboniferous subduction-type magmatism in mafic-ultramafic cumulates of the SW Tauern window (Eastern Alps). Contributions to Mineralogy and Petrology142(4), 449-464.

Finger, F., Frasl, G., Haunschmid, B., Lettner, H., von Quadt, A., Schermaier, A., … & Steyrer, H. P. (1993). The Zentralgneise of the Tauern Window (eastern Alps): insight into an intra-Alpine Variscan batholith. In Pre-Mesozoic geology in the Alps (pp. 375-391). Springer, Berlin, Heidelberg.

Frisch, W., Vavra, G., & Winkler, M. (1993). Evolution of the Penninic basement of the Eastern Alps. In Pre-Mesozoic geology in the Alps (pp. 349-360). Springer, Berlin, Heidelberg.

Mancktelow, N. S., & Pennacchioni, G. (2005). The control of precursor brittle fracture and fluid–rock interaction on the development of single and paired ductile shear zones. Journal of Structural Geology27(4), 645-661.

Pennacchioni, G., & Mancktelow, N. S. (2007). Nucleation and initial growth of a shear zone network within compositionally and structurally heterogeneous granitoids under amphibolite facies conditions. Journal of Structural Geology29(11), 1757-1780.

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