Studio geologico-petrografico dell'Unità di Rocca Solei, Massiccio Dora-Maira meridionale (Alpi Occidentali)

This Thesis consisted in a detailed geologic and petrographic study of an area located in the lower Varaita Valley (western Alps). This area is included in the Rocca Solei Unit of the southern Dora-Maira Massif, structurally overlying the well-known ultra-high pressure (UHP) Brossasco-Isasca Unit (BIU). In the last decades, following the discovery of coesite in the BIU, most of the geological and petrological studies were devoted to the reconstruction of the P-T-t evolution of the UHP BIU, that was quite well constrained especially in the last years. On the contrary, the P-T evolution of the Rocca Solei Unit has been only approximately constrained using conventional methods. Preliminary studies suggest that the Rocca Solei Unit experienced eclogite-facies peak metamorphic conditions of about 550°C and 15 kbar. The aim of this Thesis was to fill a gap in the understanding of the petrology and P-T evolution of the Rocca Solei Unit. To reach this objective, a detailed geological survey was carried out in a ca. 25 km2 area. The Rocca Solei Unit is a portion of pre-Alpine continental crust consisting of a Variscan amphibolite-facies metamorphic basement (now garnet- and chloritoid- bearing micaschist and gneiss, marble and eclogite: Polymetamorphic Complex) intruded by Permian granitoids (now fine-grained orthogneiss and augen-gneiss with minor metagranitoid: Monometamorphic Complex). Fieldwork was followed by a petrographic study with optical microscope on 70 thin sections, representative of the whole spectrum of lithologies recognised in the Rocca Solei Unit. The petrographic study was mainly focalized on those lithologies that better preserve the evidence of high-pressure Alpine assemblages (metagranites, metapelites, metabasites and meta-hornfelses). The quartz/coesite (?) + phengite + garnet + chloritoid ± glaucophane (retrograded) assemblage observed in some metapelites of the Polymetamorphic Complex is the most useful to constrain peak P-T conditions experienced by the Rocca Solei Unit. This assemblage suggests P-T conditions of about 500-600°C and P > 15-20 kbar. The most surprising result of this Thesis, however, is the discovery, in both metapelites and metagranites, of fine-grained polycrystalline quartz with a palisade texture, generally interpreted as quartz pseudomorphically replacing former coesite. Although to further confirm this hypothesis it would be necessary to find coesite relicts still preserved, this result strongly suggests that the Rocca Solei Unit experienced peak metamorphic conditions in the coesite stability field. The stability field of the garnet + chloritoid ± glaucophane assemblage is compatible with ultra-high pressure conditions. These results allow to constrain peak P-T conditions experienced by the Rocca Solei Unit at ca. 550°C and 27-30 kbar. The estimated peak-T conditions are coherent with those already proposed by previous authors, whereas peak-P conditions are significantly higher than those previously proposed (ca. 15 kbar).

Il lavoro di Tesi è consistito in uno studio geologico-petrografico di un'area situata in bassa Val Varaita (Alpi Occidentali), geologicamente appartenente al Massiccio Dora-Maira meridionale e compresa quasi interamente nell'Unità di Rocca Solei, strutturalmente superiore alla nota Unità Brossasco-Isasca (BIU) di ultra-alta pressione (UHP). A causa del maggiore interesse attribuito alla BIU a seguito della scoperta di coesite, nell'ultimo ventennio gli studi geologico-petrografici si sono focalizzati prevalentemente sull'unità di UHP, la cui traiettoria P-T-t è stata quindi ben vincolata, con grado di dettaglio crescente negli anni. Al contrario la traiettoria P-T dell'Unità di Rocca Solei è stata finora vincolata solo in modo approssimativo e con metodi non moderni. Gli studi preliminari suggeriscono condizioni di picco in facies eclogitica a quarzo con T ≈ 550°C e P ≈ 15 kbar. L'obiettivo del lavoro di Tesi è stato quindi quello di colmare una lacuna nelle conoscenze petrografiche e petrologiche dell'Unità di Rocca Solei. Per il raggiungimento di tale obiettivo è stato effettuato un rilevamento geologico-petrografico di dettaglio, che ha coperto un'area di circa 25 km². Dal punto di vista litologico, l'Unità di Rocca Solei è costituita da un basamento metamorfico pre-Alpino (Varisico), intruso da granitoidi Permiani, e successivamente coinvolto nell'orogenesi Alpina. In essa si riconoscono quindi un Complesso Polimetamorfico (micascisti a granato ± cloritoide ± anfibolo, e minori marmi e metabasiti) e un Complesso Monometamorfico (ortogneiss ± occhiadini e minori metagraniti e micascisti argentei). Il lavoro di terreno è stato associato all'analisi petrografica al microscopio ottico in luce polarizzata di 70 sezioni sottili, rappresentanti la totalità dei litotipi affioranti nell'Unità di Rocca Solei. L'attenzione è stata prevalentemente focalizzata sui litotipi che tendono a preservare maggiormente le paragenesi Alpine di picco (metagraniti, paraderivati, metabasiti e metacornubianiti). La paragenesi più utile per vincolare le condizioni di picco termo-barico raggiunte dall'Unità di Rocca Solei è stata osservata in alcuni paraderivati del Complesso Polimetamorfico ed è costituita da quarzo/coesite (?) + fengite + granato + cloritoide + glaucofane (retrocesso). Tale paragenesi suggerisce condizioni termo-bariche di picco metamorfico eoalpino di 500-600°C e pressioni superiori a 15-20 kbar. Il risultato più sorprendente è però l'individuazione, in un campione di paraderivati e nei metagraniti, di possibili evidenze del raggiungimento di condizioni di ultra-alta pressione, rappresentate da quarzo policristallino con "struttura a palizzata", tipica del quarzo pseudomorfo su coesite. Anche se per una conferma definitiva occorrerebbe individuare relitti di coesite ancora preservata, i risultati ottenuti suggeriscono che l'Unità di Rocca Solei possa aver raggiunto un picco barico in facies eclogitica a coesite. Il campo di stabilità dell'associazione granato + cloritoide ± glaucofane è compatibile con condizioni di ultra-alta pressione. Questi risultati permettono di vincolare le condizioni di picco termo-barico dell'Unità di Rocca Solei a circa 550°C e 27-30 kbar. Tali condizioni sono solo parzialmente in accordo con quanto finora proposto; nel dettaglio vi è accordo in merito al picco termico, mentre le condizioni di picco barico ottenute nel lavoro di Tesi sono decisamente superiori rispetto a quanto finora proposto (15 kbar).