CORPI QUARZOSI MINERALIZZATI TRA BASAMENTO CRISTALLINO E FORMAZIONE DI COLLIO IN ALTA VALLE SERIANA: INDAGINI GEOLOGICHE, MINEROGRAFICHE E GEOCHIMICHE

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI MILANO FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE E NATURALI DIPARTIMENTO DI SCIENZE DELLA TERRA A.DESIO SEZIONE DI MINERALOGIA PETROLOGIA GEOCHIMICA E GIACIMENTI MINERARI CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE CORPI QUARZOSI MINERALIZZATI TRA BASAMENTO CRISTALLINO E FORMAZIONE DI COLLIO IN ALTA VALLE SERIANA: INDAGINI GEOLOGICHE, MINEROGRAFICHE E GEOCHIMICHE Diego SERVIDA Matr Relatore: Prof. Ida VENERANDI Correlatori: Dott. Luisa DE CAPITANI Prof. Franco RODEGHIERO Dott. Daniele RAVAGNANI Anno Accademico

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3 - Riassunto - Corpi quarzosi mineralizzati fra Basamento Cristallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana: indagini geologiche, minerografiche e geochimiche Si è voluto studiare dal punto di vista geo-giacimentologico e minerografico i Corpi Quarzosi Mineralizzati (CQM) a Fe e solfuri misti che affiorano nei pressi di Gromo e di Gandellino, in alta valle Seriana (provincia di Bergamo). L area di studio si trova nel dominio Sudalpino, nell unità tettonica detta Anticlinale Trabuchello- Cabianca. A partire dal nucleo, questa è costituita dal Basamento Cristallino (BC) pre-carbonifero (micascisti, paragneiss, quarziti ed anfiboliti) e dalle coperture vulcano-sedimentarie permo-carbonifere, che sono costituite dalle formazioni del Conglomerato Basale (CB), della Formazione di Collio (FC) e del Verrucano Lombardo (VL). Durante il rilevamento personale si è constatato che i CQM si trovano al contatto fra BC e FC e sono costituiti da una breccia di micascisti fratturati e silicizzati. Ora, con un rilevamento geologico di dettaglio, si è verificato che i CQM affiorano in un area di soli 9 km 2. Tali corpi sono numerosi e sempre associati a faglie NW-SE; sono distinti l uno dall altro, sono spessi fino a 30 m e si allungano fino a 200 m. Sono stati studiati i rapporti tra i CQM e le altre formazioni, poiché gli Autori precedenti o non hanno distinto i CMQ dal CB (De Sitter & De Sitter-Koomans, 1949) o li hanno compresi nel BC (AA.VV., 2001). Si è accertato che il contatto fra BC e CQM è graduale, mentre quello fra i CQM e la sovrastante FC è netto; i CQM affiorano in punti diversi dal CB. L interesse verso i CQM è accresciuto dal fatto che essi ospitano mineralizzazioni a Fe e solfuri misti, oggetto di coltivazione in epoche remote. Di tali attività vi sono scarse notizie, ma per contro permangono molte evidenze sul terreno. Si tratta di imbocchi di gallerie, discenderie, assaggi, discariche, che testimoniano anche nelle tipologie di scavo l evoluzione delle tecniche minerarie. Nel corso di questo lavoro sono state rilevate e descritte anche altre mineralizzazioni metallifere poco note, sia nella FC ( miniere Lanzeni, Frera, Gallo ) sia nei CQM (miniera Vedriol ). Le mineralizzazioni dei CQM di Gromo sono state studiate sotto l aspetto minerografico da Zecchin (2000), da Cusmà (2001) e da De Capitani e altri (2003). Questo approccio è stato qui approfondito ed esteso alle principali mineralizzazioni individuate. Ne risulta ai Lanzeni una paragenesi a Pb-Zn-Fe (galena, blenda e siderite), alla Frera una paragenesi a Cu-Zn-Fe-Ni-As (calcopirite, blenda, gersdorffite e siderite), al Vedriöl un associazione Cu-Pb-Fe-As-Sb (tetraedrite, calcopirite, arsenopirite, pirite, galena e siderite). Considerato che molta parte dell'area di studio è coperta da vegetazione e da depositi quaternari si è attuato un test di prospezione alluvionale su alcune aste torrentizie, prelevando sedimenti nei tratti a valle di mineralizzazioni note e in zone dove le mineralizzazioni avrebbero potuto essere mascherate. I campioni sono stati sottoposti a concentrazione gravitativa e sono stati analizzati mediante assorbimento atomico (Zn-Pb-Cu- Ni-Co-Cd-Ag) e diffrattometria RX. I dati confermano l assenza di CQM al di fuori della zona ristretta tra Gromo e Gandellino. In conclusione si formulano tre ipotesi genetiche per i CQM: 1) I CQM possono essere corpi sedimentari e il risultato dell inquarzamento e della mineralizzazione del CB dovute ad antiche circolazioni di acque di falda lungo l originario il limite di permeabilità costituito dal contatto (unconformity) tra BC ed FC. La stessa posizione stratigrafica dei CQM e del CB giusticherebbe questa ipotesi, ma vi è contro la sostanziale differenza litologica tra le due unità. Il ritrovamanto di strutture di deposizione gravimetrica (concentrazione di granati) è pure a favore di questa ipotesi. 2) I CQM possono essere corpi filoniani legati a processi idrotermali s.s. (vicinanza temporale e stratigrafica col vulcanismo permiano). A favore di questa ipotesi è il fatto che i CQM sono correlati a faglie e la forte analogia tessiturale con le brecce tettoniche. 3) I CQM possono essere una breccia vulcano-tettonica del magmatismo permiano; la struttura calderica cui sarebbe legata è stata ricostruita da Ravagnani (1980). Ciò darebbe ragione sia della tessitura della roccia sia della sua posizione stratigrafica e della localizzazione limitata dei CQM.

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5 - Abstract - Geological, Minerographic and Geochemical Studies on Mineralized Quartz Bodies Between Cristalline Basement and Collio Formation in the Bergamo District (Alta Valle Seriana, Italy) The goal of this project is to examine quartz bodies hosting deposits of iron and sulphides (CQM) and which are located near the villages of Gromo and Gandellino in the Bergamo district (alta valle Seriana, Italy). The characteristics considered are of geological and minerographic nature. The area is situated in the southern Alps, in the tectonic unit called Anticlinale Trabuchello-Cabianca. The latter is composed of Pre-carboniferous Cristalline Basement (BC - micaschists, paragneiss, quarzites and amphibolites and of permo-carboniferous covers consist of Basal Conglomerate (CB), Collio Formation (FC) and Verrucano Lombardo (VL). The position and composition of the CQM were determined during a previous survey. The CQM lay inside the BC or between the BC and the FC. They are characterized by somewhat jointed and silicified micaschists with a breccia texture. This investigation adds new information: - The CQM outcrop in a narrow area (9 km 2 ) between the villages of Gromo and Gandellino. - The bodies are numerous and they are isolated from one another. - The maximum thickness is 30 meters and their lenght can reach 200 meters - They are related to NW-SE faults. Another interesting topic is the structural-stratigraphical relationship between the CQM and the other formations present in the area. Previous works incorporate the CQM in the CB (De Sitter & De Sitter-Koomans, 1949) or in the BC (AA.VV., 2001). The survey showed that there is a sharp boundary between the CQM and the overlaying FC; the boundary between the CQM and the BC, on the other hand, is not well defined. No outcrops were found displaying direct relationships between CQM and CB. The scientific interest in CQM arises from the fact that they host iron and sulphides ore deposits, which were exploited in the past. There is no evidence of old mines in historical documents or in scientific research, but it is possible to find remnants of old mines (such as tunnel entrances, inclined shafts, assays and dumps) in the area, which show the evolution of the mining method. The Vedriol mine exploite ore host in CQM. In addition to this mineralization, other kinds of ore deposits are identified and described. They show similar ore mineral association to CQM but there geological context is different, as they are related to FC (Lanzeni s, Frera s and Gallo s mines). CQM s mineralization in the Gromo surroundings was already studied by Zecchin in 2000, by Cusmà in 2001 and by De Capitani et al. (2003). The present work investigates the subject in detail by means of a minerographic study done on all the orebodies found: Vedriol mineralization is characterized by a Cu-Pb-Fe-Sb-As association, composed by tetrahedrite, chalcopyrite, arsenopyrite, pyrite, galena and siderite; Lanzeni is characterized by a Pb-Zn-Fe association, composed by galena, sphalerite and siderite; and Frera is characterized by a Cu-Zn-Fe-Ni- As association, composed by chalcopyrite, sphalerite, gersdorffite, siderite. Since most of the area is covered with vegetation and quaternary sediments, it is impossible to evaluate the extention and of the CQM. Therefore, it was decided to prospect alluvional deposits, downstream from wellknown mineralized zones, and to consider them as a standard for the other areas. After a concentration treatment, the samples were analysed by AAS (Zn-Pb-Cu-Ni-Co-Cd-Ag) and XRD: the experimental data confirm the hypothesis that CQM are present only in the area between Gromo and Gandellino. Three hypotheses are suggested for the formation of CQM: 1) The CB was silicified and mineralized by groundwaters. This justifies the complete absence of the CB from the Gromo-Gandellino area and the presence of the CQM in its place. However, the hypothesis is discarded because the two formations are lithologically different and from gravimetric deposition structures find in CQM. 2) The CQM are veins related to hydrothermal processes. The correlation between CQM and NW-SE trending faults, and their fabric similarity to a tectonic breccia are the main supporting arguments for this assumption, but the presence of garnets placer suggests otherwise. 3) Finally, the CQM can be considered a calderic collapse breccia, produced during Permian volcanism. The calderic structure, described by Ravagnani (1980), explains the rock fabric and stratigraphical position. Although this hypothesis seems the most probable, it contradicts the evidence that quartz does not intersect with FC.

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7 Corpi quarzosi mineralizzati tra Basamento Cristallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana INDICE 1. PREMESSA INQUADRAMENTO GEOGRAFICO 4 3. INQUADRAMENTO GEOLOGICO ARTICOLAZIONE DEL LAVORO RICERCA BIBLIOGRAFICA RILEVAMENTO GEOLOGICO BASAMENTO CRISTALLINO CONGLOMERATO BASALE FORMAZIONE DI COLLIO CORPI QUARZOSI MINERALIZZATI ALTRE LITOLOGIE DEPOSITI QUATERNARI ASSETTO STRUTTURALE MINERALIZZAZIONI E LAVORI MINERARI STUDIO MINEROGRAFICO PROSPEZIONE ALLUVIONALE ANALISI GEOCHIMICHE ANALISI MINERALOGICHE CONCLUSIONI 104 1

8 Corpi quarzosi mineralizzati tra Basamento Cristallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana 1. PREMESSA Questa tesi di laurea è nata in seguito ai dati ed agli interrogativi emersi dal rilevamento geologico svolto lo scorso anno nei pressi di Gromo (BG) in alta valle Seriana (Servida, 2003). Quest area è caratterizzata dalla presenza di corpi quarzosi mineralizzati (CQM) a ferro e solfuri misti che presentano ancora oggi tracce di un antica attività estrattiva. Poiché le uniche indagini svolte fino ad ora su questi corpi sono state di carattere minerografico (Zecchin, 2000; Cusmà Piccione, 2001) e bio-geochimico (Musazzi, 2000), è sembrato opportuno tentare di conoscerne meglio i caratteri geologici, stratigrafici e strutturali. Dalla prima campagna di rilevamento è emerso che: - i CQM sono numerosi, tra loro isolati e di dimensioni variabili: il loro spessore è nell ordine della decina di metri, il loro sviluppo laterale nell ordine delle centinaia di metri. - i CQM affiorano su entrambi i lati dell alta valle Seriana, non intersecano mai la Formazione di Collio, ma si trovano sempre nel Basamento Cristallino o meglio al contatto fra il Basamento Cristallino e la Formazione di Collio. - i CQM sono sempre correlati a faglie che hanno direzione NW-SE. - il contatto stratigrafico fra il Basamento Cristallino e i CQM è graduale, mentre il passaggio alle rocce della Formazione di Collio è netto. - dalla sola osservazione dei caratteri mesoscopici delle rocce sembra di poter affermare che deposizione del quarzo sia avvenuta successivamente agli eventi metamorfici che hanno interessato il Basamento Cristallino. Un primo interrogativo riguarda la natura dei CQM: sono dei filoni idrotermali l.s. o sono corpi sedimentari silicizzati da circolazioni di falda? Un secondo quesito riguarda le relazioni 1

9 Corpi quarzosi mineralizzati tra Basamento Cristallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana che intercorrono fra i CQM e l unità detta Conglomerato Basale: i CQM appartengono a questa stessa formazione geologica, che dunque in alcuni punti avrebbe subito silicizzazione e mineralizzazione, oppure si tratta di formazioni geneticamente diverse? In molte carte geologiche dell alta valle Seriana (Weeda, 1936; Swolf, 1938; Raasveldt, 1939; De Sitter & De Sitter Koomans, 1949) i CQM non risultano distinti e in pratica vengono spesso assimilati al Conglomerato Basale. Per tale motivo si è ritenuto opportuno estendere il rilevamento geologico a tutta l area seriana (circa 100 km 2 ) di affioramento del Conglomerato Basale e/o del contatto tra Basamento Cristallino e Formazione di Collio. Il rilevamento geologico è stato preceduto e accompagnato da una ricerca bibliografica svolta presso archivi storici pubblici, come l archivio di Stato di Bergamo, l archivio storico della Diocesi di Bergamo, l archivio storico del Comune di Gromo, la biblioteca civica A.May di Bergamo e presso archivi privati, con lo scopo di ricavare utili informazioni sui siti minerari, come possibili affioramenti di CQM. Lo studio si è avvalso anche di analisi petrografiche eseguite su alcuni campioni di rocce nei casi in cui la sola osservazione mesoscopica non consentisse di stabilirne la natura litologica. Lo studio minerografico si propone di approfondire la conoscenza della mineralizzazione dei CQM, in parte già nota, e di confrontarla con quelle presenti nel Basamento Cristallino, nel Conglomerato Basale e nella Formazione di Collio. Durante il rilevamento geologico è stato mappato il drenaggio superficiale della zona per condurre una campionatura dei sedimenti alluvionali al fine di individuare, attraverso l analisi mineralogica (XRD) e geochimica (AAS) dei concentrati di minerali pesanti, la presenza di eventuali corpi mineralizzati sotto copertura. 2

10 Corpi quarzosi mineralizzati tra Basamento Cristallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana 2. INQUADRAMENTO GEOGRAFICO La zona interessata da questo studio si trova in alta valle Seriana, in provincia di Bergamo, e comprende i territori dei comuni di Gromo, Valgoglio, Gandellino e Valbondione. Oltre all asse vallivo principale, i rilevamenti si sono sviluppati nelle valli del Goglio, del Grabiasca, del fiume Nero, del Sedornia e del Bondione, principali tributarie sinistre del Serio. A grandi linee l area può essere delimitata dal passo Portula ad W, dal Lago del Barbellino a N, dalla valle Sedornia ad E e dall abitato di Novazza (Valgoglio) a S. FIUMENERO LIZZOLA VALGOGLIO GROMO GANDELLINO Figura 1 - Area di studio evidenziata in nero; in rosso è indicato il sentiero Alto Serio 1

11 Corpi quarzosi mineralizzati fra Basamento Critallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana 3. INQUADRAMENTO GEOLOGICO L area oggetto della tesi fa parte delle Alpi Meridionali, una catena a pieghe e sovrascorrimenti S-vergenti estesa dal Canavese al Bacino Pannonico, lunga circa 700 km e di larghezza variabile da meno di 50 km a 150 km (fig.2). Figura 2 Carta geologico-tettonica delle Alpi (Frey et al., 1974) Le Alpi Meridionali sono costituite da nuclei ercinici, metamorfici e non, e da una successione di sedimenti permo-mesozoici e cenozoici deformati, ma non metamorfosati, durante diverse fasi dall Eocene al Pliocene. Sono distinguibili tre zone strutturali nelle Alpi Meridionali: una zona occidentale, comprendente Canavese e Ivrea-Verbano, una zona centrale o Lombarda, e una zona orientale, costituita dalle sotto-zone Giudicariense, Dolomitico-Lessinea e Carnico-Friulana. Da W ad E Queste zone sono caratterizzate da un raccorciamento crostale decrescente e da un associata variazione del grado metamorfico, da facies granulitica-anfibolitica alta fino a nullo, delle rocce costituenti i rispettivi Basamenti Cristallini. 5

12 Corpi quarzosi mineralizzati fra Basamento Critallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana Questa catena orogenica è separata da quella delle Alpi s.s. a N mediante la Linea Insubrica, che, nelle diverse zone strutturali, prende il nome di Linea del Canavese, Linea del Tonale, Linea delle Giudicarie e Linea della Pusteria-Gailtal. Si pensa che le Alpi Meridionali siano state il settore più avanzato verso N del margine continentale africano (Argand, 1924; Channel et al., 1979). In particolare, la tesi prende in considerazione un area situata nel settore Orobico Centrale, facente parte delle Alpi Meridionali Centrali o Lombarde, studiato geologicamente all inizio del XX secolo da Porro (1903; fig.3), negli anni 30 e 40 dall Università olandese di Leida (De Sitter & De Sitter-Koomans, 1949; fig.4) e recentemente oggetto di studio da parte degli Autori della Carta Geologica della Provincia di Bergamo (AA.VV., 2001; fig.5). Questo settore delle Alpi Meridionali è costituito dal basso verso l alto dal Basamento Cristallino, da una copertura vulcano-sedimentaria terrigena di età carbonifero-permiana e da una copertura sedimentaria carbonatica di età mesozoica. Il Basamento Cristallino è costituito da micascisti, denominati Scisti di Edolo, e da paragneiss, denominati Gneiss di Morbegno, entrambi derivanti da rocce arenaceo-pelitiche probabilmente risalenti al Paleozoico Medio, intercalati a lenti di quarziti, metagranitoidi, metabasiti e marmi. La successione carbonifero-permiana è costituita dal Conglomerato Basale (Carbonifero Sup.? - Permiano Inf.), sormontato dagli strati vulcano-sedimentari e lacustri della Formazione di Collio (Permiano Inf.) e dai sedimenti fluviali del Verrucano Lombardo (Permiano Sup.) (fig.6). Il Conglomerato Basale è una formazione costituita da brecce e conglomerati derivanti dallo smantellamento del Basamento Cristallino, con continuità laterale spesso ridotta, sovrapposta in unconformity al Basamento Cristallino metamorfico. 6

13 1km 1km Diego Servida Università degli Studi di Milano Corpi quarzosi mineralizzati fra Basamento Critallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana 7 Figura 3 Carta geologica delle Alpi Orobie: particolare dell'alta valle Seriana. Il Conglomerato Basale è indicato in rosso (Porro, 1903) Figura 4 Carta geologica delle Alpi Orobie: particolare dell alta valle Seriana. Legenda: BC=Basamento Cristallino, CB=Conglomerato Basale, FC=Formazione di Collio (De Sitter & De Sitter-Koomans, 1949)

14 Corpi quarzosi mineralizzati fra Basamento Critallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana 2 km Figura 5 Carta geologica della provincia di Bergamo: particollare dell'alta valle Seriana 1=Basamento Cristallino, 8=Conglomerato Basale, 9=Formazione di Collio (AA.VV., 2001) La Formazione di Collio è costituita, nella parte inferiore, da una ripetizione ritmica di vulcaniti acide tipo ignimbriti riolitiche e di strati conglomeratico-arenacei e, nella parte superiore, da conglomerati, arenarie e siltiti di colore nero. Risulta essere sovrapposta in paraconformity al Conglomerato Basale ed in unconformity al Basamento Cristallino. Il Verrucano Lombardo è costituito anch esso da conglomerati, arenarie e siltiti dal tipico colore rosso-violaceo ed è sovrapposto in angular disconformity al Formazione di Collio. Sovrapposta alla successione carbonifero-permiana vi è quella mesozoica, che ha inizio con il Servino (Scitico) ed è caratterizzata da un alternanza di formazioni carbonatiche di scogliera e di formazioni terrigene di fondo bacinale. 8

15 Corpi quarzosi mineralizzati fra Basamento Critallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana Figura 6 Successione stratigrafica permiano-triassica lombarda (De Jong, 1979) Nelle Orobie Centrali non affiora la Serie Lombarda completa e continua ma, grazie ad una successione di accavallamenti caratterizzati da piani di sovrascorrimento con direzione WSW-ENE e immergenti a S, affiorano, da N a S, quattro thrust sheets costituiti nell ordine da Basamento Cristallino, da Basamento Cristallino e copertura carbonifero-permiana, da copertura mesozoica e da copertura cenozoica (De Sitter & De Sitter Koomans, 1949; fig.7). 4 thrust sheet / 3 thrust sheet / 2 thrust sheet / 1 thrust sheet Figura 7 Sezione geologica interpretativa delle Alpi Orobie diretta N-S; sono evidenziati i 4 thrust sheets (De Sitter & De Sitter-Koomans, 1949) 9

16 Corpi quarzosi mineralizzati fra Basamento Critallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana Il nostro interesse è focalizzato sulla parte meridionale del terzo thrust sheet, delimitato a N dalla Linea Orobica-Linea della Gallinera e a S dalla Linea della Valtorta-Linea della Valcanale. In questa zona, grazie ad una delle strutture anticlinali, denominata Trabuchello- Cabianca, facente parte delle Anticlinali Orobiche, affiorano i termini più antichi della Serie Lombarda e il loro contatto stratigrafico con il Basamento Cristallino. Evoluzione paleogeografica-strutturale delle Alpi Orobiche Le rocce arenaceo-pelitiche paleozoiche formanti il margine settentrionale della placca Adria (Argand, 1924; Channel et al., 1979), furono metamorfosate e deformate durante l orogenesi varisica nel tardo Paleozoico (Mottana et al., 1985) e generarono i paragneiss e i micascisti costituenti l attuale Basamento Cristallino del settore Orobico Centrale. Queste rocce metamorfiche recano le tracce di due fasi deformativo-metamorfiche: la prima, caratterizzata da metamorfismo in facies anfibolitica, ha prodotto una scistosità, marcata da biotite rosso-bruna e da muscovite, e pieghe sradicate ; la seconda, caratterizzata da retrocessione in facies scisti verdi, ha prodotto una nuova scistosità, marcata da biotite verde, muscovite e clorite, e pieghe a scala da centimetrica a chilometrica (Cassinis et al.,1986; Albini et al., 1994; Cadel et al., 1996). Dopo il picco metamorfico varisico, tutte Alpi Meridionali furono interessate dal collasso orogenico e da una fase tettonica, estensionale secondo Arthaud e Matte (1975), transtensiva secondo De Sitter e De Sitter-Koomans (1949) e Massari (1986), che generò una serie di zone rilevate o dorsali, alternate a zone depresse o bacini allungati in direzione WSW-ENE (fig.8). La zona Orobia, compresa nel Bacino Lombardo, fu caratterizzata dalla formazione del Bacino del Collio, costituito da una serie complessa di bacini tettonici di tipo graben asimmetrico come il Bacino Orobico ad W, il Bacino Trabuchello-Cabianca al centro (fig.9) e il Bacino Camuno ad E, separati tra loro da zone di alto strutturale. L intero sistema di bacini 10

17 Corpi quarzosi mineralizzati fra Basamento Critallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana presenta, attualmente, una morfologia allungata in direzione WSW-ENE nella zona del Bacino Orobico, SSW-NNE nella zona del Bacino Camuno. Figura 8 Sezione geologica dei bacini permiano-triassici alpini (De Jong, 1979) Il Bacino Trabuchello-Cabianca, caratterizzante il settore Orobico Centrale, è stato descritto da Cadel (1986) come una struttura complessa, allungata in direzione WSW-ENE, derivante dalla sovrapposizione di una struttura calderica, già delineata da Ravagnani (1980) e da un graben stretto e lungo. Questo bacino è delimitato da faglie profonde talora riconosciute come faglie erciniche riattivate. Figura 9 Tentativo di ricostruzione dei bacini permiani nelle Alpi Meridionali (Schonborn, 1992) 11

18 Corpi quarzosi mineralizzati fra Basamento Critallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana L erosione delle rocce costituenti le dorsali portò al progressivo riempimento dei bacini da parte di materiale terrigeno: il primo prodotto di deposizione fu il Conglomerato Basale, un cuneo costituito da sedimenti terrigeni continentali di spessore variabile da zero a 120 metri, che si chiude verso S (Cadel et al., 1996) e interpretato come una conoide fluviale (De Sitter & De Sitter-Koomans, 1949), impostatosi nel Permiano Inf. La sedimentazione del Conglomerato Basale fu contemporanea all attivazione di una serie di faglie ad estensione regionale (Cadel et al., 1996) e a un vulcanismo di tipo esplosivo, caratterizzato da colate ignimbritiche a chimismo riolitico e da tufi piroclastici, che si accompagnarono alla tettonica estensionale ed alla sedimentazione nel Permiano Inferiore nel bacino del Collio (Cassinis et al., 1986). La sedimentazione nel bacino del Collio fu fortemente influenzata nelle sue componenti dal vulcanismo esplosivo, che diede un carattere vulcano-clastico a molti degli orizzonti sedimentari del Collio. Nella Formazione di Collio sono identificabili due fasi di intensa attività vulcanica, sotto forma di banchi ignimbritici, intervallate da un periodo di quiescenza testimoniato da una superficie di disconformity all interno della formazione stessa (Ravagnani, 1980; Cadel et al., 1986; Cadel et al., 1987 e 1996; fig.10). Le caratteristiche della Formazione di Collio nelle Alpi Orobiche Centrali furono legate a due fasi principali di risorgenza e di collasso dell apparato vulcanico, testimoniate dallo sviluppo di strutture calderiche. Una di queste, identificata da Ravagnani (1980) in alta val Seriana (fig.11), fu descritta anche da Cadel (1986) come una struttura di 9 km x 20 km delimitata da tre faglie principali con direzioni E-W, N60E e N60W e fu parzialmente cartografata da Cadel et al. (1996). 12

19 Corpi quarzosi mineralizzati fra Basamento Critallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana Figura 10 Successioni e correlazioni stratigrafiche della Formazione di Collio in Alta Val Seriana (Origoni Giobbi et al., 1981) Legate all attività vulcanica sono state riconosciute diverse famiglie di faglie (Ravagnani, 1980; Origoni Giobbi et al., 1981; Cadel, 1986; Cassinis et al., 1986; Cadel et al., 1996) e varie tipologie di mineralizzazioni idrotermali diffuse in tutto il Sudalpino (Chiesa et al., 1993; Cassinis et al., 1986). Nell area orobica mancano gli affioramenti dei plutoni granitici coevi e geneticamente connessi con il vulcanismo permiano, presenti però in altri settori del Sudalpino Lombardo come, per esempio quello della Val Biandino. 13

20 Corpi quarzosi mineralizzati fra Basamento Critallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana Figura 11 Ricostruzione 3D della struttura calderica nei pressi di Novazza (Ravagnani, 1980) Dopo il definitivo collasso della caldera vi fu un momento di stasi dell attività tettonica che fu interrotto nel Permiano Superiore dalla riattivazione delle faglie e dello stesso bacino tettonico, il quale, entro strutture tipo semi-graben, fu riempito dai conglomerati di ambiente fluviale continentale del Verrucano Lombardo (Casati e Gnaccolini, 1967). 14

21 Corpi quarzosi mineralizzati fra Basamento Critallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana Dopo la deposizione del Verrucano Lombardo, durante il Trias Inf. si ebbe un approfondimento di questi bacini tettonici fino ad arrivare all ingressione marina e alla sedimentazione dei primi prodotti di mare basso, come quelli del Servino. In seguito, nel Trias Med. e nel Trias Sup. si crearono condizioni per la formazione di piattaforme carbonatiche estese su tutto il Sudalpino, disturbate solamente durante il Ladinico da attività magmatica di tipo subvulcanico a chimismo basico-intermedio. Durante il Giurassico, si passò al progressivo approfondimento del bacino (fig.12) fino all apertura dell oceano Ligure-Piemontese, parte della Tetide, la cui chiusura segnò in tutta l Italia Settentrionale l inizio del ciclo orogenico alpino. Figura 12 Diagramma stratigrafico che mostra lo spessore relativo delle formazioni permiano-triassiche lombarde (Schonborn, 1992) 15

22 Corpi quarzosi mineralizzati fra Basamento Critallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana Il basamento metamorfico e la copertura permo-mesozoica nel Sudalpino furono interessati molto marginalmente dal metamorfismo alpino, ma furono profondamente coinvolti nella tettonica alpina (fig.13): questa fu caratterizzata da tre fasi deformative principali (Eoalpina, Mesoalpina e Neoalpina) che si svilupparono dal Cretaceo Sup. al Miocene Inf.-Med. La prima fase fu caratterizzata dalla subduzione di litosfera oceanica al di sotto della placca Adria tra il Cretaceo e l Eocene ( Ma), la seconda corrispose alla successiva collisione continentale sviluppatasi fra l Eocene e l Oligocene (60-35 Ma), mentre alla fase più recente (Oligocene-Miocene) sono collegati i sovrascorrimenti pellicolari. De Sitter e De Sitter-Koomans (1949) individuarono la struttura a pieghe e sovrascorrimenti delle Alpi Meridionali, caratterizzata dall accavallamento da N verso S di formazioni più antiche su formazioni più recenti lungo piani diretti E-W con immersione generalmente verso N (fig.7). Figura 13 - Schema tettonico delle Alpi Orobie (Bersezio et al.,1993) De Sitter (1963) e De Jong (1979) collegarono questa disposizione alla tettonica gravitativa, mentre Gaetani & Jadoul (1979) la collegarono alla tettonica compressiva, tentando una stima del raccorciamento crostale che valutarono superiore al 100% nelle Orobie Centrali. Questa stima fu poi rivalutata da Laubscher (1985 e 1990) e da Schonborn (1992) 16

23 Corpi quarzosi mineralizzati fra Basamento Critallino e Formazione di Collio in alta valle Seriana grazie alla tecnica delle sezioni bilanciate. Questi Autori proposero anche un modello cinematico che prevede tre periodi principali nei quali avvennero gli accavallamenti. Oltre ai sovrascorrimenti, la deformazione alpina generò delle pieghe a grande scala, come l Anticlinale Orobica, l Anticlinale Trabuchello-Cabianca e l Anticlinale Camuna, con assi diretti WSW-ENE e considerate anticlinali di rampa (Laubscher, 1985 e 1990; Schonborn, 1992); nonché clivaggi di crenulazioni all interno delle rocce della successione sedimentaria permo-mesozoica da Cassinis et al. (1986), Albini et al. (1994) e da Cadel et al. (1996). 17

24 4. ARTICOLAZIONE DEL LAVORO In base all obiettivo che ci siamo proposti di raggiungere, abbiamo deciso di articolare in lavoro in queste parti: - Ricerca bibliografica: oltre alla ricerca di lavori scientifici di base comprendenti articoli e monografie riguardanti la geologia della Alpi Orobie Centrali, le mineralizzazioni legate agli ambienti vulcano-sedimentari, i CQM e il Conglomerato Basale in alta val Seriana e dei lavori di geotecnica come i rilevamenti geologici, le stratigrafie di dettaglio ed i sondaggi, è stata condotta anche la ricerca di notizie storiche di carattere minerario come permessi di ricerca e di coltivazione mineraria, di utilizzo di polvere da mina, e mappe di ubicazione di altoforni e di miniere. - Rilevamento geologico tematico: sono stati cartografati il contatto fra Basamento Cristallino e Formazione di Collio, gli affioramenti di CQM e di Conglomerato Basale e sono state compilate diverse stratigrafie per tentare di comprendere le relazioni intercorrenti fra le diverse formazioni geologiche. Inoltre sono state mappate le zone mineralizzate, i lavori minerari e le discariche ad loro associate. - Prospezione alluvionale: sono stati campionati i sedimenti alluvionali a valle di due miniere e in due zone incognite e da questi sono stati concentrati i minerali pesanti per osservarne affinità o differenze. - Laboratorio: è stato condotto uno studio petrografico speditivo delle litologie riconosciute su terreno ed uno studio minerografico qualitativo e comparativo delle mineralizzazioni non note rispetto a quelle già conosciute (Novazza e Coren del Cucì). I concentrati derivanti dalla prospezione alluvionale sono stati analizzati mineralogicamente attraverso diffrazione ai raggi X (XRD) e chimicamente attraverso spettroscopia ad assorbimento atomico (AAS). 18

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