Structural and metamorphic evolution of the Camughera – Moncucco, Antrona and Monte Rosa units southwest of the Simplon line,Western Alps

Abstract.

This structural and petrological study examines relationships between Alpine deformation and metamorphism in the Camughera-Moncucco, Antrona and northeastern Monte Rosa units, and it correlates major late stage deformation structures, such as the Vanzone antiform and Simplon normal fault. D1/D2 deformation and related top-N or top-NW thrusting started under high-pressure conditions (12.5–16 kbar) at relatively high temperatures (c. 620–700°C). Petrological and structural data, together with published radiometric data, suggest that top-SE shearing within the structural top of the high-pressure units in the upper Penninic Alps is coeval with top-N or top-NW thrusting at their structural base. This suggests differential ascent of high-pressure units relative to the surrounding units during nappe stacking and associated crustal shortening. Barrovian metamorphism in the upper Penninic Alps is related to a first phase of backfolding, active between c. 35 Ma and c. 29-26 Ma ago (D3). D3 involves dextral shearing, combined with top-WSW shearing and orogen-parallel extension. Unroofing by orogen-parallel extension delays cooling during decompression and leads to isothermal decompression after the high-pressure stage. Towards deeper structural levels in the east, D3 deformation becomes progressively younger and prevailed at increasingly higher temperatures. Hence, compared to the higher structural levels further west, the brittle-ductile transition occurs later in the Ossola valley. Masera synform and Brevettola antiform form an open fold pair and represent the eastern continuation of the major Vanzone antiform (D4). Normal faulting across the Simplon line overlaps in time with the formation of these major D4 backfolds. Displacement along the Simplon normal fault decreases to insignificant values towards the southeast. Contemporaneous dextral shearing, however, occurs within the southern limbs of the Vanzone and Brevettola antiforms.

Zusammenfassung.

Diese strukturelle und petrologische Arbeit untersucht die Beziehungen zwischen alpiner Deformation und Metamorphose in den Camughera-Moncucco und Antrona Einheiten sowie in der nordöstlichen Monte Rosa Decke. Zusätzlich werden grossräumige spätalpine Strukturelemente, wie die Vanzone Antiform und die Simplon Abschiebung, in einen Zusammenhang gebracht. Die D1/D2 Deformationsphase ist mit nach N oder NW gerichteten Überschiebungen assoziiert, welche anfänglich unter Hochdruckbedingungen (12.5–16 kbar) und relativ hohen Temperaturen (c. 620–700°C) aktiv waren. Petrologische und strukturelle Daten, sowie publizierte radiometrische Daten, vermuten, dass SE gerichtete Abschiebungen im oberen Teil der penninischen Hochdruckeinheiten gleichzeitig mit nach NW gerichteten Überschiebungen an deren Basis aktiv waren. Dies legt es nahe, dass die Hochdruckeinheiten während der Deckenbildung und Krustenverkürzung relativ zu den umgebenden Einheiten differentiell aufgestiegen sind. Die Metamorphose vom Barrow-Typ in den oberen penninischen Einheiten steht in engem Zusammenhang mit der ersten Rückfaltungsphase, welche nach ca. 35 Mio Jahren und vor ca. 29–26 Mio Jahren aktiv war (D3). D3 beinhaltet dextrale Scherung, kombiniert mit nach WSW gerichteter Scherung und Dehnung parallel zum Orogen. Abnehmende Überlagerungsmächtigkeit durch orogen-parallele Dehnung verzögert die Abkühlung während der Dekompression und führt zu isothermaler Dekompression, nach dem Hochdruckstadium. Zu den tieferen strukturellen Ebenen im Osten hin wird die D3 Deformation fortschreitend jünger und ist höher temperiert. Der spröd-duktil Übergang im Ossola Tal fand deshalb zu einem späteren Zeitpunk statt als in den höheren strukturellen Ebenen im Westen. Masera Synform und Brevettola Antiform bilden ein offenes syn-D4 Faltenpaar, welches die östliche Fortsetzung der Vanzone Antiform repräsentiert. Der Versatz an der Simplon Abschiebung stirbt nach Südosten hin graduell aus. Gleichzeitige (syn-D4) dextrale Scherung ist aber in den südlichen Schenkeln von Vanzone Antiform und Brevettola Antiform zu finden.