Alpine structures and metamorphism at the Pillonet Klippe — a remnant of the Austroalpine nappe system in the Italian Western Alps

A detailed petrofabric analysis leads to the following consequences at the Pillonet Klippe, a remnant of the Austroalpine Dent Blanche — Sesia Lanzo nappe system in the Western Alps. Two nappe forming events have to be distinguished: the first one marks the beginning, the second one the end of alpine tectonometamorphic evolution. While the first event is correlated to the early-alpine high-pressure low-temperature subduction zone metamorphism, the second event has no counterpart within the alpine metamorphic history. Post-Lepontine cold thrusts act at c. 250 °C cutting through early-alpine nappe boundaries and pile up a new sequence of nappes with different internal lithologies, structures and relics of late- and early-alpine metamorphism.Early-alpine deformation caused the penetrative first cleavage s₁ and stretching lineation str₁ and, subsequent two acts of folding D₂ and D₃ with axes parallel stretching. Nappe formation during this deformation started cold in a high crustal level and propagated into higher temperatures passing a boundary from clastic to plastic deformation. At the turning point of subduction c. 450 °C were reached, accompanied by static annealing. Until then glaucophane was stable.Late-alpine deformation caused different structures within different units of the latter klippe. They range from spectacular km-size 4th folds with NE-vergency in basement rocks to small 5th folds with NW-vergency in Mesozoic cover rocks. 5th folds postdate a static episode of Lepontine metamorphism with growth of albite porphyroblasts.Temperature had dropped markedly to less than 300 °C, when D₆ thrust faults emerged cutting the klippen units out of their source regions. Thrust nappes develop giving rise to nappe movements over several km in the high structural level of Austroalpine nappes. Thus all fabrics — except D₆ — are transported and are cut by these late and cold thrusts.

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Zusammenfassung Die Pillonet-Klippe ist ein Überrest des Austroalpinen Dent Blanche — Sesia Lanzo Dekkensystems in den italienischen W-Alpen. Detaillierte gefügekundliche Untersuchungen haben dort zu folgenden Ergebnissen geführt:Man muß zwei deckenbildende Deformationsakte unterscheiden. Der erste steht am Anfang, der zweite am Ende der alpinen Deformations-Metamorphose-Geschichte. Decken bilden sich zum ersten Mal bei eoalpiner Subduktion unter Hochdruck-Niedrigtemperatur-Metamorphose. Ein zweites Mal nach Lepontiner Metamorphose, wenn kalte Thrusts bei ca. 250 °C den eoalpinen Deckenbau zerschneiden und zu neuen Decken mit unterschiedlichen Gesteinsbeständen, Strukturen und Relikten der früh- und spät-alpinen Metamorphosen stapeln. Zwischen diesen Deformationsakten läßt sich an der Pillonet-Klippe folgende Gefügeentwicklung beobachten:Während eoalpiner Deformation wird allen Gesteinen eine durchdringende erste alpine Schieferung s₁ und Streckungsfaser str₁ überprägt. Danach folgen zwei Akte der Faltung um Achsen parallel der Streckungsfaser: D₂ und D₃. Die Bildung von Decken während D₁ beginnt kalt und klastisch in einem hohen Krustenstockwerk. Noch während D₁ werden die Gesteine zunehmend geheizt und gelangen in Bereiche plastischer Deformation. Im Wendepunkt der Subduktion sind ca. 450 °C erreicht und eine statische Metamorphose schließt die eoalpine Geschichte ab. Glaukophan ist bis in die statische Temperung stabil.Während spätalpiner Deformation lassen sich in verschiedenen Einheiten der späteren Pillonet-Klippe unterschiedliche Gefügeentwicklungen beobachten. Die Variation reicht von km-großen, NE-vergenten 4. Falten in Altkristallin-Gesteinen bis zu m-großen, NWvergenten 5. Falten in der mesozoischen Bedeckung. Ein Akt statischer Lepontin-Metamorphose mit Albit-Blastese fällt zwischen D₄ und D₅.Nach deutlichem Temperaturabfall bis unter 300 °C werden die Klippen-Einheiten aus ihren Herkunftsgebieten gestanzt und gehen als Decken auf die Reise über mehrere km. Sie benutzen mylonitisierende Thrusts, entsprechend dem hohen Austroalpinen Stockwerk. Damit sind — bis auf die D₆-Deckenbahnen — alle Gefüge der Pillonet-Klippe nicht dort erworben, sondern transportierte Gefüge, die von den späten, kalten Deckenbahnen geschnitten werden.

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Résumé L'Ecaille du Pillonet est une résidu du système de nappes austro-alpines de la Dent blanche-Sesia Lanzo dans les Alpes occidentales italiennes. Des études structurales détaillées ont conduit aux résultats suivants:On doit distinguer dans la formation des nappes deux actes de déformation, le premier au commencement, le second à la fin de l'histoire de la déformation et du métamorphisme alpins. Des nappes se forment pour la première fois au cours de la subduction éoalpine dans des conditions de métamorphisme de haute pression-basse température; une deuxième fois après le métamorphisme lépontien, lorsque des charriages froids, à quelque 250 °C recoupent l'édifice de nappes éoalpines et échafaudent de nouvelles nappes avec des lithologies et structures différentes et des restes du métamorphisme alpin ancien et récent. Entre ces deux actes de la déformation, se sont développées les structures suivantes dans l'Ecaille du Pillonet;Pendant la déformation éoalpine, toutes les roches ont été marquées par une première schistosité pénétrative alpine s₁ et une linéation str₁. Viennent ensuite deux actes de plissement, D₂ et D₃ avec axes parallèles à la linéation. La formation des nappes pendant la déformation D₁ commence dans des conditions froides et clastiques dans un étage crustal superficiel. Encore au cours de D₁ les roches s'échauffant peu à peu et pénètrent dans le domaine de la déformation plastique. Au moment de la subduction, la température de 450 °C est atteinte et un métamorphisme statique cloture l'histoire éoalpine. Le glaucophane reste stable jusqu'alors.Pendant la dernière déformation, différent développements texturaux peuvent être observés dans chacune des entités de la future Ecaille du Pillonet. Ils varient depuis des plis de type 4, de dimension kilométrique, déversés vers le NE dans le cristallin ancien, jusqu'à des plis de type 5, de dimension métrique, déversés vers le NW dans le revêtement mésozoïque. Un métamorphisme lépontin statique avec blastèse albitique survient entre D₄ et D₅.Après une chute notable de la température jusque en dessous de 300 °C, les entités de l'Ecaillé se sont détachées de leur lieu d'origine et ont migré comme nappes sur plusieurs km. à la faveur de charriages mylonitisants correspondant au niveau austroalpin élevé. De sorte que toutes les textures, sauf celles qui sont liées au charriage D₆, n'ont pas été acquises sur place, mais ont été transportées à froid par le dernier charriage.

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. : . , . . , ( 250 °) . : S₁ str₁. D₂ D₃. D₁ , . 450 ° . . . 4- 5- . D₄ D₅. 300 ° . , . . . , D₆, , .

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List of symbols D₁-D₃ 1st to 3rd deformational act of early alpine age - D₄-D₅ 4th and 5th deformational act of late alpine age - D₆ post-Lepontine deformation - s₁ str₁ First cleavage and first stretching lineation of early alpine age - s_2-3 B_2-3 Cleavage planes and axes of 2nd–3rd early alpine folds - s_4-5, B_4-5 Cleavage planes and axes of 4th–5th late alpine folds - s₆, L₆ Thrust planes and lineations of post-Lepontine nappes - km, m, cm, mm kilometre, metre, centimetre, millimetre