L’estructura dels materials hercinians

Tot i que en conjunt els materials del cicle hercinià ocupen una extensió força considerable de la superfície dels Països Catalans, la reconstrucció detallada de l’estructura que presenten, és a dir, de les relacions geomètriques entre les diverses unitats litològiques, és una qüestió que planteja força problemes. Això és una conseqüència del fet que la major part dels Països Catalans, a diferència de la resta de l’anomenat Massís Ibèric, pertany a un sector de l’escorça directament implicat en l’orogènia alpina. El conjunt de materials hercinians afloren avui en una sèrie de massissos fragmentats i aïllats, en una mena de trencaclosques que cal reconstruir per tal de situar cada element hercinià al seu lloc inicial.

Per a fer-ho, cal considerar els desplaçaments resultat de l’actuació de falles posteriors a l’acabament del cicle hercinià i que s’han mogut durant diversos episodis del cicle alpí. D’una banda hi ha les falles més o menys verticals que han provocat desplaçaments verticals o horitzontals, i de l’altra, els encavalcaments.

Els moviments verticals de les falles força redreçades han provocat la presència de blocs aixecats on afloren els materials més profunds i, per tant, els paleozoics —constitueixen els anomenats massissos hercinians—, i d’altres d’enfonsats on afloren els terrenys mesozoics i cenozoics que separen els massissos hercinians. Aquestes falles alpines produeixen només una fragmentació del basament hercinià, sense, però, provocar desplaçaments laterals entre els diferents massissos hercinians; i fan que només puguem observar fragments del basament hercinià aïllats entre els materials del cicle alpí. Llevat dels Pirineus i Menorca, l’aflorament de la resta de massissos hercinians als Països Catalans és condicionat sobretot per estructures alpines d’aquest tipus.

Els desplaçaments horitzontals al llarg de falles verticals pot dificultar més la reconstrucció del trencaclosques dels massissos hercinians, en particular si els desplaçaments laterals han estat grans. En aquest sentit, cal destacar la importància de l’anomenada falla nordpirinenca que separa la zona axial dels massissos hercinians més septentrionals (Aglí, Saint Bertomieu, pic dels Trois Senhors, etc.), anomenats massissos nordpirinencs. Els desplaçaments laterals de la península Ibèrica respecte d’Europa al llarg d’aquesta falla han estat complexos i és difícil d’avaluar amb precisió la posició relativa dels massissos nordpirinencs respecte de la zona axial al final del cicle hercinià. Menorca també ha sofert moviments de translació durant el cicle alpí respecte a la península i a l’illa de Mallorca. Tot i que no són tan importants com els que ha provocat l’activitat de la falla nordpirinenca, cal tenir-los en compte en interpretar els afloraments hercinians de l’illa.

Als Pirineus no s’han d’oblidar els encavalcaments i els mantells de corriment d’edat alpina que provoquen l’encavalcament de grans masses —els mantells de corriment— de materials hercinians i alpins sobre terrenys i estructures superiors. Aquests encavalcaments tenen lloc al llarg de superfícies de falla de poc pendent —els encavalcaments—. Els desplaçaments poden ésser de desenes de quilòmetres i els terrenys hercinians poden quedar situats, fins i tot, per damunt de materials mesozoics i cenozoics. Així, els petits massissos hercinians que hi ha immediatament al S de la zona axial —els massissos de les Nogueres— devien haver estat situats en posicions més septentrionals que molts dels materials de la zona axial al final del cicle hercinià. L’emplaçament dels mantells de corriment pot comportar certes distorsions de l’estructura herciniana del basament.

Tot plegat obliga a tractar el problema de l’estructura herciniana, sobretot als Pirineus, d’una manera molt acurada, i a ser molt prudents a l’hora de proposar qualsevol tipus de reconstrucció. De tota manera, cal tenir en compte que l’orogènia alpina produeix, bàsicament, una fragmentació del basament hercinià, però que, en la majoria de sectors, amb prou feines n’afecta l’estructura pròpiament dita. Així doncs, podem concloure que, malgrat el trencaclosques present, l’estructura de plegament que s’observa en els materials paleozoics és prealpina i, com veurem a continuació, herciniana.

L’edat de l’estructura herciniana

No hi ha cap dubte que les fases més intenses de plegament tingueren lloc durant el Carbonífer superior, ja que els materials més moderns de la sèrie "culm" implicats en les estructures són del Westfalià i els terrenys més antics discordants són de l’Estefanià B.

Tanmateix cal assenyalar que durant el trànsit Devonià-Carbonífer (360 milions d’anys, aproximadament) es produí ja una certa inestabilitat en la conca sedimentària. De fet, a la Serralada Costanera catalana el Carbonífer reposa sobre diferents termes del Devonià o bé, fins i tot, damunt del Silurià (muntanyes de Prades). D’altra banda, en alguns punts dels Pirineus manquen les lidites de la base del Carbonífer i, en alguns afloraments de la Serralada Costanera catalana, els conglomerats de la base de la sèrie "culm" contenen còdols de granit deformat (Montnegre, Priorat). Aquests fets suggereixen l’existència de moviments a la conca ja durant el Devonià superior-Carbonífer inferior. En qualsevol cas, però, sembla clar que les deformacions hercinianes més importants són d’edat westfaliana, ja que el conjunt de materials del Carbonífer inferior i el mitjà són plenament involucrats en les principals estructures de plegament. També cal tenir en compte que després del paroxisme orogènic del Westfalià els processos deformatius continuaren, bé que d’una manera molt disminuïda, durant els temps tardihercinians o molàssics.

Per bé que negligibles pel que fa als grans trets de l’estructura dels materials hercinians, han estat detectats certs indicis que podrien ésser relacionats amb orogènies anteriors a l’herciniana. Als Pirineus orientals, els nivells fossilífers de l’Ordovicià superior són, en diversos indrets, discordants damunt dels terrenys cambroordovicians. A més, a la base de l’Ordovicià superior hi ha una sedimentació conglomeràtica notòria i un seguit de manifestacions volcàniques de composició intermèdia a àcida. Aquestes dades suggereixen una certa inestabilitat durant l’Ordovicià superior, que es devia traduir, probablement, en una tectònica de fractura en relació a la qual haurien tingut lloc les erupcions volcàniques. Aquesta activitat tectònica podria ésser un reflex de l’orogènia caledoniana o, més senzillament, el resultat d’un quadre geodinàmic extensiu en condicions anorogèniques dins del cicle hercinià. Qualsevol de les dues explicacions és excessivament simplista i actualment la significació dels esdeveniments magmàtics, estructurals i sedimentològics de l’Ordovicià superior continua essent un problema no resolt de manera satisfactòria.

Els grans trets estructurals

Plecs polifàsics. L’esquema correspon a un exemple de plecs causats per dues deformacions successives. S’hi indica l’ordre de formació dels sistemes de plecs. En aquests casos, les formes cartogràfiques sovint són complexes, com mostra el traçat de la capa, a la part esquerra del dibuix, allà on ha estat escapçada simulant la superfície topogràfica.

Ricardo Génova, original de Josep M. Casas

Estratificació i clivatge. L’esquema mostra la relació entre els plecs de l’estratificació i el clivatge desenvolupat sincrònicament. El clivatge és paral·lel al pla axial dels plecs i, com a conseqüència, la lineació d’intersecció entre el clivatge i l’estratificació és paral·lela a l’eix dels plecs.

Ricardo Génova, original de Josep M. Casas

Malgrat les dificultats esmentades, és possible d’establir algunes de les principals característiques de l’estructura herciniana en els Països Catalans. Sembla que, en conjunt, els materials paleozoics dels Països Catalans deuen formar part de la branca S de l’orogen, és a dir que d’una manera o altra deuen enllaçar amb la branca N de l’anomenat arc iberoarmoricà. Aquesta correlació es fonamenta en dos tipus d’observacions. D’una banda, la inclinació de les principals estructures i, de l’altra, la similitud de característiques amb algunes de les zones longitudinals definides en el Massís Ibèric. Globalment, les principals estructures de deformació presenten inclinació S, és a dir, cap a l’interior de l’arc, congruent amb l’observada en les unitats que formen la branca N d’aquest arc al NW de la península. Pel que fa a la relació amb les zones paral·leles al traçat de la serralada definides en el conjunt del Massís Ibèric, els afloraments dels Països Catalans presenten unes certes analogies amb l’anomenada zona d’Astúries occidental i Lleó: tipus de metamorfisme, successió litològica, abundància de granitoides, presència de foliació en la major part dels materials, etc.

La relació amb els massissos nordpirinencs —situats al N de la falla nordpirinenca— i amb els altres massissos hercinians europeus —situats més cap al N— ja és una mica més problemàtica. La manca de continuïtat entre els afloraments i els moviments de translació de la península Ibèrica respecte d’Europa associats a l’obertura del golf de Biscaia fan difícil d’establir relacions precises. Ara bé, cal considerar que en aquests massissos situats al N dels Pirineus —Motomet, Montanha Negra, etc.— les principals estructures també són abocades cap al S. A més, en els més septentrionals —Massís Central francès— les primeres manifestacions lligades a l’orogènia tenen lloc abans del Carbonífer. Tant la vergència com l’edat del plegament confirmarien la pertinença del Paleozoic dels Països Catalans al vessant S de la primitiva serralada de plegament herciniana, formant part d’una zona més externa de l’orogen que no pas la que ocuparien els massissos hercinians francesos. En aquesta zona, una mica més marginal, les manifestacions orogèniques tindrien un desenvolupament més tardà i produirien una sèrie d’estructures abocades cap al S, és a dir, cap a zones encara més marginals. Aquestes zones, que formarien l’equivalent a un avantpaís poc o gens deformat, gairebé no es reconeixen avui, ja que són recobertes per materials del cicle alpí.

A grans trets, les estructures dominants són un conjunt de plecs anticlinals i sinclinals de dimensions sovint quilomètriques. A diferència del Massís Ibèric, les direccions d’aquests plecs oscil·len entre E-W i NNW-SSE. Aquestes estructures tenen el seu desenvolupament màxim a la zona axial dels Pirineus, mentre que a la resta de sectors tan sols és possible d’observar-ne fragments aïllats. En general, llurs plans axials són subverticals o bé cabussen cap al N; en aquest cas, l’angle de cabussament és molt variable.

Com és freqüent en les serralades de plegament, aquests plecs no són el resultat d’un sol esdeveniment deformatiu, únic i amb un desenvolupament comparable en totes les zones, sinó que les grans estructures actualment observables cal relacionar-les amb una sèrie d’etapes o fases de deformació successives. Durant cadascuna d’aquestes fases se solen formar, a més de les grans estructures, una sèrie d’estructures de deformació, de dimensions menors, que poden ésser observades a l’aflorament o la mostra de mà i que són àmpliament esteses. Cal destacar-ne els diferents tipus de foliacions d’origen tectònic: clivatge, esquistositat, foliació gnèisica. En general es tracta de superfícies de discontinuïtat molt juntes i, si fa no fa, paral·leles entre elles. Aquestes superfícies corresponen a zones on es concentra la deformació de la roca, o bé són el resultat d’un reordenament generalitzat dels grans minerals del conjunt de la roca en deformar-se, en particular dels grans d’hàbit planar. Normalment es formen al mateix temps que els plecs i, en aquest cas, la foliació és paral·lela a llurs plans axials.

La foliació té un grau de desenvolupament més elevat en els materials estratigràficament inferiors, que són a la vegada els que han sofert les transformacions metamòrfiques més importants. Ambdós fets —presència de foliacions i metamorfisme— fan que sovint en aquests nivells sigui difícil de reconèixer la disposició original dels plans d’estratificació. Això, juntament amb la manca de bons nivells estratigràfics guia en les sèries pelítiques i gresopelítiques, fa que en les zones on predominen els terrenys infracaradocians les estructures majors siguin encara poc conegudes.

També cal considerar la presència dels cossos de roques ígnies intrusives emplaçats posteriorment a l’organització de la major part de l’edifici estructural hercinià. Poden ocupar grans extensions (batòlits de la Serralada Costanera catalana, d’Andorra-Montlluís, de la Maladeta, etc.), tallen les estructures hercinianes i en dificulten l’estudi.

La zona axial pirinenca

Els afloraments dels Pirineus constitueixen sens dubte, per llurs dimensions i continuïtat, el sector de la meitat nordoriental de la península Ibèrica on els materials hercinians són més ben exposats. Les zones més elevades del centre i l’E d’aquesta serralada són formades per materials hercinians que, en conjunt, constitueixen el que tradicionalment s’ha anomenat zona axial pirinenca. Cal dir, però, que aquest concepte de zona axial es relaciona amb la serralada de plegament alpinaque es desenvolupà posteriorment en aquesta regió, i no pas amb la primitiva Serralada Herciniana. Els Pirineus són, doncs, un cas típic d’una serralada moderna que s’ha estructurat involucrant materials d’un cicle orogènic anterior. Les direccions dels afloraments de terrenys hercinians són, doncs, degudes a l’estructuració alpina. Són el resultat d’una sèrie de plegaments i encavalcaments que donen lloc a la individualització dels diferents massissos hercinians. Llurs límits no tenen, per tant, cap significació pel que fa a la delimitació de zones estructurals associades al primitiu orogen hercinià. Per a estudiar l’orientació de les direccions estructurals hercinianes, cal establir l’estructura interna que presenten els diferents massissos i compararla, després, amb la de zones veïnes.

A la zona axial dels Pirineus els plecs hercinians més evidents cartogràficament tenen una direcció que oscil·la entre E-W i ESE-WNW. Es tracta d’una sèrie de plecs anticlinals amb una certa geometria de dom allargat, que alternen amb zones més estretes d’estructures de tipus sinclinal. En els anticlinals afloren els materials més antics d’aquesta zona, és a dir, els diversos grups de gneis i el conjunt de roques metamòrfiques infrasilurianes. Aquests materials solen presentar un grau de metamorfisme que augmenta cap al nucli dels doms i, a més, són afectats, com a mínim, per un sistema de plans de foliació molt ben desenvolupat. Aquesta foliació, que sovint s’anomena "regional" perquè és l’estructura menor de deformació més evident sobre el terreny i perquè la presenten la major part dels materials, és gairebé paral·lela a l’estratificació en grans extensions. Això explica que aquests grans doms siguin definits no només per la disposició de l’estratificació, sinó també per la de la foliació, que en els materials més inferiors dibuixa també disposicions anticlinals a gran escala. La foliació és, en general, subhoritzontal en els nuclis dels doms i s’inclina progressivament en les zones perifèriques. Les estructures d’aquest tipus ocupen una gran extensió i són presents en tota la zona axial, des dels voltants de la Vall d’Aran, a l’W, fins a tocar de la Mediterrània, a l’E. La majoria d’aquests doms són formats per extensos nuclis gnèisics envoltats per materials metamòrfics derivats dels termes inferiors de la sèrie estratigràfica. Els gneis són fonamentalment ortogneis ocel·lars provinents d’antigues roques ígnies de gra gros. D’W a E són els massissos de l’Aston, l’Ospitalet, Montlluís —aquest molt alterat per la presència del batòlit tardà d’Andorra-Montlluís—, Carançà, el Canigó, el roc de Frausa i l’Albera. En els altres doms no afloren els nuclis gnèsics esmentats. Es troben als Pirineus centrals i són els anomenats dom de la Garona o de Bossost, dom o anticlinal de la Pallaresa i dom de l’Orri.

Mapa geològic dels terrenys hercinians de la zona axial pirinenca i seccions interpretatives de la seva estructura. Les seccions il·lustren l’estil de les estructures: amplis doms, com el de l’Aston (a la secció AA’) o el del Canigó (a la BB’), en els quals afloren gneis; i sinclinals més tancats, com el de Llavorsi (tall AA’) o el de Vilafranca de Conflent (tall BB’), en el nucli dels quals afloren els terrenys devonocarbonífers. Els límits meridional i septentrional de la zona axial són deguts a falles d’edat alpina: un complex d’encavalcaments de vergència cap al sud, a la vora meridional (vegeu el tall BB’), i falles redreçades, el sistema de la falla nordpirinenca, a la vora nord.

Javier Génova, original de Josep M. Casas, a partir de fonts diverses i dades pròpies

Entre aquests doms i anticlinals hi ha zones que tenen, en conjunt, una estructura de tipus sinclinal. Es tracta d’estructures més allargades i estretes que tenen una major continuïtat lateral. Aquests sinclinals són formats, fonamentalment, per materials silurians, devonians i carbonífers tot i que en algun sector arriben a aflorar els terrenys cambroordovicians. A part això, es diferencien dels plecs anticlinals descrits perquè la foliació regional presenta cabussaments més accentuats en el conjunt de l’estructura. En el sector central dels Pirineus, de N a S, hom distingeix el sinclinal de la Vall d’Aran i el de Llavorsí. El primer és format per les pissarres i les calcàries silurianes i devonianes, i continua vers l’E formant una feixa més estreta que es perllonga fins al N del massís de l’Aston, a l’altura d’Andorra. A partir d’aquí, queda interromput contra el massís granític de Querigut-Millars, al N del qual encara es reconeix una estreta faixa de materials devonians i carbonífers, d’orientació E-W. Assoleix el seu màxim desenvolupament a la Vall d’Aran, on afloren extensament els nivells devonians del nucli d’aquesta estructura. És limitat al N pel dom de la Garona, i al S és interromput pel batòlit de la Maladeta. Més cap al S, el sinclinal de Llavorsí adopta una disposició comparable i també és orientat E-W. És situat entre els doms de la Noguera Pallaresa, al N, i de l’Orri, al S. També és format pels materials del Paleozoic superior, però en una bona extensió d’aquest sinclinal el Carbonífer preorogènic és ben representat. Igual que el sinclinal de la Vall d’Aran, el de Llavorsí té una certa extensió lateral, ja que continua fins a Andorra per l’E, mentre que per l’W queda interromput, també, pel granit de la Maladeta. En detall, presenta una estructura una mica complexa, ja que no s’observa tan sols una disposició simètrica dels materials a cada flanc d’aquest gran plec, sinó que s’hi reconeixen diverses repeticions de materials silurians i carbonífers en el nucli del sinclinal. Aquesta disposició és deguda, probablement, a una estructuració polifàsica del sinclinal. A Andorra, al N del sinclinal de Llavorsí, els materials silurians i devonians dibuixen un altre sinclinal de característiques semblants, però de dimensions més reduïdes. Es tracta del sinclinal de Tor o de Ransol, que és separat del de Llavorsí per l’anticlinal de la Maçana.

Als Pirineus orientals, l’anomenat sinclinal de Vilafranca de Conflent presenta una estructura comparable. Es tracta també d’una feixa de Silurià, Devonià i Carbonífer inferior que neix a l’W pinçada entre els doms de l’Aston i l’Ospitalet, que continua cap a l’E fins més enllà de Vilafranca de Conflent, i que acaba contra l’anomenada falla de la Tet, la qual posa en contacte aquests materials del Paleozoic superior amb els gneis del Canigó. L’orientació d’aquest sinclinal és francament WNW-ESE, lleugerament obliqua a les direccions axials dels doms gnèisics propers, l’Aston, l’Ospitalet i el Canigó. Aquest conjunt de plecs sinclinals tenen el pla axial, és a dir, el pla imaginari que passaria per les línies de màxima curvatura de les diferents capes que constitueixen el plec, subvertical o bé inclinat cap al N. És a dir, es tracta de plecs subverticals o abocats cap al S.

A més de les estructures de plegament, els terrenys hercinians dels Pirineus són travessats per un conjunt de bandes milonítiques orientades d’E-W a NW-SE. Es tracta de zones estretes i allargades, on s’ha produït una intensa deformació dúctil de les roques en condicions metamòrfiques retrògrades, és a dir, després del clímax metamòrfic. En aquestes bandes, les estructures preexistents han estat gairebé destruïdes en la seva totalitat i s’hi ha desenvolupat una foliació, dita milonítica, això és, pròpia de les roques milonítiques, que són aquelles roques foliades resultat dels processos destructius en règim dúctil. Aquestes zones es troben sobretot en els materials més cristal·lins —gneis i granitoides—, o bé en les roques metamòrfiques de grau mitjà. Són relacionades amb flancs de plecs tardans o amb sistemes d’encavalcaments —quan la seva orientació és aproximadament E-W—, o bé amb falles inverses amb un desplaçament lateral notable —quan la seva orientació és propera a NW-SE—. D’entre aquestes estructures cal destacar la dita falla de Merens, que és una banda milonítica que assoleix un gruix de gairebé 1000 m. Separa els doms de l’Aston i l’Ospitalet. Cap a l’E s’obre en el sinclinal de Vilafranca de Conflent, i mostra, així, la relació entre aquesta estructura i el sinclinal. Una altra banda milonítica d’importància regional i que es desenvolupa en una situació estructural similar és la que separa els massissos de Montlluís i el Canigó: les milonites de Toès-vall del Llec. Tanmateix, el millor exemple d’aquestes estructures, i el més ben estudiat, és el sistema de bandes milonítiques del Cap de Creus, a la seva part septentrional. En aquest cas, les bandes milonítiques es desenvoluparen en roques sedimentàries afectades per un metamorfisme de grau mitjà i localment alt. Allà on aquestes deformacions milonítiques afecten les dolomies cambroordovicianes, aquestes es transformen en talc. Aquest és l’origen del talc explotat a la Vajol i a Maçanet de Cabrenys, així com el de la important mina de Lusenac, a l’Arièja.

Les bandes milonítiques descrites, tot i ésser clarament relacionades amb els plecs tardans —almenys durant els últims estadis de la seva formació—, afecten també els granitoides joves que tallen les estructures de plegament. Són, per tant, almenys en part, les estructures més tardanes d’aquestes parts profundes de l’edifici hercinià. En part han d’ésser considerades tardihercinianes, entenent aquest terme com a sincrònic dels temps molàssics, ja que, com veurem més endavant, els granitoides joves corresponen a aquesta etapa de l’evolució de la serralada.

Els massissos menors

A diferència dels Pirineus, on els terrenys hercinians formen una feixa força contínua, a la resta dels Països Catalans els afloraments de materials paleozoics es troben escampats en una sèrie de massissos aïllats en diversos sectors de les serres costaneres, a Menorca, única illa de les Balears on afloren materials hercinians, si exceptuem el molt petit aflorament de la serra de Tramuntana de Mallorca. Aquesta distribució geogràfica dels afloraments fa difícil d’integrar les diferents observacions parcials en seccions de conjunt que il·lustrin l’estructura d’aquest segment de serralada. Ultra la manca de continuïtat entre els afloraments, sovint les seves dimensions reduïdes no permeten d’establir amb certitud el tipus de relacions que hi ha entre els diversos materials o grups de materials que els integren. A més, cal dir també que hom disposa d’un grau d’informació molt variable sobre les característiques del Paleozoic d’aquests diversos afloraments. Així, mentre els afloraments dels voltants de Barcelona i els del sector nordoriental de la Serralada Costanera catalana han estat objecte de nombrosos treballs i estudis, ja des del començament del segle, no es pot dir el mateix dels materials paleozoics més meridionals (serra de Miramar, Priorat, Desert de les Palmes, serra d’Espadà) o de Menorca. En aquestes àrees han estat realitzats diversos estudis, sobretot de caire estratigràfic, però són pràcticament nuls o molt escassos els treballs encaminats a l’estudi de l’estructura que presenten.

Ara bé, un primer cop d’ull a un mapa geològic permet de detectar diversos fets relatiusa la disposició d’aquest conjunt de materials. En els sectors més septentrionals —Gavarres i Guilleries— predominen els materials cambroordovicians i els de l’Ordovicià superior; aquests darrers ocupen, en tot cas, extensions més reduïdes. Més cap al S —Montseny, Montnegre i voltants de Barcelona— els nivells de l’Ordovicià superior, juntament amb els del Silurià, el Devonià i el Carbonífer, formen la major part dels afloraments. Per fi, en els afloraments més meridionals del Principat —serra de Miramar i Priorat— i en els del País Valencià —Desert de les Palmes, per exemple— afloren gairebé només els nivells del Carbonífer, en algun cas associats a calcàries i pissarres del Devonià i el Silurià. S’observa, doncs, una certa zonació dels materials, de tal manera que cap al S els més moderns es fan predominants. De tota manera, tot i ésser clara la zonació descrita, hom observa una sèrie de repeticions dels diferents nivells estratigràfics en una secció NE-SW. Les diferents unitats litològiques formen bandes d’orientació aproximada E-W. Un bon exemple el constitueixen les dues bandes que dibuixen les roques volcàniques de l’Ordovicià superior: una, al N, s’estén a través de les Guilleries i les Gavarres, i una altra, al S, no tan contínua, va des dels voltants de Mataró fins a les Pedritxes, al NW de Terrassa. Aquests dos fets parlen a favor de l’existència d’una estructura formada per un conjunt de plecs E-W. Aquests són abocats cap al S.

Aquesta disposició la confirmen els estudis detallats de sectors on s’han descrit plecs amb orientacions variables entre NW-SE i NE-SW, amb predomini dels plecs de direcció E-W. Es tracta sovint tan sols de fragments de plecs tallats per fractures o pels batòlits de granitoides joves que intruïren posteriorment. Bons exemples en són el sinclinal de Cànoves i el sinclinal de Santa Creu d’Olorda. El primer és situat en el vessant S del Montseny, orientat NW-SE i vergeix cap al SW. El seu nucli és format pels materials devonians i carbonífers. El sinclinal de Santa Creu d’Olorda, prop de Barcelona, també és constituït per calcàries silurodevonianes i pels materials del Carbonífer. Com l’anterior, és una estructura complexa que vergeix cap al S i és orientada al voltant d’E-W. Aquests sinclinals són sovint els més fàcilment identificables sobre el terreny, ja que els terrenys del Paleozoic superior, que són els que més freqüentment en formen els nuclis, tenen un cert grau de varietat litològica i, a més, tot i que solen presentar complicacions estructurals, són menys deformats que els nivells pelítics i gresopelítics infrasilurians. Aquests dos fets permeten d’identificar fàcilment sobre el terreny els plans d’estratificació i cartografiar la disposició que presenten.

En els sectors on predominen els nivells cambroordovicians, com per exemple a les Guilleries i a algunes àrees del Montseny, la manca de nivells litològics guia fa difícil, de vegades, d’establir l’estructura de conjunt. Cal recórrer, en aquest cas, a l’anàlisi de les estructures menors, per tal d’obtenir informació sobre la disposició dels materials. En aquestes zones hom observa sovint dos sistemes de plans de foliació ben diferenciats. Un primer sistema és format per plans d’orientació variable, però, en general, amb un cabussament suau. Van associats a plecs de l’estratificació serrats, subhoritzontals i abocats cap al S. Aquest sistema presenta undesenvolupament molt extens i pot relacionar-se amb els plecs més oberts que dibuixen els materials del Paleozoic superior. Aquesta foliació seria, probablement, equivalent de l’anomenada foliació "regional" als Pirineus. A més, hom reconeix un altre conjunt de plans de foliació posteriors a aquests, i que tenen un desenvolupament més irregular. A diferència de la foliació "regional", els plans d’aquest sistema tenen generalment un cabussament més elevat i són associats a plecs més oberts que afecten tant l’estratificació com els plans de foliació corresponents al primer sistema. Aquest segon sistema és poc desenvolupat en els nivells amb un menor grau metamòrfic.

Les estructures del Devonià i el Carbonífer que afloren a la regió de Tramuntana de l’illa de Menorca constitueixen un cas una mica particular. No s’hi ha dedicat cap estudi especial, però dels treballs que s’han realitzat sobre la geologia regional de Menorca hom pot deduir que les estructures hercinianes presenten, a Menorca, orientacions al voltant de N-S. Cal no oblidar, però, que aquesta orientació pot ésser força diferent de la inicial, atesa la importància dels desplaçaments que ha sofert aquesta illa durant el cicle alpí.

Síntesi de conjunt

Del conjunt de fets exposats més amunt es desprèn que l’evolució estructural d’aquest sector de la serralada no és el resultat d’un sol esdeveniment deformatiu, sinó que, com sol succeir a les serralades de plegament, és conseqüència d’una tectònica polifàsica. Això vol dir que la deformació dels materials té lloc en diversos moments, com a resultat de diversos esdeveniments deformatius, i que l’estructura que observem és la sobreimposició d’estructures de característiques diferents. D’una manera força esquemàtica, aquests esdeveniments es poden agrupar en dos grans períodes o episodis. El primer, normalment anterior al clímax del metamorfisme regional, és el responsable de la formació de les estructures més esteses —les regionals—, i el segon, sincrònic i posterior al moment de màxima intensitat del metamorfisme, n’és d’un conjunt d’estructures més diversificades i amb un desenvolupament més irregular en els diversos sectors i materials.

Durant el primer episodi es produeix la gneisificació del conjunt de roques ígnies situades a prop dels nivells inferiors de la sèrie sedimentària. Aquest procés és sincrònic amb la formació de la foliació regional a la resta de materials, la qual és associada a plecs de dimensions i orientacions variables, amb el pla axial generalment poc inclinat i amb vergència cap al S. Aquestes estructures, plecs i foliacions (foliació gnèisica, esquistositat i clivatge), són més ben desenvolupades en els termes inferiors de la sèrie.

Durant el segon episodi de deformació, les estructures formades prèviament —és a dir, els plecs de l’estratificació i la foliació associada— són afectades pels diversos sistemes de plecs que, a diferència dels anteriors, tenen el pla axial subvertical o força redreçat. Associat a aquests plecs es forma un altre sistema de plans de clivatge que presenta un desenvolupament més irregular, però que en alguns sectors pot arribar a esborrar les estructures anteriors. Aquests plecs són els responsables dels canvis d’orientació que mostra la foliació regional en moltes àrees i de la formació, per exemple, de moltes de les grans estructures anticlinals i sinclinals de la zona axial dels Pirineus. Les relacions d’aquest conjunt de plecs amb el metamorfisme són complexes; la seva formació s’inicià en els moments de màxima intensitat metamòrfica, però el seu desenvolupament continuà posteriorment. Al final d’aquest segon episodi, i més tard, tingué lloc la formació de les bandes milonítiques que es desenvoluparen sobretot en els materials cristal·lins —gneis i granitoides tardans— i en les roques metamòrfiques de grau metamòrfic mitjà.

Així doncs, l’esquema evolutiu que s’observa en els materials hercinians dels Països Catalans és força comparable amb el del segment de serralada que aflora en el Massís Ibèric.

El problema dels gneis

En les pàgines precedents, per tal d’aconseguir una certa simplicitat en l’exposició, no hem discutit alguns punts sobre els quals no tots els geòlegs que s’han ocupat dels materials hercinians dels Països Catalans estan d’acord. Hem procurat de fer una exposició el més descriptiva possible i, en algun cas, hem optat per la solució interpretativa que creiem més plausible sense discutir-ne els motius. Ho fem així per a intentar d’aconseguir una descripció més intel·ligible. Malgrat tot, hi ha un problema que cal plantejar: el significat de les roques ígnies de les quals deriven els ortogneis. Hem apuntat aquest tema més d’un cop, en tocar els materials primerament i ara en exposar-ne l’estructura. Aquest és un tema important que, com veurem, té implicacions, tant en l’estratigrafia del dit Cambroordovicià com en les estructures formades durant el primer episodi deformatiu i en la interpretació geodinàmica general del cicle hercinià. Procurarem d’exposar totes dues hipòtesis d’una manera senzilla i algunes de les implicacions que cada una d’elles comporta.

Tothom està d’acord que els ortogneis ocellars dels Pirineus provenen de roques ígnies prehercinianes, ja que han estat afectades per tot el cicle deformatiu i metamòrfic hercinià. Ara bé, l’edat d’aquestes roques i llurs relacions amb els materials cambroordovicians encara actualment són objecte de controvèrsia.

Els gneis com a derivats de roques ígnies intruïdes en els materials cambroordovicians

La hipòtesi que els gneis deriven de roques ígnies intruïdes en la sèrie sedimentària abans de l’orogènia herciniana, probablement durant l’Ordovicià superior, es basa, sobretot, en l’estudi dels massissos de l’Aston i l’Ospitalet. El principal argument per a pensar en un contacte intrusiu és el fet que els gneis de l’Aston se situen en contacte amb diferents nivells dels materials sedimentaris que els envolten. Aquesta idea rep el suport de les datacions radiomètriques realitzades en els gneis ocel·lars de l’Aston, que donen una edat d’uns 475 milions d’anys, és a dir, Ordovicià superior.

L’extensió d’aquesta hipòtesi als massissos orientals, com el del Canigó i el del roc de Frausa, per exemple, on per sota dels ortogneis ocel·lars tornen a aflorar materials d’origen sedimentan, implicaria: que les roques ígnies originals s’haurien emplaçat, en aquests massissos, més o menys paral·lelament a l’estratificació en un nivell determinat de la sèrie estratigràfica; i, per tant, que les roques d’origen sedimentari situades immediatament per sobre dels gneis no representarien la base de la sèrie paleozoica, sinó que aquesta continuaria en els materials que en aquests massissos orientals hi ha per sota dels gneis. No s’observa, doncs, la base de la sèrie paleozoica que d’una manera o altra passaria insensiblement als paragneis basals o antics que afloren als massissos nordpirinencs i en el de l’Albera, i que han estat atribuïts al Precambrià. En els massissos de l’Aston i de l’Ospitalet, a causa precisament de la intrusió d’aquestes roques ígnies que trunquen la sèrie sedimentària, no es podria observar la base d’aquesta sèrie, dita cambroordoviciana.

D’altra banda, aquesta hipòtesi implica un esdeveniment magmàtic important responsable d’aquests granitoides intrusius. Tot i que, de ben segur, és una simplificació, aquest esdeveniment magmàtic podria anar relacionat amb el règim predominantment extensiu que probablement regnava en aquestes regions durant aquesta etapa preorogènica del cicle hercinià. La presència d’un magmatisme anorogènic, és a dir, no associat a fenòmens deformatius i metamòrfics importants, associat a un règim extensiu durant l’Ordovicià superior, ha estat proposada per altres segments de la Serralada Herciniana i seria congruent amb les manifestacions volcàniques que es troben interstratificades en els terrenys de l’Ordovicià superior.

Els gneis com a derivats de roques ígnies precambrianes

Existeix també la teoria que els gneis deriven de roques ígnies que constituïen l’antic sòcol granític precambrià, damunt del qual devia haver estat dipositada la sèrie paleozoica.

Els principals arguments provenen de l’estudi dels massissos orientals, en particular el del Canigó, el roc de Frausa i l’Albera, i, com en la hipòtesi anterior, són cartogràfics. La presència d’un nivell de marbre que envolta els gneis i, sobretot, la d’un nivell de gneis leucocràtics de gra fi —les leptinites dels autors francesos—, que envolten els gneis ocel·lars procedents de roques ígnies al Canigó i al roc de Frausa i que envolten conjuntament aquests gneis i d’altres atribuïts al grup dels paragneis antics o basals en el massís de l’Albera, són els arguments principals. Els gneis leucocràtics de gra fi que envolten els gneis ocel·lars i els paragneis antics s’han interpretat com a paragneis provinents dels productes d’alteració i remobilització del sòcol granític precambrià infrajacent. Aquesta hipòtesi és suportada també per datacions radiomètriques, les quals han donat edats d’uns 550 milions d’anys per als gneis ocel·lars del massís del Canigó i d’uns 580 per als antics paragneis del massís de l’Aglí.

Aquesta hipòtesi té diverses implicacions: la sèrie estratigràfica paleozoica comença, de fet, amb els gneis leucocràtics de gra fi interpretats com a provinents de materials del sòcol remobilitzat i, per tant, el límit Cambrià-Precambrià es pot observar en els diversos massissos on afloren els gneis; la disposició dels gneis ocel·lars entre terrenys d’origen sedimentari representaria un gran plec ajagut, en el nucli del qual aflorarien els materials del basament precambrià "reactivat" durant l’orogènia herciniana (per tant, els materials sedimentaris situats sota els gneis serien els mateixos que els que hi ha al damunt); aquesta hipòtesi no necessita cap esdeveniment magmàtic durant l’Ordovicià superior, però si fos certa, implica l’existència d’una orogènia precambriana amb un metamorfisme assenyalat per les datacions dels paragneis antics (580 milions d’anys). En aquest darrer esquema, doncs, els gneis ocel·lars dels Pirineus derivaren d’antics granitoides que haurien estat tarditectònics (550 milions d’anys) respecte a aquesta orogènia precambriana.