RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

L'OROGENESI CIMMERICA IN IRAN: DALLA FRAMMENTAZIONE DEL GONDWANA ALLA COLLISIONE CON L'EURASIA

Università di riferimento

Università degli Studi di MILANO - SCIENZE DELLA TERRA - MILANO(MI)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Alda NICORA

Descrizione

Obiettivi Scopo principale del presente progetto di ricerca è la costruzione di uno schema stratigrafico di dettaglio per il Permiano ed il Triassico, basato sull'analisi paleontologica e stratigrafica di sezioni scelte nelle regioni settentrionali dell'Iran, che si estendono da Masuleh (Montagne di Talesh) alla Catena degli Alborz orientali ed ad Aghdarband (Kopet Dagh). Per raggiungere tale scopo, ci prefiggiamo di misurare e campionare strato-per-strato sezioni stratigrafiche di dettaglio in collaborazione con l'unità di ricerca di Milano-Bicocca. Le sezioni verranno analizzate con approccio multidisciplinare, comprendente analisi biostratigrafiche integrate basate su molteplici strumenti paleontologici, lo studio della petrografia delle arenarie, analisi geochimiche e paleomagnetiche. Particolare attenzione verrà dedicata alle implicazioni paleobiogeografiche di tali analisi, poiché il territorio dell'Iran rappresenta un punto-chiave per comprendere la dinamica dei blocchi cimmerici, separatisi dal margine Gondwaniano nel Permiano e migrati verso nord fino a collidere con il margine Eurasiatico nel Triassico Medio. L'analisi delle successioni Permo-Triassiche dell'Iran offre pertanto l'opportunità di calibrare i tempi del distacco dei blocchi Cimmerici, ancora oggetto di accesi dibattiti, e della conseguente trasgressione che ha avuto un impatto estremamente significativo sulla circolazione marina e sulla distribuzione della materia organica. Inoltre, dato l'assetto tettonico estremamente complesso delle successioni Permo-Triassiche in Iran settentrionale, risulta importante ricostruire l'evoluzione stratigrafica e comprendere l'affinità biotica delle successioni depostesi lungo i margini meridionali e settentrionali della Paleotetide, nell'intervallo di tempo compreso tra il Permiano Inferiore e la chiusura dell'oceano stesso, nel Triassico Medio. Per raggiungere tale scopo verranno eseguite analisi paleobiogeografiche secondo due modalità principali: 1) paragonando i biota di Aghdarband, degli Alborz centrali e orientali e di Masuleh per comprenderne le affinità biotiche e ricostruire così i diversi domini della catena in termini di pertinenza al margine meridionale o settentrionale della Paleotetide; 2) paragonando le associazioni fossili dell'Iran settentrionale con quelle dell'Oman, del Kazakhstan, dell'Afghanistan centrale, del Karakorum e dell'Himalaya per discernere l'affinità Gondwaniana, da quella Paleoequatoriale e Boreale, in modo da calibrare i tempi della migrazione del blocco verso nord. L'analisi delle affinità biotiche verrà affiancata e controllata mediante l'utilizzo di dati multidisciplinari, rappresentati in particolare dall'evoluzione petrografica delle rocce clastiche, dalla registrazione paleomagnetica e dal segnale geochimico. Per concludere vorremmo porre la nostra attenzione su due obiettivi principali: 1) costruire uno schema stratigrafico di dettaglio aggiornato; 2) analizzare le implicazioni paleobiogeografiche e l'interpretazione geodinamica del blocco dell'Iran durante il Permiano ed il Triassico, nell'intervallo di tempo compreso tra l'apertura della Neotetide e la collisione cimmerica del blocco contro l'arco vulcanico che delimitava a sud la placca Turan. Metodi e strumenti Il programma richiede un dettagliato campionamento di sezioni stratigrafiche e l'analisi in diversi laboratori dei campioni raccolti. 1) Selezione delle sezioni. La scelta delle sezioni è stata effettuata tenendo conto dei lavori geologici e paleontologici svolti prevalentemente negli anni sessanta e settanta, ma considerando anche nuovi siti. Le informazioni sui nuovi siti sono fornite dai nostri partner del Servizio Geologico dell'Iran e dall'Università di Tehran, che hanno una vasta esperienza diretta nelle aree di studio. 2) Metodo di campionamento. Le sezioni saranno misurate e campionate secondo un approccio rigorosamente strato-per-strato. Non verrà effettuata nessuna selezione durante il campionamento dei macrofossili, in modo da avere dei campioni significativi per analisi quantitative quali l'analisi degli spettri faunistici e le analisi paleobiogeografiche. 3) Gruppi paleontologici e altri strumenti stratigrafici. Gli studi paleontologici riguarderanno conodonti (A. Nicora), ammonoidi (M. Balini), brachiopodi (L. Angiolini), foraminiferi (D. Vachard), bivalvi (C. Larghi) e palinomorfi (M.T. Galli e M.H. Stephenson). Verranno anche svolte analisi di microfacies e geochimiche, studi di petrografia delle arenarie e dei conglomerati, oltre che sui minerali pesanti. Anche il database paleomagnetico verrà ampliato. 4) Studio paleontologico. Presso il Dipartimento di Scienze della Terra di Milano verrà svolto lo studio di conodonti, ammonoidi, brachiopodi, bivalvi e l'analisi preliminare di microfacies. Gli altri gruppi verranno studiati da specialisti di altre Istituzioni. 4a) Analisi di base: tassonomia. I paleontologi del Dipartimento di Scienze della Terra di Milano hanno un'esperienza da 12 a 30 anni sui conodonti, ammonoidi e brachiopodi del Permiano e del Triassico. In particolare presso il Museo del Dipartimento di Scienze della Terra esistono grosse collezioni di confronto tassonomico e paleobiogeografico, campionate strato-per-strato. Per quanto riguarda ammonoidi e brachiopodi permo-triassici sono disponibili collezioni dai domini peri-tetidiani, cimmerici ed euroasiatici comprendenti Alpi meridionali, Ellenidi, Turchia, Kazakhstan, Iran centrale, Alborz centrale, Karakorum e Himalaya. E' disponibile inoltre un ampio database di conodonti raccolto in 30 anni di campionamenti e studi. 4b) Gli studi palinologici verranno svolti in collaborazione con M.H. Stephenson, del British Geological Survey di Nottingham (GB), presso cui è disponibile uno dei maggiori database palinologici per il Paleozoico del Medio oriente. 4c) Analisi avanzata. Dopo la classificazione sistematica verranno svolte analisi biostratigrafiche quantitative e non quantitative e studi paleobigeografici statistici. Per quanto riguarda gli studi paleobiogeografici statistici, verrà compilata la matrice di presenza/assenza dei generi per le diverse unità geografiche operative sulla base di dati personali e di letteratura. La matrice verrà in seguito elaborata con il software PATN (Belbin, 1992) per mezzo di tecniche multiple di classificazione (analisi dei cluster) e di ordinamento (analisi delle coordinate principali e scalatura multidimensionale). I dati verranno elaborati sia nei modi Q ed R per ricostruire le relazioni tra località faunistiche e per testare la loro consistenza ricercando le connessioni tra i generi stessi (Angiolini, 2001). 5) Le rocce sedimentarie clastiche saranno campionate per analisi petrografiche e mineralogiche ad alta risoluzione svolte prevalentemente dall'unità di Milano-Bicocca, secondo tecniche avanzate. Verranno effettuate interpretazioni di provenienza sulla base di un ampio database sulle sabbie attuali messo a punto nel quadro di altri progetti (Garzanti & Vezzoli, 2003). 6) Gli studi geochimici verranno svolti sia su fossili che su roccia totale da G. Price nei Laboratori dell'Università di Plymouth (GB). Verranno analizzati il delta18O, il delta13C, il 87Sr/86Sr e gli elementi in tracce, che forniranno un importante e indipendente strumento di correlazione stratigrafica. 7) Le analisi paleomagnetiche verranno effettuate nel nuovo "Centro Interdipartimentale di magnetismo delle rocce" a Peveragno (Cuneo) e in collaborazione con D. V. Kent della Rutgers University (New Jersey, USA). Masuleh (Montagne di Talesh) Davies et al. (1972) and Clark et al. (1975) hanno descritto in modo preliminare due distinte successioni di età Paleozoica superiore affioranti nelle Montagne di Talesh in due fasce separate, estese in direzione NW-SE a nord e a sud di Masuleh. La zona che tali autori definiscono nordoccidentale comprende una successione di età Permo-Carbonifera sovrascorsa su metamorfiti precambriane o affiorante in discordanza al di sopra di rocce di età devoniana. Tale successione risulta costituita da calcari bioclastici del Carbonifero Inferiore che passano ad una successione carbonatica e a rocce vulcaniche di età non ancora ben definita, al di sopra della quale affiorano calcari bioclastici di età Permiana Inferiore. La successione presenta quindi marcate variazioni laterali e verticali di facies con intercalazioni di arenarie rosse, vulcaniti e calcari bioclastici a fusulinidi sempre del Permiano Inferiore. La parte alta della successione comprende calcari del Permiano Medio coperti in discordanza dalla Formazione Shemshak di età Giurassica. La zona meridionale mostra un assetto tettonico estremamente complesso, ove la successione Permo-Carbonifera presenta un carattere marcatamente più terrigeno, con minor contenuto fossilifero e notevoli intercalazioni vulcaniche, se si escludono i calcari bioclastici del Permiano Medio. Molto significativa in questa zona è la presenza di argilliti, siltiti e quazareniti di età sconosciuta (?Triassico) affioranti in posizione intermedia tra i calcari bioclastici sopracitati e la F. Shemshak. Questa successione terrigena poco analizzata in dettaglio potrebbe risultare promettente per le analisi palinologiche (Clark et al., 1975). Come sottolineato dagli autori precedenti, le due successioni del Paleozoico superiore affioranti a nord e a sud di Masuleh sono molto diverse dalle rocce coeve che caratterizzano la catena degli Alborz centrali e occidentali, soprattutto per quanto riguarda il Permiano Inferiore. Risulta pertanto fondamentale analizzarne l'evoluzione sedimentaria e la componente biotica, per datare in dettaglio le successioni stesse e per confrontare le associazioni fossili ivi campionate con quelle coeve degli Alborz centrali e occidentali. Per raggiungere tale scopo, ci prefiggiamo di campionare e misurare sezioni di dettaglio tra Tatavrud e Shanderman nella Valle Shah Rud per quanto riguarda la zona settentrionale. Dato l'assetto tettonico maggiormente complesso, la zona meridionale verrà analizzata in collaborazione con l'unità di ricerca di Milano-Bicocca nelle regioni di Siava Rud e Pava Rud, ove affiora la parte bassa della successione e lungo le sezioni di Bandi Gaduk e Duzabel per quanto riguarda le rocce Permo-Triassiche. Alborz orientali La successione Permo-Triassica degli Alborz orientali è stata studiata da Jenny & Stampfli (1978), Lys et al. (1978), Altiner et al. (1980). Essa presenta una stratigrafia più complessa rispetto a quella degli Alborz centrali, soprattutto per quanto riguarda il Permiano Inferiore-Medio, che è caratterizzato da successioni molto più complete con variazioni litologiche laterali molto marcate e interdigitazioni tra rocce carbonatiche e terrigene. La successione comprende le seguenti formazioni dal basso verso l'alto: la Formazione Alestone caratterizzata da calcari bioclastici e marne della Permiano basale; la Formazione Dorud, essenzialmente clastica con intercalazioni calcari bioclastici di età asseliano-sakmariana (Permiano Inferiore); la Formazione Kou-e-Sariambar costituita da dolomie che passano lateralmente ai calcari dolomitici della Formazione Ghosnavi; la Formazione Ruteh, caratterizzata da calcari bioclastici simili a quelli che affiorano nell'area-tipo degli Alborz centrali seguita dai calcari bioclastici con selce e dalle marne della Formazione Nesen (Permiano Medio-Superiore); entrambe le formazioni passano lateralmente alla Formazione Gheshlagh, costituita da siltiti, arenarie, conglomerati datati al Permiano Medio in base a foraminiferi e pollini. Tale formazione non ha equivalenti negli Alborz centrali. Le formazioni Permiane sono infine suturate dalla Formazione Elikah, di età Triassica. Il nostro lavoro nell'area sarà principalmente dedicato a misurare e campionare le formazioni fossilifere di Alestone, Dorud, Ruteh, Nesen e Elikah nell'area di Aliabad-Shahpasad-Sharud, a ovest del Passo Khoshyeilagh (Jenny & Stampfli, 1978; Lys et al., 1978), lungo le sezioni Gheselghaleh, Juzchal and Alestone. Le Formazioni Kou-e-Sariambar, Ghosnavi and Gheshlagh verranno misurate e campionate per analisi stratigrafiche, palinologiche e petrografiche, anche nella regione di Djam e Damghan. E' importante sottolineare che brachiopodi, conodonti e ammonoidi non sono mai stati studiati e descritti lungo queste sezioni, mentre i pollini sono stati pubblicati in forma preliminare da Chateauneuf & Stampfli (1978) ed i foraminiferi sono stati studiati in dettaglio da Lys et al (1978). Aghdarband La finestra erosionale di Aghdarband fornisce l'unica opportunità di studiare la successione pre-giurassica nella catena del Kopet-Dagh ovvero in Iran settentrionale. Secondo la letteratura (Ruttner, 1993, Alavi, 1991, Alavi et al., 1997) Aghdarband era collocata sul margine meridonale della placca Turan (Laurasia), che era un margine attivo nel Permiano-Triassico Superiore, durante la migrazione della placca iraniana dal margine Nord di Gondwana al margine Sud di Laurasia. La stratigrafia della successione permo-triassica venne studiata negli anni settanta, ma i dati sono stati pubblicati molto più tardi (Ruttner, 1984, 1991 e 1993; Baud et al., 1991a, b). Più recentemente Alavi et al. (1997) hanno fornito una interpretazione sostanzialmente diversa per la parte Permo-Triassica inferiore della successione. La Biostratigrafia è basata su campionamenti non sistematici svolti negli anni settanta. Sono stati pubblicati alcuni lavori paleontologici, ma la maggior parte riguardano gruppi minori che sono sempre stati trattati in modo indipendente e senza nessun tipo di approccio integrato. Non sono mai stati fatti studi sedimentologici specifici dei sedimenti terrigeni, ma sono note solo descrizioni generali delle arenarie (Baud et al., 1991b). Nel corso del progetto verranno campionate tutte le unità permo-triassiche. La Form. Qara Gheitan (?Permiano) verrà campionata per la petrografia delle arenarie e dei conglomerati e per palinomorfi nella valle di Kashaf Rud e a ovest di Sefid Kuh. La Form. Sefid Kuh (Triassico Inf.), sarà campionata per conodonti a foraminiferi nella sezione-tipo di Sefid Kuh. La Form. The Nazarkardeh Fm. verrà studiata per conodonti, ammonoidi e palinomorfi a Sefid Kuh, nella valle Kal-e-Anabeh e a 2 km ONO di Aghdarband. La Form. Sina sarà campionata per la petrografia delle arenarie e dei conglomerati, per conodonti e palinomorfi a Sefid Kuh e nell'area compresa tra Kal-e-Faqir e Kal-e-Bast. Le Argilliti Miankuhi (?Norico) saranno campionate nell'area-tipo per la petrografia delle arenarie, palinomorfi e foraminiferi. Il nuovo quadro dettagliato dell'evoluzione stratigrafica di Aghdarband verrà confrontato in particolare con l'evoluzione di Nakhlak (Iran centrale) in modo da verificare da un punto di vista paleogeografico le affinità tra le due aree. Risultati attesi Il prodotto finale è rappresentato da log stratigrafici analizzati e interpretati in base ai gruppi sistematici studiati, all'evoluzione petrografica ed al segnale geochimico. Verranno prodotti schemi di correlazione per sezioni di uno stesso settore strutturale e fra settori strutturali diversi. Verranno prodotte/ritarate le curve di subsidenza. I dati ottenuti, confrontati con i dati paleomagnetici, consentiranno di produrre le basi per le analisi paleogeografiche, per le interpretazioni strutturali e geodinamiche svolte in cooperazione con il gruppo di ricerca Milano-Bicocca. La placca iraniana verrà confrontata da un punto di vista paleobiogeografico con la Laurasia meridionale (Kazakhstan), il Gondwana settentrionale e i blocchi Cimmerici in Karakorum ed Afghanistan centrale. Le pubblicazioni riguarderanno studi sistematici, biostratigrafici e paleobiogeografici sugli ammonoidi, conodonti, brachiopodi, bivalvi, palinomorfi e foraminiferi. Particolare attenzione verrà dedicata a lavori di stratigrafia integrata, paleogeografia e paleogeodinamica.