RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Origine, cronologia e distribuzione dei depositi salini nei bacini del Mediterraneo centrale (Sicilia, Calabria e Toscana): implicazioni a grande scala per la crisi di salinità messiniana.

Università di riferimento

Università degli Studi di PARMA - SCIENZE DELLA TERRA - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Marco Roveri

Descrizione

L'unità di ricerca (U.R.), oltre al coordinamento generale della ricerca, in virtù delle competenze rappresentate al suo interno e della strumentazione disponibile, sarà coinvolta in tutti i gruppi di lavoro trasversali che saranno costituiti per la realizzazione dei task in cui il progetto è articolato.
task 1 - modalità e tempi di formazione dei depositi salini messiniani (salgemma e sali potassici) nei bacini siciliani, calabresi e toscani.
task 2 - definizione a scala regionale dell'assetto stratigrafico-strutturale dei bacini messiniani durante le fasi pre-, sin- e post-evaporitiche (Tortoniano sup.-Messiniano sup.)
task 3 - caratterizzazione e distribuzione areale dei depositi carbonatici primari e diagenetici e gessosi primari e/o risedimentati
task 4 - ricostruzione delle condizioni paleoclimatiche e paleoambientali delle fasi pre- e sin-evaporitica
task 5 - significato e periodicità della ciclicità ad alta frequenza registrata nei depositi salini
task 6 - ruolo dei depositi salini nell'evoluzione tettonica post-messiniana

Il progetto sarà suddiviso in due fasi; nella prima fase si procederà alle attività del task 1 mentre per gli altri task saranno raccolti i dati da analizzare nella seconda fase.
Per il task 1, che costituisce l'obiettivo principale del programma di ricerca, l'U.R. svolgerà, in collaborazione con il personale di tutte le altre unità, un'attività rivolta alla definizione di un quadro di sintesi delle modalità e dei tempi di formazione dei depositi salini del bacino di Caltanissetta in Sicilia e di Crotone nella Calabria ionica; per quanto riguarda i bacini toscani l'U.R. metterà a disposizione delle U.R. 3, 4 e 5 le proprie competenze limitatamente alle problematiche di tipo biostratigrafico e stratigrafico-fisico. L'U.R. parteciperà poi alla definizione di un quadro di sintesi sovraregionale della formazione dei depositi salini confrontando i dati raccolti nelle zone oggetto di indagine con le altre aree del Mediterraneo. L'obiettivo è di portare un contributo alla migliore comprensione dei contesti morfostrutturali, dei processi deposizionali e della tempistica di accumulo dei depositi salini messiniani e quali siano stati i fattori di controllo, tettonici e/o climatici, che ne hanno determinato la formazione e la preservazione.
Nella prima fase di attuazione del progetto l'U.R. si occuperà della raccolta di tutti i dati disponibili relativi ai giacimenti salini sfruttati attualmente o in passato nel Bacino di Caltanissetta e nel Bacino di Crotone-Spartivento. Per quanto riguarda la Sicilia, per la presenza di miniere ancora attive, per la consistenza dei dati pregressi e per la buona qualità degli affioramenti, ci si concentrerà su alcuni sottobacini del grande bacino di Caltanissetta: Eraclea Minoa-S.Antonio, Realmonte-Porto Empedocle, Racalmuto, Capodarso-Pasquasia, Corvillo e Petralia. I dati (stratigrafie di pozzo, descrizioni di carote, analisi di campioni, foto, oltre a tutta la letteratura esistente) verranno organizzati in una banca dati con interfaccia web accessibile a tutti i partecipanti al progetto utilizzando il sito già creato e dedicato alle ricerche sulle tematiche messiniane (http://www.messinianonline.it). In questa fase, grazie alla collaborazione con Italkali, verranno anche visitate tutte le miniere ancora attive (Realmonte, Racalmuto e Petralia) per raccogliere direttamente dati aggiornati sulla stratigrafia e sulle facies dei depositi salini in collaborazione con il personale delle unità 2 e 3. Per le sue specifiche competenze nel campo della stratigrafia integrata L'U.R. si concentrerà sulla definizione dei limiti inferiore e superiore delle unità saline, sulla cui natura persiste grande incertezza. In particolare sarà indagato il limite superiore, generalmente riportato in letteratura come discordante ed erosivo, ma che appare difficilmente compatibile con la preservazione dei depositi salini. A questo scopo verrà avviata un'attività di revisione stratigrafica delle successioni affioranti delle aree delle miniere nel tentativo di riconoscere e tracciare in superficie i limiti dei corpi salini. L'U.R., in collaborazione con le altre unità operative, in particolare l'U.R. 3, si farà poi carico di progettare e seguire l'esecuzione di un sondaggio a carotaggio continuo all'interno della Miniera di Realmonte. La scelta di questa miniera è legata al carattere non ricristallizzato del sale, una peculiarità che rende particolarmente importante questo giacimento. L'ubicazione del sondaggio sarà scelta dopo una ricostruzione tridimensionale della geometria del giacimento attraverso i dati dei sondaggi e delle gallerie messi a disposizione da Italkali, con la quale esiste un accordo di collaborazione che consentirà l'esecuzione del sondaggio nel sito che si rivelerà più utile per le finalità del progetto e compatibilmente con le esigenze operative e di sicurezza della miniera; la collaborazione consentirà di abbattere significativamente i costi di esecuzione del sondaggio e di operare nelle migliori condizioni per il raggiungimento degli obiettivi scientifici. Il sondaggio, della lunghezza massima di 200 metri verrà eseguito da una ditta specializzata già esperta nel carotaggio di depositi salini; per il carotaggio sarà utilizzato un carotiere wireline che garantisce ottimi risultati in termini di percentuali di recupero e di grado di deformazione delle carote. In linea di massima l'obiettivo del sondaggio sarà di attraversare la parte inferiore dell'unità salina, della quale non esistono dati di osservazione diretta, di raggiungerne la base e di penetrare per almeno alcune decine di metri nei depositi sottostanti. Questo consentirà di ottenere, attraverso l'integrazione con l'osservazione diretta e la misurazione di sezioni stratigrafiche in galleria, la ricostruzione completa della successione salina del bacino di Realmonte che servirà poi come base di confronto con gli altri bacini indagati (Racalmuto, Eraclea-Minoa, Pasquasia, Petralia e Corvillo). In particolare si indagherà sul significato, l'importanza e la tracciabilità a scala regionale della superficie erosiva presente all'interno della successione salina riconosciuta a Realmonte. Le carote verranno fotografate, descritte e campionate in loco da personale delle varie U.R. grazie alla collaborazione con Italkali. L'U.R. si occuperà di eseguire tutte le analisi magnetiche sulla carota (suscettività magnetica in continuo e magnetostratigrafia) sia in loco, sia presso il laboratorio del Centro Interuniversitario di Magnetismo delle Rocce con sede a Peveragno (CN), cui questa U.R. afferisce. L'U.R. collaborerà alla campionatura per le analisi mineralogiche, petrografiche e geochimiche dei sali e per lo studio biomagnetostratigrafico e paleoecologico dei depositi terrigeni sottostanti e delle eventuali intercalazioni all'interno della successione salina. Lo studio della materia organica sarà svolto in collaborazione con specialisti di Eni-Agip, nell'ambito di una collaborazione avviata da tempo sulle tematiche messiniane. Le analisi saranno oggetto degli approfondimenti che rappresentano l'obiettivo di alcuni dei task del progetto e verranno svolte essenzialmente durante la seconda fase di esecuzione del programma di ricerca. Per quanto riguarda il Bacino di Crotone, dove il sale è intensamente ricristallizzato e interessato da intensi fenomeni di diapirismo e il cui sfruttamento avviene essenzialmente per idrodissoluzione, l'U.R. si occuperà della revisione dei dati di sottosuolo disponibili e di quelli che verranno eventualmente messi a disposizione dalle Società minerarie. Nell'area esistono dati di sottosuolo (sismica e pozzi Eni-Agip), parzialmente pubblicati e che potranno essere utilizzati per meglio definire le caratteristiche geometriche degli accumuli e le relazioni stratigrafiche con le altre unità messiniane.
Per il task 2 l'attività dell'U.R. sarà rivolta alla definizione di un modello geologico-stratigrafico regionale basato su un approccio stratigrafico-fisico integrato con indagini biomagnetostratigrafiche delle successioni messiniane del bacino di Caltanissetta e di Crotone. In particolare si cercherà di definire l'assetto morfostrutturale e le caratteristiche deposizionali dei bacini nella fase immediatamente precedente l'inizio della deposizione del sale. Come già enunciato in precedenza, per il bacino di Caltanissetta saranno oggetto di indagini di terreno e di sottosuolo alcune aree selezionate e in particolare: Eraclea Minoa-Realmonte, Racalmuto, Pasquasia-Capodarso, Corvillo e Petralia. L'attività consisterà in una prima fase nella revisione critica di tutti i dati esistenti in letteratura e nella misurazione e studio integrato di dettaglio di alcune sezioni stratigrafiche selezionate. I dati di superficie saranno integrati con quelli di sottosuolo e, in particolare, per l'area compresa tra Eraclea Minoa e Realmonte saranno utilizzati dati sismici e di pozzi dell'area marina prospiciente. I dati raccolti saranno sintetizzati in mappe e in transetti geologici regionali per meglio comprendere le relazioni con l'assetto strutturale della catena nei diversi intervalli temporali della crisi di salinità. In Sicilia questa attività sarà svolta in collaborazione con le U.R. 2 e 3, mentre per la Calabria, in considerazione della complementarietà degli obiettivi, saranno create sinergie con le unità di ricerca del progetto Cofin 2004 "Le evaporiti e la tettonica del sale in vari contesti geotettonici: implicazioni cinematiche, strutturali, stratigrafiche, petrografico-diagenetiche ed ambientali" (Resp. Naz. Prof. E. Costa). I campioni raccolti saranno utilizzati per gli approfondimenti previsti dagli altri task, in particolare del task 4.
Per il task 3, strettamente connesso al precedente, l'U.R. si dedicherà principalmente allo studio di dettaglio delle facies evaporitiche clastiche presenti nell'area di studio al fine di comprenderne il significato genetico e le relazioni con gli altri depositi evaporitici, segnatamente il Calcare di Base e il sale. Una revisione preliminare e speditiva sulla distribuzione delle facies evaporitiche in Sicilia e Calabria realizzata da ricercatori di questa U.R. nell'ambito di altri progetti di ricerca, ha permesso di verificare che gran parte dei depositi evaporitici solfatici presenti nel Bacino di Caltanissetta, e in particolare quelli associati al Calcare di Base, sono di origine clastica e risedimentata in contesti subacquei, analogamente a quanto accade nei bacini profondi dell'Avanfossa appenninica. E' prevista attività di terreno e analitica in collaborazione con le unità 2 e 3; per quanto riguarda lo studio del Calcare di Base, l'U.R. collaborerà agli approfondimenti delle caratteristiche geochimiche dei depositi carbonatici e della materia organica ad essi associata, anche attraverso le strumentazioni disponibili presso la sede. I dati raccolti saranno sintetizzati in una mappa di distribuzione delle facies in funzione dell'assetto paleostrutturale dei bacini, al fine di verificare il controllo sullo sviluppo delle facies dell'evoluzione tettonica locale e regionale dell'area di studio. In quest'ambito ci si avvarrà a livello sperimentale anche di tecniche di analisi spettrale utilizzando dati telerilevati; questa attività verrà svolta in sinergia con gruppi di ricerca che operano in questo specifico settore in ambito geologico-planetario e che sono interessati ad approfondire le conoscenze sulle caratteristiche spettrali dei diversi depositi evaporitici, in particolare di quelli solfatici (progetto locale Cofin 2006 "Caratterizzazione di evaporiti e alterazioni di rocce su Marte, con criteri derivati da spettroscopia a multiscale di analoghi", Resp. Prof. M. Sgavetti inserito nel progetto nazionale "Analisi integrata dei deposititi solfatici su Marte", Coord. Prof. G.G. Ori). Verranno a tale scopo condotti studi spettroscopici su campioni selezionati delle varie litologie che caratterizzano le successioni evaporitiche messiniane; successivamente verrà condotto uno studio di analisi spettrale su immagini telerilevate ad alta definizione relative ad aree della Sicilia centrale.
Per il task 4 l'U.R. ha competenze nel campo dei Foraminiferi planctonici e bentonici e degli Ostracodi e collaborerà con tutte le altre U.R. per la caratterizzazione biostratigrafica e paleoecologica degli intervalli campionati delle sezioni di terreno in Sicilia e Calabria e, in particolare, del sondaggio da realizzare a Realmonte. Particolare attenzione sarà rivolta alle intercalazioni argillose presenti all'interno degli accumuli salini che verranno sistematicamente campionate ed analizzate. Per i depositi pre-sale saranno svolte indagini di dettaglio per evidenziare l'eventuale presenza di pattern ciclici nei parametri litologici e/o paleontologici e geochimici da riferire a controlli climatici di tipo orbitale.
Per il task 5 l'U.R. prevede di analizzare in modo sistematico attraverso osservazioni dirette in miniera e dei carotaggi la ciclicità litologica ad alta frequenza che caratterizza gli accumuli salini per definirne origine, periodicità e possibili fattori di controllo esterni. Si tratta di un punto chiave per il raggiungimento dell'obiettivo princiapale; le analisi spettrali della ciclicità saranno finalizzate alla formulazione di ipotesi sulla durata totale della/e fase/i di accumulo del sale nei vari bacini e sulla loro calibrazione con le ciclicità di tipo orbitali e/o connesse all'attività solare.