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 MODENA e REGGIO EMILIA - SCIENZE DELLA TERRA - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Stefano Lugli

Descrizione

Obiettivo della ricerca

Obiettivo dell’unità di ricerca è quello di ottenere nuovi dati sedimentologici, petrografici e geochimici per documentare la fase più particolare e meno studiata in assoluto della crisi di salinità Messiniana del Mediterraneo: la deposizione del cloruro di sodio e dei sali potassici.
Nonostante il valore economico, tali depositi rimangono infatti il frutto più enigmatico della crisi di salinità sia nelle situazioni strutturali dei margini di bacino che in quelle depocentrali al di sotto delle piane abissali del Mediterraneo. L’obiettivo sarà perseguito collaborando attivamente con le altre unità operative e la ricerca sarà focalizzata principalmente sul completamento degli studi effettuati in passato sul giacimento di Realmonte, e la programmazione di nuovi studi sui giacimenti mai indagati con le moderne metodologie integrate, quali quelli siciliani di Racalmuto e Petralia (in collaborazione con l’unità operativa 1 e 2) e quello del bacino di Volterra in Toscana (in collaborazione con l’unità operativa 4).
A titolo di confronto e allo scopo di effettuare correlazione con le facies saline verranno effettuate indagini sedimentologiche e geochimiche anche sui sedimenti evaporitici associati al sale (calcari e gessi), sia nelle aree oggetto di studio che in altre aree dove fino ad oggi non sono stati effettuati studi specifici (Maiella e Creta), in collaborazione con le attività prevista dall'unità 5.
Nel deposito di Realmonte verranno studiate principalmente le porzioni basali non raggiunte dalle attuali gallerie, e quindi del tutto sconosciute, attraverso la realizzazione di un sondaggio appositamente programmato (in collaborazione con l’unità operativa 1; task 1 e 4 del progetto nazionale). La realizzazione di un nuovo sondaggio è resa necessaria a causa della dispersione delle carote dei numerosi sondaggi commerciali eseguiti negli anni sessanta e settanta. Tale sondaggio permetterà di ottenere dati indispensabili per la definizione delle caratteristiche sedimentologiche, idrologiche e paleogeografiche che marcarono le fasi iniziali della sedimentazione salina, caratteristiche del tutto ignote.
Dato che numerose miniere siciliane sono state chiuse negli anni passati e risultano quindi inaccessibili, particolari sforzi verranno dedicati allo studio del giacimento di Racalmuto che rappresenta l’unico deposito oggi ispezionabile attraverso gallerie che presenta facies primarie a tutt’oggi mai indagate (in collaborazione con l’unità operativa 1, 2 e 4). In particolare si cercherà di verificare la presenza di superfici di esposizione subaerea e disseccamento caratteristiche del giacimento di Realmonte e la natura della ciclicità presente nel sale (task 5 del progetto nazionale).
Il giacimento di Petralia così come quelli calabresi (diapiri del bacino di Crotone) verranno invece indagati principalmente per documentare gli effetti della deformazione e della ricristallizzazione del sale (task 6 del progetto nazionale). Le ricognizioni preliminari hanno infatti permesso di evidenziare l’assenza di facies primarie in tali depositi.
Le facies del sale del bacino di Volterra verranno studiate per la prima volta utilizzando campioni provenienti da sondaggi effettuati negli anni passati e quelli provenienti dai nuovi sondaggi programmati dalla Solvay che dovessero rendersi disponibili durante la realizzazione della ricerca (in collaborazione con l’unità operativa 1 e 4, task 1, 4 e 5 del progetto nazionale) le ispezioni preliminari hanno permesso di rivelare la presenza di facies primarie in grado di fornire dati inediti per la caratterizzazione della sedimentazione evaporitica nei bacini toscani.
Su tali depositi salini si propone di effettuare:

- analisi sedimentologica e analisi di facies delle rocce saline e sali potassici con particolare riferimento alla ciclicità a piccola e grande scala delle successioni (in collaborazione con l’unità operativa 1; task 1, 4 e 5 del progetto nazionale);

- analisi petrografica di dettaglio delle rocce saline e potassiche attraverso la realizzazione di sezioni sottili speciali giganti (task 1 e 5 del progetto nazionale);

- analisi microtermometrica delle inclusioni fluide secondo la metodologia della nucleazione per raffreddamento e analisi spettrometrica delle inclusioni fluide di alcune porzioni delle successioni saline. Lo studio delle paleotemperature delle salamoie ottenuto per via microtermometrica verrà integrato dallo studio isotopico dei fluidi intrappolati delle inclusioni fluide. Nel corso del 2005 sarà operativo presso l'IGG-CNR di Pisa uno spettrometro di massa collegato ad una linea di estrazione dei fluidi che permetterà di determinare la composizione isotopica dell'acqua intrappolata nelle inclusioni. Si prevede di effettuare questo tipo di analisi su alcuni campioni precedentemente esaminati per via microtermometrica allo scopo di ottenere ulteriori informazioni sull'origine e sui processi che hanno caratterizzato l'evoluzione delle salamoie responsabile della deposizione del
sale (task 4 e 5 del progetto nazionale);

- analisi geochimica isotopica dei cloruri (isotopi dello Sr), dei solfati (isotopi dello S e Sr) e dei carbonati associati (isotopi del C e dell’O e del Sr). I dati isotopici dello stronzio permetteranno di fornire dati sulle caratteristiche idrologiche dei bacini evaporitici mentre quelle dello zolfo su solfati e del carbonio e ossigeno su carbonati permetteranno di avere indicazioni sulle caratteristiche degli ambienti di sedimentazione, degli eventi diagenetici e dei fenomeni di alterazioni ad opera di batteri (task 4 e 5 del progetto nazionale);

Programma di ricerca

Prima fase (anno I)

Revisione dei dati disponibili in letteratura. Revisione di tutti i sondaggi nei depositi commerciali siciliani (Italkali) e toscani (Solvay). Revisione della stratigrafia e delle facies nella miniera di Realmonte. Descrizione dettagliata delle facies dei nuovi sondaggi realizzati appositamente durante il corso della ricerca. Ricognizione e rilevamento delle facies saline nelle miniere di Racalmuto e Petralia. Descrizione di dettaglio delle facies nei sondaggi del giacimento di Volterra. Descrizione di dettaglio delle facies nei diapiri del bacino di Crotone (Calabria). Individuazione delle porzioni di successione salina da sottoporre ad analisi microtermometrica delle inclusioni fluide.


Seconda fase (anno II)

Realizzazione delle sezioni sottili speciali sui campioni già disponibili. Analisi petrografica dei campioni in sezione sottile. Individuazione dei campioni di sale, sali potassici, solfati e carbonati da sottoporre ad analisi isotopica e realizzazione delle analisi. Realizzazione delle analisi microtermometriche e isotopiche delle inclusioni fluide. Discussione e integrazione dei dati raccolti dalle altre unità operative (in particolare le unità 1 e 4). Pubblicazione dei risultati.

Risultati e sviluppi futuri

Le analisi proposte permetteranno di ottenere nuovi dati sulla modalità e tempi di formazione dei depositi siciliani, calabresi e toscani. In particolare sarà possibile raccogliere dati utili per effettuare per la prima volta una ricostruzione della evoluzione delle caratteristiche deposizionali, idrologiche e paleoambientali che hanno determinato la deposizione dei sali messiniani durante la fase della crisi di salinità meno nota in assoluto. L’integrazione dei dati sedimentologici, petrografici, geochimici, magnestostratigrafici, pollinici e biostratigrafici raccolti dalle varie unità operative permetterà di definire la natura e la modalità dell’evoluzione sedimentaria salina, fornendo un contributo fondamentale alla controversia sulla crisi di salinità messiniana. In particolare i dati ottenuti contribuiranno a verificare le due principali ipotesi al momento dibattute: i depositi salini sono effettivamente correlabili tra loro, rappresentano un unico evento a scala del Mediterraneo, oppure sono il frutto di episodi locali con diverso significato nei diversi contesti strutturali e stratigrafici dei vari bacini marginali?