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 ROMA TRE - SCIENZE GEOLOGICHE - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Domenico Cosentino

Descrizione

I bacini neogenici dell'area mediterranea centro-orientale hanno registrato una serie di eventi tettono-sedimentari, stratigrafici e paleoambientali connessi con l'attività tettono-eustatica e con le variazioni climatiche e paleoceanografiche che hanno interessato l'intera area mediterranea durante la strutturazione del sistema di catene peri-mediterranee. Uno dei momenti più significativi per l'evoluzione paleogeografica del Mediterraneo è sicuramente il Messiniano. In questo intervallo di tempo, le diverse fasi di strutturazione delle catene peri-mediterranee con la contemporanea formazione e successiva migrazione di bacini episuturali e perisuturali hanno indotto continue e sostanziali modificazioni paleogeografiche in tutto il settore Mediterraneo. Nell'area di studio proposta in questo progetto di ricerca, i dati relativi all'evoluzione messiniana del Mediterraneo sono reperibili attraverso l'analisi dei depositi di diverse tipologie di bacino, quali: 1) bacini pre-orogenesi, sviluppatisi in domini di avampaese non flessurato; 2) bacini sin- e tardo-orogenesi, sviluppatisi nei domini di avanfossa e di catena; 3) bacini post-orogenesi, sviluppatisi nei domini di retropaese.
Nell'ambito del Messiniano, l'intervallo compreso tra la deposizione delle evaporiti primarie, legate alla crisi di salinità del Messiniano, e il ritorno in tutto il Mediterraneo, con il Pliocene inferiore, a condizioni marine a salinità normale, è stato caratterizzato da intense modificazioni paleoceanografiche, paleogeografiche e paleoambientali. In Italia centrale, in questo intervallo di tempo si assiste ad una delle più intense fasi di strutturazione della catena appenninica, con conseguente traslazione del sistema orogenico verso l'avampaese adriatico. Tutti i bacini sedimentari passano da condizioni iperaline a ipoaline, e presentano associazioni fossilifere ad affinità paratetisiana, evidenziando, oltre al persistente isolamento dall'Oceano Atlantico, una stretta connessione tra paleo-Mediterraneo e Paratetide.
Mentre l’intervallo post-evaporitico è stato recentemente oggetto di diversi studi anche di estremo dettaglio, il Messiniano evaporitico dell’Appennino centrale è stato poco studiato. Poco si conosce, infatti, delle condizioni paleoambientali che caratterizzavano questo settore durante la deposizione delle varie facies evaporitiche riconosciute in affioramento e nei sondaggi. Lo scopo di questo programma di ricerca è quello di cercare di colmare queste lacune attraverso uno studio multidisciplinare, condotto con metodologie moderne da questa Unità di Ricerca, in stretta collaborazione con le altre unità partecipanti al progetto generale. Lo scambio delle competenze scientifiche tra le varie Unità di Ricerca sarà reciproco, in modo da garantire il raggiungimento della maggior parte degli obiettivi dichiarati in fase di programmazione.
Questa unità di ricerca parteciperà al programma generale mettendo a disposizione delle altre unità di ricerca una serie di competenze, alcune delle quali esclusive, come: 1) l’analisi paleoecologica e paleoambientale basata sulle associazioni ad ostracodi; 2) lo studio della radiattività naturale su sezioni stratigrafiche, per analisi paleoambientali e ciclostratigrafiche; 3) l’analisi delle associazioni a nannofossili calcarei a scopo, prevalentemente, biostratigrafico.
Oltre a mettere a disposizione delle altre Unità di Ricerca le competenze proprie di questa unità, verranno analizzate le successioni stratigrafiche perforate da alcuni sondaggi nel Bacino di Volterra (Toscana), nonché alcune sezioni stratigrafiche affioranti in Italia centro-settentrionale (Abruzzo, Marche) e in Grecia (Creta). Per l’analisi dei campioni provenienti dai sondaggi della Toscana e per lo studio delle altre sezioni stratigrafiche, questa Unità di Ricerca si avvarrà delle competenze presenti nelle altre unità afferenti a questo progetto di ricerca. In particolare si prevedono strette collaborazioni con le Unità di Ricerca 1, 3 e 4.
Nel settore toscano del margine tirrenico dell’Appennino settentrionale, verranno studiati alcuni sondaggi effettuati nel Bacino di Volterra dalla Società Solvay SpA, per la coltivazione dei depositi salini presenti nel sottosuolo. Attraverso lo studio isotopico dei depositi evaporitici, le analisi paleoecologiche e paleoambientali sulle associazioni ad ostracodi, la petrografia delle facies evaporitiche (Unità di Ricerca 3), le analisi biostratigrafiche sul plankton calcareo e le analisi stratigrafiche di superficie (Unità di Ricerca 4), potranno essere fornite indicazioni su:
a) stratigrafia dei depositi salini nel Bacino di Volterra ed età di inizio della deposizione delle evaporiti messiniane;
b) rapporti geometrici tra i vari depositi evaporitici e genesi delle Evaporiti inferiori, del sale, delle Evaporiti superiori e dei depositi Lago-Mare.
I risultati di queste analisi potranno contribuire al raggiungimento dei task 1, 2, 3 e 4 del progetto generale.
Nel settore abruzzese dell’Appennino centrale verranno analizzate le successioni messiniane esposte in alcune cave al margine nord-occidentale della Montagna della Majella. In particolare, verranno analizzate le successioni affioranti nell’area di Roccamorice e di Lettomanoppello, comprendenti: 1) calcari evaporitici autobrecciati, probabilmente riconducibili al Calcare di Base della Sicilia; 2) gessi massivi selenitici, riconducibili alle Evaporiti inferiori; 3) varie litofacies di gessi risedimentati, riconducibili alle Evaporiti superiori; 4) depositi argilloso-marnosi con ostracofauna paratetidea dell’evento Lago-Mare.
In particolare, con l’ausilio delle Unità di Ricerca 1, 3 e 4, in questo settore verranno indagati i seguenti elementi delle successioni messiniane:
a) età d’inizio della sedimentazione evaporitica;
b) natura del passaggio tra depositi pre-evaporitici ed evaporiti messiniane;
c) condizioni paleoambientali al passaggio pre-evaporitico/evaporitico
d) relazioni genetiche e stratigrafiche tra le facies evaporitiche carbonatiche e i gessi;
e) relazioni tra evaporiti inferiori ed evaporiti superiori;
f) relazioni tra evaporiti superiori e depositi Lago-Mare;
g) ciclicità nei depositi evaporitici attraverso l’acquisizione di profili ? di superficie;
h) ricostruzioni paleoambientali durante le diverse fasi evolutive del bacino messiniano, attraverso analisi paleoecologiche e isotopiche.
Le analisi che verranno condotte nel settore della Majella potranno contribuire al raggiungimento di vari task del progetto generale. In particolare, potranno fornire indicazioni per quanto riguarda i task 2, 3 e 4.
Nel settore marchigiano dell’Appennino settentrionale verrà analizzata la successione messiniana affiorante a Maccarone (Apiro, MC). La sezione di Maccarone, parzialmente campionata nell’ambito di un precedente progetto, comprende una buona parte del Messiniano post-evaporitico, e verrà analizzata, con l’ausilio delle Unità di Ricerca 1 e 4, con lo scopo di fornire indicazioni su:
a) ciclicità ad alta frequenza attraverso l’analisi della suscettività magnetica, della radiattività naturale, dei minerali argillosi e del contenuto in CaCO3;
b) condizioni paleoambientali della fase post-evaporitica attraverso analisi paleoecologiche e isotopiche;
c) analisi quantitativa dell’ostracofauna;
d) modalità del passaggio Messiniano/Zancleano.
I risultati di tali analisi potranno accrescere le conoscenze regionali sulla fase post-evaporitica messiniana, contribuendo al raggiungimento del task 2 del progetto generale.
Nell’Isola di Creta, verrà studiata la sezione di Orthi Petra, costituita alla base da marne tripolacee che passano verso l’alto a bancate di evaporiti prevalentemente risedimentate. In questa sezione, attraverso l’analisi isotopica, l’analisi pollinica (Unità di Ricerca 4), l’analisi petrografica delle facies evaporitiche (Unità di Ricerca 3), l’analisi delle associazioni a nannofossili calcarei e degli ostracodi, potranno essere date indicazioni su:
a) condizioni paleoambientali del Mediterraneo orientale nella fase pre-evaporitica e durante la transizione verso la fase evaporitica;
b) significato paleoambientale di alcune facies evaporitiche;
c) relazione tra Evaporiti inferiori ed Evaporiti superiori.
Questo studio potrà fornire utili indicazioni per il raggiungimento dei task 2, 3 e 4 del progetto generale.
In sintesi, i compiti di questa Unità di Ricerca, attraverso analisi ecobiostratigrafiche (ostracodi, foraminiferi, nannofossili), ciclostratigrafiche (CaCO3, suscettività magnetica, minerali argillosi, radioattività naturale e analisi isotopiche), paleoclimatiche e paleoambientali (ostracodi, minerali argillosi, radiattività naturale, analisi isotopiche d18O e d13C), paleoecologiche (ostracodi, foraminiferi, nannofossili) e stratigrafico-sequenziali, sono funzionali al raggiungimento dell'obiettivo dei seguenti sottoprogetti:
Task 1) Modalità e tempi di formazione dei depositi salini messiniani 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 delle facies del “Calcare di base” e dei depositi gessosi primari e/o risedimentati;
Task 4) Le condizioni paleoclimatiche e paleoambientali delle fasi pre- e sin-evaporitica;
Task 5) Ciclicità ad alta e altissima frequenza registrata nei depositi salini.

Durante la prima fase, l'Unità di Ricerca sarà impegnata nel completamento delle campionature delle successioni stratigrafiche selezionate. In particolare, verrà completata la campionatura della sezione di Maccarone, con l’acquisizione del profilo ? di superficie, con spaziatura regolare ogni 20 cm.
Verranno campionate le successioni messiniane della Majella, nei settori di Roccamorice e Lettomanoppello. Nella zona di Roccamorice, si procederà all’acquisizione dei valori di radiattività naturale delle varie facies evaporitiche presenti nella successione messiniana, con la realizzazione di un dettagliato profilo ? di superficie (spaziatura ogni 20 cm).
Sempre durante la prima fase di realizzazione del progetto di ricerca, verranno effettuate le preparazioni di laboratorio relative alle analisi micropaleontologiche, geochimiche, mineralogiche e paleomagnetiche. Verranno quindi effettuate: analisi al microscopio ottico e al SEM per le indagini micropaleontologiche; analisi al diffrattometro a raggi-X, per la determinazione qualitativa e quantitativa della composizione mineralogica delle argille; analisi di geochimica quantitativa sul contenuto in CaCO3 nei sedimenti; analisi spettrometriche sugli isotopi stabili (d18O e d13C); analisi della suscettività magnetica.
In questa prima fase, inoltre, si procederà con l’analisi ecobiostratigrafica e paleoecologica dei campioni prelevati dai sondaggi effettuati dalla Società Solvay, nel Bacino di Volterra (circa 400 campioni) e di quelli campionati in superficie nelle diverse aree d’indagine.
Nella seconda fase di ricerca, verranno elaborati i risultati delle analisi effettuate durante la prima fase. Le elaborazioni quantitative che verranno effettuate per la sezione calibrata di Maccarone, potranno fornire lo spettro di frequenza della ciclicità dei diversi parametri sottoposti ad analisi. A questa sezione tipo potranno essere correlate le elaborazioni quantitative ottenute per altre sezioni dell’intervallo post-evaporitico ed ottenere così indicazioni molto utili per: la calibrazione dei principali eventi tettono-sedimentari, ecobiostratigrafici e paleoclimatici individuati nell’intervallo post-evaporitico Messiniano nel Mediterraneo centro-orientale.
I risultati delle analisi effettuate sulle successioni messiniane dei sondaggi del Bacino di Volterra, insieme a quelli ottenuti per le sezioni studiate nell’area della Majella e a Creta, verranno confrontati con quelli ottenuti dalle altre Unità di Ricerca in altri settori del Mediterraneo centrale. La banca dati così ottenuta sui depositi relativi alla crisi di salinità del Messiniano verrà utilizzata, in primo luogo, per il raggiungimento dell’obiettivo principale del progetto (task 1), sulle modalità e tempi di formazione dei depositi salini nel settore del Mediterraneo centrale, e, in secondo luogo, si cercherà di dare risposta agli interrogativi connessi con gli obiettivi secondari dei task 2, 3, 4 e 5.