RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

LA SEDIMENTAZIONE CLASTICA CENOZOICA DELLE CATENE CIRCUM-MEDITERRANEE: IMPLICAZIONI PER L'EVOLUZIONE PALEOGEOGRAFICA E PALEOTETTONICA

Università di riferimento

Università della CALABRIA - SCIENZE DELLA TERRA - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Salvatore Critelli

Descrizione

Nell'ambito del progetto di ricerca generale sui depositi clastici torbiditici carbonatici di età paleogenica e quelli prevalentemente silicoclastici e subordinatamente carbonatici dei sistemi di bacini di "foreland" (di seguito FBS) oligo-miocenici, riconosciuti in numerose unità tettoniche derivanti dalla deformazione dell’area oceanica dalla Cordigliera Betica al Rif, dal Tell alle Maghrebidi Siciliane, dall’Appennino meridionale a quello settentrionale, l'Unità di Ricerca dell'Università della Calabria (di seguito U.R.U.C.) prenderà in considerazione gli aspetti stratigrafici, sedimentologici e petrografici di tali terreni. Lo studio sarà esteso ai settori degli orogeni alpini, con particolare attenzione all'Appennino meridionale, alla Cordigliera Betica, alla Catena del Rif ed alle Maghrebidi Siciliane.
In Cordigliera Betica, nelle Maghrebidi Rifane e Siciliane verranno presi in esame sia le formazioni torbiditiche carbonatiche che si rinvengono intercalate nelle “Argille Varicolori” paleogeniche sia le successioni silicoclastiche delle Unità del Bacino dei Flysch Maghrebidi (Unità di Algeciras, Beni Ider e Troina-Tusa). In Appennino meridionale verranno studiati i depositi torbiditici, carbonatici e silicoclastici, presenti nelle unità (Nord-calabrese, Sicilidi) derivanti dalla deformazione dell’Oceano Lucano, considerato la prosecuzione del Bacino dei Flysch Maghrebidi, nonchè quelli dei FBS, discordanti sulla pila di falde d’origine oceanica (Gruppo del Cilento). Sempre in Appennnino meridionale presenta un indubbio interesse anche lo studio dei depositi torbiditici carbonatici e silicoclastici terziari dell’Unità di Verbicaro e di altre successioni di FBS.
A livello nazionale la ricerca si inquadra in una collaborazione in atto ormai da anni tra le diverse unità proponenti il progetto di ricerca, che ha già portato pubblicazioni sulle successioni clastiche dell'Appennino meridionale e della Calabria e, in parte, della Catena del Rif e Betica (si veda punto 2.4a; per la bibliografia generale si rimanda al Progetto Generale). A livello internazionale, l'U.R.U.C. ha collaborazioni con ricercatori delle università di Granada, Alicante, Madrid e Tangeri. Lo studio di dettaglio degli aspetti stratigrafici, sedimentologici e petrografici, integrati con quelli biostratigrafici, geologico-strutturali e mineralogico-giochimici dei depositi clastici delle altre Unità di Ricerca permetterà di ottenere un quadro completo dei loro caratteri e della loro evoluzione nello spazio e nel tempo.
In particolare per quanto riguarda le torbiditi carbonatiche si vuole dettagliare:
- le aree di provenienza del detrito carbonatico e la loro loro localizzazione paleogeografica;
- le caratteristiche peculiari delle loro aree sorgente e la natura del detrito carbonatico extrabacinale ed intrabacinale; le mescolanze del detrito carbonatico con quello silicoclastico e le relazioni stratigrafiche tra strati torbiditici carbonatici e silicoclastici;
- I meccanismi deposizionali delle torbiditi carbonatiche e le loro caratteristiche facies deposizionali;
- La costruzione di pannelli di correlazione stratigrafica tra le successioni caratterizzate da facies torbiditiche carbonatiche.

Per quanto riguarda le torbiditi silicoclastiche lo studio prevede di approfondire:
- le ricostruzioni litostratigrafiche (litofacies; ricostruzioni ambientali; pannelli di correlazione sratigrafica) dei riempimenti dei FBS delle catene orogenetiche perimediterranee;
- la composizione degli strati arenitici e ruditici di queste successioni e la petrostratigrafia (petrofacies);
- l'evoluzione delle mode detritiche a scala bacinale e a scala regionale al fine di contribuire alle ricostruzioni paleogeografiche e paleotettoniche;
- la diagenesi, per determinare la storia diagenetica e termica a scala bacinale e il loro potenziale come "reservoir" di idrocarburi;
- le relazioni tra i dati lito-bio-crono- -e-petro-stratigrafici con i dati geologico-strutturali per una ricostruzione su scala regionale dell’evoluzione paleogeografia e paleotettonica degli orogeni peri-mediterranei durante il Cenozoico.

METODOLOGIE ANALITICHE
Per il presente progetto di ricerca le principali metodologie di analisi saranno:
- costruzione di colonne sedimentologiche di dettaglio;
- analisi delle facies torbiditiche e delle paleocorrenti;
- pannelli di correlazione stratigrafica e ricostruzione ambientale della stratigrafia di riempimento dei bacini;
- campionature degli strati arenitici, pelitici e ruditici lungo le colonne sedimentologiche;
- Analisi petrografiche delle frazioni ruditiche e arenitiche per la determinazione della composizione principale;
- Analisi delle mode detritiche arenitiche sulla scala del bacino e correlazioni petrostratigrafiche su scala regionale;
- Analisi diagenetica delle areniti campionate per la determinazione della storia diagenetica, termica e di seppellimento;
- Campionamento di areniti, di ruditi e di basamenti delle potenziali aree sorgente per la determinazione cronologica e termocronologica tramite tracce di fissione e zirconi.

AREE DI STUDIO
Le principali aree di studio per l'analisi litostratigrafica e petrostratigrafica comprenderanno:

Appennino Meridionale
Unità Nord-Calabrese.- Studi di dettaglio saranno compiuti per decifrare l'evoluzione lito- e petrostratigrafica della Formazione del Saraceno. La F. del Saraceno ha ricevuto una discreta attenzione da parte di numerosi ricercatori e degli afferenti al presente progetto. La sua evoluzione litostratigrafica include strati carbonatici a prevalente detrito intrabacinale alla base, che passano verso l'alto ad areniti ibride contenenti detrito carbonatico sia intrabacinale che extrabacinale, evolvente verso l'alto a strati torbiditici silicoclastici che contengono una importante frazione di particelle carbonatiche. Per questa formazone, tuttavia, mancano ancora dei lavori che descrivono nel dettaglio l'evoluzione lito-e-petro-stratigrafica, e quindi rappresenta uno degli obiettivi dell'U.R.U.C. Inoltre, soprattutto alla base della Formazione del Saraceno, gli strati carbonatici hanno una forte silicizzazione secondaria ed in generale la storia diagenetica sembra essere alquano complessa. Un obiettivo aggiuntivo di ricerca è di caratterizzare anche la storia diagenetica degli strati arenitici della formazione.

Unità Sicilidi.- Verranno studiate in dettaglio la Formazione di Monte Sant'Arcangelo, le Formazioni delle Tufiti di Tusa, Albanella, Corleto e Colle Cappella. La F. di Monte Sant'Arcangelo è costituito da torbiditi carbonatiche sia arenitiche che pelitiche a cui si intercalano molto raramente torbiditi quarzarenitiche. Essa passa verso l'alto a depositi di peliti e siltiti varicolori che a loro volta passano alle torbiditi silicoclastiche delle Formazioni delle Tufiti di Tusa, Albanella, Corleto e Colle Cappella. Di questa successione stratigrafica, si intende studiare le facies torbiditiche, sia carbonatiche che silicoclastiche, la petrografia degli strati arenitici e ruditici, al fine di determinare l'evoluzione dalle fasi pre-orogenetiche all'inizio dei processi accrezionari e l'evoluzione dell’area di sedimentazione ad un FBS.

Gruppo del Cilento.- Sebbene gli afferenti all'U.R.U.C. abbiano già compiuto studi sul Gruppo del Cilento, rimane ancora da investigare in dettaglio l'evoluzione lito-e-petrostratigrafica e diagenetica sull'intera scala di estensione degli affioramenti. Verranno studiate in dettaglio le Formazioni di Pollica, San Mauro, Torrente Bruca e Albidona, costituite da strati torbidiici silicoclastici e, localmente, da strati torbiditici carbonatici. Questi ultimi, talora formano megastrati di diverse decine di metri di spessore (fino a 65) di grande estensione bacinale, che rappresentano rimobilizzazioni di fango carbonatico proveniente con tutta probabilità dal rialzo periferico del FBS. Per queste formazioni si intende rivisitare la litostratigrafia generale, la petrostratigrafia e definire la storia diagenetica. Pertanto, i dati già esistenti e in parte pubblicati saranno integrati da nuovi dati per definire l'evoluzione dei rapporti tra aree sorgente e bacino deposizionale.

Altre succesioni clastiche. - Altre succesioni clastiche mioceniche saranno investigate allo scopo di fornire dati di confronto per le correlazioni a scala regionale e per decifrare in tutto il loro sviluppo le evoluzioni lito-e-petro-stratigrafiche dell'orogene sud-appenninico e i suoi rapporti con successioni simili in Appennino settentrionale (Arenarie di Ponte Bratica, Petrignaccola, Monte Senario, Fm. di monte Morello). Tra queste ricordiamo la Formazione di Serra Palazzo, che fa parte delle unità del Bacino Lagonegrese, alcune formazioni post-collisionali del ciclo Tortoniano-Messiniano inferiore (Gorgoglione, Monte Sacro, Oriolo) e formazioni coeve dell'Arco Calabro. Lo studio sarà finalizzato alla determinazione della loro stratigrafia generale e dell'evoluzione delle mode detritiche.

Arco Calabro
Verranno riesaminati e dettagliati i caratteri lito- e petrostratigrafici delle Formazioni di Paludi e di Stilo-Capo d'Orlando. La prima, di età Oligocene terminale?-Aquitaniano, discordante sui terreni dell’Unità della Sila e coinvolta insieme ad essa in scaglie a vergenza nord-est, viene interpretata come testimonianza dell’inizio del trasporto orogenico a vergenza appenninica del settore settentrionale dell’Arco Calabro. La seconda, di età burdigaliana, si rinviene discordante a sutura delle unità del settore meridionale dell’Arco Calabro e testimonia l’avvenuta strutturazione di questo settore orogenico.

Maghrebidi Siciliane
Unità di Troina-Tusa - Di questa unità verrà tralasciata la F. delle Arenarie di Troina. Su questa formazione esistono alcuni studi sedimentologici e petrografici, anche se in alcuni lavori i suoi terreni non sono distinti da quelli del Flysch di Reitano (Loiacono & Puglisi, 1983; Cassola et al., 1995; Lamanna et al., 1995) mentre verranno studiate in dettaglio le formazioni con abbondante (F. di Poggio Maria) o prevalente (F. delle Tufiti di Tusa) detrito vulcanoclastico, delle quali si intende analizzare le facies torbiditiche, la petrografia degli strati arenitici e ruditici e confrontarle con le analoghe successioni dell'Appennino meridionale. Delle Arenarie di Poggio Maria, riconosciute di recente come appartenenti all’Unità di Troina-Tusa (de Capoa et al., 2002), esistono pochissimi dati petrografici, in parte confusi con quelli di altre unità clastiche. Della F. delle Tufiti di Tusa, nonostante sia stata identificata, con i suoi caratteri peculiari, da ormai 40 anni (Ogniben, 1964) non esiste a tutt’oggi alcuno studio petrografico. Nei dintorni di Nicosia è anche segnalata (Guerrera et al., 1986) una successione costituita da torbiditi sia silioclastiche che carbonatiche sulla quale esiste solo uno studio preliminare. Può risultare infine molto importante un confronto tra la F. del Flysch di Reitano e le formazioni che in Appennino meridionale hanno la stessa età e lo stesso significato (Gruppo del Cilento).

Cordigliera Betica (Spagna)
Unità di Algeciras - Verranno studiate in dettaglio le Formazioni di Colorin e del Flysch di Algeciras. La prima è formata da siltiti e peliti varicolori, nelle quali compaiono torbiditi silicoclastiche via via più abbondanti, per poi passare al Flysch di Algeciras, formato interamente da torbiditi silicoclastiche con rari livelli emipelagici (Pendon, 1978; Martin-Algarra, 1987). Di queste formazioni si intende studiare le facies torbiditiche e la petrografia degli strati arenitici e ruditici, al fine di determinarne l'evoluzione litostratigrafica e petrostratigrafica.
Unità di Bolonia – Di questa unità verrà studiata la formazione torbiditica che chiude la successione caratterizzata da una alternanza di torbiditi quarzolitiche (simili a quelle della F. del Flysch di Algeciras) provenienti dall'orogene e, torbiditi quarzarenitiche (simili a quelle Flysch Numidico), considerate invece di provenienza dal cratone africano.

Maghrebidi Rifane (Marocco)
Unità di Beni Ider.- Nell’Unità di Beni Ider l'evoluzione litostratigrafica ha fortissime similitudini con quella dell'Unità di Algeciras. Verranno pertanto studiate una formazione litologicamente del tutto simile a quelle della F. di Colorin, e le torbiditi silicoclastiche che formano la Formazione del Flysch di Beni Ider, equivalente del Flysch di Algeciras (Didon et al., 1973). Anche per l'Unità di Beni Ider, si intende studiare le facies torbiditiche e la petrografia degli strati arenitici e ruditici, con scopi identici a quelli perseguiti nella Cordigliera Betica.
Unità di Tala Lakraa. Quest’unità rifana presenta gli stessi caratteri dell’Unità di Bolonia in Cordigliera Betica e anche lo studio seguirà lo stesso percorso.

IMPLICAZIONI PALEOGEOGRAFICHE E PALEOTETTONICHE
Dall'Arco di Gibilterra (Cordigliera Betica e Catena del Rif) alla Catena Maghrebide Algero-tunisino-siciliana, all'Arco Calabro e alla Catena Appenninica, la sedimentazione clastica bacinale durante il Cenozoico registra i principali cambiamenti geodinamici subiti dall'area peri-mediterranea. Un ruolo chiave viene giocato dalla Microplacca Mesomediterranea, separata dal continente iberico ed europeo dal ramo oceanico nevadofilabride-ligure-piemontese e dal continente africano dal ramo oceanico del Bacino dei Flysch Maghrebidi e dell’Oceano Lucano. In particolare, mentre la chiusura dell'oceano nevadofilabride-ligure-piemontese ha caratterizzato le fasi geodinamica del Cretacico superiore-Eocene medio portando all'accrezione di unità oceaniche e di unità provenienti dalla deformazione del margine settentrionale della Microplacca Mesomediterranea sull'avampaese iberico, a partire dall’Oligocene superiore si assiste alla deformazione dei margini orientale e meridionale della Microplacca Mesomediterranea e alla progressiva chiusura dell’area oceanica rappresentata dal Bacino dei Flysch Maghrebidi-Oceano Lucano e, di coneguenza, all'accrezione di unità della Microplacca Mediterranea e di unità oceaniche sugli avampaesi africano e adriatico.
Il progetto di ricerca proposto ha quindi l'obiettivo di dettagliare, quantitativamente, la cronologia degli eventi e le risposte sedimentarie bacinali e di strutturazione degli orogeni durante le fasi del Cenozoico che hanno portato alla progressiva chiusura del bacino oceanico, alle fasi di accrezione, formazione dei FBS, e collisione continentale nelle catene alpidiche peri-mediterranee dall'Arco di Gibiliterra all’Appennino. Pertanto, l'obiettivo finale dell'U.R.U.C. è di contribuire al progetto di ricerca generale fornendo i dati litostratigrafici, sedimentologici e petrografici che, associati ai dati bio- e cronostratigrafici, strutturali e mineralogico-geochimici, possano quantizzare le fasi dell’evoluzione dei bacini oceanici residui e dei FBS e monitorare le fasi accrezionarie, durante il Cenozoico, dell’insieme Cordigliera Betica-Catena Maghrebide-Catena Appenninica.

RAPPORTI CON LE ALTRE UNITA' DI RICERCA

Lo studio sedimentologico e composizionale svolto dalla presente U.R. sarà integrato con le altre U.R. sulle seguenti finalità:
1)URUC-UR PZ: insieme all’U.R. di Potenza si effettueranno insieme le campionature e integrati i dati per un quadro petrostratigrafico e chemostratigrafico di dettaglio e per dettagliare la storia post-deposizionale delle successioni studiate;
2)URUC-UR URB: insieme all’U.R. di Urbino si studieranno insieme le implicazioni paleogeografiche e paleotettoniche e la stratigrafia generale delle successioni studiate per avere un quadro tettonostratigrafico sulla scala regionale;
3)URUC-UR NA: insieme all’U.R. di Napoli si svilupperanno insieme tutti i principali vincoli biostratigrafici tracciando le linee spazio-temporali su scala di bacino e regionale. Le campionature biostratigrafiche saranno effettuate insieme durante la costruzione delle colonne sedimentologiche e le campionature composizionali.