RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Relazioni paleogeografiche tra Toscana, Corsica, Sardegna, Calabria e Sicilia Orientale prima della deformazione alpina. Evoluzione cinematica dell’area compresa tra il Golfo del Leone e l’attuale Avampaese Adriatico-Apulo-Ionico a partire dall’Oligocene superiore.

Università di riferimento

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

Responsabile dell'Unità di ricerca

Antonio Luca Funedda

Descrizione

Nell’ambito del progetto di ricerca nazionale, l’obiettivo dell’unità di ricerca di Cagliari è la correlazione tra i basamenti ercinici e tra le successioni mezo-cenozoiche che caratterizzano i frammenti crostali costituiti da blocco sardo-corso (principalmente la Sardegna) ed il blocco calabro-peloritano e di cui è riconosciuta un’affinità con il paleo-margine sud-europeo.
La possibilità di correlazione tra Calabria e Sardegna è dovuta alla presenza in ambedue i "terranes" s.l. di: a) un basamento ercinico suddiviso (o suddivisibile) in diverse unità tettoniche, con presenza di metamorfiti che vanno dall’alto grado all’anchizona; b) una successione carbonatica mesozoica, per alcuni aspetti comune; c) una successione sedimentaria oligo-miocenica, prevalentemente terrigena-silicoclastica, in parte coinvolta nella coeva strutturazione tettonica.
Le competenze che vengono messe a disposizione del progetto sono diverse, ma complementari, per la correlazione dei due "terranes" s.l.: stratigrafiche, bio-stratigrafiche, paleontologiche, e strutturali. Inoltre la presenza, come "altro personale", del prof. W. Alvarez dell'Università di Berkely fornisce all'unità di ricerca anche delle ampie competenze in geologia regionale, ampliando la possibilità di inquadrare nel contesto regionale i dati che verranno acquisiti.
La base di partenza assicurata dai componenti dell'unità è un'approfondita conoscenza delle successioni paleozoiche e meso-cenozoiche della Sardegna e della loro strutturazione tettonica. Inoltre negli ultimi anni alcuni dei componenti dell'unità hanno realizzato delle cartografie geologiche di dettaglio del basamento ercinico e delle coperture, in particolare quelle cenozoiche finora poco conosciute dal punto di vista della loro distribuzione areale e delle reciproche relazioni laterali.
Gi obbiettivi dell'unità di Cagliari sono i seguenti:
- caratterizzazione stratigrafica, strutturale e biostratigrafica delle successioni meso-cenozoiche sarde (per quelle mesozoiche carbonatiche in supporto dell'unità di Pisa);
- caratterizzazione stratigrafica, strutturale e biostratigrafica delle successioni meso-cenozoiche della Corsica "ercinica" (in supporto dell'Unità di Siena).
Lo studio verrà svolto utilizzando diverse metodologie :
- Analisi sequenziale dei corpi stratificati sia del basamento ercinico di basso grado, sia delle coperture terziarie coeve con l’evoluzione geodinamica oligo-miocenica (in collaborazione con l'unità di Siena).
- Analisi bio-stratigrafiche e paleontologiche sia del basamento ercinico che delle coperture sedimentarie terziarie.
- Analisi strutturale della deformazione ercinica e terziaria in Sardegna.
- Studio sul campo dei caratteri salienti che caratterizzano le strutture e le sequenze dell’arco calabro e loro comparazione (in collaborazione con l'unità di Pisa).
- Correlazione tra gli elementi stratigrafici e strutturali del basamento ercinico e delle coperture terziarie in Sardegna e Calabria.
- Cartografia geologico-strutturale di dettaglio di aree sensibili per gli obbiettivi del progetto;
- Comparazione della tipologia degli zirconi contenuti nelle rocce magmatiche della stessa età e/o in intervalli cronostratigrafici identici all'interno della successione paleozoica.

Basamento Ercinico
I dati riguardanti la litostratigrafia, biostratigrafia e tettonica del basamento sardo sono acquisibili da un’ampia letteratura esistente, buona parte della quale deriva dalle ricerche dei componenti il gruppo, e che costituisce un significativa base di partenza.
Attraverso la riorganizzazione e, ove o se necessario, la reinterpretazione dei dati di varie parti del basamento sardo si definirà uno schema multidisciplinare che costituirà una base per la comparazione dei dati del blocco calabro-peloritano.
Per questo scopo sarà importante definire in maniera sintetica i caratteri deposizionali e bio-stratigrafici delle diverse sequenze sedimentarie riconosciute nel basamento sardo della “zona esterna” e della “zona delle falde esterne”, considerando sia le architetture deposizionali delle sequenze sedimentarie, sia il contenuto fossilifero e la strutturazione tettonica ercinica.
Diversamente, per quanto riguarda le successioni paleozoiche della Calabria e della Sicilia nord-orientale, in letteratura sono presenti numerosi dati, ma che non forniscono un quadro omogeneo e che quindi necessitano un approfondimento per quanto riguardo gli aspetti lito- e bio-stratigrafici. Questo sia per una più dettagliata definizione dei caratteri delle successioni interne ad ogni unità tettonica, sia, insieme ai dati strutturali, per un confronto tra le unità tettoniche adiacenti. Da quanto noto in letteratura nelle unità a più basso grado metamorfico, quali ad esempio il complesso di Bocchigliero facente parte paleozoico dell'unità di Stilo-Bivongi, sono presenti formazioni attribuite al Cambriano medio-superiore/Ordoviciano inferiore e quindi nello stesso intervallo cronostratigrafico di analoghe formazioni silicoclastiche fossilifere della "zona a falde " della Sardegna (Arenarie di San Vito). Inoltre sono anche segnalate formazioni attribuibili al Siluriano-Devoniano, con litofacies analoghe a quelle degli Scisti neri a Graptoliti e dei Calcari a Clymenia affioranti nell'Unità del Gerrei in Sardegna.
Su queste formazioni ci si propone un'attività di campagna per la ricostruzione delle architetture deposizionali ed un campionamento mirato per la ricerca e definizione delle associazioni micro e macro faunistiche ed un'analisi strutturale, poiché una precisa correlazione delle sequenze è un punto di partenza fondamentale per ricostruzioni paleogeografiche e confronti tra sequenze sedimentarie.

In particolare, le ricerche saranno indirizzate ai seguenti temi:
I) Studio delle architetture deposizionali delle formazioni cambro-ordoviciane e confronto delle loro associazioni biozonali a trilobiti e tracce fossili e precisazione dei rapporti fra i depositi pre- e post fase sarda/sarrabese (per verificare la possibilità di una lacuna che potrebbe, in certe aree, includere l'intero Ordoviciano superiore) sia in Sardegna che in Calabria.
II) Analisi tassonomica (Acritarchi), caratterizzazione bio- e cronostratigrafica di successioni silicoclastiche marine dell’Unità di Stilo e correlazione nell’ambito del Nord-Gondwana.
III) Biostratigrafia a graptoliti e conodonti di successioni silicoclastiche e carbonatiche marine del Siluriano e Devoniano della Calabria. Per tutto questo intervallo di tempo esistono schemi biozonali standard di valenza globale affiancati da altri tarati sulle diverse regioni (paleo)geografiche. Nelle aree oggetto di questa ricerca sono disponibili per i conodonti schemi regionali basati sulla Sardegna validi per il Siluriano e per il Devoniano Superiore, che consentono correlazioni di alta definizione in tutta l’area mediterranea. Per quanto riguarda i graptoliti esistono varie biozonazioni di dettaglio basate sull’Europa meridionale.
Per questi aspetti lito- e bio-stratigrafici, i risultati attesi sono quelli che permettano di definire gli aspetti paleoambientali e paleogeografici delle diverse formazioni calabro-siciliane e sarde.
IV) Studio tipologico degli zirconi sulle successioni sedimentarie e magmatiche paleozoiche per la ricostruzione delle aree sorgente delle successioni clastiche. L’utilizzo degli zirconi come indicatori dell’origine degli apporti sedimentari, in successioni coeve, permette di fornire preziose informazioni in aggiunta alla semplice analisi dei frammenti litici. Infatti la morfologia degli zirconi rispecchia le condizioni chimico-fisiche dell’ambiente di cristallizzazione, e questa relazione permette di associare la morfologia degli zirconi ai differenti tipi di roccia magmatica o metamorfica di alto e medio grado. Nel dominio sedimentario il metodo tipologico degli zirconi permette di precisare la partecipazione alla sedimentazione di rocce “madri” magmatiche e metamorfiche non identificabili col solo esame dei più comuni costituenti delle rocce sedimentarie. I caratteri più importanti di questo tipo di analisi sugli zirconi e che ne rendono interessante l’applicazione al dominio della sedimentologia sono: la loro estrema diffusione nei sedimenti detritico terrigeni; l’ottima resistenza ai processi di alterazione meccanica, chimica e metamorfica; la presenza degli zirconi, come minerali accessori, in moltissimi litotipi magmatici e metamorfici. In modo particolare nelle rocce magmatiche le popolazioni di zirconi possiedono caratteri morfologici identici anche su campioni prelevati a grande distanza tra loro (anche decine di km). Tale caratteristica si riflette nei sedimenti, fornendo un aiuto all’interpretazione e alla suddivisione in popolazioni di zirconi contenuti in un campione.
V) Analisi strutturale: in particolare di alcune aree significative del basamento calabro in quantor in Sardegna esiste un quadro deformativa abbastanza definito del basamento ercinico. Partendo dai dati di letteratura e dalle cartografie geologico-strutturali esistenti, diventa importante ai fini della ricostruzione cinematica post-ercinica (quantomeno pre-apertura del Tirreno) il riconoscimento degli elementi strutturali principali che caratterizzano le unità tettoniche calabro-peloritane (sovrascorrimenti, pieghe foliazioni tettoniche, lineazioni di allungamento, indicatori cinematici duttili) in modo da poter ricollocare le varie unità tettoniche sarde e calabresi, nelle corrette posizioni reciproche. A questo fine particolare attenzione sarà posta nell'individuare anche in Calabria eventuali cambi della direzione di raccorciamento regionale, come quelli individuati in Sardegna, e analizzare i caratteri tettono-metamorfici calabri per poterli confrontare con l'evoluzione collisionale-estensionale riconosciuta nel basamento sardo. Un altro aspetto particolarmente interessante riguarda la comprensione delle relazioni tra le diverse unità tettoniche calabro-peloritane, ad esempio l'età dei contatti tettonici che separano i vari complessi di diverso grado metamorfico che costituiscono l'Unità di Stilo. Infatti i dati in letteratura sono discordi, affermando due diverse ipotesi: a) l'impilamento delle diverse unità (o complessi) a diverso grado metamorfico è il frutto della deformazione oligo-miocenica; b) l'impilamento è di età ercinica. Nel secondo caso il basamento ercinico calabro sarebbe un segmento di catena ercinica, progrado verso SW. Durante il progetto si prevede quindi un rilevamento geologico-strutturale di dettaglio delle fasce di contatto tra i diversi complessi, ed un'analisi microstruttrale di campioni orientati delle fasce cataclastico-milonitiche per definire la direzione di trasporto tettonico ed il loro contesto termo-barico. Infine, se i dati strutturali lo consentiranno, si tenterà di effettuare delle retro-deformazioni della strutturazione ercinica delle diverse unità tettoniche, utilizzando anche software di bilanciamento di sezioni geologiche e modellizzazione tridimensionale.
Coperture Meso-Cenozoiche
In Sardegna saranno prese in considerazione le successioni prevalentemente silicoclastiche oligo-mioceniche, per le quali oltre ad un quadro lito-stratigrafico e bio-stratigrafico esiste attualmente anche una moderna cartografia geologica di dettaglio. In questo caso si intende portare avanti le seguenti tematiche:
VI) Analisi stratigrafiche che permettano di definire e caratterizzare le facies e il modello sedimentologico di depositoe la gerarchizzazione delle sequenze deposizionali e la validazione delle superfici di correlazione. Risultati attesi sono: a) la possibilità di stimare l'entità della subsidenza quanto questa sia influenzata dalla tettonica; b) la correlazione tra bacini diversi, quindi la possibilità di poterle confrontare con le analoghe successioni calabro-peloritane, che verranno individuate a studiate congiuntamente con l'unità di ricerca di Pisa.
VII) Caratterizzazione biostratigrafica di associazioni di fitoplancton (dinoflagellati) e correlazione nell’ambito del Mediterraneo occidentale. La ricerca sarà eseguita sulle successioni carbonatiche-silicoclastiche del complesso vulcano-sedimentario connesso con la collisione appenninica (depositi sin-rift Auctt.) della Sardegna meridionale e settentrionale (Miocene inferiore) e nelle analoghe successioni della copertura cenozoica dell’arco calabro-peloritano.
VIII) Analisi strutturale dei bacini oligo-miocenici sardi, con riferimento alle relazioni tra tettonica e sedimentazione.
IX) Contributo all'unità di ricerca di Pisa per la definizione del quadro geologico regionale e per la modellizzazione palinspastica.

Il programma delle ricerche dovrebbe avere il seguente sviluppo temporale:
Primo anno
a) Escursione regionale, nelle aree dove le diverse unità dovranno lavorare, principalmente Calabria, Sardegna e Toscana, al fine di condividere le conoscenze comuni ed individuare le aree che necessitano di un maggio approfondimento.
b) Approfondimento, revisione e riorganizzazione dei dati lito- bio-stratigrafici e strutturali del basamento ercinico sardo.
c) Studi stratigrafici, analisi strutturali e campionature paleontologiche in aree chiave del basamento ercinico dell'arco calabro-peloritano.
d) Revisione dei dati ed approfondimento delle conoscenze lito- bio-stratigrafiche e tettoniche delle successioni oligo-mioceniche sarde.
e) Campionatura ed analisi delle successioni calabro-peloritane terziarie in aree chiave, precedentemente individuate in collaborazione con le altre unità.
f) Campionature nelle sequenze stratigrafiche sarde, calabro-peloritane ed eventualmente corse (in collaborazione con l'Unità di Siena, individuate come significative per lo studio tipologico degli zirconi

Secondo anno
a. Trattamenti di laboratorio e studio dei campioni raccolti per le varie analisi.
b. Ulteriori campionature ed analisi stratigrafiche e strutturali in aree del basamento calabro e, se necessarie, campionature di dettaglio nelle sezioni campionate l’anno precedente ed eventuali nuove campionature.
c. Ricostruzione del quadro deformativo delle zone di contatto tra le varie unità tettoniche calabre e tentativi di retrodeformazione a scala del blocco calabro-peloritano.
d. Contributo all'analisi cinematica terziaria del Mediterraneo centro-occidentale e ricostruzione palinspastica condotta dall'unità di ricerca di Pisa.