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 SIENA - SCIENZE DELLA TERRA - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Luigi Carmignani

Descrizione

Il Programma dell’Unità di Ricerca di Siena sarà finalizzato, principalmente, allo studio delle successioni mesozoico-terziarie presenti nel settore occidentale della Toscana meridionale (ad ovest della Dorsale medio-toscana) ed alla loro storia deformativa durante la tettogenesi terziaria. L’Unità di Ricerca di Siena, sarà impegnata sull’esame stratigrafico, giaciturale e strutturale di tali successioni, con l’obiettivo principale di definirne i caratteri ed il loro inquadramento paleogeografico e geodinamico, nel contesto dell’evoluzione geologica del settore nord tirrenico. Verranno in tal modo poste le condizioni per un confronto con successioni simili dell’area peritirrenica, ovvero del Massiccio sardo-corso e dell’Arco calabro-peloritano. Al riguardo, l’Unità di Siena, in stretta collaborazione con le altre unità di ricerca, si occuperà della caratterizzazione stratigrafico-strutturale delle successioni terrigene paleogenico-mioceniche, presenti in Corsica orientale e nel Mare Tirreno settentrionale.
Nell’ambito della ricostruzione del quadro stratigrafico-strutturale delle successioni mesozoico-terziarie toscane, particolare attenzione verrà dedicata allo studio delle successioni mesozoiche del Dominio Toscano, nonchè delle coperture terrigene terziarie. Queste ultime infatti, registrano il segnale sedimentario della fase collisionale alpina e dei rifting algero-provenzale e tirrenico. Le coperture terrigene terziarie del settore interno dell’Appennino Settentrionale, in particolare quelle di età eocenico-miocenica inferiore, si sono deposte in bacini sintettonici connessi con la collisione continentale, susseguente alla chiusura del paleoceano tetidico. Tali bacini si collocavano in posizioni strutturali diverse, ovvero sulla sutura orogenica (bacini episuturali), sulle falde della catena appenninica in formazione (bacini di thrust-top), nel retropaese della catena, nell’avampaese della catena (bacini di avanfossa). La ricostruzione dell’architettura stratigrafica e del contesto bacinale dei depositi presenti nelle aree proposte per lo studio, fornirà quindi un contributo determinante alla definizione del quadro geodinamico dell’area mediterranea centrale, obiettivo del Progetto di Ricerca complessivo.
Il contesto bacinale/geodinamico in cui tali successioni si collocano, potrà essere determinato attraverso tutta una serie di metodologie di indagine, che vanno dalla geologia strutturale, alla sedimentologia, alla stratigrafia fisica, alla biostratigrafia, alla petrografia del sedimentario. Particolare attenzione sarà dedicata alla definizione dei rapporti tettono-stratigrafici delle unità che costituiscono il substrato dei bacini, così come alla ricostruzione dell’architettura stratigrafica dei rispettivì riempimenti. Ai fini della definizione del contesto geologico al contorno del bacino, sarà di rilievo l’analisi composizionale modale dei depositi clastici, la quale fornirà informazioni fondamentali sulle provenienze clastiche, ovvero sulle aree sorgente e sul contesto geodinamico del sistema sorgente-bacino.

Per quanto riguarda lo sviluppo della ricerca, il programma che sarà svolto dall’Unità di Ricerca di Siena nei due anni del progetto, consisterà nei seguenti compiti:
1. revisione dei caratteri giaciturali e dei rapporti geometrici delle unità mesozoico-terziarie, e loro inquadramento nella successione stratigrafico-strutturale;
2. analisi degli elementi deformativi, mirate a definire i caratteri strutturali e l’evoluzione tettonica nelle diverse unità;
3. analisi stratigrafico-sedimentologiche con costruzione di logs di dettaglio su sezioni mirate ed interpretazione del contesto paleodeposizionale;
4. analisi biostratigrafiche (studio delle associazioni a nannofossili calcarei) delle successioni terrigene terziarie;
5. analisi composizionali modali della frazione silicoclastica (granulometrie da sabbie a ciottoli) delle successioni terrigene.

Tale approccio multidisciplinare porrà le condizioni per definire l’inquadramento stratigrafico e strutturale delle unità indagate, a partire dal contesto bacinale e paleogeografico, sino al quadro regionale dell’evoluzione tettono-stratigrafica dell’area.
Saranno così posti constraints di tipo:
· giaciturale e strutturale, in modo da chiarire l’inquadramento stratigrafico e tettonico delle unità in studio;
· sedimentologico, in modo da definire l’apparato deposizionale, i caratteri dei bacini sedimentari ed il contesto paleogeografico e paleoambientale;
· biostratigrafico, in modo da definire l’età delle successioni terrigene;
· composizionale, in modo da comprendere le provenienze ed i caratteri e l’evoluzione delle aree sorgente così da contribuire alla collocazione geodinamica/paleogeografica dei bacini sedimentari.

L’Unità di Ricerca di Siena intende sviluppare tale approccio per le aree comprese nel settore occidentale della Toscana meridionale e si avvarrà della stretta collaborazione dei ricercatori delle unità di Ricerca di Cagliari e di Pisa, nella definizione della stratigrafia delle successioni carbonatiche mesozoico-terziarie.
I ricercatori dell’Unità di Siena, saranno poi impegnati nella caratterizzazione/revisione stratigrafico-sedimentologica, composizionale e biostratigrafica delle successioni terrigene silicoclastiche paleogenico-mioceniche della Corsica orientale (in collaborazione con i ricercatori dell’Unità di Cagliari), del Mare Tirreno settentrionale, della Sardegna (in collaborazione con i ricercatori dell’Unità di Cagliari) e della Calabria (in collaborazione con i ricercatori dell’Unità di Pisa).
Per quanto riguarda le aree/successioni da sottoporre a studio, relativamente ai depositi terrigeni oligo-miocenici, in Toscana affiorano termini torbiditici silicoclastici, messi in relazione con le prime fasi deposizionali dell’avanfossa nordappenninica (Chattiano-Aquitaniano), quali il Macigno costiero ed il Macigno “appenninico”, i cui rapporti reciproci e con i sistemi clastici prossimali più occidentali ed il loro inquadramento nel sistema catena-avanfossa, non sono ancora del tutto chiari. Riguardo, a queste ed altre problematiche connesse, risulterà risolutivo, oltre alla definizione del quadro stratigrafico-strutturale, il confronto stratigrafico, sedimentologico e composizionale con i coevi termini silicoclastici. In particolare, dovranno essere valutate le affinità tra le successioni più interne rispetto alla catena appenninica (Tirreno, Massiccio sardo-corso), e le successioni di avanfossa, in modo da valutare la possibilità di un sistema di connessione sedimentaria, tra i depositi del Macigno costiero e quelli più prossimali e meno profondi del Mare Tirreno settentrionale (depositi oligocenici incontrati in perforazioni off-shore Agip sulla Dorsale Elba-Pianosa), ed ancor più quelli affioranti in Corsica (Flysch di Solaro e Conglomerati di Punta di a Chiappa), in Sardegna (Conglomerati di Cucurru ‘e Flores) e nell’Arco calabro-peloritano (Formazione di Stilo-Capo d’Orlando e Formazione di Paludi). Per supportare tale linea di ricerca, dovranno essere valutate nel dettaglio le caratteristiche giaciturali di tali successioni e le loro età; questi aspetti verranno affrontati in stretta collaborazione con i ricercatori delle unità di ricerca di Pisa e di Cagliari. Al fine di allargare lo spettro di confronto e le possibili correlazioni con depositi di contesti geodinamici ritenuti analoghi, si renderà anche necessario comparare composizionalmente i depositi eo-oligocenici off-shore della Dorsale Elba-Pianosa, con i depositi episuturali ed epiliguri, rispettivamente del Bacino Terziario Piemontese e della serie di Ranzano, dei settori più settentrionali dell’Appennino, i cui dati sono disponibili in letteratura.
Le fasi iniziali di rifting per il settore nord tirrenico, sono registrate nei depositi del Miocene inferiore-medio dell’Isola di Pianosa (Formazione di Marina del Marchese) ed in quelli incontrati in perforazione sulla Dorsale Elba-Pianosa (Burdigaliano medio-sup.), nell’area sud-grossetana (Arenarie di Manciano del Miocene medio-?sup.), nella Corsica orientale (Formazione di St. Antoine e Formazione di Aghione nella Piana di Aleria), in Sardegna ed in Calabria. Le caratteristiche giaciturali e macro-architetturali dei depositi miocenici, in particolare per le aree a mare del Tirreno, verranno implementate, in collaborazione con le unità di ricerca di Pisa e di Cagliari, da dati derivati dall’interpretazione di profili sismici a riflessione acquisiti sia per scopi minerari, che per l’indagine crostale (Progetto CROP).
Gli studi strutturali condotti nelle diverse unità tettoniche, contribuiranno alla definizione della loro evoluzione tettonica durante l’orogenesi terziaria e durante le successive fasi di riorganizzazione post-collisionale della parte interna della Catena appenninica settentrionale. In particolare verranno confrontati gli assetti strutturali delle diverse unità metamorfiche e sedimentarie affioranti dell’area nord-tirrenica. Questo permetterà di ricostruire l’evoluzione tettonica che ha interessato i diversi domini paleogeografici durante la fase di convergenza e collisione.
La possibilità di datare mediante analisi radiometriche le associazioni mineralogiche di neoformazione sviluppate durante le diverse fasi deformative, porrà dei constraints temporali utili alla ricostruzione dell’evoluzione tettonica spazio-temporale, contribuendo ad apportare gli elementi necessari per il confronto con l’evoluzione del Massiccio sardo-corso e della Calabria. Allo stesso modo, anche lo studio dei rapporti tra tettonica e sedimentazione relativi ai bacini oligo-miocenici, porterà alla definizione delle età delle deformazioni sia durante le fasi di raccorciamento crostale sia durante quelle collegate con il sollevamento e l’esumazione della catena.

Nel dettaglio, l’Unità di Ricerca di Siena si propone di esaminare/revisionare le problematiche ed organizzare le attività secondo il seguente cronogramma:

1° ANNO
• Paretecipazione ad un’escursione in Calabria (8-10 giorni) in comune con le Unità di Ricerca delle Università di Cagliari e Pisa. Questa escursione, come le due escursioni successive, è finalizzata a creare una base conoscitiva comune ai ricercatori di tutte e tre le unità di ricerca.
• Organizzazione di un’escursione nell’Appennino Settentrionale (4-5 giorni) in comune con le Unità di Ricerca delle Università di Cagliari e Pisa.
• Partecipazione/Organizzazione di un’escursione in Sardegna Orientale-Corsica Orientale (8-10 giorni) in comune con le Unità di Ricerca delle Università di Cagliari e Pisa.
· studio delle successioni stratigrafiche delle diverse unità tettoniche, i loro rapporti giaciturali, e la loro storia deformativa, con particolare riferimento alle unità metamorfiche, alla Falda Toscana ed alle unità subliguri e liguri del settore nord-tirrenico;
. studio dei caratteri strutturali del basamento sardo (in collaborazione con l'Unità di Cagliari);
· studio delle caratteristiche stratigrafico-sedimentologiche delle successioni mesozoico-terziarie, con particolare attenzione alle successioni clastiche triassiche, quali il Verrucano e lo Pseudoverrucano Auctt.;
· esame dei caratteri giaciturali, composizionali, sedimentologici e biostratigrafici delle successioni torbiditiche oligo-mioceniche del Dominio Toscano (Macigno costiero e Macigno appenninico), affioranti lungo il litorale toscano;
· esame dei caratteri giaciturali, composizionali, sedimentologici e biostratigrafici delle successioni torbiditiche oligoceniche, facenti parte del Dominio Subligure (Arenarie dell’Aveto-Ponte Bratica l.s.), affioranti nelle colline di Grosseto;
· esame dei caratteri giaciturali, composizionali, sedimentologici e biostratigrafici dei depositi del Miocene inferiore-medio dell’Isola di Pianosa e delle Colline di Grosseto-Manciano;
· esame dei caratteri stratigrafico-composizionali dei sedimenti clastici distribuiti dall’Eocene al Miocene inferiore, incontrati in perforazione nella dorsale off-shore Elba-Pianosa nel Mare Tirreno settentrionale;
· esame dei caratteri giaciturali, composizionali, biostratigrafici e sedimentologici delle successioni clastiche presenti in Corsica orientale, quali la successione miocenica di Aleria, il Flysch di Solaro, i Conglomerati di P.ta di a Chiappa;
· studio dei caratteri composizionali, biostratigrafici e sedimentologici delle successioni clastiche mesozoiche e cenozoiche della Sardegna, con particolare attenzione ai depositi sintettonici terziari, quali ad esempio i Conglomerati di Cuccuru ‘e Flores, la Formazione del Cixerri, la Formazione di Ussana;
· studio dei caratteri composizionali, biostratigrafici e sedimentologici delle successioni clastiche terziarie dell’Arco calabro-peloritano, quali in particolare il Flysch di Stilo-Capo d’Orlando e la Formazione di Paludi.

2° ANNO
- completamento dello studio delle coperture sedimentarie, intrapreso nel 1° anno;
- elaborazione ed interpretazione di logs stratigrafici;
- implementazione, elaborazione ed interpretazione dei dati petrografici modali della frazione terrigena;
- inserimento dei dati ottenuti nel database;
- effettuazione di un’escursione in comune con le Unità di Ricerca delle Università di Cagliari e di Pisa sulle aree di maggiore interesse;
- organizzazione di un Workshop sulla geodinamica dell’area peritirrenica, in comune con le Unità di Ricerca delle Università di Cagliari e di Pisa;
- ricostruzione dell’evoluzione cinematica dell’insieme Bacino Balearico/Corsica-Sardegna/Bacino Tirrenico/Appennino/Arco Calabro-Peloritano/Avampaese Adriatico-Apulo-Ionico, in collaborazione con le Unità di ricerca delle Università di Cagliari e Pisa;
- caricamento su GIS del modello elaborato.

Le basi cartografiche di partenza, sono costituite per la Toscana meridionale, da carte geologiche di dettaglio a scala 1:10.000 facenti parte del Progetto di Cartografia Geologica della Regione Toscana, per alcune delle quali i ricercatori dell’Unità di Siena sono autori, e da loro carte edite ed inedite. Per quanto riguarda la Corsica orientale, verranno utilizzate carte geologiche a scala 1:50.000 del B.R.G.M. e carte inedite dei ricercatori dell’Unità di Siena, elaborate nell’ambito del Progetto Interreg II. Riguardo il Mare Tirreno settentrionale, in particolare per l’Isola di Pianosa, verrà utilizzata la cartografia del prima citato Progetto della Regione Toscana e carte inedite di cui i ricercatori dell’unità sono coautori, mentre per le aree off-shore, verranno utilizzati i dati di pozzo delle perforazioni Agip Martina 1 e Mimosa 1 ed i profili sismici a riflessione disponibili. Per le aree della Sardegna e della Calabria, verranno utilizzate carte geologiche edite ed inedite, a disposizione delle altre unità di ricerca.
L’Unità di Ricerca di Siena sarà inoltre responsabile dell’allestimento, della manutenzione ed aggiornamento di un sito Web che riporterà gli sviluppi ed i risultati della ricerca. Inoltre, a tale sito verrà collegato un servizio Web-GIS connesso ad un geodatabase che riporterà su una base-map digitale, quale il Modello Strutturale d’Italia, dati analitici ottenuti durante il progetto, come ad esempio schede di logs stratigrafico-sedimentologici, di analisi biostratigrafiche, di analisi strutturali, fotografie, ecc.. A conclusione del progetto, in collaborazione con le altre unità di ricerca, verrà elaborato in ambiente GIS un modello animato dell’evoluzione cinematica dell’area peritirrenica e collegato al sito Web.