Relazione tra variazioni di facies e morfologia del bacino in sistemi torbiditici confinati

Abstract

Il progetto di dottorato finanziato da Petrobras, consiste nel confronto tra differenti sistemi torbiditici caratterizzati da un basso grado di efficienza in bacini confinati tettonicamente. Dallo studio stratigrafico e sedimentologico dei sistemi torbiditici presi in esame, sono stati sviluppati schemi di facies predittivi, dando particolare enfasi alle relazioni tra tettonica e sedimentazione e soprattutto ai rapporti tra variazioni di facies e morfologia del bacino. La letteratura riguardante i bacini di “intraslope” mostra l’importanza di questi bacini nell’intrappolare depositi sabbiosi e di conseguenza il loro alto potenziale nell’esplorazione petrolifera (Mutti et al. 2003). I sistemi torbiditici confinati tettonicamente all’interno di bacini tipo wedge-top a bassa efficienza, presi in esame nel progetto di dottorato rappresentano degli ottimi analoghi dei bacini di intraslope situati nei margini continentali passivi. Le associazioni di facies dei bacini confinati, possono essere caratterizzate da tipologie di strati che differiscono dai tradizionali schemi di facies relativi alla deposizione delle correnti di torbida (i.e. strati da ponding, strati tipo slurry e sandwich, e strati dominati da strutture trattive da bypass, vedasi Tinterri e Tagliaferri, 2015). Inoltre la letteratura recente mostra come questi bacini possono essere caratterizzati da una ben determinata tipologia di riempimento (Prather et al. 1998; 2000 e Sinclair e Tomasso, 2002). Di conseguenza gli obiettivi del lavoro di tesi sono stati: 1) Mettere in evidenza le variazioni di facies sia laterali che verticali; 2) Descrivere le facies e i processi relativi ai facies tract, dando risalto anche alle modalità di riempimento dei bacini di intraslope, come descritti da Prather et al. (1998) e Sinclair e Tomasso (2002). Le aree che presentano caratteristiche idonee al progetto e che sono state oggetto di studio del dottorato sono: 1 - Arenarie di Ranzano (Placca della Val Pessola, Appennini settentrionali, Eocene superiore - Oligocene inferiore). 2 - Formazione di Castagnola (Bacino Terziario Piemontese Orientale, Italia nord-occidentale, Oligocene superiore - Miocene inferiore). 3 – Arenarie d’Annot (Onlap di Braux, Francia sud-orientale, Eocene superiore – Oligocene inferiore). In ciascuna area di studio si è proceduto alla misurazione strato a strato di sezioni stratigrafiche mediante l’utilizzo delle unità stratigrafico deposizionali (Campbell, 1967; Bosellini et al.1989). Successivamente sono state riconosciute le facies mediante i facies tract di Mutti et al. (2003) e Tinterri e Tagliaferri (2015). Infine, è stata effettuata la correlazione stratigrafica di dettaglio seguendo l’ordine gerarchico proposto da Remacha e Fernandez (2003). La stratigrafia fisica di dettaglio e l’analisi di facies mostrano come i depositi torbiditici studiati siano caratterizzati da ben determinate distribuzioni di facies e caratteristiche sedimentarie, che forniscono informazioni importanti riguardanti la geometria del bacino. Sia il sistema di Ranzano che quello di Castagnola presentano la tipica successione sedimentaria dei bacini tettonicamente confinati di intraslope, con una parte basale molto confinata dove tendono a prevalere i fenomeni di ponding (fase di ponding) e una parte sommitale dove, a causa del progressivo riempimento del bacino, tendono a predominare i fenomeni di bypass delle correnti più diluite e turbolenti che possono sfuggire dal confinamento del bacino (fase di stripping). Allo stesso modo, lo studio delle arenarie di Castagnola e delle Arenarie di Annot nel bacino di Annot (Braux) forniscono modelli di facies relativi agli onlap contro i margini del bacino, che risultano del tutto similari a quelli riportati nella Formazione Marnoso arenacea da Tinterri e Tagliaferri (2015).

This PhD thesis, which has been funded by Petrobras, consists in comparing different relatively low-efficiency turbidite systems (sensu Mutti et al.1995) in tectonically-confined basins. Through a sedimentological and stratigraphic study of the turbidite systems examined, predictive facies-tracts were developed, with specific focus on the relationship between tectonics and sedimentation, as well as on the relationship between facies transitions and basin morphology. The literature on confined-ponded basins in intraslope settings (divergent continental margin) shows the importance of these types of basins in the entrapment of sand and their high potential in terms of hydrocarbon and groundwater exploration and production (Mutti et al. 2003). Tectonically-confined basins in wedge-top and inner foredeep settings offer an excellent opportunity to study field analogs with facies associations similar to those described in the intraslope setting of divergent margins. Facies associations of confined basins are characterized by types of beds (i.e. contained and reflected beds, slurry and sandwich beds and coarse-grained beds dominated by bypass tractive structures) that differ from traditional facies tracts of turbidite deposits (see Tinterri e Tagliaferri 2015). Furthermore, some recent literature shows that these basins can be characterized also by well-determined basin fill (see Prather et al. 1998; 2000 and Sinclair and Tomasso, 2002). Consequently, the objectives of this work are: 1) to show that these cross currents facies tract are related to the confinement of the basin, through high-resolution physical stratigraphy and detailed facies analysis of the studied basin, 2) to discuss the facies and processes of these facies tracts with specific focus on the basin fills of the intraslope minibasin, as described by Prater et al. (1998) and Sinclair and Tomasso (2002). The areas having sedimentary features that are suitable for this PhD thesis are the following: 1- Ranzano Sandstone (Pessola valley, Northern Apennines, Upper Eocene - Lower Oligocene). 2 - Castagnola Formation (Eastern Tertiary Piedmont Basin, North-western Italy, Upper Oligocene - Lower Miocene). 3 - Annot Sandstone (Annot sub-basin, in particular Braux onlap, South-eastern French Upper Eocene - Lower Oligocene). In each study area, to begin with, stratigraphic sections were measured using stratigraphic-depositional units (Campbell, 1967; Bosellini et al. 1989). Then, facies recognition was performed, using the facies tracts by Mutti et al. 2003 (see Tinterri and Muzzi Magalhaes 2011) and Tinterri and Tagliaferri 2015. Finally, a detailed stratigraphic correlation was performed of stratigraphic sections measured in accordance with the hierarchy proposed by Fernandez and Remacha (2003). The detailed physical stratigraphic and facies analysis shows that the studied deposits are characterized by well-determined facies distribution and sedimentary features, which gives important information about the basin geometry. Based on the data obtained, the Ranzano and Castagnola systems show the typical evolution of tectonically confined basins in intraslope settings, with a confined lower part dominated by ponding processes and an upper part that, due to the progressive filling of the basin, is dominated by a “flow stripping” phase with the entrapment of coarse-grained sands and the bypass of fine-grained sediments. Similarly, the study of the Castagnola Sandstone and Annot Sandstone (Annot sub-basin in the Braux area) has provided facies models for the onlap against the basin margin, which are similar to those developed in the Marnoso Arenacea Formation by Tinterri and Tagliaferri (2015).