I depositi di lobi torbiditici in bacini di avanfossa tettonicamente confinati (Formazione Marnoso-arenacea, Appennini Settentrionali)

Abstract

ll lavoro presentato in questa tesi di è incentrato sullo studio dei depositi torbiditici di età serravalliana della Formazione Marnoso-arenacea che affiorano nell’Appennino Settentrionale. Tali depositi, conosciuti in letteratura come sistema di Firenzuola o Unità V, registrano la progressiva chiusura del bacino interno della FMA ed il conseguente spostamento del depocentro verso il bacino esterno a causa dell’innalzamento simultaneo del thrust di Monte Castellaccio e dell’alto di Verghereto. Geometrie e facies dei depositi torbiditici dell’Unità V, inoltre, risultano anche influenzati dalla messa in posto del Caotico di Casaglia, che nella sua area di origine raggiunge uno spessore massimo di 500 metri. L’analisi dei depositi dell’Unità V è stata perseguita mediante un lavoro di terreno che ha riguardato la misurazione e l’analisi di facies di dettaglio di 28 sezioni stratigrafiche, situate nelle Valli del Santerno e del Senio, e che misurano 3000 metri di spessore complessivo. L’attività di terreno è stata inoltre corroborata da attività di laboratorio che ha riguardato l’analisi granulometrica di 260 campioni utilizzando un granulometro a diffrazione laser. Le sezioni misurate sono state correlate a formare un pannello stratigrafico generale dell’area di studio; tale pannello, che comprende l’intero spessore stratigrafico dell’Unità V, è stato suddiviso in due sotto-Unità (Va e Vb) grazie alla presenza del caotico di Bedetta, osservato per la prima volta in Val Santerno durante lo svolgimento di questo lavoro. Le due sotto-Unità individuate differiscono profondamente sia in termini stratigrafici che di facies. Le torbiditi sottostanti al suddetto caotico hanno caratteristiche similari a depositi di basin plain, nell'Unità Vb si registra un drastico incremento del rapporto arenaria/pelite, di strutture quali mud draped scour, di strati arenacei da massivi a pseudolaminati mal classati e con granulometria medio-grossolana, spesso caratterizzati dall'abbondate presenza di clasti pelitici, strutture a fiamma e superfici di bypass. Combinando i dati relativi alle facies osservate con le correlazioni effettuate, è stato possibile suddividere gli strati osservati in 7 categorie, a loro volta organizzati in due distinti facies tract, uno per ciascuna delle sotto-Unità individuate. Scopo dei facies tract è stato quello di descrivere l’evoluzione sottocorrente dei flussi che hanno portato alla formazione di questi depositi. La costruzione di 5 pannelli stratigrafici di dettaglio all’interno dell’Unità Vb ha consentito la suddivisione di quest’ultima in 17 depositi di lobo, separati dai corrispettivi intervalli fini di interlobo. Dove possibile inoltre, i lobi sono stati ulteriormente suddivisi nei relativi elementi di lobo che li compongono. Da un'analisi circa la distribuzione latero-verticale delle facies osservate nei lobi è stato infine possibile ricostruire le fasi evolutive dei lobi che compongono il sistema di Firenzuola.

The work presented in this thesis is focused on the study of the serravallian turbidite deposits of the Marnoso-arenacea Formation, which exensively crop out in the Northern Apennines (Italy). These deposits, known in literature as Firenzuola system of Unit V, record the progressive infill of the inner basin of the Marnoso-arenacea Formation and the consequent depocenter shift towards the external basin due to the simultaneous uplift of the Mt. Castellaccio thrust and the Verghereto high. Furthermore, the geometries and facies of the turbidite deposits of Unit V are also influenced by the emplacement of the Casaglia Chaotic Complex, which reaches a maximum thickness of 500 meters in its origin area. The analysis of Unit V deposits was pursued through fieldwork involving the measurement and detailed facies analysis of 28 stratigraphic logs located in Santerno and Senio Valleys and with a total thickness of about 3000 meters. Field activities were further supported by a laboratory work, involving grain size analysis of 260 samples using a laser diffraction particle size analyser. The measured logs were correlated using a hierarchical approach, in order to reconstruct a general stratigraphic section of the study area. This section includes the entire stratigraphic thickness of the Unit V and has been split into two sub-Units (Va and Vb) thanks to the presence of Bedetta mass transport deposit (MTD), observed for the first time in Santerno Valley during this study. The two sub-Units differ significantly in both stratigraphic and facies terms. The turbidites underlying Bedetta MTD exhibit characteristics similar to basin plain deposits, while in Unit Vb there is a drastic increase in net to gross, mud draped scours, poorly sorted and crudely laminated medium to coarse-grained beds, often characterized by abundant mudstone clasts, flame structures and bypass surfaces. By combining facies with the stratigraphic cross sections, it was possible to classify the observed beds into 7 categories, organized into two distinct facies tracts, one for each sub-Unit. The purpose of the facies tract is that to describe the downcurrent evolution of the flows that led to the formation of these deposits. The construction of 5 detailed stratigraphic cross sections within Unit Vb allowed the subdivision of the latter into 17 turbidite lobe deposits, separated by interlobe deposits. Where possible, depositional lobes were further subdivided into their respective lobe elements. Finally, an analysis of the lateral and vertical facies distribution observed in the lobes made it possible to reconstruct the evolutionary phases of the depositional lobes characterizing the Firenzuola system.