ABSTRACT

Resolving tectono-stratigraphic relationships, critical for using syn-tectonic sedimentation to calibrate time and length scales of processes in the Apennine-Maghrebian orogenic system, is difficult using outcrop data alone. Here two commercially-acquired seismic reflection profiles are used to establish the structure and stratigraphic relationships between the frontal part of the orogenic belt, the foredeep and foreland regions in the offshore continuation of the Apennine system in the northern Ionian sea. Seismic stratigraphic reasoning is used to define an inter-regional intra-Messinian unconformity surface. In the Apulian foreland this is cut by a widespread array of normal faults that are sealed by Plio-Quaternary sediments. The modern foredeep is in part controlled by these faults. On the Apulian shelf the deposystems are broad. However, the modern foredeep and basins developed on the orogenic wedge are only a few km across. Given the proximity of this study area, the tectono-stratigraphic relationships imaged on these seismic lines are likely to provide good analogues for Neogene basins and depositional systems for much of the Apennines onshore. Syntectonic basins are narrow, long-range stratigraphic continuity is likely to be the exception rather than the rule. This challenges some of the assumptions behind existing tectonic models for the Apennines and similar orogens.

KEYWORDS: Apennines, seismic reflection profiles, intra-Messinian unconformity, foredeep, thrust front.

RIASSUNTO

I rapporti fra la catena, l’avanfossa e l’avampaese dell’Appennino ricostruiti sulla base di dati di sismica nel Mar Ionio al largo della Calabria

La risoluzione dei rapporti fra tettonica e sedimentazione, che utilizza lo studio dei depositi sin-tettonici come strumento per definire l’età e la durata dei processi deformativi nel sistema orogenico appenninico-maghrebide, è difficile da acquisire basandosi esclusivamente su dati di affioramento. In questo lavoro vengono analizzati due profili sismici a riflessione, provenienti dalla campagna Fugro CA99RE00 condotta nel Mare Ionio settentrionale, al fine di ricostruire la struttura ed i rapporti stratigrafici fra il fronte orogenico, l’avanfossa e le aree di avampaese nella prosecuzione a mare della catena appenninica. I profili analizzati possono costituire un valido elemento comparativo naturale per l’analisi dei rapporti fra tettonica e sedimentazione in altri contesti deformativi.

 Vengono descritti i criteri attraverso i quali è stata riconosciuta una superficie di discontinuità stratigrafica intra-messiniana di importanza regionale. Nel profilo più settentrionale attraverso l’avampaese apulo tale discontinuità risulta troncata da numerose faglie dirette, che sono sigillate da depositi di età pliocenica e quaternaria. La geometria dell’avanfossa attuale appare in parte controllata da queste strutture: le più importanti sono quelle che delimitano la scarpata apula. In questo profilo settentrionale non compaiono linee di evidenza a sostegno dell’ipotesi di un’attività pre-messiniana della scarpata apula ed i carbonati della piattaforma omonima si seguono senza significativa soluzione di continuità sotto all’avanfossa ed alla catena.

  I sistemi deposizionali che ricoprono la piattaforma apula hanno estensione ed ampiezza di importanza regionale. L’assenza di superfici di erosione ed il carattere aggradante dei sistemi deposizionali sulla piattaforma apula indicano che il livello del mare non ha subito oscillazioni significative. Queste linee di evidenza rendono poco credibili le ricostruzioni ed i modelli di buckling litosferico per spiegare la geometria arcuata di cospicue porzioni della piattaforma apula nei settori a mare. L’avanfossa attuale ed i bacini che si sono formati nella parte superiore del cuneo orogenico sono confinati in sezioni ristrette, larghe non più di qualche chilometro. Il margine dell’avanfossa è fortemente controllato dalla presenza di faglie, e quindi l’appoggio dei depositi sin-orogenici in rapporto di onlap sul substrato pre-orogenico non riflette semplicemente la migrazione dell’avanfossa verso l’avampaese. Relazioni tettono-sedimentarie analoghe sono ben rappresentate nel profilo meridionale, ma qui la complessità delle strutture deformative (e la corrispondente struttura che si delinea attraverso lo studio  della velocità di propagazione delle onde sismiche) rende ogni interpretazione sulla geometria della struttura profonda meno vincolata. Sembra comunque assodato che la piattaforma apula ed i carbonati di scarpata continuino sotto il fronte della catena – elemento che indica come la scarpata apula non rappresenti un lineamento geologicamente vecchio.

  Dato che l’area oggetto di studio è situata in prossimità della linea di costa, le relazioni fra tettonica e sedimentazione dedotte dall’interpretazione dei due profili sismici a mare probabilmente rappresentano un buon esempio comparativo per la ricostruzione dei caratteri geometrici e deposizionali di molti bacini neogenici nell’entroterra dell’intera catena appenninica. I bacini sin-tettonici sono stretti ed isolati; la continuità di sedimentazione sembra pertanto rappresentare un’eccezione piuttosto che non la regola. Alcuni dei modelli tettonici proposti per l’Appennino e per catene orogeniche simili assumono che i sistemi stratigrafici ed i bacini di avanfossa siano molto ampi: ciò implica che le variazioni stratigrafiche siano necessariamente graduali ed avvengano su vasta scala. Gli esempi provenienti dalla sismica e discussi in questo lavoro sembrano invece suggerire che i bacini di avanfossa siano ristretti, localizzati e caratterizzati da elevata discontinuità per quanto concerne la loro distribuzione areale: pertanto importanti variazioni laterali nel record stratigrafico, caratteristiche di bacini isolati tra di loro, possono verificarsi alla scala di alcuni chilometri. I dati presentati in questa nota possono essere consultati e reinterpretati  utilizzando l’Atlante Sismico Virtuale: www.seismicatlas.org.

 TERMINI CHIAVE: Appennino, profili sismici a riflessione, discontinuità stratigrafica intra-messiniana, avanfossa, fronte orogenico.

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