ANDREA BROGI (*), (**) & LORENZO FABBRINI (*)

(*) Dipartimento di Scienze della Terra, Università degli Studi di Siena, Via Laterina, 8 - 53100 Siena, Italy. (**) Corresponding Author: brogiandrea@unisi.it.

Ital.J.Geosci. (Boll.Soc.Geol.It.), Vol. 129, No. 1 (2010), pp. 00-00, 13 figs. (DOI:10.3301/IJG.2009.07)

ABSTRACT

In this paper we describe the geometry and kinematics of a con-tractional structure, consisting of a thrust and related minor struc-tures, which doubled the Tuscan Nappe cropping out in the southern side of the Monte Amiata geothermal region (Selvena-Castell’Azzara area), during the building of the Northern Apennines. Such a thrust (hereafter the Monte Penna thrust, MPT) is documented, in this area, for the first time. The integration of fieldwork with mine data from two different cinnabar/stibnite mines helped us to better define the thrust geometrical setting both at the surface and underground. Thrusting took place during the Early Miocene and produced the tec-tonic repetition of the Tuscan Nappe succession. The thrust gave rise to two tectonic subunits (SU1 and SU2) separated by a contractional shear zone up to 3m thick. Such a shear zone consists of three struc-tural domains characterised by different structures such as folds, a tectonic foliation, reverse faults and Riedel shear fractures. They indi-cate a top-to-the ESE sense of shear, coherently with the general staking pattern of the Northern Apennines belt at least for the study area and surroundings.

The thrust-sheet was deformed by cartographic- to mesoscopic folds, N135° to N220° striking on average, NE- and SE-verging, respectively. The tectonic setting recognised in the study area is coherent with that of the Tuscan Nappe described for the Monte Amiata region and the whole southern Tuscany, resulting charac-terised by duplex system. Such a duplex system was affected by extensional structures since the Middle Miocene. Presently, the thrusts consist of relic structures preserved within extensional horses. The whole evidence possibly make the Tuscan Nappe duplex system comparable with the structure of the Tuscan Metamorphic «basement», in terms of geometry, stacking pattern and timing, sug-gesting a probable common structural evolution even if a different structural levels.

KEY WORDS: Tuscan Nappe, collisional structure, Northern Apennines, southern Tuscany, Monte Amiata area.

RIASSUNTO

Il sovrascorrimento del Monte Penna (Toscana meridionale): geometria e cinematica di una struttura collisionale sviluppata nella Falda Toscana durante l’orogenesi dell’Appennino Settentrionale.

In questo lavoro vengono descritte la geometria e cinematica di una struttura contrazionale rappresentata da un sovrascorri-mento e dalle sue relative strutture minori, che hanno interessato la Falda Toscana esposta nella parte meridionale dell’area geoter-mica del Monte Amiata durante l’edificazione della Catena appen-ninica settentrionale. Il sovrascorrimento del Monte Penna (di se-guito MPT) viene documentato per la prima volta in questo lavoro. L’integrazione di dati geologici di superficie con quelli derivati dall’attività di ricerca ed estrazione mineraria in due miniere di cinabro ed antimonite, ha permesso di ricostruire la geometria del sovrascorrimento sia in superficie che in profondità. La sua età è probabilmente da riferire al Miocene inferiore poiché la deforma-zione ha interessato la formazione del Macigno, attribuita all’Oli-gocene superiore-Miocene inferiore. Il sovrascorrimento ha causa-to lo sviluppo di due sottounità di Falda Toscana (SU1 e SU2) appilatesi da ovest verso est. Il senso di movimento del sovrascorri-mento è stato determinato attraverso l’analisi cinematica di strut-ture minori riconosciute entro la zona di taglio corrispondente alla superficie di sovrascorrimento. Tale zona di taglio, spessa fino a 3m, è caratterizzata da tre diversi domini strutturali che mostrano diverse caratteristiche e strutture, quali pieghe, una foliazione tet-tonica, faglie inverse e fratture di taglio di Riedel. Queste strutture minori indicano un senso di taglio top-to-the ESE, coerentemente con quello che è il generale senso di accavallamento della Catena appenninica settentrionale, come documentato nelle aree circo-stanti alla zona di studio. Il sovrascorrimento, così come le struttu-re minori, sono state successivamente deformate da pieghe ricono-scibili alla scala mesoscopica e cartografica, mediamente orientate in direzione da N135° a N220° e vergenti verso NE e SE. L’assetto tettonico ricostruito per la Falda Toscana nell’area di studio è coe-rente con l’assetto della Falda Toscana descritta nella regione amiatina che risulta essere caratterizzata da una strutturazione in duplex. Il sistema di duplex è stato successivamente interessato da faglie dirette. Ne consegue che parte dell’originaria strutturazione a sovrascorrimenti è oggi preservata entro horse estensionali nei quali possono essere riconosciute strutture contrazionali relitte discontinuamente esposte. L’insieme delle evidenze strutturali ren-de l’assetto tettonico della Falda Toscana molto simile a quello del «basamento» metamorfico toscano, affiorante nelle aree circostan-ti o perforato in sondaggio, in termini di geometria dei sovrascorri-menti, cinematica delle strutture minori associate ed età del loro sviluppo, suggerendo che sia la Falda Toscana che il «basamento» metamorfico abbiano avuto una simile evoluzione strutturale durante la fase di convergenza e di edificazione dell’Appennino Settentrionale, sia pure entro livelli strutturali diversi.

TERMINI CHIAVE: Falda Toscana, strutture collisionali, Appennino Settentrionale, Toscana meridionale, area del Monte Amiata.

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