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Rend. Online Soc. Geol. It., Vol. 17 (2011) - (DOI 10.3301/ROL.2011.52)

Biogeochemical characterization of automicrites building the Cipit Boulders of the Ladinian-Carnian platforms in the Dolomites (northeastern Italy)

F. Tosti (*), A. Guido (*), F. Demasi (*), A. Matandrea (*) & F. Russo (*) 


(*) Dipartimento di Scienze della Terra, Università della Calabria, Via Bucci Cubo 15b, 87036 Rende (CS), Italy.

fabio.tosti@unical.it

 

Abstract 

The sedimentological features and the microfacies of the Cassian platforms (Late Ladinian – Early Carnian) of the Dolomites (northeastern Italy) can be studied only on the basis of the so called “Cipit boulders”, that are platform-derived olistoliths and clasts fed to the basin and escaped to the extensive dolomitization affecting the platform limestone.
The Punta Grohmann section (Sassolungo, Western Dolomites) is one of the most classical Late Ladinian – Early Carnian basin successions (Wengen and S. Cassiano Formations) of Dolomites in which several levels containing gravity-displaced carbonate olistoliths occur. The carbonate platforms, from which the olistoliths derive, were made up mainly of carbonate mud, interpreted as microbialite, and therefore they can be regarded as “mud mounds” (RUSSO et alii 1997, 1998).
Skeletal organisms (Tubiphytes, skeletal cyanobacteria, sphinctozoan sponges, etc.) represent a minor component of the rock (usually less than 10%). On the contrary the composition of Cipit boulders is dominated by the micritic fraction (about 60%), mainly represented by automicrite, with subordinate amounts of micrite interpreted as detrital (allomicrite).
The microbialites or automicrites, which may exhibit both dense microcrystalline (aphanitic) or peloidal microfabric, are sometimes organized in stromatolitic laminae or thrombolitic fabric. The organic-induced nature of microbialite was supposed on the base micromorphological evidence and epifl uorescence observations (RUSSO et alii, 1997). To corroborate the microbialitic model of Russo et alii (1997) for the Late Ladinian – Early Carnian platforms buildups, biogeochemical analyses have been carried out on selected samples of carbonate boulders. Fourier Transformed Infra-Red (FT-IR) spectroscopy and Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC-MS) analyses have been performed to confi rm the presence of organic matter remains and identify the metabolic signature of bacteria/cyanobacteria.
The geochemical characterization of extracted organic matter shows a great prevalence of the aromatic fraction over the aliphatic and carboxylic ones.
The FT-IR spectra reveal the presence of stretching C=C vibrations attributable to alkene and/or unsaturated carboxylic acids, that may be synthesized by microbes. GC-MS investigations indicate the presence of extended hopane series, short chain methyl-steranes (C22, C23), straight chain saturated (C14, C16), monounsaturated (C17:1, C18:1), and diunsaturated Cl8-acids, diagnostic of microbial activity.
All data confi rmed the presence of bacteria/cyanobacteria communities during platform deposition, indicating that microbes have played a prominent role in the genesis of these carbonates. These communities created the chemical conditions that triggered the induced precipitation of great volumes of syndepositionally-cemented automicrites, which stabilized the carbonate bodies controlling their depositional geometries.
 

 

KEY WORDS: Biomarker Lipidici, Geochimica Organica, Ladinico-Carnico, Carbonati, Cipit Boulders, Dolomiti.

 

  

Riassunto

Caratterizzazione biogeochimica delle automicriti nei Cipit Boulders delle piattaforme carbonatiche Ladinico-Carniche delle Dolomiti (Italia nord-orientale).

Le caratteristiche sedimentologiche e le microfacies delle piattaforme Cassiane (Ladinico Superiore – Carnico Inferiore) delle Dolomiti (Italia nord-orientale) possono essere studiate soltanto analizzando i blocchi chiamati “Cipit Boulders”, olistoliti derivanti dal margine superiore della piattaforma carbonatica, sfuggiti alla massiccia dolomitizzazione che ha interessato i calcari di piattaforma.
Nella sezione di Punta Grohmann (Sassolungo, Dolomiti Orientali), una delle classiche successioni bacinali Ladinico – Carniche (Formazioni del Wengen e del S. Cassiano) delle Dolomiti, sono presenti diversi livelli a olistoliti carbonatici. Essi testimoniano che la piattaforma da cui derivano era composta principalmente da fango carbonatico, interpretato come microbialite, e può essere classifi cata come “mud mound” (RUSSO et alii 1997, 1998).
Gli organismi scheletrici (Tubifi ti, cianobatteri scheletrici, spugne sfi nctozoe, ecc…) rappresentano una componente minore delle rocce (tipicamente inferiore al 10%). Al contrario la composizione dei Cipit Boulders è dominata dalla frazione micritica (circa il 60%), principalmente costituita da automicrite, con la presenza di quantità subordinate di micrite di origine detritica (allomicrite).
Le microbialiti o automicriti, che mostrano microtessiture afanitiche o peloidali, sono alcune volte organizzate in lamine stromatolitiche o in grumi trombolitici. La mineralizzazione indotta da fattori biologici nelle microbialiti era già stata ipotizzata sulla base di evidenze micromorfologiche e della presenza di resti di materia organica epifl uorescenza (RUSSO et alii 1997).
Al fine di confermare la genesi autigena delle micriti e quindi il modello automicritico per le piattaforme carbonatiche del Ladinico Superiore - Carnico Inferiore, sono state condotte analisi biogeochimiche di dettaglio su campioni selezionati di olistoliti.
Queste analisi, come la Spettroscopia a Infrarossi in Trasformata di Fourier (FT-IR) e la Gas-Cromatografi a associata alla Spettrometria di Massa (GC-MS), sono state eseguite per accertare la presenza di resti di materia organica e per identifi care la fi rma metabolica di comunità di batteri/cianobatteri. La caratterizzazione geochimica della materia organica estratta mostra una grande prevalenza della frazione aromatica rispetto a quella alifatica e carbossilica.
Gli spettri FT-IR rivelano la presenza di vibrazioni di stretching C=C attribuibili ad alcheni e/o acidi carbossilici insaturi, che potrebbero essere sintetizzati da attività microbica. Le analisi al GCMS indicano la presenza di una serie estesa di opani, di metil-sterani a catena corta (C22, C23), di acidi carbossilici con catene lineari sature
(C14, C16), monoinsature (C17:1, C18:1), e diinsature Cl8, tutti segnali diagnostici di attività microbica.
Questi dati confermano la presenza di comunità batteriche/cianobatteriche durante la deposizione dei sedimenti di piattaforma, indicando che i microbi hanno giocato un ruolo prominente nella genesi di questi carbonati. Queste comunità hanno creato le condizioni chimiche che indussero la precipitazione di ingenti volumi di automicrite cementate sin-deposizionalmente, stabilizzando i corpi carbonatici e controllandone le geometrie deposizionali.

 

TERMINI CHIAVE: Lipid Biomarkers, Organic Geochemistry, Ladinian-Carnian, Carbonates, Cipit Boulders, Dolomites.

La successione sedimentaria miocenica affi orante nel settore
Nord-Orientale della Stretta di Catanzaro è costituita da depositi
terrigeni, evaporitici e carbonatici depositatesi all’interno di un
bacino sedimentario controllato da un complesso sistema di faglie
trascorrenti orientate NW-SE.
La sedimentazione ha inizio tra il Serravalliano e il Tortoniano
con i depositi di ambiente alluvionale-torrentizio del Conglomerato
del Corace seguite dalle arenarie e calcareniti di Tiriolo di ambiente
costiero che evolvono a facies schiettamente marine costituite dalle
argille marnose di Gagliano caratterizzate nella porzione superiore
da peliti euxiniche e diatomiti che segnano l’inizio della Crisi di
Salinità del Messiniano (CSM). In questa fase si depositano in
tutto il Mediterraneo, lungo i margini del bacino, facies selenitiche
e calcari micritici (Lower Evaporites). Nell’area di studio affi orano
esclusivamente le facies micritiche CdB-1 di probabile origine
batterica correlabili al CdB type 2 di MANZI et alii (2010) ed alle
facies di origine batterica di GUIDO et alii (2007), sviluppatesi durante
la prima fase della CSM tra 5,96 e 5,6 Ma. La fase successiva è
caratterizzata da una fase tettonica intra-messiniana e da un rapido
abbassamento del livello marino con lo sviluppo di un corpo caotico
costituito da slumps, blocchi di seleniti (sub-unità 1 del conglomerato
del Riato) e brecce carbonatiche (CdB-2) che evolvono verso l’alto con
trend fi ning e thinning-upward ad associazioni di facies con canali e
barre, con una drastica diminuzione dell’alimentazione intrabacinale
evaporitica e carbonatica a vantaggio di quella proveniente dalle unità
metamorfi che e plutoniche dell’Arco Calabro Peloritano.
La fase fi nale della CSM è registrata dallo sviluppo di un sistema
deposizionale fl uvio-deltizio che passa verso le aree bacinali a depositi
pelitici-sabbiosi, contenenti biofacies ad ostracodi (Lago Mare), e a
corpi selenitici in facies banded e massive di secondo ciclo.
La successione sedimentaria del settore NO della Stretta di
Catanzaro defi nisce un’architettura deposizionale riscontrabile nel
modello evolutivo proposto da ROVERI et alii (2008), caratterizzata da
corpi caotici (sub-unità 1 e 2 del conglomerato di Riato e CdB-2),
derivanti dalla cannibalizzazione dei depositi evaporitici e dei calcari
primari, e che registrano un graduale ritorno ad un’alimentazione
extra-bacinale derivante dall’erosione delle unità sedimentarie
serravallinae-tortoniane e metamorfi che-plutoniche dell’unità della
Sila.

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