La crisi della salinità del messiniano nella depressione pre-adriatica (Albania) - paleoidrologia del mediterraneo durante la deposizione delle evaporiti solfatiche: un nuovo approccio metodologico

Scopo di questo progetto di dottorato è stato l’ampliamento delle conoscenze su alcuni temi ancora aperti della crisi di salinità del Messiniano (Messinian salinity crisis – MSC), l’evento che nel recente passato geologico ha portato il Mar Mediterraneo ad un profondo sconvolgimento ambientale, costituendo uno dei temi più affascinanti e maggiormente dibattuti all’interno della comunità scientifica. In particolare, in questo dottorato sono stati affrontati due temi principali che hanno portato ad una strutturazione dell’elaborato in due parti: Parte A - ricostruzione della crisi di salinità nell’area adriatico-balcanica valutando l’applicabilità dei modelli più largamente accettati (3 stage model sensu CIESM, 2008; Roveri et al., 2014a) anche a quest’area finora poco studiata; Parte B -ampliamento delle conoscenze sulla deposizione delle evaporiti solfatiche primarie, con particolare attenzione alle condizioni di paleosalinità, oggetto molto dibattuto negli anni recenti. Relativamente al primo tema è stato svolto uno studio multidisciplinare, comprendente analisi di facies, sedimentologia, bio-magneto-stratigrafia, geochimica isotopica, della successione sedimentaria affiorante all’interno della depressione peri-adriatica (Peri-Adriatic Depression – PAD) concentrandosi sulle 3 aree principali (Valona, Kavaje, Durazzo; Albania) in cui è presente il record più completo della MSC. Il principale risultato è stato il riconoscimento di tre stadi evolutivi all’interno delle successioni messiniane albanesi in analogia con quanto descritto nell’areale Mediterraneo. Il primo stadio (5.971 – 5.60 Ma) è registrato da una successione in situ, ma incompleta, di evaporiti solfatiche riferibili ai Gessi Primari Inferiori (Primary Lower Gypsum; PLG); nell’area di Valona sono stati riconosciuti fino a 6 cicli (PLG 4-9; c/o Guri i Gifutit), mentre nell’area di Durazzo sono stati riconosciuti esclusivamente i cicli basali (PLG1-2). Nell’area di Kavaje, lo studio di stratigrafia integrata (biostratigrafia, magnetostratigrafia, caratterizzazione della mineralogia magnetica) ha permesso di identificare l’onset della crisi di salinità (5.971 Ma, Manzi et al., 2013) alla base di un livello di peliti euxiniche completamente sterile e privo di evaporiti che costituisce una registrazione parziale del primo stadio della crisi. I depositi del primo stadio sono troncati al tetto dalla superficie erosiva intramessiniana (Messinian Erosional Surface – MES). Al di sopra di questa superficie sono presenti successioni diverse per le tre aree. A Valona la MES è sigillata da una successione pliocenica, mentre a Kavaje e a Durazzo sono registrati anche il secondo stadio (5.60 – 5.55 Ma) e il terzo stadio (5.55 – 5.33 Ma) della crisi. A Kavaje, al di sopra delle peliti euxiniche troncate dalla MES, è presente unità composita, contenente blocchi non in situ di PLG e gessi clastici, riferibile all’unità dei Gessi Inferiori Risedimentati (Resedimented Lower Gypsum; RLG), depositatasi nel secondo stadio. Nel sottosuolo questi depositi passano lateralmente a corpi salini. La successione termina con una spessa unità terrigena che, secondo studi precedenti, dovrebbe includere l’evento Lago-Mare del terzo stadio della crisi, che non è stato riconosciuto dalle analisi biostratigrafiche. Rispetto a Kavaje, nell’area di Durazzo è presente un intervallo di gessi clastici molto più sottile seguito da una spessa successione terrigena, almeno in parte riferibile al Lago Mare, al tetto della quale è riconoscibile il passaggio al Pliocene, caratterizzato da un’organizzazione ed una ciclicità paragonabili a quelle riconosciute nell’avanfossa appenninica. I risultati ottenuti sulla successione onshore sono stati utilizzati per tarare la successione presente nell’offshore albanese e attraverso la revisione dei dati di sottosuolo relativi all’offshore italiano (Progetto VIDEPI) è stata realizzata una correlazione tra avanfossa dinarica e appenninica. Relativamente al secondo tema è stato condotto uno studio di paleosalinità sui gessi messiniani, mediante l’analisi di inclusioni fluide (IF) all’interno di cristalli di selenite di varie località del Mediterraneo allo scopo di verificare le varie ipotesi recenti (Natalicchio et al., 2014, Evans et al., 2015; Costanzo e al., 2019; Grothe et al., 2020; Aloisi et al., 2022), che prevedono che la precipitazione dei gessi messiniani sia avvenuta a partire da acque a salinità molto bassa (da 1.8 a 78.2 ‰), quindi con valori molto inferiori a quelli attesi da normale evaporazione di acqua di mare. L’impiego di un nuovo approccio di microtermometria ha permesso, per la prima volta, di documentare due popolazioni di inclusioni fluide in base ad una soglia dimensionale indicativa (circa 720 μm2) caratterizzate da salinità totale (peso percentuale di NaCl equivalenti) differente: i) le IF di dimensioni inferiori al valore soglia hanno mostrato un ampio range di salinità comprendente valori che ricadono all’interno del campo di precipitazione del gesso da acqua marina (110 e 270 ‰); ii) le IF di dimensioni maggiori hanno invece mostrato valori di salinità sempre inferiori a 110‰. La minore salinità delle inclusioni più grandi è interpretabile come il risultato di processi di crack and seal che, ad opera di sollecitazioni meccaniche, hanno prodotto il distacco e la successiva sigillatura dei piani di sfaldatura perfetta (010) dei cristalli, consentendo l’inserimento di fluidi secondari (diagenetici), i quali hanno modificato il fluido originale. La salamoia primaria, con signature marina, è stata preservata solo dalle IF più piccole che non sono state interessate da questo processo. Uno studio preliminare di spettrometria di massa (LA-ICP-MS), effettuato in collaborazione con l’università di Binghamton, sembra evidenziare differenze di composizione chimica tra le due popolazioni di IF. Pur essendo incoraggianti, i risultati ottenuti devono essere considerati con cautela in quanto l’applicabilità di questa tecnica al gesso è in fase sperimentale.