Stratigrafia fisica ed analisi di facies della formazione marnoso-arenacea, affiorante fra la valle Santerno e la valle Savio (Langhiano-Serravalliano, Appennino settentrionale, Italia)

Questo lavoro ha avuto come oggetto la stratigrafia e l’analisi di facies di un intervallo di circa 2.500 m di spessore nei depositi torbiditici della successione stratigrafica langhiana e serravalliana della Formazione Marnoso-arenancea (FMA). Seguendo le orme del lavoro di Ricci Lucchi & Valmori (1980), la correlazione stratigrafica ad alta risoluzione è stata realizzata attraverso la misura di sette sezioni stratigrafiche fra le valli del Santerno e del Savio per un totale di 6.715 m. I risultati di questo lavoro mostrano chiaramente come la stratigrafia e l’ambiente deposizionale della Fm. Marnoso-arenacea siano molto più complessi di quelli proposti nei lavori precedenti. Questa complessità è dovuta, principalmente, all’influenza che la tettonica, legata l’evoluzione del bacino, ha avuto sulla distribuzione delle facies. La storia evolutiva della successione sedimentaria della Formazione Marnoso-arenacea, infatti, è strettamente legata alla propagazione dei fronti compressionali verso NE che portano alla progressiva chiusura del bacino di avanfossa. Nella FMA, perciò, si registra una forte interazione tra strutture a vergenza appenninica e apporti sedimentari diretti verso sud-est. Le analisi stratigrafico-sedimentologiche all’interno dell’intervallo studiato hanno permesso di individuare cinque (5) unità stratigrafiche informali (Unità I, II, III, IV e V). Queste unità sono state differenziate principalmente in funzione del controllo strutturale messo in evidenza dalla presenza di alti strutturali e depocentri e dalla progressiva comparsa e scomparsa di determinati tipi di strati che registrano un’intergioco tra efficienza del flusso e fisiografia del bacino. Più precisamente, l’Unità I è stata misurata soltanto nella porzione più distale (sezioni D, E ed F) e ha uno spessore di circa 240m. Il passaggio all’unità soprastante è marcata da un controllo tettonico che cambia drasticamente la sedimentazione. L’unità II, infatti, presenta una grande variazione di spessore che va da circa 50 m, nella sezione più prossimale B al di sopra del Caotico di Acquadalto, a circa 230 m nella sezione D. L’unità III, invece, è deposta durante la massima espansione del bacino dove la grande maggioranza degli strati possono essere correlati regionalmente per circa 30x120 Km (Ricci Lucchi & Valmori, 1980 e Amy & Talling, 2006). L’Unita IV, a sua volta, è caratterizzata da un più evidente ritorno dell’attività tettonica, rappresentata principalmente dall’innalzamento dalla porzione più distale (vedasi sezione F nella zona di Verghereto). Il registro più significativo relativo alla chiusura del bacino avviene proprio al passaggio di questa unità all’Unità V con la deposizione dei caotici di Casaglia e Nasseto, considerati qui tempo equivalente come già suggerito da Ricci Lucchi (1981 e 1986) e Lucente & Pini (2002). In questo periodo l’alto a sud, ubicato nella zona di Verghereto, diventa sempre più accentuato e i sedimenti torbiditici del sistema Firuenzola (nel senso di Mutti et al., 2002), depositati più a nord, passano sottocorrente alle Marne di Verghereto. Queste marne che vengono deposte al di sopra di questo alto strutturale a partire del caotico di Nasseto, cioè nel Serravalliano superiore (Amorosi, 1987), sono oggi preservate a causa di un’importante faglia diretta caratterizzata da un rigetto di circa 600 m. Questa faglia e il relativo rigetto sono stati individuati in questo lavoro grazie soprattutto allo studio stratigrafico effettuato. In questo periodo, inoltre, a causa di questo alto, il depocentro viene forzato a spostarsi verso nordest, cioè nella zona più esterna dove è ubicata la sezione G. Queste cinque unità stratigrafiche, come detto prima, registrano la progressiva chiusura del bacino e sono influenzate dall’alto di Verghereto, soprattutto durante la deposizione delle unità stratigrafiche più sommitali IV e V. Quest’ultima unità nella sezione B nella Valle del Senio, che è spessa quasi 2.000 metri, raggiunge il sistema di Firenzuola che insieme al sistema del Paretaio, nella Valle del Santerno, preannunciano il passaggio ai sistemi misti di Fontanelice e Sarsina (nel senso di Mutti et al., 2002 e Roveri et al., 2002). Questa tettonica compressiva, perciò, ha avuto un ruolo importante nel controllare il tipo di facies e facies tract della FMA attraverso la formazione di depositi relativamente più complessi rispetto a quelli dei modelli classici presenti in letteratura. Fra i circa 8.000 strati descritti e misurati, i cinque tipi di strati e relativi facies tract (nel senso di Mutti, 1992) considerati particolarmente rappresentativi di questa interazione sono: 1) Strati tripartiti da spessi a molto spessi caratterizzati da unità intermedie a slurry, che passano sottocorrenti in modo brusco a strati sottili d’arenaria molto fine laminata. 2) Strati tripartiti molto spessi caratterizzati da un’unità caotica intermedia tipo slump. Questi strati, come quelli tipo 1, passano sottocorrente in modo brusco a strati sottili d’arenaria molto fine laminata. 3) Strati gradati da spessi a molto spessi d’arenaria media e fine con una spessa unità pelitica sommitale, generalmente caratterizzati da un’aumento di spessore sottocorrente e da evidenti cambi di paleocorrenti rispetto a quelle basali indicate dalle strutture di fondo. 4) Strati gradati da spessi a medi caratterizzati soprattutto da arenaria medie e fini che diventano progressivamente più fini e sottili sottocorrente. 5) Strati sottili di arenaria molto fine. Essi sono presenti specialmente nelle zone più distali o nei pressi di alti topografici. In particolare, gli strati tripartiti del tipo 1 sono interpretati essere legati ad intensi fenomeni di erosione seguiti da decelerazioni relativamente brusche, gli strati di tipo 2, invece, sono visti legati più direttamente ad un controllo tettonico mentre gli strati tipo 3 e 5 vengono interpretati come il prodotto di processi di rebound e ponding. Il controllo strutturale nella formazione di tutti questi tipi di strati, a parte gli strati tipo 4 che sono deposti da flussi che decelerano nel tempo e nello spazio in modo più uniforme, è qui considerato di fondamentale importanza.