Plio-Quaternary geological evolution of the high Salto river valley (Central Italy): the Marano de’ Marsi unit

This paper summarizes the results of multidisciplinary researches carried out in a wide span of time on the earliest continental deposits of the high Salto River valley. The study led us to characterize sedimentary environments, to analyze their relationships and to propose a chronological attribution. Facies are referable to a complex depositional system consisting of a Gilbert-type lacustrine delta and of slope-type partly interfingered fan deltas coming from the eastern border of the basin. The geological data collected allowed us to refer the succession to a single sedimentary cycle; in Marano de’ Marsi area the paleodrainage and progradation directions were also recognized. To better constrain the chronological, paleoclimatic and paleoenvironmental context, detailed investigations have been conducted on pelitic facies of the deltaic-lacustrine system in two sampling sites (an artificial outcrop at Marano de’ Marsi village and a borehole near Borgorose village). Paleomagnetic analyses show that Marano de’ Marsi and Borgorose successions have a normal polarity and generally low magnetic susceptibility values. Pollen diagrams from both sites mainly record a mid to high elevation forest pollen rain. The existence of trees from different vegetation belts suggests the presence of a well developed mountain system in the surroundings. In the case of Marano de’ Marsi section, these vegetation phases alternate with sudden, strong and short spreads of temperate and subtropical taxa. These alternations suggest that important climate changes occurred, with cyclical forest variations typical of glacial / interglacial periods of Pliocene and Early Pleistocene. Pollen and paleomagnetic data led us to refer both records to the Olduvai subchron, at the end of the Pliocene; nevertheless, the possibility that the records deposited during the Gauss chron cannot be, definitely, excluded. Field geological data and magnetic fabric results suggest that the Marano de’ Marsi unit sedimentation took place in a basin developed under extensional tectonic regime.

Il lavoro sintetizza i risultati di studi multidisciplinari condotti, nel corso di numerosi anni, sui depositi continentali più antichi dell’alta valle del Fiume Salto. Attraverso tali studi è stato possibile caratterizzare gli ambienti di sedimentazione e le relazioni fra essi esistenti, oltre che fornire indicazioni cronologiche più precise. Il rilevamento dettagliato di terreno ha consentito il riconoscimento delle facies che compongono tali depositi e la ricostruzione della loro distribuzione, permettendone l’attribuzione prevalentemente ad un delta lacustre di tipo Gilbert e subordinatamente a delta-conoidi, originati da canaloni o da corsi d’acqua a basso grado di maturità. I dati di terreno raccolti in questo studio fanno ritenere che l’unità di Marano de’ Marsi rappresenti il risultato di un unico ciclo sedimentario, sebbene molto articolato perché attribuibile ad un sistema deposizionale complesso. Nell’area di Marano, l’esame dei foreset e delle altre strutture sedimentarie riconosciute ha fornito dati importanti per la ricostruzione del verso del drenaggio e della progradazione del delta. Per precisare il quadro paleoclimatico, paleoambientale e cronologico, sono state condotte indagini paleomagnetiche e palinologiche di dettaglio su due successioni affioranti nelle località di Marano de’ Marsi e Borgorose, in corrispondenza delle facies pelitiche del sistema deltizio/lacustre. Le analisi paleomagnetiche indicano che entrambe le successioni studiate hanno polarità magnetica normale e valori di suscettività magnetica relativamente bassi, in accordo con la composizione dei sedimenti essenzialmente carbonatica. I record pollinici registrano prevalentemente fasi forestali con elementi di media ed alta quota. La presenza di alberi tipici di diverse fasce vegetazionali suggerisce la presenza di un sistema montano ben sviluppato nelle vicinanze. A Marano de’ Marsi queste fasi vegetazionali si alternano con espansioni improvvise, consistenti e di scarsa durata di alberi temperati e subtropicali. Queste alternanze inducono a pensare che si siano verificati importanti cambiamenti climatici nel periodo considerato, con variazioni forestali cicliche, tipiche dei periodi glaciali/ interglaciali che vanno dal Pliocene Medio fin quasi alla fine del Pleistocene inferiore. L’interpretazione congiunta dei risultati paleomagnetici e palinologici suggerisce l’attribuzione di entrambe le successioni al Pliocene. Pur non potendo del tutto escludere l’attribuzione al crono Gauss (Pliocene Medio), il confronto con lavori palinologici ottenuti da sedimenti continentali e marini italiani, insieme a considerazioni di geologia regionale, fanno propendere per un’attribuzione di entrambe le successioni al subcrono Olduvai (Pliocene Superiore). I dati geologici e i risultati di anisotropia della suscettività magnetica suggeriscono che la sedimentazione dell’unità di Marano de’ Marsi sia avvenuta in un bacino sviluppatosi sotto un regime tettonico di tipo estensionale.