Late-Quaternary alluvial fans in the Northern Marche Apennines: implications of climate changes

Alluvial fans, fan-like deposits, and piedmont aprons are widespread at mountain-front and foothill sectors of the Umbria-MarcheApennines. They are currently regarded as significant geomophological features strictly dependent on either tectonic or climatic controls.Close relationship with tectonics, that are usually stressed by the location of such landforms along fault scarps or other activemorphostructures, can be assessed only in the most internal areas of the Umbria-Marche Apennines, dissected by extensional tectonics.Conversely, in the piedmont and foothill sectors of the chain, the climatic control on fan deposition and entrenchment becomedominant, whereas tectonic constrains can be only indirectly detected. Namely, within the Umbria-Marche Apennines, the lateQuaternary cyclical and systematic episodes of fan deposition and entrenchment at the mouth of tributaries, usually following themain fluvial filling along the trunk valleys, are well known. Nonetheless, the main causes that have cyclically controlled the fluvial andalluvial-fan deposition and their subsequent dissection have not been thoroughly investigated yet. In this work we report a generaloverview on the geomorphological setting of the late Quaternary alluvial fans associated with the major fill-terraces that compose thetypical staircase of river terraces in the Northern Marche territory. In particular, for the aggradational suites of the late Quaternary fillterraces,we discuss the meaningful stratigraphic relations between the fluvial sediments of the trunk streams and the alluvial-fandeposits originating from the tributaries.We also suggest a possible correlation between the cyclical recurrence of the principal episodes of fluvial aggradation/alluvial-fansformation and dissection and the principal late Quaternary climate fluctuations.

Conoidi alluvionali tardo quaternarie (isolate e/o coalescenti) sono ampiamente diffuse lungo il fronte montuoso e l’area pedemontanadell’Appennino Umbro-Marchigiano. Le conoidi alluvionali sono correntemente considerate come significativi elementi geomorfologiciin stretta connessione con la tettonica e/o con controlli di tipo climatico. Relazioni molto strette con la tettonica attiva, generalmenteevidenziate dalla localizzazione delle conoidi lungo scarpate di faglia o altre morfostrutture attive, sono riconoscibili solo nelle areeinterne dell’Appennino Umbro-Marchigiano, interessante da tettonica attiva di tipo estensionale. Al contrario, lungo i settori pedemontanidella catena è più evidente il controllo climatico sulla deposizione e successiva dissezione degli apparati di conoide alluvionale,mentre il controllo da parte della tettonica può essere riconosciuto solo in parte e indirettamente. Lungo l’Appennino Marchigiano settentrionale,dove è incentrato il presente lavoro, da molto tempo è nota in letteratura la ciclica e sistematica ripetizione, in corrispondenzadelle foci dei tributari, di alterne fasi di deposizione e re-incisione di conoidi alluvionali, le quali seguono sistematicamente fasi diaggradazione fluviale lungo i corsi d’acqua principali. Nonostante ciò, le cause principali che hanno ciclicamente controllato la deposizionedi ampi apparati di conoide e la loro successiva re-incisione, ancora oggi non sono state studiate nel dettaglio. Nel presentelavoro viene descritto in alcune aree campione l’assetto geomorfologico delle conoidi alluvionali tardo quaternarie associate ai principaliterrazzi deposizionali componenti la tipica successione di terrazzi fluviali all’interno delle principali valli marchigiane settentrionali. Inparticolare, vengono descritti in dettaglio i rapporti stratigrafici esistenti all’interno dei principali corpi alluvionali, di età compresa fra ilPleistocene medio e il Pleistocene superiore, fra le sequenze deposizionali di tipo fluviale appartenenti al corso d’acqua principale equelle di conoide alluvionali presenti alla foce dei principali tributari.Gli episodi che hanno portato alla formazione di ampi sistemi deposizionali di conoide alluvionale nei bacini marchigiani settentrionalisono ciclici e seguono sistematicamente le maggiori fasi di aggradazione fluviale lungo i corsi d’acqua principali. I depositi fluviali, fattaeccezione per i settori a ridosso dell’attuale fascia costiera, sono preservati nei principali terrazzi vallivi e vengono generalmente consideraticome episodi deposizionali direttamente connessi con i principali cicli glaciali. Alla stessa maniera dei depositi fluviali lungo levalli principali, anche la deposizione e successiva reincisione degli apparati di conoide in corrispondenza delle confluenze dei tributaricon il corso d’acqua principale sono da ritenersi strettamente connessi con le principali fluttuazioni climatiche tardo quaternarie.Inoltre, quando all’interno di un corpo alluvionale terrazzato i depositi strettamente fluviali coesistono con quelli di conoide alluvionale,fra le due tipologie di deposito esistono relazioni stratigrafiche precise e sistematiche. In particolare, i depositi di conoide seguonosistematicamente quelli fluviali; normalmente la transizione fra i depositi di conoide e quelli fluviali consiste in una rapida (fino a 2-3 mdi spessore) interdigitazione di facies o, a volte, in limiti netti (anche di tipo erosivo). In ogni caso, i depositi di conoide giacciono generalmentesulla superficie non ancora rimodellata dei sottostanti depositi fluviali. Il ripetersi ciclico delle fasi deposizionali ed erosive, l’esistenzadi precise e sistematiche relazioni stratigrafiche fra i due depositi e la disponibilità in letteratura, almeno per i depositi piùrecenti (Pleistocene superiore), di numerose età numeriche, hanno permesso di ipotizzare, tenendo anche in considerazione le analisigià effettuata per aree limitrofe e disponibili in letteratura, alcune correlazioni con le principali fluttuazioni climatiche tardo quaternarie.