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Evoluzione morfotettonica quaternaria del bacino intermontano di Sanza (Appennino meridionale)

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Collocazione:
Il Quaternario Italian Journal of Quaternary Sciences, 22(2), 2009, 189-206
Autore/i:
Paola DI LEO, Salvatore Ivo GIANO, Dario GIOIA, Massimo MATTEI, Eva PESCATORE & Marcello SCHIATTARELLA
Abstract:

La conca intermontana drenata dall’alto corso del Fiume Bussento (“Bacino di Sanza” Auctt.), allungata in direzione E-O, è delimitata a nord dai carbonati mesozoici del Monte Cervati e a sud dalle successioni silicoclastiche e marnoso-calcaree cretacico-terziarie del Monte Centaurino e dai calcari cretacici del Monte Forcella. Il corridoio morfologico del bacino di Sanza rappresenta fisiograficamente un braccio del contiguo Vallo di Diano, di cui tuttavia non è tributario, colmato da una successione continentale conglomeratico-argillosa interessata da diverse famiglie di faglie e fratture. Lo studio morfostratigrafico e l’analisi delle associazioni di facies del riempimento clastico hanno permesso di differenziare i diversi ambienti deposizionali continentali e di correlare i depositi di Sanza con quelli del riempimento quaternario del Vallo di Diano, entro cui sono stati peraltro riconosciuti e datati due livelli vulcanoclastici. Il bacino fluvio- lacustre pleistocenico si estingue per erosione della soglia meridionale e successiva reincisione ad opera della rete idrografica. La diffrattometria, la spettroscopia IR e la termogravimetria hanno mostrato per i depositi pelitici di Sanza una composizione mineralogica costituita, in ordine di abbondanza, da illite e strati misti illite/smectite, caolinite/halloysite, vermiculite/clorite, quarzo, goethite/ematite e, in alcuni campioni, feldspati (sino al 5% in peso). Il riconoscimento di halloysite 7Å con habitus sferoidale, soprattutto nella frazione ultrafine (< 0,2 μm), e di cristalli di k-feldspato suggerisce la presenza di una componente vulcanoclastica. L’halloysite formatasi per alterazione del vetro vulcanico e pomice assume infatti una forma sferoidale o talvolta tubolare di piccole dimensioni, a differenza di quella originatasi dall’alterazione di feldspati in rocce granitiche, che assume una tipica forma tubolare. Anche il diagramma Zr/TiO2 vs (V+Ni+Cr)/Al2O3 mostra un input vulcanoclastico significativo, attribuibile all'attività vulcanica del Roccamonfina. I marker morfotettonici (superfici di spianamento, versanti di faglia e di linea di faglia, ecc.) e l’assetto delle principali morfostrutture positive e negative dell’area sono alcuni degli elementi utilizzati per lo studio dell'evoluzione a lungo termine del rilievo locale. Le indagini morfostrutturali e l’analisi del sistema di fratture e delle famiglie di faglie alla mesoscala nei carbonati mesozoici ai bordi del bacino e nei depositi continentali quaternari hanno permesso di riconoscere le direttrici tettoniche responsabili della formazione della depressione, mentre l'analisi dell'anisotropia della suscettività magnetica (AMS) condotta su brecce di versante antiche e silt lacustri ha permesso di determinare le direzioni degli assi dell'ellissoide di suscettività magnetica, che indicano una variazione del campo di stress locale nel corso del Pleistocene inferiore e medio compatibile con quella documentata a scala regionale. I dati ottenuti con le diverse metodologie hanno consentito di definire la cinematica di apertura del bacino e di ricavare un quadro esaustivo circa l’età, il contesto tettono-sedimentario, geomorfologico e paleoclimatico entro cui è stata generata e si è evoluta la depressione morfostrutturale di Sanza, anche in relazione alla complessa storia morfoevolutiva del vicino Vallo di Diano.

Opening kinematics and morphotectonic evolution of the Sanza catchment, a Quaternary basin of the southern Apennines axial zone, have been studied. Besides geomorphological classical analyses, an interdisciplinary approach has been used here joining structural analysis of brittle deformation, mineralogical and chemical analyses of paleosoils and sediments, anisotropy of magnetic susceptibility (AMS), and tephra radiometric dating. Several Pleistocene morpho-sequences have been outlined, also comparing them with a wider scenario on a regional scale. The Sanza basin is hosted in an E-W trending narrow lacustrine trough. This morpho-structural low is a lateral branch of the wider Vallo di Diano basin, characterized by a multi-stage morphotectonic evolution. Red clays and associated palaeosols from the Sanza basin have been studied from a geomorphological viewpoint and mineralogical and chemical characteristics have been analyzed to set the palaeoclimate and palaeoenvironmental conditions during middle to late Pleistocene time-span. The Pleistocene morpho-sequence of the study area has been outlined, also comparing the stratigraphic succession of the Sanza basin with those from the adjacent Vallo di Diano basin, mainly on the grounds of tephra radiometric dating. Survey and mapping of remnants of land surfaces, organized in six altimetric classes, permitted us to reconstruct the Pleistocene geomorphological evolution of the relief. Using the surface at the top of the Sanza deposits as a reference marker with regard to the other orders of terraced surfaces, it has been possible to include the genesis and evolution of the basin in a larger time-span and to relate its structural history with regional and local tectonic episodes. In particular, the E-W trending trough was generated in a tectonically-controlled narrow transversal strip due to the activity of a transfer zone of the chain. The changing tectonic regime was responsible for the endorheic conditions reached by the depression during mid-Pleistocene times. In such a basin, lacustrine red clays and fan conglomerates were deposited. To the top, weathered horizons and palaeosols with interbedded tephra have been recognized and analysed. The mineralogy and geochemistry of 14 pelitic sediments allowed us to delineate the climate condition which characterized the sedimentation in this basin. The clay minerals association observed in the analyzed sediments, mainly constituted by illite/smectite - chlorite/ smectite mixed layers, vermiculite, kaolinite+halloysite and goethite+hematite, coupled to high values of CIA (Chemical Index of Alteration; values > 85), are compatible with an high degree of weathering. The increase of mineral phases such as kaolinite, goethite and hematite and decrease of clay minerals abundances such as vermiculite and illite/smectite - chlorite/smectite mixed layers in the younger sediments (late Pleistocene) with respect to the older ones (middle Pleistocene) are indicative of a palaeoclimate scenario characterized by temperate conditions with dry-wet periods which evolves toward warm and humid conditions. The presence of 7Å halloysite exhibiting mainly a spheroidal habitus and a large amount (up to 5%) of feldspars are indicative of the presence of a volcanoclastic input in the Sanza basin. Major/trace element ratio relationships and multivariate statistical analysis (Principal Component Analysis method) of geochemical variables strongly support the presence of the volcanoclastic input. Mineralogical and geochemical comparison of the samples with altered middle Pleistocene volcanic products from the first cooling unit of the Roccamonfina volcanic complex (630-385 ka, Roccamonfina Supersynthem), used as an indirect dating, allowed us to temporally confine the fluvial-lacustrine Sanza succession. Moreover, 40Ar/39Ar radiometric dating of sanidine crystals from tephra layers interbedded into the nearby Vallo di Diano lacustrine succession - correlated to the fluvio-lacustrine Sanza succession - allows us to chronologically constrain the top and the bottom of the Sanza succession (706.3±8.1 ka e 106.7±1.6 ka). The Sanza basin can be assimilated to a morphostructural trough coinciding with a long-term transfer zone of the chain, in which a severe change in stress field, uplift rate, climate conditions, and relief production occurred during Pleistocene times. In particular, it can be stated that the study area underwent a climate shift from temperate to warm/humid conditions. Furthermore, the fluvio-lacustrine Sanza succession age is univocally set to the middle-late Pleistocene.

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