Growth process of a long-lived Late Pleistocene spit along the Adriatic coast (Brindisi, southern Italy)

The Quaternary succession cropping out along the cliff at NW and SE of Brindisi town (Adriatic coast, Southern Italy), is mainly composed of silty sands and is referred to Lower-Middle Pleistocene by biostratigraphic integrated analyses. Moreover the benthic assemblage of the cropping out sequence indicates a shallowing upward trend. A coarse grained calcarenite body (Punta Penne Calcarenites), overlies unconformably the Middle Pleistocene fine-grained sediments cropping out along the coast for more than 9 km and for up to ten meters thick, thus making a good shelter for the Brindisi port and town. The sedimentological analysis carried out through this well exposed sedimentary body allows to recognize its growth process and make some hypotheses on the control factors acting during its development. The sedimentary body is composed of bioclastic grainstones and rudstones arranged in well bedded succession made up of about 30° SE dipping beds and bed sets in a cyclic alternation of coarse-grained planar units (Facies A), small- to medium-scale trough cross-bedded units (Facies B), and Bichordites-bearing beds (Facies C). Facies analyses point out a storm-dominated, foreshore-to-upper shoreface environment, characterized by migrating bedforms such as ripples, megaripples and low-angle or quasi-parallel flat beds. In this scenario, the aforementioned units’ alternation is the result of the SE-trending lateral accretion of a coastal spit, which developed accordingly to the dominant longshore currents, similar to the present day ones. The spit sedimentary body becomes thinner toward SE; its upper boundary is sharp, being covered by recent soil; locally, Holocene aeolian sands overlay the spit deposits, recording the last highstand. The alignment of this coastal spit results from two interactive factors: the abrupt change in the coastline profile and a long balance between material supply (uplift-erosion) and alongshore movement. The first control factor was a differential subsidence rate of the coast in this area that caused different wave refraction and high erosion of the bend point. The SE-directed dominant longshore currents were also highly efficient in the transport and down-current deposition of the sediment load. The SEward accretion of the coastal spit followed a long balancing of local subsidence, sediment production and lateral accumulation. In time the decreasing efficiency of the longshore transport and lateral accretion caused facies changes with increase in depth. Finally in the SE direction the stratigraphic record is regressive according to the regional trend. Grain size local trends and measurements of foreset and festoon dips allow the distinguishing of frontal, sea- and land sides of the spit, as well as the likely changes in the growth stages and its dying out. The duration of the spit construction could be limited to a few thousand years in a time interval corresponding to Tirrenian maximux highstand (MIS 5 e).

La successione sedimentaria quaternaria affiorante in estesi tratti del litorale brindisino è costituita da una formazione sabbioso-siltosa attribuita al Pleistocene inferiore-medio (Coppa et al., 2001) in giacitura suborizzontale, ben visibile lungo le falesie che mostrano evidenti segni di arretramento. In alcuni tratti sono presenti, a livello del mare, affioramenti di calcareniti ben cementate, localmente discordanti sulle sabbie siltose, che costituiscono un corpo sedimentario e che contrastano l’azione demolitrice del mare, rappresentando tratti sporgenti di costa rocciosa. Il corpo sedimentario più esteso e più spettacolare è dato dalle “Calcareniti di Punta Penne” che affiorano in modo continuo per circa 9 km nel tratto compreso tra Punta Penne e Capo di T. Cavallo e costituiscono un’ottima protezione per il porto di Brindisi. Attraverso indagini stratigrafiche e analisi sedimentologiche sono stati ricostruiti: il contesto stratigrafico, i processi e gli ambienti deposizionali, nonché i fattori di controllo che hanno agito durante la sedimentazione. La geometria di questo corpo sedimentario litologicamente omogeneo (calcareniti medio-grossolane /calciruditi) appare cuneiforme con lo spessore maggiore nella sua estremità nord-occidentale e tendente a chiudersi verso SE. Lo spessore stratigrafico reale ,ricavato da alcuni sondaggi, è di circa 10 metri, mentre l’estensione in senso parallelo alla costa è di circa 9 km. Il carattere principale è la stratificazione obliqua (N-120°) con inclinazione variabile da 15° ad oltre 30° che determina uno spessore apparente di oltre 1000 m. Le strutture sedimentarie sono essenzialmente di tre tipi e hanno permesso di distinguere tre facies elementari organizzate in sequenze di facies: Facies A: caratterizzata da unità centimetriche o decimetriche, planari, gradate e amalgamate con granulometria massima di 3-4 cm, media di 1-2 cm; Facies B: caratterizzata da unità decimetriche a stratificazione e laminazione incrociata, localmente ondulata con basso grado di bioturbazione; Facies C: caratterizzata da unità stratificate con alto grado di bioturbazione, spesse fino ad alcuni decimetri. Le sequenze elementari di facies (es. A-B-C, di spessore variabile, inferiore al metro) sono da attribuire ad eventi di tempesta che indicano l’evoluzione a breve termine del livello del mare in senso “istantaneo”, da pochi secondi a numerosi anni: la Facies A, con base erosiva, rappresenta l’acme della tempesta (massima energia), la Facies B la fase di trasporto lungocosta (fase di “set up”), la Facies C la fase di bassa energia. Le sequenze di facies, che si osservano in modo praticamente continuo lungo la linea di costa tra Punta Penne e il porto di Brindisi, indicano una evoluzione a lungo termine, da NO verso SE, da un ambiente intertidale (sequenze prevalentemente amalgamate A/A) ad un ambiente di spiaggia sommersa (“upper shoreface”) con graduale incremento delle Facies C e riduzione delle sequenze AB. L’organizzazione a livello di sequenze a breve termine (ordine metrico) e a lungo termine (decine e centinaia di metri) suggerisce l’ipotesi di uno “spit”costiero caratterizzato da equilibrio tra erosione, trasporto e accumulo in direzione SE, secondo i venti dominanti del quadrante nord-occidentale. L’azione del moto ondoso conseguente ai fenomeni di rifrazione, il trasporto lungocosta e la frequenza ed intensità delle tempeste, insieme al costante pendio del profilo costiero, hanno sviluppato una tipica geometria clinoforme a grande scala. Il sistema era bilanciato da una subsidenza differenziata, trasversale alla costa, di minore entità nel tratto a N di Punta Penne, che avrebbe innescato i processi erosivi, ed assicurato lo spazio per l’accumulo maggiore verso SE. Il corpo sedimentario così formato può essere interpretato come un ciclo di 4° ordine controllato principalmente da fattori allociclici che possono spiegare la continuità laterale e l’efficienza del sistema costiero (rifornimento di sedimento, capacità del trasporto lungocosta, subsidenza). La durata approssimativa potrebbe essere stata attorno ad alcune migliaia di anni in corrispondenza dell’ alto eustatico coincidente con il Tirreniano ( M.I.S. 5 e). La riduzione della subsidenza e dell’energia di trasporto delle correnti lungocosta, e la tendenza regressiva generale riconosciuta nella successione studiata sono le probabili cause della terminazione dello spit.