Gds_1 Anno 2011 - Ordine Regionale dei Geologi di Sicilia

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LA “CRISI DI SALINITÀ MESSINIANA” E LE EVAPORITI SICILIANE Roberto Gulli - Dipartimento di Scienze della Terra e del Mare - Università di Palermo - robertogulli@tin.it Durante il Messiniano il bacino del Mediterraneo fu caratterizzato da un radicale cambiamento delle condizio- RIASSUNTO ni ambientali. Tale cambiamento è testimoniato dalla presenza nell’area mediterranea, ed in particolare in Italia, di cospicui sedimenti evaporitici (risalenti al Messiniano, Miocene sup.) la cui formazione è riconducibile alla cosiddetta Crisi di Salinità Messiniana. I più importanti depositi evaporitici messiniani italiani sono stati rinvenuti, in affioramento e nel sottosuolo, in Sicilia (Gruppo della Gessoso-Solfifera), nella Catena Appenninica (Vena del Gesso) e nell’Italia settentrionale. La ricostruzione degli eventi deposizionali correlati alla Crisi di Salinità Messiniana ha favorito, nel corso degli ultimi decenni, lo sviluppo di differenti ipotesi e modelli circa l’evoluzione paleoambientale del Mediterraneo avvenuta nel corso del tardo Miocene ed, in particolare, durante il Messiniano. Gli studi multidisciplinari effettuati sui depositi evaporitici, rinvenuti in varie parti del bacino mediterraneo, hanno contribuito alla ricostruzione dell’articolata storia deposizionale del Messiniano che è stata suddivisa in tre fasi principali: una fase preevaporitica (7,25-5,96 Ma), durante la quale i sedimenti si sono formati in un ambiente caratterizzato da acque profonde (depositi preevaporitici); una fase evaporitica (5,96 – 5,61 Ma), durante la quale si formarono i depositi evaporitici nei bacini; ed una fase post evaporitica durante la quale si depositarono, all’inizio dello Zancleano (Pliocene inf.), i sedimenti riconducibili alla facies Lago-Mare (5,61 – 5,33 Ma). La fase Lago-Mare segnò la fine della CSM e l’inizio del ritorno del Mediterraneo alle condizioni marine normali. In Sicilia, i principali depositi evaporitici si trovano, in affioramento e nel sottosuolo, nell’area centro meridionale (Bacino di Caltanissetta) ed occidentale dell’isola. Sotto il profilo litostratigrafico, le evaporiti siciliane afferiscono al Gruppo della Gessoso Solfifera. Questa unità, nell’ambito della successione litostratigrafica del Messiniano della Sicilia, giace sulla Fm. Tripoli (Messiniano sup., depositi preevaporitici) ed è ricoperta dalla Fm. Trubi (Pliocene inf. – medio, depositi postevaporitici). During the Messinian, the Mediterranean basin was characterized by a drastic change of environmental con- ABSTRACT ditions. Such change is possible to see by the presence in the Mediterranean area, and specially in Italy, of appreciable evaporite sediments (Messinian evaporites, upper Miocene) the formation of which is referable to Messinian Salinity Crisis. The most important italian messinian evaporite deposits have been found ? on the surface and subsurface ? in Sicily (Gessoso-Solfiera Group), in the Appennines (Vena del Gesso) and in the northern Italy. The reconstruction of the depositional events related to the Messinian Salinity Crisis, in recent decade, has permitted the development of various hypotheses and models about the palaeoenvironmental evolution of Mediterranean during the late Miocene and, in particular, during the Messinian. Multidisciplinary studies which were done about the evaporitic deposits, found in various parts of the Mediterranean basin, have contributed to the reconstruction of the Messinian depositional history which was divided into three main phases: pre-evaporite phase (7,25-5,96 Ma), characterized by the presence of deposits formed in deep water (pre-evaporitic deposits); evaporite phase (5,96 – 5,61 Ma), during which were formed evaporitic deposits within the basins; post-evaporite phase during which were deposited, at the start of the Zanclean (lower Pliocene), sediments referable to the Lago-Mare facies (5,61 – 5,33 Ma). The Lago-Mare phase marked the end of MSC and start of the return of the normal marine conditions of the Mediterranean. In Sicily, the main evaporitic deposits are located ? on the surface and subsurface ? in the southern (Caltanisseta basin) and western area of the island. The sicilian evaporites belong to the Gessoso-Solfifera Group. This unit, in the messinian lithostratigraphic succession of Sicily, is located above the Fm. Tripoli (upper Messinian, pre-evaporitic deposits) and below the Fm. Trubi (lower - middle Pliocene, post-evaporitic deposits). 1. Evoluzione dei modelli interpretativi della CSM La Crisi di Salinità Messiniana, nonostante la sua breve durata (circa 700 mila anni), rappresenta un’importante fase della storia del Mediterraneo durante la quale avvennero profondi e radicali cambiamenti ambientali. L’interpretazione di questo evento geologico è stata caratterizzata, nel tempo, dalla coesistenza di modelli interpretativi differenti, a volte anche contrastanti, circa i meccanismi responsabili delle variazioni delle condizioni ambientali preesistenti del Mediterraneo. Variazioni chimiche e fisiche che condussero, ben presto, alla formazione di spessi e diffusi depositi evaporitici in tutto il bacino mediterraneo. Le premesse della crisi di salinità del Miocene superiore vanno ricercate indietro nel tempo, nel Miocene medio, quando la comunicazione tra la Parateti- gdiS 1 • 2011 gennaio-aprile de ed il Mediterraneo venne interrotta a causa del sollevamento crostale prodotto dall’orogenesi alpina. Prima di allora, durante l’Oligocene, il collegamento tra il Mediterraneo e la Paratetide era ancora stabile. L’oceano della Paratetide a quel tempo rappresentava un braccio di mare settentrionale della Tetide che ricopriva parte dell’Europa centrale e l’Asia occidentale con acque poco profonde, fig. 1. Successivamente, la Paratetide venne separata ed isolata dalla Tetide a causa dell’orogenesi alpina durante la quale si formarono le catene delle Alpi, dei Carpazi, delle Dinaridi, ecc. Questo evento trasformò progressivamente la Paratetide in un bacino interno isolato. Occlusa la Paratetide, il Mediterraneo si trasformò in un grande bacino profondo, tributario dell’Atlantico, caratterizzato da una scarsa circolazione termoalina causata dagli scambi piuttosto limitati con le masse d’acqua atlantiche. Questi scambi si sarebbero 9
ealizzati attraverso diverse vie d’acqua che collegavano l’Oceano Atlantico ed il Mediterraneo, in particolare attraverso il “Corridoio Betico” (Spagna) e il “Corridoio Rifano” (Marocco settentrionale) che erano due vie d’acqua epicontinentali (in pratica localizzate su crosta continentale) poco profonde (da alcune decine a poche centinaia di metri), figura 2. Durante il Miocene superiore, la comunicazione tra l’Atlantico ed il Mediterraneo s’interruppe a causa della chiusura dei corridoi d’acqua preesistenti, tra 7,6Ma e 6,8Ma (secondo Martín et alii, 2000; Garcés et alii, 2001) o 6,0Ma e 5,65–5,4Ma (secondo Krijgsman et alii, 1996, 1999b; Warny et alii, 2003). Per spiegare questo evento sono state ipotizzate diverse possibili cause quali il sollevamento tettonico dell’area – come conseguenza degli eventi tettonici compressivi che innescarono o riattivarono il sollevamento delle catene circummediterranee (Pedley e Grasso, 1993; Butler et alii, 1995, 1999) – il concomitante cambiamento delle condizioni climatiche globali che produssero un aumento del volume dei ghiacci dell’Antartide (durante il tardo Messiniano) che portò, per conseguenza, ad un abbassamento generale del livello del mare (Hsü et alii, 1973, 1978; Hodell et alii, 1986; Cita & Corselli, 1993; Robertson, 1998); il raccorciamento crostale orizzontale causato dalla formazione di falde tettoniche (Weijermars, 1988). L’entità dell’abbassamento del livello del mare a livello globale per alcuni autori raggiunse un valore di alcune decine di metri (Aharon et alii, 1993; Hodell et alii, 2001) mentre per altri un valore fino a 80 – 100 m (Zhang e Scott, 1996). Malgrado l’ipotesi del sollevamento tettonico dell’area rimanga quella più accreditata, è possibile che 10 Fig. 1. La paratetide durante il Miocene medio. la concomitanza di tutti i predetti fattori abbia avuto un ruolo chiave nella determinazione del processo di chiusura del collegamento tra l’Atlantico ed il Mediterraneo (Rouchy e Saint Martin, 1992). Questa chiusura provocò la progressiva riduzione del volume d’acqua nel Mediterraneo. Tale situazione condusse alla cosiddetta Crisi di Salinità Messiniana del Miocene superiore durante la quale le acque del bacino Mediterraneo passando da condizioni normali a condizioni ipersaline favorirono la formazione e l’accumulo di potenti depositi evaporitici. All’inizio degli anni settanta l’interpretazione dell’origine delle evaporiti mediterranee si fondava, essenzialmente, su due modelli contrapposti: il modello della soglia chiusa (Drooger, 1973; Hsü et alii,1973, 1978) – secondo cui la deposizione evaporitica sarebbe avvenuta in seguito al disseccamento completo del Mediterraneo – e il modello della soglia aperta (Schmalz, 1970; Selli, 1973) in base al quale la deposizione evaporitica sarebbe avvenuta all’interno di un bacino parzialmente ristretto soggetto a periodica comunicazione con l’esterno e caratterizzato da un sistema di circolazione dell’acqua anti-estuario. Tra i sostenitori del modello della soglia chiusa, poi, alcuni autori ritennero che, al tempo della deposizione messiniana, la topografia del Mediterraneo fosse simile a quella attuale (Hsu et alii, 1973); altri, tra cui Nesteroff (1973), ritennero invece che i bacini profondi del Mediterraneo si fossero formati, a partire dalla fine del Messiniano, per progressiva subsidenza degli iniziali bacini superficiali in risposta alla tettonica verticale connessa alla futura fase di oceanizzazione del Mediterraneo sviluppatasi a partire dal Pliocene, figura 3. 1 • 2011 gennaio-aprile gdiS
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