Stratigraphic analysis on Monte Agnello and Latemar platforms (Southern Alps, Dolomites, Italy)

Introduzione Lo studio della Ciclostratigrafia, grazie all’incredibile numero di informazioni e all’alta risoluzione dei dati che fornisce riguardo ai cambiamenti climatici legati a parametri astronomici, rappresenta ormai un punto cardine della stratigrafia. In particolare, studi ciclostratigrafici su sedimenti di acque basse, specialmente carbonati ricchi in facies intertidali, rappresenta una delle principali fonti di informazione riguardo alle variazioni climatiche e al forcing astronomico da tempi recenti sino al Giurassico. Nuove informazioni sulla ciclostratigrafia di ambienti marini di acque basse può essere fornita dallo studio di alcuni parametri (MS, ARM, SIRM, S-ratio, ARM/MS e ARM/SIR) ricavabili da minerali magnetici di origine detritica. L’analisi delle curve legate alle variazioni di concentrazione di questi minerali rivela marcate similitudini con le variazioni di profondità ricavabili dall’analisi di facies(Mayer & Appel, 1999). L’area delle Dolomiti, nelle Alpi Meridionali (Italia) è stata interessata da un episodio di forte subsidenza durante l’Anisico sommitale (Triassico Medio) che ha portato ad una forte aggradazione di piattaforme carbonatiche isolate. Alcune di esse hanno raggiunto spessori pari a 700 m (es., Brack et al., 2007) prima che la subsidenza cessasse improvvisamente per lasciare spazio ad una fase progradante (Bosellini, 1984). Le piattaforme carbonatiche del Monte Agnello e del Latemar, grazie alla loro ottima preservazione ed esposizione degli affioramenti, mostrano molto bene la ciclicità della piattaforma interna, rappresentata da cicli peritidali di sesto ordine. Lo studio combinato di facies e parametri magnetici rappresenta dunque un potente mezzo per studiare la ciclicità ed apre nuovi orizzonti circa le sue origini. Extended abstract (italiano) La piattaforma del Monte Agnello progradante, con clinoformi rivolte a nord, sebbene sia impossibile determinare se la piattaforma fosse o meno attaccata a qualche alto strutturale presente nell’area. La fase aggradante ha portato alla deposizione di circa 600 m di piattaforma, prima dell’improvvisa diminuzione del tasso di subsidenza. Una progradazione di almeno 3.5 Km è seguita, portando ad uno spesso- re totale della piattaforma di 700 m. Le clinoformi sono ripide, 30° in media. I sedimenti di piattaforma sono coperti da flussi piroclastici subaerei che si sono deposti su una superficie debolmente carsificata. Estese croste microbialitiche e coralli caratterizzano il margine e la porzione sommitale della scarpata surante la fase progradante. La piataforma interna è costituita da da cicli peritidali submetrici con una prevalenza di facies subtidali. Le microfacies sono più micritiche ed i grani molto più micritizzati rispetto a quelli presenti nella porzione aggradante della piattaforma interna del Latemar. Ciò è espressione di un maggior tempo di residenza dei sedimenti prima del seppellimento. Sono assenti le ben sviluppate fasce a teepee che invece si ritrovano nel Latemar. L’analisi in sezione sottile delle rocce di piattaforma mostra un significativo cambiamento nell’ambiente di sedimentazione al passaggio tra aggradazione e progradazione. Lo spessore della piattaforma è comparabile o addirittura maggiore rispetto alle altre piattaforme coeve. Nessuno studio circa le proprietà magnetiche è stato possibile per quanto riguarda la piattaforma del Monte Agnello a causa della forte dolomitizzazione che contraddistingue l’intero edificio. Ciononostante, durante il rilevamento dell’area sono stati raccolti numerosi dati che hanno permesso di ricostruire la storia della piattaforma, di cui non sono presenti dati in bibliografia. Un rilevamento geologico dettagliato della piattaforma ha prodotto una carta successivamente unita ad un Modello Digitale del Terreno (DTM): in questo modo è stato possibile visualizzare le geometrie della piattaforma. Due sezioni stratigrafiche sono state misurate nella porzione progradante della piattaforma comprendenti il passaggio scarpata-margine-laguna interna. Le microfacies della piattaforma interna sono state confrontate con quelle provenienti dalla porzione aggradante della coeva piattaforma del Latemar. Lo studio biostratigrafico su alghe dasycaldacee e ammonoidi non ha permesso precise datazioni, soprattutto a causa dell’assenza di campioni di ammonoidi ritrovati in situ. I campioni di ammonoidi ritrovati appartengono alle subzone ad avisianum e crassus. Il massiccio del Monte Agnello preserva una porzione della fase delle Alpi Meridionali, comprese quelle annegate durante l’Anisico sommitale. Sulla base di queste osservazioni, la subsidenza potrebbe non essere la causa primaria dell’annegamento delle piattaforme: potrebbe bensì aver enfatizzato gli effetti legati a fattori paleoceanografici o paleclimatici come suggerito da Preto et al. (2005) e Brack et al. (2007) La composizione petrografica e magnetica dei cicli del Latemar. Il massiccio del Latemar è più adatto per analisi di tipo magnetico rispetto alla piattaforma del Monte Agnello in quanto diverse sue porzioni non risultano affette da dolomitizzazione. 102 m di piattaforma interna sono stati campionati sul Cimon del Latemar per studiare l’andamento di MS, ARM, SIRM, S-ratio, ARM/MS e ARM/SIRM. Per determinare la mineralogia dei granuli magnetici una serie di campioni è stata sottoposta ad indagini attraverso microscopio elettronico a scansione (SEM) e il Test di Lowrie. Le prove di laboratorio sono state condotte in collaborazione con il prof. Ken Kodama (Università di Lehigh, Bethlehem, USA), mentre l’analisi spettrale è stata condotta in collaborazione con la prof. Linda Hinnov (Università Johns Hopkins, Baltimora, USA). I risultati ottenuti sono i seguenti: L’analisi spettarele delle facies mostra un pattern ciclico. Gli spettri ottenuti sono comunque piuttosto rumorosi, un problema imputabile al fatto che la determinazione delle facies è basata sull’interpretazione del dato di terreno. Inoltre, ancora vi sono incertezze circa la definizione e l’identificazione di un ciclo sedimentario. Un chiaro segnale ciclico emerge dall’analisi spettrale dei parametri magnetici. Alcuni dei parametri scelti appaiono migliori di altri. Per esempio la suscettibilità magnetica (MS), misurando tutte le componenti magnetiche di una roccia (dia, para e ferromagnetica), non risulta essere un buon parametro nei carbonati. La componente carbonatica infatti prevale nettamente sui minerali ferromagnetici mascherandone il contributo. ARM e SIRM sono i parametri migliori in quanto misurano solo la componente ferromagnetica (rispettivamente delle fasi a bassa coercitività nel caso di ARM, di tutte le fasi mineralogiche nel caso di SIRM). Il confronto tra gli spettri delle facies e quelli dei parametri magnetici mostra importanti similitudini. Due picchi significativi sono presenti in entrambi i casi nello stesso range di frequenza, e mostrano un rapporto tra essi di 5:1 Test statistici (box-plot e analisi di covarianza) sono stati applicati per testare la dipendenza tra facies e parametri magnetici. La correlzione tra loro è tuttavia vicina allo zero, quindi essi sembrano indipendenti. La ciclcità che entrambi mostrano presenta tuttavia nella stessa frequenza: ciò significa che facies e parametri magnetici variano per cause differenti. Le variazioni nelle facies sono facilmente interpretabili come risposta a variazioni eustatiche (alternanza tra facies subtidali e supratidali), mentre i valori legati ai parametri magnetici suggeriscono un legame con l’apporto di eolico di polveri (Oldfield et al., 1985; Hounslow e Maher, 1999). Sul terreno si possono riconoscere due tipo di cicli: uno dell’ordine di un metro, il secondo dell’ordine di 5 m. Essi sono espressione fisica del rapporto 5:1 visibile dagli spettri. Tradizionalmente essi vengono messi in relazione con i parametri Milankoviani di eccentricità e precessione, che si ripetono rispettivamente ogni 100.000 e 22.000 anni. Ciò implicherebbe una durata di sviluppo della piattaforma di 10 milioni d’anni. Dati radiometrici indicano invece che il Latemar si è sviluppato in meno di un milione d’anni: il rapporto di 5:1 evidenziato da facies e parametri magnetici dovrebbe dunque riferirsi a ciclicità submilankoviane di origine al momento sconosciuta. L’analisi dei dati magnetici non permette di capire se il segnale registrato dalle rocce abbia carattere Milankoviano o sub-Milankoviano, sebbene l’analis dei periodogrammi suggerisca una relazione tra il ciclo metrico e un forcing sub-Milankoviano, assecondando i dati radiometrici. Un nuovo ed interessante problema è poi emerso durante il campionamento della piattaforma del Latemar: sul terreno la componente di origine microbiale (sensu Burne and Moore, 1985) sembra essere molto maggiore rispetto a quanto sinora presente in letteratura. Questo dato è particalrmente evidente nella regione compresa tra il margine esterno e la porzione superiore della scarpata, sulla quale bound-stone microbiali si estendono sino a 350-400 m di profondità. Questa evidenza è stata confermata dai conteggi svolte sulle sezioni sottili di campioni di margine, scarpata e piattaforma interna. Le varie componenti sono state suddivise in 5 categorie: granuli scheletrici, allomicrite, microbialite, cementi e vuoti. Un’analisi quantitative delle componenti è stata svolta su tutte le porzioni di piattaforma. Cementi e microbialite sono le categorie maggiormente rappresentate. La difficile distinzione tra cementi marini precoci e cementi legati a seppellimento non ha permesso una precisa stima del contributo organico sulla precipitazione del cemento, quindi per ottenere una stima maggiormente conservativa si è scelto di raggruppare tutti i cementi in un’unica categoria. I risultati ottenuti sono simili ai dati di Keim e Schlager (2001) per la piattaforma del Sella. Un dato che suggerisce come la piattaforma del Latemar possa essersi sviluppata seguendo il modello della M-factory (Schlager, 2000, 2003). Il contenuto di microbialite sembra essere maggiore nella scarpata, sebbene l’intera piattaforma sia caratterizzata dalla presenza di microbiliti, specialmente nelle facies supratidali della piattaforma interna. Tre nuove facies infine sono state descritte nella piattaforma interna. Esse si rinvengono a circa 150- 200 metri dal margine e rappresentano ambienti subtidali, eccezzion fatta per pochi millimetrici livelli dolomitizzati. Questa associazione di facies è diversa da quella classica descritta per la piattaforma interna (Preto et al. 2001, 2003): non vi sono evidenze di cicli sedimentari. La descrizione di queste nuove facies, unita alla recente forma a ferro di cavallo proposta da Preto et al. (2011) per la piattaforma, permette di ipotizzare un nuovo modello deposizionale per il Latemar. Partendo dallo slope e muovendosi verso la porzione centrale della piattaforma interna si evidenzia una progressiva diminuzione della paleoprofondità. Il paleorilievo del Latemar risulterebbe dunqe arrotondato, presentando la parte più rilevata (e ciclicamente esposta ad emersione) esattamente al centro della piattaforma, proprio dove si vedono oggi le fasce a teepee. Questo nuovo modello differisce di molto rispetto a quello proposto da Egenhoff et al. (1999), dove le fasce a teepee, rappresentanti ambienti supratidali, vengono identificate come la porzione esterna della piattaforma capace di isolare una laguna interna sommersa.