Architettura sedimentaria ed evoluzione della Pianura Padana centrale attraverso analisi integrate stratigrafiche e petrografiche

Integrated stratigraphic-compositional studies can provide valuable insights into the sedimentary evolution of multi-source alluvial basins, in response to different controlling factors. The Po Basin is an alluvial basin fed by two orogens that have different physiography, lithology and structural setting. The Alps, with peaks exceeding 4000 m, bound the Po Plain to the north and to the west and are dominated by metamorphic, granitic and ultramaphic rocks and by Mesozoic carbonates. The Northern Apennines, with highest peaks < 2220 m, bound the plain to the south and are dominated by sedimentary rocks. In this work, the Middle Pleistocene to Holocene succession of the Po Basin was investigated through the correlation of 44 cores and 168 well data, with the aid of pollen data, and 14C, ESR and IRSL absolute dates. Middle Pleistocene to Holocene stratigraphy of the Po Basin is composed of alluvial, paralic, coastal and shallow-marine facies associations arranged in an overall shallowing-upward trend, that reflects the progressive filling of the basin. A cyclic organization of facies, given by the alternation of paralic, coastal and shallow-marine deposits with alluvial sediments is superposed to this general trend. This rhythmical organization of facies, reflects Milankovitch-scale, glacio-eustatic oscillations in the 100 ky band. At proximal locations, far from the marine influence, laterally extensive channel-belt sand bodies alternate with overbank deposits. Sand from fluvial channel bodies, deposited during glacial periods, show distinct compositions. Petrographic analysis of two 101- and 77.5-m-long cores recovered in the central Po Plain, ca. 20 km south of the Po River, revealed the vertical stacking of three petrofacies, ascribable to the three feeding areas of the Po Basin: the Southern Alps, the Western Alps, and the Northern Apennines. The upward transition from sands delivered from the Southern Alps, to sands deposited by the Po River, testify to a northward shift of the Po River of more than ~30 km around ~350 ky, possibly driven by local tectonics. A further northward migration of the Po River is recorded during the Holocene as testified by the upward transition to sand delivered from Apennine rivers. The Holocene northward shift of the Po River is recorded also in three 30-m long cores, recovered close to the modern course of the Po River. Here sands with south-alpine affinity, dated to the last glacial phase, were fed by the Garda fluvio-glacial system. The deactivation of this efficient sediment delivery system after the Last Glacial Maximum, likely favored the formation of swamp areas during the Holocene and the activation of a northern branch of the Po delta system during the Late Bronze Age. This study explored the sedimentary response of the Po alluvial and coastal plain to Middle and Late Pleistocene climatic and eustatic perturbations. The outcomes of this research may help in predicting the response of modern alluvial and coastal systems to near future climate scenarios.

Gli studi integrati stratigrafico-composizionali possono fornire preziose indicazioni sull'evoluzione sedimentaria dei bacini alluvionali multi-sorgente in risposta a diversi fattori di controllo. Il Bacino Padano è un bacino alluvionale alimentato da due orogeni che differiscono in fisiografia, litologia e assetto strutturale. Le Alpi, con cime che superano i 4000 m, delimitano la Pianura Padana a nord e a ovest e sono dominate da rocce metamorfiche, granitiche e ultramafiche e da carbonati mesozoici. L'Appennino Settentrionale, con cime < 2220 m, delimita la pianura a sud ed è dominato da rocce sedimentarie. In questo lavoro è stata studiata la successione dal Pleistocene Medio all'Olocene del Bacino Padano attraverso la correlazione di dati provenienti da 44 carote e 168 pozzi per acqua, con l'ausilio di dati pollinici e di datazioni assolute quali 14C, ESR e IRSL. La stratigrafia dal Pleistocene Medio all'Olocene del Bacino del Po è composta da associazioni di facies alluvionali, paraliche, costiere e di mare poco profondo disposte in una tendenza generale shallowing-upward, che riflette il progressivo riempimento del bacino. A questa tendenza generale si sovrappone un'organizzazione ciclica delle facies, data dall'alternanza di depositi paralici, costieri e marini poco profondi con sedimenti alluvionali. Questa organizzazione ritmica delle facies riflette le oscillazioni glacio-eustatiche a scala milankoviana nella fascia dei 100000 anni. Nelle località più prossimali, lontane dall'influenza marina, corpi sabbiosi di canale fluviale estesi lateralmente, si alternano a depositi di tracimazione. Le sabbie dei corpi di canale fluviale, depositate durante i periodi glaciali, mostrano composizioni distinte. L'analisi petrografica di due carote lunghe 101 e 77,5 m recuperate nella Pianura Padana centrale, circa 20 km a sud del Fiume Po, ha rivelato l'impilamento verticale di tre petrofacies, attribuibili alle tre aree di alimentazione del Bacino Padano: le Alpi Meridionali, le Alpi Occidentali e l'Appennino Settentrionale. La transizione verso l'alto dalle sabbie provenienti dalle Alpi Meridionali alle sabbie depositate dal Fiume Po testimonia uno spostamento verso nord del Fiume Po di oltre 30 km intorno a ~350000 anni fa, forse guidato dalla tettonica locale. Un'ulteriore migrazione verso nord del Fiume Po è stata registrata durante l'Olocene, come testimoniato dalla transizione verso l'alto a sabbie depositate da fiumi appenninici. Lo spostamento olocenico verso nord del Fiume Po è registrato anche in tre carote lunghe 30 m, recuperate in prossimità del corso moderno del Fiume Po. Qui sabbie con affinità sud-alpina, datate all'ultima fase glaciale, sono state alimentate dal sistema fluvio-glaciale del Garda. La disattivazione di questo efficiente sistema di trasporto dei sedimenti dopo l'Ultimo Massimo Glaciale ha probabilmente favorito la formazione di aree paludose durante l'Olocene e l'attivazione di un ramo settentrionale del sistema deltizio del Po durante la Tarda Età del Bronzo. Questo studio ha esplorato la risposta sedimentaria della pianura alluvionale e costiera del Po alle perturbazioni climatiche ed eustatiche del Pleistocene Medio e Superiore. I risultati di questa ricerca possono aiutare a prevedere la risposta dei sistemi alluvionali e costieri moderni a scenari climatici del prossimo futuro.