I carbonati connessi ad emissioni di fluidi ricchi in metano: i risultati di dieci anni di studi nell’Appennino settentrionale.

Durante l’ultimo ventennio, l’emissioni di fluidi freddi è stata ampiamente documentata lungo i margini continentali attivi. L’espulsione dei fluidi nei prismi di accrezione è favorita dalle sovrapressioni interstiziali indotte dal carico tettonico e le velocità di emissione sono legate all’entità dei processi tettonici. Ai processi tettonici si possono sovrapporre processi climatici, ed entrambi possono contribuire a fenomeni d’instabilità sedimentaria. L’emissione di fluidi freddi è evidenziata da vari indicatori quali: - depositi di carbonati autigeni, - fuoriuscita d’idrocarburi liquidi e gassosi, - vulcani di fango e strutture legate a processi diapirici, - presenza di depositi ricchi in clatrati, - deformazioni sinsedimentarie, - presenza di peculiari comunità bentoniche chemiosintetiche. Il riconoscimento di questi caratteri è importante per identificare i processi ed i meccanismi che controllano l’espulsione dei fluidi nei margini continentali.I depositi fossili, quali quelli presenti nell’Appennino settentrionale, sono importanti perché forniscono una documentazione temporale dei processi di espulsione dei fluidi: evidenziano la struttura e l’evoluzione del sistema di circolazione dei fluidi e soprattutto i rapporti tra tettonica e sedimentazione. I depositi fossili sono riconoscibili per la presenza di: - carbonati autigeni impoveriti dell’isotopo 13C, - peculiari comunità chemiosintetiche, - strutture sedimentarie legate a processi diapirici. In quest’ultimo decennio abbiamo esaminato i carbonati legati alle emissioni di fluidi ricchi in metano in numerosi affioramenti del Miocene medio-superiore dell’Appennno Settentrionale. Questi depositi si trovano in vari contesti geotettonici della catena appenninica: nelle zone più interne si concentrano nei bacini satelliti epiliguri, (Marne del Termina del Serravalliano superiore-Tortoniano inferiore) mentre in quelle più esterne dell’avanfossa sono presenti generalmente nella parte prospiciente il fronte deformativo. In particolare, nell’avanfossa sono concentrati in due distinte posizioni: - in intervalli pelitici legati ad alti intrabacinali intercalati nella successione langhiano-serravalliana delle Formazioni del M. Cervarola e della Marnoso-arenacea, - in emipelagiti di scarpata di età compresa tra il Serravalliano ed il Messiniano inferiore (Marne di Vicchio, Marne di Verghereto e marne di letto) che delimitano al tetto le sopra citate formazioni. In quest’ultima situazione, i carbonati autigeni sono situati poco al di sotto del contatto tettonico con le unità Liguri.I carbonati sono irregolarmente distribuiti nel sedimento in senso sia orizzontale che verticale; pur non essendo degli indicatori stratigrafici, si concentrano solo in particolari momenti della successione stratigrafica miocenica. Morfologia e litologia dei corpi cartonatici sono varie, come pure le facies presenti, caratterizzate da contatti complessi. I carbonati sono associati a sedimenti di prodelta, a facies di scarpata, e soprattutto a depositi torbiditici di piana bacinale.I carbonati sono prevalentemente inclusi in sedimenti pelitici, ma possono cementare o incrostare arenarie grossolane e conglomerati. Sono sia in posizione primaria che secondaria, per rimaneggiamenti intraformazionali.Al loro interno sono state riconosciute diverse facies, alcune ricorrenti e indicative di processi di tipo diapirico. Evidenze diapiriche sono rappresentate dalla mescolanza e rimaneggiamento di sedimenti e fossili di natura molto diversa, provenienti dalle rocce incassanti, dalle chemioerme stesse, e da sedimenti extraformazionali costituiti da olistostromi. Il regime e la tipologia delle emissioni dei fluidi varia, con evoluzioni da flussi concentrati a diffusi, da esplosivi a moderati e viceversa. Le emissioni lente e moderate sono responsabili della precipitazione di grandi spessori di carbonati autigeni, con sviluppo di facies micritiche riccamente fossilifere. Le fasi di emissione esplosive sono caratterizzate da diversi tipi di autobrecciatura e dall’assenza di fossili in situ. Le facies brecciate per emissioni esplosive sono spesso marcate da valori molto impoveriti dell’isotopo 13C a cui si associano valori positicvi del O18°; questi caratteri potrebbero collegarsi a fasi di dissociazione di clatrati.I carbonati autigeni sono generalmente legati a caoticizzazione dei sedimenti incassanti: colate di detrito, slumps intraformazionali, frane in blocco extraformazionali, strutture caotiche e deformazioni sinsedimentarie. Gli episodi d’instabilità sedimentaria possono sia precedere che seguire la precipitazione dei carbonati, con la formazione di crescite multifase caratterizzate da diversi episodi di rimaneggiamento e cementazione di depositi risedimentati. La cessazione delle fasi di precipitazione autigenica dei carbonati coincide o con un’importante episodio d’instabilità sedimentaria o con un episodio tettonico.Nell’avanfossa i carbonati si associano di frequente a depositi a provenienza appenninica (arenarie grossolane e conglomerati calcarei), connessi con flussi iperpicnali in ambienti deltaico-torbiditici.I carbonati metano-derivati dell’avanfossa sono connessi con faglie inverse e thrusts a direzione appenninica, o con importanti contatti tettonici e fasi di accavallamento (Sestola-Vidiciatico-Cervarola, Liguridi su emipelagiti di chiusura), indicando una stretta relazione con le fasi tettoniche ed i principali accavallamenti miocenici appenninici.