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Alfredo Jacobacci, Professore all’Università di Siena - una riflessione sul suo contributo alla definizione della struttura profonda dell’Appennino umbro-marchigiano
No full textAlfredo Jacobacci, una delle figure più illustri della comunità geologica italiana e già Direttore del Servizio Geologico d’Italia, ha svolto attività di insegnamento presso l’Università degli Studi di Siena nel periodo compreso fra il 1976 ed il 1985. Il suo primo incarico è stato sull’insegnamento di geologia, ma a partire dal 1977 ha tenuto ininter- rottamente fino al 1985 l’insegnamento di geogra- fia per i corsi di laurea in Scienze Geologiche ed in Scienze Naturali. Ho conosciuto ALFREDO JACOBACCI frequentando il suo corso di geografia da matricola, nell’Anno Accademico 1982/83. A questo corso veniva allora affidato il compito di avvicinare gli studenti del primo anno alle materie geologiche. Il Professore JACOBACCI basava la sua attività didattica sulla vasta esperienza maturata durante gli anni trascorsi presso il Servizio e riu- sciva a trasmettere a noi studenti la sua grande passione per la geologia. Egli era convinto, a buo- na ragione, del fatto che la geologia si impara sul terreno: e siccome il suo corso non prevedeva, purtroppo, escursioni sul campo, egli tentava di ovviare a questa mancanza basando gran parte delle sue lezioni sulla proiezione di diapositive raccolte durante le numerose spedizioni alle quali aveva preso parte. A noi studenti, che sentivamo allora parlare di geologia per la prima volta, quel- l’approccio, particolare perchè ricco di racconti, di aneddoti e di situazioni vissute sul terreno in regioni estreme, trasmetteva un entusiasmo con- tagioso per lo studio della materia. Anche gli esami iniziavano con l’analisi di fenomeni geolo- gici dedotti dall’osservazione di immagini, scelte a caso da noi studenti, fra il materiale della sua col- lezione personale di fotografie e cartoline. Il pro- gramma ed i contenuti del suo corso di geografia sono raccolti in una dispensa dal titolo “Appunti sull’Evoluzione della Crosta Terrestre” (JACO- BACCI, 1981). Noi studenti la utilizzavamo come un vero e proprio manuale di geologia ed ancora oggi, rileggendola dopo molti anni, vi ho ritrova- to richiami molto attuali a concetti fondamentali delle Scienze della Terra. JACOBACCI riteneva che non si può comprendere a fondo una materia se non se ne conoscono le origini: pertanto, la trat- tazione dei fenomeni geologici nella sua dispensa è preceduta da un ricco excursus storico su come si sono progressivamente evolute le varie discipline naturalistiche attraverso i secoli.
Oggi mi onora essere chiamato a commemorare in questo edificio, sede del Servizio Geologico d’Italia, ALFREDO JACOBACCI nel suo ruolo di docente universitario. Del Professore JACOBACCI mi preme ricordare che egli considera- va il rilevamento e la cartografia, alla stregua della bussola e del martello, gli strumenti imprescindi- bili del geologo. Noi studenti lo sentivamo spesso ripetere una frase che esprime efficacemente il suo modus operandi da rilevatore: “La geologia di un’area è scritta sulla carta geologica e con questo documento devono sempre fare i conti schemi e modelli interpretativi: quando un modello non trova pieno riscontro con i dati di cartografia, sicuramente c’è in esso qualcosa di sbagliato, o comunque da rivedere e migliorare”. Un principio certamente sem- plice, ma troppo spesso dato per scontato o, in qualche caso, addirittura trascurato. Ne sono un chiaro esempio le diverse interpretazioni proposte a partire dagli anni ’60 per la struttura e l’evolu- zione dell’Appennino umbro-marchigiano, zona che JACOBACCI conosceva bene per avervi condot- to numerosi studi di terreno ed aver coordinato i lavori di rilevamento durante la realizzazione dei primi fogli della Carta Geologia d’Italia in scala 1:50.000. In questa nota desidero ripercorrere le tappe principali delle conoscenze sulla struttura profonda di questo settore della catena appenni- nica, prendendo in esame alcuni lavori proposti fra la seconda metà degli anni 1960 ed i giorni nostri. Una rilettura in chiave critica dei modelli proposti da vari autori alla luce delle più moderne vedute sulla struttura profonda della catena mette in evidenza l’originalità e l’attualità del contributo e del pensiero di ALFREDO JACOBACCI
The complete Apennines orogenic cycle preserved in a transient single outcrop near San Fele, Lucania, Southern Italy
No full textOrogenic cycles may be viewed as comprising two extensional stages that are separated by a stage of contraction. This sequence has characterized the evolution of most mountain belts resulting from continental collision, and the structural signature of individual stages is recognized on a wide variety of scales, i.e. from microscopic to regional. Whereas the history of mountain belts is generally inferred from observations carried out at different sites, the entire sequence of deformation is very rarely recorded in single exposures. The double switch in tectonic regime that led to the development of the Lucanian Apennines in southern Italy, from pre-orogenic drifting through synorogenic thrusting to post-orogenic extension, is preserved in a superb metre-scale outcrop at Serra Manarella, in the vicinity of San Fele. A Late Jurassic, synsedimentary normal fault is sealed by strata affected by a Mid-Pliocene thrust-related fold. This composite structure, in turn, is truncated by a Mid-Pleistocene normal fault. Observation of these relationships represents a unique opportunity to unequivocally establish the relative chronology of deformations in the Lucanian Apennines, and may provide useful constraints for regional cross-section restoration
Fault growth by segment linkage in seismically active settings: examples from the Southern Apennines, Italy, and the Coast Ranges, California
No full textMost models for fault growth and scaling are based on analysis of faults which display dip-slip (i.e. reverse, normal) and strike-slip kinematics; by contrast, little information is derived from faults displaying oblique-slip kinematics. Observations on mesoscopic transpressional faults from the Salinian Block of California and transtensional faults from the Southern Apennines of Italy reveal a complex kinematic history of fault propagation. Faults initially nucleate as isolate segments, which are later kinematically and mechanically linked via development of diuse deformation zones and/or localised oblique connecting splays. The geometry of observed mesoscopic faults is similar to that of the host, larger structures, thus suggesting that the produced fault patterns are scale independent. Moreover, the overprinting relationships among minor fault-related fabrics permit to de®ne a relative chronology within fault arrays, thus enabling a general sequence of structural stages to be correctly established. Based on minor fabrics and their overprinting relationships, a kinematic deformation model of fault growth by segment linkage is presented, which may have a wide applicability in the ®eld of seismic hazard evaluation. 5 1999 Elsevier Science Ltd. All rights reserved
Recent extensional faulting in the Gulf of Taranto area: Implications for nuclear waste storage in the vicinity of Scanzano Ionico (Basilicata) [Deformazioni distensive recenti nell’entroterra del Golfo di Taranto: implicazioni per la realizzazione di un deposito geologico per scorie nucleari nei pressi di Scanzano Ionico (Basilicata)]
No full textIn questo studio viene segnalato un sistema di faglie dirette che interessa depositi marini terrazzati recenti nell’entroterra del Golfo di Taranto. L’area di indagine è collocata lungo il fronte dell’Appen- nino meridionale, una catena a pieghe e sovrascorrimenti originatasi in seguito alla chiusura del bacino oceanico mesozoico della Tetide, ed alla deformazione compressiva del margine passivo adriatico du- rante il Terziario ed il Quaternario. Il fronte della catena è parzial- mente sepolto dai depositi sinorogenici Plio-Pleistocenici, che costi- tuiscono il riempimento della Fossa Bradanica. La porzione superiore della successione del Pleistocene medio è costituita da sab- bie e conglomerati di origine marina la cui sommità è modellata in vari ripiani che una precedente letteratura interpreta come terrazzi marini organizzati in ordini distinti.
Le analisi di immagini da satellite e di foto aeree, e la realizza- zione di una carta geomorfologica di dettaglio, indicano la presenza di numerosi lineamenti morfologici che controllano la distribuzione attuale del reticolo idrografico superficiale. Alcune di queste strutture coincidono con le tracce di faglie dirette che dislocano le superfici dei terrazzi marini producendo gradini di circa 10 m. Per questo motivo i vari ripiani possono essere considerati elementi di un unico terrazzo dislocato da faglie dirette. Sebbene molti di questi gradini di faglia si esauriscano lateralmente, le scarpate principali raggiungono e a volte superano, un’estensione di 4 km. Le scarpate hanno altezza compresa fra 2 e 10 m, ma localmente è possibile quantificare rigetti verticali fino a 50 m. La maggior parte dei lineamenti morfologici, il cui anda- mento cartografico evidenzia una prominente struttura arcuata, han- no una direzione compresa fra ENE-WSW e N-S.
L’esame dei caratteri geomorfologici, sedimentologici e stratigra- fici dell’area consente di avanzare un’ipotesi originale sui rapporti fra le faglie dirette e lo sviluppo dei terrazzi. I depositi terrazzati si sono formati in seguito ad un evento di progradazione durante il Pleistoce- ne medio, ben documentato anche in altre aree dell’Italia peninsula- re. L’analisi dei lineamenti morfologici evidenzia una stretta relazio- ne tra la distribuzione cartografica arcuata dei sistemi di faglie dirette e l’andamento della linea di costa attuale, indicando un con- trollo tettonico sulla morfologia del litorale ionico. Lo sviluppo delle faglie dirette potrebbe essere ricondotto a processi di tettonica gravi- tativa, in cui i singoli elementi si scollerebbero a livelli sub-superficia- li. I movimenti regionali che marcano la terminazione meridionale dei depositi di Fossa Bradanica sarebbero originati dal generale ba- sculamento di questo dominio verso i quadranti sud-orientali, con l’attivazione di un collasso gravitativo della scarpata continentale.
I risultati di questo studio hanno un’importante ricaduta che in- veste il delicato aspetto della sicurezza sociale. Nel novembre 2003 la zona di Scanzano Ionico è stata dichiarata, con Decreto Legge n. 314 del 14/11/03, idonea alla realizzazione di un deposito geologico per scorie nucleari. La segnalazione di importanti faglie dirette che di- slocano depositi marini terrazzati indica che l’entroterra del Golfo di Taranto è stato soggetto a movimenti tettonici in epoca recente. Le evidenze di superficie disponibili non consentono, inoltre, di esclu- dere che alcune di queste strutture possano, in toto od in parte, essere ancora attive. Questi dati, pertanto, dovrebbero costituire elemen- ti per un’approfondita riflessione sulla generale stabilità geologica dell’area e sulla possibilità che l’area di Scanzano Ionico venga riproposta come sito per la realizzazione di un deposito geologico per scorie nucleari.The Gulf of Taranto in southern Italy provides an excellent case where it is possible to document the importance of normal faults in displacing terraced deposits. The study area is located at the front of the southern Apennines, that is a fold-and-thrust belt developed following the closure of the Mesozoic Tethys Ocean, and the deformation of the Adriatic passive margin during Tertiary and Quaternary times. The outer, eastern parts of the belt were structured in recent, i.e. up to Middle Pleistocene times. The front of the chain is partially sealed by Pliocene-Pleistocene foredeep deposits, which represent the infill of the Bradanic trough. The upper portion of the middle Pleistocene succession consists of marine sands and conglomerates that in the previous literature have been arranged in several orders of terraces. Analysis of aerial photographs and geomorphological mapping has shown the occurrence of prominent geomorphic lineaments, which appear to control the local drainage pattern. Some of these structures coincide with the map trace of normal faults that produce vertical offsets of the marine terrace surfaces in the order of ca. 10 m each. Most of the fault escarpments can be traced for up to 3-4 kilometres, and laterally reduce their elevation and terminate. Scarp height is comprised between 2 and 10 meters, although some faults are locally observed to produce displacements up to 50 m. Their mean trend ranges from ENE-WSW to N-S and defines an arcuate pattern that mimics the present coastline. An accurate geomorphological, sedimentological and stratigraphic analysis has been carried out in a selected area of the Bradanic trough (Pisticci transect) to investigate in detail the relationships between normal faults and the development of the terraces. This analysis allowed 5 facies associations to be recognised, related to the upper and lower beachface and to the neritic clays which represent the substratum of the terraces. More importantly, we observed that all the terraced deposits in the Pisticci transect could be referred to a single sedimentary body displaced by faults. The terraced deposits are related to an event of beach progradation, of Middle Pleistocene age, which has been documented in other areas of the Italian peninsula. These results outline an intimate relationship between the arcuate trend of the recognised fault set and the present coastline pattern. The development of the normal faults can be related to large-scale gravitational processes developed after the general tilting of the Bradanic trough towards the SE. The development of normal faults could be related to gravity tectonics connected to a shallow-dipping détachment horizon. These large-scale movements involve the southern part of the Bradanic trough. They appear related to a gravitational collapse towards the SE of the continental escarpment generated by the general tilting of the Bradanic trough. In addition, and more important, the recognition of recent extensional faulting and tectonic instability in the Taranto Gulf has a relevant implication for a matter of social security. In November 2003, the area of Scanzano Jonico was proposed as a site for nuclear waste deposit. The discovery of recent extensional faults undermine the generalised assumption of a long-lasting tectonic quiescence in the Taranto Gulf, and suggests that the entire investigated area may not be suitable for nuclear waste storage
Normal faults in thrust sheets: pre-orogenic extension, post-orogenic extension, or both?
No full textIn fold-and-thrust belts that experienced both pre-orogenic and post-orogenic extension, it may be dicult to establish whether observed normal faults pre-dated, post-dated, or were synchronous with thrusting. Geometrical structural patterns may be insucient to constrain the relative chronology of extensional and contractional deformations. The systematic use of kinematic criteria makes it possible to unequivocally de®ne the timing relationships of reverse and normal fault development, and hence to correctly unravel complex structural evolutions. Kinematic analysis in the southernmost Umbria±Marche Apennines of Italy, where both normal and thrust faults are present, revealed a history of repeated tectonic inversion, characterised by two distinct stages of extension separated by an episode of folding and thrusting. Structural overprinting relationships observed at thrust±normal fault intersections were useful for: (i) removing sequentially younger deformations; and hence (ii) separating and quantifying the eects of orogenic contraction from those of both pre-orogenic and post-orogenic extension
Structural evolution of a foreland fold-and-thrust belt: the Umbria-Marche Apennines, Italy
No full textOutcrop-scale structures that record a progressive sequence of deformation can be used to clarify the kinematic evolution of an entire fold-and-thrust belt. The temporal progression of the compressional deformation as reconstructed by means of a mesoscopic structural analysis provides a key for unraveling the kinematic history of the Umbria-Marche Apennines (central Italy). Overprinting relationships at outcrop-scale allow for the recognition of three distinct structural stages which are, in sequence: A- layer-parallel shortening; B- folding; C- thrusting. Individual stages are explained in the framework of a progressive deformation model, where shortening of the sedimentary cover was continuous and occurred during a single contractional episode as a consequence of a tip-line folding process. A comparison of this history with those reported from other fold-and-thrust belts shows that layer-parallel shortening, folding and thrusting are sequentially dominant processes in areas which have experienced compressional deformation
The influence of the Messinian Salinity Crisis on the tectonic evolution of the Northern Apennines
No full textThe Messinian Salinity Crisis (5.85–5.35 Ma) represents a nearly unprecedented
unloading and loading event. During the Messinian Salinity Crisis, two important
things happened in terms of surface load changes—the accumulation of thick evaporites represent a load addition, while the desiccation of the Mediterranean represents
a load subtraction. The desiccation and evaporite deposition were followed by the
rapid addition of water, refilling the Mediterranean during the Zanclean. The calculated flexural response to load changes imposed significant changes on the horizontal
stresses in the upper crust of the Northern Apennines, an active orogenic system characterized by simultaneous zones of extension and compression that migrated eastward
over time. We show that these flexural stresses (approaching ± 50 MPa), added to the
preexisting stresses across the Northern Apennines, were large enough to have caused
some areas in compressional stress regimes to flip to extensional regimes, and vice versa. Among other things, our model predicts that the Marches Apennines region, which
was beginning to undergo compression at the leading edge of the orogen, should have
experienced a brief interval of extensional deformation. Previous structural studies of
this region have shown that there was, in fact, a brief period of extensional faulting
near the onset of the Messinian Salinity Crisis, which was then followed by a return
to compressional deformation, just as our model predicts. The hypothesis presented
here provides a novel explanation for this extension occurring in an area that should
have been undergoing compression, one in which the unique events of the Messinian
Salinity Crisis generated significant flexural stresses that changed the deformational
regime during the relatively brief time of the Messinian Salinity Crisis. We further
suggest that this hypothesis may provide insight into similar unexpected tectonic episodes during this time period in other parts of the Apennines
Structural investigation of background features and normal faults affecting the Calcari con Selce Formation, Southern Apennines, Italy
No full textThe Calcari con Selce formation (CSf) is a low-porosity multilayer carbonate, partially dolomitized, formation that extensively crops out in the Lucania Apennine chain. This lithostratigraphic succession represents to depth a key formation concerning hydrocarbon exploration and a potential confined acquifer system. In this work we describe the structural features affecting the CSf related to burial and tectonic deformation with emphasis on normal faults related to post-orogenic extensional deformation. A field investigation led to recognition of background structures such as: i) strata-bounded sub-vertical fracture sets (OBj) and bedding-parallel solution seams (BPss), related to lithostatic load; and: ii) oblique-to-bedding solution seams (BOss) induced by syn-orogenic flexural slip. Furthermore, different sets of dolomitic veins extensively affect dolomitized parts of the CSf showing structural relationships with bedding interfaces. Localized low-angle normal faults (LANFs) post-dating the previous structures formed further anisotropies locally associated with sub- vertical fracture sets (SVfs). These structures, enhancing permeability within carbonate beds, promoted fluid compartmentalization. High- angle normal faults and associate fracture sets, characterized by well-connected features, mainly localized along the mature fault zones, further enhanced the permeability of the CSf allowing the development of preferential fluid-flow pathways moving parallel to the fault-zones, as inferred from the structure of calcite veins. This work provides an enhanced characterization of the fracture network affecting the CSf and represents a useful tool aimed at improving hydrological models for fluid circulation within fractured reservoirs
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