Dipartimento di Ingegneria e Geologia - Università “G. d’Annunzio” di Chieti-Pescara
L’attività scientifica svolta dalla sede di Chieti-Pescara presso il CIMaN-ALP è rivolta all’applicazione del paleomagnetismo a geologia strutturale (rotazioni tettoniche e inversione tettonica), ricostruzioni paleoambientali, moto delle placche e magnetostratigrafia.
Magnetostratigrafia
Sin dagli anni ’70 è stato dimostrato che le successioni pelagiche esposte in Appennino (in particolare in Umbria-Marche) hanno registrato fedelmente le polarità del campo geomagnetico dall'inizio del Giurassico al tardo Terziario. I tassi di sedimentazione sono solitamente più elevati di quelli osservati in strati coevi (utilizzati per la magnetostratigrafia) di Francia, Spagna ed Europa settentrionale, che hanno fornito la correlazione fra le zone di polarità magnetica e le ammoniti per il Mesozoico. Inoltre, gli strati pelagici dell'Umbria-Marche mostrano una magnetizzazione rimanente molto stabile, non mostrano fenomeni di sovrascrittura magnetica, sono ben esposti in sezioni affioranti lungo fiumi e tagli stradali e danno la possibilità di effettuare test della piega e dell'inversione per verificare l'attendibilità delle componenti di magnetizzazione isolate.
Articoli prodotti:
Satolli S., Turtù A., Early Cretaceous magnetostratigraphy of the Salto del Cieco section (Northern Apennines, Italy) (2016) Newsletters on Stratigraphy 48/2, 361-382
Satolli S., Turtù A., Donatelli U. (2015), Detailed magnetostratigraphy of the Salto del Cieco section (Northern Apennines, Italy) from the Pliensbachian to Jurassic/Cretaceous boundary, Newsletters on Stratigraphy 48/2, 153–177
Speranza, F., S. Satolli, E. Mattioli, F. Calamita (2005), Magnetic stratigraphy of Kimmeridgian - Aptian sections from Umbria-Marche (Italy): New details on the M-polarity sequence, Journal of Geophysical Research 110, B12109, doi:10.1029/2005JB003884
Ricostruzioni paleoambientali
È stata effettuata un’indagine dell’evoluzione del sistema deposizionale a cavallo dell’evento anossico oceanico del Toarciano. Lo studio condotto sulla sezione tipo delle Marne di Monte Serrone (vicino Foligno, PG) e ha permesso la ricostruzione dell’evoluzione della mineralogia magnetica a seguito del Karoo-Ferrar event, oltre che la ricostruzione dei cicli di Milankovic nell’intervallo a Bifrons.
Articoli prodotti:
Satolli S., Lanci L., Muttoni G., Di Cencio A. (2018), The Lower Toarcian Serrone Marls (Northern Apennines, Italy): A 3.5 Myr record of marl deposition in the aftermath of the T-OAE, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Paleoecology, 508, 35-47, doi: 10.1016/j.palaeo.2018.07.011
Geologia strutturale
Ricostruzione dell’assetto tettonico della catena appenninica attraverso l’integrazione di paleomagnetismo e geologia strutturale. L’obiettivo è analizzare le rotazioni attorno ad assi verticali e la presenza di inversione tettonica. Lo studio ha permesso di evidenziare come la formazione delle strutture arcuate in Appennino è fortemente influenzato dalle strutture preesistenti.
Articoli prodotti:
Satolli S., Pace P., Viandante M.G., Calamita F. (2014), Lateral variations in tectonic style across cross-strike discontinuities: An example from the Central Apennines belt (Italy), International Journal of Earth Science 103 (8), 2301–2313
Turtù A., Satolli S., Maniscalco R., Calamita F., Speranza F. (2013), Understanding progressive-arc- and strike-slip-related rotations in curve-shaped orogenic belts: the case of the Olevano-Antrodoco-Sibillini thrust (Northern Apennines, Italy), Journal of Geophysical Research – Solid Earth 118 (2), 459–473
Calamita F., Satolli S., Turtù A. (2012), Analysis of thrust shear zones in curved-shaped belts: Deformation mode and timing of the Olevano-Antrodoco-Sibillini thrust (Central/Northern Apennines of Italy), Journal of Structural Geology 44, 179–187, doi: 10.1016/j.jsg.2012.07.007
Di Domenica A., Turtù A., Satolli S., Calamita F. (2012), Relationships between thrusts and normal faults in curved belts: New insight in the inversion tectonics of the Central-Northern Apennines (Italy), Journal of Structural Geology 42, 104-117, doi.org/10.1016/j.jsg.2012.06.008.
Calamita F., Pace, P., Satolli S., (2012), Coexistence of fault-propagation and fault-bend folding in curve-shaped foreland fold-and-thrust belts: examples from the Northern Apennines (Italy), Terra Nova 24, 396–405, doi: 10.1111/j.1365-3121.2012.01079.x
Satolli S., Calamita F. (2012), Influence of Inversion Tectonics in the Bending of a Foreland Fold-and- Thrust Belt: The Case of the Northern Apennines (Italy), Journal of The Virtual Explorer 43, doi: 10.3809/jvirtex.2012.00302
Calamita F., Satolli S., Scisciani V., Esestime P., Pace P. (2011), Contrasting styles of fault reactivation in curved orogenic belts: Examples from the Central Apennines (Italy), GSA Bulletin, doi: 10.1130/B30276.1
Satolli, S., F. Calamita (2008), Differences and similarities between the Central and the Southern Apennines (Italy): examining the Gran Sasso vs. the Matese-Frosolone salients using paleomagnetic, geological and structural data, Journal of Geophysical Research – Solid Earth 113, B10101, doi:10.1029/2008JB005699
Satolli, S., F. Speranza, F. Calamita (2005), Paleomagnetism of the Gran Sasso range salient (central Apennines, Italy): Pattern of orogenic rotations due to translation of a massive carbonate indenter, Tectonics 24 (4), TC4019, 10.1029/2004TC001771
Ricostruzione del Moto delle Placche
Il paleomagnetismo è lo strumento che ha permesso di dimostrare e ricostruire il moto delle Placche Tettoniche. Già nel 1912 Wegener elaborò la deriva dei continenti sulla base della coincidenza dei profili delle piattaforme continentali e delle faune fossili. Tuttavia solo negli anni ’60 tale teoria fu confermata grazie all’osservazione delle anomalie magnetiche sui fondali oceanici, che portò all’elaborazione della Teoria della Tettonica delle Placche a opera di Vine e Matthews.
Determinando poli paleomagnetici da rocce della stessa età provenienti da aree diverse di un continente, si può calcolare un polo medio per la Placca. Riportando il polo sul nord magnetico si ottiene la posizione del continente all’epoca in cui le rocce analizzate si sono formate. Tuttavia ricostruire una mappa per ogni polo e per ogni continente diventa graficamente complicato quando si ha una gran mole di dati. È quindi preferibile usare delle curve di deriva polare apparente, date dalla posizione che ha assunto il polo geomagnetico nel tempo rispetto alla placca tettonica in analisi (ma il moto del polo è solo apparente: in realtà è la placca a essersi mossa!).
L'accurata determinazione delle curve di deriva polare apparente permette di fare ricostruzioni paleogeografiche, quindi di risolvere diversi problemi geodinamici, come modellizzazione climatica, dinamica del mantello, rotazioni tettoniche... Uno dei problemi principali che ostacola la determinazione di tali curve è la mancanza parziale o totale di dati per alcuni periodi. Infatti, ogni cratone ha dei periodi per i quali i poli non hanno una qualità sufficiente per essere utilizzati.
Per superare questa forte limitazione, vengono utilizzate curve di deriva polare apparente composite basate su una selezione dei migliori dati dei cratoni principali, trasferiti usando modelli cinematici su un'unica placca. La curva composita risultante può quindi essere trasferita a ogni continente. Questa metodologia permette di controllare o sostituire i dati di ogni placca nel caso ci siano delle lacune temporali. Tuttavia, anche con questo metodo il numero di dati resta insufficiente in certi periodi per diverse ragioni (scarso numero di poli disponibili, impraticabilità del test della piega su affioramenti tabulari, difficoltà nel datare i sedimenti, variazione secolare non mediata in rocce vulcaniche). Come risultato, la risoluzione temporale e l'accuratezza spaziale delle curve di deriva polare apparente sono variabili e generalmente diminuiscono andando indietro nel tempo geologico.
Lo studio in corso si pone come obiettivo quello di migliorare la risoluzione delle curve di deriva polare apparente applicando una metodologia sperimentale. Tale metodo prevede la ricostruzione della curva di deriva polare apparente derivata da magnetostratigrafia ad alta risoluzione e usando dati provenienti dalla una catena orogenica dell’Appennino. Nonostante il loro eccezionale potenziale, l'utilizzo delle sezioni pelagiche esposte in Appennino è ostacolato dalla presenza di ampie rotazioni tettoniche legate all'orogenesi Alpina e Appenninica. Tuttavia, una volta corrette le rotazioni, è possibile ottenere un'alta risoluzione temporale (grazie all'ottima datazione bio/magnetostratigrafica) delle curve di deriva e fare dunque considerazioni quantitative sull'evoluzione del moto delle placche a livello mondiale.
Articoli prodotti:
Satolli, S., Besse, J., Calamita, F. (2008), Paleomagnetism of Aptian-Albian sections from the Northern Apennines (Italy): Implications for the 150-100 Ma apparent polar wander of Adria and Africa, Earth and Planetary Science Letters 276 (1-2), 115-128,doi: 10.1016/j.epsl.2008.09.013
Satolli, S., J. Besse, F. Speranza, F. Calamita (2007), The 125-150 Ma high-resolution Apparent Polar Wander Path for Adria from magnetostratigraphic sections in Umbria-Marche (Northern Apennines, Italy): timing and duration of the global Jurassic-Cretaceous hairpin turn, Earth and Planetary Science Letters 257 (1-2), 329-342, doi: 10.1016/j.epsl.2007.03.009
Ciclostratigrafia dell’Hauteriviano
Questo progetto è svolto in collaborazione con Sébastien Wouters (Università di Liege) e Xavier Devleeschouwer (Royal Belgian Institute of Natural Sciences) e ha lo scopo di testare la riproducibilità della scala temporale astronomica in assenza di modelli astronomici completi. L’intervallo temporale in studio è l’Hauteriviano (130 Ma) in quanto è caratterizato da interpretazioni discordanti della scala astronomica e può essere datato tramite l’utilizzo della magnetostratigrafia.
South China Sea Rifted Margin (IODP Exp 368 and 368X)
Le spedizioni IODP (international Ocean Discovery Program) 367, 368 e 368X hanno l’obiettivo di ricostruire il meccanismo di apertura del Mar Cinese Meridionale per determinare se si tratti di un rifting di tipo “magma poor”. I principali obiettivi scientifici includono: 1.Determinare la natura del basamento; 2. Stabilire l’intervallo temporale in cui è avvenuta la rottura; 3. Vincolare i movimenti crostali durante la rottura; 4. Esaminare la natura dell’attività vulcanica a partire dal rifting fino all’apertura oceanica.
Articoli prodotti:
H. C. Larsen and Exp 367/368 scientists (2018), Rapid transition from continental breakup to oceanic crust at South China Sea rifted margin, Nature Geosciences, doi: 10.1038/s41561-018-0198-1
Sun, Z., Stock, J., Jian, Z., McIntosh, K., Alvarez-Zarikian, C.A., and Klaus, A., 2016. Expedition 367/368 Scientific Prospectus: South China Sea Rifted Margin. International Ocean Discovery Program. http://dx.doi.org/10.14379/iodp.sp.367368.2016
Sun, Z., Stock, J., Jian, Z., Larsen, H.-C., Alvarez Zarikian, C.A., and Klaus, A., 2016. Expedition 367/368 Scientific Prospectus Addendum: South China Sea Rifted Margin. International Ocean Discovery Program. http://dx.doi.org/10.14379/iodp.sp.367368add.2016
Sun, Z., Stock, J., Klaus, A., and the Expedition 367 Scientists, 2017. Expedition 367 Preliminary Report: South China Sea Rifted Margin. International Ocean Discovery Program. http://dx.doi.org/10.14379/iodp.pr.367.2017
Jian, Z., Larsen, H.C., Alvarez Zarikian, C.A., and the Expedition 368 Scientists, 2017. Expedition 368 Preliminary Report: South China Sea Rifted Margin. International Ocean Discovery Program. https://doi.org/10.14379/iodp.pr.368.2017
Larsen, H.C., Sun, Z., Stock, J.M., Jian, Z., Alvarez Zarikian, C.A., Klaus, A., Boaga, J., Bowden, S.A., Briais, A., Chen, Y., Cukur, D., Dadd, K.A., Ding, W., Dorais, M.J., Ferré, E.C., Ferreira, F., Furusawa, A., Gewecke, A.J., Hinojosa, J.L., Höfig, T.W., Hsiung, K.-H., Huang, B., Huang, E., Huang, X.-L., Jiang, S., Jin, H., Johnson, B.G., Kurzawski, R.M., Lei, C., Li, B., Li, L., Li, Y., Lin, J., Liu, C., Liu, Z., Luna, A., Lupi, C., McCarthy, A.J., Mohn, G., Ningthoujam, L.S., Nirrengarten, M., Osono, N., Peate, D.W., Persaud, P., Qui, N., Robinson, C.M., Satolli, S., Sauermilch, I., Schindlbeck, J.C., Skinner, S.M., Straub, S.M., Zu, X., Tian, L., van der Zwan, F.M., Wan, S., Wu, H., Xiang, R., Yadav, R., Yi, L., Zhang, C., Zhang, J., Zhang, Y., Zhao, N., Zhong, G., and Zhong, L., 2018. Expedition 367/368 summary. In Sun, Z., Jian, Z. Stock, J.M., Larsen, H.C., Klaus, A., Alvarez Zarikian, C.A., and the Expedition 367/368 Scientists, 2018. South China Sea Rifted Margin. Proceedings of the International Ocean Discovery Program, 367/368: College Station, TX (International Ocean Discovery Program). https://doi.org/10.14379/iodp.proc.367368.101.2018
Sun, Z., Jian, Z., Stock, J.M., Larsen, H.C., Klaus, A., Alvarez Zarikian, C.A., and the Expedition 367/368 Scientists, 2018. South China Sea Rifted Margin. Proceedings of the International Ocean Discovery Program, 367/368: College Station, TX (International Ocean Discovery Program). https://doi.org/10.14379/iodp.proc.367368.2018