7. ANALOGIE E DIFFERENZE TRA TORBIDITI SILICOCLASTICHE E TORBIDITI CARBONATICHE IN CENTRO APPENNINO

Pure carbonate gravity flow deposits of the Scaglia basin compared with central Apennine siliciclastics (Marnoso-Arenacea and Laga): analogies and differences


Coordinators : Roberto Colacicchi & Paolo Monaco (Perugia)

extended summary from:

Colacicchi R. and Monaco P. 1994 - Pure carbonate gravity flow deposits of the Scaglia basin compared with central Apennine siliciclastics (Marnoso-Arenacea and Laga): analogies and differences. Mem. Scienze Geol. Padova: 46: 23-41, ISSN 0391-8602

© and permission of all colour photographs, text and charts by P. Monaco

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ABSTRACT

In the Mesozoic-Paleogene basin of Central Italy (Corniola, Maiolica and Scaglia Formations) there are some gravity flow deposits in which clay is totally absent and the matrix is constituted by microcrystalline carbonate mud (micrite according to Folk 1962). About five years ago, a detailed study of the depositional setting of pure carbonate turbidites was published (Colacicchi and Baldanza 1986; Colacicchi et alii 1988). That paper focused on the unsuitability of the classic model for siliciclastic deposits for the carbonate formations of the Central Apennines, due to the influence of composition on sedimentary processes. The present paper compares the sedimentary characteristics of the carbonate gravity flow deposits in the Central Apennines with the Marnoso Arenacea and Laga flyshes. The main differences between carbonates completely devoid of clay and siliciclastics are as follows: A) When a pebbly basal level is present, inverse grading is frequent. B) The Bouma sequence is hardly recognizable: grading is poorly developed and lacking or inverse in the a division. Divisions b,c and d are well represented in general; in division c cross laminations may occur without convolutions. C) Bedding is very irregular and the thickness/lateral extent ratio is at least one order of magnitude higher than that in siliciclastics. D) Thinning upwards and thickening upwards sequences are very rare in carbonates as bed thicknesses change randomly. E) Slumps and debris flow deposits are generally frequent and represent a very important part of the sedimentation (Fig.2). F) Although basal erosion is often evident in the Central Apennine carbonates, the channels are small. In general, carbonate gravity flows show a lesser transport efficiency due to the scarcity of mud and to the higher internal friction.
The main causes of the different behaviour in the Central Apennines are: 1) different types of matrix, with water adsorption and the good lubricating property of the clays characterising siliciclastics, and high internal friction and lack of water adsorption characterising the carbonate mud in carbonates. 2) Different feeding systems: siliciclastic materials are mainly organized by rivers and are concentrated in a few feeding points; carbonate sediments are fed to the basin all along the platform edge. 3) Amount of sedimentary material: siliciclastic materials control and build up their own morphological structures, being 10 to 100 times more abundant than carbonates which, instead, drape around a structurally controlled submarine landscape.

RIASSUNTO

Nel bacino pelagico Mesozoico-Paleogenico dell'Appennino Centrale sono presenti alcuni depositi derivanti da flussi gravitativi (torbiditi) caratterizzati dalla totale assenza di argilla, ed in cui la funzione di matrice viene assunta dal fango carbonatico, cioé dalla calcite microcristallina (micrite, Folk 1962). Un esame dettagliato delle caratteristiche deposizionali delle torbiditi carbonatiche pure, pubblicato da alcuni anni (Colacicchi e Baldanza 1986, Colacicchi et alii 1988), ha dimostrato che il loro comportamento è alquanto diverso da quello delle torbiditi silicoclastiche, e che i modelli classici sviluppati per i silicoclasti non sono attendibili quando vengano applicati direttamente ai sedimenti carbonatici, in quanto la diversa composizione dei materiali dà origine a molte differenze di comportamento fra i due processi sedimentari. Il presente lavoro è un tentativo di comparare le caratteristiche dei depositi torbiditici carbonatici del bacino Umbro-Marchigiano e quelle di alcuni flysch centroappenninici (in prevalenza Marnoso-Arenacea e Laga) per metterne in luce analogie e differenze. Le differenze più accentuate si hanno in quei depositi che derivano da flussi puramente carbonatici, senza alcune tracce di argilla, mentre quando compare la componente argillosa e mano mano che essa aumenta, si intensifica la somiglianza fra silicoclasti e carbonati. Le principali differenze nei carbonati sono: A) quando sia presente un livello basale ciottoloso, è molto frequente una gradazione inversa. B) La sequenza di Bouma è riconoscibile a stento. La divisione a è gradata in maniera irregolare o non gradata; le divisioni b,c,d sono abbastanza simili, ma nel livello c sono più rare le lamine convolute mentre sono frequenti le lamine incrociate. C) La stratificazione è assai irregolare e il rapporto spessore/estensione laterale degli strati è almeno un ordine di grandezza maggiore nei carbonati che nei silicoclasti. D) Le sequenze positive e negative sono molto rare, in quanto lo spessore degli strati carbonatici varia casualmente. E) La dispersione longitudinale delle varie facies carbonatiche gravitative si estende arealmente secondo un ordine di grandezza inferiore rispetto alle facies silicoclastiche, pertanto slumps e debris flows si rinvengono sia in posizione prossimale, sia associati alle facies torbiditiche fini (Fig.2). F) Le tracce di erosione alla base degli strati sono piuttosto frequenti, ma i canali negli ambienti carbonatici sono di dimensioni ridotte, specialmente in ambiente distale. In generale i flussi gravitativi carbonatici mostrano una minore efficienza di trasporto dovuta alla minore percentuale di matrice, ad un attrito interno maggiore ed infine ad una diagenesi molto precoce.
Il diverso comportamento nei due domini sedimentari è dovuto a vari fattori: 1) La natura diversa della matrice: l' argilla altamente idrofila, a struttura lamellare e con alto potere di lubrificazione; la micrite non idrofila, con scarso potere di lubrificazione e quindi con alto attrito interno. 2) La composizione dei flussi gravitativi: poveri in matrice i carbonati, ricchi in argilla i silicoclasti. 3) Una diagenesi assai rapida nei carbonati, dovuta alla facilità con cui si innescano la soluzione per pressione e la ricristallizzazione. 4) Il rapporto volumetrico che risulta essere da 1:10 a 1:100 a favore dei silicoclasti, per cui i carbonati non possono modificare profondamente la morfologia esistente nè obliterare le strutture prodotte dalla tettonica. 5) L'alimentazione dei bacini sedimentari che negli ambienti carbonatici considerati è lineare, e forma una specie di grembiule (apron), mentre nei silicoclasti è puntiforme e dà origine, dove può liberamente espandersi, ad una morfologia a conoide. 6) La risposta alle variazioni del livello marino: i carbonati hanno il massimo input sedimentario nel bacino durante il sollevamento marino e in fase di high stand, mentre i silicoclasti, nelle stesse condizioni, presentano il minimo input e fenomeni di starvazione del bacino.
La presente comparazione non ha la pretesa di avere un valore generale, ma cerca di fornire spunti per una più accurata osservazione sul terreno.

Fig. 1 - Laminated division in carbonates (a,b) and in siliciclastics (c,d): (a) hardly visible cross and parallel laminations in a fine calcisiltite bed (c, d divisions of Bouma). Bed thickness 22 cm; Scaglia Rossa Fm., Late Cretaceous, Cascia area. (b) Fine calcarenite bed dominated by cross laminations. Note a sharp transition to microclastite in the upper part, Scaglia Rossa Fm., Late Cretaceous, Visso Area. (c) Parallel and convolute lamination in a siliciclastic turbidite: laminations are enhanced by mica concentrations. The deformation due to dewatering causes the convolution of the crossed laminae. Contact with the upper layer is marked by a thin clay (hemipelagite) bed. Laga Flysch, Late Miocene, Tronto Valley. (d) Cross laminated layer showing convolution of the laminae and progressive fading upward of the deformation. Laga Flysch, Late Miocene, Tronto Valley. Coin is 24 mm.

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Fig.2.Schematic model of genesis and relationships between slumps, heterogeneous pebbly mudstone and homogeneous pebbly mudstone (modified from Monaco 1988).

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Selected references

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