PARTE PRIMA
CAPITOLO 1
L'Appennino Settentrionale
1.1 Evoluzione tettonica ed assetto deformativo attuale
L’Appennino Settentrionale (Figura 1) è un segmento di catena terziaria originata in seguito alla chiusura dell'Oceano Ligure-Piemontese e successiva collisione tra la microplacca Adria e il Blocco Sardo-Corso (Boccaletti et alii, 1971; Scandone, 1979).
Figura 1: assetto regionale della catena Alpina ed Appenninica (Molli & Malavielle, 2010).
Dopo le fasi di rifting giurassiche, seguendo le interpretazioni di Molli & Malavielle, 2010, nel Cretaceo inizia uno stadio di subduzione intraoceanica immergente ad E. Durante il Paleocene-Eocene inferiore, le unità Liguri vengono coinvolte nel prisma di accrezione Alpino e, nell'Paleocene-Eocene inferiore-medio, l'arrivo della crosta continentale Corsa porta ad un blocco della subduzione. Inizia quindi la subduzione appenninica verso W/NW fino alla collisione nell'Oligocene superiore-Miocene. Durante i primi stadi della collisione le unità Liguri vengono messe in posto al di sopra del margine occidentale della placca Adria. Parte della successione di questo margine continentale, ora rappresentata nella Falda Toscana, rimane ad alti livelli strutturali, mentre altre porzioni, rappresentate attualmente dall'Unità di Massa e dall'Unità delle Apuane, vengono deformate e metamorfosate a livelli medio-crostali.
A partire dal Miocene inferiore, si ha la migrazione dell'attività compressionale da ovest verso est e, nella parte interna della catena, si sviluppano strutture collegate ad una tettonica estensionale che causano l'esumazione delle unità tettoniche più profonde ed apertura del bacino Tirrenico (Elter et
al., 1975; Carmignani & Kligfield, 1990; Jolivet et al., 1998).
Attualmente, il fronte di deformazione si trova sepolto al di sotto della piana del Po e si estende
off-shore sotto il Mar Adriatico, mentre il fronte topografico è situato 60 km a SE del fronte di
deformazione. La tomografia sismica (Figura 2) mette in evidenza che al di sotto della catena, è presente un'anomalia positiva nella velocità delle onde P alla base del mantello superiore; questa viene interpretata come lo slab che si immerge ripidamente al di sotto dell'Appennino Settentrionale (Bijwaard & Spackman, 2000).
Figura 2: transetto NE-SW dalle Dinaridi attraverso l'Appennino Settentrionale e la Corsica fino alla Spagna settentrionale. Le anomalie positive relative alla velocità delle onde P nella zona di transizione tra 450-650 km di profondità sono interpretate come una singola anomalia che rappresenta i resti della Tetide Alpina e la sua litosfera (Bijwaard & Spakman, 2000).
Il quadro cinematico attuale è caratterizzato da estensione nella parte interna dell'Appennino Settentrionale ed in prossimità del fronte topografico, e da un raccorciamento crostale ad E dell'Appennino e nella piana del Po. Il pattern di deformazione osservato sembra essere in accordo con un modello dinamico in cui è presente un eccesso di mantello sopra lo slab in subduzione, un cambio laterale nello stress compressivo orizzontale o una trazione basale associata all'arretramento dello slab (Bennett et al., 2012).
1.2 Domini paleogeografici
Nell'Appennino Settentrionale sono riconoscibili unità tettoniche appartenenti alla microplacca Adria e relitti della crosta oceanica della Tetide. In una ricostruzione palinspastica del margine continentale di Adria al Giurassico superiore (Figura 3) sono tradizionalmente distinti quattro domini paleogeografici principali.
Figura 3: ricostruzione palinspastica del margine occidentale della placca Adria, dell'oceano Tetide e del margine Europeo durante il Giurassico superiore. SW e NE sono riferiti alle attuali coordinate (Carmignani et al. 2004).
Dominio Ligure
Le unità che derivano da questo dominio rappresentano parte della Tetide Alpina e, sulla base di caratteristiche stratigrafiche e strutturali, vengono distinte in unità Liguri Interne ed Esterne.
Le unità Liguri Interne occupano la posizione geometrica più elevata dell'edificio strutturale, e mostrano una deformazione polifasica sviluppata sotto condizioni metamorfiche di basso grado (Reutter et al., 1983). La successione comprende una sequenza ofiolitica e una copertura sedimentaria composta da depositi emipelagici.
Le unità delle Liguri Esterne rappresentano invece un dominio che collega il bacino oceanico Ligure-Piemontese al margine continentale di Adria (Marroni et al., 2001).
Dominio Sub-ligure
Le unità derivanti da questo dominio si trovano alla base delle unità Liguri e sono caratterizzate da strutture collegabili ad una deformazione avvenuta ad alti livelli strutturali (condizioni anchimetamorfiche nelle peliti, Cerrina Feroni et al., 1985). La successione delle unità appartenenti al dominio Sub-ligure è rappresentata da arenarie e depositi calcareo-argillosi del Cretaceo-Eocene seguiti da depositi marnosi e silicoclastici dell'Oligocene-Miocene inferiore (Plesi, 1975; Cerrina
Feroni et al., 2002). Dominio Toscano
Le unità che derivano dal Dominio Toscano sono caratterizzate da una successione mesozoico-terziaria deposta sul margine continentale della placca Adria e, attualmente, occupano una posizione geometrica inferiore rispetto alle Unità Liguri e Sub-Liguri.
Esistono diverse interpretazioni riguardo alla posizione paleogeografica delle unità derivanti dal Dominio Toscano. Baldacci et al., 1967 suddividono il Dominio Toscano in un Dominio Toscano Interno ed uno Esterno. Il primo è rappresentato dalla Falda Toscana, un'unità con strutture polifasiche (Pertusati et al., 1977) e costituita da una successione sedimentaria deformata ad alti
livelli crostali (Cerrina Feroni et al., 1983). Il secondo è caratterizzato da unità con metamorfismo in facies scisti verdi, che affiorano in finestre tettoniche formanti un allineamento che prende il nome di "Dorsale Medio Toscana".
Altri autori collocano la Falda Toscana in una posizione paleogeografica intermedia tra l'originario dominio delle Unità Toscane metamorfiche e il Dominio Umbro-Marchigiano (Dallan Nardi &
Nardi, 1978; Boccaletti et al., 1980 b).
Anche per l'Unità di Massa, facente parte delle Unità Toscane Metamorfiche, esistono diverse interpretazioni contrastanti. Giannini et al., 1962; Nardi, 1963 e Elter, 1973 la considerano come il substrato originario della Falda Toscana; Ciarapica & Passeri, 1980 invece come il substrato dell’Unità metamorfica delle Panie. Altri le attribuiscono una propria individualità paleogeografica, considerandola come un dominio intermedio tra il Dominio Toscano Esterno e quello Interno (Baldacci et al., 1967; Giglia & Radicati di Brozolo, 1970; Patacca et al., 1973; Rau & Tongiorgi,
1974; Rau et al., 1985). Secondo questi autori, la copertura Mesozoica-Terziaria dell'Unità di
Massa si sarebbe distaccata dal basamento e costituirebbe il Parautoctono di Stazzema attualmente interposto tra la Falda Toscana e l'Unità delle Apuane sul versante sud e sud-est del massiccio.
Dominio Umbro-Marchigiano
A questo dominio vi appartengono unità situate nella zona più esterna della catena e deformate con una geometria di tipo fold-thrust belt (Calamita et al., 1994; Tavarnelli., 1997). Le unità sono rappresentate da una successione sedimentaria che arriva fino al Miocene superiore. La base della successione è costituita da facies costiere e marine del Carnico (Verrucano) su cui poggiano rocce evaporitiche del Norico-Retico inferiore-medio, sostituite, nel Retico superiore, da depositi calcareo-argillosi di piattaforma. Il resto della successione documenta la crescita e l’annegamento della piattaforma del Calcare Massiccio (Lias inferiore). Le condizioni di mare profondo permangono dal Giurese superiore fino al Miocene inferiore-medio, momento in cui il fronte appenninico va ad interessare il Dominio Umbro-Marchigiano. L’evento è documentato dallo sviluppo di una serie di bacini di avanfossa in cui si depositano potenti spessori di sedimenti torbiditici che chiudono la successione (Formazione Marnoso Arenacea del Miocene medio-superiore).
