Architettura stratigrafica della successione messiniana del bacino del Belice (Sicilia NW): implicazioni per la crisi di salinità del Messiniano

The youngest "Salt Giant" on our planet was formed in the Mediterranean during the Messinian Salinity Crisis (MSC) (5.97-5.33 million years ago), a significant paleoceanographic event that led to the deposition of over 1 million Km3 of evaporites (mainly gypsum, anhydrite, and halite) in less than 700,000 years. This event severely impacted on paleoenvironments and biological communities throughout the basin. Interpreting this event is challenging, mainly due to the absence of modern analogues for such large-scale evaporite deposition. In this study, I investigated the Messinian-Pliocene succession of the Belice Basin, a wedge-top basin situated at the top of previously deformed units belonging to the Sicilian-Maghrebide fold and thrust belt. The research aimed to reconstruct the stratigraphic architecture of the successions and the evolution of the Belice Basin during the MSC. This was accomplished through geological mapping of an area of 40 Km2 at a 1:10,000 scale, the logging of five stratigraphic sections, and petrographic analysis of 15 samples. The succession begins with Tortonian-Lower Messinian open marine deposits (Terravecchia Formation) passing, in the northwest sector of the basin, to shallow-water carbonate sediments containing a Porites mound (Baucina Formation). These sediments are overlain, through an unconformity surface, by clastic gypsum deposits grouped into the Resedimented Lower Gypsum unit (RLG). The RLG unit consists of gypsum turbidites interbedded with organic-rich mudstones and diatomites, and a chaotic body (olisthstrome) composed of blocks of primary gypsum floating in a slumped fine-grained matrix. The size of these blocks varies from a few meters to several hundred meters. Deposition of the RLG unit resulted from the erosion and destabilization of an older evaporitic platform, which is preserved in the more internal Calatafimi Basin. This erosion was induced by intense synsedimentary tectonic activity caused by the outward migration of the Sicilian fold and thrust belt. Various types of gravity flows emplaced the eroded material in the Belice Basin. During the MSC, this basin was relatively deep and characterized by significant water column stratification. This interpretation is in contrast with the commonly accepted MSC evolutionary model, which predicts the desiccation of the Mediterranean during this phase. It also emphasizes the critical role played by regional tectonic processes in shaping the stratigraphic architecture of the MSC succession in Sicily. The studied succession ends with marine Pliocene sediments (Trubi and Marnoso Arenacea del Belice Formation), which document the re-establishment of open marine conditions after the MSC. The vertical stacking pattern of these deposits reflects a general regressive trend caused by the progressive filling of the Belice Basin.

Il più recente “Salt Giant” del nostro pianeta si è formato nel Mediterraneo durante la Crisi di Salinità del Messiniano (CSM) (5,97-5,33 Ma), un importante evento paleoceanografico che ha influenzato l’ambiente e le comunità biologiche di tutto il bacino. Tale evento è sfociato nella deposizione di più di 1 milione di Km3 di rocce evaporitiche (gesso, anidrite, alite) in meno di 700.000 anni. L’interpretazione degli eventi connessi con la CSM è reso tuttavia problematico dall’assenza di analoghi attuali per una deposizione evaporitica a così grande scala. In questo lavoro di tesi è stato studiato il record sedimentario della CSM preservato nel Bacino del Belice (Sicilia NW) che rappresenta un bacino di wedge-top sviluppato al di sopra delle unità deformate appartenenti alla catena siciliano-maghrebide. Il lavoro, volto principalmente alla ricostruzione dell’architettura stratigrafica e dell’evoluzione del bacino durante la CSM ha comportato la redazione di una carta geologica alla scala 1: 10.000 di un’area di circa 40 Km2, la misurazione e la campionatura di 5 sezioni stratigrafiche e lo studio petrografico di circa 15 campioni. La successione è introdotta da depositi marini dell’intervallo Tortoniano-Messiniano inferiore (Formazione di Terravecchia) che passano lateralmente, nel settore NW del bacino, a depositi carbonatici di piattaforma (Formazione di Baucina). Questi sedimenti sono seguiti, attraverso una superficie di discontinuità associata ad una blanda discordanza angolare, da gessi clastici risedimentati raggruppati nell’unità “Resedimented Lower Gypsum (RLG). Quest’ultima unità è costituita da depositi torbiditici (gessoreaniti e gesso ruditi) intercalati a peliti e diatomiti, e da un potente olistotroma costituito da blocchi di gesso primario, di dimensioni da metriche a ettometriche, immersi in una matrice fine interessata da defomazioni sinsedimentarie da slump. La deposizione dell’unità RLG rifletterebbe l’erosione e la destabilizzazione di una piattaforma evaporitica più antica, preservata nel vicino bacino di Calatafimi (in posizione più interna), guidata principalmente da processi tettonici collegati alla migrazione verso sud del sistema catena-avanfossa nel corso della CSM. I prodotti dell’erosione sono stati poi deposti da vari tipi di flussi gravitativi nel Bacino del Belice, che costituiva, durante la CSM, un bacino relativamente profondo contraddistinto da una marcata stratificazione della colonna d’acqua. Tale interpretazione è in contrasto con i modelli evolutivi comunemente accettati che prevedono il disseccamento del Mediterraneo durante questa fase della CSM. Essa sottolinea l’importanza di processi tettonici regionali nel modulare l’architettura stratigrafica della successione messiniana della Sicilia. La successione studiata termina con sedimenti marini di età pliocenica (Formazione di Trubi e Formazione Marno-Arenacea del Belice) che registrano il ritorno a condizioni marine più o meno profonde alla fine della CSM. Lo stacking pattern di questi depositi evidenzia una tendenza regressiva, collegata probabilmente al progressivo riempimento del bacino del Belice.