Come segmento di uno dei sistemi orogenici più studiati al mondo, l’Appennino Settentrionale è una catena collisionale che offre la possibilità di investigare una grande varietà di processi naturali, molti dei quali sono ancora oggetto di studio. Uno di questi riguarda le relazioni tra processi sedimentari e tettonici all’interno delle fosse oceaniche, che rappresentano quei settori delle zone di subduzione dove la crosta viene distrutta. I sedimenti delle Unità Liguri Interne, oggi preservate all’interno della catena appenninica, sono testimoni fossili di eventi che precedono la distruzione della crosta oceanica durante la subduzione. Questa peculiarità e la loro eccezionale preservazione sottolinea, ancora una volta, l’importanza dell’Appennino Settentrionale come inesauribile fonte di informazioni su processi geologici sviluppati dal Cretaceo Superiore al Terziario Inferiore, ovvero da 80 a 40 milioni di anni. Questi processi avvengono ancora oggi nelle attuali zone di subduzione facendo delle Unità Liguri Interne un proxy di grande rilevanza.
Un team composto da ricercatori del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa, dell’Istituto di Geoscienze e Georisorse del Centro Nazionale delle Ricerche (IGG-CNR, sezione di Pisa), e del Dipartimento di Scienze della Terra A. Desio dell’Università di Milano La Statale ha studiato questi depositi in un’area dell’Appennino Settentrionale dove affiorano frammenti di unità oceaniche. Con un approccio multidisciplinare utilizzando tecniche di rilevamento geologico, analisi stratigrafica, analisi paleontologiche, datazioni U-Pb, e analisi chimica delle peliti, lo studio ha ricostruito con dettaglio l’anatomia e l’origine dei sedimenti eterogeni depositati all’interno della fossa oceanica. Questi sedimenti sono interpretati come il risultato dell’interazione di frane sottomarine caratterizzate da depositi caotici alimentate dal prisma di accrezione e correnti di torbida provenienti dal margine continentale. Lo studio mette in evidenza come la distribuzione e la dimensione dei depositi caotici influenza i tipi di meccanismi di distruzione della crosta oceanica, controllando quindi il comportamento sismico delle zone di subduzione probabilmente innescando terremoti potenzialmente distruttivi.
Tali ricostruzioni sono raramente possibili nelle catene collisionali, in quanto le rocce di interesse possono aver subito cambiamenti fisici e chimici che impediscono di investigare le loro caratteristiche primarie. Tuttavia, Edoardo Sanità, primo autore dello studio e post-doc dell’Università di Pisa afferma che, nell’Appennino Settentrionale “un robusto lavoro di terreno ha permesso di identificare i diversi tipi di depositi e di ricostruirne le relazioni geometriche. Le analisi chimiche condotte su rocce sedimentarie a grana finissima hanno poi evidenziato un’impronta chimica dominante e caratteristica dei depositi originati da frane sottomarine provenienti dal prisma di accrezione. Questo ha consentito di distinguerli da quelli alimentati dal margine continentale attivo”.
“Attraverso lo studio fotogrammetrico in catodoluminescenza e la datazione radiometrica U-Pb applicate agli zirconi, è stato possibile scoprire le dinamiche di sedimentazione dell’area studiata. Infatti, l’analisi alla microscala delle tessiture interne dei cristalli e le età ottenute hanno permesso di distinguere con una elevata risoluzione i tipi di roccia in cui gli zirconi si sono formati. Inoltre, grazie alla distribuzione statistica delle età all’interno di ogni singolo campione è stato possibile caratterizzare i sedimenti nei quali questi cristalli sono stati ritrovati. Tali informazioni hanno fornito solide basi per interpretare l’origine dei depositi indagati, validando il lavoro svolto durante il rilevamento geologico”, spiega Maria Di Rosa assegnista di ricerca presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa.
Quali sono le implicazioni di questi risultati? “Lo studio di dettaglio di questo tipo di successioni stratigrafiche con questo grado di preservazione consente di ricostruire l’anatomia delle fosse oceaniche in un momento specifico che precede i processi che portano alla distruzione della crosta oceanica. L’eterogeneità del tipo di depositi che si sedimentano all’interno delle fosse oceaniche ha profonde implicazioni sui processi associati alla subduzione, e, quindi, alla distruzione della crosta oceanica. Nel nostro caso la distribuzione e la dimensione dei depositi originati da frane sottomarine sembra influenzare anche il comportamento sismico alla base del prisma di accrezione dove possono essere generati terremoti potenzialmente distruttivi”, chiarisce Luca Pandolfi, Professore Ordinario del dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa.
Quali sono le prospettive future? “Questo lavoro è parte di un progetto nazionale che coinvolge altre unità di ricerca ed ha come scopo quello di fornire una migliore comprensione dei depositi caotici esposti nelle Alpi e negli Appennini. Definire la loro architettura, geometria, composizione e i processi genetici è di fondamentale importanza poiché possono fornire informazioni fondamentali sulla dinamica di ambienti tettonici di particolare interesse per le Geoscienze, tra cui le zone di subduzione. I risultati ottenuti e pubblicati in questo lavoro sono di primaria importanza in quanto possono fornire informazioni fondamentali per l’interpretazione dei dati che vengono raccolti nei sistemi di subduzioni attuali” conclude Michele Marroni, Professore Ordinario del dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa e responsabile del progetto scientifico PRIN 2020 “POEM - POligEnetic Mélanges: anatomy, origin and societal impact” all’interno del quale si sono svolte le ricerche che hanno portato a questa pubblicazione.
Lo studio è pubblicato sulla rivista del gruppo Nature “Scientific Reports”.
Sanità E. Di Rosa M., Della Porta G., Catanzariti R., Pandolfi L. & Marroni M., 2025. Trench sediment heterogeneity controls accretion mechanisms in subduction zone. Scientific Reports, 15:34793. https://doi.org/10.1038/s41598-025-18508-7.
