Evoluzione morfodinamica di fenomeni di insabilità gravitativa nel bacino di Crotone-Spartivento, Sud Italia, attraverso integrazione di dati geofisici e geologici

Submarine mass movements are known to be widely present in marine environments, shaping the seafloor morphology from the shallow upper continental slope down to the abyssal plain. In addition, submarine movements represent an important source of a huge amount of sediments from shallow water areas down to deeper basins. It is important to understand the functioning of mass transport processes because they often represent potential geohazards for human activities both along the coastal and offshore areas. Submarine mass wasting processes have been identified and classified according to their failure dynamics, rheology, spatial and temporal distribution. Particular attention is dedicated to the factors that can trigger or precondition certain area to failure and thus to mass wasting processes initiation. The investigated area is represented by the Crotone-Spartivento forearc basin (Ionian Sea, Italy), generated as a consequence of a tectonically active margin, characterized by the subduction of the African plate beneath the European plate. Recent works (Ceramicola et al., 2014a, 2012; Morelli et al., 2011) conducted in the study area have showed that a variety of mass movements occur along the inner continental slope of the Ionian Calabrian margin in recent times, based thanks to two Italian projects: the MaGIC (Marine Geohazards Along the Italian Coasts 2007-2003) and the Ritmare projects (2012-2016). In addition to this dataset, industrial multichannel seismic reflection data from industry and newly acquired geophysical data have been added .The objective of this study is the characterization of mass movement processes occurring in the Crotone-Spartivento basin through a geophysical and geological data integration. The study was divided into two steps: 1) classification of the MTCs occurring at the Crotone-Spartivento basin through morphological and morphometrical analysis of MTCs related features, 2) link the identified MTCs to the geological evolution of the margin and evaluate possible triggering and preconditioning factors. Based on their differences in style, geomorphologic features and scale, three main types of MTCs were recognized: 1) Isolated submarine landslides (ISLs), 2) Headwall and sidewall canyon slides (HSSs), 3) Gravity gliding complexes (GGCs). A seismostratigraphic analysis have been performed to study the identified MTCs in relation to the Plio-Quaternary evolution of the, trying to identify possible preconditioning and triggering factors, in order to suggest a model for the MTCs occurred along the Crotone Spartivento.Stratigraphic analysis performed led to the identification of three main unconformities and four seismic units, tentatively dated to top of the Miocene (~ 5.3 Ma), Middle Pliocene (MPCU ~ 3.4-3.6 Ma) and Middle Pleistocene (MPSU ~ 1.1-1.2 Ma) and associated to the Late Messinian Plio-Quaternary geodynamics of the Calabrian Arc. These three unconformities marks the boundaries between four seismic units, named Unit A, Unit B, Unit C and Unit D. The three types of MTCs (SLs, HHS and GGCs) identified along the Calabrian Ionian margin has been constrained seems to be related to the general and rapid uplift that affected Calabria in the last 1 Ma that coupled with a general subsidence of the Crotone-Spartivento fore arc basin is inferred to be responsible of a rapid slope steepening that triggered the MTCs identified.

I fenomeni di instabilità gravitativi sono noti per essere ampiamente diffusi negli ambienti marini, poiché essi modellando la morfologia del fondale marino, dalle zone della scarpata continentale fino alle piane abissali. Inoltre, i fenomeni di instabilità gravitativi sono una delle fonti principale di un'enorme quantità di sedimenti che dalle piattaforma continentali vengono trasportati fino alle piane abissali. Lo studio di questi processi è importante perché permette di capire le dinamiche che li regolano e perché questi fenomeni possono rappresentare potenziali rischi per le attività umane sia lungo le aree costiere che in quelle a largo dalla costa. I fenomeni di instabilità gravitativi sono stati identificati e classificati in base alle dinamiche che li regolano, alla reologia e alla loro distribuzione spaziale e temporale, ponendo particolare attenzione ai fenomeni che ne sono la causa. L'area oggetto di studio è rappresentata dal bacino di avantarco di Crotone-Spartivento (Mar Ionio, Italia), sviluppatosi in un margine tettonicamente attivo, caratterizzato dalla subduzione della placca africana contro quella europea. Lavori recenti (Ceramicola et al., 2014a, 2012; Morelli et al., 2011) avevano già dimostrato che l’area come l’area sia interessata da estesi e diversificati fenomeni di instabilità gravitativi, in particolare lungo il versante continentale del margine calabrese, attraverso studi condotti grazie ai progetti nazionali: MaGIC (Marine Geohazards Along the Italian Coasts 2007-2003) e Ritmare (2012-2016). Tuttavia, alcuni aspetti legati alla natura e allo sviluppo di questi processi gravitativi sono ancora poco chiari, da qui l'obiettivo di questo studio, che si propone la caratterizzazione dei processi di instabilità gravitativi sa che si verificano nel bacino di Crotone-Spartivento attraverso un'integrazione di dati geofisici e geologici, sia pubblici sia di recente acquisizione ed ottenuti anche grazie alla collaborazione con l’industria petrolifera. Lo studio è stato diviso in due fasi: una prima fase volta alla classificazione dei processi gravitativi attraverso una caratterizzazione morfologica e morfo metrica, e una seconda fase volta alla comprensione dei fenomeni classificati in relazione all'evoluzione geologica del margine, cercando di capire quali possano essere i fattori che hanno causato tali eventi. In base alle loro differenze in termini di caratteristiche geomorfologiche, e morfometriche i processi di instabilità gravitativi sono stati divisi in tre principali categorie: 1) frane sottomarine isolate (ISLs), 2) frane lungo le testate e i fianchi dei canyon (HHSs) , 3) strutture di creeping (GGCs). La relazione con l’evoluzione geologica del bacio di Crotone-Spartvento è stata ottenuta attraverso un'analisi sismo stratigrafica, cercando di identificare i possibili fattori che hanno causato gli eventi legati ai processi di instabilità gravitativi, al fine di suggerire un modello evolutivo che permettesse di capire anche le età e la frequenza dei processi. Le analisi condotte hanno permesso di identificare tre principali discordanze stratigrafiche e quattro unità sismiche. LE discordanze stratigrafiche sono state datate al Miocene (~ 5,3 Ma), al Pliocene medio (MPCU ~ 3,4-3,6 Ma) e al Pleistocene medio (MPSU ~ 1,1-1,2 Ma) e associate all’ evoluzione geodinamica tardo Messiniana Plio-Quaternaria dell'arco di subduzione calabro. Queste tre discordanze stratigrafiche rappresentano i limiti stratigrafici tra le quattro unità sismiche, denominate Unità A, Unità B, Unità C e Unità D. Le tre categorie di processi di instabilità gravitativi classificati sembrano essere legati al rapido sollevamento che ha colpito la Calabria nell'ultimo 1 Ma, in concomitanza ad una subsidenza generale del bacino di Crotone-Spartivento, che ha provocato un rapido aumento dell’inclinazione dei versanti sottomarini ritenuto responsabile dello sviluppo dei processi gravitativi.