Riassunto: La microplacca Adria che rappresenta un promontorio della più estesa placca Africana, è ubicata lungo la Pianura Padana-Veneta e lungo il mare Adriatico. Rappresenta una zona relativamente stabile dell’avampaese Appenninico, Dinnarico e del Subalpino. La porzione più settentrionale corrisponde alla Pianura Padana che si trova incuneata tra le due catene montuose principali della regione italiana: a sud l’Appennino e a nord le Alpi. I dati sismologici e geologici mettono in evidenza come lungo il margine appenninico e quello sud-Alpino con la Pianura Padana e Veneta, si abbia un regime tettonico di netta compressione. Tale regime determina una cinematica di sovrascorrimento dell’Adria e sottoscorrimento dell’Europa lungo del margine sud-Alpino e il sottoscorrimento di Adria e sovrascorrimento di Europa lungo il margine Appenninico. Attraverso lo studio dei dati GPS e delle sue velocità, sono state avanzate delle ipotesi relative ai tempi di chiusura della Pianura Padana che determinerà lo scontro tra le due catene montuose dell’Appennino settentrionale e le Alpi meridionali. Tali ipotesi sono possibili solo se si considera costante il regime degli sforzi tettonici in atto e le velocità di convergenza delle placche costanti, al progredire del tempo geologico.
(1) Geologo del GeoResearch Center Italy –
GeoBlog (sito internet: www.georcit.blogspot.com; mail: georcit@gmail.com).
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GeoResearch Center Italy - GeoBlog, pub. n° 1 (2013), ISSN: 2240-7847.
Introduzione
La microplacca Adria (fig. 1) geologicamente è ubicata lungo
la Pianura Padana-Veneta e lungo il mare Adriatico, e rappresenta un
promontorio della più estesa placca Africana (Channell, 1996; Finetti e al.,
1987). Rappresenta una zona relativamente stabile dell’avampaese Appenninico,
Dinnarico e del Subalpino. L’Adria è costituita da crosta continentale, e nella
porzione più settentrionale è rappresentata dal substrato della Pianura Padana
che interagisce con il fronte della catena Appenninica a sud e del Sudalpino a
nord, e il substrato della Pianura Veneta che interagisce sempre con il
Sudalpino più orientale e il fronte delle Dinaridi.
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| Figura 1: Schema strutturale della Pianura Padana (microplacca Adria) e delle aree adiacenti (da: Castellarin e al., 1982). Legenda: Il Sudalpino è tettonizato in età eoalpina (Cretaceo-Paleocenica) (1) e in età Eocene inf. e medio (2). L’area Appenninica è coeva al settore più occidentale delle Alpi (3) di età Messiniana e Plio-Pleistocenica; L’area in forte accorciamento Appenninica e Veneto-Friulana (4) caratterizzata dalle strutture sepolte sotto i depositi di pianura. |
La collisione continentale a nord tra placca Europea e Adria ha portato alla formazione della catena Alpina con subduzione verso sud della placca Europea e sovrascorrimento della placca Adria (subduzione continente-continente, Bally e al., 1985) con la formazione di strutture di retro-trusts a vergenza Padana. Per la catena Appenninica si ha la subduzione della placca Adria sempre verso sud e sovrascorrimento della placca Europea (Argnani, 2009; Balocchi, 2011, 2012) con la relativa formazione di trusts frontali sempre a vergenza Padana raccordate a superfici di scollamento basale (fig. 2).
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| Figura 2: Modello tettonico delle relazioni tra la microplacca Adria e quella Europea sul fronte del Sudalpino e Appenninico (modificato da: Castellarin e al., 1985; Balocchi, 2012); La spinta reciproca lungo il margine delle Alpi Calcaree Meridionali determina il sovrascorrimento dell’Adria e il sottoscorrimento dell’Europa con la formazione dei retro-trusts del Sudalpino; Lungo il margine Appenninico si ha la formazione di una subduzione della placca Adria sotto quella Europea, con la formazione dei trusts frontali sepolti sotto i depositi della Pianura Padana e le successive faglie distensive dell’edificio appenninico. |
Dai dati sismologici (Balocchi, 2012; Balocchi,
Santagata, 2012a; 2012b) si mette in evidenzia come la microplacca Adria e quella
Europea siano in netta compressione. Lo scontro tra le due placche, determina
nel settore del Subalpino un regime tettonico compressivo, dovuto al
sovrascorrimento della placca Adria rispetto alla placca Europea, generando dei
retro-trusts che sono registrati all’interno
delle unità litologiche deposte su crosta continentale dell’Adria. Diversa è la
situazione lungo il fronte sepolto della catena appenninica, dove lo scontro
tra la microplacca Adria e placca Europea determina un regime sempre
compressivo, ma l’Adria questa volta sottoscorre quella Europea (fig. 2).
Attraverso lo studio dei dati GPS
e delle velocità, si vogliono formulare delle ipotesi riguardanti i tempi di
chiusura della Pianura Padana che determineranno lo scontro tra le due catene
montuose dell’Appennino settentrionale e le Alpi meridionali.
Dati di velocità della microplacca Adria
Le reti permanenti
GPS, oltre i dati sismologici (Balocchi,
2012; Balocchi, Santagata, 2012a;
2012b) sono un’importante risorsa per lo studio della tettonica attiva alla
scala regionale e locale, che comprendono anche gli studi della cinematica e
della deformazione crostale. A tale fine è utile una rete GPS sufficientemente
densa e opportunamente distribuita su tutto il territorio alla scala considerata
(Avalone e al., 2008).
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| Figura 3: Serie temporale dei dati GPS secondo le tre componenti principali: Latitudine, Longitudine, in altezza; a) velocità relative della stazione di Modena (MODE) dai dati RING dell’INGV (da: Avalone e al., 2008); b) velocità assolute della stazione di Prato (PRAT) dai dati della NASA (da: Moore, Owen, 2013). |
La Rete Integrata
Nazionale GPS (RING) dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (Avalone e al., 2008), rappresenta uno strumento importante per lo studio
della tettonica attiva alla scala nazionale. I dati ricavati dalle stazioni
sono analizzati simultaneamente rispetto alla posizione dei satelliti, in modo
da ottenere, per ogni punto, delle coordinate con una precisione dell’ordine di
1-2 mm/anno sulla componente orizzontale e 5-6 mm/anno su quella verticale. I
dati sono rappresentati secondo una serie temporale (fig. 3a), dove il campo di
velocità è espresso rispetto ad un sistema di riferimento definito “Europa
Stabile”. Tale sistema di riferimento è ottenuto minimizzando i valori di
velocità di un significativo numero di stazioni site sulla placca Euroasiatica
(Avalone e al., 2008). Il campo di velocità nelle tre componenti: N-S, E-W e
in senso verticale, mettono in evidenza i principali regimi di deformazione
presenti nelle varie aree sismogenetiche (Avalone
e al., 2008).
Gli altri dati utilizzati, sono stati ricavati dalla rete GPS della
Nasa (Moore,
Owen, 2013). I dati sono
rappresentati secondo una serie temporale (fig. 3b), dove il campo di velocità è
espresso in termini di velocità assoluta. Anche in questo caso, come per i dati
RING dell’INGV, il campo di velocità evidenzia il regime della deformazione
dell’area considerata.
Campo di velocità della microplacca Adria
I dati delle velocità di punti GPS ricavati dal RING dell’INGV
e dalla Nasa (Avalone e al.,
2008; Moore, Owen, 2013),
sono stati elaborati sia in modo da considerare un sistema di riferimento
definito “Europa Stabile”, sia considerando un sistema di riferimento assoluto
dove tutti i punti GPS sulla superficie terrestre sono in continuo movimento,
compresi quelli della placca Europa.
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Figura 4: Campo di velocità
relativa con “Europa Fissa”,
calcolata a partire dai dati GPS
della NASA e RING-INGV.
In retinato rosa-salmone sono
riportate le principali faglie
(DISS Working
Group, 2010).
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Dal campo delle velocità relative considerando il sistema di
riferimento “Europa Stabile” (fig. 4), si evince come il retropaese appenninico
(rappresentato dal versante tirrenico) mostra velocità molto basse, mentre il
fronte (versante padano) mostra velocità più alte. Il movimento è
indicativamente verso NE.
La microplacca Adria in corrispondenza della Pianura Padana
mostra velocità ridotte con verso variabile da NW per la stazione SBPO e NE per
la stazione UNFE (fig. 4). Nella Pianura Veneta si evidenziano velocità diverse
rispetto quelle precedenti con vettori indicativamente verso N. Le velocità si
vanno a ridurre notevolmente nella zona interna rispetto ai retro-trusts del Subalpino.
Nel settore Piemontese si evidenziano velocità opposte,
probabilmente legate a fenomeni distensivi (Argani, 2009; Balocchi, 2012) che insieme ad altri
movimenti possono dare origine a fenomeni di rotazione in senso antiorario
dell’area Val D’Aostana, Piemontese e Ligure.
Considerando il sistema di riferimento assoluto (fig. 5), è da
notare come le velocità dei punti GPS sono orientate tutte in direzione NE-SW e
verso NE.
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Figura 5: Campo di velocità
assoluta, calcolata a
partire dai dati GPS della NASA e
RING-INGV.
In retinato rosa-salmone sono
riportate le principali
faglie (DISS
Working Group, 2010).
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Da questi dati si sono ricavate le componenti delle velocità
lungo quattro direzioni (fig. 6), che mettono in evidenza l’interazione del
movimento delle placche lungo i fronti di contatto: Europa-Adria per la catena
appenninica e Adria-Europa per la catena alpina.
Dal modello della tettonica a placche che tiene conto della
cinematica (Doglioni,
1991) di due placche adiacenti e che si muovono nello stesso verso, si avrà:
- Estensione: se la placca che sta davanti si muove più velocemente di quella che sta dietro;
- Compressione: se la placca che sta davanti si muove più lentamente di quella che sta dietro;
Applicando il modello riportati sopra, a due punti GPS
adiacenti e che si muovono con velocità differenti e nello stesso verso, è
possibile fare delle considerazioni in termini di estensione e compressione, rispettivamente
allungamento e accorciamento in termini di deformazione.
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Figura 6: Direzioni
principali lungo cui sono state calcolate
le componenti di velocità dei
vettori riportati in fig. 4 e 5.
I pallini rappresentano le
stazioni GPS dei dati RING-INGV,
mentre i triangoli sono quelle
della NASA. I dati delle velocità
calcolate lungo le direzioni a-a,
b-b, c-c e d-d sono riportate
nei grafici di fig. 7. Con linea
rossa è riportato il limite tra le
placche Europa e Adria lungo il
fronte appenninico e
alpino; in retinato rosa-salmone
sono riportate le principali
faglie (DISS
Working Group, 2010).
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Dai grafici di velocità delle stazioni GPS (fig.7) si sono
ricavate informazioni sul cinematismo dei differenti settori: Piemontese, il
retropaese e il fronte Appenninico, la placca Adria e il sud-Alpino.
Il settore Piemontese mostra un’area in allungamento dove le
velocità sono progressivamente in aumento procedendo dalla stazione di GENO in
direzione nord, verso quella di NOVA e STUE (fig. 7a).
Nella catena Appenninica (fig. 7b, 7c, 7d) si nota come le
stazioni che ricadono all’interno del retropaese (versante tirrenico; GROG,
LASP, PRAT, BRAS) mostrano velocità inferiori rispetto alle stazioni lungo il
fronte della catena (versante padano; PARM, MEDI, MODE), definendo una
deformazione in termini di allungamento dell’area in regime tettonico estensionale
(Balocchi,
2011, 2012).
In relazione alla catena Alpina (fig. 7d), si evidenzia come
le velocità delle stazioni GPS dell’Adria (Pianura Veneta; VENE, TREV) e quelle
del sud-Alpino (MAGA, BZRG, ZOUF) siano inferiori rispetto al fronte
Appenninico e alla stessa Adria, determinando un progressivo avvicinamento dell’Appennino
settentrionale alle Alpi meridionali, con la progressiva chiusura della Pianura
Padana. Tale cinematica evidenzia un accorciamento dell’area padana
(microplacca Adria) in un regime tettonico compressivo (Balocchi, 2011, 2012).
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Figura 7: Grafici delle
velocità calcolate lungo le direzioni riportate in fig. 6:
a) Grafico della velocità lungo la
direzione a-a;
b) Grafico della velocità lungo la
direzione b-b;
c) Grafico della velocità lungo la
direzione c-c;
d) Grafico della velocità lungo la
direzione d-d.
I nomi lungo l’asse orizzontale
rappresenta la stazione riportata anche in fig. 6.
Legenda: 1- Stazioni GPS del
settore Piemontese;
2- Stazioni GPS del retropaese
Appenninico;
3- Stazioni GPS del fronte
Appenninico;
4- Stazioni GPS su Adria;
5- Stazioni GPS sul sud-Alpino.
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Conclusioni
Analizzando i vettori delle velocità, ricavate da stazioni GPS
(Avalone
e al., 2008; Moore, Owen, 2013), è stato possibile ricavare delle
informazioni sulla cinematica delle placche e della loro interazione lungo i
limiti tra le placche Europa-Adria in corrispondenza del fronte Appenninico, e
le placche Adria-Europa lungo il fronte di retro-trusts
della catena sud-Alpina.
La microplacca Adria, che rappresenta un frammento della più
estesa placca Africana, è compresa all’interno di una morsa (fig. 1), a nord la
catena sud-Alpina e a sud la catena Appenninica. Tale morsa con il passare del
tempo geologico si chiude (accorciamento dell’area Padana in regime tettonico compressivo)
fino allo scontro delle due catene montuose.
Attraverso i dati delle velocità delle stazioni GPS (fig. 6 e
7), è stato possibile calcolare un tempo medio di 64 Milioni di anni,
necessario alla chiusura della Pianura Padana e alla collisione delle due
catene montuose. Tale valore è attendibile solo se si considera il regime dello
sforzo tettonico (Balocchi,
2012) e la cinematica delle placche, costante con il passare del tempo. Qualora
esso cambia, anche il tempo stimato della chiusura della Pianura Padana cambierà.
Dallo studio si ricavano informazioni anche sul settore Piemontese
che rappresenta effettivamente un’area, tra Alpi e Appennini, in estensione accompagnato
da fenomeni di rotazione antioraria (Argani, 2009; Balocchi, 2012). Tale settore è
strettamente legato alla storia tettonica e deformativa dell’Appennino
settentrionale e delle Alpi occidentali.
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Buon articolo, descrizione molto dettagliata
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