I BACINI SIN-OROGENICI AL TETTO DELLA CATENA SICILIANA EVOLUZIONE TRA IL SERRAVALLIANO SUPERIORE E IL MESSINIANO INFERIORE

Questa ricerca riguarda l’analisi di bacini sintettonici neogenici che si sono sviluppati in varie posizioni rispetto all'orogene siciliano-maghrebide. Lo studio dei bacini in ambiente cinematico convergente e dei depositi che ne costituiscono il riempimento sedimentario, rappresenta uno degli strumenti fondamentali per la comprensione delle modalità con cui avviene la progressiva strutturazione di una zona di catena. In questo lavoro sono stati analizzati i bacini con riempimento di età compresa tra il Serravalliano superiore e il Messiniano inferiore, che si trovano sul fronte e sul dorso della catena siciliana (Thrust Top Basin, Piggy Back Basin) mettendoli in relazione dal punto di vista genetico e stratigrafico-strutturale nel contesto del foreland basin system siciliano. Lo studio è stato condotto nei settori della Sicilia centro-occidentale centrale e orientale, in particolare nell’area di Polizzi Generosa, Resuttano e Catenanuova – Centuripe. In queste aree a partire dall’Oligocene-Miocene la costruzione della catena siciliana è stata accompagnata dalla formazione di sistemi di bacini periferici che migrano verso le zone di avampaese. In particolare, durante il Miocene superiore (Tortoniano sup.-Messiniano inf.) si depositarono dei cunei di sedimenti silicoclastici sulle scaglie tettoniche in movimento. Nel Tortoniano sup.-Messiniano inf. questi bacini sono riempiti da uno spesso cuneo di sedimenti silico-clastici, fluvio-deltizi, marini e carbonatici che si accumulano su un substrato in movimento molto spesso deformato. La base del lavoro effettuato è rappresentata dal rilevamento geologico di dettaglio alla scala 1:10.000. La distinzione tra i principali corpi mappati è stata basata principalmente su caratteri di natura litologica, sedimentologica, stratigrafica (trend deposizionali analisi delle variazioni verticali e laterali di facies), misura di paleocorrenti e studio delle strutture direzionali (clasti embricati pebble cluster). Durante la fase di rilevamento sono state individuate anche le principali strutture tettoniche, misurati i valori giaciturali e rappresentati tramite diagrammi di tipo stereonet. Sono stati misurati dei log sedimentologici di dettaglio in aree chiave per la definizione della successione stratigrafica e dei principali ambienti deposizionali. La misurazione di tali sezioni è stata accompagnata dalla raccolta di circa 45 campioni per analisi micropaleontologiche. Per la classificazione di ciascun bacino sedimentario, è stato fatto riferimento alle classificazioni proposte dai vari autori, in particolare Allen & Allen (1993) e DeCelles & Giles (1996). Per la classificazione e codificazione dei depositi terrigeni è stata utilizzata la classificazione di Miall (1978-1985). La successione tardo miocenica nell’area di Polizzi si presenta con un trend fining e deepening upward caratterizzata dalla sovrapposizione verso l'alto di litofacies conglomeratiche, sabbiose ed argillose mostranti rapporti laterali eteropici. Nell’area di Polizzi i terreni del Tortoniano sup.-Messiniano inf. appartenenti alla Fm. Terravecchia si sovrappongono con rapporti di troncatura erosiva e discordanza sulle arenarie ed argille sabbiose della Fm. Castellana Sicula (Serravalliano sup. –Tortoniano inf.) che affiorano, con limitata estensione solo nella parte SE del bacino o sulle unità tettoniche già strutturate della catena ed in particolare sulle Argille Varicolori (Cretaceo-Eocene inf). Il limite superiore della Fm. Terravecchia si rinviene localmente ed è rappresentato da una superficie di discordanza e discontinuità ricoperta rispettivamente da carbonati di scogliera riferibili alla Fm. Baucina (Tortoniano sup. Messiniano inf) o dalle delle gessareniti della Fm di Pasquasia (Messiniano sup.), chiudono la successioni i Trubi (Zancleano). All'interno della successione stratigrafica tardo miocenica sono state differenziate due settori con associazioni di facies differenti: il settore NW presenta, a partire dal basso, conglomerati politipici con elementi carbonatici, silicei, cristallini, organizzati in unità tabulari, con spessore totale di circa 20 m, con matrice sabbiosa rossastra, riferibili ad un contesto di conoide alluvionale che hanno registrato un trend medio di paleoflusso da NNE a SSW. A seguire arenarie con granulometria da grossolana a media, con geometria esterna lentiforme, con spessore di 25 m che diminuisce verso sud, organizzate in strati metrici con geometria esterna tabulare e stratificazione incrociata ad alto angolo, nella parte bassa, che passano verso l’alto a livelli con stratificazione incrociata a basso angolo di tipo swaley (SCS) ed hummocky (HCS); queste litofacies sono riferibili ad un contesto di wave dominated shoreface delta system che hanno registrato un trend medio di paleocorrente concorde con i conglomerati da NNE a SSW. Chiude la successione un corpo di argille siltose e silt argillosi con fauna planctonica riferibili ad un contesto marino "aperto". Nella zona orientale, invece, a partire dal basso si riconoscono conglomerati organizzati in unità di spessore metrico con geometria concava, costituiti da conglomerati rossastri massivi o mal stratificati, riconducibili a contesti deposizionali di tipo braided river a canali concavi che hanno registrato un trend di paleocorrente che va da ENE a WSW. Seguono facies calcarenitiche medio-grossolane con grande quantità di bivalvi, arrangiate in strati metrici che si intervallano a strati costituite da arenarie medio fini, che presentano clinoformi progradanti verso W con inclinazione di 20°. Queste facies sono attribuibili ad un contesto di delta front. Da punto di vista strutturale il bacino di Polizzi è una sinclinale con asse che si sviluppa in direzione NNE-SSW. Il fianco occidentale risulta essere più inclinato di quello orientale, circa 35° per il primo e immersione a ENE e circa 25° il secondo con immersione WSW. Nell’area sono presenti faglie dirette con orientazione circa NE-SW e non vi sono evidenze che queste faglie abbiano avuto movimento durante le fasi deposizionali. La successione stratigrafica nel settore di Polizzi è riconducibile principalmente a due sistemi deposizionali: uno di fan delta system (Galloway 1988), evolvente a wave dominated shoreface delta system (Howell et al., 2003) ed uno di river delta system, che confluivano all’interno di un bacino da due diverse direzioni: il primo da N-NNE verso S-SSW il secondo da ENE verso WSW alimentati da una sorgente caratterizzata dall'attiva erosione delle unità cristalline Kabilo- Calabridi e da prodotti derivanti da vulcanismo di tipo calcalcalino come dimostrato dalla presenza di basalti andesitici. Il meccanismo deposizionale che interessava la parte occidentale (grain flow) induce a considerare che i corsi d'acqua che alimentavano la piana alluvionale si sviluppavano per un tratto relativamente corto mantenendo un gradiente elevato fino allo sbocco nel bacino ricevente. I depositi di shoreface media superiore invece si formano nel momento in cui si ha risalita del livello del mare modifica il tipo di apporto sedimentario, infatti cominciano a depositarsi sabbie ben cernite di taglia medio-grossolana con un grosso sviluppo verticale che lateralmente riducono il loro spessore verso il bacino e aumentano verso terra (river-dominated shoreface delta system). Nelle zone più orientali, invece, si sviluppava un sistema di tipo braided che scaricava in mare i depositi via via più sabbiosi che progradavano in un delta a basso gradiente, di cui oggi si può vedere la parte frontale (river dominated delta system) da Est verso Ovest come si evince dalle misure di paleocorrene. Correlando le diverse sezioni stratigrafiche osservate nel Bacino di Polizzi è possibile osservare che la successione è "Trasgressiva" con un profilo complessivamente fining upward. I due settori però, danno alcune informazioni di carattere "regressivo", poiché le sequenze di facies alluvionali sono considerate il risultato della progradazione di sistemi fluviali e/o di conoide alluvionale, indotta da un incremento progressivo dell'energia dei corsi d'acqua. Nella curva di variazione relativa del livello del mare simili condizioni si verificano durante lo sviluppo del lowstand systems tract. I caratteri deposizionali e le geometrie stratali descritte per l'associazione di facies di shoreface (profilo fining upward) sono concordanti con quelli tipicamente associati allo sviluppo del trasgressive system tract. Questo è testimoniato anche dalle geometria progradanti delle facies arenitiche sulle stesse facies arenitiche di delta front. La successione tardo miocenica nell’area di Resuttano si presenta con un trend coarsening- e shallowing upward nella parte bassa e nella restante parte con un trend fining deepining upward, caratterizzata dalla sovrapposizione verso l'alto di litofacies sabbiose e conglomeratiche, e lateralmente argillose e calcarenitiche, mostranti rapporti laterali eteropici. I depositi del Tortoniano sup. Messiniano inf. giacciono con rapporti di troncatura erosiva e discordanza sulle argille sabbiose della Fm. Castellana Sicula che affiorano in tutta la zona limitrofa l’abitato di Resuttano fino a Cozzo Terravecchia, le quali giacciono sulle unità tettoniche già strutturate della catena ed in particolare sulle Argille varicolori. I terreni più recenti sono rappresentati dalla biolititi a coralli della Fm. Baucina qui datata Tortoniano sup., a seguire il calcare di base che affiora a Cozzo Terravecchia e chiudono la successione i gessi messiniani All'interno della successione stratigrafica tardo miocenica sono state differenziate, procedendo da NE verso SW, litofacies costituite da ortoconglomerati con spessore di circa 10 m e geometria esterna tabulare, che si alternano a strati con spessore di circa 4 m a geometria esterna tabulare di arenarie e calcareniti con stratificazione incrociata ad alto angolo. Queste litofacies fanno parte di un contesto alluvionale di tipo braided canalizzato. Le strutture sedimentarie come pebble clusters e l’embricatura dei ciottoli più appiattiti hanno registrato una direzione media delle paleocorrenti da NW a SE Verso SW le litofacies sopra descritte passano a litofacies, arenitiche di taglia grossolana, che si alternano a sabbie siltose stratificate con spessori di 20 cm circa e presentano strutture sedimentarie di tipo stratificazione incrociata a basso angolo swaley (SCS) ed hummocky (HCS) ed hanno una diffusa presenza di bivalvi. Queste litofacies costituiscono una associazione di facies di fronte deltizia con pattern delle paleocorrenti concorde con quello misurato nei conglomerati. Tutti i litotipi a granulometria fine (peliti sabbiose, marne argillose, silt argillosi) con spessori decametrici, sono stati inseriti in un unica associazione di facies relativa ad un ambiente di prodelta affiorante nella porzione centrale e meridionale del settore di Resuttano. Da punto di vista strutturale il bacino di Resuttano è una sinclinale blanda e incompleta con asse che si sviluppa in direzione NE-SW. Il fianco occidentale risulta essere più inclinato rispetto a quello orientale. Gli elementi strutturali presenti nell’area sono faglie dirette con orientazione circa NW-SE e NE-SW che dislocano i terreni messiniani. Sono state riscontate faglie inverse con andamento circa E-W e NE-SW che a differenza di quelle dirette dislocano solo i terreni tortoniani. La regione è interessata da pieghe minori con orientazione NE-SW che interessa i conglomerati e SW-NE che interessa i gessi messiniani. Nell’area non sono state riconosciute geometrie stratali sintettoniche. La successione stratigrafica nel settore di Resuttano è riconducibile principalmente ad un sistema deposizionale di river delta system (Galloway 1988) che si sviluppava da NNE e NE verso SSW e SW. Questa area di sedimentazione era alimentata da corsi d'acqua effimeri, ad alta energia, che formavano ampie piane alluvionali non confinate attraversate da canali a morfologia braided. I depositi grossolani trasportati alla foce dai corsi d'acqua formavano un sistema deltizio di grandi dimensioni del tipo Shelf Type a bassa inclinazione. La presenza dei calcari di scogliera della Fm. Baucina, sovrapposti alle litofacies di fronte/prodelta nelle aree meridionali del bacino, è indicativa della tendenza "trasgressiva" nell'evoluzione complessiva del bacino tra il Tortoniano sup. ed il Messiniano inferiore. Tuttavia alcuni settori danno informazioni di carattere "regressivo" poiché la porzione bassa delle sequenze di facies alluvionali è considerato il risultato della progradazione di sistemi fluviali indotta da un incremento progressivo dell'energia dei corsi d'acqua. Nella curva di variazione del livello del mare simili condizioni si verificano durante lo sviluppo del lowstand systems tract LST. La parte superiore della successione costituita dalle arenarie con piccoli canali riempiti induce a pensare che dopo la prima fase di abbassamento del livello del mare e progradazione ci sia stata una fase di sollevamento, confermato anche dal livello di argille marine che si trova alla base del corpo conglomeratico geometricamente più alto e al tetto delle facies sabbiose. Questa parte di successione si sviluppa con un profilo "trasgressivo" con sequenze di facies a trend fining- e deepening upward. I caratteri deposizionali e le geometrie stratali descritte per l'associazione di facies braided (profilo fining upward) sono concordanti con quelli tipicamente associati allo sviluppo del trasgressive system tract TST . Nell’area di Catenanuova-Centuripe i depositi del Tortoniano sup. Messiniano inf. giacciono con rapporti di troncatura erosiva e discordanza sui terreni delle Unità Sicilidi e del Flysch Numidico e verso l’alto sono delimitati dalla serie evaporitica messiniana, dai calcari e calcari-marnosi dei Trubi del Pliocene inferiore e dalle calcareniti della Formazione di Centuripe. All’interno di questa sequenza si intercalano, a vari livelli stratigrafici, olistostromi di Argille Brecciate La successione si presenta con un trend Coarsening- Shallowing Upward. Nell’area essa è generalmente costituita da due litofacies eteropiche: una litofacies, più diffusa, costituita da marne argillose e da sabbie quarzose; l’altra, costituita da sabbie quarzose con grosse lenti di conglomerati a clasti da piatti a sferici, arrotondati, di natura sia sedimentaria che cristallina. Le litofacies conglomeratiche hanno uno spessore di circa 15m organizzati in livelli potenti circa 4 m con geometria esterna concava, gradati inversamente nella parte bassa e caotici nella parte alta in matrice arenitica di taglia medio- grossolana che si sono formati in un contesto di canali braided. Lungo la sinclinale di Centuripe-Leonforte e la valle del F. Dittàino prevale nettamente la facies marnoso sabbiosa che è costituita da alternanze di arenarie e argille marnose con abbondante quarzo e glauconite, interdigitate tra loro con spessore di 20 m circa con gradazione inversa. Le diverse facies presentano notevoli variazioni di spessore testimonianza di una varietà degli apporti detritici connessi all’articolazione dell’ambiente deposizionale che è riconducibile a piane alluvionali prodotte da corsi d'acqua caratterizzati da canali di tipo braided che scaricavano i sedimenti nella piana deltizia e che verso S creavano un ambiente di fronte deltizia/prodelta, che hanno registrato una direzione di paleoflusso da NE a SW. Nell’area tra Catenanuova e Centuripe il bacino ha la forma di un sinclinorio consviluppo E-W che non presenta un pattern deformativo sia fragile che duttile molto evidente. Si può notare che questo bacino è il risultato dell’avanzamento del fronte della catena che man mano che procedeva verso ESE e si smantellava, le misure giaciturali infatti confermano che questi bacini impostati sul dorso dei principali sovrascorrimenti immergono a N-NNW come mostrato dalle geometrie di crescita divergente verso N che hanno i livelli marnoso-sabbiosi grossolani sul Flysch Numidico. Sono state misurate assi di pieghe isoclinali con assi orientati NE-SW e pieghe coricate con asse NNE-SSW ed ENE-WSW a volte erose dalle successioni tardo mioceniche e che rispecchiano il senso di orientazione dei fronti. In questa area il sistema deposizionale, ricostruito in base alla distribuzione delle litofacies, è costituito da una piana alluvionale superiore attraversata da canali amalgamati che erano soggetti a piene frequenti (river delta system Galloway 1988) e una pianura alluvionale distale caratterizzata da canali distributari con carico sabbioso che via via lasciavano il posto ai processi marini verso la zona di fronte deltizio/prodelta. Correlando le diverse sezioni stratigrafiche osservate è possibile osservare che la successione tardo miocenica è "Regressiva" con un profilo complessivamente coarsening upward. La sequenza di facies alluvionale è considerato il risultato della progradazione di sistemi fluviali indotta da un incremento progressivo dell'energia dei corsi d'acqua. Una situazione simile può avvenire durante la regressione normale (Plint, 1988; Posamentier et al., 1992) Nella curva di variazione relativa del livello del mare simili condizioni si verificano durante lo sviluppo del lowstand systems tract LST. La presenza di una superficie di erosione probabilmente sub-aerea alla base dei depositi alluvionali induce a considerare che si tratti di un LST. Dai dati raccolti si può concludere che i depositi tardo miocenici in tutti i settori studiati poggiano con rapporto di discordanza angolare, oltre che sulle unità del Flysch Numidico e Sicilidi (Creataceo sup.-Eocene/Oligocene sup.-Miocene inf.), anche sui depositi appartenenti alla Fm. Castellana Sicula (Serravalliano sup. - Tortoniano inf.). La successione tardo miocenica nel settore di Polizzi e di Resuttano si è sviluppata all'interno di bacini sedimentari che si sono prima riempiti e poi deformati in risposta alla deformazione delle unità strutturalmente più basse dell'edificio tettonico siciliano in risposta ad un campo di stress contrazionale orientato circa NW-SE, nella parte alta del Tortoniano, quindi tali bacini sono pre-tettonici; formatisi tra il primo e il secondo evento della deformazione della catena (Avellone et al., 2010) mentre nell’area tra Centuripe e Catenanuova il bacino è sintettonico. La presenza di sequenze di facies regressive nella successione assume un carattere molto più importante spostandosi verso Est (attuale) dal Bacino di Polizzi verso il Bacino Catenanuova – Centuripe, che è l’unico ad essere regressivo. Il carattere confinato delle litofacies alluvionali e le litofacies di valle incisa si attenuano fino a scomparire spostandosi verso l'attuale Est partendo dal Bacino di Polizzi; spostandosi da Est verso Ovest si passa, da sistemi deposizionali di tipo wave dominated "shoreface" delta system (Bacino di Polizzi porzione occidentale) a sistemi deposizionali del tipo river-dominated delta system (Bacino di Polizzi porzione orientale, Bacino di Resuttano e Bacino tra Catenanuova e Centuripe), molto probabilmente legata alla fisiografia dell’area deposizionale su cui si impostavano. In base a quanto osservato nei singoli bacini le strutture da back thrust a vergenza settentrionale, hanno giocato un ruolo importante, dopo la deposizione delle successioni tardo mioceniche, per la deformazione dei bacini più occidentali. Per il bacino di Catenanuova-Centuripe la geometria divergente indica la possibile attività di un thrust nord-vergente contemporaneamente alla deposizione.The aim of this study is the analysis of Neogene syntectonic basins developed in different positions above the Sicilian-Maghrebian orogen. The study of the basins in convergent setting and their filling, is one of the fundamental tools for understanding the ways in which the progressive structuring of a chain area occurs. In this work, Thrust Top Basin and Piggy Back Basin lying on the Sicilian fold and thrust belt, filled up with Serravallian to Messinian sediments, have been analysed in order to relate them to a genetic and stratigraphic-structural point of view in the Sicilian foreland basin system context. The study has been carried out in Central-Western and eastern Sicily in particular in the Polizzi Generosa, Resuttano and Catenanuova–Centuripe areas. In these areas from Oligocene to Miocene the building of the Sicilian fold and thrust belt has been accompanied by the development of a peripheral foreland basin system which migrated toward the Foreland. In particular, during the late Miocene (late Tortonian to early Messinian) a siliciclastic sedimentary wedge above the moving thrust sheets have been deposited. These basins are characterized by sedimentation of continental to open marine clastics and shallow-marine carbonates sediments, above an often deformed moving substrate. The basis of the work is a detailed geological mapping, performed at a 1:10.000 scale. The distinction between the main bodies mapped in the field, has been made on the lithological, sedimentological, stratigraphic features (such as depositional trend, lateral and vertical relationships among facies associations), palaeocurrents measurement and study of the imbricated clasts and pebble clusters. During the geological surveys, the main tectonic structures, have been identified, measured and plotted by stereonet diagrams. Detailed sedimentological log in key areas for the definition of the stratigraphic sequence and the main depositional environments have been measured. The measurement of these sections is accompanied by a collection of 45 samples for micropaleontological analysis. For the classification of each sedimentary bas

VARIABILITY OF DEPOSITIONAL SETTING ALONG THE NORTH-WESTERN SICILY CONTINENTAL SHELF (ITALY) DURING LATE QUATERNARY: EFFECTS OF SEA LEVEL CHANGES AND TECTONIC EVOLUTION

The geological, geomorphological and sedimentological features of the north-western Sicily continental shelf are here illustrated with the aim to propose a geological model able to explain the Neogene-Quaternary evolution of the Sicilian continental margin in the context of the central Mediterranean region. Above the continental shelf and upper slope the sedimentary succession, showing along the different sectors of the margin considerably variable internal geometry and stratigraphic relationships with the underlying units, is interpreted as a IV order depositional sequence (Late Quaternary Depositional Sequence, LQDS) deposited during the last eustatic change (last 125 ky). The lower boundary of the LQDS is represented by a subaerial erosional surface formed during the last eustatic sea level fall ended in the LGM (20-18 ka). This unconformity lies above a seaward dipping Pleistocene succession whose depositional architecture is in turn controlled by Quaternary eustatic sea-level fluctuations. A dense dataset of morphobathymetric and high resolution seismic data allowed to recognize along the continental shelf to bathyal plain system different types of continental shelf with different stratigraphic and morphostructural settings, associated to both large-scale processes and specific factors related to more local control: a) predominantly rocky shelves, both accompanied by a moderate frontal sedimentary prism and with a structural edge, in the structural highs of the Monti di Palermo offshore and around the main rocky headlands (Capo San Vito, Monte Catalfano); b), depositional shelves, in the Castellammare, Palermo and Termini Imerese gulfs, both with a regular seaward deepening of the substrate and with a substrate uplift at the shelf break. We confirm that depositional sequences in this margin are the result of the interaction between sea level changes and sedimentation, but demonstrate that the tectonic activity has played a key role, not only in the creation of different types of continental shelves, but also to determine the different characters of each sequence in different areas. The general tectonic uplift during the Pleistocene, together with the episodic alternation of extensional and compressional events, often with strike-slip component, is responsible for the thickness and facies variation both onland, where residual Pleistocene marine deposits today outcrops, and in the continental shelf, where most of the depositional sequences developed and are now recognized. As well tectonic activity exerted a control on the geomorphological features (e.g. pockmarks and mounds) of the present day coastal areas and shelf-slope system, as well as for the submarine canyons and the mass failure processes

Fluid escape structures in the Graham Bank region (Sicily Channel, Central Mediterranean) revealing volcanic and neotectonic activity

In the Sicily Channel, (Central Mediterranean), two geodynamic processes overlap each other, the Maghrebides- Apennines accretionary prism and the Sicily Channel rift. Moreover, the northwestern sector (Banks sector) is characterised by an irregular seafloor morphology linked to the recent volcanic and tectonic activity.In order to discriminate the role exerted by both the processes in the morphostructural setting of the area we used a dataset of both high and very high resolution single-channel and multi-channel profiles, acquired in the frame of the RITMARE project respectively with CHIRP and sparker, and airgun sources, and high resolution (5 m cell) morpho-bathymetric data. The data allowed us to identify and characterise two areas where different geological features (sedimentary and volcanic) are prevailing. They present fluid escaping evidence, which often appears to be active and generating different types of morphologies (both positive and negative). In the western sector we recognised pockmarks at water depths of 195 to 317 m, with diameters from 25 to 580 m, depths from 1.3 to 15 m, and slope up to 23◦ . They show sub-circular shape in plan-view and reflectors with upward concavity in cross section, and are oriented along a NW-SE trend.The CHIRP and multichannel profiles highlight fluids that affect the Plio-Quaternary succession, especially in areas where the top surface of the Messinian succession is shallower. Conversely, wipe-out acoustic facies were recognised in proximity of: i) extensional faults of Mesozoic age with NW-SE trend; ii) dip/strike slip faults of Cenozoic age with NW-SE, N-S and about NNE-SSW trends, and iii) extensional neo-tectonic faults with NW-SE and NNW-SSE trends. We cannot exclude that they could feed the shallower reservoir producing a mixing between the two. In the eastern sector we recognised a cluster of volcanoes composed of seven cone-shaped structures (SCV1-7), pertaining to a wide area known as Graham Bank. A detailed morphometric analysis of these volcanoes has been conducted: they are up to about 115-160 m high and 500-1500 m wide. Most of them show very strongly inclined flanks with 30◦ of average slope. The SCV2 and SCV3 form the Graham Bank, 3.5X2.8 km wide, elongated in the NW-SE direction. At the top of SCV2 focused seepage plumes were observed in the entire water column, through the CHIRP data, where we calculated that they release, a volume of about 10950 m3 and 43960 m3of gases, respectively. In this work, we present the first results of a data collection that have got as main result the identification and mapping of the fluid escape structures revealing the relationship between the active tectonic with migration of fluids, to be used to assess the Submarine Geo-Hazard in the Sicily Channel. We identified two fluid escape fields whose genesis and evolution appear linked to the neotectonic and volcanic activities respectively, that represent the main controlling factors for the migration of fluid; considering the good correlation between pockmarks and the main identified fault systems. In conclusion, our results suggest that the degassing of fluids in this region is rooted at depth, and is mainly aligned with the NW-SE dip/strike slip fault systems, repeatedly reactivated, and linked to the volcanic activity.peer-reviewe

Fluid escape structures revealing volcanic and tectonic activity in the Graham Bank (Sicily Channel)

The Graham Bank (NW Sicily Channel, Central Mediterranean) is characterised by a complex seafloor morphology, where morphostructural highs, submarine plain, escarpments, and negative and positive relieves indicate a complex structural setting and the occurrence of seepage fluids. New high-resolution acoustic data (multibeam, Chirp profiles) and multi-channel profiles, allowed us to differentiate two main morphological sectors, and to identify several pockmarks and mounds linked to fluid escape phenomena. The eastern sector, corresponding to the volcanic edifices of the Graham Bank, is characterised by volcanic context with rough morphology, several mounds, focused seepage plumes and magmatic acoustic substrate, all related to the activity forming both the Graham Bank and the new volcanic cones here identified. The western sector displays a generally flat morphology dominated by Late Pleistocene-Holocene outer shelf deposits, where mounds and pockmarks with sub-circular and ellipsoidal shapes, V- to U-shaped in cross-section, are the prevailing features indicating the migration of fluids to the seafloor. These two areas are separated by a vertical deep fault forming a deeply incised channel with NW-SE direction. The latter is bordered by steep walls forming fault escarpments, which shed the eroded materials to the adjacent lower slope and deep-water zones. The overall morphostructural setting suggests a tectonic control in the morphological conformation of the seabed and in the distribution of both pockmarks and mounds. The aligned mounds have both NW-SE and NNW-SSE orientation, sometimes extending several hundred metres and forming hummocky surfaces. The aligned pockmarks are strictly comparable to the orientation of the faults related to the most recent tectonic activity. The good correlation between fluid escape structures and the main fault systems involving the kilometric sedimentary cover suggests that the degassing of fluids is rooted in depth revealing that extensional tectonics acts with very deep subvertical recent faults developing along and reactivating the Cenozoic (both Plio-Quaternary and Messinian) and Mesozoic tectonic systems.peer-reviewe

Volcano- and neoectonic-related slope failures in the north-western Sicily Channel (Central Mediterranean Sea) : implications for understanding and assessing geohazard risk

The southern Sicily coasts represent an important contribution to Italian tourism and marine geological processes in the Sicily Channel could pose a significant risk to neighbouring populations and goods. In this work, we are presenting the first results of the data collection that allowed us to identify and map several geological elements that can be used to assess submarine geohazards in the Sicily Channel. By using multibeam data and high-resolution seismic reflection profiles acquired during the ACUSCAL 2015 Cruise, we defined the characteristics of the morphostructural highs, and the morphology of slope failures and the stratigraphy of the mass transport deposits (MTD).peer-reviewe

Rapporto tecnico sulle attività della Campagna Oceanografica “ACUSCAL 2015”

La campagna oceanografica “ ACUSCAL 2015 ”, si è svolta a bordo della N/O “Minerva Uno” è finalizzata alla raccolta di informazioni necessarie ad approfondire le conoscenze richieste dalla "Marine Strategy" dell’Unione Europea. Tale conoscenza sull’ecosistema in cui le risorse ittiche pelagiche vivono è fondamentale per poter implementare la politica di gestione sostenibile di queste ultime. In tale contesto si inquadra il progetto di ricerca RITMARE; con la sottoattività dal titolo: Ecologia di specie ittiche pelagiche e potenziale riproduttivo (SP2-WP1-A3 Potenziamento delle campagne scientifiche di acquisizione di informazioni indipendenti dalla pesca sulle risorse

Subaerial exposure and drowning processes in a carbonate platform during the Mesozoic Tethyan rifting: The case of the Jurassic succession of Western Sicily (central Mediterranean)

The Liassic carbonate platform succession outcropping at Monte Maranfusa (central Western Sicily) consists of a shallowing-upward sequence of peritidal carbonates, with Jurassic to Paleogene pelagic limestone and siliciclastic Tertiary covers above. The cyclic sequences of subtidal wackestones/packstones, intertidal microcrystalline carbonates with bird's-eye pores, and supratidal bioclastic grainstones are interbedded with dark layers of the following composition: 1) dark-gray, compact, and well-cemented limestone with blackish clasts, interpreted as calcretes (a type of carbonate soil) and 2) reddish calcite laminae, deformed by elongated cavities, filled with vadose silt, interpreted as paleokarst. This succession is crossed by almost vertical faults, of the Late Liassic to Miocene, which often coincides with neptunian dykes, filled by several generations of Toarcian-Early Miocene pelagic sediments. Another system of dykes, known as neptunian sills, filled by injected Upper Lias-Dogger pelagic sediments, lies parallel to the stratification. The parallel dykes were caused by the flexure of the platform during the Jurassic and presumably by a planar slip in the carbonate rocks, whereas neptunian dykes are caused by faulting episodes. Here, we present evidence that the dark layers in the Liassic succession of Monte Maranfusa, previously described by many authors only as parallel dykes, can actually be interpreted as a) neptunian sills, b) pedogenic calcretes, and c) paleospeleothems. Therefore, we found evidence of exposure/flooding intervals in the evolution of the carbonate platform during the Liassic, linked to different pulses in both the subsidence/tectonic activity and the sea-level oscillations. At the top, Fe-Mn crusts (hardgrounds) seal the carbonate platform succession, which is in turn overlain by condensed pelagic deposits, confirming its drowning during rifting processes

Fluid escape structures in the north Sicily continental margin

High resolution and multichannel seismic profiles coupled with multibeam echosounder (seafloor relief) data, acquired along the northern Sicily continental margin (southern Tyrrhenian Sea), document the occurrence of mound and pockmark features, revealing fluid escape processes. Along this margin, morphology of the high-gradient continental slope is irregular due to the presence of structural highs, slope failures and canyons, and is interrupted by flat areas at a mean depth of 1500 m. Seismostratigraphic analysis tools and methods were used to identify fluid escape structures and to work out a classification on the basis of their morpho-acoustic characteristics. The detailed 3D bathymetric chart was used to define the top view morphologic features and their areal distribution. With the aim to evaluate the geochemical content of fluids, we collected a 2.3 m long sediment core in correspondence of a pockmark at a depth of 414 m. Pore waters were sampled every 10 cm and analysed in relation to their conductivity (EC) and composition (δ18O, δD, Li, Na, K, Mg, F, Cl, Br, NO3, SO4). The new data show the occurrence of different types of structures with highly contrasting seismic and morphologic signatures, both dome-type and concave-upward structures. The latter have a characteristic circular shape and are known as pockmarks. Morphobathymetric, stratigraphic and structural data suggest that these structures occur along fault planes, mainly associated with diagenetic carbonates and fluid venting activity. Pockmarks could be the result of both fault and landslide structures, as they appear aligned along a straight direction and occur in proximity of the slope, and are associated with slope instabilities. The structural features are possibly associated with the recent tectonics mapped on-land as well as the widespread seismicity of the margin. Geochemical features reveal that pore water is slightly enriched in heavy isotopes with respect to Mediterranean seawater, while the distribution profiles of EC, ion concentration (Cl, SO4, Na, K, Mg, Ca), ion/Chloride ratios (Na/Cl, K/Cl, Ca/Cl, Mg/Cl and Alk/Cl) seem to indicate the existence of an external source of fluids and the occurrence of sediment-fluids interaction processes. A possible mechanism causing pore water freshening could be the destabilisation of gas hydrates