Aspetti geologici, stratigrafici e paleogeografici

Aspetti geologici, stratigrafici e paleogeografici delle rocce
evaporitiche triassiche del Bacino Lombardo
F. Jadoul*, L. Calabrese**, G.M. Orlandi*** e F. Berra*
* Università degli Studi di Milano – Dipt. di Scienze della Terra “A. Desio” – via
Mangiagalli, Milano - [email protected]
** Geologo libero professionista – Piazzetta Mauri 2, Bologna
*** Studio associato di geologia Spada – via Donizetti n° 17, Ranica (BG) –
[email protected]
Sommario
Il presente articolo si propone di fornire un inquadramento generale sugli aspetti geologici,
stratigrafici e paleogeografici delle evaporiti triassiche del Bacino Lombardo.
La prima parte dell’articolo illustra le principali caratteristiche stratigrafiche di tali rocce
evaporitiche, con riferimenti, alla distribuzione geografica, principali litologie e organizzazione
delle strutture sedimentarie, fino ad una sintesi paleografica del Sudalpino occidentale del Carnico
superiore. Durante questa età geologica, nell’area alpina, si ebbe il più consistente ed esteso
accumulo di evaporiti dell’intera Era Mesozoica .
La seconda parte analizzano , le principali lenti evaporitiche carniche, contenute nella Formazione
di San Giovanni Bianco, affioranti in Provincia di Bergamo: Lovere, Dossena e Santa Brigida. Di
queste lenti viene fornito un inquadramento geologico - strutturale di dettaglio e vengono analizzati
alcuni aspetti peculiari macro e microscopici.
Abstract
This article illustrates an overview on the geology, stratigraphy and paleography of the Lombardy
basin during the Triassic, when evaporitic rocks were deposited during important and regional
events of sea level regressions and climate aridity.
The first part describes the main stratigraphic features of the evaporitic deposits in terms of ,
geographic distribution, lithological and sedimentological characteristic. The paleogeographic
evolution of the Lombardy basin during the Late Carnian and the deposition of San Giovanni Bianco
Formation is described.
The second part deals with the analyses of the main Carnian evaporitic deposits studied in several
stratigraphic sections and in quarries of the Bergamasc Alps (Lovere, Dossena and Santa Brigida) A
geological synthesis with the description of the main, structural and sedimentological aspects, from
large to very small scale is provided.
1. Introduzione
Le rocce evaporitiche sono, dal punto di vista meccanico, rocce tenere, facilmente
alterabili ed erodibili per azione delle acque; come tali sono spesso fonte di gravi
problematiche sia per le opere ingegneristiche che in materia di difesa del suolo
(subsidenza e/o rigonfiamento del terreno, cedimenti e collassi di vecchie miniere
dismesse, ecc.).
I gessi e le anidriti presenti nel Comune di Santa Brigida, oggetto degli studi e delle
opere di consolidamento trattate dal presente convegno, costituiscono una delle
lenti evaporitiche presenti nella Formazione di San Giovanni Bianco, una tipica
unità stratigrafica di età Carnico Superiore estesa in tutto il Bacino Lombardo.
La particolarità delle caratteristiche geomeccaniche delle evaporiti è diretta
funzione della loro natura.
I depositi evaporitici si formano preferenzialmente solo in aree confinate ,
caratterizzate da condizioni climatiche particolari, cioè nelle quali si generano
fluidi ipersalini, a causa dell’intensa evaporazione e da un carente afflusso di
acque marine a salinità normale o di acque dolci tale da contrastare il progressivo
incremento della salinità.
L’evaporazione proogressiva di acqua marina provoca la precipitazione di una
successione ordinata di minerali a solubilità crescente, a partire dai carbonati fino
ai sali di potassio.
L’evaporazione totale di una colonna di 1000 m di acqua mare crea poco più di 15
metri di depositi evaporitici tra cui: 0,2 m di carbonato di calcio, 1 m. di gesso, 12
metri di cloruro di sodio e circa 2,5 m. di sali di potassio. La presenza in natura di
depositi evaporitici di spessore elevato (parecchie decine\centinaia di metri) non
può essere spiegato con un solo ciclo di evaporazione del bacino contenente acqua
marina , ma indica piuttosto periodi di tempo lunghi in cui si sono alternati apporti
di acqua salata ed episodi di evaporazione.
I minerali evaporitici più comuni e maggiormente presenti in natura sono: gesso,
anidrite e salgemma ed in misura molto minore la calcite.
Per la formazione di evaporiti è necessario un delicato equilibrio ambientale e la
concomitante azioni di vari fattori per ottenerne spessori significativi. L’evoluzione
che tali rocce subiscono nella loro storia geologica dopo la loro formazione è
altrettanto importante per quanto riguarda le caratteristiche che queste rocce
assumono alla fine della loro storia e alle possibili interferenze con le opere
ingegneristiche ed alle criticità in materia di difesa del suolo.
Il presente articolo si propone di caratterizzare alcune successioni miste costituite
da gessi ed anidriti da un punto di vista geologico-stratigrafico e paleogeografico,
con particolare attenzione ai depositi evaporitici del territorio bergamasco.
Nella prima parte dell’articolo viene analizzato il contesto geologico-stratigrafico
delle evaporiti triassiche del bacino lombardo, dalla loro distribuzione attuale, alle
caratteristiche sedimentologiche, fino alla ricostruzione paleogeografica.
Nella seconda parte vengono descritte le caratteristiche delle principali lenti
gessoso-anidritiche della Provincia di Bergamo (Lovere, Santa Brigida e Dossena)
dal contesto geologico generale alle principali strutture sedimentarie, microfacies,
fino all’influenza di tali variabili sul comportamento geomeccanico.
2. Aspetti geologico-stratigrafici delle evaporati triassiche lombarde
In quasi tutte le varie successioni di rocce sedimentarie che documentano il periodo
Triassico delle Alpi Meridionali lombarde sono presenti corpi rocciosi contenenti
evaporiti che si ritrovano in diverse lenti e ben definite posizioni strtatigrafiche
della successione sedimentaria (fig 1). Questi corpi hanno costituito degli orizzonti
di riferimento (marker stratigrafici) ben precisi utilizzati, sin dalla fine del 1800,
dagli studiosi della catena alpina e sono stati motivo di interesse per le comunità
locali per scopi pratici, come la coltivazione a fini industriali di gesso ed anidrite.
Questi livelli evaporitici sono la testimonianza di ambienti, assai diversi da quelli
odierni montani, caratterizzati da mare caldo e basso e piane costiere assolate che
si estendevano dove oggi si ergono le Alpi
Gli strati più antichi in cui sono presenti livelli evaporitici appartengono alla
Carniola di Bovengo e risalgono alla parte basale dell’Anisico ovvero a circa 240
milioni di anni fa. Approssimativamente 20 milioni di anni dopo questa prima
deposizione di evaporiti se ne verificò una seconda, più importante per estensione,
e ben riconoscibile nell’articolata associazione di rocce carbonatico-argillose ed
evaporiti tipiche della porzione superiore della Formazione di San Giovanni
Bianco (età Carnico Superiore).
La presenza di piccole lenti di rocce evaporitiche è stata rilevata anche nella parte
basale della Formazione delle Arenarie della Val Sabbia (Carnico) (Sondaggio S.
Gallo, Garzanti ed alii, 1995) e nel Calcare di Zu superiore (Jadoul at alii, 2004,
GALLI ET AL., 2007), ma si tratta di livelli di spessori estremamente limitati e
senza continuità laterale, non comparabili per estensione e spessore con i due livelli
evaporitici di cui sopra.
Le evaporiti triassiche lombarde si depositarono in un bacino sedimentario
estremamente dinamico ed articolato, caratterizzato da cambiamenti ambientali sia
nel tempo sia nello spazio, documentati dalla presenza di oltre 20 unità
litostratigrafiche tra il Triassico inferiore e il Triassico superiore (fig. 1).
Fig. 1: Schema dei rapporti stratigrafici della successione triassica delle Prealpi Bergamasche
con individuazione delle principali lenti evaporitiche (da Carta geologica 1:50.000 della
Provincia di Bergamo, modificato)
Fig. 1:Simplified stratigraphic setting of the Bergamasc Alps during the Triassic. The location of
the major evaporitic deposits is shown (modified from Carta geologica 1:50.000 della
Provincia di Bergamo.)
Gli affioramenti di queste rocce evaporitiche all’interno delle formazioni del Trias
nelle Alpi lombarde si localizzano nel settore della bassa Val Camonica e della
media e alta Val Brembana (fig. 2).
Fig. 2: Distribuzione delle due principali unità evaporitiche (Formazione di San Giovanni
Bianco e Carniola di Bovegn)o tra i laghi di Como ed Iseo, con localizzazione delle
principali lenti di evaporiti (dati tratti dalla “Carta geologica della Lombardia
1:250.000”, modificati)
Fig. 2: Simplified distribution of the outctops of the San Giovanni Bianco and Carniola di
Bovegno formations between Como and Iseo lakes. Position of the major evaporitic
outcrops is shown. (from “carta geologica della Lombardia 1:250.000”, mod.)
Nella Carniola di Bovegno le lenti evaporitiche significative sono tutte ubicate
nella bassa Val Camonica nel settore nord del Lago d’Iseo (Costa Volpino e
Pisogne). Si tratta sia di anidriti (anidrite compatta, nota come “volpinite”) sia di
gesso, oggetto di escavazione da diverso tempo. La deposizione di queste lenti
evaporitiche è avvenuta in piane costiere caratterizzate da forte evaporazione
(sabkha), condizioni analoghe a quelle attualmente presenti nel Golfo Persico
(Curtis et al., 1963).
Le lenti della Formazione di San Giovanni Bianco sono più diffuse e frequenti
nelle prealpi lombarde ed affiorano nella Val Brembana medio-superiore presso
Dossena e Santa Brigida. Altri affioramenti facenti capo sempre alla Fm. di S.
Giovanni Bianco sono presenti in val Grande, presso S. Giovanni Bianco e lungo la
galleria mineraria Gorno-Arera che corre adiacente alla Faglia del Grem
(Rodeghiero e Vailati, 1977) nella maggior parte dei casi si tratta di lenti di
estensione limitata e fortemente tettonizzate.
Nel caso unico della zona dell’alto Lago di Iseo (Pisogne), sono presenti lenti di
evaporiti sia nella Formazione di San Giovanni Bianco (sotto la Corna Trenta
Passi) sia nella Carniola di Bovegno. La Carniola di Bovegno è stata spesso
intensamente deformata durante le fasi di formazione della catena alpina, pertanto i
dati stratigrafici su questa unità sono molto frammentari e non consentono una
ricostruzione dettagliata del bacino di deposizione di questa unità.
Le conoscenze sugli ambienti di deposizione della Formazione di San Giovanni
Bianco e associate evaporiti sono invece molto più ampie. Garzanti et alii (1995)
forniscono una ricostruzione particolarmente dettagliata dell’architettura
stratigrafica della Formazione di San Giovanni Bianco (fig. 3a).
Gli intervalli evaporitici sono diffusi nella porzione superiore della formazione e
presentano uno spessore fino a 60-80 metri e localmente anche maggiori, ma con
marcata discontinuità laterale. Bisogna sottolineare che la mancanza di
affioramenti sufficientemente estesi rende difficoltosa la ricostruzione dei rapporti
stratigrafici laterali di questa porzione della successione sedimentaria; a scala
regionale è possibile notare che verso i settori nord-orientali (Val Camonica) le
facies evaporitiche vengono sostituite progressivamente da depositi carbonatici.
Fig. 3: a) Variazioni litologiche e di spessori della Formazione di San Giovanni Bianco nelle
Prealpi Bergamasche (Garzanti et al. 1995, modificata) b) Ricostruzione paleogeografica
del Subalpino centrale durante la deposizione dei gessi della Formazione di San
Giovanni Bianco (Garzanti et al. 1995, modificata)
Fig. 3: a) Fence diagram showing vertical and lateral distribution of diferent facies of the S.
Giovanni Bianco Fm. in the Bergamasc Alps (from Garzanti et al. 1995, mod) b)
Palegeographic map of the Southern Alps of Lombardy during the deposition of the
evaporitic deposit of S. Giovanni Bianco Fm. (from Garzanti et al. 1995, mod
)
Sulla base della ricostruzione stratigrafica si può ipotizzare l’assetto
paleogeografico durante la deposizione della Formazione di S. Giovanni Bianco
(Carnico superiore, circa 225 Ma), con i relativi ambienti di deposizione (fig 3b).
Il territorio lombardo era caratterizzato da terre emerse nel settore meridionale e da
una fascia orientata circa NO-SE, che occupava la Val Brembana, la media e bassa
Val Seriana, la Val Trompia e la Val Sabbia, in cui si sviluppavano le piane
costiere a sedimentazione evaporitica. Nel settore di nord-ovest, in una ristretta
parte dell’alta Val Brembana, nell’alta Val Seriana e nella Val Camonica, si
estendevano le lagune e il mare aperto caratterizzato dallo sviluppo di piattaforme
carbonatiche
Le caratteristiche paleogeografiche degli ambienti deposizionali di questa porzione
di Triassico Superiore sono confrontabili con gli ambienti attualistici del Golfo
Persico. La parte araba di questo golfo è dominata da un clima semi-arido in cui la
fascia di transizione tra la terraferma e il mare è caratterizzata da apparati fluviodeltizi raramente attivati in occasione di saltuarie piene (uadi), da roventi piane
costiere con croste saline diffuse (sabkha) e da una rampa che degrada dolcemente
nel Golfo Persico dove in prossimità della costa di ha un’intensa produzione di
fango e particelle carbonatiche.
L’esiguità degli affioramenti contenenti rocce evaporitiche in Prealpi Lombarde
non dipende soltanto dalle particolari caratteristiche dei ristretti ambienti
deposizionali originari ma pure dalle fasi di strutturazione della catena alpina (ben
dopo il periodo deposizionale del Triassico). Le deformazioni tettoniche durante
l’orogenesi alpina furono responsabili della frammentazione e del dislocamento
della successione sedimentaria accumulatasi fino a quel momento e che quindi
comprendeva, tra l’altro, la Carniola di Bovegno e la Formazione di San Giovanni
Bianco. In particolare, i livelli evaporitici, grazie all’elevata plasticità che
acquisirono quando furono sottoposti agli sforzi tettonici, costituirono i piani di
scorrimento utilizzati in preferenza dalle falde in movimento a causa della loro
scarsa resistenza meccanica.
Il risultato finale fu che le evaporiti triassiche, oltre che smembrate e deformate,
subirono anche processi di trasformazione mineralogica a causa delle più elevate
temperature e pressioni a cui furono sottoposte e per i fluidi circolanti lungo le
fratture, faglie e piani di sovrascorrimento.
In fig. 4 viene illustrato il rapporto tra gli affioramenti dei livelli evaporitici della
Formazione di S. Giovanni Bianco ed i lineamenti strutturali principali delle Alpi
bergamasche. Si può osservare che molti affioramenti si situano in prossimità di
importanti sistemi di discontinuità e scollamento tettonico.
Questo rapporto è ancor meglio apprezzabile attraverso la sezione geologica di fig.
5. La sezione, che ha un andamento circa S-N ed attraversa la media e alta Val
Brembana, mostra la struttura nel sottosuolo dei corpi carbonatici, evidenziando
che le lenti evaporitiche vengono ad ubicarsi in intervalli molto complicati e
tettonizzati a causa di importanti contatti tettonici.
Fig 4: Affioramenti della F. di S. Giovanni Bianco, con lenti evaporitiche, in rapporto ai
principali elementi strutturali (da Carta geologica 1:50.000 della Prov. di Bergamo,
rielaborata)
Fig. 4: Simplified geographic distribution of the San Giovanni Bianco Formation. Location of
major faults and evaporitic outcrops is shown (from Carta geologica 1:50.000 della prov. di
Bergamo, modified)
La sezione geologica evidenzia tre livelli con presenza di gessi: il primo, più a
nord, è presso Santa Brigida, nelle vicinanze della faglia Valtorta-Valcanale; il
secondo è presso Dossena, ed il terzo a San Pellegrino Terme, nel sovrascorrimento
del Pizzo di Spino.
gessi
Fig. 5: Sezione geologica nord-sud lungo la Val Brembana, con localizzazione delle principali
lenti di gessi (da Carta geologica 1:50.000 della Provincia di Bergamo, modificata)
Fig. 5: N – S geological cross sections along Val Brembana. Location of main evaporitic lenses is
shown. (from Carta geologica 1:50.000 della Prov. di Bergamo, mod.)
3. Principali lenti evaporitiche del Triassico superiore del Bacino
Lombardo
Il presente paragrafo si propone di focalizzare alcuni aspetti geologici, stratigrafici
e sedimentologici delle principali lenti di gesso del Triassico superiore,
appartenenti alla F. di San Giovanni Bianco, nel Bacino Lombardo ed in particolare
in Provincia di Bergamo nelle cave di Lovere, Dossena e Santa Brigida.
3.1.
I gessi di Lovere
Presso Lovere (Val Camonica) è presente una grossa lente di gesso di spessore
superiore a 150 metri, oggetto di attività estrattiva a cielo aperto in passato,
attualmente abbandonata. Lo spessore elevato di queste evaporiti è probabilmente
legato a raddoppi tettonici. La lente è prevalentemente costituita da gessi
fittamente laminati ai quali si intercalano livelli dolomitici scuri con laminazioni
stromatolitiche (fig. 6). I livelli dolomitici, di spessore fino a circa 50 cm, si
presentano spesso boudinati, a causa della diversa competenza dei livelli
evaporitici (più plastici) rispetto alle dolomie (più rigide). Inoltre è presente un fitto
reticolo di fratture e di cavità che attraversano gli strati carbonatici scuri riempite
da anidrite cristallina bianca.
Fig. 6: Foto dei gessi di Lovere presso la cava abbandonata: è ben visibile l’alternanza di gessi
laminati con intercalati livelli dolomitici scuri (larghezza della foto circa 3 metri)
Fig. 6: Abandoned gypsum quarry at Lovere: laminated gypsum (white) alternates with dark grey
dolomitic beds (width of the picture about 3m).
L’alternanza di livelli di evaporiti e di dolomie stromatolitiche indica l’alternarsi di
periodi caratterizzati da forte evaporazione durante i quali si depositavano gessi e
momenti in cui le acque erano meno sovrassature in solfati, tanto da permettere la
crescita dolomie laminate stromatolitiche planari (microbialiti) in ambienti di
scarsa profondità (da subtidale sino a sopratidale”)
Queste alternanze litologiche registrano quindi periodi a più forte evaporazione
seguiti da immissione di acque meno salate che favorirono la deposizione di
dolomie, sostituite da nuova precipitazione di sali con il proseguire
dell’evaporazione. Questa alternanza tra fasi di evaporazione e nuovi apportiimmissione di acque marine consente di spiegare gli spessori molto elevati delle
evaporiti presenti nelle successioni sedimentarie, Infatti gli spessori
pluridecametrici di evaporiti misurati in varie cave non possono essersi motivati
formati con un solo ciclo di evaporazione di un piccolo bacino costiero la cui
profondità era verosimilmente inferiore allo spessore complessivo della serie
evaporitica..
Affioramenti di gessi carnici sono presenti anche a sud dell’abitato di Lovere,
lungo la costa settentrionale del Lago d’Iseo. Queste lenti di gesso sono in gran
parte sotterranee ed affioramenti limitati sono presenti lungo la costa del lago
presso Castro. La presenza di queste lenti di gesso ha causato problemi sia nella
costruzione delle gallerie lungo la sponda del lago d’Iseo sia per la stabilità di
alcuni edifici presenti presso l’abitato di Castro. La circolazione di acque nei corpi
rocciosi soprastanti queste lenti di gesso ha infatti indotto fenomeni di dissoluzione
delle evaporiti, con sviluppo di cavità e cedimenti.
3.2.
Le lenti evaporitiche di Dossena
Anche i gessi e le anidriti affioranti nel territorio del Comune di Dossena, nella
media valle Brembana, appartengono stratigraficamente alla F. di San Giovanni
Bianco. I tre principali affioramenti (fig.8) di solfati di calcio di Dossena sono stati
di intensa coltivazione negli ultimi 60 anni: cava inattiva di Bretta (vecchia cava
Bassanelli) , la cava Ronco-Valcanali (ex soc. GEDO ora gestita da Bassanelli). In
queste cave la componente gessosa è presente, di regola, nella parti più
superficiali delle lenti, con spessori variabili da pochi metri sino a oltre 20 metri.
L’assetto geologico dell’area di Dossena è relativamente semplice: la struttura
generale è quella di una monoclinale, immergente a sud, costituita da formazioni
del Triassico medio e superiore.
Le lenti evaporitiche si rinvengono, però, presso la terminazione di questa struttura
omogenea, nei pressi del retroscorrimento della Dolomia Principale del Monte
Zucco: si tratta, in questo caso, di un’area molto complessa, con presenza di diffuse
deformazioni a carattere sia duttile sia fragile.
In particolare vari sistemi di pieghe interessano le lenti evaporitiche e le porzioni
più plastiche delle Formazioni di San Giovanni Bianco e di Gorno.
La sezione geologica di seguito riportata (fig. 7), tratta dal nuovo Foglio Clusone
del progetto CARG, illustra la situazione sopra descritta.
L’altro elemento di grande importanza ed interesse evidenziato in Fig. 7 e
visualizzato anche dalla carta geologica schematica (fig. 8) è la grande diffusione e
la notevole concentrazione di lenti evaporitiche nei dintorni di Dossena.
Fig. 7: Sezioni geologica nord-sud attraverso il territorio di Dossena con ubicazione delle lenti
evaporitiche (da: CARG Regione Lombardia – foglio Clusone, modificato)
Legenda: ANG: Calcare di Angolo – CMR: Calcare di Camorelli – PRZ: Calcare di Prezzo – BUC:
Formazione di Buchenstein – ESI: Calcare di Esino – CLR: Calcare Rosso – BRE: Formazione di
Breno – AVS: Arenarie di Val Sabbia – GOR: Formazione di Gorno – SGB: Formazione di San
Giovanni Bianco – DPR: Dolomia Principale – DZN: Dolomie Zonate – ZOR: Calcare di Zorzino –
ARS: Argillite di Rive di Solto
Fig. 7: N – S geological cross section along the middle Val Brembana. The position of the major
evaporitic lenses is shown. (from CARG Regione Lombardia – figlio Clusone, mod)
La carta (fig. 8) evidenzia tre ampie aree con presenza di gessi ed anidriti in
affioramento e/o subaffioranti. Si tratta di lenti che ricoprono direttamente una
superficie di 55 ettari e che si distribuiscono su un’area interpolata almeno 3-4
volte superiore
Le lenti 1 e 2 si ubicano nella parte sommitale della F. di San Giovanni Bianco.
Sono lenti discontinue, di limitata estensione, e profondamente erose: la scarsità di
affioramenti rende difficile valutare la possibile continuità originaria di queste
lenti. La lente 3 si trova compresa tra due faglie, in un contesto strutturale molto
complesso anche per la vicinanza del lineamento tettonico SSO-NNE di S.
Francesco-M. Pedrozio (fig.8,9) .
DPR
SGB
GOR
SGB
Fig. 8: Carta geologica schematica del territorio di Dossena con individuazione dei principali
affioramenti-lenti evaporitiche (1–cava di Bretta, 2, 3 Cava Ronco)
Fig. 8: Geological map of Dossena area. Location of evaporitic lenses 1 – 2 – 3 is shown.
Le evaporiti di Dossena sono stati oggetto, sin dalla fine della seconda guerra
mondiale, di intensa attività estrattiva sia per il gesso ma, soprattutto, per l’anidrite.
La lente 1, nei pressi dell’attuale campo sportivo comunale (Cava Bretta), è stata
scavata per molti decenni ed attualmente la cava è dismessa e in parte occupata dal
campo sportivo comunale.
La lente 3 è invece ancora oggetto di intensa attività estrattiva (Cava Ronco – Valle
Canali) e rappresenta attualmente, il più importante giacimento di solfato di calcio
attivo della Provincia di Bergamo e sicuramente uno dei maggiori della Regione.
L’attività estrattiva avviene a cielo aperto, con demolizione del materiale con
martellone pneumatico, con gradoni successivi in abbandono e recupero.
Tutte le lenti conservano ancora il contatto di base con la Formazione di S.
Giovanni Bianco in facies tipica, caratterizzato da un’alternanza di siltiti ed
arenarie grigio-verdi e dolomie, spesso ricche di vacuolari (carniole) ed in strati
sottili, con una netta dominanza delle siltiti grigio-verdi.
Il limite stratigrafico di tetto è conservato solo nella Cava Ronco ed è con la
Formazione di Castro: tale limite non è osservabile direttamente sul terreno, per la
presenza di potenti spessori di depositi di copertura al di sopra dei gessi; lo stesso è
stato rinvenuto nei sondaggi effettuati per le analisi giacimentologiche.
La soprastante Formazione di Castro, costituita da calcari grigi e localmente da
brecce vacuolari ocracee dolomitico marnose (carniole) è ben visibile direttamente
sul terreno, sia nei pressi della loc. Tribulina, che lungo la strada Serina-Dossena.
Lo spessore delle lenti evaporitiche non è misurabile nelle lenti 1 e 2 per la
mancanza del contatto di tetto.
Nella Cava Ronco la struttura geologica è molto più complessa, con la presenza di
un raddoppio tettonico della serie con una piega a grande scala, vergente a NO e
adiacente alla faglia di S. Francesco-M. Pedrozio, accompagnata da una serie di
fenomeni plicativi plastici a scala minore in prossimità del nucleo del piegamento
(fig. 9).
Fig. 9: Vista panoramica del fronte di scavo in gesso presso la Cava Ronco – Valle Canali, con
indicazione schematica del complesso assetto tettonico locale.
Fig. 9: Panoramic view of the Ronco – Valle Canali gypsum quatty at Dossena, showing the
complex structural setting and the deformation of the evaporitic succession.
Una stima indicativa ed approssimata dello spessore del gesso è dell’ordine di 8090 metri.
Questo dato è sufficientemente coerente con le indicazioni presenti in letteratura,
anche se si pone verso i limiti massimi indicati nella letteratura stessa.
I materiali affioranti e costituenti le lenti evaporitiche sono per la quasi totalità
gessi grigio-biancastri, in genere fortemente alterati e fratturati.
L’anidrite affiora a giorno solo nella cava Ronco, grazie all’azione di escavazione,
nella parte bassa della cava stessa, presso il nucleo della piega che raddoppia la
serie. Anidrite è stata anche rinvenuta nei sondaggi profondi effettuati presso il
giacimento al di sotto di 20-30 metri di gesso.
Tale struttura sembra confermare l’origine diagenetica del gesso vicino alla
superficie, probabilmente dovuta all’idratazione dell’anidrite, per percolazione e
circolazione di acque superficiali.
Nella porzione di tetto del giacimento le evaporiti sono intercalate / frammiste a
carbonati (calcari e dolomie), molto spesso brecciati e ricristallizzati.
La facies più classica con cui si rinvengono i gessi è costituita da un’alternanza di
lamine chiare e scure (fig. 10).
Fig. 10: Foto dei gessi laminati presso il fronte della Cava Ronco: l’alternanza di laminiti
(ritmiti) grigie è localmente intersecata da tasche e filoni di anidride ricristallizzata di
colore marroncino chiaro.
Fig. 10: Ronco quarry: gypsum with mm thick deformed grey laminae, locally cut by lenses of
recrystallized nut-grey anhydrite
Le lamine hanno spessori da millimetrico a centimetrico e sono costituite da
un’alternanza ritmica di gesso grigio, finemente granulare, con locali fenomeni di
ricristallizzazione, e lamine più sottili, scure, con maggiore sostanza organica
argilla e una tessitura dei cristalli solfatici inferiore.
Queste lamine rappresentano, verosimilmente come le strutture varvate lacustri,
alternanze climatiche periodiche. Non si conosce la periodicità di questi eventi
ritmiti che controllavano le probabili fluttuazioni dei parametri di temperatura e
salinità dei fluidi presenti nel bacino evaporitico (stagionali? annuali? pluriennali?)
Il dato che controllavano l’alternanza di precipitazione di gesso/anidrite e
deposizione di materiali più scuri, più ricchi di sostanza organica di probabile
origine batterica (microbialiti).
In vari punti sono localmente presenti anche lenti di anidrite ricristallizzata che
distruggono le strutture laminate delle evaporiti primarie; le anidriti si trovano
anche in fratture sia strato concordanti che discordanti.
I campionamenti di dettaglio condotti dal Politecnico di Milano e dall’Università
Bicocca – Dipartimento di Scienze Geologiche e Geotecnologie hanno consentito
di analizzare e differenziare quattro facies sedimentarie, in accordo con quanto
sopra indicato: gesso laminato, gesso omogeneo, brecce gessoso-carbonatiche ed
anidrite.
Analisi al SEM hanno consentito di individuare le seguenti composizioni:
Gesso laminato
gesso %
97,63
Anidride %
2,37
Dolomite %
-
Altro %
-
Gesso compatto
Brecce
(inclusi)
Brecce
(matrice)
Anidride compatta
85,58
36,64
14,42
45,62
97,78
0
4,63
83,79
-
Quarzo 0,34
Calcite 17,4
Calcite 2,22
Quarzo 5,66
Magnesite 5,92
Al microscopio ottico è molto facile distinguere gesso ed anidrite, per i differenti
colori di interferenza a nicol incrociati. L’analisi al microscopio dei campioni
raccolti presso la cava Ronco ha permesso di osservare nelle microfacies
interessanti strutture deposizionali ancora preservate e soprattutto modificazioni
dovute a ricristallizzazione diagenetica e le modificazioni mineralogiche delle
evaporiti:
- campioni di anidrite in via di trasformazione in gesso (fig. 11a-b);
- le ritmiti laminari con alternanza di gessi cristallini (con tessitura arenitica) con
abito in prevalenza subidiomorfo tabulare, e livelletti più sottili costituiti da
piccoli cristallini e plaghe di anidrite in matrice debolmente argillosa,
localmente microspatica o con dispersi cristalli di calcite (fig. 11c-d).
Fig. 11: Fotografie al microscopio ottico (microfacies) a-b) campione di anidride in via di
trasformazione in gesso (a - foto a nicol paralleli / b – foto con luce polarizzata) c-d)
gessi, anche con forme tabulari, alternati con veli argillosi e cristalli di calcite (c - foto a
nicol paralleli / d – foto con luce polarizzata)
Fig. 11: Microfacies from Ronco quarry a-b) anhydrite partly transformed into gypsum (a:
parallel; b: cross nicols) c-d) gypsum crystals coverei by thin laminae of clay and calcite (a:
parallel; b: cross nicols)
Di grande interesse risultano anche le strutture deformative plicative (fig.12) che
richiamano le tipiche deformazioni duttili caratteristiche delle rocce sedimentarie
metamorfosate .La geometria più tipica osservata è rappresentata da piegamenti
plastici, spesso ripiegati, visibili a tutte le scale, con presenza di un clivaggio molto
pervasivo, ben visibile soprattutto nelle porzioni anidritiche a grana arenacea.
In molte porzioni sono presenti fenomeni di boudinage dei livelli più competenti
(in genere carbonati di colore scuro) all’interno dei livelli gessosi interessati della
deformazioni plastiche.
Queste strutture deformative sono spesso estremamente complesse, perché generate
oltre che da fenomeni tettonici anche da trasformazioni diagenetiche molto intense
, spesso sviluppatesi in fasi successive, che hanno portato alla formazione di plaghe
di gesso o anidrite bianca spatica .
Fig. 12: Foto di strutture deformative in gesso ed anidride presso la Cava Ronco
Fig. 12: Ronco quarry: deformed beds of gypsum and anydrite
3.3.
Le miniere sotterranee di gesso ed anidride di Santa Brigida
I gessi di Santa Brigida, come precedentemente affermato, appartengono alle lenti
evaporitiche incluse nella Formazione di San Giovanni Bianco (Carnico superiore)
(fig. 1).
L’assetto strutturale e le relazioni stratigrafiche tra le formazioni nell’area di studio
mostrano che i gessi sono stati coinvolti nelle deformazioni tettoniche conseguenti
alla presenza di importanti sovrascorrimenti che si sviluppano regionalmente nel
settore ad ovest di Santa Brigida.
In particolare, immediatamente ad ovest dell’abitato, in corrispondenza della strada
che collega Santa Brigida a Cusio, si individua il contatto tettonico immergente
verso ovest che ha portato la Dolomia Principale (DP) (Norico), che costituisce le
cime del Monte Disner e del Pizzo Cusio, a sovrascorrere sui terreni più antichi
della Formazione di San Giovanni Bianco (SGB), che formano il substrato dei
versanti sui quali si sviluppano Santa Brigida, Bindo e Averara (fig. 13).
Fig. 13: Vista panoramica del territorio di Santa Brigida con individuazione dei principali
contatti tra le diverse formazioni geologiche
Fig. 13: Panoramic view, from east to west, of Santa Brigida, showing the main stratigraphical
and tectonic boundaries.
In questi versanti, morfologicamente meno acclivi e più morbidi, i gessi affiorano
in corrispondenza del nucleo di una blanda sinclinale col fianco di sud-est poco
inclinato e quello di nord-ovest verticalizzato. La sinclinale è tagliata da una
faglia in corrispondenza del contatto tra le lenti di evaporiti e le facies carbonaticomarnose della Formazione di San Giovanni Bianco. Verso nord la sinclinale è
limitata da un sistema di faglie ad andamento circa est-ovest che portano in
affioramento e a contatto con la Formazione di San Giovanni Bianco una scaglia
di Dolomia Principale e, più a nord, le formazioni del Calcare di Esino (LadinicoAnisico sup.) e del Calcare di Angolo (Anisico medio-sup.).
Gli affioramenti dei gessi sono generalmente scarsi e coincidono con i fronti di
ingresso delle tre cave presenti nel territorio di Santa Brigida; i processi di
alterazione meteorica (frequenti le strutture carsiche di dissoluzione, tipici i rillen
karren, e l’accumulo di prodotti del disfacimento dei gessi), insieme alla
deformazione tettonica, hanno spesso obliterato le strutture sedimentarie originarie
e la maggior parte delle osservazioni sedimentologiche sono possibili sulle pareti
dei tunnel all’interno delle cave, dove sono conservati affioramenti relativamente
“freschi” e alterati dalle sole acque di circolazione sotterranea.
In corrispondenza del fianco nord della sinclinale, in prossimità dell’abitato di
Santa Brigida, i livelli evaporitici vengono a giorno e sono stati oggetto di intensa
coltivazione (cava di Carale , fig. 14a); in questo affioramento, verso nord (lato
destro della foto), i gessi sono in contatto tettonico con facies marnosocarbonatiche. Lo spessore complessivo della lente è di circa un centinaio di metri.
Gli strati gessosi si estendono nel sottosuolo e all’interno del versante fino a circa
150-200 m, dove il fronte di sovrascorrimento delle dolomie è stato intercettato da
un sondaggio in avanzamento.
Fig. 14: Foto dell’imbocco della Cava Carale: a) vista in ampio dell’imbocco con parete di
affioramento dei gessi. b) dettaglio dell’imbocco
Fig. 14: Carale abandoned gypsum quarry a) outcrop of gypsum close to the entrance b) detail of
the gypsum lens
Malgrado i livelli evaporitici siano stati profondamente deformati e in parte
scompaginati è ancora possibile osservare alcune strutture riconducibili a quelle
originarie deposizionali; in alcuni casi si può apprezzare la stratificazione subverticale, caratterizzata da livelli distinguibili sulla base delle variazioni litologiche
e tessiturali, spesso espresse da bande di colore generalmente centimetrichemillimetriche, più frequentemente dal diverso comportamento alla deformazione
(fig. 14b). Localmente queste bandature e le laminazioni sono molto sviluppate, i
livelli bianchi sono costituiti da gesso da microcristallino a mediamente cristallino
(granuli di dimensioni massime di circa 1-2 mm) mentre in grigio o, quando alterati
in ocra, si presentano i livelli di gesso con “impurità (fig. 15a); queste strutture
possono testimoniare la preservazione della ritmicità deposizionale (orizzonti chiari
scuri) connessa agli eventi climatici periodici già menzionati per le ritmiti presenti
nella succesioen evaporitica di Dossena .
Negli affioramenti di Santa Brigida si possono osservare anche orizzonti
dall’aspetto caotico caratterizzati da plaghe irregolari di anidrite grigia granulare,
plaghe bianche di anidrite-gesso ricristallizzati e con inclusi dolomitici scuri
deformati e fratturati (fig. 15b) e, generalmente all’interno delle cave, patine
ocracee (probabilmente ossidi e/o solfuri depositati dalle acque sotterranee, fig.
15c).
Fig. 15: Particolari dei gessi di Santa Brigida: a) caratteristica struttura laminata b) orizzonti
carbonatici caotici c) patine di solfuri
Fig. 15: details of the evaporitic deposits at Santa Brigida a)laminated gypsum b) deformed
carbonatic beds c) brown sulphur
4. Considerazioni conclusive
I pochi dati bibliografici disponibili dai pochi studi sulle evaporiti triassiche del
Bacino Lombardo consentono di formulare solo considerazioni in merito alle
principali peculiarità di queste rocce e sulla loro importanza sia in ambito
geologico sia ingegneristico.
¾ Quando si depositò durante il Carnico superiore l’articolata successione
silicoclastico-carbonatica-evaporitica caratteristica della Formazione di San
Giovanni Bianco era in atto l’inizio di un’importante evento documentato da
cambiamenti climatico-paleogeografici connesso a un progressivo
cambiamento geodinamico tetideo (Jadoul et al., 1992). Tale evento porterà,
per stadi progressivi, alla frammentazione del megacontinente Pangea e poi
all’individuazione del braccio di mare profondo ed aperto della Tetide
mesozoica Alpina, dalla cui successiva chiusura, a partire dal Cretacico, si
individuerà l’orogene alpino.
¾ Le evaporiti triassiche, esclusivamente solfatiche (in quanto in quanto prive
della sequenza dei cloruri), rientrano in un modello deposizionale molto simile
a quello di lagune costiere moderatamente ipersalinari (modello salina) in un
contesto di clima arido ed ambiente costiero circostante aree continentali
peneplanate; (Warren & Kendal 1985). Tali lagune dovevano essere
semiconfinate,
per
consentire
un’indispensabile
evaporazione
e
contemporaneamente garantire un apporto di fluidi (che si ritiene
essenzialmente di origine marina) (Warren, 1989, 1999. Questi ambienti
deposizionali dovevano essere localizzati e sufficientemente subsidenti, per
¾
¾
¾
¾
¾
garantire l’accomodamento necessario per un accumulo pressoché continuo e
ciclico di eventi deposizionali di solfati calcici.
La distribuzione delle lenti evaporitiche sembra evidenziare, durante il Carnico
superiore, l’esistenza di un ampio golfo dominato da lagune profonde costiere
delimitate da piane sopratidali e ambienti di sabka, dove persisteva una
sedimentazione mista carbonatico-silicoclastica fine (argille prevalenti)
(Garzanti et al., 1995). Questo golfo doveva essere delimitato e confinato,
verso ovest ed est, da quanto rimaneva di due precedenti, estese conodi
alluvionali-deltizie (Arenaria di Val Sabbia e parte inferiore della Formazione
S. Giovanni Bianco) alimentate da aree emerse meridionali (Fascia Mobile
meridionale di Brusca et al., 1982).
Gli orizzonti evaporitici triassici, pur discontinui, hanno avuto ruolo
fondamentale nella strutturazione tettonica del settore lombardo della Catena
alpina. Infatti a seguito degli sforzi di avvicinamento Africa ed Europa, tra il
Cretacico ed il terziario, in più fasi, in corrispondenza di questi orizzonti di
debolezza, si sarebbero create le principali superficie di accavallamento e di
scollamento tettonico.
Le lenti di evaporiti carniche preservate nella Formazione di San Giovanni
Bianco delle Prealpi lombarde hanno tipicamente estensioni mai superiori a 810 kmq e spessori originari non superiori a circa 80 metri. Spessori maggiori
localmente riscontrati nelle cave di Dossena, Lovere e S. Brigida sono
attribuibili a ripetizioni e piegamenti tettonici di età alpina.
L’analisi della struttura deposizionale originaria delle rocce evaporitiche è
sempre molto complessa, perché, oltre alle deformazioni connesse
all’Orogenesi Alpina (sempre intense nei livelli evaporitici che hanno favorito
l’impostazione di orizzonti di movimento e di scollamento), queste litofacies
hanno subito anche varie trasformazioni diagenetiche (sequenza
gesso/anidride/gesso) anche con importanti variazioni volumetriche , che
hanno contribuito a stravolgere e mascherare la struttura originaria.
Le trasformazioni e le modificazioni anidriti- gessi in presenza di acqua sono
rapide: anche in affioramento è possibile verificarle, dove si ha lo scorrimento
di acque. Tali trasformazioni avvengono in tempi compatibili con quelli
dell’ingegneria per cui in qualunque analisi e/o valutazione
delle
caratteristiche geomeccaniche deve esse considerato, come elemento essenziale
e fondamentale, il tempo.
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