base GENESI E SIGNIFICATO DEL RIEMPIMENTO DELLA DEPRESSIONE CARSICA DI PIANO LOCCE SUL GRAN SASSO D’ITALIA (ABRUZZO) Donatello Magaldi1a/1b, Alessandro Lorè 2, Paolo Lorenzoni 3, Roberto Sulpizio 4, Giovanni Zanchetta 5, Giuseppina Benedetti 6 & Fabiola Ferrante 6 1aDISAT, Facoltà d’Ingegneria dell’Università di L’Aquila 1bDSSNP, Facoltà di Agraria, Università di Firenze, e-mail: donatello.magaldi@unifi.it 2Libero Professionista, Collaboratore di Ricerca al DISAT, L’Aquila 3CRA-APC, Unità di Ricerca per i Sistemi agro-pastorali dell’Appennino centrale, Rieti 4CIRISIVU, Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche, Naturali dell’Università di Bari 5DST, Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche, Naturali dell’Università di Pisa 6DICCM, Facoltà d’Ingegneria dell’Università di L’Aquila RIASSUNTO: Magaldi D. et al., Genesi e significato del riempimento della depressione carsica di Piano Locce sul Gran Sasso d‘Italia (Abruzzo). (IT ISSN 0394-3356, 2009). In una depressione carsica della catena del Gran Sasso (Piano Locce), nei pressi di S. Stefano di Sessanio in Provincia di L’Aquila, è stato effettuato un sondaggio profondo fino a 90 m circa, che ha permesso di campionare una alternanza di materiali finemente strati- ficati propri d’ambiente palustre e pedogenetico, costituiti questi ultimi quasi esclusivamente da piroclastiti a granulometria variabile tra media e moderatamente fine che riempiono questa ed altre valli carsiche dei dintorni. Sui campioni sono state eseguite analisi chimico-fisiche di routine, micromorfologiche al microscopio da petrografia, microchimiche tramite spettrometria SEM-EDS e infine analisi chimiche totali per spettrometria ad emissione di raggi X. Sulla base dei risultati analiti- ci,si è suddiviso il riempimento in tre gruppi (α, β‚ γ). Il Gruppo αα rappresenta materiali sedimentari non pedogenizzati di ambiente palustre; il Gruppo ββ materiali variamente pedogenizzati identificabili forse con gli Udifluvents della Soil Taxonomy (Soil Survey Staff, USDA 1999), mentre il Gruppo γγ‚ rappresenterebbe, sia sedimenti palustri, che tufiti pedogenizzate con suoli decisamente idromorfi, quali gli Hydraquents suoli. In questi ultimi due gruppi, l’azione pedogenetica prendeva il sopravvento sulla sedimentazione, dando origine a microstrutture ottica- mente anisotrope e ad una certa orientazione dei domini argillosi. Le analisi al microscopio elettronico condotte sui campioni più ricchi di minerali vulcanici, hanno evidenziato come il vetro vulcanico della stragrande maggioranza dei livelli sia completamente alterato e quindi inutilizzabile per la classificazione chimico-petrografica dei livelli stessi. Due soli campioni provenienti dalla base (78-80 m) e dal tetto (5 m) della carota si presentavano meno alterati degli altri e sono stati classificati come una latite-trachite e una foidite, rispettiva- mente. Il campione con composizione latitico-trachitica potrebbe essere tentativamente attribuita alle eruzioni Pleistoceniche del Vulcano di Vico, caratterizzate da attività esplosiva di composizione trachitico-fonolitica (PECCERILLO, 2005), datate intorno a 170.000 anni fa. Il campione di composizione foiditica, anche basandosi sull'associazione delle fasi mineralogiche dominate da leucite e clino- pirosseno (assente il plagioclasio), può essere correlata con l'attività del vulcano dei Colli Albani, e più precisamente con l'eruzione dei Peperini, le cui ultime fasi sono datate a circa 36.000 anni (FREDA et al., 2005). Gli altri campioni analizzati sono risultati troppo alterati per essere utilizzabili, ma i dati sulle associazioni mineralogiche e di microanalisi delle fasi minerali indicano per la maggioranza di essi una stretta affinità con la composizione delle eruzioni dei vulcani campani (PECCERILLO, 2005). Due soli campioni, sulla base della microanalisi dei pirosseni e dei plagioclasi e della paragenesi mineralogica, possono essere invece correlati con l’attività dei vulcani laziali (PECCERILLO, 2005). Successivamente è stato preso in considerazione il rapporto Limo/Argilla in funzione della profondità, peral- tro con andamento approssimativamente inverso a quello della percentuale di sostanza organica, come un possibile indice paleo-cli- matico, dove i valori più bassi indicherebbero periodi più favorevoli alla pedogenesi e alla diffusione della vegetazione (e quindi più caldi e più umidi), al contrario dei valori più alti che potrebbero testimoniare periodi più freddi e probabilmente più aridi. Tutti i risultati testimoniano chiaramente che la valle carsica di Piano Locce (una vera e propria polje) è stata interessata in vari momenti del Quaternario antico da una sequenza di eventi sedimentari (palustri-lacustri ) e pedogenetici, che si sono impostati su materiali piroclastici provenienti dalle eruzioni della Provincia Comagmatica Romana e continuate fino ai giorni nostri a partire da tempi più antichi di 200 mila anni circa. Le caratteristiche pedogenetiche osservate in sezione sottile insieme all’andamento del rap- porto limo/argilla suggeriscono variazioni climatiche a diverso regime di umidità in ambiente di alta montagna. Quando le condizioni climatico-vegetazionali consentirono l’instaurarsi di processi pedogenetici, si formarono suoli poco evoluti, fortemente condizionati da idromorfia. Apporti colluviali e/o eolici da suoli maggiormente evoluti e di ambiente climatico molto differente (“terre rosse” tipo Xeralfs o Ustalfs) presenti sui rilievi carbonatici circostanti hanno contribuito, sia pure in minima parte, al riempimento della depressio- ne. ABSTRACT: Magaldi D. et al., The filling of karstic depression of Piano Locce (Gran Sasso range, Abruzzi, Italy) genesis and signifi- cance. (IT ISSN 0394-3356, 2009). A deep test hole down to 90 m was carried out on the clastic filling of a karstic valley (polje) of the Gran Sasso (Piano Locce) range near S.Stefano di Sessanio (L’Aquila Province, Italy ). This allowed us to sample alternated lacustrine and pedogenetic materials almost exclusively formed on medium-fine textured pyroclastic deposits. On almost one hundred samples some routine chemical-physical, optical micro morphologic, SEM –EDS micro- chemical determina- tion and spectrometric by X ray emission analysis were performed. After the results elaboration, the collected samples were grouped (α, β‚ γ) as follows: α Group was related to not pedogenetic sedimentary material (lake and or marsh); β Group was identified as soil or soil derived material perhaps to be classified as Udifluvent according to USDA Soil Taxonomy; γ Group was considered a mixture of the previous groups, except soils, which were classified as Hydraquents. The pedogenetic pro- cess was prevailing on the ripening, so originating anisotropic microstructures with some orientation of clay domains in thin sections of undisturbed samples. The SEM analysis indicated that most of volcanic glass was completely weathered: only the less weathered sample of the core bottom (78-80 m) was classified as related to latite-trachyte rock. Il Quaternario Italian Journal of Quaternary Sciences 22(2), 2009 - 171-188 172 D. Magaldi et al. 1. INTRODUZIONE Alcuni anni fa (MAGALDI et al., 2006), furono ese- guiti nei depositi di riempimento di due depressioni car- siche della Catena del Gran Sasso d’Italia due sondaggi profondi, in località Piano Locce e Piano Lucchiano, in Comune di S. Stefano di Sessanio (L’Aquila), rispettiva- mente 80 e 50 metri (Fig.1). Il Piano Locce ed il Piano Lucchiano sono depres- sioni tettono-carsiche che si aprono sul versante meri- dionale del Massiccio del Gran Sasso d’Italia. La loro origine è da ricondursi a fasi tettoniche, in regime distensivo e transtensivo, succedutesi a partire dal Pleistocene inferiore, che hanno resecato una superfi- cie a bassa energia di rilievo probabilmente pliocenica (Superficie di Anzano) secondo BERTINI et al., (1989), conferendo all’area una situazione strutturale del tipo horst e graben. Il substrato è formato in prevalenza da unità car- bonatiche mesozoiche, in facies di margine di piattafor- ma carbonatica e di transizione piattaforma-bacino (gradino ribassato, rampa carbonatica, scarpata), costi- tuite essenzialmente da calcari bioclastici, calcareniti e calciruditi, in strati da medi a spessi, a luoghi con inter- calazioni micritiche (APAT, 2006). A queste seguono, in discordanza angolare, calcareniti e calciruditi cenozoi- che in facies di rampa – piattaforma aperta. I depositi di riempimento delle depressioni sono costituiti da sedimenti di ambiente limno-palustre, con limitati apporti fluvio-torrentizi dai vicini e ripidi versanti; diffuse sono le coltri detritiche, a granulometria variabi- le, da grossolana (falde di detrito) a fine (coltri colluviali). I risultati di una prima serie di indagini condotta sulle due sequenze è stata descritta in una nota prelimi- nare divulgativa alla quale si rimanda (MAGALDI et al., 2006). In questa sede basterà ricordare che le osserva- zioni di campagna e alcune analisi fisiche (granulome- tria e colore) e chimiche (% di sostanza organica sul setacciato a 2 mm e % di “ferro libero”), su una decina di campioni interpretati in campagna come tufiti pedo- genizzate, sedimenti lacustri e/o sedimenti di suolo (Tab.1 e Tab.2), indicano che i due riempimenti sono costituiti da clasti di grandezza medio-fine, con caratte- ristiche a volte tipicamente lacustri, a volte tufitiche, queste ultime spesso intensamente pedogenizzate, e che esiste una relazione abbastanza evidente tra l’an- damento del rapporto limo/argilla e il contenuto in sostanza organica (indicativo di processi pedogenetici avvenuti o in atto). Il rapporto Fe ossalato / Fe ditionito (che scaturisce dall’analisi del “ferro libero”) è alto per quasi tutti i campioni, ad indicare che i processi pedo- genetici sono stati poco evoluti. La nota ricordata suggeriva che alla genesi dei due riempimenti, avvenuta prevalentemente in ambien- te riducente palustre, vista la frequenza di vivianite auti- Such a composition could be related with the Vico Pleistocene eruption, which is constituted by trachite-phonolitic lavas ((PECCERILLO, 2005). Consequently, this sample could be correlated to the pyroclastic deposit of the Adriatic Sea collected from a core 170,000 years before the present date (CALANCHI et al., 2008). Taking into consideration the low contents of Na2O and ClO , a correction (3 – 4 %) was made for the sum of alkaline oxides in order to classify the glass as a tephritic-phonolite and phonolite lavas which are assumed to be erupted by the Campania volcanism (PECCERILLO, 2005). Based on the composition of both pyroxene and plagioclase minerals and the paragenesis, 2 samples were attribu- ted to the Latium volcanism. It was also considered that the silt/clay ratio vs. the core depth, which demonstrated an inverse trend with the percentage of organic matter, could be assumed as a paleo-climatic index. Low values of the index could indicate more favourable conditions for pedogene- sis unlike higher values which could indicate colder and perhaps more arid periods. In conclusion, all results likely indicate that the Piano Locce depression during Quaternary age was subjected to various sedimentary and pedogenetic phases which occurred on pyroclastic deposits coming from the Co-magmatic Roman Province, starting from the present age to more than 200,000 years ago. Climatic variations in a high mountain environment are suggested by trends of both organic matter and silt/ clay ratio as well as micro- morphological features, which in very few cases show periglacial aspects. Some scarcely developed hydromorphic soils only formed when the favourable climatic conditions occurred. A very limited colluvial and/ or eolian material from more developed soils of different climatic environments (red soils such as Xeralfs or Ustalfs) together with some occasional deposition of creeks from surrounding car- bonate slopes contributed filling the Piano Locce and nearby karst valleys. Parole chiave: Paesaggio Carsico, Provincia Comagmatica Romana, Micromorfologia del Suolo. Keywords: Karst Landscape; Co-magmatic Roman Province; Soil Micromorphology. Fig. 1 - Localizzazione della zona dove è stato effettuato il sondaggio. Location of study area where borehole was carried out. 173Genesi e significato del riempimento della depressione carsica ... gena (fosfato di ferro idrato) avessero partecipato, sia materiali pro- venienti dall’erosione dei versanti, sia piroclastiti dai vulcani esterni all’area abruzzese e forse interni, a causa della comune presenza di sanidino e augite, a volte visibili anche ad occhio nudo. Per di più, dall’analisi degli andamenti della % di sostanza organica, risultava che i due riempimenti sono tra di loro confrontabili, pur essendo sfasati stratigraficamente di una decina di metri. Pertanto la nuova ricerca è stata focalizzata sul riempimento più potente di Piano Locce, litologicamente simile a quello di Piano Lucchiano, distante poco più di quattro chilometri in linea d’aria, sempre in Comune di S.Stefano di Sessanio. 2. INQUADRAMENTO GEOLOGICO-GEOMORFOLOGICO DI PIANO LOCCE Il Piano Locce, situato a una quota compresa tra 1225 e 1240 m s.l.m., ha una forma grossolanamente pentagonale con diametro medio di circa 1,1 chilometri. Il settore centro-meridionale appare sostanzialmente pianeggiante, mentre il settore nord-orientale è occupato da un’ampia conoide di deiezione afferente ad un primiti- vo reticolo di valli, almeno in parte di origine fluviale, attualmente inattivo (Fig. 2). La depressione è endoreica; lo smaltimento delle acque superficiali è assicurato da un inghiottitoio ubicato lungo il margine occidentale, in corrispondenza di una faglia distensiva che ha come espressione una ben evidente scarpata morfologica. La depressione è attualmente occupata da un laghetto, probabile resi- duo di una forma a maggior sviluppo nel passato, modificata suc- cessivamente dagli interventi antropici degli ultimi secoli. L’attuale Profondità Sabbia Limo Argilla Tessitura (m) (%) (%) (%) 0,0 29,6 49,6 20,8 F 2,8 21,7 57,7 20,6 FL 3,1 16,2 55,5 28,3 FLA 4,5 59,4 34,1 6,5 FS 6,2 49,8 28,4 21,8 FSA 8,4 59,6 32,8 7,6 FS 9,0 27,0 68,3 4,7 FL 9,4 20,2 50,7 29,1 FLA 9,7 32,1 50,5 17,4 FL 10,9 54,2 41,8 4,0 FS 11,7 21,7 57,3 21,0 FL 13,0 27,9 55,0 17,1 FL 13,8 56,8 28,0 15,1 FS 14,0 26,4 33,6 40,0 FA 14,6 16,7 60,4 22,9 FL 16,0 23,3 53,6 23,1 FL 16,7 16,1 62,3 21,6 FL 18,4 8,1 85,2 6,7 L 21,4 41,3 45,3 13,4 F 22,0 45,1 37,8 17,1 F 23,0 26,5 50,1 23,5 FL 23,5 21,7 69,1 9,1 FL 24,0 11,8 68,7 19,5 FL 25,5 5,3 55,2 39,4 FLA 26,4 7,9 59,6 32,4 FLA 27,0 53,8 35,7 10,5 FS 27,4 14,5 58,7 26,8 FLA 28,6 8,9 41,1 50,1 AL 30,0 46,0 47,3 6,7 FS 30,6 23,5 69,3 7,1 FL 21,2 31,3 36,4 32,3 FA 31,8 59,8 29,4 10,8 FS 32,2 33,5 59,2 7,3 FL 33,0 34,5 57,9 7,6 FL 33,9 25,2 70,1 4,7 FL 35,1 57,8 31,5 10,7 FS 36,0 12,8 80,9 6,3 L 36,4 32,9 59,3 7,8 FL 37,3 29,4 62,9 7,7 FL 38,7 40,2 53,5 6,2 FL 40,0 18,1 59,9 22,0 FL 40,4 4,8 68,5 26,7 FLA 42,1 4,3 87,0 8,7 L 42,7 42,4 53,3 4,3 FL 43,3 50,8 47,3 1,9 FS 44,0 61,0 37,4 1,6 FS 44,5 69,0 29,6 1,5 FS 46,0 23,1 69,3 7,6 FL 46,5 54,0 43,8 2,2 FS 49,6 64,8 33,0 2,2 FS 52,2 63,4 32,7 3,9 FS 54,0 42,7 52,0 5,3 FL 56,8 16,5 76,7 6,8 FL 57,4 49,9 44,7 5,4 FS 58,0 25,1 56,4 18,5 FL 58,7 16,7 75,7 7,6 FL 60,3 12,5 52,4 35,1 FLA 61,0 23,6 47,1 29,3 FA 65,1 13,8 58,9 27,3 FL 65,2 17,4 67,1 15,5 FL 67,5 13,9 77,2 8,9 FL 71,0 23,7 70,4 5,8 FL 72,0 35,7 53,5 10,8 FL 73,0 31,7 57,0 11,3 FL 74,4 57,8 36,8 5,4 FS 75,3 36,8 55,6 7,6 FL 76,1 26,5 64,7 8,8 FL 78,0 14,2 75,8 10,0 FL 90,0 37,8 57,8 4,4 FL Tab. 1 - Analisi tessiturali dei livelli campionati entro il riempimento della conca di Piano Locce. Textural analysis of samples. Tab. 2 - Rapporto Fe ossalato/ Fe ditionito e contenuto in Fe libero in alcuni campioni con caratteristiche pedologiche visibili ad occhio. Fe oss/ Fe dit ratio and free (extractable) iron content for some samples of Piano Locce and Piano Lucchiano, that by field observation, were assumed to be soils or soil sediments. Piano Locce campione profondità Fedi Feos Feos/Fedi Fe libero (m) (%) (%) (%) PL10 12,0 0,11 2,91 26,5 3,02 PL11 13,0 0,11 2,30 20,9 2,41 PL13 14,0 0,18 2,88 16,0 3,06 PL14 14,6 0,17 0,62 3,6 0,79 PL15 16,0 0,11 1,61 14,6 1,72 PL19 21,4 0,17 0,98 5,8 1,15 PL47 30,0 0,17 0,63 3,7 0,80 PL48 31,0 0,16 0,78 4,9 0,94 PL78 60,3 0,19 0,65 3,4 0,84 Piano Lucchiano campione profondità Fedi Feos Feos/Fed Fe Libero (m) (%) (%) (%) LU05 46,6 0,20 1,56 7,8 1,76 LU14 36,3 0,01 2,94 294,0 2,95 LU25 16,7 0,02 0,86 43,0 0,88 LU30 11,5 0,02 1,63 81,5 1,65 LU31 10,5 0,04 2,54 63,5 2,58 LU32 9,3 0,03 1,66 55,3 1,69 LU34 5,1 0,04 2,83 70,8 2,87 LU35 4,5 0,04 2,25 56,3 2,29 174 copertura pedologica consiste in un suolo franco sabbioso argilloso, di colore umido bruno molto scuro (10 YR2/2) che sostiene una vegetazione prati- va spontanea, a luoghi coperto da ciottoli calcarei di diametro compreso tra 2 e 10 cm, pas- sante dopo circa 2-3 m di profondità ad un livello ghiaioso di origine alluvionale, con matri- ce di colore umido bruno gialla- stro scuro (10 YR3/4). Questo suolo a profilo A/C si è formato prevalentemente su materiali colluviali provenienti dai versanti circostanti, contiene pochi minerali vulcanici (sanidino, clino-pirosseno verde legger- mente pleocroico e apatite) non arrotondati, ed è classificabile come Hydraquent, a causa delle sue condizioni aquic (risultanti principalmente dal colore umido) per la maggior parte degli anni (USDA SOIL SURVEY STAFF, 1999). 3. CARATTERISTICHE GENE- RALI DEL RIEMPIMENTO DI PIANO LOCCE E METODI D’INDAGINE Come è già stato detto, il riempimento è costituito da una alternanza di materiali finemente stratificati propri d’ambiente lacustre e di piroclastiti a granu- lometria (sul setacciato a 2 mm) variabile tra media e fine. Alcuni livelli più superficiali sono for- mati da clasti calcarei grossola- ni poco smussati e appiattiti, mentre altri sono stati classifica- ti in campagna come suoli e sedimenti di suolo con caratteri di idromorfia. Sulla base del colore Munsell opportunamente codifi- cato (vedi didascalia Fig. 3) sono stati distinti in via prelimi- nare due gruppi di sedimenti, il primo tra 0 e 30 m, il secondo da 30 fino alla massima profon- dità raggiunta (80 m). Ad ecce- zione dei livelli situati rispettiva- mente a 4,5 e 9 m di profondità, la parte superiore è rappresen- tata da materiali misti d’ambien- te generalmente ossidante (colori umidi principalmente con hue compreso tra 10YR e 2.5Y, codificati con i numeri 10 e 20) mentre quella inferiore da mate- Fig. 2 - Schema geologico-morfologico del Piano Locce in Provincia di L’Aquila. 1 - unità cal- caree mesozoiche, 2 - brecce calcaree in matrice rossastra (Formazione di Fonte Vedice Auct., Sintema di Aielli-Pescina), 3 - detriti di falda, coltri colluviali (Sintema di Valle Majelama), 4 - sedimenti fluvio-lacustri, 5 - scarpata di faglia, 6 . orlo di polje, 7 - conoide di deiezione inattiva, 8 – inghiottitoio, 9 - stagno (parzialmente modificato per azione antropica), 10 - ubica- zione sondaggio. Geological and geomorphologic draft of the Piano Locce area (L’Aquila Province). 1 - Mesozoic calcareous Units, 2 - Calcareous breccia with red matrix (Formazione di Fonte Vedice Auct., Sintema di Aielli-Pescina), 3 - Scree slope and colluvial deposit (Sintema di Valle Maielama), 4 - River –palustrine sediments, 5 - Fault scarp, 6 - Polje edge, 7 - Inactive alluvial fan, 8 - Swallow hole, 9 - Marsh partly modified by human action, 10 - Borehole location. D. Magaldi et al. 175 riali depositati in ambienti quasi esclusivamente ridu- centi (colori con hue compreso tra 2.5 Y e 5Y, codificati con i numeri 20 e 40). Nel primo gruppo il rapporto limo/argilla tende ad essere mediamente più basso che nel secondo, mentre il contrario accade per la sostanza organica che tende a diminuire con la profondità. Per il resto, i due gruppi sono pressoché simili. E’ stato quin- di necessario sottoporre i campioni ad una serie di ana- lisi più specialistiche e dettagliate, quali l’analisi micro- morfologica in sezione sottile (BULLOCK et al., 1985; Stoops, 2003) e quella chimica totale tramite XRF pres- so la Facoltà di Ingegneria della Università di L’Aquila. La prima consiste nell’osservazione al microscopio otti- co a luce polarizzata di sezioni sottili petrografiche, ottenute da campioni indisturbati di sedimento opportu- namente indurito con resine sintetiche, mentre la secon- da utilizza “pasticche” di sedimento compresso e quindi analizzato con uno spettrometro ad emissione di raggi X, mod. SPECTROXEPOS. Sui livelli più ricchi in vetro e minerali vulcanici sono state eseguite microanalisi tra- mite spettrometria SEM-EDS presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa. 4. RISULTATI DELLE ANALISI MICROMORFOLOGI- CHE E CHIMICHE 4.1. Analisi micromorfologiche Lo studio al microscopio polarizzatore è stato eseguito sulla base di considerazioni derivanti dalla petrografia sedimentaria applicata (BERTRAND, 1969; SELBY, 1993; TICKEL, 1965) e di micromorfologia del suolo e del regolite (BREWER, 1964; BULLOCK et al., 1985; STOOPS, 2003). Sono state perciò descritte, per ciascun campione e nell’ordine, le seguenti caratteristiche: • tipologia della microstruttura (STOOPS, 2003); • relazioni tra matrice (pasta di fondo, cemento) e costituenti grossolani > di 20 microns; • natura dei costituenti minerali e organici (coarse mineral grains and rock fragments; organic compo- nents; elements figurés), distinti in clastici e di neofor- mazione in situ; • figure (features) di origine pedogenetica, sia formate in situ che trasportate dall’esterno; • tipologia della matrice (fine groundmass type and b- fabric). Tutti i campioni sono risultati “fango sostenuti” (matrix supported) o porfiroschelic secondo la dizione micromorfologica e pertanto questo carattere non è stato preso in considerazione al fine della loro differen- ziazione. Al contrario si sono notate evidenze di alcune microstrutture presumibilmente di origine pedogeneti- ca, in diversi campioni, la maggior parte dei quali, tutta- via, è caratterizzata da una microstruttura massiva (matrix microstructure , secondo G R A B O W S K A - OLSZEWASKA et al., 1984, in SELBY, 1993) o più di rado, finemente laminata, di origine prettamente sedimenta- ria. La pasta di fondo è quasi esclusivamente costituita da vetro vulcanico variamente alterato, spesso con for- mazione di idrossidi di ferro e minerali argillosi sia amorfi che cristallini. Il campione che ne contiene di più (oltre il 90%) è PL 82 a 67-68 m di profondità, dove il vetro appare quasi completamente isotropo. Si possono distinguere al microscopio due tipi di vetro: uno marrone-giallastro con bolle e indice di rifra- zione superiore alla resina del vetrino (1,54) e un altro grigio e grigio scuro con indice inferiore alla resina e, a volte, con inclusi microliti di feldspato. I costituenti grossolani (coarse) sono stati distinti in due gruppi: gli inorganici (rocce e minerali ) e gli organici. Quest’ultimi, abbastanza rari, sono riconosci- bili come frammenti carbonizzati, frustoli legnosi e resi- dui vegetali non identificati. Tra i litorelitti prevalgono i frammenti di vulcaniti, sia basiche che acide e, molto subordinatamente, le selci e le arenarie quarzitiche. I costituenti minerali grossolani sono stati a loro volta distinti sulla base della presunta provenienza: vi sono infatti minerali quali muscovite, epidoto, clinozoi- site, clorite, calcite, quarzo, tormalina, cloritoide, zirco- ne, granato (incolore), anatasio e glauconite, che deri- vano probabilmente dal residuo insolubile dei litotipi calcarei e dolomitici della zona e/o da suoli e sedimenti vari formatisi a carico delle formazioni flyschioidi situate nel versante Adriatico (ad esempio, Arenaria della Laga). Questi costituenti sono in quantità nettamente trascurabile rispetto al gruppo di minerali di chiara pro- venienza vulcanoclastica: sanidino, biotite, clinopirosseni, plagioclasi, anortoclasio, e più raramente, magnetite, granato (giallo- scuro), orneblenda bruna, palagonite, tita- nite, leucite ed haüyna,quasi tutti abba- stanza freschi ma, a volte, con orlo di rias- sorbimento magmatico. Vi sono due tipi principali di clinopirosseno: il primo è inco- lore, biassico positivo, con c: γ = 35°-40°, il secondo, sempre biassico positivo, è leg- germente verde e pleocroico con c: γ = 40°-45°. In prima approssimazione si ritie- ne che il primo possa essere un termine diopsidico, mentre il secondo un termine augitico, forse titanifero. L’anortoclasio è stato riconosciuto solo in alcuni campioni sulla base della caratteristica geminazione a tratteggio incrociato (cross–hatch) e dal 2V nettamente superiore a quello del sani- Fig. 3 - Relazioni tra il Colore Munsell e il rapporto limo/argilla dei vari campioni. Il Colore è codificato secondo lo schema seguente: 7.5YR=7,5; 10YR=10; 2.5Y=20; 5Y=40. Munsell Soil Color vs. Silt/ Clay ratio for all samples. The colour code is the follow- ing: 7.5YR=7,5; 10YR=10; 2.5Y=20; 5Y=40. Genesi e significato del riempimento della depressione carsica ... 176 dino, minerale presente e frequente in tutti i campioni. Rari i feldspatoidi (leucite) e sempre molto alterati. Minerali di neoformazione (pedogenetica e/o dia- genetica) nel sedimento sono la vivianite (fosfato di Fe idrato ), la siderite (carbonato di Fe) e la calcite spatica. Molto rara, e riconosciuta solo in due campioni, la gibb- site (idrossido di Al). La vivianite, tipica di sedimenti e suoli di ambienti riducenti, si presenta sotto forma di aggregati nodulari e raggiati anche millimetrici e centimetrici, con il tipico colore bianco che diviene poi celeste chiaro per ossida- zione, ben visibile anche ad occhio nudo. Secondo RETALLACK (2001) potrebbe formarsi anche per sostitu- zione del carapace degli artropodi. WEST (1968) elenca la vivianite fra i minerali riscontrati nei depositi pleisto- cenici. Altri (www.mindat.org) affermano che la vivianite sostituisce materiali organici, torba, ferro delle paludi ecc. o quanto meno è strettamente associata con que- sti materiali nei depositi alluvionali recenti. La siderite si presenta in varie forme. Compaiono, infatti, i festoni e le forme nodulari a raggiera (sferoside- rite) che sono generalmente associate alla vivianite, indicando così ambienti di formazione moderatamente riducenti. La gibbsite è stata riscontrata come alone intorno a un granulo di clorite e la sua presenza potrebbe esse- re legata alla trasformazione di materiali allofanici deri- vati dalla alterazione del vetro vulcanico (BUOL et al., 1980; BULLOCK et al.,1985). Numerose come tipologia sono le figure (features) di origine pedogenetica, per la maggior parte prove- nienti per erosione dai suoli circostanti l’ambiente di sedimentazione del deposito, e solo in parte più limita- ta, derivanti da processi pedogenetici agenti sul depo- sito in condizioni di idromorfia, presumibilmente tipo “surface water gley” (DRIESSEN & DUDAL, 1991). Qui di seguito sono descritte le varie figure. Noduli. Sono costituiti per la maggior parte da singoli individui rotondeggianti e da aggregati a forma irregolare, di idrossidi di ferro/manganese, sia formatisi in situ (orthic nodules) sia trasportati dall’esterno (anorthic nodules). Abbondanti sono anche gli aggregati di materiale pedogenizzato (matrix anorthic nodules) che testimoniano la provenienza da suoli presenti pro- babilmente sui fianchi del bacino. Secondo la classificazione micromorfologica più recente sarebbero comprese tra i noduli anche le papule (BREWER, 1964), più modernamente classificate come clay nodules. Sono frammenti di argilla finemente cristal- lina iso-orientata che testimoniano la presenza di suoli ad orizzonte illuviale, probabilmente le “terre rosse” da calcare, osservabili ancora nella conca aquilana (MAGALDI & TALLINI, 2000). Nella descrizione delle sezioni si è tuttavia preferito separarle dagli altri noduli in consi- derazione del loro importante significato genetico. Infilling. Traducibili in italiano come “riempimenti”, sono cavità riempite da materiale pedogenetico vario, per cause prevalentemente biologiche. In questo depo- sito sono stati classificati come tali alcuni corpi a con- torno netto , costituiti da accumulo regolare di argille iso-orientate entro cavità rotondeggianti. Clay Coatings. In tre campioni (PL20, PL21, PL46) sono stati riconosciuti rivestimenti di argilla di colore (a Nicols //) giallo-bruno, a volte a tessitura limoso-fine, che si sono sicuramente formati in situ, in seguito a processi pedogenetici di mobilizzazione e trasloco di argilla di neogenesi o ereditata, tipici degli Alfisols e degli Ultisols (SOIL TAXONOMY, USDA, 1999). Fabric of Micromass. In accordo con Stoops (2003), la fabric della micro-massa del suolo o b-fabric (parte fine della groundmass che costituisce il materiale di base del suolo ad esclusione delle figure pedologi- che) riflette i processi pedogenetici attuali e del passato che hanno agito sul suolo e, per di più, le caratteristiche litologiche e di alterazione del parent material. La mag- gior parte si presenta con una undifferentiated fabric (indifferenziata) e unistrial (laminare), tipologie che testi- moniano condizioni tipicamente sedimentarie piuttosto che pedogenetiche. Al contrario i depositi che sono stati soggetti a condizioni ossidanti, anche temporanee e periodiche, si presentano spesso con domini argillosi orientati e ani- sotropi, in genere disposti lungo le pareti delle fessure e intorno ai granuli, a causa della contrazione e del rigon- fiamento dei materiali argillosi (stress cutans, secondo BREWER, 1964) che originano una striated fabric. Sono state riconosciute le seguenti cinque b-fabric: Undifferentiated – Potrebbe corrispondere in sedi- mentologia alla struttura massiva e isotropa. Crystallitic – Caratterizzata dalla precipitazione tra i granuli più grossolani di un cemento, in questo caso calcitico, dovuto probabilmente a momenti di maggiore aridità del clima. Speckled - Domini argillosi anisotropi piccoli e orientati casualmente: in questo caso rappresenta un inizio di argillificazione del deposito. Striated – Domini argillosi anisotropi in strisce o zone allungate, costituiti da argille orientate: in questo caso si tratta di un orientamento dovuto a contrazione e rigonfiamento periodico delle argille. Strial – E’ costituita da una (unistrial) o due (bistrial) orientazioni delle argille secondo micro-lamine tra loro parallele, generalmente di origine sedimentaria. I risultati delle indagini sulle sezioni sottili sono espressi nella Tab. 3 insieme ai valori della sostanza organica e del rapporto limo/argilla. Le caratteristiche micromorfologiche sono codificate secondo quanto si evince dalla legenda della Tab. 4, mentre le numerose foto ottenute con macchina fotografica Canon Power Shot S50 digitale montata su microscopio polarizzatore Nikon Optiphot2-Pol con oculare 10 x e obiettivi di 4, 10 e 20 x, sono presentate a colori, secondo un rag- gruppamento ragionato, nell’allegato CD e organizzate come segue: • Composizione mineralogica e litologica originaria delle piroclastiti: frammenti di rocce sedimentarie e vulcaniche, minerali vulcanici e sedimentari: dalla Foto 8 alla Foto 16 • Figure pedogenetiche formatesi in situ o di apporto esterno: dalla Foto 17 alla Foto 34 • Minerali di neoformazione (pedogenetici e/o diagene- tici): : dalla Foto 35 alla Foto 49 • Residui vegetali: dalla Foto 50 alla Foto 55 • Microstrutture sedimentarie, periglaciali e resti fossi- lizzati: dalla Foto 56 alla Foto 61. Dall’esame comparato delle caratteristiche riscon- trate nei vari livelli attraversati dal sondaggio emergono alcuni fatti, oltre la già ricordata relazione inversa tra contenuto in sostanza organica e il rapporto limo/argil- D. Magaldi et al. 177 Tab. 3 - Risultati dell’analisi micromorfologica in sezione sottile di 59 campioni rappresentativi del riempimento. Qualitative micromorphological analysis of thin sections of 59 undisturbed samples. Deepness Color Silt/ % Clastic Min. Volcan.Min. Neoform. Pedofeatures Micromass Environment in m codex Clay Organic & & Rocks Minerals (Ambiente di matter Sed. Rocks formazione) PL 00 0 10 2,4 32 Q,E, H,D,B No,Pa, Un,Uns Gruppo gamma PL 01 2,80 7,5 2,8 12 C,S,Q B,H Nfe,Nca,Nar Msp Gruppo gamma PL 02 3,10 20 2,0 13 S H,D, No,Pa, Nca Mos Gruppo beta PL 03 4,50 40 5,3 6 C,S,L N,H,P,B,F Ca Nca,Nfe,Inf Uns,Cry Gruppo alfa PL 04 6,20 10 1,3 8 S,R, V, H,P, Vi Pa, Pas Gruppo gamma PL 05 8,40 10 4,3 4 C,L V,D,H,B,P Vi,Si,Le,Gi Pa,Nar,No Msp Gruppo gamma PL 06 9,00 40 14,5 11 L V,B,D,H,P, Nar Un Gruppo alfa PL 07 9,40 7,5 1,7 13 C,L,Q D,H,Y,B,F, Vi,Si Nfe,Pa, Msp Gruppo gamma PL 08 9,70 20 2,9 10 S,Q,E, C,B V,D,H,P,N No, Nca Mos Gruppo beta PL 09 10,90 20 10,5 4 C, V,H,D,N, Nar,Pa,No Un Gruppo beta PL11 13,00 10 3,2 5 V,P,D,N,H No,Inf, Mos Gruppo gamma PL13 14,00 10 0,8 10 S, V,F,H,N,B Vi Nfe,Pa,Inf Mos,Gr Gruppo gamma PL14 14,60 10 2,6 12 S,C,Q,R H,V,D, No Uns,Gs Gruppo gamma PL15 16,00 10 2,3 24 S,M G,B,H,D,T Si,Vi, Gi No Uns,Gs Gruppo gamma PL16 16,70 10 2,9 16 C,L D,H,B, Vi,Si Nar,Pa Cro Gruppo gamma PL17 18,40 20 12,7 7 S,M,E V,D,H,B, Vi,Si, No,Pa,Nfe,Nar Un Gruppo beta PL18 18,40 10 12,7 17 S V,H,D,B Vi, Si, No,Nar Uns Gruppo gamma PL19 21,40 10 7,7 21 C,R D,H,O,B Vi Ccu, Nar,Nfe Mos,Msp Gruppo gamma PL20 22,00 20 2,2 26 M D,H,T, Vi,Si, Nfe,Nor, Scu Mos Gruppo beta PL40 23,00 10 7,6 16 S,M,L V,D,B,H Vi, Pa, Nca,Nfe Un Gruppo gamma PL41 23,50 10 3,5 18 S G,D,B,J,F,Y,A Collofane ? Nfe, Un Gruppo gamma PL42 24,00 20 1,4 17 S,M, D Si Un Gruppo beta PL43 25, 30 20 3,0 14 V,S,Q,W G,D,H,B,F,P Si Nar,Nfe,Pa Un Gruppo beta PL21 25,70 20 3,0 13 S,L G,H,D,K,B Vi Nar,Ccu Mos Gruppo beta PL 46 29,0 20 4,0 12 S,R,O, D,P,O,B,T,H,A Vi Nar,Ccu,No,Inf,Pa Cro Gruppo beta PL47 30,00 10 5,2 11 W G, P,H,B,W,F Nfe Un Gruppo gamma PL 48 31,00 10 9,7 10 S D,H,B,G Nar,No,Nfe Ss Gruppo gamma PL49 30,60 20 1,1 10 S V,D,H,F,P,B,O,G Si Nar,No Ss Gruppo beta PL51 31,80 20 8,1 7 S,R P,D,N,B,T No,Nar,Pa Un Gruppo beta PL52 32,20 40 7,6 8 S,E,M,Z V,D,N,H,P,T, Ca, Nfe,Pa,No,Scu Un Gruppo alfa PL54 32,95 20 15 9 A,R D,B,H,G,V Nfe,Pa,Nar Un Gruppo beta PL55 33,90 20 3 7 S D,B,H,P,F,G,V Nfe,Pa,Nar Un Gruppo beta PL57 36,00 20 7,6 7 Z,O V,H,P,N,D,F,B Si Nfe Un Gruppo beta PL58 36,40 20 8,1 9 V,D,B,P,H,F Nfe,Pa Ss Gruppo beta PL59 37,30 20 8,6 24 S D,B,H,F,G,V Si,Go Nar,Pa,Nor?,Nfe Ss,Un Gruppo beta PL60 38,70 20 8,6 12 S D,H,B,G Nfe, Fe-mottles Bs,Gs,Pas Gruppo beta PL62 40,00 20 2,6 4 M B,P,D Pa,Nfe Mos Gruppo beta PL63 40,40 20 10,1 4 S,L,M, V,D, Ca Nfe Cry,Un Gruppo beta PL64 42,10 40 12,3 6 O V,N,H,D,X,B,P Nca,Nfe,Pa Un Gruppo alfa PL65 42,70 40 25,4 8 D,H,B Ca? Pa,Nca Cry,Un Gruppo alfa PL66 43,30 40 24 8 S,L,Z J,P,N,H,W,B, Ca Nca, Pa Un-Cry Gruppo alfa PL67 44,00 40 20,3 8 D,H,V Ca Nca Cry Gruppo alfa PL68 44,50 20 9,1 7 C,S,Q,M,L,E V,D,B,H,N Ca Pa,Nar,Nfe Un Gruppo beta PL71 49,60 20 8,4 15 S,R,Q D,H,B Pa,Nfe,Nar Ss Gruppo beta PL72 52,15 10 8,9 15 S V,G,D,H,B,S,F,T,W Si Nar,Pa,Nfe Un Gruppo gamma PL74 56,80 10 9,8 10 S,L,E,M V,K,H,D,F,B,P, Si, Nfe, Un (Fe) Gruppo gamma PL76 58,00 10 10 10 C D,H,G Un Gruppo gamma PL77 58,70 20 1,5 12 E V,H,P,D Un Gruppo beta PL78 60,30 20 1,6 15 S,R,Q,U D,B, Vi Pa,No,Inf Uns,Gs Gruppo beta PL79 61,00 20 2,1 14 M,E,L,R B,P,D,H,K, Vi,Si Nar,Inf,Nfe,Pa,Scu Uns-Pas Gruppo beta PL80 65,10 20 4,3 13 S,E,M,Q, V,H,D,F Si Nfe, Pa Un Gruppo beta PL81 65,20 40 8,7 8 S,E,M,Q, V, H,D, Nfe,Nor, Un Gruppo alfa PL82 67,50 40 12,1 4 L V =90%,B,D,H Nfe,Nar Un Gruppo alfa PL84 71,00 20 5,0 7 Q,S,R V,H,D,P Vi Inf,Nfe,Nor Un Gruppo beta PL85 72,00 20 5,0 7 Q P,D,H, Inf,Nfe,Nor Un Gruppo beta PL86 73,00 40 6,8 8 L,S X,H,D,B,N,F, Nar,Pa Un Gruppo alfa PL88 75,30 10 7,3 7 S,L V,G,S,H,X,B, Nfe,Pa,Nar,Inf, Msp Gruppo gamma PL89 76,10 40 7,6 5 A,Q V,D,P,N,H,B,T,X,I Nfe Un-Cry Gruppo alfa PL90 78,00-80,00 40 13,2 4 V,D,P,N,H,B,X Nfe Un-Cry Gruppo alfa Genesi e significato del riempimento della depressione carsica ... la. Si nota (Fig. 3) che questo rapporto tende a crescere con la crescita del valore convenzio- nale (v. didascalia della Fig. 3) del codice Munsell (da un hue “rossastro” ad un hue più gri- gio-azzurro) assumendo tuttavia valori più dispersi, con la pro- gressiva scomparsa dei colori “ossidati” e la crescita di quelli “ridotti“, suggerendo così la maggior frequenza del limo lacustre nei depositi di ambiente sedimentario, e una minor fre- quenza rispetto all’argilla in quelli presumibilmente pedoge- nizzati. Insieme al rapporto limo/argilla e applicando l’analisi statistica multivariata (codice STATISTICA) alle figure pedolo- giche e al colore secondo i Codici convenzionali riferiti nella Fig 3., si ottiene la distribuzione dei (59) campioni in 3 cluster (α, β‚ γ) espressa nella Fig. 4, a livello di distanza euclidea da 7 a 12. Questi gruppi sono distinti a livello più alto dal colore Munsell e, immediatamente dopo, dal rapporto limo/argilla. Analizzando in dettaglio i tre gruppi sulla base delle restanti caratteristiche e della composi- zione mineralogica, si ottengono le informazioni che seguono. Gruppo αα. Caratterizzato dal colore 5Y (codice 40), dall’as- senza di b-fabric tipicamente pedogenetiche, da valori di sostanza organica mediamente eguali al 7%, dalla neoformazio- ne abbastanza diffusa di CaCO3 sotto forma di noduli, di cristalli intercalari e di matrice carbona- tica (crystallitic groundmass), rappresenta probabilmente un ambiente palustre a granulome- tria sensibilmente limosa, in condizioni di pH neutro o subal- calino che in qualche caso andava anche soggetto a momenti di disseccamento e/o di aridità tali da favorire la preci- pitazione del carbonato. L’analisi pollinica (presenza di conifere quali, Abies, Picea, Pinus mugus ecc.) di un cam- pione prelevato a 67-68 m indi- ca un clima più freddo di quello attuale. Il gruppo tende a preva- lere oltre i 30 m di profondità. Gruppo ββ. Questo gruppo ete- rogeneo, caratterizzato dal colo- re 2.5Y (codice 20), è costituito sia da sedimenti sia da suoli, 178 Tab.4 - Codici utilizzati per le descrizioni micromorfologiche riferite nella Tab.3. Meaning of codes used for micromorphological description. CODIFICAZIONE DEI CARATTERI MICROMORFOLOGICI Minerali clastici e rocce sedimentarie: Minerali di neoformazione: clastic minerals neoformed minerals and sedimentary rocks A OTHERS Ca CARBONATE C CARBONATE Gi GIBBSITE E EPIDOTE Le LEPIDOCROCITE I CHLORITOIDE Si SIDERITE L CHLORITE Vi VIVIANITE M MUSCOVITE O GARNET Figure pedologiche: micromorphologic features Q QUARTZ Ccu CLAY-CUTANS R SANDSTONE Inf INFILLING S CHERT Nar SOIL-RELICTS U TOURMALINE Nca Ca-NODULES W CLINOZOISITE Nfe Fe-NODULES Z ZIRCON Nor Org-AGGREGATES Pa PAPULES Scu STRESS-CUTANS Minerali e rocce vulcanici: volcanic minerals and rocks A OTHERS Fabric microstrutturale: ground-mass fabric B BIOTITE D SANIDINE rating F MAGNETITE Bs BISTRIAL 1 G MAGM.ROCK Cro CROSS-STRIATED 5 H CLINO-PYROXENE Cry CRYSTALLITIC 2 J FELDSPATHOIDS Gs GRANO-STRIATED 4 K APATITE Mos MONO-STRIATED 4 N ANORTOCLASE Msp MOSAIC SPECKLED 3 O GARNET Pos PARALLEL STRIATED 5 P PLAGIOCLASE Pas PORO-STRIATED 4 T TITANITE Ss STIPPLE SPECKLED 2 V GLASS Un UNDIFFERENTIATED 0 X HORNBLENDE Uns UNISTRIAL 1 Y SPINEL Fig. 4 - Raggruppamenti (cluster) ottenuti attraverso l’analisi discriminante (codice STATISTI- CA) considerando come variabili le caratteristiche micromorfologiche. Si evidenziano chiara- mente a livello 7 -12 tre gruppi principali di campioni. Clusters derived from discriminating analysis (STATISTICA software) using some micromor- phological features. There are at 7-12 level 3 main samples groups. D. Magaldi et al. 179 Fig. 5 - Stratigrafia semplificata del deposito di riempimento della conca. Simplified stratigraphy of deposit. tutti formatisi in condizioni comunemente riducenti, testimoniate dalla frequenza della vivianite e della side- rite, minerali che compaiono soli o associati. Sono sempre ricchi di sostanza organica (in media 11%) e evidenziano apporti, oltre che da piroclastiti, anche da suoli relativamente più evoluti (“terre rosse“ ?) delle immediate vicinanze. Nei campioni PL 21 (25,70 m ) e PL 46 (29 m ) si osservano invece resti di pellicole di argilla illuviata (clay coatings) che testimoniano la for- mazione in situ di suoli maggiormente evoluti (Aqualfs oppure Boralfs?) , associati a micro-strutture presumi- bilmente crioturbate (involutions) (vedi CD) che suggeri- rebbero un clima sensibilmente più freddo dell’attuale. L’interpretazione di queste figure è basata sulla stretta somiglianza che queste presentano con quelle macro- scopiche osservabili nei suoli di ambiente periglaciale come i Cryorthents e diverse da quelle ricordate per sismiti in depositi pliocenici lacustri da Brustur & Jipa (2007).Anche l’analisi pollinica , sfortunatamente ancora in corso, ha evidenziato nella successione del riempi- mento momenti più freddi a 3 m e a 44-45 m di profon- dità. Gruppo γγ. Caratterizzato da colori più giallo-ros- sastri, sia della matrice, sia delle screziature (rispettiva- mente 10YR e 7.5YR, codice 10), da contenuti molto alti (media 13 %) in sostanza organica, ma non unifor- memente distribuiti nella sequenza, da b-fabric aniso- tropiche comunemente attribuite alla pedogenesi, ma in condizioni prevalentemente riducenti, come dimostrato dalla presenza di vivianite e siderite. Si tratta presumi- bilmente di suoli idromorfi torbosi poco evoluti (come rivelato dal rapporto Fe-ossalato/Fe-ditionito su alcuni campioni presi a caso, Tab. 2). La colonna stratigrafica, ipotizzata sulla base delle precedenti considerazioni, è mostrata in Fig. 5. Le analisi petrografiche e micromorfologiche con- fermano gran parte delle osservazioni fatte in campa- gna all’atto del sondaggio e mettono in evidenza che il riempimento della valle carsica è costituito sia da sedi- menti ricchi di materiali vulcanici in un ambiente preva- lentemente palustre-lacustre riducente (abbondanza di sostanza organica e probabile neoformazione di viviani- te e siderite) entro il quale si depositavano anche sedi- menti di suoli relativamente più evoluti e forse materiali eolici dalla regione Adriatica (Arenarie della Laga, e forse addirittura dal Nord Africa secondo quanto ipotiz- zato da YAALON, 1987), sia da veri e propri suoli tipica- mente idromorfi, a diverso grado di evoluzione, di cui si conservano indiscutibili tracce. Sulla base delle prece- denti osservazioni è possibile ricostruire, sia pure approssimativamente, le condizioni ambientali dei 3 gruppi. Il Gruppo αα rappresenterebbe condizioni preva- lentemente sedimentarie, il Gruppo γγ suoli identificabili forse con gli Udifluvents della classificazione USDA sulla base della distribuzione e dell’abbondanza della sostanza organica, delle figure di idromorfia, di una certa laminazione e della scarsa evoluzione testimonia- ta dal colore e dalla tipologia della fabric. In alcuni casi potrebbero essere anche Aquic Udifluvents e Vitrandic Udifluvents,questi ultimi caratterizzati dall’abbondanza di materiali vetrosi), mentre il Gruppoββ‚ rappresentereb- be sia sedimenti palustri che suoli decisamente idro- morfi, quali gli Hydraquents sulla base delle condizioni riducenti quasi permanenti, con alcune eccezioni già Genesi e significato del riempimento della depressione carsica ... ricordate (Alfisuoli idromorfi ?). In tutti questi suoli l’a- zione pedogenetica prendeva il sopravvento attraverso un progressivo ripening (maturazione del sedimento in condizioni idromorfe),dando origine a microstrutture otticamente anisotrope e ad una certa orientazione dei domini argillosi, in parte dovuta tuttavia al periodico disseccamento. 4.2. Analisi chimiche e chimico-mineralogiche dei depositi La composizione chimica totale, tramite fluore- scenza X ed espressa secondo gli ossidi più significativi di 24 campioni scelti a caso ma rappresentativi dell’in- tera serie (Tab. 5), appare completamente diversa da quella di suoli e sedimenti fluviali (WAKATSUKI et al., 1977) ma risulta compatibile con quella di prodotti vul- canici medio-basici e in particolare con quelli apparte- nenti alla Provincia Comagmatica Romana (D’AMICO et al., 1989) secondo la classificazione riferita da D’AR- GENIO et al., 1994, pag 53, basata sulla percentuale di CaO e di allumina e le informazioni sulle caratteristiche chimico-mineralogiche (alto tenore in Al 2 O 3 , presenza di Bario) illustrate da CONTICELLI et al. (2004) e da BOARI & CONTICELLI (2007), anche se il contenuto in silice e metalli alcalini rivela una forte alterazione del materiale. Ne segue che l’intero riempimento, costituito da materiali molto simili tra loro, deve interpretarsi come una sequenza di piroclastiti fortemente alterate e varia- mente mescolate con apporti dai rilievi circostanti e dal residuo insolubile dei calcari, che si sono sedimentate in ambienti prevalentemente riducenti di tipo lacustre- palustre ma soggetti a periodiche emersioni che ne determinavano una pedogenesi generalmente modesta. Il contributo dei calcari è stato tuttavia scarso a causa del loro basso contenuto in residuo insolubile: infatti una analisi calcimetrica di una trentina di litotipi della Catena del Gran Sasso ha fornito valori di CaCO 3 mediamente superiori all’80 % . Per di più, la larga diffusione di depositi piroclasti- ci di varia provenienza nella regione abruzzese è stata da tempo segnalata e studiata (BOSI & BERTINI, 1970; FERRARI & MALESANI, 1973; BOSI & LOCARDI , 1991; COLICA et al., 1993; MARCOLINI et al., 2003; NARCISI, 1995; STOPPA & ROSATELLI, 2003; TALLINI et al., 2002; D’OREFICE et al., 2006), sebbene vi siano ancora ipotesi differenti circa la loro origine e diffusione. Alcuni Autori propen- dono infatti per una origine locale dei materiali mentre altri ritengono che per la maggior parte le piroclastiti siano di provenienza esterna all’Abruzzo. Al fine di riconoscere caratteristiche comuni utiliz- zabili per una sommaria classificazione litologica delle piroclastiti, si è applicata una analisi discriminante (codice STATISTICA) a tutti i campioni così da indivi- duare 4 gruppi principali (Gr1 = 2 campioni; Gr2 = 3 campioni; Gr3 =11 campioni; Gr4 = 8 campioni (v. Fig. 6). Gli ultimi 2 Gruppi sono sostanzialmente eguali se si eccettua il più alto contenuto in Ca del Gruppo 3 dovu- to probabilmente ad apporti esterni successivi alla messa in posto del deposito. I 4 Gruppi sono stati con- frontati (Tab. 6) con la composizione delle tufiti e dei tefra affioranti entro un raggio di poco più di un centi- naio di chilometri dal Piano Locce, quali Stiffe e Oricola (TALLINI et al., 2002 ), Pietrasecca (BERTOLANI et al., 2005) e Case Picconetto in Provincia di Pescara (MARCOLINI et al.,2003). Un’ulteriore indagine è stata eseguita riportando i punti rappresentativi nella Fig. 7, dove la % in ossidi di titanio è stata espressa in funzione della % di silice 180 Tab. 5 - Risultati delle analisi chimiche totali eseguite su 24 campioni rappresentativi del riempimento della conca di Piano Locce. Results of chemical total analysis carried out on 24 representative samples. Campione MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 K2O CaO TiO2 MnO Fe2O3 BaO PL1 1,620 15,690 42,000 1,000 0,080 2,050 6,310 0,790 0,160 9,810 0,050 PL2 1,800 15,750 43,370 0,640 0,100 2,190 6,200 0,810 0,090 7,560 0,070 PL3 2,150 16,260 42,860 0,650 0,140 2,710 8,740 0,760 0,110 7,780 0,090 PL8 1,220 13,800 36,030 0,440 0,040 1,950 13,440 0,660 0,070 6,450 0,060 PL10 1,500 16,570 43,810 0,570 0,060 2,280 5,350 0,820 0,100 8,910 0,070 PL11 1,480 17,460 44,820 0,650 0,180 2,510 4,170 0,750 0,140 7,100 0,070 PL12 1,390 17,440 43,280 0,700 0,090 2,190 5,610 0,820 0,100 8,030 0,090 PL13 1,410 19,280 45,000 0,690 0,080 2,250 1,120 0,860 0,070 8,920 0,100 PL14 1,520 19,100 45,300 0,760 0,100 2,260 1,960 0,860 0,120 7,990 0,090 PL15 1,450 17,510 42,740 0,690 0,100 2,300 3,070 0,830 0,120 7,820 0,090 PL17 1,320 17,930 50,290 0,490 0,320 5,240 3,430 0,610 0,140 5,910 0,080 PL40 1,550 18,690 41,300 1,820 0,200 1,940 3,290 0,820 0,330 8,570 0,120 PL45 1,290 20,050 41,030 0,650 0,120 2,230 1,520 0,820 0,220 9,710 0,130 PL47 1,390 22,590 46,210 0,960 0,630 2,510 1,750 0,840 0,040 5,020 0,150 PL49 0,830 22,520 46,700 0,460 0,150 2,340 1,300 0,640 0,050 6,020 0,120 PL59 1,500 21,270 43,800 1,050 0,130 2,520 2,500 0,820 0,110 7,330 0,150 PL64 1,860 17,680 45,210 0,690 0,360 2,790 7,480 0,660 0,090 6,820 0,130 PL68 1,660 16,840 43,630 0,670 0,140 3,250 6,590 0,640 0,140 6,900 0,130 PL69 1,070 16,140 50,930 0,350 0,080 6,190 5,820 0,410 0,140 5,100 0,170 PL76 1,250 19,500 45,460 1,120 0,070 2,190 1,370 0,760 0,060 7,460 0,130 PL81 1,690 21,270 43,690 1,300 0,340 2,610 1,880 0,740 0,050 5,980 0,230 PL82 2,630 15,330 37,450 0,620 0,550 5,630 9,440 0,520 0,170 7,330 0,360 PL84 1,460 20,620 43,720 0,560 0,090 2,570 1,200 0,710 0,360 8,150 0,190 PL90 0,860 19,170 51,600 0,310 0,080 4,530 2,830 0,500 5,580 5,580 0,140 D. Magaldi et al. secondo una rappresentazione a diagramma usata nello studio delle rocce effusive. In definitiva tabelle e grafico suggeriscono che esiste una discreta somiglianza tra la composizione media di Pietrasecca e Case Picconetto con quella media del Gruppo 3-4 di Locce e tra quella media di Stiffe (e forse Oricola) e il Gruppo 2; al contrario il Gruppo 1, peraltro rappresentato solo da 2 campioni, risulterebbe differente da tutti gli altri. Questi risultati tuttavia sono affetti da un elevato margine di incertezza in quanto l’alterazione subita ha senza dubbio provoca- to la perdita degli elementi più mobili, in conseguenza dei processi di pedogenesi e/o di diagenesi. Allo scopo di accertare la provenienza dei mate- riali vulcanici è stato quindi necessario procedere ad una serie di determinazioni microanalitiche sul vetro, sui plagioclasi e sui pirosseni, utiliz- zando 16 campioni prelevati ad oltre 30 m di profondità, più fre- schi di quelli stratigraficamente sovrapposti e contenenti più abbondante materiale vulcanico (vetro, cristalli, e più di rado, frammenti litici di rocce effusi- ve). I livelli vulcanici di Piano Locce comprendono ceneri fini e grossolane spesso ben sele- zionate (sorted). Alcuni dei livelli apparivano più rimaneggiati, sia per la presenza di cristalli di quarzo eolico che di clasti car- bonatici provenienti dai vicini versanti calcarei. Le analisi al microscopio elettronico hanno evidenziato come il vetro della stragrande maggioranza dei livelli sia com- pletamente alterato e quindi inu- tilizzabile per la classificazione chimica dei livelli stessi. Solo il campione PL90 prove- niente dalla base (78-80 m) della carota, ha dato risulta- ti soddisfacenti. Durante la elaborazione di questa ricer- ca, una indagine successiva condotta a maggiore det- taglio e finalizzata all’acquisizione nello stesso sito del contenuto pollinico della parte più superficiale della carota, ha incontrato un livello centimetrico di ceneri relativamente fresche a 5 m di profondità (livello deno- minato PL top). Pertanto anche questo campione è stato preso in considerazione per la classificazione del vetro . In conformità di queste analisi (Tab. 7), il livello PL90 può essere classificato come una latite-trachite. Un attento esame dei dati analitici della Tabella mostra tuttavia che, pur essendo le analisi nel loro insieme accettabili, presentano valori anormalmente bassi in 181 Fig. 6 - Raggruppamenti (cluster) ottenuti tramite l’analisi discriminante (codice STATISTICA) considerando come variabili il contenuto totale in ossidi. Si evidenziano chiaramente 4 gruppi a livello 5 – 10. Clusters derived from discriminating analysis (STATISTICA software) using main oxides total content for the samples. There are at 5-10 level 4 main clusters. Tab. 6 - Confronto dei cluster risultanti dalla analisi statistica (codice STATISTICA) con la composizione chimica di alcune piroclastiti dei dintorni di l’Aquila. Comparison between clusters resulting by statistical analysis (STATISTICA software) and chemical composition of some pyroclastic sediments from L’Aquila neighbourhoods. Locce Pietrasecca Oricola Stiffe Picconetto ossidi (%) Gr1 Gr2 Gr3 Gr4 media media media media SiO2 36,74 50,94 43,62 44,13 42,37 50,03 48,58 45,46 TiO2 0,59 0,51 0,75 0,80 0,81 0,95 1,10 0,95 Al2O3 14,57 17,75 16,71 20,11 19,09 12,59 18,99 17,16 Fe2O3 2,07 1,66 3,61 2,31 2,26 1,88 2,29 2,63 FeO 4,82 3,87 4,07 5,39 5,27 4,40 5,36 6,14 MnO 0,12 1,96 0,12 0,15 0,17 n.d. n.d. 0,20 MgO 1,92 1,08 1,68 1,36 3,05 1,74 1,80 3,95 CaO 11,44 4,03 6,31 1,91 9,72 4,63 3,06 9,51 Na2O n.d. n.d. n.d. n.d. 0,81 1,43 0,43 3,06 K2O 3,79 5,32 2,50 2,31 3,10 4,57 2,06 10,34 P2O5 0,53 0,38 0,70 0,87 0,42 n.d. n.d. 0,57 Somma 76,58 87,50 80,07 79,34 87,08 82,21 83,69 100,00 Genesi e significato del riempimento della depressione carsica ... sodio (Na 2O) e cloro (ClO). Valori così bassi sono indicativi di incipiente alterazione del vetro che, all’inizio dei processi tende a perdere elementi a largo raggio ionico quali il sodio e il cloro. Ne deriva che la somma degli alcali usata nel diagramma di classificazione TAS (Fig. 8) risulta essere meno attendibile e sicuramente sottostimata rispet- to ai valori originari. Una corre- zione della somma degli alcali pari al 3÷4%, sposterebbe infatti la classificazione del vetro nel campo delle tefri-fonoliti e fonoliti (Fig. 8). Una composizio- ne di questo tipo potrebbe ten- tativamente essere correlata con le eruzioni pleistoceniche del Vulcano di Vico, caratteriz- zate da attività esplosiva di 182 Fig. 7 - Percentuale in ossidi di Titanio in funzione della percentuale di Silice. Percentage of Titanium oxide vs. Silica percentage. Tab.7 - Analisi del vetro vulcanico prelevato a 5 m di profondità (PL top) e di quello del livello PL90 a 78-80 m di profondità (bottom del sondaggio). A titolo di confronto sono riferite le analisi totali del campione RF95-7 prelevato in Adriatico a 450 cm di profondità e quelle della media dei campioni appartenenti, secondo l’elaborazione statistica, al Gruppo 2 (v.testo). Composition of volcanic glass of PLtop (5 m of depth) and of PL 90 sample (78-79 m of depth). As a comparison, total analysis of the sample RF95-7 from the 450 cm depth of Adriatic Sea and the average composition of the Group 2 samples are referred. campioni : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Media Dev. St. RF 95-7 450 cm Gruppo 2 SiO2 56,11 57,59 58,06 59,17 58,68 58,15 59,81 58,77 57,93 61,11 58,54 1,344 58,27 50,94 TiO2 1,31 0,79 0,64 0,57 0,58 0,60 0,28 0,72 0,67 0,21 0,64 0,299 0,44 0,51 Al2O3 23,06 19,66 21,06 20,56 21,93 22,22 22,20 20,64 20,31 22,41 21,41 1,106 19,23 17,75 FeOtot 2,72 4,79 3,48 3,65 3,04 2,64 1,64 3,63 3,80 1,04 3,04 1,094 3,70 2,48 MgO 0,89 1,08 0,75 0,40 0,43 0,67 0,24 0,60 0,86 0,14 0,61 0,302 0,10 1,08 MnO 0,10 0,14 0,06 0,18 0,08 0,00 0,00 0,17 0,10 0,00 0,08 0,068 0,65 1,96 CaO 7,36 5,59 3,96 3,19 5,57 6,11 4,25 5,42 4,47 4,09 5,00 1,233 3,71 4,03 Na2O 2,57 2,97 2,73 4,74 3,54 3,10 3,22 3,81 3,26 4,90 3,48 0,791 4,34 n.d. K2O 5,88 7,35 9,17 7,45 6,04 6,51 8,34 6,17 8,53 5,95 7,14 1,210 9,24 5,32 ClO 0,00 0,04 0,10 0,10 0,11 0,00 0,00 0,06 0,07 0,15 0,06 0,053 0,32 n.d. Somma 100 100 100,01 100,01 100 100 99,99 99,99 100 100 100 100 84,07 Total alkali 8,45 10,32 11,90 12,19 9,58 9,61 11,56 9,98 11,79 10,85 10,62 13,58 alkali ratio 2,29 2,47 3,36 1,57 1,71 2,10 2,59 1,62 2,62 1,21 2,05 2,13 campioni : 1 2 3 4 5 6 7 8 Media Dev. St. SiO2 45,38 46,63 46,5 45,12 44,64 47,62 46,08 45,9 45,98 0,887 TiO2 0,92 0,88 0,68 0,96 0,89 0,64 0,85 0,81 0,83 0,106 Al2O3 19,88 19,19 20,71 19,11 20,53 20,78 19,72 19,73 19,96 0,612 FeOtot 8,06 8 7,32 9,05 8,45 7,16 8 7,82 7,98 0,560 MnO 0,33 0,46 0,07 0,26 0,37 0,25 0,3 0,14 0,27 0,116 MgO 1,26 1,3 1,29 1,56 1,25 0,78 1,49 1,36 1,28 0,218 CaO 11,62 10,79 11,33 12,88 11,87 7,73 11,72 11,62 11,20 1,420 Na2O 5,64 6,25 5,38 5,43 6,39 7,22 5,5 5,54 5,92 0,607 K2O 6,72 6,29 6,49 5,47 5,37 7,65 6,14 6,88 6,38 0,699 P2O5 0 0 0 0 0 0 0 0,08 0,01 0,026 ClO 0,18 0,2 0,22 0,16 0,26 0,18 0,19 0,13 0,19 0,036 Somma 99,99 99,99 99,99 100 100,02 100,01 99,99 100,01 100,00 Total alkali 12,36 12,54 11,87 10,9 11,76 14,87 11,64 12,42 alkali ratio 1,191489 1,0064 1,20632 1,007366 0,840376 1,059557 1,116364 1,241877 Analisi vetro del Campione PL 90 ( circa 80 metri) e del Campione PL top (5 m ) PL 90 PL top D. Magaldi et al. composizione trachitico-fonolitica (Peccerillo, 2005). Di conseguenza il campione PL90 potrebbe essere tenta- tivamente correlato con le piroclastiti riconosciute in una carota marina dell’Adriatico (livello RF95-7, 450 cm; Fig. 8), datate intorno a 170.000 anni fa (CALANCHI et al., 2008). Inoltre, la composizione media dei vetri del livello PL90 sembra abbastanza simile a quella (media) dei 3 campioni appartenenti al Gruppo 2 (PL17, PL69 e PL90, Tab. 7). Il campione PL top è stato classificato come foiditico (Fig. 8). Sulla base della composizione del vetro, della paragenesi mineralogica (dominata da leucite e clinopirosseno, in assenza di plagioclasio; Fig. 9) e delle analisi SEM-EDS sulle fasi minerali (Tab. 7) può essere correlato con l’attività finale del vulcano dei Colli Albani, e più precisamente con l’eruzione dei Peperini, datati a circa 36.000 anni fa (FREDA et al., 2005). Gli altri livelli vulcanici appaiono troppo alterati per essere classificabili sulla base della chimica dei vetri, ma su alcuni di essi è stata effettuata una microa- nalisi delle fasi minerali (plagioclasi e pirosseni) riferita nelle Tabelle 8 e 9, rispettivamente per i sialici e per i femici. La composizione dei minerali dei cinque campioni esaminati (PL48; PL55; PL60; PL64; PL69) indica una stretta affinità con le composizioni delle eruzioni dei vulcani campani (Campi Flegrei, Ischia, Procida e Somma-Vesuvio (PECCERILLO, 2005), con sanidino domi- nante nelle fasi sialiche e clinopirosseno in quelle femi- che. Forse potrebbero essere rappresentativi del Gruppo 3-4 anche se il PL69 appartiene statisticamente al Gruppo 2. Due soli campioni (PL82 e PL74), uno dei quali rientra nel Gruppo 1, sulla base della paragenesi mine- ralogica che contiene abbondante biotite, possono in prima approssimazione essere correlati con l’attività dei vulcani laziali (PECCERILLO, 2005). Dei restanti sei livelli infine non è possibile ipotizzare la sorgente. La Tab. 10 riassume le informazioni circa la descrizione e la provenienza dei 16 livelli vulcanoclastici considerati per l’analisi chimico-mineralogica più detta- gliata. 5. DISCUSSIONE DEI RISUL- TATI I dati in precedenza esposti sembrano attestare in modo abbastanza chiaro, sia l’origine prevalentemente piroclastica dell’intero riempimento forse fino a notevole profondità, così come sembra avvenuto per il Fucino dove un livello di cineriti, con uno spessore di circa 100 m, avrebbe una età di circa 500 mila anni (NARCISI, 1995), sia l’età del livello più profondo rag- giunto dal sondaggio (circa e forse più di 170.000 anni BP). Nell’ipotesi che tutto il materiale piroclastico sia venuto dalla Provincia Comagmatica Romana (Apparati vulcanici del Lazio e della Campania) i depositi più recenti dovrebbero avere meno di 36.000 mila anni e addirittura alcune cineriti potrebbero essere di età proto-storica (SULPIZIO et al., 2008). Anche sul significato paleo-climatico e ambientale da attribuire al deposito possono essere fatte solo con- siderazioni preliminari. Lo studio integrato e multidisci- plinare del Quaternario ha da qualche tempo evidenzia- to le strette relazioni che intercorrono tra tipologia dei suoli e condizioni climatiche e biologiche esistenti durante le varie fasi più fredde e più calde dell’attuale (WEST, 1968; BOWEN, 1981; BIRKELAND, 1984; MCFADDEN et al., 1986; BIRKELAND, 1990). In Europa settentrionale WEST (1968) propose la seguente relazione tra clima e suoli in un periodo di tempo compreso tra due “glaciali” successivi: suoli poco evoluti (cataglaciale) – terre brune (interglaciale) - podzols sotto foresta (ana- glaciale). Si può quindi concludere che alcune caratteri- stiche del suolo riscontrabili a differente scala, da quel- la di campo a quella microscopica, possano suggerire eventuali cambiamenti nel clima del passato, purché 183 Fig. 8 - Diagramma TAS per i campioni PLtop e PL90 .A titolo di confronto è mostrata anche la composizione del livello della carota adriatica. The TAS classification diagram for some samples: PL top , PL90 and a pyroclastic sediment from the bottom of Adriatic Sea (450 cm of depth). Fig. 9 – Analisi al SEM-EDS su sezione sottile di un livello di tefra a 5 m di profondità (PLtop): lc= leucite; cpx= clinopirosseno. SEM –EDS picture of thin section of sample PL top (5m depth); lc= leucite; cpx= clino-pyrox- ene. Genesi e significato del riempimento della depressione carsica ... 184 T a b . 8 - C o m p o si zi o n e c h im ic a d e i f e ld sp a ti d i a lc u n i c a m p io n i c o n m a g g io r c o n te n u to in m in e ra li vu lc a n ic i t ra 3 0 e 8 0 m d i p ro fo n d it à . F e ld sp ar s c h e m ic al c o m p o si ti o n o f sa m p le s c o lle c te d 3 0 t o 8 0 m o f d e p th . A n a lis i c h im ic h e d e i f e ld sp a ti O ss id i ( % ) P L 4 8 P L 5 5 P L 6 0 P L 6 4 P L 6 9 S iO 2 4 7 ,9 5 1 ,1 5 3 ,7 5 2 ,2 5 0 ,9 6 3 ,8 6 3 ,7 6 4 ,6 4 6 ,5 6 5 ,0 6 4 ,6 6 4 ,6 6 4 ,7 6 5 ,2 6 3 ,1 4 5 ,9 4 9 ,4 6 3 ,7 6 4 ,2 6 5 ,1 6 6 ,8 6 6 ,2 A l 2 O 3 3 2 ,4 3 0 ,6 2 8 ,1 2 9 ,1 3 0 ,4 1 9 ,3 1 9 ,7 1 9 ,8 3 3 ,0 1 9 ,7 1 9 ,7 1 9 ,6 1 9 ,4 2 0 ,3 1 9 ,7 3 2 ,5 3 1 ,7 1 9 ,6 2 0 ,2 2 0 ,1 1 9 ,9 1 9 ,9 F e O to t 0 ,6 0 ,4 0 ,5 0 ,9 1 ,0 0 ,2 0 ,4 0 ,5 0 ,7 0 ,3 0 ,3 0 ,3 0 ,3 0 ,2 0 ,5 0 ,8 0 ,7 0 ,4 0 ,3 0 ,3 0 ,4 0 ,3 C a O 1 6 ,5 1 3 ,3 1 1 ,5 1 2 ,3 1 3 ,3 0 ,5 1 ,1 1 ,1 1 6 ,7 0 ,5 0 ,9 0 ,6 0 ,5 0 ,8 1 ,2 1 6 ,9 1 4 ,7 1 ,1 0 ,4 0 ,4 0 ,0 0 ,1 N a 2 O 2 ,0 3 ,6 4 ,5 3 ,9 3 ,0 2 ,0 3 ,7 4 ,0 1 ,7 4 ,7 4 ,9 4 ,6 5 ,3 6 ,9 3 ,6 1 ,6 2 ,7 3 ,7 7 ,2 7 ,3 6 ,9 6 ,8 K 2 O 0 ,2 0 ,6 0 ,9 0 ,9 0 ,7 1 3 ,5 1 0 ,6 9 ,9 1 ,3 9 ,9 9 ,6 1 0 ,3 9 ,7 6 ,4 1 0 ,6 1 ,2 0 ,6 1 1 ,3 7 ,1 6 ,6 6 ,1 6 ,6 T o ta le 9 9 ,6 9 9 ,6 9 9 ,2 9 9 ,3 9 9 ,2 9 9 ,2 9 9 ,2 9 9 ,9 9 9 ,9 1 0 0 ,0 1 0 0 ,0 9 9 ,8 9 9 ,9 9 9 ,9 9 8 ,7 9 8 ,9 9 9 ,7 9 9 ,7 9 9 ,4 9 9 ,9 1 0 0 ,0 1 0 0 ,0 T a b . 9 - C o m p o si zi o n e c h im ic a d e i p ir o ss e n i d i a lc u n i c a m p io n i c o n m a g g io r c o n te n u to in m in e ra li vu lc a n ic i t ra 3 0 e 8 0 m d i p ro fo n d it à . P yr o xe n e s c h e m ic al c o m p o si ti o n o f sa m p le s c o lle c te d 3 0 t o 8 0 m o f d e p th .. A n a lis i c h im ic h e d e i p ir o ss e n i O ss id i ( % ) P L 4 8 P L 5 5 P L 6 0 P L 6 4 P L 6 9 S iO 2 4 8 ,7 4 7 ,6 4 9 ,0 5 0 ,5 5 0 ,7 5 2 ,7 5 0 ,5 5 1 ,2 4 9 ,9 5 0 ,8 5 0 ,2 5 1 ,2 5 2 ,5 5 1 ,3 5 3 ,1 5 1 ,5 5 1 ,5 5 1 ,6 5 ,6 5 0 ,4 4 8 ,1 4 7 ,8 T iO 2 1 ,4 1 ,7 1 ,2 1 ,0 1 ,3 0 ,4 0 ,8 0 ,7 0 ,7 1 ,0 1 ,1 0 ,6 1 ,4 1 ,0 0 ,3 0 ,7 0 ,6 0 ,8 0 ,7 0 ,7 1 ,4 1 ,7 A l 2 O 3 5 ,2 7 ,3 6 ,4 3 ,1 4 ,2 2 ,1 2 ,9 2 ,0 3 ,2 1 ,3 2 ,2 1 ,5 0 ,5 1 ,3 2 ,5 3 ,6 3 ,5 3 ,4 2 ,4 2 ,6 5 ,7 6 ,2 F e O to t 8 ,4 8 ,1 7 ,1 7 ,2 7 ,8 3 ,7 9 ,3 9 ,2 7 ,8 1 0 ,0 1 0 ,1 8 ,7 2 3 ,4 9 ,9 3 ,7 4 ,9 4 ,8 7 ,2 7 ,8 7 ,8 7 ,6 7 ,7 M n O 0 ,2 0 ,1 0 ,0 0 ,1 0 ,1 0 ,1 0 ,7 0 ,9 0 ,2 1 ,4 1 ,2 1 ,1 1 ,9 1 ,5 0 ,2 0 ,1 0 ,1 0 ,2 0 ,6 0 ,4 0 ,2 0 ,1 M g O 1 3 ,2 1 2 ,5 1 3 ,1 1 5 ,2 1 3 ,6 1 6 ,7 1 2 ,6 1 3 ,1 1 3 ,2 1 2 ,6 1 2 ,4 1 3 ,8 2 ,4 1 2 ,5 1 6 ,5 1 5 ,6 1 6 ,4 1 4 ,3 1 5 ,1 1 5 ,1 1 4 ,2 1 4 ,0 C a O 2 2 ,4 2 2 ,4 2 2 ,8 2 2 ,3 2 2 ,0 2 3 ,7 2 2 ,3 2 2 ,0 2 3 ,8 2 0 ,3 2 1 ,5 2 2 ,0 8 ,6 2 0 ,5 2 3 ,5 2 3 ,1 2 2 ,3 2 2 ,1 2 2 ,2 2 2 ,4 2 2 ,6 2 2 ,2 N a 2 O 0 ,3 0 ,2 0 ,3 0 ,3 2 ,0 0 .1 0 ,8 0 ,7 0 ,4 1 ,6 1 ,2 1 ,0 8 ,8 1 ,6 0 ,1 0 ,1 0 ,2 0 ,3 0 ,7 0 ,6 0 ,3 0 ,3 T o ta le 9 9 ,8 9 9 ,9 9 9 ,9 9 9 ,7 9 9 ,9 9 9 ,4 9 9 ,8 9 9 ,7 9 9 ,1 9 9 ,1 9 9 ,9 9 9 ,8 9 9 ,5 9 9 ,5 1 0 0 ,0 9 9 ,7 9 9 ,4 9 9 ,9 1 0 0 ,0 1 0 0 ,0 1 0 0 ,0 1 0 0 ,0 D. Magaldi et al. 185 Tab. 10 - Descrizione riassuntiva e ipotesi di provenienza dei materiali vulcanici sulla base delle analisi chimico-mineralogiche eseguite su 17 campioni tra 5 e 80 m di profondità. Short description of examined volcanic glass and provenance hypothesis for 17 samples 5 to 80 m of depth. Campione profondità colore descrizione sorgente PL top 5,0 m N3 Ceneri grossolane di colore grigio scuro-nero. L'analisi al binoculare mostra Colli Albani dark gray che le particelle sono poco vescicolate e porfiriche. Ci sono cristalli sialici e (eruzione dei femici sciolti. L'analisi al microscopio elettronico mostra che il vetro Peperini) è di composizione foiditica, con massa di fondo cristallina. La paragenesi 36 ka BP è dominata dalla leucite+clinopirosseno, con raro sanidino. PL 48 30-28,6 m 5YR 5/2 Ceneri fini e grossolane di colore marroncino, compatte. L’analisi al binoculare La composizione pale brown mostra vetro, piccoli litici carbonatici e cristalli sialici e femici. L’analisi dei minerali al microscopio elettronico mostra che il vetro è completamente alterato. sembra indicare Le composizioni delle fasi minerali indicano che la paragenesi dominante è una sorgente plagioclasio e clinopirosseno campana PL 49 31,2-30,6 m 10YR 8/2 Ceneri fini di colore giallastro. L’analisi al binoculare mostra che il vetro è Sconosciuta very pale scarso e molto alterato. Presenza di cristalli sialici e femici. orange PL 51 32,2-31,8 m 5Y 7/2 Ceneri grossolane di colore grigio con abbondanti inclusi carbonatici. Sconosciuta yellowish L’analisi al binoculare mostra che il vetro è scarso e molto alterato. Deposito gray Abbondanti cristalli femici e minori sialici. rimaneggiato in ambiente subaereo PL 55 35-33,9 m 5Y 7/2 Ceneri fini e grossolane mediamente compatte di colore grigio. La composizione yellowish L’analisi al binoculare mostra presenza di vetro e cristalli sialici e femici. dei minerali gray L’analisi al microscopio elettronico mostra che il vetro è completamente sembra indicare alterato. Le composizioni delle fasi minerali indicano che la paragenesi una sorgente dominante è sanidino e clinopirosseno con minore plagioclasio. campana PL 60 39,4-36,4 m 10YR 6/2 Ceneri grossolane sciolte di colore marroncino con piccoli inclusi carbonatici. La composizione pale L’analisi al binoculare mostra presenza di vetro e cristalli sialici e femici. dei minerali yellowish L’analisi al microscopio elettronico mostra che il vetro è completamente alterato. sembra indicare brown Le composizioni delle fasi minerali indicano che la paragenesi dominante una sorgente è sanidino e clinopirosseno. campana PL 64 42,7-42,1 m 5Y 7/2 Cenere fine e grossolana compatta ma non cementata di colore grigio. La composizione yellowish L’analisi al binoculare mostra vetro mal conservato e cristalli sia sialici che femici. dei minerali gray L’analisi al microscopio elettronico delle fasi minerali mostra la presenza sembra indicare di sanidino, clinopirosseno e minore plagioclasio. una sorgente campana PL 66 44-43,3 m 5Y 5/2 Ceneri grossolane di colore grigio scuro. Sconosciuta light olive L’analisi al binoculare mostra particelle molto arrotondate e presenza di Deposito grey cristalli di quarzo di colore biancastro. rimaneggiato in ambiente subaereo PL 68 46-44,5 m 5Y 7/2 Ceneri fini e grossolane simili alle precedenti, di cui costituiscono la parte Stessa eruzione light olive finale e probabilmente più rimaneggiata, come testimoniato dagli abbondanti del PL 69 gray clasti carbonatici del substrato inglobati dalle ceneri. PL 69 46,5-46 m 2.5Y 7/2 Ceneri fini e grossolane di colore grigio. Ci sono clasti carbonatici del La composizione light gray substrato inglobati nelle ceneri. L’analisi al binoculare mostra vetro, dei minerali litici lavici e abbondanti cristalli sia sialici che femici. L’analisi al microscopio sembra indicare elettronico mostra che il vetro è completamente alterato. Le composizioni una sorgente delle fasi minerali indicano che la paragenesi dominante è sanidino e clinopirosseno. campana. PL 72 54-52,15 m 10YR 6/4 Ceneri fini ben selezionate di colore marroncino. Il materiale è simile a quello Sconosciuta light del livello precedente. Il vetro è completamente alterato yellowish brown PL 73 56-54 m 10YR 5/6 Ceneri molto fini e ben selezionate di colore marroncino. Al binoculare si Sconosciuta yellowish notano vetro e cristalli sialici e femici non abbondanti. L’analisi al microscopio brown elettronico mostra che il vetro è completamente alterato. PL 74 56,8-56,1 m 10YR 7/2 Cenere fine e grossolana di colore grigio, con screziature di colore marrone. La paragenesi light gray L’analisi al binoculare mostra vetro, abbondanti cristalli di biotite, mineralogica cristalli sialici (sanidino) e femici (clinopirosseno). L’analisi al microscopio suggerisce una elettronico mostra che il vetro è completamente alterato. sorgente nei vulcani laziali PL 82 69,5-67,5 m 2.5Y 6/1 Ceneri grossolane di colore grigio. L’analisi al binoculare evidenzia la presenza La paragenesi gray di vetro e di molti cristalli di biotite, insieme ad altri cristalli femici mineralogica (clinopirosseni) e sialici incolori (sanidini) o lattiginosi. L’analisi al microscopio suggerisce una elettronico mostra che il vetro è completamente alterato. sorgente nei vulcani laziali PL 85 73-72 m 10YR 6/2 Ceneri grossolane di colore marrone chiaro. Al binoculare si distingue vetro Sconosciuta Pale lattiginoso, litici lavici e cristalli sialici e femici. Alcuni cristalli sembrano Deposito yellowish abrasi e rimaneggiati. Presenza di alcuni clasti dal substrato carbonatico. rimaneggiato brown L’analisi al microscopio elettronico indica che il vetro è completamente alterato in ambiente e la composizione originaria non è ipotizzabile. subaereo PL 89 78-76,10 m 10YR 8/1 Ceneri fini ben selezionate di colore chiaro. Al binoculare si distingue vetro lattiginoso, Sconosciuta white e piccoli cristalli sialici e femici. L’analisi al microscopio elettronico indica che il vetro è completamente alterato e la composizione originaria non è ipotizzabile. PL 90 79-80 m 5Y 7/1 Ceneri fini e grossolane di colore grigio chiaro. Il deposito è addensato ma non Attività del Light gray cementato. Presenza di lapilli accrezionali. Al binoculare appare formato da vetro, vulcano di Vico cristalli sialici ialini e femici. L’analisi al microscopio elettronico indica che il vetro ha più vecchia composizione trachitico-latitica a causa di un impoverimento in alcali dovuto ad di 170 ka BP alterazione incipiente. I cristalli sono prevalentemente sanidino e clinopirosseno Genesi e significato del riempimento della depressione carsica ... capaci di una sufficiente persistenza durante le mutevo- li condizioni ambientali (YAALON, 1971; BIRKELAND, 1990). Alcuni livelli, infatti, a circa 30 m di profondità mostrano alcune forme contorte (involutions). E’ quindi probabile che queste forme siano state determinate da processi periglaciali, che hanno agito su un suolo con qualche clay skin sul quale tuttavia non sono ancora state ese- guiti analisi polliniche. Al contrario alcune analisi polli- niche, condotte puramente a titolo esplorativo da C.A. Accorsi su alcuni campioni più ricchi di materia organi- ca, rivelano momenti più freddi dell’attuale tra 45 e 67 m di profondità. In molti casi il diverso contenuto in argilla pedo- genetica può indicare periodi con diversa umidità del clima (REHEIS, 1987 in BIRKELAND, 1990 ). Anche dalla sedimentologia risultano informazioni che vanno a cor- roborare i dati ottenuti dalla pedologia. Secondo ORTOLANI & PAGLIUCA (in CRESCENTI, 2005) i depositi allu- vionali, che nel Cilento seppelliscono reperti archeologi- ci Romani e Medievali, sono indicatori di periodi fred- do-umidi, al contrario delle sabbie di duna costiera che rappresenterebbero invece periodi più aridi. Partendo da queste considerazioni si è voluto comprendere il significato delle variazioni del contenuto di argilla e di sostanza organica in rapporto alla profondità. Come è noto da tempo, l’alterazione dei materiali piroclastici fini è generalmente molto veloce e può dare origine a mine- rali argillosi amorfi e cristallini quali allofane, imogolite, halloysite ed altri. L’argilla granulometrica dovrebbe quindi rappresentare, almeno in parte, minerali argillosi di neoformazione e la sua frequenza in relazione alla profondità, potrebbe indicare un diverso grado di alte- razione del materiale primario, alterazione la cui entità è strettamente legata alla disponibilità di acqua e di silice e infine alla temperatura dell’ambiente circostante. Può darsi quindi che il diagramma del rapporto Limo/Argilla in funzione della profondità, peraltro con andamento approssimativamente inverso a quello della % di sostanza organica (Fig. 10) e quasi del tutto analo- go a quello del vicino riempimento di Piano Lucchiano (MAGALDI et al., 2006) , possa interpretarsi come un indi- ce paleo-climatico, dove i valori più bassi indicherebbero periodi più favorevoli alla pedogenesi e alla diffusione della vegetazione (e quindi più caldi e più umidi), al contrario dei valori più alti che potrebbero testimoniare periodi più freddi e probabilmente più aridi. L’aridità sarebbe provata dalla neoformazione di noduli e concrezioni di carbonato di cal- cio, presenti nei depositi situati tra i 30 e i 50 m di profondità. 6. CONCLUSIONI Durante il Quaternario gran parte dell’Italia Centro- Meridionale fu investita da materiali cineritici di origine vul- canica provenienti per via eolica prevalentemente dai centri di emissione della provincia Comagmatica Romana (PECCERILLO, 2005), caratterizza- ta dall’elevato contenuto in potassio. Le principali cate- ne carbonatiche dell’Appennino disposte all’incirca parallelamente alla costa tirrenica furono così ricoperte da coltri vulcanoclastiche in spessori variabilissimi, più spessi nelle zone vallive e nelle depressioni di origine carsica (M. Simbruini, M. Lepini, M. Aurunci), dove il colluvionamento iniziato subito dopo la deposizione e proseguito intensamente in seguito determinò un note- vole accumulo di materiali. Ad esempio nella zona di Capestrano (Santa Pelagia) un sondaggio privato sul riempimento di una conca carsica, ha raggiunto la roc- cia carbonatica dopo circa 150 m, attraversando una successione di depositi fluvio-lacustri e vulcanoclastici, a volte pedogenizzati. Questo processo è stato particolarmente intenso sulla Catena del Gran Sasso e sulle vallate immediata- mente adiacenti sia a est che ad ovest del rilievo princi- pale, dove la diffusa morfologia carsica ha agito come trappola e zona di conservazione dei depositi, rallen- tando così la normale azione erosiva agente sui versanti più acclivi. Tutti i risultati ottenuti testimoniano chiara- mente che la zona di Piano Locce è stata interessata in vari momenti del Quaternario antico da una sequenza di eventi sedimentari (palustri e piroclastici) e pedogeneti- ci, sicuramente iniziati prima degli ultimi 200mila anni, associati a variazioni climatiche in un ambiente di alta montagna, variazioni che sono evidenziate in particola- re dall’andamento del contenuto in sostanza organica con la profondità e dalla sua relazione con il rapporto limo/argilla e infine dalle figure micromorfologiche, che in alcuni livelli sono sicuramente attribuibili a fenomeno- logie periglaciali. Quando le condizioni climatico–vege- tazionali consentirono l’instaurarsi di processi pedoge- netici, si formarono suoli poco evoluti, fortemente con- dizionati da idromorfia quasi permanente. Solo in pochi casi, verso il centro della successione, si sono osserva- te caratteristiche micromorfologiche sicuramente attri- buibili a suoli più sviluppati, riferibili a intervalli di tempo di stasi più lunghi, forse con orizzonte argillico (Aqualfs? Boralfs?). Al riempimento della depressione, 186 Fig. 10 - Percentuale di Sostanza Organica dei campioni e andamento del rapporto Limo/Argilla in funzione della profondità di campionamento. Organic Matter and Silt/clay ratio for the whole stratigraphyc column D. Magaldi et al. insieme a quelli di limitati e temporanei corsi d’acqua torrentizi, hanno contribuito, sia pure in minima parte apporti colluviali e/o eolici da suoli maggiormente evo- luti e di ambiente climatico differente (“terre rosse” tipo Xeralfs o Ustalfs ), ancora presenti come “suoli residuali ” nelle vallate vicine (MAGALDI & TALLINI , 2000). RINGRAZIAMENTI Il Coordinatore-Responsabile del Progetto, finan- ziato con gli ultimi fondi del Cluster C11 b del MIUR (Ambiente Terrestre) esprime la sua gratitudine alla Direzione dell’Ente Parco Nazionale del Gran Sasso e dei Monti della Laga per aver concesso l’esecuzione dei sondaggi e alla Fondazione della Cassa di Risparmio di L’Aquila per il notevole contributo corri- sposto alcuni anni fa e destinato all’acquisto di un modernissimo microscopio da petrografia, strumento indispensabile per lo svolgimento della presente ricer- ca. Un ringraziamento particolare alla Dr.ssa Francesca Tescari per il contributo dato alla revisione della parte relativa alla Micromorfologia del Suolo e all’Ing. Danilo Ranalli per la preparazione del CD fotografico. Si ringra- ziano infine l’Ing. Bruno Taddei e il Per. Ind. Algerio Giangiuliani, rispettivamente, per l’assistenza prestata alla esecuzione dei due carotaggi e al loro campiona- mento. 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