Imp.D'Orefice& LE EOLIANITI DELL’ISOLA D’ELBA: I DEPOSITI DEL PROMONTORIO DEL M. CALAMITA E DEL GOLFO DI VITICCIO Maurizio D’Orefice, Roberto Graciotti & Flavio Capitanio APAT – Servizio Geologico d’Italia/Dipartimento Difesa del Suolo – Via Curtatone, 3 - 00185 Roma. (e-mail: maurizio.dorefice@apat.it, roberto.graciotti@apat.it, flavio.capitanio@apat.it) RIASSUNTO: M. D’Orefice et al., Le eolianiti dell’Isola d’Elba: i depositi del promontorio del M. Calamita e del Golfo di Viticcio. (IT ISSN 0394-3356, 2007). Nel presente lavoro vengono descritti alcuni depositi eolici affioranti nel tratto di costa occidentale del promontorio del M. Calamita (settore sud-orientale dell’Isola d’Elba) e nel Golfo di Viticcio (settore centro-settentrionale dell’isola). I depositi eolici poggiano in discordanza sulle antiche coste rocciose modellate nel substrato, rinvenendosi finanche all’interno delle preesistenti valli fluviali, a volte oltre i 100 m di quota s.l.m. Le eolianiti sono costituite prevalentemente da sabbie medio-grossolane ed in misura minore da ghiaie minute. La tessitura è open- work; tuttavia la maggior parte dei vuoti intergranulari è riempita da due generazioni di cemento carbonatico, che in alcuni casi rendo- no la tessitura cemento-sostenuta. Al loro interno, le eolianiti sono caratterizzate da evidenti strutture sedimentarie, che consistono essenzialmente in stratificazione incrociata a grande scala, di tipo piana-tabulare. In essa prevalgono i set di strati frontali ad alto angolo, che hanno una forma tangenziale ed un’immersione generalmente verso terra. I singoli set di strati, interessati internamente da numerose superfici di riattivazione, sono troncati da superfici d’erosione, a basso angolo, immergenti verso mare. I depositi eolici, inoltre, sono contraddistinti da strutture sedimentarie secondarie, rappresentate da concrezioni intrasedimentarie verticali e sub-oriz- zontali. Frequentemente i depositi eolici sono intercalati con paleosuoli rubefatti e con brecce di versante. L’analisi petrografica ha consentito di classificare le eolianiti come quarzo-areniti bioclastiche. Esse, infatti, annoverano tra i costituen- ti principali bioclasti carbonatici, clasti silicatici e inclusi litici. I bioclasti derivano da frammenti di gusci di lamellibranchi, gasteropodi, echinodermi, briozoi, alghe rosse nodulari e foraminiferi bentonici. I clasti silicatici consistono principalmente in granuli di quarzo e feldspati: l’analisi morfometrica in due dimensioni dei granuli di quarzo suggerisce un certo grado di uniformità tra tutti gli affioramenti studiati, soprattutto per quanto riguarda i parametri di sfericità e d’arrotondamento. Gli inclusi litici sono costituiti prevalentemente da frammenti di quarzo-areniti, con subordinate quantità di graniti l.s. e quarziti. I rapporti quantitativi dei litici sono pressoché costanti da un affioramento all’altro e non trovano corrispondenza nella litologia dei rispettivi bacini idrografici di appartenenza. La continuazione dei depositi eolici per diversi metri al di sotto del livello del mare attuale e la loro erosione ad opera dell’odierna dina- mica marina, stanno a dimostrare che essi si sono formati nel corso di una fase di basso stazionamento del livello marino. Durante questo intervallo di tempo, emergeva progressivamente dal mare un fondo sabbioso, che ha agito come zona d’alimentazione per questi depositi. I risultati delle datazioni con il radiocarbonio sui paleosuoli intercalati ai depositi eolici ed i dati cronologici sui reperti archeologici in essi contenuti, riportati in letteratura, permettono di attribuire le eolianiti in esame ai due stadi freddi dell’ultimo glaciale (stadio isotopico 4 e 2). La loro età è quindi ascrivibile al Pleistocene superiore. ABSTRACT: M. D’Orefice et al., The Elba Island eolianites: The deposits of the Mt. Calamita promontory and the Viticcio Gulf. (IT ISSN 0394-3356, 2007). This paper is focused on some deposits of aeolian origin outcropping in the western coast of the Mt. Calamita promontory (south- eastern sector of the Elba island) and in the Viticcio Gulf (central- northern sector of the Elba island). The aeolian deposits lie unconfor- mably on the ancient, modeled rocky coasts of the substrate, and also occur inside the pre-existing river valleys, sometimes as far as 100 m a.s.l. The aeolianites are built up mainly by coarse to medium-sized sands and to a lesser extent by fine gravel. They have an open-work fabric; nevertheless, most of intergranular pores are filled by two generations of carbonatic cements, which can make the rock cement- supported. Inside the aeolianites, characteristic sedimentary structures are clearly recognizable: they consist essentially in a tabular-pla- nar cross-stratification. High angle foresets dipping landward and tangent to the base level are prevailing. Each set is affected internally by several reactivation surfaces, and is truncated by low angle erosional surfaces dipping seaward. The aeolian deposits are also charac- terized by second-order sedimentary structures, which consist in vertical and sub-horizontal intra-sedimentary calcite-cemented concre- tions. Along the coastline, particularly on the flat coasts, the upper surface of the aeolianites shows peculiar erosional micro-forms, con- sisting mainly in vertical tubules. Also erosional macro-forms are present, such as kamenitza and rock pools. Frequently, the aeolian deposits are interbedded with rubefied paleosols and with slope breccias, built up by polygenetic and heterometric angular clasts. Petrographical analysis allowed us to classify the eolianites as bioclastic quartz-sandstones. In fact, their main components are carbo- nate bioclasts, silicate clasts, and lithic fragments. Bioclasts derive from shell fragments of lamellibranchs, gastropods, echinoderms, briozoans, nodular red algae, and benthonic foraminifera. These latter mostly account for species belonging to a temperate to warm, intertidal marine paleoenvironment. Silicate clasts consist mainly in quartz and feldspar grains, with minor amounts of micas, spinel, hematite, and clinopyroxene. The two-dimension morphometrical analysis performed on quartz grains suggests a certain degree of uniformity among the studied occurrences, in particular with the sphericity and roundness parameters. Lithic fragments mostly count quartz-sandstones, along with minor amounts of granitic l.s. and quartzitic rocks. The quantitative ratios of lithics are nearly constant from an outcrop to another, without any correspondence with the lithology of their respective hydrographical basin. Dipping of the aeolian deposits under the current sea level, together with their erosion by the present marine dynamics, demonstrate that aeolianites originated during a low standing phase of the sea level. During this time span, a sandy bottom progressively emerged from the sea and acted as a feeding area for these deposits. Results of the radiocarbon age measurements performed on some palaeosoils interbedded between the aeolian deposits, along with chronological data on archaeological materials found inside these palaeosoils, as reported in literature, allow us to assign the studied aeolianites to the two cold stages of the last glacial (isotope stage 4 and 2). Thus, the age of these deposits can be attributed to the Upper Pleistocene. Parole chiave: depositi eolici, quarzo-areniti bioclastiche, strutture sedimentarie, Pleistocene superiore, Isola d’Elba - Italia. Keywords: aeolian deposits, bioclastic quartz-sandstones, sedimentary structures, Upper Pleistocene, Elba Island - Italy. Il Quaternario Italian Journal of Quaternary Sciences 20(1), 2007 - 21-44 22 M. D’Orefice, R. Graciotti & F. Capitanio 1. INTRODUZIONE Durante il rilevamento geomorfologico delle isole dell’Arcipelago Toscano1, sono stati approfonditi alcuni aspetti legati alla geomorfologia ed alla geologia del Quaternario di queste isole. In questo ambito, una particolare attenzione è stata rivolta ai depositi eolici, costituiti da areniti quater- narie con stratificazione incrociata, affioranti in più punti della fascia costiera dell’Isola d’Elba, testimonianze di depositi un tempo ben più estesi lungo le coste elbane (Fig. 1). In particolare, come già segnalato da MAZZANTI (1983), essi si rinvengono tra Cala Mandriola e Cala Cancherelli, a Viticcio, a Scaglieri, nel Golfo della Biodola, lungo i due versanti del promontorio di Capo Stella, tra la Punta di Zuccale e la Cala dell’Innamorata, in alcune valli ad est di Capoliveri e a Cavo. A questi depositi, talvolta indicati con il nome di "panchina", è stata attribuita inizialmente un’origine marina (LOTTI, 1910) e successivamente un’origine eolica (BARBERI et al., 1969). Tuttavia, il termine "panchina" può generare confusione: infatti, esso è stato utilizzato in passato per indicare areniti antiche e recenti, diffuse lungo le coste italiane e studiate con maggiore dettaglio nel litorale tosco-laziale, dove sono state ritenute in alcuni casi di origine marina (a partire dal GIOLI, 1894) e in altri eolica (a partire dal MERCIAI, 1926). Nel presente lavoro vengono illustrati e comparati tra loro i depositi eolici situati lungo la costa occidenta- le del promontorio del M. Calamita (Elba sud-orientale) e nel Golfo di Viticcio (Elba centro-settentrionale). Questi affioramenti sono stati selezionati sulla base dei seguenti criteri: i) in essi sono conservate le migliori esposizioni di strutture sedimentarie a grande scala; ii) essi appartengono ad aree ubicate in settori opposti dell’isola (promontorio del Calamita e Golfo di Viticcio), contraddistinti da un contesto geomorfolo- gico e litologico differente; iii) il settore del M. Calamita studiato comprende tre località contigue (Barabarca, Stecchi e Mad.na delle Grazie), relativamente uniformi dal punto di vista geologico e geomorfologico, che consentono di valutare l’eventuale contributo di fattori morfologici locali. Per la loro peculiarità e completezza di esposizio- ne, quindi, le areniti esaminate consentono d’incremen- tare le conoscenze finora disponibili su questo litotipo. Il presente lavoro si propone di descrivere, oltre ad alcuni aspetti morfologici, le maggiori strutture sedi- mentarie interne, nonché le principali caratteristiche mineralogiche e petrografiche delle eolianiti, al fine di contribuire a chiarire la loro origine ed alcune delle vicende evolutive che hanno interessato l’Isola d’Elba nel tardo-Quaternario. 2. INQUADRAMENTO GEOLOGICO E PETROGRAFICO La geologia dell’Isola d’Elba è molto articolata per la presenza, in uno spazio relativamente ristretto (circa 224 km2), di una notevole varietà di rocce ignee, meta- morfiche e sedimentarie caratterizzate da un comples- so assetto tettonico, conseguito nel corso di diverse tappe evolutive. In sintesi, l’evoluzione tettonica dell’Isola d’Elba ha avuto inizio con l’orogenesi Varisica, che ha interes- sato le unità più profonde dell’edificio strutturale elbano ed in particolare il Complesso Metamorfico di M. Calamita (GARFAGNOLI et al., 2005) e l’Unità di Ortano (PANDELI & PUXEDDU, 1990). Nel corso della chiusura dell’Oceano Ligure- Piemontese, verificatasi tra il Cretacico superiore e l’Eocene, è avvenuta la deformazione delle unità liguri e liguri-piemontesi. La successiva fase collisionale, che ha interessato questo settore dell’Appennino settentrio- nale tra l’Eocene superiore-Oligocene ed il Miocene inferiore, ha determinato la deformazione e l’impilamen- to delle unità tettoniche (interne) liguri e liguri-piemonte- si sulle unità (esterne) toscane. La fase collisionale è stata seguita, probabilmente a partire dal Miocene inferiore-medio, da una tettonica estensionale che ha causato l’apertura del bacino tirre- nico e la risalita prima del plutone granodioritico del M. Capanne (5,8-6,8 Ma: metodo Rb/Sr, JATEAU et al., 1984; 6,7-6,9 Ma: metodo Rb/Sr, FERRARA & TONARINI, 1985; 1993) ed in seguito del più piccolo plutone mon- zogranitico di La Serra-Porto Azzurro (4,9-5,4 Ma: metodo Rb/Sr, SAUPÈ et al., 1982; 5,9 Ma: metodo Ar40/Ar39, MAINERI et al., 2003). La messa in posto dei corpi intrusivi ha determinato il termometamorfismo delle rocce incassanti, il sollevamento dell’area e lo sci- volamento gravitativo dell’intero impilamento di falde (TREVISAN, 1950). Questo meccanismo di scivolamento gravitativo ha portato alla traslazione verso est ed alla sovrapposizione anomala delle unità tettoniche forma- tesi nella fase collisionale: si è così delineata una strut- tura a scaglie tettoniche embricate e ripetute, separate da superfici di scorrimento sub-orizzontali. Le ultime fasi di risalita del plutone di La Serra-Porto Azzurro possono, inoltre, aver ulteriormente deformato le prece- denti strutture del M. Calamita e prodotto la blanda mega-antiforme del promontorio omonimo (GARFAGNOLI et al., 2005). L’intero edificio strutturale elbano è stato, infine, disarticolato da una fase tettonica distensiva, di proba- bile età Miocene superiore-Pliocene inferiore, che ha dato luogo a faglie normali ad alto angolo ad andamen- to prevalente N-S (BARBERI et al., 1969; BORTOLOTTI et al., 2001) e NE-SO e NO-SE (GARFAGNOLI et al., 2005). Promontorio del M. Calamita (Fig. 1a). Le varie unità tettoniche che caratterizzano la parte centro- orientale dell’Isola d’Elba furono per la prima volta sud- divise da TREVISAN (1950) in cinque “Complessi”. Questo schema tettonico, ripreso e lievemente modificato da BARBERI et al. (1967a; 1969), è stato successivamente reinterpretato, ridenominato ed integrato da BORTOLOTTI et al. (2001). Questi ultimi Autori, in occasione del nuovo rilevamento geologico 1:10.000 dell’Elba centro- orientale, hanno infatti individuato nove principali unità tettoniche, di cui tre affioranti nell’area del M. Calamita, 1 Il rilevamento è stato effettuato nell’ambito della Convenzione tra il Servizio Geologico Nazionale, ora APAT - Servizio Geologico d’Italia/Dipartimento Difesa del Suolo, e l’Università degli Studi di Roma Tre, Dipartimento di Scienze Geologiche. che verranno sinteticamente descritte di seguito a parti- re da quella più profonda. 1) “Unità di Porto Azzurro” (corrispondente al “Complesso I” di TREVISAN, 1950). E’ costituita da rocce polimetamorfiche, di almeno 800 m di spessore appa- rente, che formano la maggior parte del promontorio del M. Calamita. Esse vengono comunemente conside- rate il basamento metamorfico dell’Isola d’Elba. L’unità comprende una successione paleozoica di probabile età pre-carbonifera, denominata da GARFA- GNOLI et al. (2005) “Complesso Metamorfico di Monte Calamita”. Le rocce di questa successione più abbon- danti in affioramento sono scisti quarzoso-muscoviti- 23Le eolianiti dell’isola d’Elba ... co–biotitici. Essi contengono porfiroblasti di andalusite, plagioclasio e più raramente granato. Il Complesso Metamorfico di Monte Calamita è sormontato, in discordanza stratigrafica, da una coper- tura costituita da meta-sedimenti silicoclastici triassici (Quarziti di Barabarca) e da successioni carbonatiche del ?Triassico superiore-?Hettangiano (formazioni di Tocchi e di Calanchiole). Le quarziti di Barabarca hanno uno spessore massimo apparente di circa 50 m. Esse contengono livelli fillosilicatici, filladi “macchiettate” (BONATTI & MARINELLI, 1951) e “microanageniti” (BARBERI et al., 1967b). Nell’insieme, questi tipi litologici sono comunemente riferiti al Verrucano. La formazione di Fig. 1 – Rilievo ombreggiato dell’Isola d’Elba, ricavato dal Modello Digitale del Terreno dell’IGM con risoluzione di 20 m. Sono indicati i toponimi riportati nel testo (nei riquadri le località di studio). a) Settore del promontorio del M. Calamita. b) Settore del Golfo di Viticcio. Shaded relief of the Elba Island, obtained from the 20 meter-resolution Digital Elevation Model of IGM. Toponyms reported in the text are indicated (study areas are framed). a) Mt. Calamita sector. b) Viticco Gulf sector. 24 Tocchi ha uno spessore massimo apparente di circa 150 m. Le rocce che la costituiscono sono state inter- pretate come metadoloareniti con letti di calcescisti, talora fortemente tettonizzate (GARFAGNOLI et al., 2005). I litotipi ascritti alla formazione di Calanchiole non affio- rano nelle aree oggetto del presente studio. Nell’area di Porto Azzurro e nel settore orientale del promontorio del M. Calamita, il complesso meta- morfico è attraversato da numerosi filoni aplitici e subordinatamente granitico-granodioritici, connessi al plutone di La Serra-Porto Azzurro (MARINELLI, 1959). 2) “Unità Ofiolitica” (“Complesso IV” di TREVISAN, 1950). Affiora solo nella più occidentale delle due Isole Gemini ed è rappresentata da serpentiniti e gabbri del Giurassico superiore–Cretacico inferiore. Questa unità non è quindi compresa nelle aree esaminate nel pre- sente lavoro. 3) “Unità del Flysch Cretacico” (parte superiore del “Complesso V” di TREVISAN, 1950). Si estende tra la spiaggia delle Calanchiole ed il centro abitato di Capoliveri; inoltre, un piccolo affioramento è costituito dallo Scoglio Corbella. Essa è separata dalla sottostan- te Unità di Porto Azzurro da un orizzonte cataclastico decametrico, connesso alla faglia estensionale a basso angolo dello Zuccale (KELLER & PIALLI, 1990; PERTUSATI et al., 1993; DANIEL & JOLIVET, 1995). L’unità è rappresentata da una sequenza di terreni del Cretacico superiore in facies di flysch. In particola- re, si tratta di argille passanti verso l’alto ad arenarie e conglomerati torbiditici (arenarie di Ghiaieto) e succes- sivamente alternanze di marne, calcari marnosi e arena- rie (formazione di Marina di Campo). Questi litotipi sono interessati da frequenti, e localmente spesse, intrusioni filoniane e di ammassi granodioritici. Numerosi studi mineralogici e petrografici si sono succeduti negli anni riguardo queste rocce: i loro risul- tati sono riportati in forma sinottica nella Tab. 1a. Golfo di Viticcio (Fig. 1b). Il piccolo centro abitato di Viticcio si affaccia sull’omonimo golfo, il quale è compreso tra il promontorio del M. Enfola a nord ed il promontorio di Penisola a sud. Il substrato dell’area del Golfo di Viticcio comprende due sole tipologie litologi- che, le cui caratteristiche sono riassunte nella Tab. 1b. BARBERI et al. (1967a; 1969) evidenziano, nel set- tore in esame, la presenza di rocce del Cretacico supe- riore in facies di flysch: esse molto probabilmente corri- spondono alla formazione di Marina di Campo, che costituisce l’estrema parte superiore del “Complesso V” di T REVISAN (1950), ovvero la parte superiore dell’“Unità del Flysch Cretacico” di BORTOLOTTI et al. (2001). Questa successione flyschoide, è descritta in let- teratura in modo diverso da vari Autori. AIELLO et al. (1977) hanno distinto tre facies in cui il contenuto per- centuale in pelite aumenta verso l’alto. All’interno della stessa formazione, invece, BORTOLOTTI et al. (2001) hanno distinto quattro litotipi: 1) arenarie quarzoso-feld- spatiche senza cemento carbonatico; 2) arenarie quar- zoso-feldspatiche con cemento carbonatico; 3) calcare- niti e marne; 4) argilliti. Nel settore di Viticcio, la formazione di Marina di Campo risulta frequentemente interessata da estese intrusioni di porfidi a composizione prevalentemente granitico-granodioritica, in forma di espandimenti, ammassi irregolari e filoni. Dal punto di vista petrografico, i porfidi sono sud- divisibili in due unità (MARINELLI, 1955; DINI et al., 2002): 1) i “porfidi di Portoferraio”, i quali affiorano in tutta l’Elba centro–settentrionale, dove formano diversi strati laccolitici spessi fino a 700 m e numerosi dicchi. Essi hanno composizione prevalentemente granodioritica, localmente sienogranitica; 2) i “porfidi di San Martino”, i quali sono localizzati nei settori settentrionale e meri- dionale del Golfo di Viticcio, dove formano tre strati lac- colitici spessi fino a 400 m e alcuni dicchi. Essi hanno composizione granodioritica. 3. INQUADRAMENTO GEOMORFOLOGICO L’Elba si erge da una piattaforma continentale, che si estende dal litorale toscano sino al Canale di Corsica (Fig. 1). La relativa regolarità del fondale mari- no, appartenente all’area di piattaforma circostante l’Elba, è interrotta a nord e a sud dalle depressioni che si immettono rispettivamente nel bacino marino ubicato tra Capraia ed il continente ed in quello situato tra Montecristo ed il Giglio, e ad ovest dalla dorsale sotto- marina Elba-Pianosa (WEZEL, 1982), allungata in direzio- ne N-S parallelamente al Bacino Corso. L’assetto e l’evoluzione geomorfologica dell’Isola d’Elba sono poco noti, anche a causa della mancanza in affioramento di sedimenti marini neogenici e quater- nari e della scarsità di depositi continentali quaternari; questi ultimi, infatti, si rinvengono in areali piuttosto ristretti e sono principalmente costituiti da depositi allu- vionali, di spiaggia, eolici, di versante e da coltri eluvio- colluviali. Ad uno sguardo d’insieme, il territorio elbano si presenta fortemente accidentato per la contiguità di rilievi di varia altezza e conformazione morfologica. L’elevata acclività dei versanti elbani è a volte interrotta da piccole superfici sub-orizzontali, distribuite a varie quote, le quali hanno suscitato l’interesse di studiosi come DESIO (1922) e CENTAMORE et al. (1988). In partico- lare, gli Autori di quest’ultimo lavoro riconoscono, in quasi tutta l’isola, almeno tre ordini di superfici di spia- namento relitte (rispettivamente 90-120 m, 45-75 m e 15-20 m s.l.m.) ed ipotizzano, anche se in assenza di precisi riferimenti crono-biostratigrafici, il loro collega- mento con i livelli marini pleistocenici. I rilievi sono spesso delimitati verso mare da ripide falesie, e nell’en- troterra sono solcati da incisioni vallive che terminano in anguste insenature o piccole baie marine. Solo una modesta porzione del territorio elbano è contraddistinta da esigue piane alluvionali e costiere. RÜHL (1912) e poi BARBERI et al. (1969) hanno inter- pretato le insenature marine, presenti lungo le coste frastagliate in corrispondenza delle valli fluviali, come forme di sommersione, dovute all’ultima risalita eustati- ca del livello marino. Oltre alla risalita eustatica, BARBERI et al. (1969), in conseguenza della totale assenza in affioramento di depositi marini neogenici e quaternari, ipotizzano una generale subsidenza dell’isola, che avrebbe coinvolto questi depositi in un lento abbassa- mento a partire dal Pliocene. Depositi di entrambe le età affiorano, invece, nella vicina Isola di Pianosa (FORE- SI et al., 2000; GRACIOTTI et al., 2002-2003) e sono stati attraversati da due pozzi, Mimosa 1 e Martina 1, ese- guiti dall’Agip negli anni ’70, sulla dorsale sommersa M. D’Orefice, R. Graciotti & F. Capitanio 25 Tab. 1 – Sinottica delle litologie e delle paragenesi del substrato delle aree in esame. Lithology and parageneses of the substrate of the studied areas. formazione o unità intrusioni terziarie litotipi da graniti a granodioriti in filoni, ammassi ed espandimenti apliti in filoni strutture e tessiture porfirica; (micro)porfirica; pdf da granulare a granofirica pdf trachitica costituenti fondamentali fenoxx: Kf, qtz, bt, pl; fenoxx: qtz, Kf, pl, ms; pdf: qtz, pl, Kf, bt pdf: (?) costituenti subordinati tur tur costituenti occasionali ap, zrn, ttn, aln, mnz, thorite mnz, xenotimo, Nb-Ta-ossidi fasi “autometamorfiche”: sericite, chl, cal, py, argille referenze Porfidi (1; 2; 9) “Euriti” (1) Apliti (9) a) Monte Calamita formazione o unità “Scisti del Calamita” intrusioni terziarie litotipi micascisti e filladi da graniti a granodioriti apliti in filoni in piccoli ammassi e filoni strutture e tessiture strati quarzosi grano- e porfiroblastici; porfirica; strati micacei lepido- e porfiroblastici pdf da granofirica a scistosa (micro)porfirica costituenti qtz, ms, bt, chl fenoxx: qtz; fenoxx: qtz; fondamentali pdf: pl, Kf, qtz, bt pdf: pl, Kf, qtz, bt costituenti subordinati and, pl, sericite, crd, Kf ap, zrn, tur, crd tur, and, crd, ms costituenti occasionali tur, ap, zrn, ttn, rt, mag, hem, py and, py grt, ap, zrn Scisti quarzoso-micacei (1) Porfiriti (2) Apliti (3) referenze Scisti quarzoso-muscovitico-biotitici (3) Porfidi (6) Scisti (quarzoso-)muscovitico-biotitici (5) Micascisti e filladi (quarzitici) (10) formazione o unità prodotti termometamorfici litotipi anfiboliti in lenti negli scisti cornubianiti in piccoli ammassi skarn in piccoli ammassi (C. Pianuccio - Remaiolo) (Capoliveri - M. Calamita) (C. Calamita – Sassi Neri) strutture e tessiture da granolepido- a nematoblastica granolepidoblastica (?) granolepidoblastica costituenti fondamentali ortoam, pl pl, cpx. grt hbl, pl, Kf costituenti subordinati qtz, ms, bt, hbl, ap, zrn, ttn, tur ttn, ap, cal ortoam, grt, cpx, ep, mag, py costituenti occasionali ap, ttn, ilm referenze Anfiboliti (5; 10) Cornubianiti (5) Skarn (1; 10) formazione o unità Quarziti di Barabarca litotipi quarziti metaconglomerati strutture e tessiture da grano- a lepidoblastica (?) costituenti fondamentali qtz clasti: qtz; fillosilicati cemento: qtz, miche costituenti subordinati and costituenti occasionali ap, tur, hem referenze Quarziti di Barabarca (5; 10) “Microanageniti” (5) formazione o unità Fm Marina di Campo litotipi areniti calcari scisti strutture e tessiture (?) (?) (?) costituenti fondamentali clasti: qtz, Kf, pl, bt, ms cal argille cemento: fillosilicati, carbonati costituenti subordinati costituenti occasionali femici (?) referenze Flysch (4) Fm Marina di Campo (7; 8) formazione o unità Fm Tocchi Fm Calanchiole litotipi calcari dolomitici; filladi marmi e dolomie cristalline calcescisti strutture e tessiture da nemato- a lepidoblastica diablastica da grano- a xenoblastica costituenti fondamentali cal, dol qtz, fillosilicati cal, dol costituenti subordinati qtz, pl, bt, ortoam qtz, sericite costituenti occasionali anh, ccp, tur, mag, hem, py ortoam, phl, ap, hem referenze Carbonati di Capoliveri (3) Marmi del Calamita (5) Fm Tocchi (5; 10) Fm Calanchiole (10) b) Golfo di Viticcio Referenze: 1 = Bonatti e Marinelli,1951; 2 = Marinelli, 1955; 3 = Marinelli, 1959; 4 = Parea, 1964; 5 = Barberi et alii, 1967b; 6 = Barberi et alii, 1969; 7 = Aiello et alii, 1977; 8 = Bortolotti et alii, 2001a; 9 = Dini et alii, 2002; 10 = Garfagnoli et alii, 2005. Le eolianiti dell’isola d’Elba ... 26 Elba-Pianosa (CORNAMUSINI et al., 2002). Inoltre, i vari profili sismici eseguiti in corrispondenza della piattafor- ma toscana evidenziano, nella loro parte superiore, la presenza di riflettori ben definiti in onlap sul substrato neogenico, riferibili a depositi quaternari marini (PASCUC- CI, 2002). Alcune campagne oceanografiche, condotte dall’Istituto di Geologia Marina del CNR di Bologna (ROVERI & CORREGGIARI, 2004), hanno evidenziato le prin- cipali caratteristiche sedimentologiche dei depositi plio(?)-pleistocenici che costituiscono il tratto di piat- taforma compreso tra l’Elba e Pianosa e quello circo- stante l’Isola di Capraia. I risultati di tali ricerche, basate su profili sismici e campionature, consentono di attri- buire i sedimenti sopra citati a corpi deposizionali pro- gradanti, costituiti da biocalcareniti e biocalciruditi ad alghe calcaree. Promontorio del M. Calamita. Quest’area è caratterizzata da una peculiare forma tozza che si erge bruscamente dal mare, raggiungendo la quota massima di 412 m s.l.m. (Fig. 1a). Tale conformazione orografica è strettamente connessa al particolare assetto struttu- rale dell’area, contraddistinto dalla presenza della sopra citata mega-antiforme del M. Calamita. Più dell’80% di costa è alta, con ripide falesie, in gran parte attive, che raggiungono a volte altezze anche superiori ai cento metri, come nel tratto della Costa dei Gabbiani (estremo settore meridionale del promontorio). La linea di costa è molto frastagliata ed articolata a causa delle numerose piccole baie delimita- te da dorsali rocciose che si protendono verso il mare. La parte sommitale del M. Calamita mostra un allungamento in direzione E-O, corrispondente alla dor- sale M. Calamita–Poggio Fino. Da essa si dipartono, con andamento radiale, numerose vallecole a “V”, che con un’elevata pendenza, dopo un percorso di circa 2 km, raggiungono direttamente il mare. Le aste fluviali, in genere abbastanza rettilinee e di ordine gerarchico basso (non superiore al 4°) secondo la classificazione di STRAHLER (1957), sottendono bacini imbriferi spesso stretti ed allungati. Tali bacini hanno una pendenza media variabile tra i 10° e i 22° e un’e- stensione media di circa 0,8 km2; i bacini di maggior estensione sono esposti prevalentemente verso i qua- dranti occidentali. Gli attuali thalweg fluviali sono incisi sia nel substrato metamorfico e sedimentario, sia nei depositi alluvionali recenti. Piccoli conoidi alluvionali di origine mista, generati da dinamiche fluviali e di massa, sono ubicati allo sbocco dei corsi d’acqua nelle cale prospicienti la costa. Golfo di Viticcio. I rilievi a monte dell’abitato di Viticcio presentano una minore elevazione rispetto a quelli del promontorio del M. Calamita: infatti, i primi raggiungono la quota massima di 230 m s.l.m. (località Le Cime), in corrispondenza dello spartiacque tra i baci- ni idrografici drenanti verso il Golfo di Viticcio e il baci- no del fosso Acquaviva drenante verso nord (Fig. 1b). In prossimità della linea di riva, questi rilievi danno luogo a coste alte, caratterizzate da falesie con altezza di circa 20 m, che si interrompono in coincidenza di alcune calette. Esse ospitano piccole spiagge contrad- distinte prevalentemente da depositi grossolani, costi- tuiti da ghiaie e blocchi, con diametro massimo di circa 1 m; i singoli elementi presentano un elevato indice di arrotondamento e sono costituiti essenzialmente da lito- tipi flyschoidi e porfiroidi. Le spiagge, tra cui quella del Viticcio, sono ubicate allo sbocco di impluvi a regime temporaneo, che drenano modesti bacini idrografici. Generalmente i bacini, orientati verso NO, hanno una forma stretta ed allungata ed un basso ordine gerarchico (1° o 2°) in base alla classificazione di STRAH- LER (1957); solo quello più meridionale, di maggior estensione, è contraddistinto da una forma più o meno rettangolare e da un reticolo idrografico di 4° ordine gerarchico. 4. ASPETTI GEOMORFOLOGICI E STRUTTURE SEDIMENTARIE DELLE EOLIANITI 4.1. Aspetti geomorfologici Promontorio del M. Calamita. Nell’area del M. Calamita, le eolianiti affiorano con continuità nella fascia costiera compresa tra la Punta di Barabarca e la Spiaggia della Madonna (Fig. 1a), dove ammantano le antiche coste rocciose modellate nel substrato e solita- mente danno origine a corpi sedimentari disposti all’in- circa parallelamente alla linea di costa. Questi depositi si rinvengono, inoltre, all’interno delle incisioni vallive, che sfociano in corrispondenza delle insenature marine di Barabarca, di Stecchi, di Mad.na delle Grazie, di Peducelli, di Morcone, di Pareti e dell’Innamorata. In tal caso, essi danno luogo a corpi di spessore più che decametrico, alloggiati all’interno dei fondovalle fluviali, che risalgono, a partire dalla costa, per distanze di diverse centinaia di metri (Fig. 2a), superando anche i 100 m di quota s.l.m., come nel caso degli affioramenti della Mad.na delle Grazie. La loro incisione da parte del reticolo idrografico attuale, dà luogo a forre, al cui inter- no frequentemente si rinvengono accumuli da frana di crollo e/o ribaltamento. Generalmente, la superficie erosiva, attraverso la quale i depositi in esame poggiano in discordanza sul substrato metamorfico e sedimentario, è identificabile all’interno delle incisioni vallive e in alcuni casi lungo il litorale, a causa dell’arretramento costiero indotto dal- l’erosione marina. Tuttavia a questo fa eccezione l’affio- ramento della Spiaggia della Madonna, dove nella zona supratidale la superficie d’erosione non è visibile in quanto collocata al di sotto dell’attuale livello marino (Fig. 2b). Golfo di Viticcio. Le eolianiti affiorano in corri- spondenza della parte medio-alta della falesia che, con un’altezza di circa 20 m, domina la Spiaggia del Viticcio (Fig. 1b). Esse costituiscono un corpo sedimentario di forma prismatica di circa 15 m di spessore massimo, il quale va progressivamente rastremandosi verso l’entro- terra, risalendo il versante retrostante sino a circa 70 m di quota s.l.m. (Fig. 3). Il corpo sedimentario è limitato alla base da una superficie d’erosione, degradante verso mare con una pendenza di circa 20°, attraverso la quale poggia in discordanza sul substrato, rappresentato da porfidi gra- nodioritici e granitici e dal flysch appartenente alla for- mazione di Marina di Campo. Al tetto il litosoma è delimitato da una superficie M. D’Orefice, R. Graciotti & F. Capitanio d’erosione corrispondente all’at- tuale superficie topografica. 4.2. Caratteri macroscopici delle eolianiti Le rocce del presente studio hanno un colore 2,5 Y 5/4 (mar- rone giallastro). Dal punto di vista granulometrico, esse sono costituite prevalentemente da sabbie a grana media e grosso- lana ed in misura molto minore da ghiaie minute (granuli di dia- metro tra 2 e 4 mm). In linea generale, la cementa- zione è elevata al punto tale da formare delle vere e proprie are- niti ed in rari casi delle ruditi. Il grado di cementazione è, comunque, variabile in funzione della granulometria dei grani. Infatti, gli strati a granulometria più fine tendono ad essere mag- giormente cementati rispetto a quelli a granulometria più gros- solana. Il diverso grado di cementazione viene enfatizzato dalla morfoselezione, che mette in evidenza un’alternanza di strati più e meno resistenti ai processi erosivi (Fig. 2b). All’interno dei singoli strati non si riscontra una gradazione dei granuli; sono, invece, visibili inclusi litici di dimensioni milli- metriche. Macrofaune fossili sono quasi del tutto assenti ad eccezione di qualche frammen- to di bivalve marino (avente dimensioni non superiori a qual- che centimetro) e rari gusci di gasteropodi terrestri. 4.3. Principali strutture sedi- mentarie delle eolianiti Nel loro insieme, le eolianiti sono caratterizzate internamen- te da strutture sedimentarie principali, che consistono essenzialmente in stratificazione incrociata a grande scala. Uno dei migliori esempi di queste strutture sedimentarie è visibile nella sezione di origine antropica ubicata circa 200 m a nord della Spiaggia della Madonna, dove è osservabile in tre dimensioni la stratificazione sopra descritta (Fig. 2c). Infatti, la gran parte della sezione, ad eccezione dell’estrema porzione superiore, è contraddistinta da stratificazione incrociata di tipo piana-tabulare. Prevalgono i set di strati frontali, i quali general- 27 Fig. 2 – Area di Madonna delle Grazie. a) Affioramento di eolianiti nei pressi della chiesa della Madonna delle Grazie (a quota circa 30 m s.l.m.). Set di strati immergenti contro monte con una pendenza di circa 20°; b) Affioramento di eolianiti nei pressi della Spiaggia della Madonna; c) Ricostruzione schematica delle strutture sedimentarie e delle superfici d’erosione dell’affiora- mento di eolianiti in b). La maggior parte della sezione è composta da un set di strati, ad alto angolo, di forma tangenziale immergenti verso terra (B). Il set è delimitato da due superfici di ero- sione (S1 e S2), debolmente inclinate verso mare, ed è caratterizzato al suo interno da numerose superfici di riattivazione. Sulla superficie superiore (S2) poggiano in discordanza detriti di versan- te clinostratificati (d), a cui segue in concordanza una sequenza eolica con stratificazione piano- parallela a basso angolo d’inclinazione (C). È interessante notare la prosecuzione del corpo sedi- mentario sia in direzione orizzontale (verso mare), sia in quella verticale (al di sotto dell’attuale battigia). The Madonna delle Grazie area. a) Aeolianite outcrop near the church of Madonna delle Grazie (about 30 m a.s.l.). Foresets dipping about 20° landward; b) Aeolianite outcrop near the Spiaggia della Madonna; c) Schematic reconstruction of sedimentary structures and erosion surfaces of the aeolianite outcrop of b). The cut is mostly built up by a high angle foresets dipping landward and tangent to the base (B). The set is bounded by two erosional surfaces (S1 and S2), slightly dipping seaward, and it contains several reactivation surfaces. Stratified slope-waste deposits (d) lie unconformably on the upper erosion surface (S2). An aeolian sequence (C), with a low angle parallel stratification, lies conformably on slope-waste deposits. It is interesting to note the exten- sion of the whole sedimentary body in both the horizontal (towards the sea) and the vertical (under the present waterline) directions. a) b) c) Le eolianiti dell’isola d’Elba ... mente hanno un’immersione verso terra ed assumono una forma tangenziale verso la base. I singoli strati sono spessi da 5 a 25 mm ed hanno, nella loro porzione più elevata, inclinazioni prevalentemente ad alto angolo variabili tra i 25° ed i 32°, ma che in alcuni casi possono rag- giungere i 35°. I set di strati frontali sono di tipo composto in quanto contengono al loro inter- no delle superfici di disconti- nuità. I singoli set di strati sono troncati da superfici di erosione, inclinate di circa 10° - 12° verso mare e contraddistinte da una evidente ondulazione. In parti- colare, nell’affioramento della Spiaggia della Madonna sono visibili due superfici di erosione che troncano verso l’alto due set di strati frontali, caratterizza- ti da giaciture differenti. Infatti, il set più alto (B), delimitato al tetto dalla superficie superiore (S2), è spesso da circa 4,5 a 5,5 m ed è costituito da strati fron- tali con una direzione d’immer- sione variabile tra N60° e N80° ed inclinazione degli stessi fino a 35°. Il set sottostante (A), deli- mitato al tetto dalla superficie inferiore (S1), è formato, invece, da strati con direzione d’immersione N40° e pendenza di circa 10°. Al di sopra della superficie di erosione superiore (S2), poggiano in discordanza, depositi di versante (d) di circa 70-80 cm di spessore, costituiti da strati a geome- tria piano-parallela con basso angolo d’inclinazione, variabile tra 10° e 12°, e con un’immersione in genere verso mare (N220°). Ai depositi di versante, segue, in concordanza, un’altra sequenza eolica (C) di circa 50 cm di spessore, caratterizzata da una stratificazione da piano-parallela a leggermente ondulata. Quest’ultima è delimitata supe- riormente da una superficie d’erosione corrispondente all’attuale piano topografico. Nell’area di Viticcio, le eolianiti sono organizzate in strati prevalentemente piano-paralleli, debolmente inclinati verso mare. In diversi affioramenti, all’interno delle areniti si rinvengono strutture sedimentarie secondarie costituite da concrezioni intrasedimentarie sia sub-orizzontali e sia verticali (Fig. 4). Le prime, più frequenti, si presen- tano come corpi arenacei fortemente allungati, dalla forma più o meno cilindrica e con sezione trasversale circolare, ellittica o irregolare (diametro variabile tra 0,5 e 2 cm). Questi elementi cilindrici, spesso tra loro coa- lescenti, sono inclinati verso mare di circa 10°. Le seconde, più rare, sono costituite da corpi arenacei analoghi ai precedenti, dai quali si distinguono netta- mente per essere allungati verticalmente, per una minore uniformità di cementazione e per le minori dimensioni. 4.4. Paleosuoli e depositi di versante associati alle eolianiti Alternati ai depositi arenacei si rinvengono, di soli- to, degli orizzonti prevalentemente sabbiosi di colore rosso, talora associati a detriti di versante costituiti da clasti poligenici con tessitura a supporto di matrice. In particolare, nel tratto di costa tra la Punta di Barabarca e la spiaggia di Stecchi sono state individuate due sequenze eoliche, con intercalato un paleosuolo rube- fatto (Fig. 5a-b). 28 Fig. 3 - Spiaggia del Viticcio. Depositi eolici poggianti sul substrato igneo e flyschoide attraver- so una superficie d’erosione (linea bianca tratteggiata) inclinata di circa 20° verso mare. Il corpo sedimentario, contraddistinto da una forma prismatica, va progressivamente rastreman- dosi verso terra. Allo stato attuale, i depositi sono sottoposti ad uno scalzamento alla base da parte del mare, con conseguente innesco di fenomeni di crollo e ribaltamento. The Spiaggia del Viticcio. Aeolian deposits lie on the igneous and flyschoid substrate by an ero- sion surface (dashed white line), which is almost 20° dipping seawards. The prismatic sedimen- tary body becomes progressively thinner landward. At present, these deposits are undergoing underwash by the seawaters: this is a triggering factor for rockfall and topple phenomena. Fig. 4 - Tratto di costa tra Punta di Barabarca e Stecchi. Depositi eolici caratterizzati prevalentemente da tubuli sub- orizzontali e subordinatamente verticali. Coastline between Punta di Barabarca and Stecchi. Aeolian deposits are characterized by tubules: they have mainly sub- horizontal and in a lesser extent vertical elongation. M. D’Orefice, R. Graciotti & F. Capitanio Esso ha un colore 2,5 YR 4/6 (rosso), una geome- tria lenticolare ed è costituito da sabbie limose a volte debolmente argillose, con spessori che possono supe- rare abbondantemente il metro. Sia nella frazione fine sia in quella grossolana non si riscontra presenza di carbonato di calcio. Le superfici esposte agli agenti atmosferici presentano grado di compattezza abba- stanza elevato. La materia organica, in genere scarsa, è costituita da piccoli frammenti di carbone, che hanno fornito, nel caso della sezione di M.na delle Grazie, un’età 14C di 48.000 ± 1.900 anni B.P. (CREMASCHI & TROMBINO, 1998). Questa datazione, seppure al limite del metodo, è in sostanziale accordo con un’altra effet- tuata dagli Autori sopra citati su un analogo paleosuolo rinvenuto tra due sequenze eoliche affioranti presso Cala Cancherelli (Elba settentrionale). I frammenti di carbone contenuti in questo paleosuolo, situato in un contesto stratigrafico e morfologico identico a quello di M.na delle Grazie, hanno infatti fornito un’età radiometri- ca di 40.831 ± 1.373 anni B.P. Nel medesimo paleosuo- lo sono stati inoltre rinvenuti, dagli stessi Autori, manu- fatti musteriani. All’interno delle eolianiti e del paleosuolo si pos- sono notare, a varie altezze, sottili lenti oppure livelli sub-orizzontali o debolmente inclinati di materiale detri- tico (d), costituito da elementi poligenici, eterometrici (dimensioni da millimetriche a decimetriche) e spigolosi, spesso fortemente cementati, legati a fasi erosive dei versanti soprastanti (Fig. 5b). I corpi detritici in posizio- ne stratigrafica inferiore sono quelli poggianti diretta- mente sul substrato e sottostanti ai depositi eolici, mentre quelli in posizione stratigrafica più elevata si sovrappongono direttamente alla sequenza eolica superiore. Nell’affioramento della Spiaggia della Madonna, le lenti detritiche comprese nelle porzioni a stratificazione incrociata (B: vedi Fig. 2c) delle eolianiti possono rag- giungere uno spessore massimo di 40 cm ed una lun- ghezza di 5 m (Fig. 6a); i clasti sono costituiti da fram- menti di rocce metamorfiche nerastri e verdastri (preva- lentemente micascisti, quarziti e calcari termometa- morfosati), spesso ad elevato grado di alterazione. Al di sopra dei depositi eolici (B), si rinvengono i sopraccitati livelli detritici a stratificazione piano-parallela (Fig. 6b). In questo caso, però, i clasti non sono in contatto reciproco, ma sono a supporto della matri- ce sabbioso-ghiaiosa che costi- tuisce le eolianiti. In questi livelli, le dimensioni dei clasti tendono ad aumentare procedendo verso l’alto, passando da alcuni millimetri di diametro a circa 10 cm. Gli elementi di forma piatta di solito sono allungati secondo il loro asse maggiore ed alcuni presentano una leggera embri- catura. 4.5. Micro e macroforme di erosione superficiale e feno- menologie di dissesto Lungo la fascia costiera, i depositi arenacei in esame, ed in particolare quelli tra Stecchi e la Spiaggia della Madonna, sono interessati, sulla loro superficie superiore, da peculiari forme di erosione di varia tipolo- gia. In analogia con quanto osservato da MAZZANTI & PAREA (1977) lungo il litorale livornese, tali forme sono disposte lungo distinte fasce fisiografiche paral- lele alla linea di riva e di ampiez- za variabile in funzione dell’ac- clività della costa. Esse sono distribuite fra il limite massimo raggiunto dai marosi di tempe- sta e la parte terminale degli affioramenti di eolianiti al di sotto del livello del mare. Procedendo verso mare, a parti- re dal limite inferiore della zona completamente vegetata e con- siderando solo le forme di ero- sione subaeree, è possibile 29 Fig. 5 - Paleosuoli e depositi di versante (d) alternati alle eolianiti. a) Tratto di costa tra Punta di Barabarca e Stecchi. Paleosuolo rosso intercalato tra due corpi sedimentari di eolianiti. All’interno del paleosuolo si notano dei livelli sub-orizzontali formati da clasti, anche decimetri- ci, eterometrici e spigolosi, costituiti da detriti di versante (d); b) Ricostruzione schematica della successione stratigrafica affiorante poco a nord di Stecchi. Si possono osservare due sequenze di natura eolica, con intercalato un paleosuolo rosso. La sequenza inferiore poggia su depositi di versante. Paleosoils and slope debris (d) interbedded with the aeolianites. a) Coast between Punta di Barabarca and Stecchi. Rubified paleosol interbedded between two aeolianite sedimentary bodies. Inside the paleosol, some sub-horizontal levels are evident: they are slope debris (d) built up by angular and heterometric, up to dm-sized, clasts; b) Schematic reconstruction of the stratigraphic succession outcropping just north of Stecchi. Two aeolian sequences with an interbedded red paleosol are recognizable. The lower sequence lies on slope deposits. a) b) Le eolianiti dell’isola d’Elba ... distinguere una zona supratidale e una zona intertidale. Questa distinzione può essere agevol- mente operata nei tratti di costa bassa, come appunto tra Stecchi e la Spiaggia della Madonna. In sintesi, nella zona supratidale si riconosce una fascia superiore di colore chia- ro, interessata da una elevata “spugnosità” conferita da “tubu- li” verticali internamente vuoti, che si ergono dal suolo per circa 20 cm, a cui sono associa- te piccole vaschette di forma irregolare e con un diametro massimo dell’ordine del deci- metro. Queste sono svasate verso l’alto e spesso hanno il fondo colmato da suolo su cui attecchiscono essenze vegetali. Questa fascia sfuma verso mare in una seconda più scura, caratterizzata da vaschette di corrosione a contorno irregolare per la coalescenza di più forme erosive. Le vaschette, prive di un’orientazione preferenziale, hanno l’asse maggiore di lun- ghezza variabile da qualche decimetro ad alcuni metri. Esse tendono, comunque, a regola- rizzarsi con l’approssimarsi della fascia intertidale. I setti divisori tra le varie vaschette, spesso sottili e taglienti, sono cesellati da un insieme di vacuoli dispo- sti “a nido d’ape” e con apertura generalmente orientata verso mare. Nella zona intertidale, di estensione metrica e colore più scuro rispetto alla precedente poiché satura di acqua marina, le cavità assumono progressiva- mente una forma cilindrica e possono essere considerate delle vere e proprie marmitte di abrasione marina (Fig. 7). Esse sono in genere singole, hanno un diametro massimo di circa 1 m ed una profondità che può raggiungere i 40-50 cm. Le pareti tendono ad essere agget- tanti verso l’alto, mentre il fondo è piatto e privo di deposito. In corrispondenza della fascia costiera, tra Stecchi e la Spiaggia della Madonna, è pos- sibile osservare che le eolianiti sono interessate da due princi- pali famiglie di fratture verticali, con direzione rispettivamente N50° e N140° e spaziatura di 30 Fig. 6 - Diverse posizioni stratigrafiche dei detriti di versante (d). a) Eolianite affiorante presso la Spiaggia della Madonna. Lente detritica all’interno del set a stratificazione incrociata (por- zione basale di B: vedi Fig. 2c); b) Stesso affioramento di a). Detriti di versante stratificati, incli- nati di 10-12° verso mare, poggianti in discordanza sul set a stratificazione incrociata (porzio- ne sommitale di B) attraverso la superficie di erosione S2. Different stratigraphic positions of slope debris (d). a) Aeolianite outcropping near the Spiaggia della Madonna. A lens of debris inside the cross-stratified set (basal portion of B: see Fig. 2c) is recognizable; b) Same outcrop as a). Stratified slope-waste deposits, 10-12° dipping seaward, lying unconformably on the cross-stratified set (upper portion of B) by the erosion surface S2. a) b) M. D’Orefice, R. Graciotti & F. Capitanio alcuni metri. L’intersezione di queste due famiglie di fratture con le superfici di discontinuità sub-orizzontali legate alla stratificazione o alla presenza delle superfici di erosione, porta all’isolamento di prismi di una decina di m3 di volume, che a causa dell’erosione marina pos- sono trovarsi, in prossimità della costa, in condizioni d’instabilità o addirittura essere coinvolti in crolli o ribal- tamenti (Fig. 8). 5. MINERALOGIA E PETROGRAFIA DELLE EOLIANITI 5.1. Caratteri microscopici delle eolianiti I granuli che costituiscono i depositi eolici del pre- sente studio possiedono una certa variabilità di dimen- sioni e forme, sia da un affioramento all’altro sia all’in- terno di uno stesso affioramento. Ciò rende difficoltoso il confronto tra i diversi depositi, eseguito sulla base dei soli caratteri morfometrici dei granuli. Tuttavia, nel presente lavoro è stata svolta un’indagine a scala microscopica finalizzata non solo ad identificare le spe- cie mineralogiche e gli inclusi litici presenti in questi depositi, ma anche a verificare la possibi- lità di ottenere trend significativi a partire dalle misure morfome- triche dei granuli, dalle quali possono scaturire delle informa- zioni utili alla correlazione tra i diversi affioramenti. A questo scopo, è stato eseguito un cam- pionamento mirato sulla porzio- ne granulometricamente più fine delle rocce in affioramento, in quanto: i) la frazione più fine è volumetri- camente sempre predominante, anche nel caso di rocce costitui- te da alternanze con livelli a gra- nulometria sabbioso-ghiaiosa; ii) solo il confronto tra campioni aventi granulometrie analoghe può fornire dati direttamente correlabili. La caratterizzazione minera- logico-petrografica delle eoliani- ti è stata eseguita su sezioni sottili di campioni prelevati negli affioramenti di Barabarca, Stecchi, Mad.na delle Grazie e Viticcio. Per ogni campione, sono state effettuate diverse sezioni sottili orientate parallela- mente e perpendicolarmente rispetto alla stratificazione. In generale, i campioni ana- lizzati presentano una composi- zione mineralogica abbastanza uniforme. Essi sono formati da granuli di natura poligenica e presentano, tra i costituenti principali, bioclasti carbonatici, clasti prevalentemente silicatici e inclusi litici. Anche alla scala microscopi- ca, non è evidente alcuna gra- dazione degli elementi costituti- vi della roccia, i quali hanno distribuzione spaziale non orga- nizzata. Il grado di seleziona- mento (sorting) risulta general- mente piuttosto variabile anche in campioni appartenenti allo 31 Fig. 7 – Marmitte d’abrasione marina modellate nelle eolianiti, affioranti nella zona intertidale superiore della Spiaggia di Stecchi. Marine rock pools modeled into the aeolianites of the upper intertidal zone of the Spiaggia di Stecchi. Fig. 8 - Fenomeni di crollo e ribaltamento nei depositi eolici tra Punta di Barabarca e Stecchi, innescati dall’intensa azione erosiva da parte del mare. Sono visibili i detriti di versante (d) tra substrato quarzitico ed eolianiti. Rockfall and topple phenomena are triggered by the intense erosive marine dynamics in the aeolianite deposits outcropping between the Punta di Barabarca and Stecchi. Slope debris (d) between the quartzitic substrate and the aeolianites are also recognizable. Le eolianiti dell’isola d’Elba ... stesso affioramento: ad esempio, a M.na delle Grazie i valori determinati per confronto con le carte di compa- razione visiva variano tra 0,60 φ (“moderatamente ben selezionato”) e 1,50 φ (“poco selezionato”). La tessitura è generalmente open-work. Tuttavia, la maggior parte dei vuoti intergranulari è riempita da cemento carbonatico, che in alcuni casi rende la tessi- tura cemento-sostenuta. 5.1.1. Bioclasti (contributo di G. Ventura) La componente organoge- na (Fig. 9a-b) è costituita da frammenti di gusci di dimensioni sub-millimetriche, in genere ben arrotondati, spesso ricristallizza- ti, appartenenti a lamellibranchi, gasteropodi, echinodermi e briozoi, da frammenti di alghe rosse nodulari e da foraminiferi bentonici (Tab. 2). Per quanto concerne questi ultimi, sono stati riconosciuti elementi appartenenti alle famiglie Cibicididae (Barabarca, Stecchi, Viticcio), Discorbidae (Stecchi), Elphididae (Barabarca, Stecchi, Mad.na delle Grazie, Viticcio), Miliolidae (Barabarca, Stecchi, Mad.na delle Grazie, Viticcio), Planorbulinidae (Mad. na delle Grazie), Rotalidae (Barabarca, Mad.na delle Grazie) e Textu- laridae (Stecchi). Si segnala, infine, la presenza di un frammento di foraminifero planctonico (Orbulina) in un campione di Barabarca. La percentuale dei bioclasti è elevata, seppur variabile anche in uno stesso campione, e può raggiun- gere anche il 50 % del totale. 5.1.2. Clasti prevalentemente silicatici Le paragenesi mineralogiche relative alla compo- nente silicoclastica delle areniti esaminate sono riporta- te nella Tab. 3. Il dettaglio delle caratteristiche delle sin- 32 FRAZIONE ORGANICA CAMPIONI Barabarca Stecchi M.na delle Grazie Viticcio Echinidi (frammenti) x x x Molluschi (frammenti) x Briozoi (frammenti) x x Crostacei (frammenti) x Alghe corallinacee x x x x (frammenti) Cibicididae Lobatula lobatula Lobatula Lobatula (WALKER & JACOB) Discorbis globularis Discorbidae (D’ORBIGNY); Rosalina bradyi (CUSHMANN) Elphididae Elphidium Elphidium Elphidium advenum Elphidium advenum (CUSHMANN) (CUSHMANN) Adelosina Quinqueloculina Quinqueloculina seminulum Quinqueloculina Triloculina Triloculina (LINNAEUS); Miliolidae Cicloforina Massilina Adelosina Cicloforina Triloculina Cicloforina Planorbulinidae Planorbulina mediterranensis (CUSHMANN) Rotalidae x x Textularidae Textularia x Orbulinidae Orbulina Tab. 2 - Classificazione e distribuzione della frazione organica nelle eolianiti del presente lavoro. Classification and distribution of the organic fraction in the aeolianites of this work. F o r a m i n i f e r i Tab. 3 - Sinottica delle paragenesi delle eolianiti del presente lavoro. Parageneses of the aeolianites of this work. abbondanza Viticcio Barabarca Stecchi M. delle relativa Grazie costituenti qtz qtz qtz qtz fondamentali Kf Kf Kf pl mica bruna Kf pl cpx costituenti spl cpx cpx mica bianca subordinati mica bianca spl spl spl hem hem pl mica bruna hem grt mica bianca mica bruna mica bruna costituenti hem mica bianca pl occasionali cpx am grt am ap M. D’Orefice, R. Graciotti & F. Capitanio gole specie mineralogiche rico- nosciute, invece, è illustrato nella Tab. 4. Tra i minerali silicatici, il quarzo è la specie mineralogica preponderante; la seconda spe- cie mineralogica per abbondan- za è il feldspato potassico; il plagioclasio è molto comune a Viticcio e Stecchi, risulta meno abbondante a Barabarca ed è raro a Mad. na delle Grazie. L’abbondanza della mica bruna diminuisce da Viticcio a Barabarca fino a Mad.na delle Grazie e Stecchi; invece, quella della mica bianca varia da apprezzabile (Barabarca, Mad.na delle Grazie) a modesta (Stecchi, Viticcio). Il clinopiros- seno è un costituente occasio- nale a Viticcio e subordinato negli altri affioramenti. Lo spi- nello nero è generalmente un costituente subordinato. In tutti i campioni esami- nati sono stati rinvenuti rari cla- sti micritici di natura carbonati- ca, bene arrotondati, dei quali non è possibile stabilire in modo univoco l’origine extra- o intra- bacinale. 5.1.3. Inclusi litici: descrizione e classificazione Nei campioni di areniti esaminati, sono presenti nume- rose e varie tipologie di inclusi. Le loro caratteristiche principali sono illustrate nelle Fig. 9b-e e riassunte nella Tab. 5: - quarzo policristallino, con tes- situra isotropa, la cui origine è riconducibile a quarziti; - quarzo e subordinate miche, con tessitura scistosa: si tratta di frammenti di quarzoscisti; - aggregati costituiti da soli fillo- silicati, a grana fine, e aggre- gati costituiti da fillosilicati, quarzo, plagioclasio e feldspa- to potassico, a grana media, con evidente tessitura scisto- sa: i loro protoliti sono mica- scisti; - quarzo e subordinate miche, con tessitura isotropa e grana variabile da grossa a fine: sono frammenti di quarzo-are- niti provenienti dal substrato flyschoide; - aggregati di feldspato potassi- co, plagioclasio e clinopiros- seno, con tessitura isotropa: si tratta di frammenti di rocce 33 Tab. 4 - Dettaglio delle caratteristiche mineralogiche e petrografiche della componente silico- clastica delle eolianiti del presente lavoro. Detail of mineralogical and petrographical features of the siliciclastic component of the aeolia- nites of this work. specie mineralogica caratteristiche ottiche quarzo Subedrale, talora forma geminati semplici, talora ha estinzione ondulata e bordi in dissoluzione. Include apatite, spinello nero, mica bruna e clinopirosseno (Barabarca), plagioclasio (Stecchi), clinopirosseno (Viticcio). feldspato potassico Subedrale, pertitico, spesso forma geminati semplici, talora ha patchy-zoning, talora è cribroso ed ha bordi in dissoluzione. Possiede i caratteri ottici del sanidino (pseudouniassico negativo). Mostra alterazione micaceo-argillosa, in alcuni casi cloritizzazio- ne (Barabarca), talora parziale sostituzione da parte di carbona- to (Viticcio). Include quarzo, mica bruna e clinopirosseno (Viticcio). plagioclasio Da anedrale (Viticcio) a subedrale, forma geminati polisintetici, ed è generalmente cribroso. Ha alterazione micaceo-argillosa. Include quarzo e mica bruna (Viticcio). mica bruna Pleocroica dal giallo bruno al bruno scuro, talora scheletriforme (Barabarca, Viticcio), talora ossidata, possiede uno zoning otti- co compatibile con un aumento dal rapporto Mg/Fe verso il bordo dei cristalli. mica bianca Debolmente pleocroica da incolore a giallo chiaro, spesso forma glomeruli (Barabarca). Talora è ossidata e in alcuni casi cloritizzata (Mad.na delle Grazie). clinopirosseno Da anedrale a subedrale (Stecchi), ha pleocroismo da incolore a giallo a verde corrispondente a termini diopsidico–augitici. Talora forma geminati semplici, possiede uno zoning ottico compatibile con aumento dal rapporto Fe/Mg verso il bordo dei cristalli, talora mostra patchy-zoning, è cribroso (Barabarca), e forma glomeruli. Le alterazioni più diffuse sono la cloritizzazione, l’argillificazione e l’ossidazione. Include mica bruna (Barabarca). spinello nero Da anedrale a euedrale anche nella stessa roccia (Mad.na delle Grazie, Stecchi), talora è cribroso (Barabarca) e con anse da rifusione (Viticcio). Spesso è ossidato. ematite Da anedrale a subedrale (Stecchi), contiene essoluzioni (Viticcio). granato Anedrale, giallo bruno caratteristico di termini ricchi in ferro. Tab. 5 - Sinottica delle caratteristiche mineralogiche e petrografiche degli inclusi litici delle eolianiti del presente lavoro. Mineralogical and petrographical features of the lithics included in the aeolianites of this work. paragenesi tessitura protoliti origine qtz isotropa quarziti X X X X qtz, miche scistosa quarzoscisti metamorfica X X X miche, qtz, kf, pl scistosa micascisti X X qtz, miche, kf(*), pl(*) isotropa areniti sedimentaria X X X X Kf, pl, cpx isotropa granodioriti plutonica X X intergranulare qtz, kf, pl, cpx/miche(**) variolitica graniti l.s. ipoabissale X X X X porfiritica V it ic c io B a ra b a rc a S te c c h i M . d e lle G ra zi e (*) specie presenti solo a Viticcio; (**) a Viticcio è presente solo mica bruna, mentre nelle altre località è presente solo cpx. Le eolianiti dell’isola d’Elba ... Fig. 9 - Caratteri microscopici delle eolianiti elbane. a) Sezione subassiale di Elphidium sp. (foraminifero bentonico) nelle areniti di Viticcio (campione VI 8). Nicol paralleli; b) Bioclasti costituiti da alghe corallinacee (B) associati a frammenti ignei a feldspati con strut- tura porfirica e tessitura variolitica, di origine ipoabissale (I). Si noti il basso grado di sorting della roccia. Madonna delle Grazie (cam- pione MG 2). Nicol paralleli; c) Incluso igneo olocristallino inequigranulare (P), costituito da cristalli di quarzo e feldspati e macrocristalli di feldspati con incipiente seriticizzazione, di origine plutonica. Esso è associato ad inclusi quarzo-arenitici (S), contenenti lamelle di mica bruna, di origine sedimentaria. Si noti l’orlo di cemento isopaco, di prima generazione, che circonda il frammento igneo (C1) e il cemento a mosaico, di seconda generazione, che riempie gli spazi intergranulari (C2). Viticcio (campione VI 3) Nicol incrociati; d) Mirmechite (contornata) inclusa nelle areniti di Viticcio (campione VI 1). Nicol incrociati. Mirmechiti sono state rinvenute al Monte Capanne (soprattutto nella fascia di contatto tra il plutone granodioritico e le rocce incassanti) e a Porto Azzurro (all’interno dei filoni granodioritici) (MARINELLI, 1959); e) Pseudomorfosi da parte di carbonato, spinta fino alla quasi totale ricristallizzazione con obliterazio- ne della paragenesi originaria, in un incluso di quarzo-arenite (contornato). Viticcio (campione VI 6). Nicol incrociati; f) Cemento “a dente di cane” che contorna sia i clasti carbonatici di origine organica (frammenti di alghe corallinacee), sia quelli silicatici (granuli quarzoso-feldspatici). Madonna delle Grazie (campione MG 5). Nicol paralleli. Microscopic features of the aeolianites of the Elba Island. a) Sub-assial section of Elphidium sp. (benthonic foraminiphera) in the Viticcio arenites (sample VI 8). Parallel polars; b) Bioclasts (B), built up by coralline algae, are associated to feldspar-bearing hypabissal fragments (I), having porphyritic texture and variolitic fabric. Note the low degree of sorting of the rock. Madonna delle Grazie (sample MG 2). Parallel polars; c) A holocrystalline, inequigranular plutonic enclosed (P), built up by quartz and feldspar crystals together with feldspar macro-crystals showing incipient sericitization. It is associated with quartz-arenitic sedimentary enclosed (S), which contain lamellae of brown mica. Note the rim of first-generation isopachous cement that surrounds the igneous fragment (C1) along with the second-generation “mosaic” cement that fills the intergranular pores (C2). Viticcio (sample VI 3) Crossed polars; d) A mirmechite (con- toured) inside the Viticcio arenites (sample VI 1). Crossed polars. Mirmechites have been found in the Monte Capanne area (mainly at the contact between the granodioritic pluton and the country rocks) and in the Porto Azzurro area (inside the granodioritic necks) (MARI- NELLI, 1959); e) Carbonate pseudomorph after a quartz-arenitic enclosed (contoured). Recrystallization and consequent obliteration of the original paragenesis are almost complete. Viticcio (sample VI 6). Crossed polars; f) “Dogtooth” cement surrounding both the orga- nogenous carbonate clasts (fragments of coralline algae) and the silicate clasts (quartz- and feldspar-bearing grains). Madonna delle Grazie (sample MG 5). Parallel polars. d e ignee plutoniche, a composizione granodioritica; - aggregati di quarzo, feldspato potassico, plagioclasio, clinopirosseno, con tessitura variabile da intergranula- re a variolitica fino a porfiritica: si tratta di frammenti di rocce ignee ipoabissali, a composizione granitica l.s. In generale, fenomeni di alterazione (ossidazione, cloritizzazione, sericizzazione e argillificazione) a spese degli inclusi litici sono comuni in tutti gli affioramenti e riguardano soprattutto le quarzo-areniti e le ipoabissali- ti. 5.1.4. Cemento Sono presenti due generazioni di cemento. Un cemento di prima generazione, formato da carbonato di calcio isopaco, spesso pochi µm, contorna i granuli assumendo la forma di “dente di cane”. Esso si osserva piuttosto raramente in alcuni campioni di Viticcio (Fig. 9c), mentre risulta più frequente in quelli di Mad.na delle Grazie (Fig. 9f). Un cemento di seconda generazione, formato da carbonato di calcio disposto a mosaico (sparite), riem- pie generalmente le cavità tra i granuli. Il cemento spa- ritico ha grana variabile da medio-grossolana (Barabarca) a medio-fine (Viticcio) a fine (Mad.na delle Grazie, Stecchi). 5.2. Analisi morfometrica in sezione sottile dei gra- nuli di quarzo L’analisi morfometrica è stata condotta su granuli di quarzo in sezione sottile. I risultati analitici sono quin- di riferiti alle due dimensioni. L’analisi è consistita nella misurazione dei diametri maggiore e minore dei granuli, mediante i quali è stata calcolata la sfericità secondo la formula di Riley. L’arrotondamento dei granuli è stato valutato utilizzando le tavole comparative di POWERS (1953). Il quarzo è stato scelto come specie mineralogi- ca di confronto in virtù della sua ubiquità nelle rocce in studio e della sua pressoché assoluta indipendenza dai fenomeni di alterazione post-deposizionale, i quali vero- similmente hanno avuto entità diversa in ciascuno degli affioramenti. L’analisi morfometrica è stata eseguita su cristalli di quarzo freschi e integri. Non sono stati, quin- di, presi in esame cristalli mostranti geminazione, estin- zione ondulata, segni di disgregazione meccanica o bordi riassorbiti. Sono stati esclusi anche i cristalli rag- gruppati in glomeruli o appartenenti ad inclusi litici. Per ogni campione sono stati analizzati più di cento granuli di quarzo. 5.2.1. Dimensioni Tra tutte le località del presente studio, i campioni di Barabarca sono caratterizzati in generale dalle dimensioni minori e dalla minore dispersione dei dati (dmax = 75 ÷ 375 µm, dmin = 50 ÷ 200 µm). Per contro, i campioni di Viticcio hanno le dimensioni maggiori e la maggiore dispersione dei dati (dmax = 150 ÷ 1050 µm, dmin = 100 ÷ 525 µm). I parametri dimensionali dei cam- pioni di Stecchi (dmax = 50 ÷ 500 µm, dmin = 50 ÷ 400 µm) e Mad.na delle Grazie (dmax = 75 ÷ 600 µm, dmin = 50 ÷ 350 µm) risultano simili tra loro e intermedi rispetto a quelli delle località precedenti (Fig. 10). E’ stata anche determinata la frequenza delle dimensioni dei granuli di quarzo in ciascun affioramento (Fig. 11). A Barabarca, la maggiore frequenza corri- sponde a dimensioni piuttosto piccole [9 granuli aventi 35 Fig. 10 – Analisi morfometrica dei granuli di quarzo delle eolianiti: diametri massimo e minimo dei granuli, misurati in sezione sottile. Morphometric analysis on the quartz grains of the aeolianites: maximum vs minimun diameters of the grains, as measured on rock slides. Le eolianiti dell’isola d’Elba ... 36 Fig. 11 - Analisi morfometrica dei granuli di quarzo delle eolianiti: frequenza delle dimensioni dei granuli, misurate in sezione sottile, in ciascun affioramento. Nella legenda, con lo stesso colore sono indicati i granuli aventi stesse dimensioni. In totale, sono stati analizzati 109 granuli a Viticcio, 105 a Barabarca, 107 a Stecchi e 107 a Madonna delle Grazie. Morphometric analysis on the quartz grains of the aeolianites: frequency of dimensions of the grains in each outcrop, as measured on rock slides. In the caption, each color indicates grains having the same dimensions. In total, 109 grains of Viticcio, 105 of Barabarca, 107 of Stecchi, and 107 of Madonna delle Grazie have been analyzed. M. D’Orefice, R. Graciotti & F. Capitanio 37 Fig. 12 - Analisi morfometrica dei granuli di quarzo delle eolianiti: frequenza delle classi di sfericità dei granuli in ciascun affiora- mento. E’ riportato il numero di granuli per ciascuna classe. In totale, sono stati analizzati 109 granuli a Viticcio, 105 a Barabarca, 107 a Stecchi e 107 a Madonna delle Grazie. Morphometric analysis on the quartz grains of the aeolianites: frequency of classes of sphericity of the grains in each outcrop. The number of grains is reported for each class. In total, 109 grains of Viticcio, 105 of Barabarca, 107 of Stecchi, and 107 of Madonna delle Grazie have been analyzed. Le eolianiti dell’isola d’Elba ... dimensioni (150 x 100 µm), pari all’8,6 % del totale]. A Mad.na delle Grazie, la maggiore frequenza risulta spo- stata verso dimensioni intermedie [7 granuli aventi dimensioni (250 x 100 µm), pari al 6,5 % del totale]. A Stecchi, la distribuzione delle frequenze delle misure mostra due massimi [7 granuli aventi dimensioni (150 .x 100 µm) e 9 granuli aventi dimensioni (250 x 150 µm), pari rispettivamente al 7,5 % e all’8,4 % del totale]. Per contro, i campioni di Viticcio presentano un’ampia omogeneità dei dati senza massimi significativi nella distribuzione della frequenza delle misure. In generale, si evince una marcata differenza nelle dimensioni dei grani di quarzo tra gli affioramenti del promontorio del M. Calamita e quelli del Golfo di Viticcio. 5.2.2. Sfericità In generale, i granuli di quarzo presentano un massimo di frequenza in corrispondenza dei valori di sfericità più bassi o intermedi (0,10 ÷ 0,60) (Fig. 12). Per contro, nelle classi di sfericità più alte la frequenza dei grani è nettamente minore. In particolare, per quanto concerne i valori di sfericità compresi tra 0,70 e 1,00, Viticcio possiede un numero di grani leggermente mag- giore rispetto agli altri affioramenti del M. Calamita, i quali invece risultano molto simili tra loro. In definitiva, le classi di sfericità maggiormente rappresentate sono quelle aventi valori compresi tra 0,20 e 0,40. I campioni di Mad.na delle Grazie hanno una distribuzione spostata verso valori di sfericità maggiori rispetto agli altri. I campioni di Barabarca e Viticcio, invece, mostrano una dispersione dei valori relativa- mente più elevata. 5.2.3. Arrotondamento Anche i valori stimati dell’arrotondamento (Fig. 13) risultano piuttosto uniformi per i vari affioramenti: infatti, si ha una netta prevalenza di granuli di quarzo con grado di arrotondamento da “subangoloso” a “subarro- tondato”. Nel dettaglio, a Stecchi si ha la massima per- centuale relativa di granuli appartenenti alla classe “subangoloso” (53,3 %), cui corrisponde la minima per- centuale di granuli della classe “subarrotondato” (29,0 %); in questo affioramento, la distribuzione delle classi risulta la più omogenea, in quanto sia la classe “arro- tondato” che quella “angoloso” raggiungono valori piut- tosto elevati e prossimi tra loro (9,3 % e 8,4 %, rispetti- vamente). A Mad.na delle Grazie, si ha ancora una netta prevalenza dei granuli appartenenti alla classe “suban- goloso” (52,3 %) rispetto a quelli della classe “subarro- tondato” (32,7 %). A Barabarca la maggior parte dei granuli è pressoché ugualmente distribuita tra le classi “subangoloso” (44,8 %) e “subarrotondato” (43,8 %). A Viticcio, invece, i granuli appartenenti alla classe “subarrotondato” sono leggermente superiori a quelli della classe “subangoloso”. In sostanza, tra gli affioramenti del promontorio del M. Calamita e del Golfo di Viticcio si apprezza una certa differenza solo per quanto concerne i granuli della classe “arrotondato”, che in quest’ultima località rag- giungono la loro frequenza minima. 5.3. Inclusi litici: analisi quantitativa L’analisi degli inclusi litici è consistita nell’identifi- cazione delle specie mineralogiche costituenti, nella 38 Fig. 13 - Analisi morfometrica dei granuli di quarzo delle eolia- niti: percentuale delle classi di arrotondamento dei granuli per ciascun affioramento. In totale, sono stati analizzati 109 granuli a Viticcio, 105 a Barabarca, 107 a Stecchi e 107 a Madonna delle Grazie. Morphometric analysis on the quartz grains of the aeolianites: percentage of classes of roundness of the grains in each out- crop. In total, 109 grains of Viticcio, 105 of Barabarca, 107 of Stecchi, and 107 of Madonna delle Grazie have been analyzed. a) Viticcio b) Barabarca c) Stecchi d) M. delle Grazie M. D’Orefice, R. Graciotti & F. Capitanio definizione delle tessiture e nella determinazione dei rapporti quantitativi relativi delle diverse tipologie di incluso. Sono stati selezionati inclusi freschi e inte- gri, escludendo quelli in cui i fenomeni di alterazione e/o ricri- stallizzazione hanno obliterato la paragenesi originaria. Particolare attenzione è stata posta nel caso in cui diversi frammenti della stessa tipologia fossero adiacenti gli uni agli altri: verosimilmente, essi pro- vengono da un solo incluso disgregato in più parti per azio- ne meccanica (questo accade frequentemente a Viticcio). Per ogni affioramento sono stati analizzati più di cento inclusi. In tutti gli affioramenti (Fig. 14), i frammenti di rocce sedi- mentarie (quarzo-areniti prove- nienti da rocce flyschoidi) sono preponderanti quantitativamen- te. A Stecchi, l’abbondanza delle quarzo-areniti raggiunge il valore massimo dell’83,6 %, cui corrisponde la percentuale mini- ma di rocce ignee (3,6 %), men- tre la percentuale delle rocce metamorfiche è del 12,7 %. A Mad.na delle Grazie, le areniti sedimentarie (75,0 %) sono ancora prevalenti rispetto alle rocce ignee (13,4 %) e a quelle metamorfiche (11,6 %). A Barabarca, le quarzo-areniti costituiscono il 72,6 % degli inclusi, seguite dalle rocce ignee (16,2 %), mentre la percentuale di rocce metamorfiche si man- tiene pressappoco costante (11,1 %, in prevalenza quarziti rispetto a quarzoscisti). A Viticcio, la distribuzione delle diverse tipologie di inclusi risulta molto simile a quella di Barabarca: la sola differenza consiste nella maggiore percen- tuale di scisti (quarzoscisti e micascisti) rispetto alle quarziti. Di rilevante interesse è la quasi totale assenza di fram- menti carbonatici di origine inor- ganica. 5.4. Litologia del substrato Per accertare una even- tuale influenza delle rocce del substrato nella composizione degli elementi granulari che costituiscono i depositi eolici, è stata definita la distribuzione dei litotipi in ciascuno degli affiora- 39 Fig. 14 - Classificazione genetica e quantità percentuali degli inclusi litici delle eolianiti. In totale, sono stati analizzati 133 inclusi a Viticcio, 117 a Barabarca, 110 a Stecchi e 112 a Madonna delle Grazie. Genetic classification and quantitative percentages of lithics included inside the aeolianites. In total, 113 lithics of Viticcio, 117 of Barabarca, 110 of Stecchi, and 112 of Madonna delle Grazie have been analyzed. a) Viticcio b) Barabarca c) Stecchi d) M. delle Grazie Le eolianiti dell’isola d’Elba ... menti del presente studio. La misura della distribuzione dei litotipi del substrato è stata condotta mediante l’uti- lizzo di analisi spaziali quantitative in ambiente GIS (ÅBERG et al., 2007), applicate alla Carta Geologica dell’Isola d’Elba alla scala 1:25.000 (BARBERI et al., 1967a). Per ogni deposito, quindi, è stato delimitato il relativo bacino idrografico, all’interno del quale è stata misurata la percentuale dei vari litotipi affioranti. I risultati rivelano una eterogeneità litologica nei diversi bacini (Fig. 15). Infatti, a Barabarca predominano i litotipi arenacei e carbonatici che costituiscono il fly- sch cretacico (55,2 %) rispetto alle quarziti del Verrucano (43,3 %). A Stecchi, la situazione è legger- mente diversa, con le rocce del flysch cretacico (38,8 %) subordinate alle quarziti del Verrucano (56,6 %). Per contro, a Mad.na delle Grazie la litologia del substrato è più complessa rispetto ai due bacini precedenti: sono presenti prevalentemente carbonati triassici di ambien- te evaporitico (45,6 %), oltre agli scisti e filladi del Calamita (22,2 %) e alle rocce del flysch cretacico (21,4 %). Il bacino Viticcio si differenzia ulteriormente dagli altri, poiché è costituito, quasi nella stessa percentuale, da litotipi appartenenti al flysch cretacico (55,0 %) e da porfidi (45,0 %). 6. DISCUSSIONE 6.1. Caratteri sedimentari Le eolianiti sono caratterizzate da diverse struttu- re sedimentarie, tra le quali la più importante ai fini dia- gnostici è la stratificazione incrociata a grande scala. Ad essa sono associati altri aspetti sedimentari, come: • l’elevata inclinazione dei foreset, in genere immergenti verso terra con pendenze fino a 35°; • l’orientamento molto variabile dei singoli foreset nel- l’ambito di uno stesso affioramento. Queste peculiarità, unite alla presenza di interca- lazioni di depositi di versante e di paleosuoli, sono indi- cative di un ambiente deposizionale continentale, in gran parte dominato dai processi eolici. Ulteriori indagini microscopiche, finalizzate a veri- ficare la presenza nelle eolianiti di strutture a piccola scala tipiche dei depositi eolici, quali laminazioni di tipo pinstripe (HUNTER, 1977; 1993), non hanno dato esito positivo. L’eventuale assenza, in sezione sottile, di lami- nazioni di questo tipo può essere probabilmente attri- buita a difficoltà nella classazione dei granuli. Infatti, la presenza di un’abbondante frazione bioclastica, etero- genea in forma, dimensioni e densità, rende problemati- co il sorting dimensionale dei granuli (KINDLER & DAVAUD, 2001; LE GUERN & DAVAUD, 2005). Inoltre, alla scala dell’affioramento, il generalizzato stato di alterazione delle sezioni delle eolianiti esposte, ha reso difficoltosa l’osservazione di stratificazione da grainflow o da grainfall. Per quanto concerne la disposizione dei corpi sedimentari in esame, il loro accumulo a ridosso degli acclivi versanti rocciosi della fascia costiera ed il loro protendersi nell’entroterra elbano, in alcuni casi oltre i 100 m di quota s.l.m., induce a ritenere che questi lito- somi siano stati originati da climbing dunes. Le superfici S1 e S2, osservate alla Spiaggia della Madonna (Fig. 2b-c), sono riconducibili a superfici d’e- rosione generate da intense dinamiche di versante, in 40 Fig. 15 - Classificazione genetica e quantità percentuali dei tipi litologici del substrato affiorante nei bacini idrografici dei depositi eolici in esame (dati desunti dalla Carta Geologica dell’Isola d’Elba 1:25.000 – BARBERI et al., 1967a). La varietà del substrato è tale da comprendere rocce sedimentarie appartenenti a diverse formazioni (qtz-areniti: Verrucano, Triassico; calcari e dolomie: evaporiti, Triassico; areniti, calcari e marne: flysch, Cretacico), oltre a rocce ignee (graniti e gra- nodioriti) e metamorfiche (scisti e gneiss del Calamita). Genetic classification and quantitative percentages of lithoty- pes of the substrate outcropping in the hydrographical basins of the aeolian deposits (data derived from the Geological Map of the Elba Island 1:25.000 – BARBERI et al., 1967a). The variabi- lity of the substrate is high, as it includes sedimentary rocks belonging to several formations (qtz-arenites: Verrucano, Triassic; limestones & dolostones: evaporites, Triassic; areni- tes, limestones & marls: flysch, Cretaceous), together with igneous (granites & granodiorites) and metamorphic rocks (sci- sts & gneisses of Monte Calamita). a) Viticcio b) Barabarca c) Stecchi d) M. delle Grazie M. D’Orefice, R. Graciotti & F. Capitanio grado di troncare la porzione superiore della duna accumulata contro il versante e di ridistribuire i sedi- menti verso valle. Questo aspetto è ben documentato nella superficie superiore (S2), che corrisponde al tron- camento della parte superiore della duna “B”, sulla quale poggiano detriti stratificati di versante. Nel caso della Spiaggia della Madonna, l’angolo di arrampicata (angle of climbing) dei corpi dunari, otte- nuto dal rapporto tra il tasso di migrazione sottovento della duna e il tasso di accumulo verticale (RUBIN & HUN- TER, 1982), risulta pari a circa 10°. Il valore non eccessi- vamente elevato di quest’angolo può spiegare perché si è preservata solo la porzione inferiore del pacco di foreset. Le superfici di discontinuità, di ordine minore, presenti all’interno dei set a stratificazione incrociata sono superfici di riattivazione dovute ad una interruzio- ne periodica della migrazione della duna e all’erosione sul lato frontale (lee face) della stessa ad opera di venti subordinati rispetto a quelli dominanti. Riguardo le concrezioni intrasedimentarie (Fig. 4), una possibile interpretazione genetica è che si tratti di rizoconcrezioni, cioè impronte calcificate di apparati radicali appartenenti ad un’antica vegetazione dunare. A questo proposito, occorre tener presente che le radici possono svilupparsi nel terreno non solo in direzione verticale ma anche orizzontale. Tuttavia, una interpretazione alternativa è quella avanzata da MAZZANTI & PAREA (1977) e PAREA (1984), per cui le concrezioni sub-orizzontali sarebbero da met- tere in relazione con le acque della falda freatica in lento deflusso verso le quote più basse entro la porzio- ne basale dei sedimenti. Invece, le concrezioni verticali sarebbero da attribuire essenzialmente al percolamento delle acque meteoriche, attraverso la parte superiore degli stessi sedimenti, durante la discesa verso la falda freatica. Infine, MC BRIDE & PAREA (2001) ammettono la possibilità che molte concrezioni verticali si siano origi- nate da rizoconcrezioni, composte inizialmente da cal- cite micritica, interessate successivamente da precipi- tazione di calcite spatica ad opera delle acque vadose percolanti. Ciò spiegherebbe il considerevole sviluppo laterale e la coalescenza di queste strutture sedimenta- rie. Per quanto concerne il paleosuolo rosso interca- lato alle eolianiti affioranti tra Barabarca e Stecchi (Fig. 5a), la sua origine pedogenetica è testimoniata da un’intensa rubefazione, da una decarbonatazione molto spinta, dall’esistenza di materia organica e dall’arricchi- mento in argilla. Il paleosuolo, probabilmente sviluppa- tosi a spese dei sottostanti depositi eolici con livelli detritici intercalati, è stato classificato da CREMASCHI & TROMBINO (1998) come un “Red Mediterranean Soils – Xeralfs”. Infine, i livelli detritici associati alle eolianiti in diverse posizioni stratigrafiche (Fig. 5b, 6a-b), sono da riferire alla vicinanza di un versante in degradazione, che ha fornito il materiale detritico in condizioni climati- che verosimilmente più fredde e più aride di quelle attuali. Infatti, la formazione di questi detriti può essere favorita dalla scarsa copertura vegetale associata a processi crioclastici più o meno intensi. Questa ipotesi è confermata dalla presenza, nell’affioramento di Spiaggia della Madonna, di detriti di versante clinostra- tificati secondo strati piano-paralleli (éboulis ordonnés) noti in letteratura per essersi deposti in un ambiente freddo ed arido, caratterizzato da versanti quasi del tutto denudati. 6.2. Caratteri bio-minero-petrografici Il costituente micropaleontologico dei campioni analizzati nel presente studio (Tab. 2), mostra la preva- lenza di Miliolidae accanto a forme quali Lobatula loba- tula (WALKER & JACOB), Elphidium advenum (CUSHMANN), Planorbulina mediterranensis (CUSHMANN) e Rosalina bradyi (CUSHMANN), tutte di acque relativamente basse e legate al popolamento vegetale, come pure di Discorbis globularis (D’ORBIGNY), forma sessile infralitorale (BLANC- VERNET, 1969; MURRAY, 1973; VIOLANTI et al., 1988). Questa associazione microfaunistica è riferibile ad un ambiente marino infralitorale temperato caldo, dove la componente vegetale di alghe e/o di posidonia è non trascurabile. Da un punto di vista generale, la mineralogia delle eolianiti non è direttamente confrontabile con quella del substrato, affiorante nei bacini idrografici in cui sono compresi i depositi eolici. A Barabarca, e in quantità minore a Mad.na delle Grazie, le eolianiti contengono granato (con caratteri ottici corrispondenti a termini ric- chi in ferro: andradite-grossularia): considerando la lito- logia del promontorio del M. Calamita, le più probabili rocce-madri dei granati sono le cornubianiti e in subor- dine gli scisti. Ancora, a Viticcio il granato non è stato rinvenuto, e risulta pure assente nelle rocce del sub- strato. Per quanto riguarda l’anfibolo (con i caratteri ottici dell’orneblenda l.s.), quello delle eolianiti di Stecchi può provenire dalle anfiboliti presenti nel pro- montorio del M. Calamita, mentre la provenienza di quello di Viticcio rimane incerta, in quanto non sono stati finora segnalati in letteratura rinvenimenti di anfi- bolo nel substrato del Golfo di Viticcio. La mancanza di correlazione minero-petrografica tra le eolianiti e il substrato dei bacini idrografici in cui sono comprese, è evidente anche dall’analisi degli inclusi litici delle eolianiti. Infatti, il contenuto percentua- le di inclusi sedimentari, ignei e metamorfici si mantiene pressappoco costante in tutti gli affioramenti apparte- nenti sia allo stesso settore (Barabarca, Stecchi, Mad.na delle Grazie) sia a settori distinti (Golfo di Viticcio e pro- montorio del Calamita). Per contro, la litologia del sub- strato è estremamente variabile non solo da un’area all’altra (ad esempio, nel Golfo di Viticcio il substrato è composto per metà circa da rocce ignee, del tutto subordinate negli altri affioramenti esaminati), ma anche all’interno di una stessa area (ad esempio, a Mad.na delle Grazie un quarto circa del substrato è composto da rocce metamorfiche, praticamente assenti negli altri affioramenti). Le indagini morfometriche eseguite in sezione sottile sulla frazione fine quarzosa delle eolianiti hanno rivelato alcune tendenze. Infatti, i dati ottenuti risultano piuttosto omogenei, soprattutto per quanto riguarda la sfericità (medio-bassa) e l’arrotondamento (da “suban- goloso” a “subarrotondato”). Alcune differenze si riscontrano per le dimensioni dei grani misurate al microscopio: tra le località del presente studio, Barabarca possiede la popolazione più omogenea e a dimensioni minori, mentre Viticco possiede la popola- zione più eterogenea che raggiunge le dimensioni mag- 41Le eolianiti dell’isola d’Elba ... giori. Le analisi morfometriche suggeriscono una certa differenza tra gli affioramenti del M. Calamita e quelli di Viticcio. Infatti, i campioni prelevati nelle località di Barabarca, Stecchi e Mad.na delle Grazie, presentano caratteristiche morfometriche piuttosto omogenee tra loro e lievemente differenti da quelli di Viticcio. Queste differenze morfometriche potrebbero essere imputate alla diversa collocazione geografica ed alla diversa esposizione dei due settori presi in esame (promontorio del M. Calamita e Golfo di Viticcio). In particolare, i fat- tori maggiormente influenti potrebbero essere stati la differente granulometria del materiale messo a disposi- zione dalla dinamica marina ed in misura minore da quella fluviale, oltre alla diversa capacità di trasporto e direzione dei venti dominanti. Il cemento isopaco a “dente di cane” (Fig. 9f) è indicatore di condizioni freatiche, che possono essere considerate di tipo meteorico (ambiente continentale). Infine, la quasi totale assenza di clasti carbonatici all’interno delle eolianiti è un elemento rilevante. Pur essendo gli extraclasti assai poco resistenti alla degra- dazione meccanica e chimica, è difficile ammettere una loro completa assenza. In ogni caso si sottolinea che le rocce carbonatiche, seppur ben rappresentate nel set- tore del M. Calamita esaminato, costituiscono una mini- ma percentuale nell’intero contesto geologico dell’Isola d’Elba. Di fatto, la composizione mineralogica delle eolia- niti punta ad una provenienza dei sedimenti da litotipi quarzo-arenitici (flyschoidi), frammisti a materiale bio- clastico originatosi in ambiente di mare poco profondo. In quest’ambiente, sotto l’influsso della dinamica mari- na, è avvenuta la redistribuzione dei sedimenti prove- nienti dall’erosione del substrato continentale elbano e la commistione con quelli di origine marina. In definitiva, l’area sorgente degli elementi costi- tutivi delle eolianiti in studio, può essere individuata nei bassi fondali marini della piattaforma continentale cir- costante l’Isola d’Elba. 7. CONCLUSIONI I depositi eolici affioranti nel tratto di costa occi- dentale del M. Calamita e nel Golfo di Viticcio dell’Isola d’Elba si sono formati in periodo di basso stazionamen- to marino. Infatti, la loro prosecuzione per diversi metri al di sotto dell’attuale livello del mare e la loro erosione ad opera dell’odierna dinamica marina, confermano un equilibrio di questi corpi sedimentari con una linea di costa più avanzata di quella attuale. Inoltre, anche i ver- santi rocciosi su cui tali depositi poggiano in discordan- za e i fondovalle che essi stessi colmano, appaiono morfologicamente legati ad un livello di base più basso di quello odierno. Lo sviluppo delle dune eoliche in esame è stretta- mente connesso alla disponibilità di un’abbondante quantità di sabbia da parte dei venti dominanti, i quali debbono essere dotati di una sufficiente capacità di trasporto per rimuovere le particelle di sabbia o di ghiaia minuta. Tali particelle, comunque, affinché pos- sano essere asportate dal vento, devono essere abba- stanza asciutte e non devono aver subito nel frattempo processi di stabilizzazione da parte della vegetazione o di cementazione ad opera delle acque meteoriche cir- colanti o di altri fenomeni diagenetici. Tutte queste specifiche condizioni possono verifi- carsi nel corso di una fase di regressione marina, durante la quale lentamente e progressivamente emer- ge dal mare un fondale sabbioso. Tale fondo, apparte- nente alla vasta piattaforma continentale toscana oggi sommersa, costituisce un’idonea zona d’alimentazione di questi materiali, i quali, sospinti dai venti dominanti, sono in grado di risalire i versanti e le preesistenti valli fluviali fino ad oltre 100 m sul livello del mare attuale. La presenza delle eolianiti elbane, sia sulle coste esposte ad ovest e sia su quelle esposte ad est, induce ad ipotizzare una provenienza dei venti dominanti oltre che dai quadranti occidentali, anche da quelli orientali. Ciò è in accordo con quanto osservato da ANTONIOLI & FERRANTI (1992) nei riguardi delle eolianiti affioranti lungo il tratto meridionale del Golfo di Orosei (Sardegna orien- tale). L’ipotesi che le eolianiti elbane si siano formate successivamente ad un periodo caldo è in accordo con la presenza in questi litotipi di bioclasti appartenenti ad associazioni microfaunistiche totalmente di ambiente marino litorale temperato-caldo. I sedimenti accumulati lungo la piattaforma continentale durante una fase calda interglaciale, sarebbero stati erosi dai venti domi- nanti nel corso della successiva fase di basso staziona- mento marino e accumulati nell’entroterra, insieme ai materiali rimaneggiati dai corsi d’acqua, sotto forma di cordoni dunari. Pertanto, in base a quanto su esposto, alle età radiometriche dei paleosuoli intercalati nelle eolianiti affioranti in località Mad. na delle Grazie e Cala Cancherelli ed alla presenza di manufatti musteriani all’interno dei paleosuoli, si può ipotizzare che la messa in posto dei sedimenti del presente studio sia legata, in accordo con CREMASCHI & TROMBINO (1998), a fasi fredde ed aride registratesi nel corso degli stadi isotopici 4 e 2 dell’ultimo glaciale. L’età di formazione dei depositi in esame è quindi riferibile al Pleistocene superiore. Il paleosuolo si è probabilmente sviluppato duran- te una fase interstadiale meno fredda e più umida (sta- dio isotopico 3), che ha favorito la crescita di una vege- tazione dunare e la pedogenizzazione delle eolianiti. La presenza, nelle aree esaminate, di depositi di versante, alternati ad eolianiti, sta ad indicare una tem- poranea disattivazione della sedimentazione eolica. Essa potrebbe coincidere con l’inizio di una deposizio- ne, ad opera dei processi fluvio-denudazionali di ver- sante, di materiali provenienti in parte dal dilavamento delle sabbie eoliche precedentemente deposte ed in parte dall’erosione dei soprastanti versanti modellati nel substrato roccioso. RINGRAZIAMENTI Si ringrazia G. Ventura per le analisi micropaleon- tologiche, M. Cacopardo per le sezioni sottili e S. Falcetti per il disegno. Un ringraziamento particolare va a M. Coltorti per i preziosi e puntuali suggerimenti forni- ti, nonché a C. Carrara e F. Antonioli per la revisione critica del manoscritto. 42 M. D’Orefice, R. Graciotti & F. Capitanio BIBLIOGRAFIA ÅBERG U., CIPOLLONI C., D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. (2007) - Parametri morfometrici come supporto all’analisi dei depositi eolici dell’isola d’Elba. Atti Prima riunione del Gruppo di Geologia Informatica, Sezione della Società Geologica Italiana, S. Leo, 31.05.06-01.06.06. Rend. Soc. Geol. It., 4, pp. 79-80. 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