Impaginato Atti CCOONNFFRROONNTTOO TTRRAA IINNFFOORRMMAAZZIIOONNII GGEEOOLLOOGGIICCHHEE EE PPEEDDOOLLOOGGIICCHHEE SSUULL CCOONNOOIIDDEE DDEELL CCEELLLLIINNAA ((FFRRIIUULLII,, IITTAALLIIAA)) RR.. AAvviigglliiaannoo11,, GG.. MMoonneeggaattoo11,, SS.. ZZaannoollllaa22,, GG.. MMiicchheelluuttttii22 && PP.. MMoozzzzii33 1Università degli studi di Udine, Dipartimento di Georisorse e Territorio 2ERSA, Ente Regionale per lo Sviluppo e la Promozione dell’Agricoltura del Friuli-Venezia Giulia, Ufficio del Suolo 3Università degli studi di Padova, Dipartimento di Geografia RIASSUNTO Su un conoide terrazzato sono state analizzate le caratteristiche dei suoli sviluppatisi su ordini di terrazzi attribuibili ad età diverse, sui quali è stata testata l'applicabilità degli indici chimici proposti in letteratura per la datazione relativa dei suoli. I depositi alluvionali del conoide del Cellina sono costituiti esclusivamente da clasti di rocce sedimentarie con prevalenza di litotipi cal- careo-dolomitici rispetto a quelli terrigeni; l’evoluzione geomorfologica è stata influenzata sia dal contesto tettonico, sia dalle variazioni nel tempo dei fattori che controllano il regime delle portate solide e liquide del corso d’acqua. Sono stati confrontati sette suoli rappresentativi ubicati sulla superficie del conoide ed un suolo sepolto rinvenuto in prossimità dell’al- veo attuale sotto una coltre sedimentaria di circa 30 m. Il grado di pedogenesi dei suoli ed una stima sommaria della loro età sono stati valutati anche utilizzando due indici relativi alle diverse forme di ferro presenti, estratte in ossalato e ditionito-citrato: l’AIR (Feo/Fed) e l’Arduino ((Fed-Feo)/Fetot). Il rapporto fra forme di ferro libero ed il ferro totale non ha tuttavia portato ad una migliore comprensione della cronostratigrafia dei corpi sedimentari, in quanto nella peculiarità sedimentologica di questo ambiente il ferro totale misurato sulla terra fine rappresenta già una concentrazione residuale dovuta all’alterazione, come viene evidenziato sia dal suo aumentare con l’età presunta, sia dal suo diminuire negli orizzonti non pedogenizzati. SUMMARY Seven soils located on terraces of different ages of an alluvial fan in north-eastern Italy have been compared in terms of their morpho- logy and degree of development. Alluvial deposits deriving from calcareous-dolomitic rocks, with subordinated terrigenous rocks, always represent the parent material. There are no crystalline rocks outcrops in the mountain basin. The geomorphological evolution of the alluvial fan has been strictly controlled both by the still active tectonics of the area and by the long-term variability of climatic factors. One (Profile F) is located on the Holocene fan and presents a low degree of development, two, profiles C and E, are on the main surfa- ce of the Pleistocene fan, dated 10530 ± 100 yBP, conventional 14C age. The different degree of development is probably due to the difference in parent material, very coarse gravel with boulders in profile C, gravel in profile E. Profile D is on a higher terrace, but is similar to those on the main surface. Profiles G and B are located on small portions of terraces, probably in a tectonics-affected posi- tion, at the very border of the alluvial plain. Profile H is a buried soil, outcropping under a 30m thick gravel deposit. Extractable iron ratios have also been considered in order to determine whether they are affected by their relative ages. Free iron- oxide/Total-iron ratios, according to the AIR and Arduino methods, gave unattended results. It has not been possible to recognise a trend with the increasing age and the range of values obtained is much greater than those known by literature. A possible explanation is in the peculiar characteristics of the area, where even the content of total-iron alone offers a trend of development, as can be evinced by its increasing with relative age and decreasing with depth. Parole chiave: Ferro libero; Geologia del Quaternario; Conoide alluvionale; Torrente Cellina; Friuli Key-words: Free Iron; Quaternary geology; Alluvial fan; Cellina River; Friuli Il Quaternario Italian Journal of Quaternary Sciences 1155(1), 2002, 99-104 11.. IINNTTRROODDUUZZIIOONNEE In geologia per l’analisi stratigrafica dei depositi quaternari continentali vengono sempre più diffusamen- te utilizzate le uunniittàà aalllloossttrraattiiggrraaffiicchhee (“Corpi di rocce sedimentarie cartografabili, definiti e identificati sulla base delle discontinuità che li delimitano”, North American Commission on Stratigraphic Nomenclature, 1983). Le discontinuità che delimitano i corpi sedimentari possono essere di varia natura, in ogni caso rappresen- tano lacune temporali (mancata sedimentazione per periodi di tempo più o meno lunghi) e/o sedimentarie (superfici erosive). I corpi geologici compresi tra discon- tinuità di rango superiore e con estensione regionale di regola appartengono a cicli sedimentari che possono essere legati a importanti variazioni climatiche e a parti- colari fasi di evoluzione tettonica dell’area. Nelle serie sedimentarie di ambiente continentale il rango gerarchico tra le discontinuità, superficiali o sepolte, legate a lacune temporali dipende dalla durata del periodo di mancata sedimentazione e dalla loro estensione, esso è quindi intimamente connesso alle caratteristiche dei suoli che possono essere ad esse associati. Da questa premessa diventa evidente che l’analisi di suoli superficiali e sepolti fornisce indicazioni impor- tanti per definire la gerarchia e l’estensione delle discon- tinuità, nonché la geometria dei corpi sedimentari. Per quanto riguarda i corpi sedimentari superficiali affioranti, la loro età relativa è ricavata prevalentemente da evidenze geomorfologiche, stratigrafiche e dal grado di alterazione pedogenetica delle loro superfici limite superiori. Nel caso in cui le superfici pedogenizzate siano svincolate dal contesto geomorfologico e stratigra- fico originario (lembi isolati di terrazzi fluviali, evidenze sporadiche di suoli sepolti), diventa di fondamentale importanza la correlazione tra suoli osservati in contesti diversi per la ricostruzione delle morfologie originali e dei rapporti tra i corpi sedimentari. In questo lavoro si analizzano alcuni suoli, sia superficiali che sepolti, sviluppatisi su depositi alluvionali del Torrente Cellina (alta pianura pordenonese) tentan- do di confrontare le osservazioni pedologiche “di routi- ne” effettuate nel corso di un rilevamento finalizzato alla cartografia dei suoli, con le caratteristiche chimiche dei suoli e con dati di tipo geomorfologico e geologico strati- grafico. Per alcuni suoli il ritrovamento di sedimenti organici vegetali ha consentito di definire l’età 14C con- venzionale dei depositi sui quali si sono sviluppati, per altri non si hanno elementi di datazione dei depositi per cui si fa riferimento solo ad una cronologia relativa. Oltre all'osservazione delle caratteristiche morfologiche dei suoli, si è voluto testare l'applicabilità all’ambiente in esame degli indici chimici proposti in letteratura per la datazione relativa dei suoli. In pratica questi indici si propongono di confrontare il contenuto di ferro libero con il ferro totale, dove il primo costituisce il ferro libera- to dalla pedogenesi ed il secondo l’ammontare fra que- sto e quello legato al reticolo dei silicati. Questo approccio interdisciplinare è stato possibi- le grazie alla collaborazione tra il Dipartimento di Georisorse e Territorio dell'Università di Udine e l’ERSA del Friuli-Venezia Giulia nell'ambito dei rispettivi progetti CARG FVG (nuova cartografia geologica nazionale in FVG) e SoLS (Banca Dati georeferenziata dei suoli della pianura e delle colline del FVG), con la partecipa- zione del Dipartimento di Geografia dell'Università di Padova. 22.. IINNQQUUAADDRRAAMMEENNTTOO GGEEOOLLOOGGIICCOO EE GGEEOOMMOORRFFOOLLOOGGIICCOO Il conoide alluvionale del Torrente Cellina è origi- nato dalle divagazioni del corso d’acqua al suo sbocco nella pianura veneto friulana. Esso si sviluppa al limite tra le Prealpi Carniche pordenonesi, nelle quali si espande il suo bacino imbrifero, e la pianura prospicien- te il Mare Adriatico (Fig.1). L’evoluzione geomorfologica del conoide su ambiti temporali medio-lunghi è presumibilmente influenzata 100 R. Avigliano et al. Fig. 1 - Schema geomorfologico della pianura Friulana occidentale (da Stefanini & Cucchi, 1978, mod.). Geomorphological sketch of the western Friuli plain (from Stefanini & Cucchi, 1978, mod.). 101Confronto tra informazioni geologiche ... da un lato dal generale contesto tettonico in cui è inseri- to, dall'altro dalle variazioni nel tempo dei fattori preva- lentemente climatici che hanno controllato il regime delle portate solide e liquide del corso d’acqua. Il margine meridionale dei rilievi alpini assume qui un andamento NE-SW, condizionato dalla presenza di importanti strutture tettoniche di uguale direzione. Il sol- levamento di questa porzione di catena ha fatto sì che in pianura, già in prossimità dell’apice del conoide, i depositi alluvionali che ricoprono il substrato prequater- nario posto ai piedi del thrust abbiano spessori di alcune centinaia di metri e che lembi di depositi fluviali siano rimasti isolati sui versanti dei rilievi prospicienti la pianu- ra. A due di questi lembi si riferiscono i pprrooffiillii BB (Terrazzo di Aviano) e GG (Terrazzo di Maniago libero) sospesi rispettivamente di circa 10 e 30 m sulla superfi- cie del conoide tardo-pleistocenico (Comel, 1956; Avigliano et al., 2001). Le superfici di questi terrazzi possono aver subito, nel tempo, un rimodellamento anche molto spinto; tuttavia i suoli sviluppatisi su di essi sono decisamente più evoluti rispetto a quelli del conoi- de più recente e eventuali superfici a loro omologhe in pianura vanno ricercate all'interno del materasso alluvio- nale. I depositi alluvionali recenti e antichi osservati nella zona apicale del conoide sono simili, trattandosi prevalentemente di ghiaie a ciottoli e blocchi clasto- sostenuti con matrice sabbiosa, massive o a stratifica- zione grossolana, che possono essere cementati nel caso dei sedimenti più antichi. Verso l'unghia del conoi- de diminuiscono gradualmente le dimensioni dei clasti, i depositi sono sciolti, meglio classati ed assumono una stratificazione orizzontale e inclinata ben definita fino a diventare comune la presenza di corpi prevalentemente sabbiosi. La litologia dei depositi alluvionali costituenti il conoide riflette quella delle rocce affioranti nel bacino montano del Cellina che sono esclusivamente sedimen- tarie con netta prevalenza delle calcareo dolomitiche sulle terrigene, mentre mancano totalmente le rocce cri- stalline. Il conoide del Cellina risulta formato da un “conoi- de principale”, costituito da un insieme di costruzioni coalescenti aventi apice comune. La superficie del conoide è rimasta in evoluzione almeno fino al termine del Pleistocene superiore come sembrano confermare alcune datazioni radiometriche effettuate con il metodo del radiocarbonio su sedimenti organici campionati in prossimità di essa (Maniago: 11850 ± 110 yBP; Basaldella di Vivaro: 10530 ± 100 yBP - età 14C non cali- brate. Avigliano et al., 2001). Sulla superficie del conoi- de principale sono stati osservati i pprrooffiillii CC,, EE e DD, que- st’ultimo situato su un terrazzo convergente (Riva di Bares) presente sul margine NW del conoide e che ne rappresenta probabilmente la porzione più antica. A partire dal passaggio tra Pleistocene e Olocene, nel tratto apicale del conoide principale, l’erosione ha incominciato a prevalere sulla deposizione. Durante l’Olocene la tendenza erosiva del corso d’acqua in que- sto settore sembra essere stata continua e si è accom- pagnata alla migrazione verso sud dell’area di sedimen- tazione con conseguente formazione di un “conoide telescopico” che si sovrappone all’unghia del conoide principale e su cui è stato osservato il pprrooffiilloo FF. Durante la fase di incisione il Cellina ha progressivamente spo- stato verso ovest il suo asse, come testimoniato dalla serie di terrazzi di erosione convergenti presenti sull’ala sinistra del conoide. Fig. 2 - Sezione schematica del conoide del T.Cellina in località del Ponte del Giulio, in corrispondenza dell’affioramento del paleosuolo descritto nel profilo H. Schematic section of the River Cellina fan with the palaeosoil outcrop (Profile H). 102 R. Avigliano et al. Attualmente il corso d'acqua incide l’apice del conoide principale con scarpate che arrivano ai 40 m di altezza. A Montereale Valcellina, in località Ponte del Giulio, il Cellina incide il conoide per circa 30 m. In corri- spondenza del greto l'erosione ha esumato un suolo sepolto ben sviluppato (pprrooffiilloo HH) che testimonia una importante lacuna sedimentaria in questo settore della pianura precedentemente all'ultima fase di aggradazio- ne (Fig. 2). Si ritiene che la forma- zione del suolo sia collegata ad una situazione morfologi- ca simile a quella attuale, in cui la pianura era terrazzata ed il corso d’acqua scorreva incassato all’interno di un’in- cisione. Per il momento non sono chiari i rapporti tra il suolo del Ponte del Giulio e quelli sviluppatisi sui depositi tettonizzati (pprrooffiillii BB e GG), nonché quali siano stati i fat- tori che hanno maggiormen- te influito sul presunto antico approfondimento del corso d'acqua e che stanno quindi all'origine della lacuna sedi- mentaria (fattori climatici, tet- tonici o entrambi). 33.. II SSUUOOLLII Nell’area oggetto di studio sono stati scelti, tra quelli effettuati nell’ambito del progetto SoLS, i profili di sette suoli rappresentativi per inquadrarne le caratteri- stiche e confrontare il loro grado di sviluppo (Fig 3). Le osservazioni hanno confer- mato la presenza di suoli più sviluppati sulle superfici sup- poste più antiche (Terrazzi di Aviano e Maniago Libero), con lisciviazione dei carbo- nati ed illuviazione di argilla negli orizzonti profondi (pprrooffii-- llii BB e GG). La superficie del conoide principale tardo plei- stocenico è invece contraddi- stinta da suoli mediamente poco sviluppati (pprrooffiilloo CC), le cui caratteristiche appaiono condizionate più dalla natura essenzialmente carbonatica e dalla granulometria del materiale di partenza che dalla loro età. Infatti il pprrooffiilloo DD, ubicato sulla porzione di conoide supposta più antica, non presenta grandi differen- ze rispetto al pprrooffiilloo CC, men- tre, all’interno della stessa Fig. 3 - Carta dei Sottosistemi di terre ed ubicazione dei profili. Land subsystem map and profile location. IIDD CCoommuunnee QQuuoottaa PPaaeessaaggggiioo UUSSDDAA ((11999988)) WWRRBB ((11999988)) pprrooffiilloo mmssllmm BB Aviano 155 Terrazzo fluviale Typic Cutani-Chromic tettonizzato Hapludalf Luvisol CC Montereale 238 Superficie modale Typic Skeleti-Rendzic Valc. del conoide Haprendoll Leptosol pleistocenico DD Aviano 227 Terrazzo fluviale Rendollic Skeleti-Calcaric Eutrudept Cambisol EE S. Quirino 116 Superficie modale Rendollic Skeleti-Calcaric del conoide Eutrudept Cambisol pleistocenico FF S. Quirino 131 Superficie modale Typic Skeleti-Calcaric del conoide Udorthent Regosol olocenico GG Maniago 350 Terrazzo fluviale Spodic Hyperdistri- tettonizzato Paleudult Profondic Alisol HH Montereale 241 Suolo sepolto Typic Cutanic Luvisol Valc. Hapludalf Tab. 1 - Classificazione dei suoli. Soil classification. unità di paesaggio, i suoli impostati su sedimenti più fini presentano un grado di sviluppo maggiormente accen- tuato (pprrooffiilloo EE). Infine, è stato considerato un suolo impostato su una superficie di deposizione recente, che ha messo in luce come l’instaurarsi della pedogenesi sia estremamente lento (pprrooffiilloo FF). Le caratteristiche delle diverse tipologie di suolo sono state confrontate con quelle di un suolo sepolto (pprrooffiilloo HH) rinvenuto nell’alveo 103Confronto tra informazioni geologiche ... attuale del Torrente Cellina nell’ambito dei rilevamenti CARG, evidenziando come questo presenti delle analo- gie con quelli rilevati sui terrazzi di Aviano e di Maniago Libero. 44.. IINNDDIICCII CCHHIIMMIICCII PPEERR LLAA DDAATTAAZZIIOONNEE RREELLAATTIIVVAA DDEEII SSUUOOLLII Il grado di pedogenesi dei suoli ed una stima som- maria della loro età sono stati valutati utilizzando due indici: l’AIR (Torrent et al., 1980) e l’Arduino (Arduino et al., 1984) tramite la determinazione delle diverse forme del ferro (totale, ossalato, ditionito-citrato), estratte in accordo con i metodi ufficiali (Ministero delle Risorse Agricole, Alimentari e Forestali, 1994). L’AIR (Active Iron Ratio) è definito dal rapporto tra il ferro estratto in ossalato e quello estratto in ditionito- citrato (Feo/Fed) e dovrebbe decrescere con l’aumenta- re del grado di alterazione del parent material. L’indice di Arduino ((Fed-Feo)/Fetot), espresso in percentuale, dovrebbe invece aumentare con l’età sup- posta del suolo. L’estrazione è stata effettuata su ciascuno degli orizzonti riconosciuti nel profilo, ed ha evidenziato come il tenore in ferro tenda a diminuire con la profondità, ad eccezione dei suoli con un orizzonte B ben sviluppato, dove generalmente il valore si mantiene costante o tende ad aumentare rispetto agli orizzonti sovrastanti. Per ciascun profilo è stato identificato un orizzonte signi- ficativo del grado di pedogenesi raggiunta, corrispon- dente ad un B per i profili maggiormente sviluppati, all’ A negli altri casi, che è stato successivamente messo a confronto con gli altri. 55.. CCOONNCCLLUUSSIIOONNII L’applicazione degli indici Arduino e AIR non ha fornito i risultati attesi (fig. 4). L’analisi dei dati evidenzia che non solo non è pre- sente un trend riconoscibile, ma anche che l’intervallo di variabilità osservato è più ampio di quello riscontrato da altri autori per lo stesso intervallo di tempo (Arduino et al., 1983; Bini e Mondini, 1992). Ritenendo che il materiale parentale dei diversi suoli presenti un buon grado di uniformità litologica, l’ori- gine di questa discrepanza sembra risiedere nel diverso contenuto in ferro totale posseduto dai campioni di terra fine (frazione < 2mm) analizzati. Considerando invece il contenuto di ferro totale nei confronti dell’età presunta si evidenzia invece un trend ben marcato, dove esso tende ad aumentare con l’età. Un andamento analogo si riscontra anche per il contenuto di ferro estratto in ossalato e in ditionito-citra- to, entrambi indice del grado di alterazione a parità di contenuto di ferro totale nel materiale parentale (Fig. 5). Essendo il ferro un costituente accessorio delle alluvioni grossolane prevalentemente calcareo-dolomiti- che del Cellina, il rapporto fra forme di ferro libero ed il ferro totale non porta a risultati significativi, in quanto il ferro totale misurato sulla terra fine rappresenta già di per sé una concentrazione residuale dovuta all’altera- zione. Ciò è suffragato dal fatto che il tenore in ferro totale è minore negli orizzonti C rispetto a quelli pedoge- nizzati. Non è tuttavia ancora possibile, sulla base dei dati disponibili, tracciare l’andamento di una curva speri- mentale rispetto al tempo e stabilire pertanto i rapporti che intercorrono tra le superfici su cui sono ubicati i pro- fili B, G ed H. Profilo scheletro % sabbia % limo % Argilla % pH in acqua Carbonati Carbonio FFeerrrroo iinn FFeerrrroo iinn FFeerrrroo v/v (2000-50 (50-2 (<2 um) totali % organico oossssaallaattoo ddiittiioonniittoo ttoottaallee um) um) % gg//kkgg gg//kkgg gg//kkgg BB 3 8,1 18,0 73,9 7,6 1 0,5 44,,55 2277,,11 5522,,22 CC 63 37,4 56,3 6,3 8,0 64 3,0 11,,88 1111,,99 1122,,22 DD 36 30,2 49,2 20,5 8,1 35 1,9 22,,00 1166,,88 2244,,22 EE 64 31,8 38,7 29,5 7,9 45 1,2 11,,33 1177,,55 2299,,44 FF 58 61,0 34,7 4,4 7,6 92 1,8 00,,55 22,,88 33,,88 GG 18 5,0 22,1 72,9 5,3 0 0,3 33,,66 2288,,99 5588,,88 HH 7 16,6 12,0 71,3 8,0 0 0,4 44,,44 2255,,99 5544,,22 Tab. 2 - Dati analitici relativi agli orizzonti considerati. Analytic data of the selected horizons. Fig. 4 - Indici di Arduino e AIR. Arduino and AIR indexes. BBIIBBLLIIOOGGRRAAFFIIAA AA. VV. (1994) – Metodi ufficiali di analisi chimica del suolo. Osservatorio Nazionale Pedologico e per la Qualità del Suolo, Ministero delle Risorse Agricole, Alimentari e Forestali, Roma. AA. VV. (1998). Keys to Soil Taxonomy, Eight Edition, United States Departement of Agriculture, Natural Resources Conservation Service. AA. VV. (1998). World Reference Base for Soil Resources, FAO, ISRIC and ISSS. Arduino E., Barberis E., Carraro F. Forno M. G. (1984) – Estimating Relative Ages from Iron-Oxide/Total Iron Ratios of Soils in the Western Po Valley, Italy. Geoderma, 3333 p. 39-52, Elsevier Science Publishers B. V. Amsterdam. Avigliano R., Calderoni G., Monegato G. Mozzi P. (2001) – The late Pleistocene-Holocene evolution of the Cellina and Meduna alluvial fans. Atti dell'80ª riunione estiva della SGI. Memorie della Società Geologica Italiana. (In stampa) Bini C., Mondini C. (1992) – Deep Weathering features in Paleosols from Alluvial Deposits (“Terra Rossa”- like) in the Friuli Piedmont Area (Italy). Miner. Petrogr. Acta, VVooll.. XXXXXXVV, 1-21. Comel A. (1956) - Monografia sui terreni della pianura friulana. III. Genesi della pianura occidentale costruita dal Meduna, dal Cellina e da corsi d'ac- qua minori. N. Ann. Ist. Chim. Agr. Sperim. Gorizia, 7: p. 5-93, Gorizia. Mondini C., Bini C. Ciet P., Paronuzzi P., Spadea P. (1991) – Clay Mineralogy of a Soil Chronosequence in the Friuli Piedmont Area. Proc- 7 th EUROCLAY Conf. Dresden ’91, Greiswald 779-784. North American Commission on Stratigraphic Nomenclature (1983) - North American Stratigraphic Code. The American Association of Petroleum Geologists Bullettin, 6677((55)): p. 841-875, Tulsa. Stefanini S. & Cucchi S. (1978) - Gli acquiferi del sotto- suolo della pianura veneta fra i fiumi Piave e Tagliamento. C.N.R., Quaderni dell'Ist. di Ric. sulle Acque, 3344 ((1122)): p. 287-299. Torrent J., Schwertmann U. and Schulze D.J. (1980) Iron Oxide Mineralogy of Some Soils of Two River Terrace Sequences in Spain. Geoderma 2233,, 191- 208. 104 R. Avigliano et al. Fig. 5 - Valori di ferro estraibile. Extractable iron. Ms. ricevuto marzo 2002 Ms. received: March 2002