Durante 27 giorni di crociera, di cui 4 di transito, sono stati acquisiti:
I dati sono stati acquisiti in 5 aree di lavoro (3 rilievi nel box-1 e due rilievi nel box-2) che si localizzano su porzioni diverse del complesso di subduzione (Figure 4 e 5). Ognuna di esse e' stata pianificata per studiare i diversi processi tettonici che sono attivi nei vari settori del prisma di accrezione (fronte di deformazione esterno, fronte di deformazione interno, prisma di accrezione pre - e post - messiniano e terminazione laterale del complesso di accrezione) attraverso metodologie di indagine geofisiche specifiche per ogni singolo tema scientifico.
L'analisi integrata dei dati acquisiti nelle varie aree verra' effettuata allo scopo di inquadrare l'assetto deformativo locale in un contesto geodinamico regionale che cerchi di evidenziare le relazioni reciproche tra i vari processi tettonici. L'obbiettivo generale e' quello di ricostruire i processi attivi sia dal punto di vista tettonico che di dinamica sedimentaria legati alla lenta convergenza tra le placche Africana ed Eurasiatica in un contesto di incipiente collisione continentale su di un limite di placca ad andamento fortemente irregolare.
Per semplicita', le 5 aree di lavoro vengono descritte separatamente:
Questa regione e' centrata alla transizione tra il prisma di accrezione esterno e la piana abissale. E' la zona che include il fronte di deformazione esterno ed e' stata la zona ideale per studiare la tettonica attiva del prisma di accrezione piu' recente e per verificare se la convergenza tra le placche produce deformazioni attive e raccorciamenti dei sedimenti nella piana abissale. A tale scopo sono stati acquisiti sia dati geofisici ad alta e altissima risoluzione (MCS e CHIRP) che dati geologici (campioni di sedimento in punti chiave selezionati in base all'interpretazione preliminare dei dati geofisici acquisiti).
In particolare, sono state acquisite 7 linee sismiche multicanale: 5 di queste sono ortogonali al fronte di deformazione esterno mentre due linee sismiche sono state acquisite paralellamente su di una zona pianeggiante (bacino di scarpata) al retro del prisma di accrezione post-messianiano. Contemporaneamente all'acquisizione della sismica multicanale sono state registrate anche linee sismiche sub-bottom (CHIRP). Queste ultime, consentiranno di analizzare in dettaglio le singole pieghe presenti al retro del fronte di deformazione (fig.20) e verificare la loro attivita' tettonica attraverso un approccio integrato di geofisica e geologia marina che si basa sull'analisi dei rapporti stratigrafici tra le unita' sedimentarie presenti. A tale scopo sono stati acquisiti 8 campioni di sedimento con il carotiere a gravita'. Diverse carote (7) sono state posizionate lungo due transetti che tagliano ortogonalmente il fronte di deformazione esterno e verranno analizzate per ricostruire la propagazione della deformazione nel tempo e stimare il tasso di crescita, sia verticale che frontale, del prisma di accrezione. Una carota e' stata acquisita in corrispondenza di una bacino nella zona cobblestone dove sono presenti livelli torbiditici (omogeniti) che verranno studiate per ricostruire l'attivita' dell'AC nel tempo e per valutare possibili scenari di eventi catastrofici che ne abbiano causato la deposizione.
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Nel settore nord-orientale del Box-1, le scarpate esterne dei prismi di accrezione dell'AC e della Dorsale Mediterranea si trovano a contatto tra di loro. La piana abissale e' stata completamente consumata e i fronti di deformazione delle due strutture arcuate si fronteggiano reciprocamente. E' una regione chiave per studiare i processi tettonici in una situazione di incipiente collisione continentale e per verificare se l'avvenuta collisione tra i due prismi di accrezione ha innescato processi tettonici secondari quali rotazioni tettonichee traslazione di blocchi.
Sono state acquisite tre linee sismiche multicanali grosso modo ortogonali alla direzione dei lineamenti strutturali principali, ricostruiti in base all'analisi di dati morfobatimetrici [Loubrieu et al.,2008].
L'analisi dei dati acquisiti verra' effettuata per ricostruire:
- la posizione e la geometria delle strutture tettoniche presenti;
- i rapporti reciproci tra le strutture appartenenti ai due prismi di accrezione;
- gli effetti strutturali della collisione tra i due fronti di deformazione sulla tettonica e circolazione di fluidi nel prisma di accrezione dello Ionio meridionale.
Il prisma di accrezione post-messianiano e' limitato a Nord-Ovest da una zona pianeggiante (terrazzo morfologico e bacino di scarpata) che raccorda la scarpata del fronte esterno con la scarpata del fronte di deformazione interno. Nel settore occidentale il fronte di deformazione interno ha andamento piu' o meno rettilineo con due anomalie batimetriche legate alla presenza di due canyon sottomarini che ne complicano la sua geometria.
In questa regione, alcuni autori hanno proposto si localizzi la transizione tra crosta continentale e crosta oceanica [Loubrieu et al.,2008] e la ri-elaborazione e re-interpretazione dei dati CROP ed MS suggerisce la presenza di alcune faglie sub-verticali ([Torelli et al., in prep.], [Polonia et al., in prep.]) che rappresentano la terminazione laterale del sistema di subduzione (STEP faults). Durante la campagna sono state acquisite 5 linee sismiche (MCS e CHIRP) ad andamento WSW-ENE e 3 line sismiche perpendicolari alle isobate per ricostruire posizione e geometria delle faglie attive e verificare gli effetti tettonici di tali strutture sulla successione sedimentaria piu' recente.
L'area del box-2 si trova nella porzione interna del prisma di accrezione che e' rappresentata dalla struttura arcuata delimitata dall'isobata dei 3000m e conosciuta come Arco Calabro Esterno [Rossi and Sartori (1981)]. Questo settore del prisma di accrezione e' di eta' Pre-Messiniana e quindi dovrebbe essere costituito quasi completamente da sedimenti deformati di eta' terziara e Mesozoica. Le evaporiti dovrebbero essere presenti solo in corrispondenza dei bacini sedimentari messiniani che si sviluppano al retro del prisma di accrezione.
Il rilievo piu' meridionale pianificato in questa area di lavoro aveva come obbiettivo principale lo studio dei processi tettonici nella parte interna del prisma di accrezione (fronti di deformazione interni) per ricostruire lo stile strutturale e la posizione e geometria delle faglie attive. Particolare attenzione e' stata rivolta ad alcune strutture evidenziate per mezzo dell'analisi dei dati sismici esistenti, la cui geometria e facies sismica suggerisce una genesi legata alla circolazione di fluidi e diapirismo di fango. Parallelamente a quanto avviene nella Dorsale Mediterranea, il diapirismo di fango e la circolazione di fluidi e' inibita nella porzione esterna del prisma di accrezione a causa della presenza delle evaporiti messiniane che costituiscono un livello impermeabile che funziona da barriera per i fluidi circolanti. Questo e' il motivo per cui nella parte esterna del prisma di accrezione i fluidi sono confinati nei livelli piu' profondi del prisma, producendo sovrapressioni sul livello di scollamento principale e favorendo in questo modo la rapida crescita del cuneo verso l'esterno (angolo di taper molto basso). Al contatto con il prisma pre-messiniano dove le evaporiti non sono presenti e in presenza di piani di faglia che costituiscono condotti preferenziali per la circolazione dei fluidi, si potrebbero localizzare i processi attivi di diapirismo di argilla e venute a giorno dei fluidi stessi.
Per verificare tale ipotesi sono stati acquisiti dati CHIRP e profili morfobatimetrici spaziati di circa 8-9 Km ortogonalmente alle strutture. I dati sono stati acquisiti su strutture chiave individuate grazie all'interpretazione di dati sismici esistenti (CROP-Mare, MS, sparker J).
L'analisi preliminare dei dati acquisiti ha consentito di verificare la probabile presenza di diapiri di fango come evidenziato dalla fig.21.
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Nel settore piu settentrionale del prisma di accrezione interno sono state individuate alcune faglie attive (Fig. tot) che sono state studiate in dettaglio attraverso l'acquisizione di un rilievo di dati geofisici (CHIRP e morfobatimetria) con linee sismiche orientate perpendicolarmente alle strutture principali (NW-SE) e spaziate di circa 3 Km. Ai piedi della struttura tettonica di Fig.22 si localizza un bacino sedimentario confinato dentro il quale e' stato prelevato un campione di sedimento allo scopo di verificare se nella successione sedimentaria e' presente il record di terremoti passati. La carota verra' analizzata studiando con particolare attenzione gli eventi torbiditici e le omogeniti presenti. Una volta individuati i livelli chiave attraverso l'analisi dei raggi X, l'analisi sedimentologica e micropaleontologica, si datera' il materiale carbonatico prelevato da questi livelli. Il confronto con il catalogo dei terremoti storici consentira' di capire se tale struttura puo' essere responsabile di qualche evento sismico conosciuto nell'area.
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Durante il transito di ritorno verso il porto di Bari, e' stato prelevato un campione di sedimento al largo di Crotone ad una profondita' d'acqua di circa 50m. Questa carota verra' studiata insieme ad una carota acquisita nel 2007 al largo di Augusta in collaborazione con colleghi dell'INGV di Roma, per verificare la possibilita' di ricostruire nella successione sedimentaria il record di eventi tsunamigenici passati. I risultati preliminari ottenuti nella zona di Augusta ed il profilo di suscettivita' magnetica registrato a bordo (Fig.23) sono piuttosto promettenti. L'analisi sedimentologica, micropaleontologica, il paleomagnetismo e le successive datazioni radiometriche del materiale carbonatico prelevato da livelli chiave hanno la potenzialita' di ricostruire gli effetti di tsunami passati nella successione sedimentaria.
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Il dataset acquisito, rappresenta un insieme di dati sismici a risoluzioni e penetrazioni diverse che consentira' di effettuare un'analisi strutturale multi-scala di alcuni settori dell'Arco Calabro. I dati ad altissima risoluzione verranno utilizzati per studiare le singole strutture deformative nelle varie aree di lavoro mentre i dati di sismica multicanale acquisiti durante la campagna insieme a quelli gia' a nostra disposizione (CROP, MS) verranno elaborati ed interpretati per inquadrare le singole strutture e pieghe in un contesto tettonico regionale. L'analisi integrata dei dati geofisici e quelli geologici avra' infine l'obbiettivo di ricostruire quali sono le parti dell'AC piu' attive e se questa attivita' e' stazionaria nel tempo.
L'analisi dei dati raccolti durante la campagna CALAMARE08 e' in corso.
Non ci sono problemi da segnalare riguardo il personale e l'ambiente.
