STRATIGRAFIA ED ANALISI DI FACIES DEI DEPOSITI PERMIANIDEL LAGO MULARGIA (SARDEGNA SUD-ORIENTALE):

PRIMI RISULTATI

Sebastiano Barca & Luca Giacomo Costamagna

Dip. di Scienze della Terra, Via Trentino 51 - 09127 Cagliarie-mail: barcas@unica.it

INTRODUZIONE

Nella Sardegna centro- e sud-orientale affiorano spo-radicamente sedimenti di età “permo-carbonifera”(Francavilla et al., 1977; Fontana et al., 1982; Ronchi,1999; AA.VV., 2000), di estensione limitata e di potenzacomplessiva non superiore ai 400 m, in genere associatia coevi prodotti vulcanici. Questi depositi, derivati dal-l’erosione dei rilievi ercinici, rappresentano i resti diriempimenti di bacini intracatena (“intramontanebasin”, sensu Vai, 2003) creati dalla tettonica estensio-nale post-collisionale ercinica. Essi poggiano, pertanto,in discordanza angolare al di sopra del basamento meta-morfico. I principali bacini sono: Seui (AA.VV., 2000;Cassinis et al., 2003), Perdalonga (Ronchi et al., 1998;AA.VV., 2000), Lago Mulargia (Francavilla et al., 1977;Barca et al., 1995) ed Escalaplano (Pecorini, 1974;AA.VV., 2000) (Fig. 1). Secondo Vardabasso (1966) ePecorini (1974), questi ultimi due bacini, uniti in origi-ne, sarebbero stati successivamente separati in seguito aimovimenti tettonici cenozoici. Attualmente essi sonodivisi da un alto morfostrutturale di basamento meta-morfico ad andamento NS.

Oltre a questi bacini sedimentari o vulcano-sedimenta-ri, in tutta la Sardegna centro- e sud-orientale sono anchepresenti lembi sparsi di vulcaniti permiane, sotto formadi lave, domi ed ignimbriti (Barca et. al., 1997).

In questo lavoro viene fornita un’analisi stratigrafico-sedimentologica preliminare dei sedimenti permiani del

bacino del Lago Mulargia, il più meridionale tra quellimenzionati.

STUDI PRECEDENTI

La prima segnalazione di depositi permiani nel settoredel Lago Mulargia va attribuita a Cavinato (1938, 1939),mentre le specie vegetali autuniane ivi rinvenute furonostudiate da Comaschi Caria (1959). Studi più circostan-ziati sul locale bacino permiano, ed in generale su tutti ibacini post-ercinici della Sardegna orientale, vanno suc-cessivamente ascritti a Vardabasso (1966), il quale forni-sce le prime descrizioni della stratigrafia del bacino delMulargia. Nella parte occidentale del bacino l’Autoretrova, alla base, un conglomerato quarzo-scistoso, attri-buito alla facies di “Verrucano”, a cui seguono alternan-ze di arenarie e di argilliti rossastre, e successivamentelave e tufi “andesitici”. La successione descritta prose-gue con conglomerati a clasti significativamente diversida quelli contenuti nei conglomerati basali per un mag-giore contenuto carbonatico, e termina con deboli spes-sori di arenarie carbonatiche e calcari lacustri, a lorovolta sormontati da un banco ignimbritico potente dai 4ai 7 m.

Osservazioni recentemente condotte da uno degli scri-venti (S. Barca) sulle litofacies calcaree sommitali pre-senti a Taccu Coronas e sul loro contenuto fossilifero(gasteropodi dulcicoli, frammenti vegetali) hanno però

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RIASSUNTO - Vengono presentati i dati preliminari derivanti dallo studio della successione stratigrafica delbacino permiano del Lago Mulargia. La successione in oggetto, dello spessore massimo stimato fra i 350 ed i 400m, viene per la prima volta formalmente suddivisa in 4 litofacies ben definite che, dal basso verso l’alto, sono:l’“Unità silicoclastica inferiore”, l’“Unità vulcano-sedimentaria”, l’“Unità silicoclastica superiore” e l’“Unità vul-canica”. Viene inoltre ipotizzato l’inquadramento deposizionale della successione e la sua evoluzione in un con-testo di facies alluvionali di energia variabile, da palustri a fluviali, sino a forse lacustri, all’interno di un bacinomolassico continentale in progressiva espansione durante la fase tettonica estensionale post-collisionale ercinica,caratterizzato nella sua evoluzione da due distinti cicli di attività vulcanica.

PAROLE CHIAVE: Stratigrafia, Sedimentologia, red beds, Permiano, Sardegna sud-orientale.

ABSTRACT - In this paper preliminary results of investigations on the stratigraphic succession of the PermianMulargia Lake basin are here described. This succession, from 350 to 400 m thick, has been first time subdividedinto 4 stratigraphic units, and respectively, from the bottom: a “Lower siliciclastic Unit”, a “Volcano-sedimenta-ry Unit”, an “Upper siliciclastic Unit”, and a “Volcanic Unit”. The depositional frame of this succession isinferred as a network of alluvial facies of various energy degrees, comprised between the palustrine, the fluvialand the lacustrine environments. These facies are located into a continental molassic basin, progressively spread-ing out during the post-collisional extensional Variscan tectonic phase, and characterized, during its evolution,by two different volcanic activity cycles.

KEY WORDS: Stratigraphy, Sedimentology, red beds, Permian, south-eastern Sardinia.

portato ad una loro riattribuzione paleogenica (Oligo-cene?): conseguentemente, le litologie ignimbritiche adesse soprastanti vanno ascritte al ciclo magmatico calco-alcalino oligo-miocenico.

Vardabasso (1966) accenna anche al ritrovamento, inaffioramenti presenti lungo il Riu Melas, alla base dellasuccessione del Mulargia occidentale, di resti vegetaliscarsamente determinabili.

Pecorini (1974) considera il bacino del Lago Mulargiastratigraficamente molto somigliante all’attiguo bacinodi Escalaplano, considerandolo il naturale proseguimen-to di quest’ultimo verso occidente.

Francavilla et al. (1977), in una breve nota, descrivo-no negli affioramenti basali della successione occidenta-le del Lago Mulargia alcuni generi vegetali, riferendoliall’Autuniano (Permiano inferiore).

Barca et al. (1995) descrivono sommariamente la strati-grafia del bacino del Lago Mulargia, soffermandosi, inve-ce, sulla sua genesi estensionale tardo-postercinica. Ilavori successivi rivolti alla stratigrafia complessiva delbacini permiani sardi (Ronchi, 1999; AA.VV., 2000) dedi-cano solo limitati accenni al bacino del Lago Mulargia.

STRATIGRAFIA E SEDIMENTOLOGIA

Allo stato attuale, i rilievi geo-stratigrafici condotti inquesto bacino hanno permesso di ricostruire una succes-sione potente circa 350-400 m nella quale, in buon accor-do con la carta geologica tracciata da Assorgia et al.(1983) (Fig. 2), sono state distinte 4 unità litostratigrafi-che, che rispettivamente sono, a partire dalla base (Fig. 3):

“Unità silicoclastica inferiore”;“Unità vulcano-sedimentaria”;“Unità silicoclastica superiore”;“Unità vulcanica”.L’“Unita silicoclastica inferiore” giace in discordanza

al di sopra di metamorfiti erciniche da debolmente a for-

temente alterate e localmente intersecate da fratture poli-direzionali, probabilmente sindeposizionali, come com-provato dal loro frequente riempimento da parte di peli-ti rossastre permiane. La costituzione litologica dellabase dell’unità varia a seconda dei settori di affioramen-to: in quello occidentale la successione talora debuttacon argilliti ed argilliti siltose carboniose poste al disopra di un esiguo spessore eluviale di brecce a clasticentimetrici di quarzo e di basamento in matrice siltosanerastra (Fig. 4A): tali argilliti ed argilliti siltose, inter-calate con banchi di ortoconglomerati a base erosiva eda blocchi e frammenti angolosi di basamento, di spesso-re metrico, geometria tabulare e di colore grigio-verdoli-no, contengono resti di paleoflore (Callipteris, Lebachia(Walkia) piniformis, Cordaites, ecc.) che hanno permes-so di attribuire loro un’età autuniana (Francavilla et al.,1977). Queste litologie potrebbero riferirsi ad unmomento di sviluppo precoce del bacino, anteriore alladeposizione delle successioni in facies di “red beds” chene caratterizzano invece la parte superiore. Più ad est eda sud la base dell’unità silicoclastica inferiore è costitui-ta da alternanze di silititi e siltiti argillose rossastre, con-glomerati poligenici clasto-sostenuti ad elementi diquarzo, metarenarie, metasiltiti e rare metavulcaniti inmatrice rossastra, ed arenarie grossolane localmentemicacee. Gli intervalli conglomeratici a luoghi mostranogeometria lentiforme. All’interno degli intervalli siltoso-argillosi rossastri sono presenti, quasi dappertutto, oriz-zonti decimetrici di noduli di calcrete lateralmente dis-continui. Diversamente, nel settore centrale le litologieconglomeratico-arenacee basali possono essere caratte-rizzate da una più abbondante matrice nerastra. Sonostati inoltre ritrovati, a vari livelli stratigrafici di questaunità, ma più spesso poco sopra il contatto con il basa-mento metamorfico, rari strati calcarei silicizzati riferibi-li a possibili episodi lacustri.

Anche lo sviluppo superiore della successione si dif-ferenzia a seconda delle località: nei settori occidentali(Fig. 3 (1)) si passa verso l’alto, attraverso alternanze diconglomerati e subordinate arenarie e silititi-siltiti argil-lose laminate di colore variabile da grigioscuro a rossa-stro, a prevalenti conglomerati poligenici a clasti dibasamento in matrice rossastra, con intercalate arenariee siltiti-siltiti argillose anch’esse rossastre; spesso gliepisodi deposizionali sono formati da sequenze metrichefining-upward costituite da conglomerati-arenarie-silti-ti-siltiti argillose a base erosiva. I conglomerati hannofrequenti clasti embriciati che suggeriscono paleocor-renti dirette verso E. Verso la sommità di Taccu Coronasla sequenza è interrotta bruscamente dalla sovrapposi-zione di ignimbriti appartenenti al ciclo vulcanico“oligo-miocenico”, con alla base limitati spessori di cal-cari con selce, fossiliferi (gasteropodi dulcicoli, restivegetali), come anzidetto di probabile età oligocenica.

Differentemente, nei settori centrali (Fig. 3 (2)) edorientali (Fig. 3 (3)) del bacino, nella parte intermedia diquest’unità, sia lateralmente che verso l’alto, si passa adalternanze costituite da brecce/conglomerati con clastidi basamento, e siltiti-siltiti argillose rossastre, a cui si

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Fig.1 - Geological sketch of South-Eastern Sardinia.– Schema geologico semplificato della Sardegna sud-orientale.

intercalano arenarie di colore grigio-verdolino (Fig.4B).Verso l’alto gli strati conglomeratici ed arenaceitendono ad assottigliarsi, sia in spessore che in granulo-metria, sino a scomparire. Anche la loro geometria tendea mutare progressivamente, passando da corpi tabulariad altri lentiformi, contenuti all’interno delle successio-ni siltoso-argillose. Inoltre sono presenti rare intercala-zioni di prodotti vulcanici (ignimbriti).

Infine, le sole siltiti e siltiti argillose rossastre, conte-nenti rari strati di conglomerati poligenici anch’essi inmatrice rossastra, quasi esclusivamente costituiti daciottoli di vulcaniti e arenarie permiane, concludono l’u-nità. Sono anche da segnalare, in questa parte della suc-cessione, locali, fitte alternanze di conglomerati a clastidi vulcaniti ed arenarie permiane, siltiti argillose rossa-stre e strati microconglomeratici ed arenacei grossolanibiancastri (Fig. 4D), presumibilmente costituenti il pas-saggio all’unità superiore: nelle estreme aree orientali diaffioramento gli strati detritici biancastri vengono sosti-

tuiti all’interno delle alternanze da litologie tufacee. Lospessore di questa unità è di circa 150 m.

La sovrastante “Unità vulcano-sedimentaria”, presen-te unicamente nel settore orientale (Fig. 2), è caratteriz-zata frequentemente dall’alternanza di coppie deposizio-nali formate da episodi ignimbritici (“Ignimbriti rioliti-che”, Assorgia et al., 1983) di spessore metrico, e da sot-tili, irregolari straterelli epiclastici. In quest’unità sonoanche presenti sporadiche intercalazioni di siltiti-siltitiargillose rossastre, sia in strati poco potenti che in lenti.La potenza di questa unità è di circa 50 m.

L’“Unità silicoclastica superiore” poggia in disconfor-mità su litologie ignimbritiche mal stratificate, nellequali si evidenziano minuscoli cristalli semitrasparentidi sialici e piccoli frammenti verdolini lamellari di sci-sti, in matrice microcristallina rosata. L’“Unità silicocla-stica superiore”, presente anch’essa solo nei settoriorientali del Lago Mulargia (Fig. 2), è nel suo comples-so un’unità a carattere granulometricamente decrescen-

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Fig. 2 - Carta geologica dell’area del Lago Mulargia (ridisegnato e modificato da Assorgia et al., 1983). – Geological Map of the Mulargia Lake area (redrawn and modified from Assorgia et al., 1983).

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Fig.

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te: essa è caratterizzata nella parte basale da conglome-rati a clasti prevalentemente di litologie permiane canni-balizzate, quarzo subordinato e rarissimi di scisto, chepassano verso l’alto ad arenarie grossolane con interca-late piccole lenti conglomeratiche. Le arenarie sviluppa-no localmente sequenze fining-upward e mostrano inter-namente strutture di laminazione piano-parallela, men-tre rara è la stratificazione incrociata tabulare a grandescala. In altri affioramenti posti più a S, il contatto infe-riore dell’unità è costituito da arenarie grossolane inmassima parte costituite da grani formati da cristallipoco elaborati, millimetrici, di k-feldspati, a cui si asso-ciano piccoli clasti millimetrici di quarzo e di basamen-to metamorfico. Alle arenarie si intercalano strati di sil-titi argillose verdoline, raramente rossastre, forse debol-mente bioturbate, e rarissimi strati decimetrici di cineri-ti biancastre. Nella metà superiore di quest’unità scom-paiono bruscamente gli strati conglomeratici ed arena-cei, che vengono sostituiti da potenti accumuli di siltitiargillose rossastre (Fig. 4C), al cui interno, molto rara-mente, si trovano intercalati strati arenacei e strati cine-

ritici. Tali litologie costituiscono quindi il proseguimen-to verso l’alto di quest’unità, sino al passaggio allasovrastante “Unità vulcanica”. Episodicamente (SuPitzu de Mataracciu) affiorano rari strati calcarei grigio-scuri silicizzati, classificabili come bindstone, formatida tappeti calcimicrobici, con frequente fabric fenestra-le. Lo spessore di questa unità, anche se variabile, sem-brerebbe essere di circa 100 m.

Infine, l’“Unità vulcanica”, presente solo alla sommi-tà di Su Pitzu de Mataracciu (settore orientale) e di granlunga la più ristretta in affioramento, conclude la succes-sione permiana del Lago Mulargia, ed è rappresentata dalave massive e minutamente porfiriche (“Lave interme-die”, Assorgia et al., 1983) di colore grigioscuro, il cuispessore stimato è di circa 20 m.

Nell’estremo settore sud-orientale di affioramento(Fig. 3 (4)) la successione permiana poggia direttamen-te sul basamento ercinico tramite siltiti/siltiti arenaceerossastre ed arenarie riferibili all’“Unità silicoclasticasuperiore”; ciò potrebbe essere imputato ad un progres-sivo ritardo verso oriente dell’inizio della sedimentazio-

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Fig. 4 - A) Loc. Antoni Cauli, “Unità silicoclastica inferiore”: siltiti e siltiti argillose carboniose fogliettate (S) passanti verso l’alto a banchi con-glomeratici (C) in matrice da grigioscura a verdolina. L’altezza del paracarro in basso a destra è di circa 50 cm. B) Loc. Mason’e Margiani, “Unitàsilicoclastica inferiore”: conglomerati poligenici clasto- sostenuti nella parte intermedia dell’unità. C) Corte Capone, “Unità silicoclastica inferiore”:siltiti e siltiti argillose purpuree (S) ben stratificate. L’altezza del fronte di cava è di circa 10 m. D) Versante N di Su Pitzu de Matarracciu, “Unitàsilicoclastica inferiore”: alternanze di strati microconglomeratici ed arenacei grossolani biancastri, conglomerati a clasti di litologie permiane e peli-ti purpuree nella parte alta dell’unità. Gli strati biancastri hanno uno spessore di circa 15 cm.– A) Antoni Cauli Loc., “Lower siliciclastic Unit”: slaty carbonaceous siltites and clayey siltites passing upwards to greenish to dark-grey matrix-supported conglomerates. The wayside post on the lower right is about 50 cm B) Mason’e Margiani Loc., “Lower siliciclastic Unit”: polygenic clast-supported conglomerates in the middle part of the unit. C) Corte Capone Loc., “Lower siliciclastic Unit”: reddish, well-stratified siltites and clayeysiltites. Quarry front is about 10 m high. D) Su Pitzu de Matarracciu Northern edge, “Lower siliciclastic Unit”: alternations of microconglomer-ates, whitish coarse sandstones. The thickness of the whitish layers is about 15 cm.

ne nel bacino stesso, e ad un relativo spostamento deidepocentri nella medesima direzione.

In aggiunta, il ritrovamento di altri piccoli lembi isola-ti di siltiti argillose rossastre permiane nelle aree circo-stanti il bacino del Lago Mulargia (Bruncu Su Para,Fruscanali: Orroli) sembra confermare l’ipotesi di unasua originaria maggiore estensione e di una continuitàcon l’adiacente bacino di Escalaplano.

AMBIENTI DEPOSIZIONALIE CONCLUSIONI PRELIMINARI

I primi dati finora acquisiti consentono di ampliare edapprofondire le preesistenti conoscenze sugli ambientideposizionali e sulla paleogeografia che caratterizzava-no il bacino permiano del Lago Mulargia. L’“Unità sili-coclastica inferiore” può essere riferita inizialmente aduna limitata depressione di impostazione tettonica, condepositi eluviali grossolani poco maturi alla base chepassano verso l’alto a depositi argillo-siltosi nerastri ric-chi di resti vegetali, di ambiente verosimilmente palu-stre. Il colore scuro delle litologie e l’abbondante pre-senza di macroflore ben conservate testimoniano unambiente umido, riducente, dovuto al ristagno delleacque. Successivamente, con la graduale espansione tet-tonica del bacino e con il sempre più frequente apportodetritico dai circostanti rilievi, si sviluppa una più ampiapiana alluvionale intramontana, a clima subarido, conforte evaporazione come testimoniato dai diffusi stratidi calcrete rinvenuti, i cui depositi sono a questomomento rappresentati dalla tipica facies di “red beds”,che si sovrappone nelle parti più interne del bacino allafacies “palustre” di esordio; mentre nelle aree di nuovaespansione del bacino stesso l’inizio della sedimenta-zione avviene direttamente tramite le litologie rossastre.In questa piana possono essere distinti in prima appros-simazione, in quest’ordine verso l‘alto, subambienti chevanno dall’alluvial fan a pendenza limitata, caratteriz-zato da debris flow con associati sheetflood, ad una pos-sibile low sinuosity stream facies in cui si rinvengonosia facies di canale (chanelized) che di esondazione(overbank). La diminuzione progressiva verso l’alto deicorpi conglomeratici (indicante una diminuzione dell’e-nergia di trasporto) nei settori centrali ed orientali delbacino, assieme al mutamento della composizione deiclasti, da esclusivamente di basamento a quasi esclusi-vamente di vulcaniti ed arenarie permiane, suggerisceuna progressiva estensione del bacino verso questa dire-zione. Questo comporta che le successioni oggi quiaffioranti siano sempre più distanti dai margini tettoni-camente attivi. Lo sviluppo inoltre di una certa tettoni-ca intrabacinale crea dei dislivelli che innescano proces-si erosivi nelle stesse litologie permiane (da queste deri-vano infatti i conglomerati stratigraficamente più eleva-ti dell’“Unità silicoclastica inferiore”, che “cannibaliz-

zano” il bacino stesso). Il colore rossastro della matricedei corpi conglomeratici superiori di questa unità,costante con qualunque composizione dei clasti, puòcomunque essere legato: sia al mutamento dell’ambien-te deposizionale (da tendenzialmente palustre a fluviale,che assicura un buon drenaggio ed il conseguente pas-saggio delle condizioni diagenetiche da riducenti adossidanti); sia ad un rapido mutamento climatico insenso più arido, come segnalato da vari AA. (Pittau etal., 2002 cum bibl.).

Tale variazione viene di solito associata con il passag-gio all’Autuniano superiore; studi recenti hanno tuttaviamostrato che questo cambiamento potrebbe in realtàessere connesso con un episodio di greenhouse che siverificherebbe al limite Westfaliano-Asseliano(Oyarzun et al., 1999), piuttosto che con l’inaridimentopiù generale e permanente della parte altadell’Autuniano. Questa variazione, pertanto, non forni-rebbe indicazioni stringenti sull’età della parte altadell’“Unità silicoclastica inferiore”. La permanenza el’abbondanza dei conglomerati a clasti di basamentonella parte ovest del bacino possono essere ricondottead una costante prossimità di alti strutturali metamorfi-ci al margine tettonico orientale del bacino stesso.

Le due unità vulcaniche, nelle quali è concentrato piùdel 95% delle litologie ignee qui affioranti, possonoessere connesse con periodi di elevata attività tettono-magmatica dovuta alle faglie distensive che diederoluogo allo sviluppo del bacino. I primi segni di quest’at-tività già si manifestano con le intercalazioni tufaceepresenti al tetto dell’“Unità sililicoclastica inferiore”.Tuttavia, la differenza di chimismo esistente fra di esse(“ignimbriti riolitiche” per l’“Unità vulcano-sedimenta-ria”; “lave intermedie” per l’“Unità vulcanica”, Assorgiaet al., 1983) potrebbe implicare l’esistenza di due conse-guenti diversi contesti tettono-magmatici tardo-posterci-nici (da trascorrente a francamente distensivo). L’“Unitàsilicoclastica superiore”, frapposta fra le due unità vulca-niche, testimonierebbe un momento di stasi dell’attivitàignea (tuttavia non completa, come testimoniato dai rariintercalari cineritici), durante la quale si ha dapprima lasola sedimentazione di sedimenti fluviali a canali intrec-ciati (braided stream), che vengono in gran parte alimen-tati dalle precedenti vulcaniti, seguiti nella parte finaledall’accumulo quasi esclusivo di siltiti, siltiti argillose erare arenarie di piana inondabile (depositi di rotta-cre-vasse splay?), indizio di un ambiente di piana alluviona-le di bassa energia (meandering stream) e dello spiana-mento progressivo della morfologia precedentementecreatasi durante la prima fase vulcanica.

Gli Autori desiderano ringraziare il Prof. S. Milli ed il Prof.V. Pascucci per l’attenta revisione del manoscritto e gli utilisuggerimenti.

Lavoro eseguito con finanziamenti Miur (Prin 2003 ed ex-60%) (Resp. Prof. S. Barca).

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RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

Accettato per la stampa: Giugno 2005