LE BIOFACIES E LA STORIA DIAGENETICA DELLE BIOCOSTRUZIONI DEL MIOCENE SUPERIORE, AFFIORANTI LUNGO LE COSTE TIRRENICHE DELL ITALIA MERIDIONALE

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1 Geologica Romana 40 (2007), LE BIOFACIES E LA STORIA DIAGENETICA DELLE BIOCOSTRUZIONI DEL MIOCENE SUPERIORE, AFFIORANTI LUNGO LE COSTE TIRRENICHE DELL ITALIA MERIDIONALE Carmen Romano*, Claudio Neri*, Antonio Russo**, Franco Russo* & Jaroslaw Stolarski * Dipartimento di Scienze della Terra, Università della Calabria, Via Bucci Cubo 15b I-87036, Cosenza, Italy ** Dipartimento del Museo di Paleobiologia e Orto Botanico, via Università 4, Modena, Italy Instytut Paleobiologii PAN, Twarda 51/55, Warszawa, Poland RIASSUNTO - Scopo del lavoro è la descrizione e l interpretazione della distribuzione delle principali facies di due piccole scogliere a coralli del Miocene superiore affioranti rispettivamente nelle vicinanze dell aeroporto militare di Vibo Valentia e nei pressi dell abitato di Palmi (RC), entrambe caratterizzate da bassa diversità specifica ed alto contenuto in apporti terrigeni. Viene inoltre illustrata la storia diagenetica che ha interessato principalmente gli organismi artefici di queste biocostruzioni, ed in modo particolare i coralli ermatipici, la cui diversità è molto bassa, così come avviene per tutte le scogliere coeve del Mediterraneo. Il framework primario è costituito infatti in modo predominante da Porites calabricae, e subordinatamente da Tarbellastraea reussiana, Siderastraea crenulata e Solenastraea desmoluinsi. Organismi incrostanti sono relativamente frequenti e sono maggiormente rappresentati da alghe rosse. Altri organismi comunemente presenti sono foraminiferi, bivalvi, echinidi e briozoi, importante è l apporto terrigeno silicoclastico. Anche se gli scheletri degli esacoralli sono fortemente ricristallizzati, è stato possibile osservare differenze di preservazione nelle varie specie, che ci hanno permesso di ricostruire la storia diagenetica. A Vibo Valentia, gli scheletri di P. calabricae sono stati interessati da processi neomorfici che hanno portato alla completa sostituzione della aragonite in calcite, obliterando così completamente la loro microstuttura originaria, S. crenulata e T. reussiana invece hanno preservato tracce della originale microstruttura e mineralogia. Infatti nelle parti centrali dei setti è possibile riconoscere i centri di calcificazione e la tipica disposizione dei cristalli di aragonite. Anche le microanalisi all EDS hanno rivelato tracce di stronzio nella calcite, suggerendo così l esistenza di relitti dell originale fase aragonitica. Questa differenza di preservazione è stata attribuita alla differente porosità degli scheletri che rende quindi più facile la percolazione dei fluidi. Nella zona di Rocca Campana (1 km a nord di Palmi), gli originari scheletri aragonitici dei coralli, si presentano ricristallizzati in dolomite, ed in qualche caso anche in silice. Anche qui la fauna consiste principalmente di colonie submassive di P. calabricae, e T. reussiana e subordinatamente di Solenastraea desmoluinsi. Verso l alto le colonie di Porites diventano più frequenti ed assumono una morfologia ramificata. Entrambi le sezioni terminano con una superficie paleocarsica sulla quale poggiano arenarie mioceniche a briozoi sulla quale dopo una lacuna stratigrafica si sono depositate sabbie plio-pleistoceniche. La bassa biodiversità dei coralli ermatipici che caratterizza le due biocostruzioni viene interpretata come dovuta a fattori ambientali, in particolare climatici. È stata effettuata una prova di laboratorio su specie di coralli attuali, quali Porites sp., Cyphastrea serailia e Siderastraea savignyana, morfologicamente simili rispettivamente a Porites calabricae, Tarbellastraea reussiana e Siderastraea crenulata. Tale prova sperimentale ha avuto lo scopo sia di verificare la risposta mineralogica sia quella microstrutturale degli scheletri aragonitici ad uno stress termico. All aumentare della temperatura, il trattamento ha prodotto la trasformazione neomorfica aragonite/calcite in tutti gli scheletri ed ha obliterato la microstruttura primaria. PAROLE CHIAVE: Scleractinidi, biocostruzioni, biofacies, diagenesi, Miocene superiore, Italia meridionale. ABSTRACT - This paper illustrates the main biofaces and diagenetic history of two small coral reefs. Late Miocene in age, located in Mediterranean area, respectively near the military airport of Vibo Valentia and Palmi village (Calabria). The buildups are characterized by low diversity of bioconstructors and significant siliciclastic supply. The primary framework consists of four scleractinian species: Porites calabricae dominates the assemblage, Tarbellastraea reussiana, Siderastraea crenulata and Solenastraea desmoluinsi are strongly subordinate. Encrusting organisms are relatively common, mainly represented by red algae. Dwellers are constituted by forams, bivalves, echinoids and bryozoans; their presence is testified by carbonate fragments scattered into sandsized siliciclastic sediments. Although coral skeletons are strongly recrystallized (thin-section optical and SEM observations and EDS microanalyses) it was possible to observe taxon-related differences in preservation. In Vibo Valentia, the skeletons of P. calabricae were interested by neomorphic processes that completely replaced aragonite with calcite. On the contrary coralla of S. crenulata and T. reussiana preserve traces of the original

2 78 Geologica Romana 40 (2007), ROMANO et al. microstructure and mineralogy. In the inner zone of septa and walls it is still possible to distinguish centers of calcification from the typical fan like organization of aragonite fibers. In this phases the EDS microanalyses revealed the presence of strontium traces in the calcite, suggesting the existence of relics of the original aragonite phase. We assume that the particularly strong diagenetic alteration of the P. calabricae skeletons is linked with their highly porous structure that facilitated circulation of diagenetic fluids. In the Rocca Campana locality (1 km north of Palmi), the aragonite coral skeletons have been completely replaced by dolomite and sometime by silica, making difficult the classification. The coral assemblage consists mainly of submassive colonies of Porites calabricae, and Tarbellastraea reussiana and subordinately Solenastraea desmoluinsi. Toward the top, Porites colonies become common and they are characterized by rod morphology. The reef top is truncated by a paleokarst surface and the carbonate body are cover by a rich bryozoan assemblage. Plio-pleistocene sands were deposited after a stratigraphic hiatus. All these data suggest a stressed depositional environment, probably caused by eutrophic condition (siliciclastic presence testifies a noticeable input of nutrients) or by a deterioration of climatic condition. It has been carried out a test on Recent coralla belonging to the following species: Porites sp., Cyphastrea serailia, and Siderastraea savignyana. They are respectively similar morphologically to Porites calabriacae, Tarbellastraea reussiana and Siderastrea crenulata. Thermal annealing has been performed experimentally to observe the temperature effect on the original skeleton mineralogy and microstructures. The experiment showed that the treatment produced the neomorphic transformation aragonite/calcite in all skeletons as well as the obliteration of the original microstructures. KEY WORDS: Scleractinian, bioconstructions, biofacies, diagenesis, upper Miocene, sourthern Italy. INTRODUZIONE La presenza di numerose biocostruzioni del Miocene superiore nell area mediterranea è nota già dalla fine dell ottocento. Chevalier (1961) fu il primo a studiare, secondo criteri moderni, le biocostruzioni di questa età affioranti nell area occidentale e centrale del Mediterraneo. Successivamente, a partire dagli anni 70, sono stati pubblicati numerosi lavori a carattere geologicosedimentologico-paleoecologico su queste particolari biocostruzioni caratterizzate da una bassissima biodiversità a coralli ermatipici (Permanyer & Esteban, 1973; Montenat, 1975; Dabrio, 1974, 1975; Buchbinder, 1975, 1979; Pedley, 1976, 1979; Esteban & Permanyer, 1977; Alvarez et al., 1977; Pagnier, 1977; Armstrong et al., 1977; Esteban et al., 1977; Catalano, 1979; Esteban, 1979, 1980, 1996; Rouchy, 1979; Grasso et al., 1989, Fransen et al. 1996; Bosellini & Parente, 1994; Rosen 1999; Bosellini et al. 2001, 2002, ecc.). In queste ricerche vengono avanzate numerose ipotesi per spiegare la natura e le possibili cause che hanno prodotto questi particolari complessi di scogliera. Lo scopo di questa indagine è quello di descrivere ed interpretare le associazioni di organismi biocostruttori e di illustrare la loro storia diagenetica e paleoambientale in un quadro sedimentologico generale di due complessi di scogliera affioranti lungo le coste sud-occidentali della Calabria meridionale nelle vicinanze dell aeroporto di Vibo Valentia, e nei pressi dell abitato di Palmi (RC). Questi complessi di scogliera presentano delle peculiarità, non messe in evidenza dai lavori precedenti, quali il grande apporto terrigeno silicoclastico, ed un associazione a Briozoi che costituisce la parte terminale del complesso. Inoltre da un punto di vista biostratigrafico essi sono collegabili nel Tortoniano superiore-messiniano inferiore, dato avallato anche dalla presenza di associazioni di Foraminiferi bentonici ed Ostracodi. Lo studio diagenetico delle colonie coralline ha messo in luce un diverso comportamento degli scheletri in base alla microstruttura primaria. INQUADRAMENTO GEOLOGICO-STRATIGRAFICO Come detto in precedenza, i due complessi di scogliera del Miocene superiore sono ubicati in due diverse aree della Calabria tirrenica, nei dintorni di Vibo Valentia e di Palmi (RC) (Fig. 1). Area di Vibo Valentia Nell area di Vibo Valentia compresa nel foglio 241 III SE Vibo Valentia della Carta Geologica della Calabria alla scala 1:25000 (Nicotera, 1959, modificato) (Fig. 2), sopra il basamento paleozoico eroso e localmente planiplanato, costituito da granito e gneiss, affiora una successione sedimentaria costituita da depositi sia terrigeni sia carbonatici. Queste formazioni, che dal basso verso l alto comprendono Sabbie a Clypeaster, Complessi di scogliera in eteropia con sabbie a Heterostegina, Marne a Orbulina sp., Marne Tripolacee, Calcare di base, Sabbie fossilifere, Conglomerati e arenarie ibride, sono di età compresa fra il Miocene superiore (Tortoniano inferiore) ed il Quaternario e sono suddivisibili in più cicli sedimentari. Nel presente lavoro vengono descritti solo i depositi del Miocene superiore, già in parte studiati e cartografati da Nicotera (1959). I calcari biocostruiti a coralli sono smembrati in numerosi lembi sparsi, di cui il più esteso è quello ubicato nei pressi dell aeroporto di Vibo Valentia. In questa località affiorano successioni costituite da sabbie silicoclastiche a stratificazione incrociata con

3 LE BIOFACIES E LA STORIA DIAGENETICA DELLE... Geologica Romana 40 (2007), Fig. 1 - Schema stratigrafico generale delle sequenze deposizionali cenozoiche affioranti a Vibo Valentia e Palmi, con l indicazione degli affioramenti studiati. - General stratigraphic sketch for the Vibo Valentia and Palmi Cenozoic depositional sequences with the location of the study areas. si sovrappongono calcari biocostruiti dello spessore massimo di 30 m (Fig. 3a). Il framework primario è costituito da quattro specie di esacoralli, tra cui prevale Porites calabricae. Il complesso di scogliera si assottiglia verso sud est dove la morfologia dei coralli, con il genere Porites sempre dominante, diventa submassiva, e si associa a rodoliti, echinoidi, Lithophaga, Conus e spugne perforanti (Grasso et al., 1996). L impalcatura primaria è costituita da Porites calabricae, e subordinatamente da Tarbellastraea reussiana, Siderastraea crenulata e Solenastraea desmoluinsi. Le colonie coralline sono incrostate da alghe rosse. Il corpo biocostruito al top presenta una superficie erosiva che testimonia una lacuna stratigrafica sulla quale poggiano arenarie marine a briozoi (Fig. 3b). Clypeaster altus, bivalvi, alghe corallinacee e raramente ossa di Cetacei. La successione prosegue con una breccia coralligena di circa 3 metri di spessore, a cui seguono, 5 m di arenarie grossolane. In esse sono presenti Clypeaster, bivalvi e gasteropodi, e frequenti frammenti di coralli. Ad esse Fig. 2 - Stralcio della Carta geologica ed ubicazione della sezione affiorante nei pressi di Vibo Valentia (da Nicotera, 1959, modificato). - Geological sketch map and the location of the stratigraphic section at Vibo Valentia (after Nicotera, 1959, modified). Area di Palmi (RC) Il territorio di Palmi, costituisce un promontorio degradante verso il Tirreno, costituito da un basamento Paleozoico fortemente sollevato da sistemi di faglia normale su cui poggia in discordanza una successione sedimentaria del Tortoniano-Pliocene. Lembi di calcare biocostruito del Tortoniano superiore/messiniano affiorano nei dintorni di Palmi e morfologicamente costituiscono un costone degradante sulla costa tirrenica sopra il basamento cristallino o sulla prima unità tortoniana silicoclastica. Questi lembi di biocostruzione a coralli con associazioni a Porites, Tarbellastraea, Solenastraea, Favites? e alghe calcaree eteropiche a biolititi poggiano sulla successione conglomeratico-arenacea tortoniana o direttamente sul basamento cristallino. I calcari affiorano in lembi più o meno estesi, nelle località di Rocca Campana, Via Petrosa, San Filippo e nel centro abitato di Palmi (Carta Geologica della Calabria della Cassa per il Mezzogiorno alla scala 1: (Casmez, 1971, modificato) (Fig. 4). Chevalier (1961) fu il primo a riconoscere e segnalare la presenza di biocostruzioni a coralli del Miocene superiore lungo il margine tirrenico della Calabria, tra cui, come detto in precedenza, oltre a quelli di Vibo Valentia, anche questi di Palmi. Nel suo lavoro Chevalier, descrive due distinte successioni a Rocca Campana e a Palmi. Pedley & Grasso (1994) e Grasso et al. (1996) inquadrano l evoluzione sedimentaria del complesso di scogliera alle oscillazioni eustatiche generale dell area peritirrenica. Ad uno stadio di lowstand precedente alla

4 80 Geologica Romana 40 (2007), ROMANO et al. Fig. 3 (a) - Panoramica della cava di Vibo Valentia, con l indicazione della sezione campionata. - Panoramic view of the Vibo Valentia quarry with location of the sampled stratigraphic section. costruzione della scogliera, cui è associata la facies conglomeratica-sabbiosa silicoclastica, segue un graduale highstand del livello marino, testimoniato da onlap costieri, con deposizione di sabbie silicoclastiche. Rocca Campana Questo lembo, già descritto da Chevalier (1961), si e- stende per circa 3 Km verso nordest dalla località di Rocca Campana, tra la quota 125 m e quota 75 m s.l.m. La successione sedimentaria è spessa circa 40 m (Fig. 5a). Alla base dell affioramento, subito sopra il basamento cristallino, sono presenti conglomerati costituiti da ciottoli di basamento e areniti con frammenti di rodoliti algali. Al di sopra sabbie grigie con un notevole grado di litificazione a laminazione piano-parallela a basso angolo per c.a. 1 m, cui seguono circa 1,50 m di sabbie e peliti con evidenti segni di bioturbazione. Per 3 m si continua con una sabbia grossolana con ciottoli spigolosi ricchi in frammenti silicoclastici e bioclasti contenenti briozoi, bivalvi, alghe, ecc. Verso l alto diminuisce il contenuto terrigeno ed aumenta notevolmente la componente biocostruita. I successivi 4 m sono caratterizzati da prevalenti blocchi eterometrici con prevalenza di colonie di Tarbellastraea, Porites, in matrice di calcarenite ibrida, contenente modelli interni di bivalvi, gasteropodi e alghe corallinacee. Seguono 3 m di calcarenite, calcirudite e colonie di coralli. Nei restanti 17 m circa prevalgono colonie di Tarbellastraea e di Porites (Fig. 5b). Abitato di Palmi Chevalier (1961) descrive una seconda sezione che affiora dentro l abitato di Palmi a quote tra 150 m e 250 m s.l.m. ed ha uno spessore complessivo di circa 8 metri. La successione è simile a quella descritta per la sezione di Rocca Campana. La biocostruzione ha una tipica morfologia a domo, e all interno i carbonati sono ricchi di colonie di Porites e Tarbellastraea con singole colonie che superano il metro di diametro. Gli strati carbonatici della sezione di Palmi sono sovente brecciati e interpretati da Chevalier come tipici di base di scarpata della scogliera (Facies di Reef Talus). In questa sezione sono evidenti filoni sedimentari sia nella biocostruzione che nel basamento cristallino riempiti da micrite e biocalcareniti. Petrosa L affioramento, è compreso tra le quote 125 m e 75 m s.l.m. e si estende per circa 3 km verso nordest. Esso è un corpo carbonatico costituito alla base da colonie in

5 LE BIOFACIES E LA STORIA DIAGENETICA DELLE... Geologica Romana 40 (2007), Fig. 4 - Stralcio della Carta geologica ed ubicazione delle sezioni studiate affioranti nei pressi di Palmi (da Casmez, 1971, modificato). - Geological sketch map and location of the stratigraphic section at Palmi (after Casmez, 1971, modified). posto di Porites a morfologia ondulata che vanno a diminuire in numero verso il tetto, lasciando il posto a colonie di Tarbellastraea a morfologia ramificata. Tra le colonie di Porites alla base si notano dei banchi a stromatoliti delle dimensioni dell ordine di due o tre metri. Probabilmente questo affioramento è dislocato tettonicamente e quindi ribassato verso mare, ma è facile presupporre che si tratti dello stesso affioramento di Rocca Campana. I due affioramenti (Vibo Valentia e Palmi) possono essere schematizzati come segue in Figg. 6 e 7. MATERIALI E METODI Fig. 3 (b) - Schema della sezione stratigrafica. - Schematic stratigraphic section. Sono stati esaminati campioni di scleractinia attuali appartenenti alle specie Chypastrea serailia, Siderastraea savignyana e Porites sp. Sono state prese in esame tre specie fossili tra le più comuni e più abbondanti nell area mediterranea che dominano le scogliere oligotipiche mioceniche, e sono: Tarbellastraea reussiana, Siderastraea crenulata e Porites calabricae. A causa delle caratteristiche degli affioramenti, il metodo comunemente usato per lo studio delle scogliere fossili (il metodo del quadrato, Plot techniques) non è stato possibile applicarlo. È stato invece possibile utilizzare il metodo della linea continua (Line intercept transect) per un totale di duecento campi di osservazione della lunghezza di 10 cm. Il metodo della linea continua ha fornito i seguenti dati quantitativi per i costruttori primari: 60% Porites, 30% Tarbellastraea, 7% Siderastraea e 3% Solenastraea. Al fine di verificare possibili variazioni geodinamiche e/o microstrutturali nell ambito delle fasi di sviluppo delle colonie, sono state effettuate tre sezioni longitudi-

6 82 Geologica Romana 40 (2007), ROMANO et al. Fig. 5 (a) - Panoramica degli affioramenti di località Rocca Campana e Petrosa (Palmi, RC), con l indicazione della sezione campionata. - Panoramic view of the Rocca Campana and Petrosa stratigraphic sections with location of the sampled section. nali (basali, intermedie e terminale) per ogni campione di colonia studiato. Le sezioni sottili sono state osservate al microscopio ottico per le indagini micromorfologiche. Alcune sezioni sono state sottoposte ad un debole attacco acido e successivamente metallizzate con un filtro di carbonio per indagini morfologiche al SEM alla nanoscala e microanalisi EDS. OSSERVAZIONI AL MICROSCOPIO OTTICO Le analisi delle sezioni sottili hanno messo in evidenza la presenza nelle cavità di sedimento terrigeno delle dimensioni granulometriche del silt/sabbia. Il sedimento terrigeno contiene numerosi foraminiferi bentonici, ed in minor misura planctonici. L analisi quantitativa sul terreno ed osservazioni al microscopio hanno permesso di riconoscere le diverse categorie funzionali degli organismi recifali. Gli incrostanti sono costituiti principalmente da alghe rosse, foraminiferi e briozoi; gli intrappolatori sono formati da colonie di Porites; ai distruttori appartengono principalmente organismi perforanti come bivalvi (Pholas) e spugne; tra gli abitatori della comunità si riconoscono, in ordine di importanza, i seguenti taxa: briozoi, echinidi e bivalvi. Affioramento di Vibo Valentia Dalle areniti poco cementate sono stati prelevati tre campioni per verificare la possibilità di estrarre microfossili significativi. È stata raccolta una fauna ad ostracodi, tra cui sono state riconosciute due specie di una certa rilevanza biostratigrafica (Pokornyella italica e Arutella saheliensis) (Tav. 1, Figg. 1, 2). Esse indicano un età Tortoniano superiore/messiniano inferiore, intervallo di tempo attribuito al piano Saheliano. In quasi tutti i campioni sono presenti foraminiferi incrostanti ed esemplari appartenenti al genere Elphidium (Tav. 1, Fig. 4) e foraminiferi planctonici (Tav. 1, Fig. 3; Tav. 2, Figg. 1, 5, 6). Nelle areniti poco cementate sono osservabili alcuni dei principali organismi abitatori della scogliera e cioè echinidi, bivalvi, foraminiferi bentonici, briozoi (Tav. 1, Fig. 5-6) ed alghe rosse (Tav. 2, Figg. 1-4). Le sezioni trasversali di colonie di P. calabricae, presentano delle incrostazioni microbialitiche che sembrano indicative di uno stazionamento subacqueo prolungato prima del seppellimento (Tav. 3, Fig. 1). In sezione longitudinale di P. calabricae, sono osservabili delle bande chiare e scure che dovrebbero riflettere alternanze stagionali di accrescimento (Brachert et al. 2006). In Tav. 3, Fig. 2 è riconoscibile una colonia di T. reussiana. Le sezioni trasversali di colonie di S. crenulata, mo-

7 LE BIOFACIES E LA STORIA DIAGENETICA DELLE... Geologica Romana 40 (2007), Nelle arenarie marine a briozoi sono presenti numerose specie, tra le quali si possono citare le seguenti, tipiche del Miocene superiore: Stereachmella buski, escaroides coccigea, Puellina venusta e Celleporina cf. magnevillana. Tali specie sarebbero indicative di un ambiente relativamente temperato temperato/freddo documentando un deterioramento climatico insieme ad un aumento del livello marino. Affioramento di Palmi Fig. 5 (b) - Schema della sezione stratigrafica. - Schematic stratigraphic section. strano verso la periferia dei calici un area scura, fortemente epifluorescente indicativa della presenza di materia organica. Le cavità intracoloniali appaiono riempite da sedimento terrigeno (Tav. 3, Fig. 3). Nel campione VV_12 ricco di sedimento silicoclastico, è stato possibile osservare una piccola colonia di Solenastrea desmoulinsi (Tav. 3, Fig. 4). I campioni prelevati nella parte alta della sezione, sono caratterizzati da fango micritico e grani scheletrici. La presenza di micrite è indicativa di un drastico cambiamento idrodinamico dell ambiente di sedimentazione, interpretabile come facies di retroscogliera a bassa energia idrodinamica. In località Rocca Campana, l affioramento è caratterizzato dalla presenza di clasti decimetrici ricchi di colonie a scleractinia. Verso l alto i clasti diminuiscono in dimensione ed in numero fino a scomparire del tutto negli ultimi metri dell affioramento caratterizzati soltanto dalla componente carbonatica massiccia. Dalle osservazioni di campagna appare probabile che la biocostruzione affiori in tutti i suoi stadi di sviluppo. In questa località sono stati prelevati otto campioni. In generale l affioramento ha presentato difficoltà di campionamento e soltanto per il campione lineare RC_8 è stato possibile fare osservazioni dettagliate e selezionare le diverse colonie di biocostruttori. I primi due campioni riguardano le arenarie grossolane ad alghe a rodoliti che costituiscono il substrato della biocostruzione, verso est sono eteropiche a ruditi con clasti di basamento. Nei successivi campioni è osservabile la tipica comunità alghe/coralli, dove le colonie a Porites sono incrostate da alghe rosse. La componente terrigena è costituita da clasti spigolosi della dimensione granulometrica delle sabbie e, ricche di foraminiferi bentonici e subordinatamente planctonici. In sezione sottile i coralliti delle colonie di T. reussiana prelevate nella parte inferiore della biocostruzione, appaiono (Tav. 3, Fig. 6) fortemente ricristallizzati o riconoscibili solo come impronte esterne. Il campione lineare RC_8 ha fornito tre sottocampionamenti (Tarbellastraea reussiana, Porites sp. e Siderastraea sp.) i quali hanno confermato il pessimo grado di preservazione dell affioramento. Sono stati prelevati anche tre campioni dalle colonie che si impostano direttamente sul basamento cristallino. Si tratta di Porites sp. e T. reussiana le cui colonie si sono accresciute sui clasti in situ (Tav. 3, Fig. 5). In Località Petrosa invece affiora la fase evoluta matura della biocostruzione con colonie a Porites sp. che vengono sostituite verso l alto da colonie ramificate appartenenti al genere Tarbellastraea. Le colonie a Porites pertanto diminuiscono in frequenza verso l alto. Da questo affioramento sono stati prelevati tre campioni VP_1, VP_2 e VP_3, in cui sono osservabili colonie di Porites e T. reussiana. Nel campione VP_1 sono presenti anche stromatoliti ed in VP_2 è riconoscibile una colonia di Solenastrea sp. Un terzo affioramento lembo della medesima biocostruzione è osservabile in piccoli affioramenti nei pressi dell abitato di Palmi. L unità affiorante ha uno spessore

8 84 Geologica Romana 40 (2007), ROMANO et al. Fig. 6 - Schema dei rapporti stratigrafici della successione affiorante a Vibo Valentia con il posizionamento della biocostruzione. Da notare l importante contributo di sedimenti terrigeni. - Sketch of the stratigraphic relations in the Vibo Valentia quarry and location of the buildup. Note the huge terrigenous supply. Fig. 7 - Schema dei rapporti stratigrafici della successione affiorante a Palmi (Rocca Campana) con il posizionamento della biocostruzione. Da notare le superfici inclinate che registrano la progradazione del buildup. - Sketch of the stratigraphic relations of the Palmi outcrop and location of the buildup. The carbonate buildup grows directly over the crystalline basement. The sigmoidal sedimentary structures testify to the buildup progradation.

9 LE BIOFACIES E LA STORIA DIAGENETICA DELLE... Geologica Romana 40 (2007), TAVOLA 1 Figg Immagini al SEM. Fig. 1 - Pokornyella italica. Fig. 2 - Arutella saheliensis. Figg Immagini al microscopio ottico di sezioni sottili. Fig. 3 - Foraminifero planctonico FP. Fig. 4 - Elphidium sp.. Fig. 5 - Lingulina costata (Tort.-Plioc.inf.). Fig. 6 - Frammento di briozoo. PLATE 1 Figs SEM images. Fig. 1 - Pokornyella italica. Fig. 2 - Arutella saheliensis. Figs Optical microscope images of thin sections. Fig. 3 - Planktonic foraminifer FP. Fig. 4 - Elphidium sp. Fig. 5 - Lingulina costata (Tort.- Early Plioc.). Fig. 6 - Bryozoan fragments. massimo di circa 10 m in cui sono riconoscibili le medesime facies che costituiscono il tetto della sezione di Località Petrosa. In generale, gli affioramenti dell area di Palmi presentano un grado di conservazione dei carbonati basso. Tutte le colonie sono fortemente ricristallizzate, alcune sono documentabili solo attraverso impronte, altre (spesso Porites sp.) sono ricristallizzate in silice. Tale ricristallizzazione in silice potrebbe essere legata alla circolazione di fluidi provenienti dal sottostante basamento cristallino. OSSERVAZIONI AL SEM-EDS Campioni di Vibo Valentia Le osservazioni al SEM per e le microanalisi EDS degli sclerotessuti di P. calabricae hanno mostrato tessitura microcristallina calcitica. I cristalli calcitici hanno le dimensioni dell ordine di alcuni µm e forma di poliedri equidimensionali (Tav. 4, Figg. 1, 2). Le fibre aragonitiche dei tessuti originari sono sostituite in calcite ed hanno perduto sia la forma allungata sia l assetto origi-

10 86 Geologica Romana 40 (2007), ROMANO et al. TAVOLA 2 Figg Immagini al microscopio ottico di sezioni sottili. Fig. 1 - Foraminifero bentonico. Fig. 2 - Alghe rosse incrostanti. Fig. 3 - Bivalve. Fig. 4 - Radiolo di echinide. Fig. 5 - Quinqueloculina sp. Fig. 6 - Grainstone/packstone a foraminiferi bentonici e planctonici. PLATE 2 Figs Optical microscope images of thin sections. Fig. 1 - Benthic foraminifera. Fig. 2 - Encrusting red algae. Fig. 3 - Bivalve. Fig. 4 - Cidarid echinoid. Fig. 5 - Quinqueloculina sp. Fig. 6 - Grainstone/packstone of benthic and planktonic foraminifers. nario. Lo studio degli elementi minori, alle microanalisi all EDS ha permesso di caratterizzare la calcite che si presenta priva di ioni Fe ++, Mg ++ tipici del seppellimento profondo. Ciò farebbe pensare ad una transizione aragonite calcite avvenuta in una fase precoce della diagenesi. L osservazione al SEM degli sclerotessuti di T. reussiana e S. crenulata, ha mostrato che le microstrutture originarie sono parzialmente conservate, è infatti possibile riconoscere ancora la presenza di cristalliti aghiformi di circa 2µm di larghezza e 10 µm di lunghezza (Tav. 4, Figg. 3-6). Questi remains dei cristalliti originali aragonitici si trovano prevalentemente in corrispondenza dei centri di calcificazione, e si sono preservati molto probabilmente grazie alla materia organica, più abbondante questa in aree, che ne ha rallentato la circolazione dei fluidi diagenetici. Una fase diagenetica meteorica tardiva di questo affioramento sarebbe testimoniata da orli isopaci di cristalli a dente di cane presenti sui bordi dei setti. Tali cristalli si sarebbero formati dopo la dissoluzione ad opera di fluidi meteorici, del riempimento secondario degli spazi intrasettali (Tav. 4, Fig. 4). Anche gli sclerotessuti di S. crenulata, conservati in calcite bassomagnesiaca, presentano relitti di fibre aragonitiche simili a quelle osser-

11 LE BIOFACIES E LA STORIA DIAGENETICA DELLE... Geologica Romana 40 (2007), TAVOLA 3 Figg Immagini al microscopio ottico di sezioni sottili trasversali/oblique. Fig. 1 - Coralliti in colonia cerioide di P. calabricae. Fig. 2 - Colonia subcerioide di T. reussiana. Fig. 3 - Colonia di S. crenulata immersa in sedimento terrigeno T. Fig. 4 - Corallite di S. desmoulinsi con coenosteum ben evidente. Fig. 5 - Colonia di Porites sp. Insediata su un clasto di basamento cristallino. Fig. 6 - Corallite di T. reussiana. PLATE 3 Figs Optical microscope images of transverse/oblique thin sections. Fig. 1 - Massive P. calabricae colony. Fig. 2 - T. reussiana colony. Fig. 3 - S. crenulata colony in terrigenous matrix T. Fig. 4 - Coral of S. desmoulinsi, coenosteum is also observable. Fig. 5 - Porites sp. colony encrusting a basement clast. Fig. 6 - T. reussiana colony. vate nella T. reussiana. La similitudine del grado di preservazione tra i due taxa, potrebbe riflettere una analoga microstruttura, microarchitettura e distribuzione dei resti di materia organica. Campioni di Palmi Gli sclerotessuti di Porites sp. e T. reussiana, risultano al SEM-EDS costituiti da microcristalli rombici di dolomite lievemente ricca in calcio delle dimensioni delle decine alle centinaia di microns. Le dimensioni dei cristalli di dolomite hanno impedito alla dolomitizzazione di obliterare anche l architettura generale degli scheletri. In Località Petrosa, è presente un livello stromatolitico dello spessore di 50 cm, che è correlabile stratigraficamente con la parte superiore del corpo carbonatico affiorante a Rocca Campana. Queste stromatoliti testimonierebbero lo stadio di dominazione nell evoluzione della biocostruzione. L osservazione al SEM-EDS di un frammento di stromatoliti, ha mostrato che anche queste microbialiti sono completamente ricristallizzate in dolomite lievemente ricca in calcio.

12 88 Geologica Romana 40 (2007), ROMANO et al. TAVOLA 4 Figg Immagini al SEM di sezioni subtangenziali lievemente attaccate con acido. Fig. 1 - Colonia di P. calabricae. Fig. 2 - Particolare della Fig. 1. Fig. 3 - Calice di T. reussiana. Fig. 4 - Calcite meteorica. Fig. 5 - Setto di Siderastraea crenulata. Da notare nella parte centrale dell immagine tracce di centri di calcificazione. Fig. 6 - Particolare del centro di calcificazione. È possibile osservare cristalliti aghiformi che costituiscono relitti dell aragonite primaria. PLATE 4 Figs SEM images of the sub-tangent sections. Fig. 1 - P. calabricae colony. Fig. 2 - Particular of the fig. 1. Fig. 3 - Coral of T. reussiana. Fig. 4 - Meteoric calcite. Fig. 5 - Septum of Siderastraea crenulata. Note in the central part of a septum the calcification centres. Fig. 6 - Particular of the calcification centre. It is possible to observe needle-like crystals that constitute relicts of the primary aragonite.

13 LE BIOFACIES E LA STORIA DIAGENETICA DELLE... Geologica Romana 40 (2007), TRASFORMAZIONE NEOMORFICA ARAGONI- TE-CALCITE: PROVA SPERIMENTALE Al fine di valutare le possibili cause del diverso stato di conservazione delle colonie mioceniche è stata effettuata una prova di laboratorio su sclerotessuti di coralli attuali appartenenti alle specie Porites sp. [?Porites lobata Dana, 1846], Cyphastrea serailia (simile morfologicamente a T. reussiana), Siderastraea savignyana (Tav. 5, Figg. 1-6). La temperatura, la pressione ed i liquidi ionizzanti, sono le principali componenti che producono i fenomeni diagenetici. Poiché la temperatura è un parametro facilmente controllabile in laboratorio, sono state sottoposte ad un trattamento termico le specie attuali sopra citate (Stolarski et al., 2007, Stolarski & Mazur, 2005). Esse presentano caratteristiche microstrutturali, architettoniche e tessiturali simili alle specie mioceniche precedentemente menzionate. Dalle osservazioni in epifluorescenza dei coralli attuali si è potuto notare che, le aree scure in luce parallela risultano luminescenti in epifluorescenza, e che quindi la materia organica si distribuisce in quantità maggiori nelle parti mediane dei setti e sui centri di calcificazione (Gautret et al., 2000) (Tav. 6, Figg. 1-6). Trattamento termico Gli sclerotessuti aragonitici delle specie attuali sono state sottoposte al seguente trattamento: i campioni sono stati riscaldati in aria con gradiente lineare di 10 C al minuto, da una temperatura ambientale di 20 C fino a 500 C. Essi sono stati mantenuti alla temperatura di 500 C per un ora. Successivamente i campioni sono stati lasciati raffreddare a 20 C per 12 ore. Gli scheletri sono stati in seguito osservati al microscopio a scansione ed hanno mostrato una importante trasformazione della microstruttura, da cristalliti allungati ad equidimensionali (Tav. 7, Figg. 1-6). Con la microanalisi EDS sono stati mappati gli elementi minori per riconoscere le geometrie della trasformazione aragonite-calcite. I risultati dell esperimento si possono così riassumere: 1. tutte le forme attuali dopo il trattamento hanno perso gran parte del contenuto in Sr, 2. la trasformazione neomorfica ha interessato la totalità degli sclerotessuti in modo omogeneo, 3. forme attuali dopo essere state sottoposte a trattamento hanno mostrato una microstruttura molto simile agli sclerotessuti delle rispettive forme mioceniche. In particolare è stato possibile confermare le seguenti corrispondenze diagenetiche: Forme attuali Porites sp. Cyphastaea serailia Siderastraea savygnana Forme mioceniche Porites calabricae Tarbellastraea reussiana Siderastraea crenulata Anche le mappe della distribuzione degli elementi minori hanno mostrato le stesse corrispondenze verificate per le microstrutture. Il trattamento termico pur fornendo un risultato coerente con le forme diageneizzate mioceniche, non dà informazioni sufficienti ad escludere che anche gli altri fattori, pressione e liquidi ionizzanti, possono aver avuto un ruolo significativo e/o preponderante. Bisogna tener conto che l aragonite a temperatura e pressione atmosferica si trova in condizioni di instabilità per cui qualsiasi meccanismo che faciliti l inversione aragonite/calcite può rappresentare una concausa del processo diagenetico (Cuif & Sorauf, 2001). Infine c è da considerare anche che prove sperimentali (Carlson, 1990; Stolarski et al., 2007) non sono state in grado di definire i parametri di stabilità argonite/calcite quando siano coinvolti biominerali. DISCUSSIONE DEI RISULTATI E CONCLUSIONI Posizione cronostratigrafica, considerazioni paleoambientali e paleoecologiche Lo studio stratigrafico e sedimentologico della successione neogenica ha permesso di definire delle unità litostratigrafiche caratteristiche dell area di Vibo Valentia e di stabilire una collocazione stratigrafica anche alle biocostruzioni coralligene affioranti nell area di Palmi. Dallo schema stratigrafico illustrato in Fig. 1, risulta chiaro che depositi sedimentari marini, essenzialmente silicoclastici, si sovrappongono in onlap ad un substrato cristallino precedentemente emerso e caratterizzato da una articolata paleotopografia. In base al contenuto fossilifero e attraverso il confronto con successioni che affiorano in località prossime (Vibo Valentia, Cessaniti, Vena, ecc.), questi depositi trasgressivi possono essere riferiti al Tortoniano superiore. La biocostruzione a coralli si interdigita lateralmente ai depositi arenaceo-conglomeratici marini, venendo infine ricoperta da sabbie gialle ad Heterostegina papyracea, con le quali è almeno in parte eteropica. Il ritrovamento di alcune specie di ostracodi prelevati nei livelli arenacei (Arutella saheliensis, Pokornyella italica) permette di posizionare le biocostruzioni oggetto di studio in un intervallo di tempo che va dal Tortoniano superiore/ Messiniano inferiore (corrispondente al piano informale Saheliano) (Nicotera, 1959). L evento successivo è rappresentato dalla brusca sovrapposizione alle areniti ibride di argille più o meno marnose contenenti una macrofauna a Spatangoidi e microfauna a foraminiferi planctonici, ricca principalmente in Orbulina ssp., Globorotalia ssp. che marcano un ambiente deposizionale più profondo. Nel Salento (Bosellini et al. 2001, 2002) la variazione di profondità ed il deterioramento climatico sono segnalate dalla presenza dei trottoir a vermetidi, mentre in Calabria probabilmente il deterioramento climatico è evidenziato dalla presenza di alcune specie di briozoi tipiche di un clima temperato/freddo (Moisette, 1997; 2000). Le comunità

14 90 Geologica Romana 40 (2007), ROMANO et al. TAVOLA 5 Figg Immagini al SEM di superfici naturali di colonie di coralli attuali. Fig. 1 - Colonia di Porites sp.. Fig. 2 - Particolare di calice di colonia illustrata in Fig. 1. Fig. 3 - Colonia di Cyphastrea serailia. Fig. 4 - Particolare di calice di colonia illustrata in Fig. 3. Fig. 5 - Colonia di Siderastraea savignyana. Fig. 6 - Particolare della Fig. 5. PLATE 5 Figs SEM images of recent coral colonies. Fig. 1 - Porites sp. colony. Fig. 2 - Detail of coral in Fig. 1. Fig. 3 - Cyphastrea serailia colony. Fig. 4 - Detail of coral in Fig. 3. Fig. 5 - Siderastraea savignyana colony. Fig. 6 - Magnification of coral in Fig. 5.

15 LE BIOFACIES E LA STORIA DIAGENETICA DELLE... Geologica Romana 40 (2007), TAVOLA 6 Figg Immagini al microscopio ottico di sezioni trasversali/oblique di colonie di coralli attuali. Nella colonna a sinistra (Figg. 1, 3, 5) immagini al microscopio in luce parallela, nella colonna di destra (Figg. 2, 4, 6) le stesse immagini in epifluorescenza. Da notare che le aree scure in luce parallela risultano luminescenti in epifluorescenza. Ciò indica che tali aree sono ricche in materia organica. Fig. 1 - Parte di calice di Chyphastraea serailia. Fig. 2 - Epifluorescenza di Fig.1. Fig. 3 - Sezione trasversale di calice di Siderastarea savignyana. Fig. 4 - Epifluorescenza di Fig. 3. Da notare come i centri di calcificazione, molto luminescenti, siano disposti in serie, tipici della S. savignyana. Fig. 5 - Sezione trasversale di calice di Porites sp. Fig. 6 - Epifluorescenza di Fig. 5. Da notare anche in questo caso le zone chiare fluorescenti corrispondono ai centri di rapido accrescimento tipici del Porites sp. PLATE 6 Figs Optical microscope images of transverse/oblique thin sections of recent coral colonies. In the left column (Figs. 1, 3, 5) images with the light microscope, in the right column (Figs. 2, 4, 6) the same images with the fluorescence microscope. Note that the dark regions with the light microscope appear bright with the epifluorescence microscope, indicating areas rich in organic matter. Fig. 1 - Septum of Chyphastraea serailia. Fig. 2 - Image in epifluorescence of Fig.1. Fig. 3 - Transversal section of coral of Siderastarea savignana. Fig. 4 - Epifluorescence of Fig. 3. Note that the calcification centres are lighter and lined in sequence, characteristic of the S. savignana. Fig. 5 - Porites sp.: transversal section of a coral. Fig. 6 - Epifluorescence of Fig. 5. Note also in this case that the lighter and more fluorescent zone, correspond to the calcification centres.

16 92 Geologica Romana 40 (2007), ROMANO et al. TAVOLA 7 Figg Immagini al SEM di fratture attaccate con acido debole di forme attuali. Nella colonna di sinistra (Figg. 1, 3, 5) gli scheletri prima del trattamento; nella colonna a destra (Figg. 2, 4, 6) dopo il trattamento. Fig. 1 - Porites sp. Fig. 2 - Porites sp. sottoposto a trattamento. Si nota l inversione dei cristalli aragonitici in grani calcitici eterogenei (3-15 µm) vagamente organizzati secondo cerchi concentrici. Fig. 3 - Cyphastrea serailia. Fig. 4 - C. serailia sottoposto a trattamento. Risulta evidente che i centri di calcificazione dopo il trattamento si trasformano in cristalli di calcite con delle cavità del diametro di circa 5 µm formatesi presumibilmente a causa della combustione della materia organica presente in essi. Fig. 5 - Siderastraea savignyana. Fig. 6 - S. savignyana sottoposto a trattamento. La microstruttura appare costituita da cristalliti calcitici piuttosto eterogenei (5-20 µm) non organizzati in modo casuale. PLATE 7 Figs SEM images of polished and etched (formic acid) sections of recent corals. In the left column (Figs. 1, 3, 5) the skeletons before the annealing treatment; in the right column the same skeletons annealed (Figs. 2, 4, 6). Fig. 1 - Porites sp. Fig. 2 - Porites sp. after the treatment. Note that the fibrous skeletal texture is replaced by heterogeneous small calcite grains (3-15 µm). The possible original position of the calcification centres is now organized in concentric circles. Fig. 3 - Cyphastrea serailia. Fig. 4 - C. serailia after the treatment. Note that the calcification centres are replaced by calcite grains with small cavities (about 5 µm in size) probably, owing to the organic matter combustion. Fig. 5 - Siderastraea savignyana. Fig. 6 - S. savignyana after the treatment. The microstructures is constituted by small grains, typically 5-20 µm in diameter. In the middle part of the septum calcite crystals appear to be quite larger probably reflecting the original position of calcification centres.

17 LE BIOFACIES E LA STORIA DIAGENETICA DELLE... Geologica Romana 40 (2007), di vermetidi delle successioni sedimentarie del Salento (Bosellini et al. 2001, 2002) hanno suggerito un abbassamento relativo del livello del mare marcato da un innalzamento del fondo marino; mentre nelle aree oggetto di questo lavoro, la presenza di argille marnose con faune marino profonde sarebbero indicative di un innalzamento relativo del livello del mare marcato da un accentuata subsidenza del fondale marino. Questi meccanismi innescandosi, associati anche al deterioramento climatico, sarebbero responsabili della brusca scomparsa delle scogliere coralline. Proseguendo nella successione stratigrafica verso l alto, per uno spessore di circa 2 m, compaiono le classiche intercalazioni di tripoli (diatomiti), a fine laminazione piano-parallela. Come è noto, l avvento del tripoli è interpretato come prodromo della crisi di salinità messiniana. Le biocostruzioni sono caratterizzate dalla presenza di una notevole componente terrigena con granulometria della sabbia. Le cause di questa peculiarità possono essere correlate sia alla generale instabilità tettonica caratteristica del Messiniano sia dalle oscillazioni eustatiche precursori dell importante deterioramento ambientale iniziato circa 6.3 M.a. (Rouchy & Caruso, 2006). Caratteristica fondamentale dei complessi di scogliera studiati è la loro bassa diversità biologica, tale peculiarità è già stata osservata in numerose biocostruzioni del Tortoniano superiore/messiniano inferiore del Mediterraneo (Esteban et al. 1996; Rosen, 1999). Le associazioni di scogliera studiate sono caratterizzate dalla presenza di una sola specie dominante (Porites calabricae) e di tre specie subordinate (Tarbellastraea reussiana, Siderastraea crenulata e Solenastraea desmoluinsi). Si tratta dunque di reefs oligotipici, che dovevano svilupparsi in ambiente marino stressato, dove oscillazioni del livello del mare producevano importanti variazioni nel tenore dei nutrienti. Anche le specie a briozoi presenti nelle arenarie marine, confermerebbero un deterioramento climatico. Facies, materia organica e diagenesi L osservazione di sezioni sottili orientate al microscopio ottico ed al SEM ha permesso la valutazione dello stato di preservazione degli scheletri ed ha fornito i dati necessari per la determinazione della corallofauna. Attraverso analisi all EDS è stato possibile valutare la presenza degli elementi minori nei carbonati (Mg, Sr, Fe, Mn) per ricostruire le principali fasi della storia diagenetica delle biocostruzioni studiate. I framework affioranti a Palmi hanno subito una generale e pervasiva dolomitizzazione. La dolomite è stechiometrica o presenta una lieve prevalenza di calcite. I cristalli idiomorfi di dolomite hanno un abito rombico, sono organizzati in mosaici idiotipici, ed hanno dimensioni che variano dalle decine alle centinaia di microns. Le colonie che si sono sviluppate sul substrato metamorfico sono parzialmente silicizzate forse a causa dei fluidi ricchi in silicio provenienti dal basamento. Gli scheletri più ricristallizzati appartengono al genere Porites, infatti gli sclerotessuti caratteristici di questo genere presentano un alta porosità che ha favorito l azione dei fluidi diagenizzanti. Sovente le parti assiali di colonie di Porites sp. risultano sostituite da silice, mentre le aree periferiche mostrano cristalli di calcite meteorica. È probabile che questo fenomeno sia legato a diagenesi tardiva, durante la fase di esposizione subaerea. La diagenesi che ha coinvolto il framework è probabilmente polifasica e la fase tardiva risulta essere quella più distruttiva con formazione di una importante porosità intrascheletrica secondaria. Anche le colonie di T. reussiana hanno subito il generale fenomeno della dolomitizzazione pervasiva, ma il maggiore contenuto in materia organica ha rallentato lo sviluppo dei cristalli dolomitici che al massimo raggiungono le dimensioni di circa 10 µm. Ciò ha permesso la preservazione della architettura. Nel reef affiorante a Vibo Valentia è possibile riconoscere le facies di margine, scarpata e lembi di retroscogliera. La scarpata è dominata da una breccia corallina con colonie non in posto, stabilizzate da alghe coralline incrostanti, il margine è dominato da colonie in posto di scleractinie anch esse incrostate da alghe rosse. Il retroscogliera, che è osservabile in alcune aree al tetto della successione, è caratterizzato da wackestone e packstone microbialitici ricchi in melobesie, bivalvi, radioli di echinidi e foraminiferi bentonici. I carbonati della biocostruzione di Vibo Valentia, preservano le architetture e le tessiture anche se hanno subito la trasformazione neomorfica aragonite/calcite. Tale ricristallizzazione prevede, in genere, che nel carbonato di calcio diminuisca la quantità di Sr (da ppm a poche centinaia di ppm). Il buono stato di conservazione degli sclerotessuti di Siderastraea crenulata e Tarbellastraea reussiana è confermato dal fatto che è ancora possibile riconoscere al SEM la presenza di relitti di cristalliti aghiformi di circa 2 µm di larghezza e 10 µm di lunghezza, contenenti una quantità rilevante di Sr (alcune migliaia di ppm). Sono state anche osservate nelle cavità tra i setti, cementi tardivi di calcite ferrosa che testimoniano la fase diagenetica di seppellimento profondo. Il migliore stato di conservazione di queste colonie di scleractinie rispetto a quelle affioranti a Palmi, potrebbe essere spiegato con la minore dimensione granulometrica del sedimento terrigeno associato. La prova sperimentale di laboratorio, effettuata su colonie di coralli attuali appartenenti alle specie Cyphastrea serailia, Porites sp. [?Porites lobata Dana, 1846], Siderastraea savignyana, simili per microstruttura, mineralogia ed organizzazione scheletrica ai biocostruttori miocenici, ha messo in evidenza un differente comportamento delle specie al variare della temperatura. In tutti i casi si è avuto la trasformazione neomorfica aragonite/calcite. Lo sclerotessuto ha perduto sia la micromorfologia a cristalli allungati, sia l organizzazione sferulitica. In particolare Porites sp. mostra l inversione dei cristalli aragonitici in grani calcitici eterogenei (3-15 micron) vagamente organizzati secondo cerchi concentrici. In C. serailia è ben osservabile la trasformazione

18 94 Geologica Romana 40 (2007), ROMANO et al. Fig. 8 - Successione schematica dei principali eventi diagenetici che hanno interessato il reef di Vibo Valentia; le varie fasi sono ricostruite su un ipotetico corallite di T. reussiana in sezione trasversale. (a) Disegno schematico di sezione trasversale parziale di un corallite di T. reussiana. Microstruttura primaria a cristalli aghiformi aragonitici che si irradiano dai centri di calcificazione. (b) Formazione di cementi marini primari isopaci postmortem. La microstruttura primaria rimane quasi inalterata. (c) Seppellimento profondo del corallite: le cavità intrasettali vengono riempite da cemento di calcite spatica e l aragonite si trasforma in calcite con un processo di neomorfismo aggradante. L organizzazione microstrutturale è ancora riconoscibile. (d) Il sollevamento tettonico espone la biocostruzione ai fluidi meteorici che dissolvono la calcite spatica e parzialmente anche gli sclerotessuti. I resti scheletrici subiscono ulteriori fenomeni diagenetici: si depositano cementi meteorici e si oblitera quasi totalmente la microstruttura originaria. In alcune aree precipitano cementi vadosi. - Schematic sequence of the main diagenetic phases which characterized the Vibo Valentia carbonate buildup. The diagenetic evolution is reconstructed on a hypothetic transversal section of T. reussiana coral. (a) Scheme of a transversal section of T. reussiana coral. Primary microstructure of acicular crystals of aragonite radiating from the calcification centers; (b) formation of isopachous marine cements after the corals death. The original microstructure is preserved; (c) sedimentary deep burial of corals: intraseptal voids are filled by sparry calcite; the aragonite is replaced by neomorphic calcite. The original microstructural framework is still recognizable; (d) during tectonic uplift meteoric fluids dissolve both sparry calcite and skeletal tissues. Skeletal remains suffered further diagenetic transformations, as the precipitation of meteoric cements and the obliteration of the original microstructure; in some areas vadose cements precipitate. della zona occupata dai centri di calcificazione. Tali centri dopo il trattamento si trasformano in cristalli di calcite che presentano cavità del diametro di circa 5 µm. Questa micromorfologia testimonierebbe le lacune lasciate dalla combustione della materia organica presente nei centri di calcificazione. In S. savignyana dopo il trattamento la microstruttura appare costituita da cristalliti calcitici piuttosto eterogenei (5-20 µm) non organizzati in modo casuale (Tav. 7, Figg. 1-6). L esperimento ha confermato la perdita di Sr con l avanzare della diagenesi e la similitudine delle trasformazioni neomorfiche tra i taxa attuali e quelle fossili a causa di uno stress termico. Le due biocostruzioni (affioranti a Palmi ed a Vibo Valentia) pur essendo presumibilmente coevi, per il quadro stratigrafico regionale e per la peculiarità delle comunità fossili, mostrano una storia diagenetica differente soprattutto negli stadi finali. Lo schema in Fig. 8