FAGLIE NORMALI E DEFORMAZIONI GRAVITATIVE PROFONDE DI VERSANTE IN ROCCE CARBONATICHE (APPENNINI CENTRALI, ITALIA)

Active Normal Faulting (NF) affects the carbonate rocks of the Italian central Apennines since Late Pliocene causing destructive earthquakes and, together with regional uplift, controlling the development of Deep-Seated Gravitational Slope Deformations (DGSDs). The latter are often located in the footwall of active normal faults. The principal slip surfaces and associated slip zones of DGSD and NF exhume from different depths (100-500 m for DGSDs, 1-3 km for NFs), and are formed and active over a different range of temperatures (< 30 °C for DGSDs vs. 0-100 °C for NFs), pressures (< 15 MPa for DGSDs, 0-80 MPa for NFs) and slip rates (usually < 10-3 m/s for DGSDs, up to ~ 1 m/s for NFs). Such large differences in loading conditions should result in the formation of distinctive secondary fault/fracture networks in the damage zones that host the DGSDs, possibly recognizable at the outcrop scale, or in the slip zones microstructures. The individuation of the deformation mechanisms and the discrimination between DGSDs and NFs structures could bring outstanding improvements in geological hazard studies. To achieve these goals, I investigated four DGSDs located in the footwall of active seismogenic NFs and three normal faults bordering large and small depressions in the central Apennines. I investigated the fracture distribution around DGSDs’ and NFs scarps and the microstructures of the associated slip zones. Then, I performed Crystallographic Texture Analyses (CTA) on natural and experimental slip zones in carbonate rocks to identify the Crystallographic Preferred Orientations (CPOs) of microcrystalline aggregates and interpret the deformation mechanisms active during slip. Based on these studies, I conclude that most DGSDs in the central Apennines re-use pre-existing minor faults or shear fractures located in the footwall of large normal seismogenic faults and that no microstructural indicators can allow to uniquely distinguish between DGSDs and normal faults. Indeed, slip zones associated with both NFs and DGSDs in carbonate rocks are produced by similar deformation mechanisms.

Eventi di fagliazione attiva interessano le rocce carbonatiche degli Appennini centrali italiani a partire dal tardo Pliocene, provocando terremoti e, grazie anche al contributo del sollevamento regionale, controllando lo sviluppo di Deformazioni Gravitative Profonde di Versante (DGPV). Quest’ultime si trovano spesso al footwall di faglie normali attive. Le Principal slip surfaces e slip zones relative sia alle DGPV che a faglie normali emergono da diverse profondità (100-500 m e 1-3 km, rispettivamente), e si sviluppano a diverse di condizioni di temperatura (< 30 °C vs. 0-100 °C), pressioni (< 15 MPa vs. 0-80 MPa) e velocità di scivolamento (< 10-3 m/s, fino a ~ 1 m/s). Tali differenze nelle condizioni di carico dovrebbero portare alla formazione di distinti sistemi di fratture e faglie secondarie nelle damage zones associate alle DGPV, che possono essere osservate alla scala dell'affioramento, o nelle microstrutture delle slip zones. L'individuazione dei meccanismi di deformazione e la discriminazione tra strutture associate a DGSDs o faglie normali potrebbe fornire notevoli miglioramenti negli studi di rischio geologico. Per raggiungere questi obiettivi, ho studiato quattro DGPV situate al footwall di faglie normali attive sismogeniche e tre faglie normali che bordano bacini intramontani in Appennino centrale. Per prima cosa ho studiato la distribuzione delle fratture associate alle scarpate delle DGPV e le microstrutture delle slip zones associate. In seguito, ho eseguito delle Crystallographic Texture Analyses (CTA) su slip zones levigate in rocce carbonatiche sia naturali che sperimentali per identificare gli le Orientazioni Cristallografiche Preferenziali degli aggregati microcristallini e interpretare i meccanismi di deformazione attivi durante lo scivolamento. In base agli studi condotti, concludo che la maggior parte delle DGPV in Appennino centrale riutilizza faglie minori o fratture preesistenti situate al footwall di grandi faglie normali sismogenetiche e che nessun indicatore microstrutturale è in grado di distinguere in modo univoco tra DGPV e faglie normali. Infatti, le slip zones associate sia a NF che a DGPV in rocce carbonatiche sono prodotte dagli stessi meccanismi deformativi.