Riassunto analitico
L'Arcipelago maltese è caratterizzato da palaesinkhole di notevoli dimensioni, noti in letteratura come “strutture di subsidenza e soluzione”, presenti in particolare nell'isola di Gozo. Sono controllati da faglie anulari subverticali e, raggiungendo centinaia di metri in diametro e abbassamento verticale, hanno dimensioni paragonabili ai sinkhole più grandi del mondo. Nonostante le loro dimensioni inusuali, le strutture particolari e le peculiari morfologie erosive a loro associate, queste strutture di subsidenza non sono mai state indagate da un punto di vista carsico. Le teorie di formazione proposte negli anni '70, basate su osservazioni sedimentologiche e strutturali, sono tutt'ora in discussione. Secondo queste teorie, i palaeosinkhole si sarebbero formati durante il Miocene sul fondale marino per subsidenza in seguito alla dissoluzione di evaporiti profonde o al collasso di enormi cavità formatesi in calcari. Le variazioni di spessore degli strati all'interno di alcuni paleocollassi rivela che la subsidenza è avvenuta progressivamente nel fondale (subsidenza sinsedimentaria). Con lo scopo di rivisitare le origini dei palaeosinkhole è stato effettuato un rilievo geologico e geomorfologico delle strutture. Inizialmente è stata svolta un'analisi geomorfologica dei palaeosinkhole di Gozo, che attualmente presentano varie morfostrutture, con l'obiettivo di studiare l'evoluzione delle morfologie associate: baie circolari, grandi depressioni e rilievi tabulari isolati (dovuti ad inversione del rilievo). È stata quindi effettuata una campagna di rilevamento cartografico e geologico a scala 1:5000 ed è stato implementato un database spaziale utilizzando un software GIS. I modelli evolutivi esistenti sono stati analizzati criticamente e nuovi modelli sono stati proposti. In seguito all'esplorazione dettagliata dei paleocollassi si è dedotto che, a partire da un determinato stadio di formazione, l'erosione selettiva è diventata il fattore principale nell'influenzarne l'evoluzione geomorfologica. A seconda della maggiore o minore resistenza all'erosione delle rocce interne ai sinkhole rispetto a quelle circostanti, si sono formati rispettivamente rilievi tabulari o baie e depressioni subcircolari. Si ritiene che le strutture di collasso non siano attualmente attive e che la loro attività sia cessata nel Miocene. I processi di subsidenza carsica non sono quindi gli unici responsabili del modellamento finale delle strutture. Successivamente è stata effettuata un'analisi spaziale dei sinkhole maltesi utilizzando un software GIS, con lo scopo di confrontarne la distribuzione spaziale con i dati geologici, in modo da fornire un contributo all'interpretazione della loro origine ed attuale evoluzione. Per confrontare le caratteristiche delle diverse famiglie osservate nell'Arcipelago (palaeosinkhole di Gozo e sinkhole di Malta) ne è stata studiata la morfometria, mentre è stata analizzata la loro dispersione spaziale per determinare se i sinkhole sono raggruppati, omogenei o distribuiti casualmente. Inoltre le direzioni dei lineamenti e degli assi dei sinkhole sono stati comparati al pattern strutturale osservato nell'arcipelago. Dato che i palaeosinkhole di Malta sono connessi a processi che erano attivi in differenti condizioni idrogeologiche rispetto alle attuali, è stata analizzata anche la relazione tra la loro origine e il contesto paleogeografico del Miocene, con lo scopo di verificare quale modello possa meglio spiegarne la genesi. Tutti i dati raccolti sono stati infine confrontati con le caratteristiche e il contesto geologico di collassi carsici simili documentati nel mondo.
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Abstract
Palaeosinkhole features, traditionally called “solution subsidence structures”, characterise the Maltese islands, some of them reaching relevant dimensions, especially in the Island of Gozo. They are controlled by subvertical annular faults and reach hundreds metres in diameter and vertical displacement, being comparable in size to the largest sinkholes of the World. Despite their unusual dimensions, unusual structure and peculiar associated erosional landforms, these structures have never been investigated from a karst perspective. The theories of formation proposed in the 70's, based on sedimentological and structural observations, are still under debate. According to them, the paleosinkholes would have been formed in the sea floor during the Miocene due to subsidence caused by the collapse of huge cavities developed in carbonates or related to deep-seated dissolution of evaporites. The thickening of stratigraphic units in some paleocollapses, showing cumulative wedge-outs, reveal that subsidence occurred progressively in the sea floor (synsedimentary subsidence). Recent detailed geological and geomorphological surveys have been carried out with the aim of revisiting the origin of these paleosinkholes.
Initially, a geomorphological study of the palaeosinkholes of Gozo has been carried out, with the aim of investigating the evolution of the associated landforms. At present, they show varied morphostructures: subcircular bays, large depressions and rounded buttes or mesas (due to relief inversion) are the resulting geomorphic expressions. A field survey and a mapping campaign at a 1:5000-scale, coupled with aerial-photo interpretation, has been carried out and a spatial database has been implemented within a GIS software. Existing evolutionary models have been critically analysed and new models proposed. Thanks to the detailed exploration of the collapse palaeosinkholes, it has been deducted that at a certain stage, selective erosion has become the main factor influencing their geomorphological evolution. Positive reliefs (rounded buttes or mesas) were formed where more resistant terrains were located inside the sinkholes; conversely, depressions and sub-circular bays developed where the sinkholes infill was surrounded by more resistant rocks. Collapse structures do not seem to be active at present and their activity probably ceased during the Miocene, suggesting that karst subsidence processes are not the only responsible for the final shaping of the above-mentioned subcircular depressions and bays.
Then, a spatial analysis of the Maltese sinkholes has been carried out, using the specific capabilities of Geographic Information Systems (GIS), with the aim of comparing the sinkhole spatial distribution with the geological data in order to help in the interpretation of their origin and present evolution. The morphometry of sinkholes has been studied to compare the characteristics of the different families observed in the archipelago (palaeosinkholes of Gozo and sinkholes of the Island of Malta). The spatial dispersion of sinkholes has been analysed to determine whether the sinkholes have a clustered, homogeneous or random distribution, and the directions of the lineaments and axes of sinkholes have been compared with the structural pattern observed in the archipelago.
Being the Maltese paleosinkholes related to processes developed under different hydrogeological conditions than those existing today, the relationships between their formation and the Miocene paleogeographical setting have also been studied to see which originative model could better explain their genesis. Finally, all the collected data have been compared with the characteristics and geological setting of similar examples of karst collapses documented in the World.
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