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Boll. Soc. Geol. It., Volume speciale n. 1 (2002), 77-85, 4 ff.

The geodynamics of the southern Tyrrhenian Sea margin as revealed
by integrated geological, geophysical and geodetic data

ERWAN GUEGUEN (1), ENRICO TAVARNELLI (2), PIETRO RENDA (3) & MARIANO TRAMUTOLI (4)

ABSTRACT spaziale si sono notevolmente sviluppate e rappresentano ora una
tecnica molto potente per lo studio dei movimenti crostali attuali. In
The recent and present-day deformation field of the southern questo lavoro vengono presentati i risultati di una combinazione del-
Tyrrhenian Sea margin, as revealed from integrated geophysical, le diverse tecniche di geodesia spaziale, VLBI, SLR e GPS (DEVOTI
structural and space geodesy data, is characterised by subhorizontal et alii, 1999, 2000). In particolare i risultati del calcolo dello strain
NW-SE directed shortening and SW-NE directed extension. This def- mostrano un asse di massima compressione suborizzontale orienta-
ormation was mainly accommodated by development of an E-W to NW-SE, ed un asse di massima estensione orientato SW-NE (fig.
trending, complex fault system that has the geometrical features of 3). Lo studio dei dati geodetici, integrati con i risultati di preceden-
a strike-slip duplex, and that is here indicated as the Southern Tyr- ti studi geofisici e strutturali, indica un campo di deformazione coe-
rhenian Strike-Slip Duplex (STSSD). Most faults within the STSSD rente, e mostra che il margine tirrenico meridionale rappresenta una
are recent. There are, however, local examples of ancient faults that struttura d’importanza litosferica con i caratteri di un duplex tra-
were repeatedly reactivated through time, such as the Gratteri-Mt. scorrente, che avrebbe condizionato l’evoluzione recente del Medi-
Mufara Line. Structural measurements on these exposed fault sur- terraneo centrale.
faces help constrain the kinematics of coeval structures offshore,
and make it possible to interpret the latter as transtensional, rather TERMINI CHIAVE: Tirreno meridionale, geologia strutturale,
than purely extensional structures, as proposed by many authors.
The results of our study ultimately shows the effectiveness of an geofisica, geodesia spaziale, strike-slip duplex.
integrated, multidisciplinal approach in the study of active deforma-
tion margins.
INTRODUCTION
KEY WORDS: Southern Tyrrhenian Sea, structural geology,
geophysics, space geodesy, Strike-slip duplex. Much of our current understanding of the history of
the Earth’s crust is inferred from geodynamic reconstruc-
tions, that are derived from combined available geologi-
RIASSUNTO cal, geophysical and geodetic data. In addition to other
long-established geodetic disciplines, such as optical laser
Evoluzione geodinamica del margine meridionale del baci-
no tirrenico, ricostruita sulla base di dati geologici, geofisici e telemetry, the last two decades have seen the develop-
di geodesia spaziale. ment of space geodesy as a new technique that enables
for accurate quantitative measurements of relative and
Il margine meridionale del bacino Tirrenico è caratterizzato dal-
la presenza di due importanti strutture orientate E-W che presenta- absolute movements among different crustal blocks (CAR-
no un carattere cinematico trascorrente destro: la linea Ustica-Eolie TER & ROBERTSON, 1986). As a consequence, the develop-
(BOCCALETTI et alii, 1984) e la linea Kumeta-Alcantara (GHISETTI & ment of geodynamic models based on geological, geo-
VEZZANI, 1984). La zona situata tra queste due lineamenti è caratte-
rizzata dalla presenza di strutture orientate NW-SE (fig. 1): esse physical and space geodetic information represents a new
sono le faglie di Marettimo, Trapani, San Vito, Palermo e dell’Etna challenge for Earth scientists, and the reconstructions
(FINETTI & DEL BEN, 1986) Lo spessore crostale varia attraverso il obtained so far with this multidisciplinal approach have
margine tirrenico meridionale da 15 km nel bacino profondo, a 40 largely contributed to elucidate the processes responsible
km sotto la Sicilia (MORELLI et alii, 1975; SCARASCIA et alii, 1994). Il for recent crustal deformations (e.g. see REILINGER et alii,
passaggio dalla crosta sottile alla crosta normale sembra localizzato
al livello della linea di costa nord siciliana e corrisponde ad una va- 1997). A main difficulty in the use of these integrated dis-
riazione di circa 20 km della profondità del Moho (SCARASCIA et alii, ciplines is represented by the significantly different time
1994). Questa variazione è dovuta al passaggio in profondità dalla spans considered: for instance, space geodesy data can
crosta continentale inferiore ad un corpo mantellico a bassa velocità. cover time spans of ca. 5-10 years, that are small when
Questa zona anomala è anche sottolineata sulla mappa del campo
magnetico residuo (AGIP, 1981, GALDEANO & ROSSIGNOL, 1977) dal- compared to the available information inferred from geo-
la presenza di una forte anomalia magnetica (fig. 2) Studiando 47 logical data, usually up to several million years. This dif-
terremoti i cui epicentri sono localizzati nella Sicilia nord-occiden- ficulty may be overcome, however, in reconstructions
tale e nelle Isole Eolie, FREPOLI & AMATO (2000) hanno calcolato un that consider tectonically active plate boundaries or other
massimo di compressione (σ1) orientato da WNW-ESE a NNW-SSE,
rispettivamente. Dall’inizio degli anni ’90, le tecniche di geodesia deformation margins. In this paper we present the results
of a study that integrates geological, geophysical and
space geodesy data from an active deformation zone, that
comprises the onshore and offshore sectors of northern
(1) ITIS, CNR, Matera E-mail: gueguen@itis.mt.cnr.it Sicily. After a brief description of the geodynamic setting
(2) Dipartimento di Scienze della Terra, Via Laterina 8, 53100, and of the available geological and geophysical data, in
Siena. the forthcoming sections we present the results of an
(3) Dipartimento di Geologia e Geodesia, Corso Tukory 131,
90134 Palermo. original space geodesy analysis. These new data, inte-
(4) Regione Basilicata, Via Anzio 75, 85100 Potenza. grated with those from previous work, are broadly consis-