Page 1 - Tavarnelli_et_al2003

Boli. Soc. Geo/. It., 122 (2003), 3 19-325, 7 .ff.
Composite structures resulting from negative inversion:
an example from the Isle of Favignana (Egadi Islands)
ENRICO TAVARNELLI (*), PIETRO RENDA(**), VALERL-". PASQUI (***) & M-".RL-".NO TRAMUTOLI (***)
AB ST RACT
Many structur es p r oduced undet· one given clefonuation t·egitue.
namely extensional, contractional or strike-slip , exh.ibit remat·kable
geomet rica! analogie s when analysed a t cli ffet·ent scales. By contrast.
field example s that illust rat e the scale effects on stn•ctures resulting
from superitupos ecl defonuations are rare. Yet, the change from
contr action to extension, known in the liter ature a s negative tectonic
inversion, occun often in the most thickened portions of the conti-
nental ct·ust and lithosphet·e. T he Apetmine-Maghrebicle fold-and-
t hrust belt of S icily ancl adjacent m inor is lands shows many exam-
p les of post -orogenic extensional deformation. Composite st ructures.
t·esu lting fì·om late nonna! faults that offset folds and tlu·usts, are
observed a t two different s cales, fì·onl macros copic to mesoscopic, in
t h e lsle ofFavignana, the major island ofth e Egadi group. The anal-
ogies r ecognisecl in the geometry of t hese composite stn1ctur es may
p r evide a key for the inter pretation of the feat.ut·es of macroscopic
structures, w h ose deep geometry is often poorly cons trainecl. Mor e-
over, comparison of nonualisecl clisplacements accommoclated by
contractional and extensional faults of different scale s inclicates t h at
s elf-similat·ity is not unique to structw ·es p r ocluced under single
tectonic regimes.
KEY woRDs: Composite structures, negative tectonic inver-
sion, self-similarity, Apennine-Maghrebide fold-cmd-
thwst belt, Egadi Islcmds, Favignana.
RIASSUNTO
S trutt.m·e c o mpos ite pro dotte durante un epis odio d ' inver-
sione nega tiva : un es empio d all'I s ola di Favigna n a (Ega di) .
L'evolu =ione delle catene orogen.iche è cat·atteri=ata da cruu-
b irunenti di r egime tettonico , da d ist ens ione a compressione (inver-
s ione tett onica pos itiva) o da compress ione a d ist ens ione (invet·s io- ne frattale. Quest i r isultati h anno impot·tanti ricadute nell'analisi
ne tetton.ica negativa) . Il processo d 'invers ione pos itiva caratteri==a
gli stadi ini=iali della st oria defonuativa di una catena. quando acl
e sempio Wl margine continentale passi,·o ,·iene interessato da defor -
ma=ioni compressive quali p ieghe e s onascorrimenti, mentre il pro-
cesso d'inversione negativa ha la sua mass im a manifesta=ione negli
stadi evoluti della storia defor mativa di w1a catena. quando le stt·ut-
t.ut·e compressive f01·m atesi in p r ecedett=a vengono troncate da più
t·ecenti faglie dirette. I t·isult ati delle ricerche condotte negli u ltimi
due decetmi nelle catene ot·ogenich e h=o most rat o ch e I'invet·s io-
ne tettonica può proclw-re strutture composite di varie clituens ion.i.
da regionali a micros copiche. Particolare atten=ione è s tata rivolta
a lla documenta=ione delle modalità a ttra,·erso le quali si esplica l'in -
vet·sione positi\·a , che può pl'Oclw-re importanti modifica=ioni di p r e-
e sis tenti faglie dirette, clet.enninanclone la riattiva=ione come faglie
inverse ad a lto angolo, o la troncat.ut·a da parte di SO\Tascorrituenti
p iù recenti. Gli effetti di queste moclifica=ioni sono ben illustJ·ati a
d iverse s cale di osset·va=ione in st,·uttw·e composite nelle catene del
(*) Dipat·timento d i Sciett=e della Terra, Un i,·ersità di Siena. Via
Laterina 8, 53 100 Siena. lt.aly.
(**) Dipartimento eli Geologia e Geodesia. Università eli
Palermo. Cor so Tukory 131. 90147 Palerm o , Italy.
(***) Regione Bas ilicata, Via Att=io. 85 100 Poten=a , ltaly.
s istema Alpino-H im alayano nell'area meclitenanea, quali Alpi, Ap-
pennino ed Ellenidi, ment re r elativrunent e scarsi sono gli studi ,·olti
a mettere in e\'iclen=a rutalogie e clifferett=e d i geometria e di stile
delle s truttur e compos ite p r odottesi durante episodi d'inversione ne-
gativa. In questo studio vengono descritte stn1tt.ure comple sse , ori-
ginat esi in seguito alla sovrappos i=ione eli defonna=ioni d ist ensive
su preesistenti motivi compressivi. Gli e sempi anali==ati provengo-
no dall' Isola d i Favignana, nell'arcipelago delle Isole Egadi, ed ap-
pru·tengono alle struttur e del s ist ema Appennin ico -Maghrebide. la
cui e\·o ln=ione tettonica è st ata ben definita nell'adiacente Sicilia
centro-settentrionale. La st ruttura dell'Isola eli Fa,·ignana è domi-
nat a da SO\Tasconimenti e pieghe macroscopiche associat e. riferi-
bili agli episodi compressi,·i del M iocene superiore-P liocene infe-
riore. Le s tt·utture p iù importanti sono il So,·r as corrituento eli
Favignana, che reali==a u n t·accorciruuento m in in1o eli circa 3200 m.
il sistema embriciato d i Monte Santa Catet·ina e le anticlinali eli
ram pa asociate. Pieghe e sovrascot-rimenti sono tt·oncati da p iù r e-
centi st rutture d istensive, che hrumo i caratteri di faglie d irette ad
alt o e basso angolo e p r oducono r igetti variabili da decine a centi-
naia di metri. Pertanto, la geometria finale è quella di una st ruttu-
ra compos ita. riferib i le acl un epis odio d 'inversione negativa. In
località Punta Faraglione, nella parte settentrionale dell'isola.
un'rutaloga sovrappos i=ione eli st rutture compr essive e distens ive è
osservabile alla scala mesoscopica, in un affior amento di dimens io-
ni metriche.
I risultati dell'analis i st,·uttw·ale condotta su lle strutture com-
pos ite r iconosciute alla scala macros copica e mesoscopica mette in
e\'iclen=a una s01·prendente somiglirut=a nello st ile clefonuati,·o e nel-
la dis tribn=ione dei s ingoli moti,·i com})l'essivi e distensivi. Questa
s omigliatt=a viene confenuata anche dall'analisi quantitativa delle
clefonua=ioni com pt·essi,·e e distensi,·e. che most1·a che i rigetti del-
le faglie inverse e d irette, nonnali==ati per t·endet·e possibile il con-
fronto a lle due divet·se scale , s ono ripartiti secondo una d istt·ibu=io-
delle stnlt.tur e com posite originatesi clw·ante i pt·ocessi d'inversione
negativa. in qurutto le stt·uttur e mesoscopiche ossetTabili in ogni loro
parte possono essere Utili==ate per i'interpr eta =ione delle StJ·uttw·e
macroscopiche a ssociate. la cui geometria profonda appat·e meno
Yincolata e viene spesso dedotta dalrintet·pr eta=ione eli p r ofili sismi-
ci o d i altt·i dati indiretti.
TERMINI CHIAVE: Strutture composite, inversione tettonica
negativa, cmalisijì·attale, sistema Appenninico-Maghre-
bide, Isole Egadi, Favigncma.
I N TRODUC'TION
Late- or post-orogenic extension plays an im p ortant
role in the evolution of most thickened p01tions of the
continentallithosphere (e.g. see PLATI & VISSERS, 1989).
The transition from contraction to extension, kn own as
n egative tectonic in version (tennin ology after WILLL.<UV1S
et a/ii, 1989), occurs often durin g the advanced stages of
mounta in building (DEWEY, 1988), and nonna! faults that
offset folds and tlu usts represent a cornmon feature
within many orogenic belts. The effects of n egative tec-
tonic in version bave been unravelled at d ifferent crust.al