background image

GEOLOGICA CARPATHICA, FEBRUARY 2007, 58, 1, 71—87

www.geologicacarpathica.sk

Sedimentation and tectonics in a steep shallow-marine

depositional system: stratigraphic arrangement of the

Pliocene-Pleistocene Rometta Succession (NE Sicily, Italy)

AGATA DI STEFANO

1

, SERGIO LONGHITANO

2

 and ALESSANDRA SMEDILE

1

1

University of Catania, Dipartimento di Scienze Geologiche, Corso Italia 55, 95129 Catania, Italy;  distefan@unict.it;  asmedile@unict.it

2

University of Basilicata, Dipartimento di Scienze Geologiche, Campus di Macchia Romana, 85100 Potenza, Italy;

longhitano@unibas.it

(Manuscript received January 5, 2006; accepted in revised form June 22, 2006)

Abstract: A 160 m thick Pliocene-Pleistocene sedimentary succession, cropping out in NE Sicily (Rometta Succession),
was subdivided into three unconformity-bounded units, overlying deformed bedrock: (i) a Middle Pliocene sandy-
marly R

1

 unit; (ii) an Upper Pliocene-Lower Pleistocene biocalcarenitic R

2

 unit; (iii) a Middle Pleistocene mudstone R

3

unit.  The R

2

 unit is composed of at least three sub-units, bounded by truncation surfaces, and showing aggradational

patterns of strata. Each of these sub-units records a sudden seaward-shifting of the facies tract. A stratigraphic gap of
~870 kyr at the R

1

/R

2

 boundary, marks an abrupt change from offshore transition to shoreface environments. A second

gap of 

~260 kyr at the R

2

/R

3

 boundary corresponds to a sudden deepening of the environments, from shoreface to fully

offshore. The Rometta units represent three incomplete, tectonically-enhanced depositional sequences. The R

1

 unit is a

HST of a lower sequence, marked at the top by a slightly angular unconformity. The R

2

 unit is a HST of a younger

depositional sequence, aggrading above a ravinement surface. During these relative sea level still-stands, the local
tectonic uplift combined with the high-frequency eustatic oscillations, produced three forward-stepping sets of minor
sequences within the R

2

 HST, simulating the typical FSST stratigraphic arrangement. The top of the R

2

 is bounded by an

erosive surface, representing the transgressive surface of the subsequent R

3

 depositional sequence. The R

3

 unit is a late

TST + HST of a Pliocene-Pleistocene sequence, the LST of which probably occurs basinward. The foresetted R

2

biocalcarenites are unimodal in their paleocurrents. This feature resulted from shore-directed wind stress, applied to the
water surface and reflected by a steep paleocoast, generating basinward-directed bottom currents.

Key words: Pliocene—Pleistocene, NE Sicily, sedimentology, biostratigraphy and paleobathymetry, tectonics and
sedimentation.

Introduction and objectives

In NE Sicily, the Peloritani Mts represent the southernmost
flank of the Calabria-Peloritani Arc (Amodio-Morelli et al.
1976). In this area, the “Kabilo-Calabride” crystalline units
crop out widely (Lentini et al. 1994 and references therein).
They are covered by several siliciclastic sequences, Late
Eocene and younger in age, each indicating a stage in the
polyphasic tectonic evolution of the area (Lentini et al.
1995,  2000  and references therein).

Several authors have recently paid particular attention to

the Pliocene-Pleistocene successions (Di Stefano & Lentini
1995; Lentini et al. 2000). In fact, during this time interval,
the study area underwent important geodynamic events,
such as the opening of the Tyrrhenian Basin (Finetti & Del
Ben 1996). Thus the Plio-Pleistocene sediments were de-
posited in a complex geological framework, resulting from
the combination of active tectonics and eustacy.

The results presented in this paper derive from a detailed

stratigraphic analysis of these Plio-Pleistocene deposits,
cropping out in the key area of Rometta, combining facies
characteristics, biostratigraphic and paleobathymetric data,
and sequence stratigraphic interpretation.

Particular attention was devoted to the analysis of a Late

Pliocene-Early Pleistocene biocalcarenitic succession, very

well exposed in the neighbourhood of the selected area
(Fig. 1).

The Rometta biocalcarenites show some similarities

with other successions described in the Mediterranean
area (Barrier 1987; Colella & D’Alessandro 1988; Colella
1995; Colella & Vitale 1998; Tropeano & Sabato 2000;
Pomar & Tropeano 2001; Roveri & Taviani 2003). These
successions are generally interpreted as the response to par-
ticular warm/arid climatic conditions, subsequently con-
trolled by sea-level fluctuations, tectonic activity and, on a
shorter time scale, to different hydrodynamic factors as
tides, waves, currents or gravity.

The sedimentary features of the Rometta biocalcarenites

allow us to propose a depositional model, strictly linked
to the general geological framework.

Geological setting and stratigraphic framework of

the Rometta Succession

The Plio-Pleistocene deposits of the Peloritani Mts,

were illustrated in detail, from a stratigraphic and paleon-
tological point of view, by Seguenza (1873—1877) and
later by Ogniben (1960), who placed them into the so-
called “Neoautoctono” Complex.

background image

72

DI STEFANO, LONGHITANO and SMEDILE

The  main  tectonic  features  of  the  area  are  represented  by

a  NE-SW  oriented  normal  fault  system,  which  controls  the
present-day  setting  of  this  sector  of  the  Sicilian  Tyrrhe-
nian  coast  (Guarnieri  &  Carbone  2003).

The  sedimentary  succession  cropping  out  in  the  Romet-

ta  area,  previously  described  by  Giunta  Ilaqua  (1956)  and
Ruggieri  et  al.  (1979),  has  been  more  recently  considered
as  a  Lower  Pliocene-Lower  Pleistocene  succession  (Vi-
olanti  et  al.  1987),  consisting  of  Lower  Pliocene  whitish
limestones  (Trubi  Formation),  Middle  Pliocene  sandy
marls,  Upper  Pliocene-Lower  Pleistocene  sands  and  bio-
calcarenites  and  Lower  Pleistocene  (Sicilian)  marly  clays.

Di  Stefano  &  Lentini  (1995)  and  Lentini  et  al.  (2000)

consider  these  sediments  as  deposited  within  a  tectonical-
ly  active  geological  context,  in  connection  with  the  evo-
lution  of  the  southern  margin  of  the  Tyrrhenian  Basin.
These  authors  subdivided  the  succession  into  four  uncon-
formity  bounded  stratigraphic  units,  ranging  in  age  from
Early  Pliocene  to  Middle  Pleistocene.  The  lowermost  unit,
corresponds  to  the  Early  Pliocene  Trubi  Formation  (Auct.),
widespread  in  Sicily  (Ogniben  1960).  The  subsequent  unit
(R

1

  in  Fig. 1)  is  made  up  of  Middle  Pliocene  marls;  it  is

followed  by  bioclastic  sands  and  calcarenites  (R

2

  in

Fig. 1),  Late  Pliocene  to  Early  Pleistocene  in  age;  the  up-
per  unit  (R

3

  in  Fig. 1)  is  mainly  represented  by  blue  marly

clays,  Middle  Pleistocene  in  age.

In  the  Rometta  area,  the  Pliocene-Pleis-

tocene  sedimentary  succession  is  mainly
represented  by  the  units  R

1

—R

3

,  and  has  a

total  thickness  of  160 m.  It  unconformably
overlies  a  substrate,  which  consists  of  fold-
ed  crystalline  rocks  (Aspromonte  Nappe),
Middle-Upper  Miocene  siliciclastic  rocks
of  the  San  Pier  Niceto  Formation  (Auct.),
and  Messinian  evaporites  (Fig. 2).

Until  now,  the  relationships  among  the

different  Plio-Pleistocene  lithological  units
was  not  clarified  and  there  was  no  detailed
description  of  the  different  facies.

Methods

The  stratigraphic  framework  of  the  Rom-

etta  Succession  is  based  on  data  collected
over  290 m  of  sedimentary  logging  and
sampling  and  on  the  detailed  mapping  of
the  units  across  the  studied  area.

The 

logged 

sections 

(Sottocastello,

Rometta  and  San  Cono  sections),  which
embrace  the  whole  Pliocene-Pleistocene
NE  Sicily  succession  except  for  the  Trubi
Formation,  are  shown  in  Fig. 1  and  sum-
marized  in  Fig. 3.

A  detailed  facies  analysis  was  carried

out  to  detect  the  main  sedimentary  charac-

Fig. 2.  Stratigraphic  column  of  the  lithological  units  cropping  out
around  the  study  area.  The  R

1

,  R

2

  and  R

3

  units  form  the  Rometta

Succession.

Fig. 1. Schematic geological map of the study area.

background image

73

SEDIMENTATION 

AND 

TECTONICS 

IN 

STEEP 

SHALLOW—MARINE 

DEPOSITIO

NAL 

SYSTEM 

(ITALY)

Fig. 3. Sedimentological sections measured for the Rometta area. See Fig. 1 for locations.

background image

74

DI STEFANO, LONGHITANO and SMEDILE

ters  of  each  sequence,  their  vertical  and  lateral  distribution
and  the  depositional  environments.  Description  of  the  tex-
tural  and  grain  size  features,  sedimentary  structures,  pale-
ocurrents  and  microfossil  associations  were  obtained.

The  biostratigraphic  analysis  is  based  on  the  study  of

planktonic 

foraminifers 

and 

calcareous 

nannofossils.

Smear  slides  for  nannofossil  analysis  were  prepared  fol-
lowing  standard  methodology.  When  possible,  a  quantita-
tive  analysis  was  carried  out  on  selected  species  of  the
nannoplankton  assemblage,  in  order  to  record  the  position
of  useful  bio-horizons.

Samples  for  foraminiferal  analysis  were  washed  through

sieves  with  mesh  diameters  of  63  and  125  m.  The
> 125  m  fraction  was  examined  for  its  planktonic  and
benthic  foraminiferal  content.  Planktonic  foraminifers  were
analysed  qualitatively,  whereas  benthic  foraminifers  were
assessed  quantitatively  to  reconstruct  the  paleobathymetry
of  the  study  succession.

For  this  purpose,  where  possible,  at  least  200  specimens

were  counted  in  each  sample.  The  relative  frequencies  of
individual  species  were  calculated  in  percent  of  the  total
benthic  foraminiferal  fauna.  Paleobathymetry  was  estimated

Fig. 4.  Bio-  and  chronostratigraphic  correlations  of  the  studied  sections  based  on  planktonic  foramniferal  and  calcareous  nannofossil
analysis. In the table at the right side the recognized bioevents and their related absolute ages are listed.

background image

75

SEDIMENTATION AND TECTONICS IN A STEEP SHALLOW—MARINE DEPOSITIONAL SYSTEM (ITALY)

on  the  basis  of  benthic  foraminiferal  characteristics  taking
care  to  identify  the  displaced  or  reworked  fauna  often
present  in  the  sands  and  calcarenite  samples.  The  termi-
nology  adopted  for  the  bathymetrical  zonation  is  sensu
Perès  &  Picard  (1964),  simplified  for  the  neritic  and  epi-
bathyal  zones  by  Sgarrella  &  Moncharmont  Zei  (1993).

In  our  study,  we  adopted  the  nannofossil  zonal  scheme  of

Rio  et  al.  (1990)  and  the  planktonic  foraminiferal  scheme  of
Cita  (1975),  emended  by  Sprovieri  (1992)  (Fig. 4).  We  fol-
lowed  the  chronostratigraphic  framework  proposed  by  Cita
et  al.  (1996)  for  the  Pliocene,  and  the  one  proposed  by  the
“Italian  Commission  on  Stratigraphy”  for  the  Early—Middle
Pleistocene  (Van  Couvering  1997).

A  total  of  40  samples  were  collected  for  the  micropale-

ontological  study,  located  along  the  sections  as  indicated
in  Fig. 4.

Micropaleontology and sedimentology of the study

sections

Biostratigraphy  and  paleobathymetry

The  sandy  marls  of  the  R

1

  unit,  outcropping  at  the  base

of  both  the  Sottocastello  and  the  San  Cono  sections,  yield
abundant,  well  preserved  planktonic  foraminifers  referable
to  the  MPl5a  Biozone,  Middle  Pliocene  in  age  (Table1 ).
Excellent  nannofossil  assemblages  of  the  MNN16a  Bio-
zone  confirm  this  assumption.

For  micropaleontological  purpose,  the  Sottocastello  sec-

tion  provides  the  most  favourable  lithologies  for  the  lower-
most  part  of  the  R

2

  unit.  The  microfaunal  content  has  been

attributed  to  the  Upper  Pliocene  MPl6  Biozone.  The  top-
most  sample  of  the  Sottocastello  section  yields  Neoglobo-
quadrina  pachyderma
  (sx)  and  Globigerina  cariacoensis,
this  last  species  marking  the  base  of  the  homonymous  bio-
zone  and  the  Pliocene/Pleistocene  boundary.  The  nanno-
fossil  assemblage  is  referable  to  the  Upper  Pliocene
MNN19a  Biozone.  The  finding  of  Gephyrocapsa  oceanica
s.l.  (sensu  Rio  et  al.  1990)  in  the  highest  sample,  indicates
that  the  top  of  the  section  may  be  attributed  to  the  Early
Pleistocene  MNN19b  Biozone,  thus  confirming  the  fora-
miniferal  data.

Thin  sandy  layers  in  the  middle  part  of  the  San  Cono

section  are  clearly  referable  to  the  Early  Pleistocene  (San-
ternian)  (MNN19b/c  Biozones)  due  to  the  presence  of  Ge-
phyrocapsa  oceanica  
s.l.

Samples  of  the  topmost  part  of  the  section  have  been  at-

tributed  to  the  MNN19d  Biozone,  characterized  by  the
presence  of  Gephyrocapsa  “large”  (sensu  Rio  et  al.  1990),
indicating  an  Early  Pleistocene  (Emilian)  age.  The  plank-
tonic  foraminiferal  content  in  this  section  is  not  indicative.

The  nannofossil  content  of  the  R

3

  unit  is  characterized

by  the  occurrence  of  Gephyrocapsa  sp. 3  (Rio  et  al.  1990),
which  defines  the  Middle  Pleistocene  MNN19f  Biozone.
The  foraminiferal  assemblage  is  typical  for  a  Pleistocene
age  (G.  truncatulinoides  excelsa  Biozone),  but  does  not
add  further  constraints  to  the  age  defined  on  the  basis  of
the  nannofossils.

The  biostratigraphic  analysis  allowed  us  to  detect  two

significant  stratigraphic  gaps  within  the  studied  succes-
sions.  Their  temporal  duration  is  inferred  on  the  basis  of  the
age  assigned  to  the  recognized  bioevents  (Fig. 4).  The  first
gap  is  recorded  at  the  R

1

/R

2

  boundary  and  is  constrained

by  the  last  common  occurrence  of  Discoaster  tamalis
(2.82 Ma;  Sprovieri  et  al.  1998)  and  the  last  occurrence  of
Discoaster  brouweri  (1.95 Ma;  Sprovieri  et  al.  1998),  thus
its  minimum  value  is  870 ka.  The  second  gap,  at  the  R

2

/R

3

boundary,  is  estimated  to  span  a  minimum  of  260 kyr,
which  corresponds  to  the  duration  of  MNN19e  Biozone.

The  results  of  the  quantitative  study  on  benthic  fora-

minifers  are  reported  in  Fig. 5  and  Table 2.

The  benthic  content  of  the  R

1

  unit  is  characterized  by

consistent  percentages  of  Cibicides  lobatulus,  C.  reful-
gens,  Asterigerinata  planorbis
,  Elphidium  spp.,  Hanzawa-
ia  rhodiensis
  and  Angulogerina  angulosa  (Fig. 5,  samples
SC3  and  SC8)  which  define  an  upper  circa-littoral  envi-
ronment  (inferred  paleobathymetry  50—100 m;  Table 2).
The  presence  of  specimens  indicative  of  a  much  deeper
environment,  such  as  Planulina  ariminensis,  Cassidulina
carinata
,  Oridorsalis  umbonatus,  Cibicidoides  kullember-
gi
,  is  recorded  within  almost  all  the  examined  samples.
Such  species  may  derive  from  the  erosion  of  the  Trubi  For-
mation,  for  which  an  epibathyal  environment  has  been  in-
ferred  (Violanti  et  al.  1987).

The  benthic  association  of  the  R

2

  unit  differs  from  the

previously  described  for  the  lower  abundance  and  specific
diversity,  and  for  the  worse  degree  of  preservation.  Shallow
water  species  such  as  Elphidium  crispum  and  Ammonia  spp.
defines  an  infra-littoral  environment  (inferred  paleobathym-
etry  0—50 m;  Table 2)  (Fig. 5,  samples  SC9  and  SC22).  The
benthic  assemblages  of  the  R

2

  unit  at  Sottocastello  (Fig. 5,

samples  ST11  and  ST15)  suggest  a  slightly  deeper  environ-
ment,  due  to  the  scarcity  of  the  Ammonia  group.

The  benthic  foraminifers  of  the  R

3

  unit  is  composed  of

common  Cassidulina  carinata,  C.  crassa  and  Globocassi-
dulina  subglobosa
  and  subordinate  Melonis  spp.,  Uvigeri-
na  peregrina  
and  Sphaeroidina  bulloides  (Fig. 5,  sample
RM3).  Sporadic  specimens  of  Planulina  ariminensis,  Hoe-
glundina  elegans
  and  Hyalinea  baltica  are  also  recorded.
This  assemblage  defines  a  lower  circa-littoral—upper  epi-
bathyal  environment  (Table 2).  According  to  Sgarrella  &
Moncharmont  Zei  (1993)  such  an  association,  with  abun-
dant  Cassidulina  spp.  and  Globocassidulina  subglobosa  is
referable  to  a  depth  interval  between  120  and  350 m.  Shal-
low-water  forms  are  considered  to  be  displaced  from  the
older  substratum  or  from  coeval  marginal  areas.

Sedimentology  of  the  Rometta  Succession

The  facies  association  was  subdivided  into  seven  sedi-

mentary  types  (Table 3),  characterized  by  different  later-
al/vertical  distributions.

The  R

1

  unit

The  Middle  Pliocene  R

1

  unit,  up  to  20 m  thick,  consists

of  alternating  grey  silty  marls  and  sandstones  (see  Sot-

background image

76

DI STEFANO, LONGHITANO and SMEDILE

tocastello  section).  It  is  bounded  at  the  base  by  an  erosion-
al  unconformity,  cutting  the  bedrock  down  to  the  Messini-
an  evaporites  (Fig. 6A).

The  R

1

  unit  crops  out  N  of  Rometta  (Sottocastello  sec-

tion)  and  E  of  Pizzo  Motta  area  (San  Cono  section).

The  sediments  consist  of  fine-  to  medium-grained  sand

beds  interbedded  with  massive,  bioturbated  and  sparsely
fossiliferous  silty  clays  (facies  R1a,  see  Fig. 6B).  Sand
beds  are  characterized  by  a  gently  undulating  low-angle,

current  ripples  cross-lamination.  They  are  up  to  30—40 cm
thick,  have  sharp  bases  and  may  pass  upward  into  silty  to
very  fine-grained  silty  sands.

The  top  of  the  unit  is  characterized  by  a  20—30 cm  thick

key  bed  (Fig. 6C)  of  massive  reddish  silts,  which  can  be
traced  through  all  the  studied  localities.

This  unit  is  interpreted  as  storm-dominated  offshore  sed-

iments  deposited  below  the  storm  wave  base  in  an  open
marine  setting.  The  claystones  represent  the  distal  deposi-

Table 1: List of planktonic foraminifers and calcareous nannofossils identified in the Plio-Pleistocene units of the Rometta Succession.
Biostratigraphic  and  chronostratigraphic  attribution.

background image

77

SEDIMENTATION AND TECTONICS IN A STEEP SHALLOW—MARINE DEPOSITIONAL SYSTEM (ITALY)

tion  of  suspended  fines,  while  the  planar-  and  rippled-lam-
inated  sandy  horizons  correspond  to  the  record  of  frequent
storm-fair  weather  sequences  described  in  offshore  envi-
ronments  by  Johnson  &  Baldwin  (1986).

The  R

2

  unit

The  Upper  Pliocene-Lower  Pleistocene  R

2

  unit,  from  30

to  120 m  thick  (see  San  Cono,  Sottocastello  and  Rometta
sections  in  Figs. 3  and  4),  represents  the  main  volume  of
the  studied  succession.  In  the  Rometta  area  this  unit  shows
its  maximum  thickness  and  overlies  the  R

1

  unit  and  the

oldest  substratum  above  a  sligthly  angular  unconformity.
In  outcrop,  the  unit  dips  at  10º—20º  toward  the  NNE.

Several  facies  have  been  distinguished  on  the  basis  of

sedimentological  characteristics.

The  facies  R2a  consists  of  siliciclastic  normal  graded,

poorly  sorted  and  matrix  supported  granules,  organized
into  1—2 m  thick  tabular  beds,  related  to  massive  grain-
flows  deposits.  This  facies,  cropping  out  mainly  in  the
southernmost  zone  of  the  study  area,  occurs  alternating
with  the  other  facies  along  the  stratigraphic  succession
(Sottocastello  section,  Fig. 6D,E).

The  facies  R2b  is  the  most  common  and  was  subdivided

into  four  subfacies  (R2b

1—4

).  Cross-laminated  (current  rip-

ples)  and  cross-stratified  (dunes)  biocalcarenites  form  the
subfacies  R2b

1

  and  R2b

2

,  respectively  (Fig. 6E,F).  The

dunes  are  sharp-based  and  composed  of  stacked  tabular

cross-sets  up  to  1 m  thick,  with  foresets  inclined  up  to  30º
and  dipping  towards  N10—20  and  N340—360.  Upper  phase
plane  beds  of    laminated  granules  and  pebbles  form  the
subfacies  R2b

3

,  interbedded  with  subfacies  R2b

1

  and

R2b

2

  in  the  northern  area  (see  Sottocastello  section),  and

with  facies  R2a  in  the  southern  area  (San  Cono  section).
Locally,  isotropic  HCS  (Hummocky  Cross-Stratification
sensu  Midtgaard  1996)  of  bioclastic  sands  and  granules
(subfacies  R2b

4

)  occur  with  crests  parallel  to  the  paleo-

shoreline  (Sottocastello  section,  Fig. 7A).  In  the  down-cur-
rent  flank  of  the  HCS,  scour-and-fill  backset  cross-laminae
occur  (Fig. 8A).  The  facies  R2c  is  represented  by  slump
deposits,  1.5 m  thick  and  10—15 m  wide,  occurring  SW  of
Rometta  within  the  facies  R2b  deposits;  this  facies  is
made  up  of  deformed  laminae  of  bioclastic  sands  and
granules  showing  a  direction  of  gravitative  translation  to-
ward  NNE,  obtained  from  the  axis  inclination  of  the  crests
(Fig. 7B).

The  facies  R2d,  consisting  of  10—12 m  thick  debris-flow

channel  fills  comprised  within  the  subfacies  R2b

2

  and

R2b

3

,  occurs  in  the  Sottocastello  area.  Such  deposits  show

a  concave/planar  geometry,  and  are  made  of  chaotic  and
matrix-supported  bioclastic  cobbles  and  boulders,  massive
and  poorly  sorted.  Each  block  contains  traces  of  cross-
lamination,  indicating  a  provenance  from  the  R2b  depos-
its  (Fig. 8B).  The  channel  axes  have  a  NNE-orientation
(Fig. 8C)  and  are  base-marked  by  erosional  surfaces  that
truncate  the  underlying  facies.

Table 2:  Depth-ranges  of  the  main  benthic  foraminifers  identified  in  the  Plio-Pleistocene  units  of  the  Rometta  Succession  and  inferred
paleobathymetry  for  each  unit.

background image

78

DI STEFANO, LONGHITANO and SMEDILE

At  the  south-western  extremity  of  Rometta  village

(Rometta  section),  the  facies  R2b  merges  landwards  into
normal-graded,  up  to  4 m  thick  bioclastic  grain-flow  de-
posits,  containing  intrusive-rock  cobbles  and  fossil  frag-
ments  (facies  R2e

1

,  Fig. 8D);  these  beds  alternate  with  thin

wave-rippled  beds  (facies  R2e

2

,  Fig. 8E).  The  paleocurrent

measurements  develop  towards  the  NE.  These  facies  corre-
late  basinwards  with  the  facies  R2d,  following  a  basal
truncation  surface.

The  facies  association  of  the  R

2

  unit  describes  a  facies

tract  belonging  to  a  ramp-type  shelf,  where  a  beachface
(facies  R2e

and  R2e

2

)  rapidly  passes  into  a  lower  shore-

face,  where  sedimentation  takes  place  below  the  fair-
weather  wave  base.  In  this  setting,  storm-generated  HCS
and  frequent  gravitative  debris-  and  grain-flow  occur.

The  R

3

  unit

The  Middle  Pleistocene  R

3

  unit  forms  the  relief  of  the

highest  Rometta  Hills  (up  to  563 m  a.s.l.)  and  represents
part  of  the  town’s  substrate.  The  unit  consists  of  15—20 m
of  brown  and  grey  mudstones,  and  onlaps  onto  the  R

2

unit,  above  an  erosive  surface.  The  rare  outcrops  of  this
unit  and  the  intense  vegetation  cover  do  not  allow  its  fa-
cies  description  in  detail  (see  Rometta  section  in  Fig. 3).

These  deposits  are  referable  to  an  open  offshore  envi-

ronment.

Depositional architecture and sequence

stratigraphic  interpretation

The  surfaces  bounding  the  R

2

  unit  are  two  unconformi-

ties,  marking  abrupt  changes  in  the  sedimentary  facies  and
in  the  micropaleontological  content.

The  first  lower  slightly  angular  unconformity  (inclined

2º—4º),  separates  the  lower  unit  (R

1

)  from  the  intermediate

unit  (R

2

),  recording  a  stratigraphic  gap  quantified  into  at

least  870 kyr.  The  top  of  the  R

1

  unit  is  marked  by  a  bed  of

reddish  sandstone,  which  is  abruptly  truncated  by  the  first
unconformity.

The  upper  unconformity  separates  the  intermediate  unit

R

2

  from  the  uppermost  unit  R

3

,  and  marks  a  gap  of  at  least

260 kyr;  above  this  irregular  surface,  the  offshore  mud-
stones  of  the  upper  R

3

  unit  develop.

The  R

2

  biocalcarenitic  unit  is  composed  of  a  set  of  at

least  three  high-frequency  sequences,  characterized  by
identical  facies  tracts  and  bounded  by  truncation  bound-
aries.  Along  these  surfaces,  a  basinward  shifting  of  the  fa-
cies  is  evident.

Each  high-frequency  sequence  shows  an  aggradational-

to-progradational  type  architecture  and  indicates  that  the
sedimentation  developed  during  a  relative  rise  and    still-
stand  of  the  sea  level.  The  occurrence  of  erosional  surfaces
of  marine  regression  bounding  each  high-frequency  se-
quence  indicate  a  relative  sea-level  fall.

Therefore,  the  stratigraphic  arrangement  of  the  com-

posed  R

2

  unit  may  suggest  that  the  sedimentation  oc-

curred  during  a  falling  stage  of  the  relative  sea  level,  but

Table 3:

 S

edimentary 

facies 

association 

of 

the 

Rometta 

Succession. 

R

1

R

2

R

3

 are 

the 

recognized 

unconformity 

bounded 

units.

background image

79

SEDIMENTATION AND TECTONICS IN A STEEP SHALLOW—MARINE DEPOSITIONAL SYSTEM (ITALY)

the  relationship  between  the  lower  and  upper  units  does
not  confirm  this  hypothesis.

Forced  regressive  deposits  are  characterized  by  down-

ward-stepping  depositional  architectures  and  by  a  relative
stratigraphic  continuity  with  the  lowermost  highstand  de-
posits,  according  to  the  segment  of  the  relative  sea-level
curve  to  which  it  refers.  After  the  beginning  of  the  sea-lev-
el  drop,  the  definitive  fall  produces  a  sequence  boundary,

marking  the  top  of  the  FSST  (Falling  Stage  Systems  Tract
of  Plint  &  Nummedal  2000;  Posamentier  &  Morris  2000).

In  the  case  of  the  R

2

  unit,  this  fundamental  stratigraphic

condition  is  not  respected.  The  lowermost  R

1

  unit  is  com-

posed  of  sediments  of  open  marine  environments,  but  are
bounded  at  the  top  by  an  erosional,  gently  angular  uncon-
formity,  that  signs  a  deep  stratigraphic  gap  with  the  overly-
ing  R

2

  unit.  Nevertheless  the  abrupt  transition  at  the  R

1

/R

2

Fig. 5. Histograms indicating the percentages of the different species within the benthic foraminiferal association in selected samples.

background image

80

DI STEFANO, LONGHITANO and SMEDILE

boundary  shows  a  shallowing,  regressive  trend  of  the  sedi-
mentary  facies  (from  offshore  transition  to  shoreface),  the
hiatus  between  these  two  adjacent  environments  repre-
sents  a  sequence  boundary  that  can  be  interpreted  as  the
effect  of  a  transgression  rather  than  a  regression.

Consequently,  the  R

2

  unit  must  be  interpreted  in  a  dif-

ferent  way.

To  justify  the  stratigraphic  organization  of  the  Rometta

Succession,  with  special  emphasis  on  the  R

2

  unit,  a  new  rel-

ative  curve  of  the  sea-level  changes  must  be  reconstructed,

Fig. 6.  Outcrop  photographs  of  the  R

1

  and  R

2

  units  near  Rometta.  A  –  Erosion  along  the  lower  surface  of  the  R

1

  unit,  lying  above  the

Messinian evaporites. B – Surface bounding the Middle Pliocene R

1

 unit and the Plio-Pleistocene R

2

 unit; note the low-angle angular un-

conformity (Sottocastello section). C – Detail of B; note the bed occurring on top of the R

1

 unit, used as key bed for stratigraphic correla-

tions. D – Massive siliciclastic beds (R2a facies) alternating with cross-stratified beds (R2b facies, San Cono section). E – Massive siliciclastic
beds (R2a facies) alternating with ripple- and dune-bedded biocalcarenitic beds (R2b

1

 and R2b

2

 facies respectively), belonging to R

2

 unit (San

Cono section). F – Alternating R2b

1

, R2b

2, 

R2b

facies (San Cono section); note the uni-modal direction (N-trending) of foresets.

considering  that  the  sedimentation  probably  occurred  dur-
ing  a  stage  of  late  sea-level  rise  and  consequent  highstand,
combining  the  high-frequency  eustatic  oscillations  with
the  effect  of  a  tectonic  uplift  of  the  area.

In  fact,  if  a  strong  linear  uplift  trendline  is  superimposed

to  the  medium-frequency  eustatic  curve  during  a  still-
stand,  the  resulting  tendency  (relative  curve)  is  a  falling
line  that  expresses  a  relative  fall  of  the  sea  level.  If  we  con-
sider  that  the  sea-level  highstand  was  probably  character-
ized  by  high-frequency  sea-level  oscillations,  the  resulting

background image

81

SEDIMENTATION AND TECTONICS IN A STEEP SHALLOW—MARINE DEPOSITIONAL SYSTEM (ITALY)

Fig. 7.  Road-cut  along  the  Sottocastello  section.  A  –  Example  of  isotropic  hummocky  cross-stratified  (HCS)  bed  within  the  R

2

  unit;  the

direction of the paleo-flow is from left to the right. The crests of HCS are parallel to the paleo-shoreline. See detail in the box in figure 8A.
B  –  Interval  of  the  San  Cono  section  showing  spectacular  slump  deposits.  The  crests  of  the  deformed  laminae  indicate  the  direction  of
gravitative  movement  (paleo-dip).

effect  is  a  composite  falling  curve  of  the  relative  sea  level
(Fig. 9,  inset).

During  the  sedimentation  of  the  R

2

  biocalcarenites,  a

tectonic  uplift  of  the  coastal  sector  may  have  occurred
contemporaneously  to  high-frequency  eustatic  oscilla-
tions.  The  combined  effect  of  the  tectonics  and  eustatism
may  have  produced  abrupt  basinward-shifting  of  the  fa-
cies,  simulating  an  apparent  fall  of  the  sea-level.  During
the  high-frequency  oscillations,  the  relative  sea-level  fall,
constrained  the  entire  system  to  sweep  basinwards.  In  this
situation,  mass-movement  processes  were  favoured  (Posa-
mentier  &  Morris  2000),  resulting  in  the  formation  of
channel  complexes  along  the  regressive  surfaces  (Fig. 9).

The  occurrence  of  syndepositional  unconformities  bound-

ing  the  minor  R

2

  sequences  and  the  progressive  basinward

shifting  of  the  facies  tract  provides  evidence  that  uplift
was  active  at  least  from  the  Late  Pliocene.  Considering  the
late  Gelasian-Emilian  age  of  the  R

2

  unit  (about  700 ka)

and  the  topographic  heights  at  which  it  is  preserved  near
Rometta  (about  500 m  a.s.l),  an  average  uplift  rate  on  the
order  of  0.7 mm ·kyr

—1

  can  be  estimated  for  this  part  of  the

Tyrrhenian  paleocoast  since  late  Late  Pliocene.

At  the  end  of  the  deposition  of  the  R

2

  unit  (relative  sea-

level  highstand),  the  subsequent  sea-level  drop  produced
a  truncation  surface,  representing  the  base  of  a  younger  se-
quence  (sequence  boundary).  The  absence  of  any  traces  of

continental  deposits  does  not  confirm  the  exposure  of  the
unit  during  the  sea-level  fall.

Thus,  the  R

1

—R

3

  units  represents  three  incomplete  depo-

sitional  sequences,  deposited  within  a  very  active  geolog-
ical  setting,  where  the  tectonics  played  a  fundamental  role
in  the  control  of  sedimentation.

The  lower  R

1

  unit  represents  the  highstand  systems  tract

(HST)  of  the  oldest  depositional  sequence.  The  intermediate
R

2

  unit  is  the  HST  of  a  new  depositional  sequence,  which

developed  during  a  period  of  tectonic  uplift.  The  TST
(Transgressive  Systems  Tract)  is  probably  recorded  only
by  the  ravinement  surface  marking  the  top  of  the  R

1

  unit.

The  set  of  minor  sequences  forming  the  HST  (R

2

  unit),  rep-

resents  the  sedimentary  record  of  the  sum  of  the  tectonic  up-
lift  and  the  sea-level  high-frequency  oscillations  during  a
phase  of  stillstands  (Fig. 9,  inset).

The  influence  of  uplift  in  controlling  small-scale  se-

quence  development  is  also  recognizable  in  the  volumetric
development  of  individual  systems  tracts  and  in  the  control
exercised  on  the  sequence  arrangement.  This  characteristic
is  also  very  frequent  near  continental  margins,  where  the
tectonics  were  strongly  active  during  sedimentation,  impos-
ing  its  influence  on  the  smaller  time  scale  high-frequency
eustatic  oscillations  (e.g.  Cantalamessa  &  Di  Celma  2004).

The  stratigraphic  gap  of  at  least  870 kyr  recognized  at

the  R

1

/R

2

  sequence  boundary  is  therefore  interpreted  as

background image

82

DI STEFANO, LONGHITANO and SMEDILE

Fig. 8. Outcrop photographs of the R

2

 and R

3

 units. A – Detail of the figure 7A; here the down-current flank of the HCS is partially scoured and

filled by backset laminae; this process is related to supercritical flows, producing vortex migrating up-current. B – Detail of the channel fill de-
posits (R2d facies); note the tabular lamination within the block in the centre of the picture (Sottocastello section). C – Roadcut showing a trans-
versal  section  of  a  channelfill  deposits  (R2d  facies);  the  dotted  arrow  indicates  the  translation  direction  (Sottocastello  section).  D  –  Proximal
coarse-grained facies of the R

2

 unit; each single bed, 1—2 m thick, is made of normal-graded massive biocalcarenites (R2e

1

) alternating with wave

rippled thin beds (R2e

2

 facies, Rometta section). E – Wave ripples of the R2e

2

 facies. F – Massive and normal-graded (arrows) biocalcarenites

of the R2e

1

 facies, intercalated with the thin horizons of the R2e

2

 facies; note the abundance of bioclasts in the upper bed.

the  result  of  an  Early—Middle  Pliocene  phase  of  tectonic
uplift;  the  reddish  fine  level  occurring  on  top  of  the  R

1

  unit

can  be  regarded  as  a  condensed  level,  deposited  during
the  sea-level  stillstand  that  preceded  the  beginning  of  the
first  sea-level  drop.

The  absence  of  any  traces  of  subaerial  exposure,  that  may

form  during  the  sea-level  lowstand  and  usually  characteriz-
es  the  top  of  a  HST,  may  be  related  to  erosion  during  the
subsequent  sea-level  rise  and  identifies  such  a  surface  as  a
transgressive  erosion  surface  (Walker  &  Plint  1992;  Hunt  &

Tucker  1995).  The  hypothetical  lowstand  systems  tract  de-
posits  of  the  depositional  sequence  and  the  subsequent  ear-
ly  TST  have  to  be  searched  basinwards  (i.e.  to  the  north),  in
a  presently  down-faulted  area  partially  covered  by  the  Ho-
locene  coastal  plain  sediments  of  the  Tyrrhenian  shoreline.

The  main  part  of  the  R

3

  depositional  sequence  (TST)  de-

veloped  in  a  sector  far  from  the  study  area,  near  the  coastal
areas;  in  fact,  NW  of  Rometta,  the  Middle  Pleistocene
“Argille  di  Spadafora”  Formation  (Auct.)  represents  the
early  TST  of  the  sequence  and  is  referable  to  the  R

3

  unit

background image

83

SEDIMENTATION AND TECTONICS IN A STEEP SHALLOW—MARINE DEPOSITIONAL SYSTEM (ITALY)

Fig. 9. Bi-dimensional reconstructed section across the Rometta Succession. The whole succession is the result of the superimposition of three,
third-order depositional sequences. The R

1

 unit is the top of a HST belonging to the oldest sequence. The top of the R

1

 unit, represents a ra-

vinement surface, on which the HST of the R

2

 unit aggrades. The R

2

 unit is composed of a set of simple high-frequency sequences, bounded

by regressive surfaces of marine erosion. The LST may be deposited in a position too far to be recognized in the study area (basinward). The
subsequent relative sea-level rise forms a late TST, onlapping onto a new transgression surface (top of the R

2

 unit). The R

3

 unit occurring on

top of the section and forming the highest Rometta Hill, can be interpreted as the whole TST + HST, in which the occurrence of a maximum
flooding surface can be supposed. The combined influence of the high-frequency eustatism and the tectonic uplift produces the sedimentation
of simple sequences within the R

2

 unit, simulating a regressive stratigraphic arrangement of the facies (inset; see text for further details).

cropping  out  at  Rometta.  The  R

3

  unit  is  here  interpreted  as

the  late  TST + HST;  our  stratigraphic  resolution  of  the  R

3

unit  does  not  allow  us  to  identify  the  maximum  flooding
surface  separating  these  two  systems  tracts  (Fig. 9).  The
deposition  of  the  offshore  mudstones  of  the  R

3

  unit

records  a  strong  and  sudden  tectonic  subsidence,  responsi-
ble  for  the  deepening  of  the  sedimentary  basin.

Above  this  sequence,  not  recognizable  in  the  outcrop

near  Rometta  but  occurring  elsewhere  in  NE  Sicily,  a
younger  prograding  regressive-system  develops  (Middle—
Late  Pleistocene  “Ghiaie  di  Messina”  Formation  (Auct.)
(see  coastal  areas  in  Fig. 1).

Depositional and paleogeographical setting of R

2

 unit

The  depositional  architecture  of  the  R

2

  unit,  does  not

show  a  ‘traditional’  progradational  geometry  (i.e.  clino-
forms  or  basal  downlapping  surfaces  at  outcrop-scale  of  ob-
servation).  The  absence  of  prograding  architectures  is
typical  of  depositional  settings  characterized  by  a  sea-floor
gradient  too  steep  to  provide  a  stable  substrate  for  prograd-
ing  deposits  (e.g.  ramp-type  inner  shelf,  e.g.  Plint  &  Norris
1991  and  references  therein).

The  main  component  of  the  R

2

  unit  consists  of  bioclasts

represented  by  skeletal  remains  of  mainly  epifaunal  organ-

isms  (pectinids,  ostreids  and  corals).  The  benthic  foramin-
iferal  association  and  the  sedimentary  facies  association
indicate  that  deposition  took  place  on  the  inner-middle
ramp-type  shelf,  not  deeper  than  50—80 m.

Observing  the  S-to-N-longitudinal  facies  tract  of  the

R

2

  unit  (Fig. 10),  the  system  rapidly  evolves  seaward  from

beachface  coarse-grained  facies  (R2e

1—2

,  estimated  paleo-

bathymetry:  1—5 m),  to  lower  shoreface  cross-bedded  bio-
calcarenites  (R2a—d,  estimated  paleobathymetry:  from  30
to  50 m),  suggesting  a  reflective-type  high-gradient  paleo-
bottom-profile  (Orton  &  Reading  1993),  characterized  by
a  ‘resonant  domain’  of  a  steep  beach  face  zone,  in  which
the  oscillatory  wave  motion  reworks  the  sediment.

These  features,  recognizable  in  each  single  point  where

the  succession  was  studied,  suggest  that  deposition  oc-
curred  on  a  ramp-type  depositional  system  (Plint  &  Norris
1991),  characterized  by  the  quick  deepening  of  the  sea-floor
below  the  fair-weather  wave  base.

This  character  is  documented  by  three  main  features:  (i)  the

total  absence  of  wave-influenced  transitional  beachface-to-
shoreface  facies,  typical  instead  of  a  slow-shoaling  dissipa-
tive  coastal  domain,  (ii)  the  occurrence  of  several  mass-flow
deposits  (slumps  and  debris-filled  channel  complexes),  as-
sociated  with  a  high-gradient  bottom  profile,  and  (iii)  the
presence  of  shore-normal  oriented  HCS-bedded  horizons,
associated  with  sedimentary  structures  (backset  laminae)

background image

84

DI STEFANO, LONGHITANO and SMEDILE

Fig. 10. Facies tract obtained from the longitudinal correlation of sedimentary types recognized within the R

2

 unit. This typical facies dis-

tribution  suggests  a  ramp-type  inner  shelf  depositional  setting,  where  the  high-gradient  paleo-bottom  profile  inhibits  a  shoreface  develop-
ment that abruptly merges into the deepest deposits.

Fig. 11. Paleogeographical reconstruction during the time of deposition of the R

2

 unit. The uni-modal N-directed cross-bedded biocalcarenites

(see  rose  diagram)  are  interpreted  as  the  result  of  the  action  of  seaward-directed  tractive  currents,  favoured  by  the  dynamic  action  of  wind-
driven surficial currents, impacting against a steep coastal cliff, and generating a basinward-directed circulation. The occurrence of siliciclastic
deposits merging laterally with the biocalcarenites is, in contrast, the product of grain-flows shed from a cliffed-lateral western margin.

background image

85

SEDIMENTATION AND TECTONICS IN A STEEP SHALLOW—MARINE DEPOSITIONAL SYSTEM (ITALY)

that  imply  quick  increasing  of  the  flow-velocity,  localized
at  a  paleodepth  of  50—70 m.

These  sedimentary  structures  were  commonly  associated

with  steep-slope  environments  (e.g.  delta  slope,  see  Mas-
sari  1996;  Colella  &  Vitale  1998)  where  flow  acceleration
produces  simultaneous  excavation  and  filling  of  scours  by
landward-dipping  laminae  under  supercritical  flow.  In  our
setting,  these  structures  indicate  a  local  steepening  of  the
paleo-bottom  profile,  due  to  the  increasing  of  the  dip-an-
gle  along  the  HCS  down-current  flank.

The  present-day  dip  displayed  by  the  R

2

  unit  in  the  out-

crop  has  to  be  considered  as  the  sum  of  an  original  deposi-
tional  inclination,  increased  by  subsequent  local  uplift.
Considering  that  the  original  depositional  dip  of  these  fa-
cies  can  be  estimated  at  up  to  5º  (Fig. 10),  and  that  the
present-day  strata  dip  is  of  10º—20º,  the  amount  of  tectonic
tilt  can  be  quantified  as  5º—15º.

The  paleocurrent  directions  measured  on  the  cross-bed-

ded  strata  and  the  axis  trend  of  the  gravitative  flows  show
a  common  NNE-trending  orientation.

This  uncommon  environmental  setting  is  inferred  to  be

connected  to  wind-driven  surficial  currents  (sensu  Swift  et  al.
1983),  impacting  against  a  steep  bottom  profile  and  reflected
to  form  basinward-directed  bottom  currents  (Duke  et  al.
1991).  These  currents  occur  both  in  normal  and  in  high-ener-
gy  phases  of  wave  motion,  producing  different-in-velocity
offshore-migrating  tractive-flows.  During  the  very-high  ener-
gy  stages  (storms),  the  wave  motion  may  interrupt  the  forma-
tion  of  the  orbital  motion  of  currents,  producing  only
reflective/resonant  oscillatory  long-movement,  which  justi-
fies  the  origin  of  HCS  (Harms  et  al.  1982;  Walker  et  al.  1983;
Duke  1990)  in  the  inner  shelf.

Such  a  coastal  setting  can  be  compared  to  the  present

Tyrrhenian  coast  of  NE  Sicily,  characterized  by  analogous
morphological  conditions  (Gamberi  &  Marani  2006);  fur-
thermore,  the  lateral  extension  of  the  biocalcarenitic  unit
and  the  occurrence  of  the  interfingered  siliciclastic  grain-
flow  deposits  deriving  from  a  western  (lateral)  margin  of
the  area,  suggest  the  paleogeographical  setting  of  a  ‘semi-
enclosed  gulf’  or  embayment  (Fig. 11).

Conclusion

A  detailed  stratigraphic  analysis  was  performed  on  the

NE  Sicily  Pliceneo-Pleistocene  succession,  cropping  out
in  the  key  area  of  Rometta,  which  provided  sedimentolog-
ical,  biostratigraphic  and  paleobathymetric  data.

Three  sedimentary  units  (R

1

,  R

2

  and  R

3

)  form  the  suc-

cession,  respectively  Middle  Pliocene,  Late  Pliocene-Ear-
ly  Pleistocene  and  Middle  Pleistocene  in  age.  They  are
separated  by  two  main  angular  unconformities,  which
mark  important  changes  in  lithological  characters,  biogen-
ic  content,  depositional  environments  (from  offshore  tran-
sition  to  shoreface  to  open  offshore  again),  and  are
accompanied  by  two  main  sedimentary  gaps  spanning  at
least  870  and  260 kyr  respectively.

A  sequence  stratigraphy  interpretation  suggest  that  the

Rometta  Succession  is  composed  by  the  superimposition  of

three  incomplete,  tectonically-enhanced,  third-order  depo-
sitional  sequences.    The  lower  R

1

  unit  forms  the  topmost  of

a  late  TST + HST  of  a  Middle  Pliocene  depositional  se-
quence,  deeply  eroded  by  a  subsequent  first  sea-level  drop.
During  the  subsequent  transgression,  a  younger  deposition-
al  sequence  evolves,  onlapping  the  R

2

  unit  sediments  onto

a  ravinement  surface  (top  of  the  R

1

  unit)  and  forming  a  HST

in  the  Rometta  area.  The  internal  organization  of  the  R

2

HST  simulates  a  Falling  Stage  Systems  Tract  (Hart  &  Long
1996;  Plint  &  Nummedal  2000),  since  it  is  composed  by  a
set  of  high-frequency  minor  sequences,  separated  by  erosive
surfaces  showing  a  basinward  shift  of  the  facies  tract.

The  set  of  minor  sequences  record  the  interaction  be-

tween  high-frequency  oscillations  of  the  sea  level  under
the  influence  of  the  coastal  tectonic  uplift,  during  which
the  coastal  systems  prograded  along  a  steep  sea  floor.

The  mudstone  of  the  R

3

  unit,  onlapping  the  topmost

bounding  surface  of  the  HST  belonging  to  the  R

unit,  has  to

be  interpreted  as  the  whole  late  TST + HST  of  the  youngest
sequence,  closing  a  new  cycle  of  relative  sea-level  change.

The  R

2

  unit  does  not  show  prograding  surfaces,  com-

monly  associated  with  various  examples  of  coastal  sys-
tems  developing  during  relative  sea-level  still-stands;  the
absence  of  prograding  architectures  is  typical  of  deposi-
tional  settings  characterized  by  a  very  steep  sea-floor  gra-
dient,  where  clinoforms  cannot  develop.

In  this  framework  the  R

2

  unit  represents  the  HST  of  a

NNE-developing  depositional  sequence,  whose  distal
counterpart  (LST + TST)  has  been  down-dropped  by  recent
normal  faults  and  is  presently  covered  by  the  Holocene
coastal  sediments  of  the  northern  Sicilian  shoreline.

The  lithofacies  of  the  R

2

  unit,  represented  by  shoreface

beds  and  cross-stratified  ramp-type  shelf  deposits,  identifies
a  reflective-type  high-gradient  coastal  domain.  The  steep
gradient  favoured  the  generation  of  mass-flow  deposits,
translating  basinward.  The  ramp-type  cross-stratified  depos-
its  form  a  set  of  strata  in  which  a  variety  of  tractive  struc-
tures  occur,  denoting  the  action  of  medium  to  high  velocity
uni-directional  basinward-directed  flows.  The  latter  may  de-
rive  from  the  influence  of  wind-driven  surficial  water  move-
ments  that,  directed  and  impacting  against  a  steep  sea-cliff,
generated  basinward-directed  backflows.

Acknowledgments:  We  are  grateful  to  Prof.  Diego  Puglisi
(University  of  Catania),  Prof.  Luisa  Sabato  (University  of
Bari)  and  Assoc.  Prof.  Jozef  Michalík  for  the  accuracy  in
revising  the  manuscript.  Discussions  with  Dr.  Pierpaolo
Guarnieri  (University  of  Catania)  on  regional  geology
were  very  productive.  We  are  also  grateful  to  Dr.  Marcello
Tropeano  (University  of  Bari)  for  the  precious  suggestions
on  sequence  stratigraphy  interpretations.  This  research
was  supported  by  “Ateneo  Grants  (ex  60 %—2003—/2005)”
to  Agata  Di  Stefano  and  Fabio  Lentini.

References

Amodio  Morelli  L.,  Bonardi  G.,  Colonna  V.,  Dietrich  D.,  Giunta

G.,  Ippolito  F.,  Liguori  V.,  Lorenzoni  S.,  Paglionico  A.,  Per-

background image

86

DI STEFANO, LONGHITANO and SMEDILE

rone V., Piccarreta G., Russo M., Scandone P., Zanettin Loren-
zoni E. & Zuppetta A. 1976: The Calabria-Peloritani Arc with-
in  the  Apenninian-Maghrebian  orogen.  Mem.  Soc.  Geol.  Ital.
17,  1—60  (in  Italian).

Barrier  P.  1987:  Stratigraphie  des  depôts  pliocènes  et  quaternaires

du Detroit de Messine (Italie). Doc et Trav IGAL 11, 59—81.

Cantalamessa  G.  &  Di  Celma  C.  2004:  Sequence  response  to  syn-

depositional  regional  uplift:  insights  from  high-resolution  se-
quence stratigraphy of late Early Pleistocene strata, Periadriatic
Basin, central Italy. Sed. Geol. 164, 283—309.

Cita  M.B.  1975:  Planktic  foraminiferal  biozonation  of  the  mediter-

ranean  Pliocene  deep  sea  record:  a  revision.  Riv.  Ital.  Paleont.
Stratigr.
  81,  527—544.

Cita M.B., Rio D., Hilgen F., Castratori D., Lourens L. & Vergerio

P.P.  1996:  Proposal  of  the  global  boundary  stratotype  section
and  point  (GSSP)  of  the  Piacenzian  stage  (Middle  Pliocene).
International  Union  of  Geological  Sciences,  International
Commission  on  Stratigraphy  (Subcommission  on  Neogene
Stratigraphy),  1—14.

Colella  A.  1995:  Sedimentation,  deformational  events  and  eustacy

in  the  Perityrrhenian  Amantea  Basin:  preliminary  synthesis.
Giornale  di  Geologia  57,  179—193.

Colella  A.  &  D’Alessandro  A.  1988:  Sand  waves,  Echinocardium

traces  and  their  bathyal  depositional  setting  (Monte  Torre  Pa-
leostrait,  Plio-Pleistocene,  southern  Italy).  Sedimentology  35,
219—237.

Colella A. & Vitale F.P. 1998: Eustacy, tectonics and their controls

on  the  depositional  patterns  of  clinostratified  shoreface  car-
bonates  (late  Pliocene,  Sicily).  In:  Colella  A.  (Ed.):  Society  of
economic  paleontologists  and  mineralogists  research  Confer-
ence, strata and sequence on shelves and slopes, Catania, Italy.
Excursion  Guidebook,  27—69.

Di  Stefano  A.  &  Lentini  R.  1995:  Stratigraphic  reconstruction  and

paleotectonic  significance  of  the  Plio-Pleistocene  deposits  of
the  Tyrrhenian  margin  between  Villafranca  Tirrena  and  Faro
villages  (NE  Sicily).  Studi  Geologici  Camerti,  Spec.  Vol.  2,
219—237  (in  Italian).

Duke  W.L.  1990:  Geostrophic  circulation  on  shallow  marine  tur-

bidity  currents?  The  dilemma  of  palaeoflow  patterns  in  storm-
influenced  prograding  shoreline  systems.  J.  Sed.  Petrology,
60,  870—883.

Duke W.L., Arnott R.W.C. & Cheel R.J. 1991: Shelf sandstones and

hummocky  cross-stratification:  new  insights  on  a  stormy  de-
bate.  Geology  19,  625—628.

Finetti I. & Del Ben A. 1996: Geophysical study of the Tyrrhenian

opening.  Bollettino  di  Geofisica  Teorica  e  Applicata  28,  110,
75—156.

Gamberi  F.  &  Marani  M.  2006:  Interland  geology  and  continental

margingrowth:  the  case  of  Gioia  Basin  (southeastern  Tyrrhe-
nian Sea). In:  Moratti  G. &  Chalouan  A.  (Eds.):  Tectonics  of
the  Western  Mediterranean  and  North  Africa.  Geol.  Soc.
Spec.  Publ.
  262,  349—364.

Giunta Ilaqua M. 1956: Calabrian Foraminifera of Rometta (Messi-

na). Riv. Ital. Paleont. Stratigr. 62, 4, 224—237 (in Italian).

Guarnieri  P.  &  Carbone  S.  2003:  Geologic  arrangement  and  mor-

pho-structural  lineages  of  the  Plio-Quaternary  sedimentary  ba-
sins  of  southern  Tyrrhenian.  Boll.  Soc.  Geol.  Ital.  122,
377—386  (in  Italian).

Harms  J.C.,  Southard  J.B.  &  Walker  R.G.  1982:  Structures  and  se-

quences  in  clastic  rocks.  Soc.  Econ.  Paleont.  and  Mineralo-
gists
Short Course 9.

Hunt  D.  &  Tucker  M.E.  1995:  Stranded  parasequences  and  the

forced regressive wedge systems tract: deposition during base-
level  fall-reply.  Sed.  Geol.  95,  147—160.

Jorissen  F.J.  1987:  The  distribution  of  benthic  Foraminifera  in  the

Adriatic Sea. Mar. Micropal. 12, 21—48.

Johnson H.D. & Baldwin C.T. 1986: Shallow siliciclastic seas. Sed.

Environments  and  Facies,  2

nd

  edition, 229—282.

Lentini F., Carbone S. & Catalano S. 1994: Main structural domains of

the  central  Mediterranean  region  and  their  tectonic  evolution.  Bol-
lettino di Geofisica Teorica e Applicata
, 36, 141—144, 103—125.

Lentini  F.,  Carbone  S.,  Catalano  S.,  Di  Stefano  A.,  Gargano  C.,

Romeo M., Strazzulla S. & Vinci G. 1995: Sedimentary evolu-
tion  of  basins  in  mobile  belts:  examples  from  tertiary  terrige-
nous  sequences  of  the  Peloritani  Mts  (NE  Sicily).  Terra  Nova
7,  2,  161—170.

Lentini F., Catalano S. & Carbone S. 2000: Geological map of Mes-

sina province (NE Sicily) 1 : 50,000, S.El.Ca., Florence.

Massari  F.  1996:  Upper-flow-regime  stratification  types  on  steep-

face,  coarse-grained,  Gilbert-type  progradational  wedges
(Pleistocene, southern Italy). J. Sed. Res. 66, 364—375.

Midtgaard  H.H.  1996:  Inner  shelf  to  lower-shoreface  hummocky

sandstones  bodies  with  evidence  for  geostrophic  influenced
combined flow, lower Cretaceous, west Greenland. J. Sed. Res.
66,  2,  343—353.

Murray  J.W.  1991:  Ecology  and  palaeoecology  of  benthic  fora-

minifera.  Longman  Scientific  &  Technical,  Longman,  Har-
low,  1—397.

Ogniben L. 1960: Explicative notes of the Geological scheme of  NE

Sicily. Riv. Mineraria Siciliana 64—65, 183—212 (in Italian).

Orton G.J. & Reading H.G. 1993: Variability of deltaic processes in

terms  of  sediment  supply,  with  particular  emphasis  on  grain
size.  Sedimentology  40,  475—512.

Parker  F.L.  1958:  Eastern  Mediterranean  Foraminifera.  Reports  of

the Swedish Deep Sea Expedition 8, 2, 4, 217—283.

Perès  J.M.  &  Picard  J.  1964:  Nouveau  manuel  de  Bionomie

benthique  de  la  mer  Mediterranée.  Rec.  Trav.  Station  Marine
d’Endoume
  31,  47,  1—137.

Plint A.G. & Norris B. 1991: Anatomy of a ramp margin sequence:

Facies  successions,  paleogeography  and  sediment  dispersal
patterns  in  the  Muskiki  and  Marshy  bank  formation,  Alberta
Foreland Basin. Bull. Canad. Petrol. Geol. 39, 18—42.

Plint  A.G.  &  Nummedal  D.  2000:  The  falling  stage  systems  tract:

recognition  and  importance  in  sequence  stratigraphic  analysis.
In:  Hunt  D.  &  Gawthorpe  R.  (Eds.):  Sedimentary  response  to
forced  regression.  Geol.  Soc.,  Spec.  Publ.  172,  1—17.

Pomar L. & Tropeano M. 2001: The Calcarenite di Gravina Forma-

tion  in  Matera  (southern  Italy):  New  insights  for  coarse-
grained,  large-scale,  cross-bedded  bodies  encased  in  offshore
deposits. AAPG Bullettin 85, 4, 661—689.

Posamentier H.W. & Morris W.R. 2000: Aspects of stratal architec-

ture of forced regressive deposits. In: Hunt D. & Gawthorpe R.
(Eds.):  Sedimentary  response  to  forced  regression.  Geol.  Soc.,
Spec.  Publ.
  172,  19—46.

Rio  D.,  Raffi  I.  &  Villa  G.  1990:  Pliocene-Pleistocene  nannofossil

distribution  patterns  in  the  Western  Mediterranenan.  In:  Kas-
tens  K.A.,  Mascle  J.  et  al.  (Eds.):  Proceedings  of  the  Ocean
Drilling  Project,  Scientific  Results,  Vol.  107.  Ocean  Drilling
Project, College Station
,  TX,  513—533.

Roveri M. & Taviani M. 2003: Calcarenite and sapropel deposition in

the  Mediterranean  Pliocene:  shallow-  and  deep-water  record  of
astronomically driven climatic events. Terra Nova 15, 279—286.

Ruggieri G., Sprovieri R. & Unti M. 1979: The Emilian transgression

of NE Sicily. Boll. Soc. Geol. Ital. 98, 475—482 (in Italian).

Seguenza  G.  1873—1877:  Stratigraphic  study  on  the  Pliocene  for-

mation of southern Italy. Boll. Regio Comitato Geologico, s. I,
4—7  (in  Italian).

Sgarrella F. & Moncharmont Zei M. 1993: Benthic Foraminifera of

Gulf  of  Napples  (Italy):  systematics  and  autoecology.  Boll.
Soc.  Paleont.  Ital.
  32,  2,  145—264.

Sgarrella F., Sprovieri R., Di Stefano E., Caruso A., Sprovieri M. &

Bonaduce  G.  1999:  The  Capo  Rossello  bore-hole  (Agrigento,

background image

87

SEDIMENTATION AND TECTONICS IN A STEEP SHALLOW—MARINE DEPOSITIONAL SYSTEM (ITALY)

Sicily):  cyclostratigraphic  and  paleoceanographic  reconstruc-
tions  from  quantitative  analyses  of  the  Zanclean  foraminiferal
assemblages. Riv. Ital. Paleont. Stratigr. 105, 2, 303—322.

Sprovieri  R.  1992:  Mediterranean  Pliocene  biochronology:  an  high

resolution  record  based  on  quantitative  planktic  foraminifera
distribution.  Riv. Ital. Paleont. Stratigr.  98,  1,  61—100.

Sprovieri R. 1993: Pliocene-early Pleistocene astronomically forced

planktic  foraminifera  abundance  fluctuation  and  chronology
of  Mediterranean  calcareous  plankton  bio-events.  Riv.  Ital.
Paleont.  Stratigr.
  99,  3,  371—414.

Sprovieri R., Di Stefano E., Howell M., Sakamoto T., Di Stefano A.

&  Marino  M.  1998:  Integrated  calcareous  plankton  biostratig-
raphy  and  cyclostratigraphy  at  site  964.  In:  Robertson  A.H.F.,
Emeis K.C., Richter C. & Camerlenghi A. (Eds.): Proceedings
of  the  Ocean  Driling  Program,  Scientific  Result,  Vol.  160.
Ocean Drilling Project, College Station, TX, 155—165.

Swift D.J.P., Figueiredo A.G.J., Freeland G.L. & Oertel G.F. 1983:

Hummocky  cross-stratification  and  megaripples:  a  geological
double  standard?  J.  Sed.  Petrology  53,  1295—1317.

Tropeano  M.  &  Sabato  L.  2000:  Response  of  Plio-Pleistocene

mixed bioclastic-lithoclastic temperate-water carbonate systems
to  forced  regressions:  the  Calcarenite  di  Gravina  Formation,
Puglia,  SE  Italy.  In:  Hunt  D.  &  Gawthorpe  R.L.  (Eds.):  Sedi-
mentary  responses  to  forced  regressions.  Geol.  Soc.  London,

Spec.  Publ.  172,  217—243.

Van  Couvering  J.A.  1997:  Preface:  the  new  Pleistocene.  In:  Van

Couvering  J.A.  (Ed.):  The  Pleistocene  boundary  and  the  begin-
ning of the Quaternary. Cambridge University Press,  xi—xvii.

Van  Morkhoven  F.P.C.M.,  Berggren  W.A.  &  Edwards  A.S.  1986:

Cenozoic  cosmopolitan  deep-water  benthic  foraminifera.  Bul-
letin  des  Centres  de  Recherches  Exploration-Production  Elf-
Aquitaine,  Mém.
  11,  1—421.

Violanti  D.,  Bonfiglio  L.  &  Saccà  D.  1987:  Pleistocene  Foramin-

ifera  and  paleoenvironmental  interpretation  of  Plio-Pleistocene
deposits  outcropping  in  NE  Sicily  (Rometta,  Messina).  Riv.
Ital. Paleont. Stratigr.
 93, 2, 251—286 (in Italian).

Walker  R.G.,  Duke  W.L.  &  Leckie  D.A.  1983:  Hummocky  cross-

stratification:  significance  of  its  variable  bedding  sequences:
discussion. Geol. Soc. Amer. Bull. 94, 1245—1251.

Walker R.G. & Plint A.G. 1992: Wave- and storm-dominated shal-

low marine systems. In: Walker R.G. & James N.P. (Eds.): Fa-
cies  models:  responses  to  sea  level  changes.  Geol.  Assoc.
Canad.
,  Toronto,  219—238.

Wright  R.  1978:  Neogene  paleobathymetry  of  the  Mediterranean

based  on  benthic  foraminifers  from  DSDP  leg  42A.  In:  Kidd
R.B., Worstell P.J., et al. (Eds.): Initial Reports of the deep sea
drilling  project,  Vol.  42,  U.S.  Governments  Printing  Office,
Washington,  837—846.