Large-scale Deformational Systems in the South Polar Layered Deposits (Promethei Lingula, Mars): "Soft-Sediment" and Deep-Seated Gravitational Slope Deformations Mechanisms

Luca Guallini (*), Francesco Brozzetti (**) & Lucia Marinangeli (*)
(*) International Research School of Planetary Sciences, Università d'Annunzio, Via dei Vestini 31, 66100 Chieti Scalo (CH), Italy. (**) Geodynamics and Seismogenesis Laboratory, Università d'Annunzio, Via dei Vestini 31, 66100 Chieti Scalo (CH), Italy.

Sistemi Deformativi a Larga Scala nell'Unità dei "South Polar Layered Deposits" (Promethei Lingula, Marte): Meccanismi di Deformazioni "Soft-Sediment" e Gravitative Profonde di Versante. Lo studio in oggetto è indirizzato all'analisi strutturale e cinematica dell'unità dei "South Polar Layered Deposits" (SPLD) nella regione di Promethei Lingula (PL, parte della calotta polare meridionale di Marte), al fine di ricostruire gli eventi deformativi succedutisi e di determinare (almeno qualitativamente e nei limiti dei dati disponibili) il campo di paleo-stress associato. In particolare, sono qui riportate e descritte le prime evidenze di sistemi deformativi di scala regionale all'interno degli SPLD. Gli eventi deformativi riconosciuti, sovraimposti, sono almeno due (D1 e D2). Il primo è dominato da deformazioni tettoniche, consistenti in ampi piani di faglia trascorrenti e transtensivi (a medio-alto angolo d'immersione), disposti secondo sistemi a cinematica antitetica e delimitanti "shear zones" che mostrano un ampio assortimento di strutture associate, quali faglie normali ed inverse, pieghe asimmetriche di trascinamento, boudinage, ecc. Inoltre, piani di taglio sub-paralleli alla stratificazione sono caratterizzati dalla presenza di boudin asimmetrici sigmoidali e da possibili giunti di taglio "S-C", osservabili alla mesoscala. Tra le altre strutture peculiari, riferibili sempre alla stessa fase deformativa, si riscontrano pieghe tipo convoluta e lobi di carico (strutture tipo "ball and pillow"), che interessano alcuni strati guida della successione. A nostra opinione, il quadro deformativo risultante è riferibile ad una tettonica di superficie tipo "soft-sediment", occorsa durante periodi più temperati del Polo Sud marziano. Il secondo evento deformativo sembra coinvolgere i livelli stratigrafici predeformati dalla tettonica pregressa ed è caratterizzato soprattutto da forze distensive guidate della gravità. La conseguenza è l'attivazione di Deformazioni Gravitative Profonde di Versante (DGPV), delineate da morfostrutture peculiari, quali scarpate, trincee, "bulging", ecc. Tali strutture vengono qui riportate e descritte per la prima volta all'interno di una calotta glaciale. In accordo con la modellistica terrestre, questi lenti collassi gravitativi delle scarpate di PL sono favoriti: 1) dalla presenza di livelli di scollamento (coincidenti con piani di strato sub-orizzontali), lungo cui i margini dell'"icesheet" scivolano; 2) dallo sviluppo di faglie listriche all'interno della massa glaciale, tendenti a raccordarsi verso il basso con i piani di scollamento esistenti. La presenza di sistemi deformativi complessi, quali quelli riportati all'interno dei SPLD, implica necessariamente che, durante il passato, l'"icesheet" fosse caratterizzato da una dinamica diffusa. I conseguenti e presumibili movimenti per "ice-creep" interno e per scivolamento basale possono essere ragionevolmente collegati alla fusione parziale del ghiaccio, dovuta, verosimilmente, a cambiamenti climatici occorsi nella regione polare, probabilmente forzati da variazioni orbitali. Un ultimo importante aspetto riguarda lo stile deformativo delle sequenze stratigrafiche, marcatamente disarmonico. Ciò suggerisce la presenza di variazioni composizionali (singole o ripetute) all'interno dei SPLD. In tal senso, la sequenza, presunta come per lo più composta da una mistura di ghiaccio d'acqua ed impurità insolubili (sedimenti eolici fini), potrebbe essere localmente caratterizzata da un contenuto significativo di clatrati idrati di anidride carbonica.

Climate, Geological Processes, Ices, Mars, Polar Geology, Tectonics