The sedimentological features and the microfacies of the Cassian platforms (Late Ladinian – Early Carnian) of the Dolomites (northeastern Italy) can be studied only on the basis of the so called “Cipit boulders”, that are platform-derived olistoliths and clasts fed to the basin and escaped to the extensive dolomitization affecting the platform limestone. The Punta Grohmann section (Sassolungo, Western Dolomites) is one of the most classical Late Ladinian – Early Carnian basin successions (Wengen and S. Cassiano Formations) of Dolomites in which several levels containing gravity-displaced carbonate olistoliths occur. The carbonate platforms, from which the olistoliths derive, were made up mainly of carbonate mud, interpreted as microbialite, and therefore they can be regarded as “mud mounds” (RUSSO et alii 1997, 1998). Skeletal organisms (Tubiphytes, skeletal cyanobacteria, sphinctozoan sponges, etc.) represent a minor component of the rock (usually less than 10%). On the contrary the composition of Cipit boulders is dominated by the micritic fraction (about 60%), mainly represented by automicrite, with subordinate amounts of micrite interpreted as detrital (allomicrite). The microbialites or automicrites, which may exhibit both dense microcrystalline (aphanitic) or peloidal microfabric, are sometimes organized in stromatolitic laminae or thrombolitic fabric. The organic-induced nature of microbialite was supposed on the base micromorphological evidence and epifl uorescence observations (RUSSO et alii, 1997). To corroborate the microbialitic model of Russo et alii (1997) for the Late Ladinian – Early Carnian platforms buildups, biogeochemical analyses have been carried out on selected samples of carbonate boulders. Fourier Transformed Infra-Red (FT-IR) spectroscopy and Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC-MS) analyses have been performed to confirm the presence of organic matter remains and identify the metabolic signature of bacteria/cyanobacteria. The geochemical characterization of extracted organic matter shows a great prevalence of the aromatic fraction over the aliphatic and carboxylic ones. The FT-IR spectra reveal the presence of stretching C=C vibrations attributable to alkene and/or unsaturated carboxylic acids, that may be synthesized by microbes. GC-MS investigations indicate the presence of extended hopane series, short chain methyl-steranes (C22, C23), straight chain saturated (C14, C16), monounsaturated (C17:1,C18:1), and diunsaturated Cl8-acids, diagnostic of microbial activity. All data confirmed the presence of bacteria/cyanobacteria communities during platform deposition, indicating that microbes have played a prominent role in the genesis of these carbonates. These communities created the chemical conditions that triggered the induced precipitation of great volumes of syndepositionally-cemented automicrites, which stabilized the carbonate bodies controlling their depositional geometries.

Caratterizzazione biogeochimica delle automicriti nei Cipit Boulders delle piattaforme carbonatiche Ladinico-Carniche delle Dolomiti (Italia nord orientale) Le caratteristiche sedimentologiche e le microfacies delle piattaforme Cassiane (Ladinico Superiore – Carnico Inferiore) delle Dolomiti (Italia nord-orientale) possono essere studiate soltanto analizzando i blocchi chiamati “Cipit Boulders”, olistoliti derivanti dal margine superiore della piattaforma carbonatica, sfuggiti alla massiccia dolomitizzazione che ha interessato i calcari di piattaforma. Nella sezione di Punta Grohmann (Sassolungo, Dolomiti Orientali), una delle classiche successioni bacinali Ladinico – Carniche (Formazioni del Wengen e del S. Cassiano) delle Dolomiti, sono presenti diversi livelli a olistoliti carbonatici. Essi testimoniano che la piattaforma da cui derivano era composta principalmente da fango carbonatico, interpretato come microbialite, e può essere classificata come “mud mound” (RUSSO et alii 1997, 1998). Gli organismi scheletrici (Tubifi ti, cianobatteri scheletrici, spugne sfinctozoe, ecc…) rappresentano una componente minore delle rocce (tipicamente inferiore al 10%). Al contrario la composizione dei Cipit Boulders è dominata dalla frazione micritica (circa il 60%), principalmente costituita da automicrite, con la presenza di quantità subordinate di micrite di origine detritica (allomicrite). Le microbialiti o automicriti, che mostrano microtessiture afanitiche o peloidali, sono alcune volte organizzate in lamine stromatolitiche o in grumi trombolitici. La mineralizzazione indotta da fattori biologici nelle microbialiti era già stata ipotizzata sulla base di evidenze micromorfologiche e della presenza di resti di materia organica epifluorescenza (RUSSO et alii 1997). Al fine di confermare la genesi autigena delle micriti e quindi il modello automicritico per le piattaforme carbonatiche del Ladinico Superiore - Carnico Inferiore, sono state condotte analisi biogeochimiche di dettaglio su campioni selezionati di olistoliti. Queste analisi, come la Spettroscopia a Infrarossi in Trasformata di Fourier (FT-IR) e la Gas-Cromatografia associata alla Spettrometria di Massa (GC-MS), sono state eseguite per accertare la presenza di resti di materia organica e per identificare la firma metabolica di comunità di batteri/cianobatteri. La caratterizzazione geochimica della materia organica estratta mostra una grande prevalenza della frazione aromatica rispetto a quella alifatica e carbossilica. Gli spettri FT-IR rivelano la presenza di vibrazioni di stretching C=C attribuibili ad alcheni e/o acidi carbossilici insaturi, che potrebbero essere sintetizzati da attività microbica. Le analisi al GCMS indicano la presenza di una serie estesa di opani, di metil-sterani a catena corta (C22, C23), di acidi carbossilici con catene lineari sature (C14, C16), monoinsature (C17:1, C18:1), e diinsature Cl8, tutti segnali diagnostici di attività microbica. Questi dati confermano la presenza di comunità batteriche/cianobatteriche durante la deposizione dei sedimenti di piattaforma, indicando che i microbi hanno giocato un ruolo prominente nella genesi di questi carbonati. Queste comunità hanno creato le condizioni chimiche che indussero la precipitazione di ingenti volumi di automicrite cementate sin-deposizionalmente, stabilizzando i corpi carbonatici e controllandone le geometrie deposizionali.

Biogeochemical characterization of automicrites building the Cipit Boulders of the Ladinian – Carnian platforms in the Dolomites (northeastern Italy)

Guido A.;MASTANDREA, Adelaide;
2011-01-01

Abstract

Caratterizzazione biogeochimica delle automicriti nei Cipit Boulders delle piattaforme carbonatiche Ladinico-Carniche delle Dolomiti (Italia nord orientale) Le caratteristiche sedimentologiche e le microfacies delle piattaforme Cassiane (Ladinico Superiore – Carnico Inferiore) delle Dolomiti (Italia nord-orientale) possono essere studiate soltanto analizzando i blocchi chiamati “Cipit Boulders”, olistoliti derivanti dal margine superiore della piattaforma carbonatica, sfuggiti alla massiccia dolomitizzazione che ha interessato i calcari di piattaforma. Nella sezione di Punta Grohmann (Sassolungo, Dolomiti Orientali), una delle classiche successioni bacinali Ladinico – Carniche (Formazioni del Wengen e del S. Cassiano) delle Dolomiti, sono presenti diversi livelli a olistoliti carbonatici. Essi testimoniano che la piattaforma da cui derivano era composta principalmente da fango carbonatico, interpretato come microbialite, e può essere classificata come “mud mound” (RUSSO et alii 1997, 1998). Gli organismi scheletrici (Tubifi ti, cianobatteri scheletrici, spugne sfinctozoe, ecc…) rappresentano una componente minore delle rocce (tipicamente inferiore al 10%). Al contrario la composizione dei Cipit Boulders è dominata dalla frazione micritica (circa il 60%), principalmente costituita da automicrite, con la presenza di quantità subordinate di micrite di origine detritica (allomicrite). Le microbialiti o automicriti, che mostrano microtessiture afanitiche o peloidali, sono alcune volte organizzate in lamine stromatolitiche o in grumi trombolitici. La mineralizzazione indotta da fattori biologici nelle microbialiti era già stata ipotizzata sulla base di evidenze micromorfologiche e della presenza di resti di materia organica epifluorescenza (RUSSO et alii 1997). Al fine di confermare la genesi autigena delle micriti e quindi il modello automicritico per le piattaforme carbonatiche del Ladinico Superiore - Carnico Inferiore, sono state condotte analisi biogeochimiche di dettaglio su campioni selezionati di olistoliti. Queste analisi, come la Spettroscopia a Infrarossi in Trasformata di Fourier (FT-IR) e la Gas-Cromatografia associata alla Spettrometria di Massa (GC-MS), sono state eseguite per accertare la presenza di resti di materia organica e per identificare la firma metabolica di comunità di batteri/cianobatteri. La caratterizzazione geochimica della materia organica estratta mostra una grande prevalenza della frazione aromatica rispetto a quella alifatica e carbossilica. Gli spettri FT-IR rivelano la presenza di vibrazioni di stretching C=C attribuibili ad alcheni e/o acidi carbossilici insaturi, che potrebbero essere sintetizzati da attività microbica. Le analisi al GCMS indicano la presenza di una serie estesa di opani, di metil-sterani a catena corta (C22, C23), di acidi carbossilici con catene lineari sature (C14, C16), monoinsature (C17:1, C18:1), e diinsature Cl8, tutti segnali diagnostici di attività microbica. Questi dati confermano la presenza di comunità batteriche/cianobatteriche durante la deposizione dei sedimenti di piattaforma, indicando che i microbi hanno giocato un ruolo prominente nella genesi di questi carbonati. Queste comunità hanno creato le condizioni chimiche che indussero la precipitazione di ingenti volumi di automicrite cementate sin-deposizionalmente, stabilizzando i corpi carbonatici e controllandone le geometrie deposizionali.
The sedimentological features and the microfacies of the Cassian platforms (Late Ladinian – Early Carnian) of the Dolomites (northeastern Italy) can be studied only on the basis of the so called “Cipit boulders”, that are platform-derived olistoliths and clasts fed to the basin and escaped to the extensive dolomitization affecting the platform limestone. The Punta Grohmann section (Sassolungo, Western Dolomites) is one of the most classical Late Ladinian – Early Carnian basin successions (Wengen and S. Cassiano Formations) of Dolomites in which several levels containing gravity-displaced carbonate olistoliths occur. The carbonate platforms, from which the olistoliths derive, were made up mainly of carbonate mud, interpreted as microbialite, and therefore they can be regarded as “mud mounds” (RUSSO et alii 1997, 1998). Skeletal organisms (Tubiphytes, skeletal cyanobacteria, sphinctozoan sponges, etc.) represent a minor component of the rock (usually less than 10%). On the contrary the composition of Cipit boulders is dominated by the micritic fraction (about 60%), mainly represented by automicrite, with subordinate amounts of micrite interpreted as detrital (allomicrite). The microbialites or automicrites, which may exhibit both dense microcrystalline (aphanitic) or peloidal microfabric, are sometimes organized in stromatolitic laminae or thrombolitic fabric. The organic-induced nature of microbialite was supposed on the base micromorphological evidence and epifl uorescence observations (RUSSO et alii, 1997). To corroborate the microbialitic model of Russo et alii (1997) for the Late Ladinian – Early Carnian platforms buildups, biogeochemical analyses have been carried out on selected samples of carbonate boulders. Fourier Transformed Infra-Red (FT-IR) spectroscopy and Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC-MS) analyses have been performed to confirm the presence of organic matter remains and identify the metabolic signature of bacteria/cyanobacteria. The geochemical characterization of extracted organic matter shows a great prevalence of the aromatic fraction over the aliphatic and carboxylic ones. The FT-IR spectra reveal the presence of stretching C=C vibrations attributable to alkene and/or unsaturated carboxylic acids, that may be synthesized by microbes. GC-MS investigations indicate the presence of extended hopane series, short chain methyl-steranes (C22, C23), straight chain saturated (C14, C16), monounsaturated (C17:1,C18:1), and diunsaturated Cl8-acids, diagnostic of microbial activity. All data confirmed the presence of bacteria/cyanobacteria communities during platform deposition, indicating that microbes have played a prominent role in the genesis of these carbonates. These communities created the chemical conditions that triggered the induced precipitation of great volumes of syndepositionally-cemented automicrites, which stabilized the carbonate bodies controlling their depositional geometries.
Lipidic Biomarkers - Organic Geochemistry ; Ladinian-Carnian - Carbonates; Cipit Boulders- Dolomites
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