Compaction localization in the porous carbonates of Bolognano Formation (Majella Mountain, Italy)

Antonino Cilona (*,**), Daniel Roy Faulkner (***), Patrick Baud (°), Andrea Rustichelli (**), Emanuele Tondi (**), Fabrizio Agosta (°°), Sergio Vinciguerra (°°°) & Fabio Arzilli (+,*)
(*) Midland Valley Exploration Ltd., Glasgow, United Kingdom. (**) Geology Division, School of Science and Technology, University of Camerino, Camerino, Italy. (***) Department of Earth and Ocean Sciences, University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom. (°) Lab Geophysique experimentale, EOST Strasbourg, Strasbourg, France. (°°) Department of Geological Sciences, University of Basilicata, Potenza, Italy. (°°°) Dipartimento di Scienze della Terra, Università degli Studi di Torino, Torino, Italy. (+) SYRMEP Group, ELETTRA Sincrotrone Trieste SCpA, Basovizza, Italy.

Fenomeni di compattazione localizzata nei carbonati porosi della Formazione Bolognano (Montagna della Majella, Italia). Di recente alcuni lavori hanno documentato, in due diverse litofacies della Formazione Bolognano, la presenza di bande di compattazione parallele alla stratificazione. Questi elementi strutturali sono stati attibuiti al carico litostatico. Analisi dettagliate in sezione sottile hanno dimostrato che tali bande sono caratterizzate da una localizzata diminuzione della porosità; queste sono in grando di accomodare deformazione volumetrica tramite traslazione e rotazione dei grani associati a cracking e dissoluzione per pressione. Con l'obiettivo di definire la pressione di confinamento (Pc) a cui le bande di compattazione si formano, e descrivere il ruolo dell'anisotropia della roccia nella localizzazione della compattazione nei carbonati oggetto di questo studio, abbiamo eseguito una serie di esperimenti triassiali. I campioni hanno mostrato un comportamento di tipo shear-enhanced compaction associato a diverse tipologie di localizzazione della deformazione. La transizione fragile/duttile è stata osservata a 12,5 MPa di Pc mentre bande di compattazione sono state ottenute a 25 MPa di Pc. Un ulteriore set di esperimenti è stato realizzato a 25 MPa Pc su campioni orientati in diverse direzioni rispetto alla stratificazione (es. paralleli, perperdicolari ed a 45°). I risultati di quest'ultimo set di esperimenti hanno evidenziato che l'anisotropia della roccia promuove la localizzazione della deformazione. I campioni deformati ed indeformati sono stati sottoposti ad analisi microstrutturali e petrofisiche per definire, al loro interno, la distribuzione dei crack e la variazione della porosità.

Brittle-ductile transition, compaction bands, porosity, rock anisotropy