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Fractal dimension in Italy: a geomorphological key to interpretation

D’Alessandro, L.; De Pippo, T.; Donadio, C.; Mazzarella, A.; Miccadei, E.

Zeitschrift für Geomorphologie, NF Volume 50 Issue 4 (2006), p. 479 - 499

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published: Dec 1, 2006

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ArtNo. ESP022005004004, Price: 29.00 €

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Abstract

By applying fractal geometry to Italy’s coastline, with its differing geology and geomorphology, we were able to calculate the fractal dimension both of the whole coast and of some coastal sectors as well as highlight the geomorphic processes strictly related to its evolution. We analysed six different coastal sectors, subdivided along regional tectonic lines, which delimit zones of different tectonic styles, and on the basis of the physiography of the Tyrrhenian, Adriatic and Ionian margins (north-western and north-eastern Italy, Puglia and Calabria) and lastly on the basis of the physiographic singularity of the two larger islands (Sardinia and Sicily). For the different coastlines examined, our results showed that Italy’s more or less straight present-day coastline has an average fractal dimension slightly above unity. Thus, we may suppose that, overall, the coastline has experienced concurrent overlay of secondary marine modelling processes, mostly resulting from erosive wave action and active morphoselective processes in different climatic conditions from today’s, on primary tectonic processes, responsible for the present structure of coastal landscapes. In general, tectogenesis was more intense in the Pliocene-Pleistocene epoch, whereas morphogenesis occurred in the late Quaternary. The different fractal degree of the various sectors would indicate that coastal evolution at certain moments was controlled by postglacial eustatic fluctuations, at others by more or less intense effects related to Pliocene-Quaternary tectonic events and to Pleistocene-Holocene volcanic activity; in recent and historical times, such phenomena appear to have been overlain by coastal dynamics.

Kurzfassung

Mit der Anwendung der fraktalen Geometrie an geologisch und geomorphologisch unterschiedlichen italienischen Küstenlinien konnte die fraktale Dimension der gesamten Küste und einiger Sektoren ebenso abgeschätzt werden wie die geomorphologische Entwicklung. Entlang der Ränder des tyrrhenischen, adriatischen und ionischen Meeres (NW und NE Italien, Apulien und Kalabrien) sowie einzelner Abschnitte Sardiniens und Siziliens wurden sechs, durch tektonische Linien begrenzte Küstensektoren mit unterschiedlicher Tektonik analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die heutige Küstenlinie Italiens eine fraktale Dimension nur wenig über der Einheit aufweist. Daraus kann gefolgert werden, dass primäre tektonische Vorgänge durch sekundäre Prozesse mariner und kontinentaler Morphodynamik bei unterschiedlichen Klimaverhältnissen überlagert wurden. Die tektonische Entwicklung war intensiver im Plio-Pleistozän, während die geomorphologische Formung sich im späten Quartär auswirkte. Die unterschiedlichen fraktalen Grade der einzelnen Sektoren zeigen, dass die Kostenentwicklung einzelner Abschnitte zu bestimmten Zeiten durch postglaziale eustatische Schwankungen kontrolliert wurden, während andere mit pliozänen-quartären tektonischen Ereignissen oder pleistozänen-holozänen vulkanischen Aktivitäten korrelieren. In rezenter und historischer Zeit sind diese Phänomene durch die Küstendynamik überlagert worden.

Résumé

En appliquant la géométrie fractale au littoral d’Italie, avec sa géologie et sa géomorphologie variée, nous pouvions calculer la dimension fractale de la côte entière et de quelques secteurs côtiers de même que soulignons les processus géomorphiques strictement responsable de son évolution. Nous avons analysé six secteurs côtiers différents, sous divisés le long des lignes tectoniques régionales, qui délimitent des zones de styles tectoniques différents, en se basant sur le physiographie des marges Tyrrhéniennes, Adriatique et Ioniennes (Italie du nord-ouest et du nord-est, Puglia et Calabre) et en se basant enfin sur la singularité physiographique des deux plus grandes îles (Sardaigne et Sicile). Pour les différents littoraux examinés nos résultats ont montré qu’en Italie le littoral actuel plus ou moins rectiligne a une dimension fractale moyenne légèrement à l’unité. Ainsi, nous supposons que le littoral a subit la superposition simultanée de processus marins secondaires (résultant surtout de l’action de vague érosive) et de processus de morpho sélection actifs dans les conditions climatiques anciennes, á des processus tectoniques primaires, responsables de la structure actuelle de paysages côtiers. En général, la tectogenèses était plus intense au Pliocène-Pléistocène, tandis que la morphogenèse marine est arrivé dans le Quaternaire final. La dimension fractale différente des divers secteurs indiquerait que cette évolution côtière a été tantôt contrôlée par les variations eustatiques de postglaciaires; tantôt par des effets plus ou moins intense apparenté aux événements tectoniques plio-quaternaires et a l’activité volcanique du Pléistocène-Holocène; dans les temps récents et historiques, de tels phénomènes apparaissent avoir été recouverts par la dynamique côtière.

Keywords

fractal dimensionItalygeomorphologyPugliaCalabriaSardiniaSicily