Original paper

Geomorphic evolution of the seaward escarpment in the NE Ligurian Alps (Italy)

Spagnolo, Matteo; Firpo, Marco

Abstract

Morphologically, the NE Ligurian Alps is an asymmetric ridge very close to the Ligurian Sea, with a gentle flank in the interior (Adriatic flank) and a steep flank facing the nearby sea (Ligurian flank). As such, the NE Ligurian Alps represent a seaward escarpment. The asymmetry of the two opposite escarpment flanks were quantified in terms of slope and general morphology. Several morphometric characteristic of the seaward Ligurian flank drainage network were analyzed. In particular, among the five Ligurian rivers that drain the escarpment on the seaward flank, (i) the convex shape of the Sansobbia and the Cerusa uppermost divides, together with (ii) field evidence of the high regressive power of their channels, (iii) the highest grade of hierarchical anomaly in the organization of their ordered channels and (iv) the highest values of drainage density all indicate that these two rivers are withdrawing and the escarpment is retreating at the expense of the inland Adriatic flank. The different azimuthal patterns of the channels on both flanks of the escarpment, together with a different rock erodibility, makes the escarpment evolve in two ways at the head of the Sansobbia (SW) and Cerusa (NE) rivers. In the SW sector, the presence of weak rocks and large portions of the Adriatic rivers flowing parallel to the escarpment edge are causing a retreat via fluvial captures that, with time, will lower the edge and reduce the escarpment asymmetry. This is evidenced by the presence, within the Sansobbia basin, of windgaps and a high concentration of nearly-flat surfaces, once part of the gentler Adriatic flank and now remnants of a paleo-landscape pinched along the steeper Ligurian flank. In the NE sector, where no evident windgaps or paleo-surfaces were found, harder rocks and azimuth channels perpendicular to the edge slow the retreating processes thus preserving the escarpment asymmetry for a longer time.

Kurzfassung

Wir haben sowohl die Asymmetrie der zwei gegenüberliegenden Abdachungen in Bezug auf Gefälle und generelle Morphologie quantifiziert, als auch die morphometrischen Merkmale der fünf ligurischen Flüsse untersucht, die das Gewässernetzwerk der seewärtigen Abdachung bilden. Zwei Flüsse, insbesondere Sansobbia und Cerusa, zeigen anhand ihrer konvexen Wasserscheide, der durch Feldarbeit belegten hohen regressiven Tendenz ihrer Abflussbahnen, und der im Verhältnis zu den anderen Flüssen höchsten hierarchischen Abweichung und Entwässerungdichte, dass sie landeinwärts zurückerodieren und demzufolge auch die Wasserscheide landeinwärts zurückweicht. Die verschiedenen azimuthalen Muster der Abflusslinien und die unterschiedliche Neigung zur Erosion der Gesteine in den südwestlichen (Sansobbia) und nordöstlichen (Cerusa) Teilarbeitsgebieten tragen dazu bei, dass sich die Morphologie der seewärtigen Abdachung in den zwei Sektoren auf verschiedene Weisen entwickelt: Im SW Sektor kommen weiche Gesteine vor und die Flüsse fließen meistens parallel zur Wasserscheide. Deshalb erodiert der Sansobbia durch Flussanzapfung nordwärts zurück und wird mit der Zeit die Wasserscheide abflachen und die Asymmetrie der Steilstufe reduzieren. Dies wurde durch das Vorkommen von Windgassen und einer hohen Konzentration an schwach geneigten Flächen im Einzugsgebiet des Sansobbia belegt, welche ehemals Teil der sanften piemontesischen (nördlichen) Abdachung waren und nun als Reste eines Altreliefs in die südliche Gebirgsabdachung einbezogen wurden. Im NE Sektor hingegen wurden keine Windgassen und Altflächen gefunden. Härtere Gesteine und Abflüsse, die senkrecht zur Wasserscheide gerichtet sind, haben zur Folge, dass die Verlagerung der Wasserscheide langsamer erfolgt, und dass die Asymmetrie der Abdachungen erhalten bleibt.

Résumé

Morphologiquement, les Alpes Ligures constituent une arête asymétrique proche de la Mer Ligure, dotée d'un flanc interne raide (flanc adriatique) et d'un flanc externe plus doux face à la mer (flanc ligure). Ainsi, le NE des Alpes ligures représente un escarpement érosive orienté vers la mer. L'asymétrie des deux flancs opposés a été quantifiée en termes de pente et de morphologie. Plusieurs caractéristiques morphologiques des cinq principaux réseau de drainage du flanc ligure ont été analysées. En particulier, (i) la convexité des interfluves sommitale de torrent Sansobbia et Cerusa, associée à (ii) des preuves de terrain du fort pouvoir régressif de leur talwegs, (iii) au niveau le plus élevé d'anomalie hiérarchique dans l'organisation de leur canaux ordonnés et (iv) aux valeurs les plus fortes de densité de drainage prouve que ces deux torrents se sont retirées et que l'escarpement a reculé aux dépends du flanc adriatique interne. Les différents patrons azimutaux des talwegs sur les deux flancs de l'escarpement, de même que les différences d'érodibilité des roches, entraîne deux types d'évolution à la tête des torrents Sansobbia (SW) et Cerusa (NE). Dans le secteur SW, la présence de roches fragiles et l'écoulement parallèle à l'escarpement de longues portions des rivières adriatiques provoquent un retrait par captures qui, avec le temps, abaisseront les crêtes et réduiront l'asymétrie de l'escarpement. Ceci est prouvé, au sein du bassin de la Sansobbia, par la présence de «windgaps» et par l'haute concentration de surfaces quasi plates, intégrées autrefois au flanc adriatique peu raide et aujourd'hui restes de paleo-paysages pincés contre le flanc ligure. Dans le secteur NE, où aucuns «windgaps» ni paleo-surfaces n'ont été trouvées, les roches plus résistantes et les azimuts de talweg perpendiculaires à la crête sont en train de ralentir les processus de recul, préservant ainsi plus durablement l'asymétrie de l'escarpement.