Paese, valle, territorio - Borgo Tossignano a 800 anni dalla fondazione - Atti del convegno tenuto il 28 Febbraio 1998 a cura di Gian Battista Vai - Edizioni CARS Imola 1999
     

CHIARO-SCURO, CICLI, CLIMA E TEMPO: LA VENA DEL GESSO E LA GEOLOGIA DEL 2000

Gian Battista Vai (Ordinario di Geologia Stratigrafica, Università di Bologna)

La metà del 20° secolo verrà ricordata per la scoperta del codice genetico degli organismi, impresso nella doppia elica del DNA. Questa scoperta, straordinaria per importanza e conseguenze a catena (si pensi alle biotecnologie e alla donazione), non è avvenuta per caso, ma a seguito di esperimenti del tutto accademici sull'incrocio di piselli di vario colore. L'abate agostiniano Gregorio Mendel (1822-1884), austro-ungarico slavo di etnia serba, faceva questi esperimenti nella pace del giardino del convento di Brno, in Moravia, derivandone con acume le leggi dell'ereditarietà, vari decenni prima della scoperta. In maniera analoga, la fine del secondo millennio verrà ricordata per una scoperta ancora in atto, e poco pubblicizzata presso il grande pubblico, la cui importanza e conseguenze saranno rivoluzionarie, perché ha a che fare con quel concetto misterioso e relativo, spesso sfuggente e ingombrante, quale è il tempo. Si tratta appunto di un nuovo criterio di misura numerica del tempo geologico; questo si sovrappone come un micrometro alle ormai comuni misure radiometriche del tempo (quelle basate sul decadimento radioattivo di alcuni nuclei atomici) (Fig. 1), e consente quindi una precisione assai maggiore. E, inoltre, indipendente da quelli finora usati. L'aspetto rivoluzionario consiste nel fatto che il potere di risoluzione della misura sale a valori di 10 mila anni, applicabili su larga scala, contro il milione di anni dei migliori criteri precedenti, applicabili peraltro a casi limitati e fortunati. Anche questa scoperta è stata preparata, oltre cinquanta anni fa, da ricerche altrettanto accademiche e assai più teoriche condotte da un altro slavo di etnia serba, Milutin Milankovitch (1879-1958), inventore della famosa curva di variazione ciclica dell'insolazione (in pratica, l'energia termica riversata dal Sole sulla Terra). L'insolazione alle diverse latitudini varia ciclicamente per l'effetto combinato di tre processi ciclici di tipo astronomico orbitale. Essi sono noti agli studenti (ma quanti se ne ricordano?) come precessione degli equinozi (periodo di circa 21 mila anni), obliquità dell'orbita terrestre rispetto all'asse di rotazione della Terra (periodo di circa 40 mila anni) e eccentricità dell'orbita terrestre rispetto al Sole (periodi principali di circa 100 mila e 400 mila anni).

IL TEMPO GEOLOGICO 

Il tempo viene misurato nella sua durata una volta che siano stati definiti e convenuti un inizio (per lo più fondazione di religioni o di civiltà) e l'unità di misura a cui riferirsi (anno, mese, minuto, secondo, secolo, millennio, ecc.). Viene invece misurato nel suo evolvere se è stata stabilita una scala (dinastie, guerre, correnti artistiche, stadi culturali e produttivi, stili di vita, ecc.). Questo vale inizialmente per storia e preistoria, e si estende poi, per analogia, al tempo sempre più lungo che è oggetto della geologia, astronomia e cosmogonia, oppure a quello sempre più breve della fisica delle particelle subnucleari. Ecco allora una prima basilare distinzione fra scale numeriche, in cui il tempo passato da un inizio oppure un suo intervallo di durata sono misurati quantitativamente, e scale relative, in cui il tempo viene espresso in una sequela di prima e poi, ciascuno dei quali è di durata variabile (Fig. 2). In base alle prime scale, si dice che Leonardo ha vissuto 67 anni dal 1452 al 1519; per le seconde, invece, che egli impersonifica l'uomo del Rinascimento. Un esempio specifico di scala numerica è fornito dai calendari, in cui di nuovo entra in gioco, anche se per altro verso, la precessione degli equinozi. Essa fa sì che l'anno solare sia più breve di circa 20 minuti di quello sidereo, in modo da creare un vistoso divario fra calendario e stagioni col passare del tempo. Giulio Cesare ovviò al problema, ma per eccesso, introducendo l'anno bisestile (calendario giuliano) e Gregorio XIII (bolognese e professore all'Alma Mater, prima di diventare papa) corse ai ripari regolando l'anno bisestile e decretando che dal 4 si saltasse direttamente al 15 Ottobre 1582 (calendario gregoriano). Un esempio concreto di scala relativa del tempo è costituito dalle ere, periodi, epoche e età geologiche (dal Paleozoico al Quaternario, dal Devoniano al Cretaceo, dal Lias al Pliocene, dal Langhiano al Messiniano, ecc.) (Fig. 2). Essa è basata sull'evoluzione degli organismi vissuti nel passato, e è punteggiata di estinzioni catastrofiche e di riprese graduali, come ci è testimoniato dai fossili. Ogni gradino di questa scala ha durata variabile e, di fatto, fino ad ora almeno, non definibile con un numero preciso. Con ragionevole certezza, però, possiamo dire che ogni gradino occupa una posizione relativa sicuramente più antica del gradino successivo, e una posizione più recente del gradino precedente.

LA RIVOLUZIONE CICLOSTRATIGRAFICA 

La rivoluzione a cui ho accennato all'inizio, e di cui tratterò per sommi capi di seguito, consiste nella prospettiva concreta di poter definire, in maniera numerica di precisione e accuratezza nota, l'età di ciascun strato distinguibile dentro ogni gradino della scala tradizionale dei tempi geologici. Il solo requisito necessario è che questi strati abbiano caratteristiche cicliche correlabili con un processo fisico di periodo noto. Fatto questo che si sta dimostrando assai più frequente di quanto si pensasse poco tempo fa. Infatti, dei 530 milioni di anni che costituiscono la parte più palese della storia della Terra, gli ultimi 10 milioni di anni sono già stati definiti numericamente. Si conosce cioè con una precisione di almeno 20 o 40 mila anni l'età numerica di tutti i gradini e dei sottogradini (strati e gruppi di strati) componenti (Fig. 2). Con legittima soddisfazione posso anche aggiungere che gran parte di questa rivoluzione si è attuata studiando le rocce del nostro Bel Paese, oltre che i carotaggi di argille perforate nei fondali oceanici. E che il contributo dei geologi italiani in questi gruppi di ricerca europei e interatlantici è stato rilevante. In questa eccitante avventura alle frontiere della scienza un posto speciale è stato riservato ai depositi marini della Sicilia, Calabria e Romagna, in particolare argille azzurre, gessi e peliti in sottili lamine nere che si trovano intercalate e sottostanti a quella che ormai in tutto il mondo è nota come la Vena del Gesso della Romagna.

CHIARO-SCURO E VENA DEL GESSO 

Quella che vi voglio raccontare oggi è una avventura intellettuale che trae origine dallo studio delle rocce esposte in maniera così spettacolare ai piedi della Vena del Gesso presso Borgo Tossignano, in Val Santerno, e Borgo Rivola, in Val Senio, e poi si sviluppa nelle sedi avanzate della ricerca scientifica mondiale, finendo per contribuire alla rivoluzione a cui ho accennato sopra.

Nel 1987 un mio studente imolese, Maurizio Castellari, sta svolgendo una tesi sulla Vena del Gesso proprio fra Santerno e Senio. E' appassionato e attento conoscitore di minerali e ne ha l'occhio clinico (non diverso, per esempio, da quello di un appassionato raccoglitore di funghi). Mi porta campioni di argilla di colore da azzurro intenso a nerastro. Aperte secondo l'appariscente laminazione cromatica che le caratterizza, le superfici interne delle argille brillano talora di numerosi cristalli lamellari di mica nera, di diametro spesso superiore al millimetro. La mica è un minerale che si forma a temperatura abbastanza alta (centinaia di gradi) in ambiente metamorfico o magmatico. Quando però, per effetto meccanico della pioggia battente, venga staccato da queste rocce, ogni cristallo di mica viene trasportato dai fiumi come granulo, sia sul fondo che in sospensione, usurandosi e alterandosi, prima di depositarsi nei sedimenti sabbiosi e argillosi dei fondali marini. Niente di strano quindi che il mio studente avesse trovato molte miche in una roccia sedimentaria marina come sono le argille sotto i gessi. Lo strano, invece, era che quelle miche, osservate con una buona lente o al microscopio, mostravano una forma (abito) cristallina perfetta, esagonale come il favo delle api, e intatta come l'abito (appunto) di una sposa. Evidentemente quelle miche nere non potevano essere state trasportate da fiumi, perché il loro abito delicato si sarebbe subito sgualcito e poi rotto in pezzi. L'unico modo per spiegare l'abito perfetto delle miche nere era che i cristalli si fossero solidificati in aria da brandelli minuti di lava eruttati da un vulcano, portati ad alta quota dal pennacchio ascendente, trasferiti lontano dal vulcano ad opera del vento, e infine caduti sulla superficie del mare e da qui lentamente finiti sul fondo intatti, in mezzo all'argilla. Se questo era vero, sarebbe stato possibile ottenere l'età radiometrica di formazione delle miche e quindi delle argille marine a cui sono associate. Scegliemmo i siti dove i cristalli di mica nera erano più grandi e belli, presso il ponte di Borgo Tossignano e in un calanco recentemente formatosi per frana vicino a Monte del Casino. Mandai subito a datare i campioni a Pisa, da un giovane brillante collega, Igor Maria Villa. Trattenni per ogni campione un po' di argilla circostante le miche e la feci studiare dai micropaleontologi bolognesi noti e stimati in tutto il mondo. Nelle argille infatti, oltre ai minerali argillosi e a granuletti di finissima sabbia, ci sono molti resti di plancton marino microscopico (fra cui i foraminiferi, scoperti proprio a Bologna nel 1711 da Beccari) e submicroscopici (nannoplancton, scoperto meno di 50 anni fa). Questi resti consentono di dare un'età relativa alle argille. Nel nostro caso le argille appartenevano alla parte bassa del Messiniano e a quella più alta del Tortoniano.

Appena ebbi i risultati da Pisa, rimasi stupito. In base all'età relativa delle argille mi aspettavo un'età numerica prossima a 6 milioni di anni (Ma) e comunque non maggiore di 6,2-6,5 Ma. Le miche, invece, avevano dato età numeriche fra 7,5 e 8,5 Ma, anche se il materiale e il metodo usato limitava la precisione a più o meno 0,3-0,4 Ma. Nonostante questa approssimazione, se fosse stato scientificamente valido, cioè riproducibile, il risultato avrebbe dovuto far pensare. Infatti, negli ultimi vent'anni la durata del Messiniano si era venuta configurando come non maggiore di 1 milione di anni. E' una durata che al lettore potrà sembrare lunga, ma che, geologicamente parlando, è un istante, e che a me andava stretta. Avevo difficoltà a collocare al suo interno tutto ciò che si può vedere in Italia (Fig. 3) e in altri paesi del Mediterraneo: argille, scogliere coralline, diatomeiti, calcari, gessi, sali, una fase di deformazione tettonica con genesi di catene montuose, e una potente successione di depositi di ambiente salmastro.

Decisi allora di ricercare il materiale migliore studiando due successioni di argille in parallelo, centimetro per centimetro con l'ausilio di una nuova tesi, al femminile, assegnata a Roberta Calieri. Risultò che gli orizzonti ricchi di miche e altri minerali vulcanici erano almeno una decina, e che 130-40 metri di argille che stanno subito sotto ai gessi sono costituiti da una successione ciclica. Il ciclo è composto da un intervallo grigio chiaro massiccio e omogeneo, che passa più o meno gradualmente a un intervallo nero o scuro bituminoso fittamente laminato: il chiaro-scuro appunto (Fig. 4).

Attesi con ansia la datazione radiometrica dei nuovi campioni di mica. Nel frattempo era stata fatta la loro datazione relativa micropaleontologica, ottenendo tutta la successione di organismi caratteristici del passaggio da Tortoniano superiore a Messiniano inferiore, comprese le forme usate per riconoscere il confine fra i due piani stratigrafici. Le miche questa volta erano state datate colla tecnica più sofisticata (Ar/Ar), e le età ottenute erano state controllate con misure fatte con altri minerali vulcanici associati ad esse. I risultati parlavano chiaro. Il limite Tortoniano-Messiniano, ben ricostruito vicino a Tossignano, aveva un'età di circa 7,26 Ma (± 0,10), anziché circa 6,2 Ma come comunemente ritenuto in tutto il mondo allora. La differenza era cospicua, perché in questo modo la durata del Messiniano si raddoppiava (Vai et al., 1993).

Non frapposi indugi (era il 1991). Scrissi un riassunto con i risultati essenziali e i diagrammi dimostrativi e lo sottoposi all'accettazione del 29° IGC in programma a Kyoto nell'Agosto 1992. Quel pomeriggio in una sala del Palazzo dei Congressi c'era un centinaio di persone, fra cui i massimi esperti. Illustrai i nostri dati e trassi le conclusioni, in attesa delle reazioni. Chi forse era rimasto sorpreso non ebbe il tempo di organizzare una domanda, perché il commento di un superesperto statunitense avallò i risultati, dando appuntamento a una comunicazione del giorno successivo. Lì si sarebbe documentato che studi magnetostratigrafici sui fondi dell'Oceano Atlantico davano un'età del limite Tortoniano-Messiniano prossima a 7 Ma. Ancora una volta la tanto criticata e spesso rabberciata ricerca scientifica italiana aveva operato alla pari con i centri di eccellenza al mondo, riuscendo anche a batterli sul filo di lana. Da quel pomeriggio in breve tempo in tutto il mondo il Messiniano ha raddoppiato la sua durata, e oggi anche i testi delle scuole secondarie e le guide divulgative hanno abbassato oltre i 7 Ma l'età del suo limite inferiore.

Ma questo è solo il primo atto della storia. Il secondo inizia pochi mesi dopo, a un congresso internazionale sulla costa anconetana. Al congresso nuovi gruppi di ricerca americani, francesi e italiani mostrano che i nostri risultati di Kyoto sono riproducibili in altre aree del mondo. Confortato dalla conferma, cerco di fare un passo avanti applicando in via di tentativo la teoria di Milankovitch alla ciclicità dei depositi messiniani dell'Appennino Romagnolo. E' proprio la durata raddoppiata del Messiniano che rende possibile e anche abbastanza ragionevole questa ipotesi di lavoro. In sostanza la mia ipotesi prevedeva che: (1) i frequenti sottili cicli (oltre 50) numerati sotto i gessi fossero controllati dalla precessione (per un totale di circa 1 milione di anni); (2) i 16-17 cicli assai più grossi distinti dentro i gessi fossero controllati ancora dalla precessione (circa 325 mila anni) oppure dalla obliquità (circa 650 mila anni); (3) i restanti 7-8 cicli abbozzati nei depositi salmastri sopra i gessi fossero controllati da precessione (circa 150 mila anni) o obliquità (circa 300 mila anni), con l'aggiunta di un certo tempo per la fase deformativa (100-300 mila anni), così da riempire i 2 Ma di durata del Messiniano (Figg. 5 e 6). Naturalmente l'ipotesi andava verificata sul piano della effettiva compatibilità statistica della ciclicità sedimentaria osservata con quella astronomica computata, e sul piano della coerenza cronologica, verificabile sostanzialmente con l'analisi magnetostratigrafica.

Cominciammo le verifiche, e fummo presto avvicinati da giovani olandesi, la cui scuola è da tempo una delle più dotate, anche a livello strumentale, in campo magnetostratigrafico. Forti di tali basi, quei ricercatori dal 1987 avevano praticamente rivoluzionato la cronologia e le correlazioni del Quaternario (da oggi a 1,8 Ma) applicando il controllo astronomico alla ciclicità chiaro-scuro delle argille nelle regioni mediterranee, e costruendo una nuova scala numerica del tempo geologico chiamata Scala Astronomica. Nel 1992 stavano già estendendo la costruzione sperimentale di questa scala nel Pliocene (da 1,8 a 5,3 Ma), e al congresso di Ancona avevano intravisto la possibilità di estenderla anche, attraverso i gessi, alle argille dell'intero Miocene (da 5,3 a 23,5 Ma) (Fig. 2). Questo gruppo olandese era in concorrenza scientifica ma anche in concordanza di risultati con un gruppo angloamericano che applicava gli stessi concetti all'analisi delle lunghe carote perforate nelle argille dei fondali oceanici nel mondo intero. In fondo, tutti due si occupavano prevalentemente di argille. Così per la seconda volta in quasi due secoli l'Appennino Romagnolo si veniva a trovare al centro dell'interesse dei geologi del mondo intero e diventava un paradigma sia per la comprensione dei processi di correlazione fra clima, fattori astronomici e caratteri dei sedimenti che per la definizione di scale temporali.

La prima volta era avvenuto ai primi del `500 con Leonardo (Vai, 1986, 1995) e, per quanto riguarda la Formazione Gessoso-solfifera, alla fine del `600 con Luigi Ferdinando Marsili (1658-1730), in quella che può essere considerata una delle prime sezioni stratigrafiche mai schizzate (Fig. 7). Che cosa ci hanno insegnato fino ad ora gli studi sulle argille e sui gessi da Borgo Tossignano a Casola Valsenio? Vediamolo per punti principali quali: i fondali ossigenati e asfittici, le fluttuazioni climatiche, la cronologia astronomica. 

FONDALI OSSIGENATI E ASFITTICI 

Da tempo sapevamo che le bancate gessose della Vena del Gesso sono separate da pacchi di argille nere, fissili e costituite da laminette submillimetriche, spesso ricche di resti di pesci, libellule e esili frammenti di piante palustri, e sempre impregnate di bitume e talora di petrolio.

Le nuove ricerche hanno mostrato che anche sotto i gessi ci sono alcuni strati di calcare separati da strati di argille fissili identiche alle precedenti. Non solo, l'intero pacco di argille sottostanti del Messiniano inferiore e del Tortoniano superiore sono costituite da una serie di coppie ritmiche formate da argilla chiara massiva omogenea e da argille scure fissili , identiche alle precedenti (come visto prima). Non ovunque questa marcata differenza ciclica è ben visibile come nella Vena del Gesso e nelle sue adiacenze. E anche qui, in certi posti e a certe altezze stratigrafiche è più evidente che altrove. Abbiamo scoperto però che, dove non si vede a occhio nudo, l'alternanza si può rivelare con la misura in campagna o in laboratorio di un parametro fisico, detto suscettività magnetica, tramite un magnetometro. Infatti la suscettività cresce durante l'intervallo nero laminato e cala durante quello grigio omogeneo (Fig. 8). Le argille fissili scure hanno ovviamente un contenuto di carbone organico totale sempre superiore al 2% e spesso superiore al 4%. In questo caso vengono chiamate sapropel. Come si originano i sapropel? È un dato di fatto che la loro fitta laminazione indica che il fondale marino, in cui si depositavano particelle di argilla e gusci o scheletri di organismi grandi o microscopici, era privo di vita. Diversamente gli organismi limivori (mangiatori di fango) ne avrebbero distrutto la laminazione omogeneizzando la tessitura del sedimento.

La mancanza di ossigeno ha permesso la conservazione e quindi la concentrazione della materia organica. Questo avviene oggi in bacini semichiusi, come il Mar Nero o il Golfo di California, dove l'immissione di acqua dolce fluviale è significativa rispetto al volume di acqua salata marina, tanto da ridurre lo scambio verticale delle acque e quindi l'ossigenazione del fondo (Fig. 9).

Quale è la causa prossima dei sapropel? Due sono le ipotesi principali: (1) aumento della piovosità e del trasporto fluviale che immette in mare molta materia organica e riduce lo scambio verticale di masse d'acqua (stratificazione di densità); (2) aumento della produttività organica in mare (fioriture algali per eccesso di nutrienti).

Quale è la causa remota dei sapropel? La loro evidente ciclicità fa pensare a fluttuazioni climatiche di alta frequenza di tipo astronomico orbitale. Infatti si è documentato che i sapropel singoli sono controllati dalla precessione (circa 21 mila anni), mentre i gruppi di sapropel sono controllati dalla eccentricità (100 e 400 mila anni) (Fig. 10). In particolare i singoli sapropel corrispondono nella massima parte dei casi ai minimi di precessione, o ai massimi di insolazione estiva per latitudini medio-alte. Tenendo presente questo e il fatto che nelle coppie cicliche della Vena del Gesso argille chiare, marne chiare, calcare e gesso si alternino in posizione omologa con i sapropel, si può derivare una costatazione apparentemente eterodossa: le bancate gessose indicano intervalli relativamente freddi oltre che secchi. La Vena del Gesso e il Mediterraneo quindi, circa 6 milioni di anni fa, si trasformarono ciclicamente più volte in un deserto freddo.

Fisicamente questo è più coerente (clima secco, maggior evaporazione), e testimonia un controllo glacioeustatico, almeno a livello di modulazione micrometrica, dell'isolamento del Mediterraneo durante il Messiniano. 

FLUTTUAZIONI CLIMATICHE 

Se le periodicità orbitali (attenzione, questa è astronomia non astrologia) hanno un influsso così rilevante nel determinare i caratteri di rocce tanto diverse, non c'è da sorprendersi che prima di loro influenzino radicalmente anche il clima. Una ciclicità climatica di 20 mila anni (stadiale fredda-interstadiale calda) si rispecchia negli ultimi 20 mila anni della storia della Terra, ed è ormai accertata negli ultimi 10 Ma. Una ciclicità di 100 mila e 400 mila anni è ancor più marcata, soprattutto durante i quasi 2 milioni di anni di durata del Quaternario. Così si spiegano le cinque principali glaciazioni note e quelle più numerose scoperte da Cesare Emiliani (1922-1995) studiando i gusci del placton marino. Il fatto che i periodi orbitali siano in concordanza o in opposizione di fase comporta variazioni nell'ampiezza degli effetti climatici. L :Interferenza fra precessione e obliquità può rendere molto evidenti effetti climatici (e sedimentari) di periodo di circa 40 mila anni (Fig. 10 e 11). Gli effetti di fluttuazione climatica, testimoniata dalla variazione ciclica delle specie vegetali e animali adatte a climi caldi o freddi, sono ben comprensibili. Infatti le variazioni dei parametri orbitali influenzano la distribuzione della energia solare che raggiunge la Terra e quindi la quantità di energia solare ricevuta a una certa latitudine nell'arco dell'anno. Adesso noi possiamo toccare con mano la veridicità delle fluttuazioni della curva dell'insolazione, mediante i chiaro-scuri delle argille nella Vena del Gesso. Il loro studio analitico ci può insegnare molto sulle caratteristiche climatiche e la loro evoluzione in quel tempo, per imparare a prevedere che cosa capiterà nei prossimi tempi al clima del nostro Pianeta.

CRONOLOGIA ASTRONOMICA 

Tutto questo armonioso castello logico, illustrato sopra, potrebbe essere esclusivamente speculativo se non ci fossero vie e metodi indipendenti per verificare se l'ipotesi di correlare la ciclicità misurata nelle successioni dell'Appennino e del Mediterraneo con quelle calcolate dei parametri orbitali sia dimostrabile. Ebbene sì, questa dimostrazione, per quanto riguarda il Messiniano, è stata fornita, soprattutto dalle sezioni di argille e gessi studiate vicino a Borgo Tossignano, con le metodologie radiometriche (scuola italiana) e magnetostratigrafiche (scuola olandese). Ambedue le metodologie, con le rispettive scale, hanno dimostrato che il Messiniano dura circa 2 milioni di anni, come ho raccontato prima. Hanno anche mostrato che il numero di cicli e gruppi di cicli chiaro-scuri misurati da autori diversi nel Messiniano di aree assai lontane dentro e fuori del Mediterraneo e dei fondi oceanici è sensibilmente costante. Questo numero è un buon divisore della durata del Messiniano e fornisce dei quozienti praticamente identici ai periodi orbitali. Analogamente, l'analisi spettrale e fattoriale mostra che i periodi orbitali sono i più rappresentati nelle serie cicliche misurate. La correlazione è così ben fondata che chi, per qualsiasi ragione, abbia commesso errori in ogni fase di questi studi integrati, viene presto smascherato. Lo documento con un caso personale. Ho già detto che nel 1992 avevo proposto un controllo precessionale dei cicli delle argille sotto i gessi (peliti eusiniche) e dei gessi stessi (Formazione Gessoso-solfifera), mentre preferivo un controllo dell'obliquità dei cicli sopra i gessi (Formazione a Colombacci l.s.) (Fig. 5). Era un'ipotesi da verificare. Successivamente, in collaborazione con gli olandesi, abbiamo potuto ottenere più dati magnetostratigrafici e la mia ipotesi si è dimostrata fondata solo per due terzi. Infatti è apparso necessario comprimere più in alto (e quindi in un minor intervallo temporale) i cicli misurati sopra i gessi (Fig. 12). Ovvio quindi ipotizzare anche per i cicli sopra i gessi un controllo precessionale.

Questa stratigrafia integrata su più componenti è ormai così precisa e accurata (con risoluzione non peggiore di 20 mila anni) da consentire di scoprire discontinuità in sezioni misurate dovute ad accidenti tettonici, altrimenti non distinguibili, o di cui sarebbe difficile valutare l'entità in altro modo. Paradossalmente e insperabilmente, grazie a queste poche sezioni straordinarie e ben studiate nell'Appennino imolese, in Creta, Sicilia, Spagna e Marocco, oggi noi possiamo ricostruire dovunque la storia del Messiniano nel Mediterraneo e altrove con la risoluzione di almeno 10 mila anni, quando la risoluzione massima fino a pochi anni fa era intorno al milione di anni. E ora la prospettiva di scendere al migliaio di anni, e ancor meno, è assai concreta. La ricostruzione dei fatti geologici quindi sta diventando competitiva con quelli storici. Con tutti i vantaggi che una situazione del genere comporta, consentendo di distinguere la componente naturale da quella legata all'uomo come causa di trasformazioni locali e globali di clima e ambiente. In altri intervalli di tempo, anche più vicini a noi, questa è ancora una chimera. A giudicare dai progressi fatti in questi ultimi cinquanta anni, quello che ci riserverà il prossimo secolo è inimmaginabile. Ma è già scritto nella mente di Dio.

BIBLIOGRAFIA 

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Krijgsman W., Hilgen EJ., Negri A., Wijbrans J.R., Zachariasse W J., The Monte del Casino section (Northern Apennines, Italy): a potential Tortonian/Messinian stratotype? Palaeogeogr. Palaeoclim. Palaeoecol., 1997, 133, 27-47.

Krijgsman W, Hilgen EJ., Marabini S. and Vai G.B., New paleomagnetic and cyclostratigraphic age constraints on the Messinian of the Northern Apennines (Vena del Gesso Basin, Italy). Mem. Soc. Geol. Ital., 1999, (in stampa). Lipparini T., Storia naturale dei gessi e solfi delle miniere di Romagna. In: Scritti inediti di Luigi Ferdinando Marsili, R.Ac. Sc. Ist., Zanichelli, Bologna, 1930, 189-194.

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Vai G.B., Villa I.M. and Colalongo M.L., First direct radiometric dating of the Tortonian/Messinian boundary. C.R. Acad. Sci. Paris, 1993, 316, II, 1407-1414.

 
 

(a) Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4

Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7 Fig. 8 Fig. 9a

Fig. 9b Fig. 10 Fig. 11  Fig. 12   
    
(a) Il chiaro-scuro: alternanza di argilla grigio chiara e di argilla bituminosa nerastra (sapropel) nell'alveo del Santerno al ponte di Borgo Tossignano. Si notino gli effetti di piccole faglie che spostano i vari pacchi di strati chiari e scuri.
Fig. 1 - Superfice di strato ricca di perfetti cristalli di mica nera (biotite) del diametro di qualche millimetro. Sono stati prodotti durante un antica eruzione vulcanica presso l'isola d'Elba, e consentono di datare radiometricamente l'evento e la formazione dello strato in cui, trasportati dal vento, sono stati sepolti. Sezione Monte del Casino, Borgo Tossignano.
Fig. 2 - Rapporti fra la Scala Stratigrafica Standard (relativa) e la Scala Geocronometrica (numerica).
Fig. 3 - Estensione dei depositi del Piano Messiniano in Italia. Sono distinti i depositi in terra da quelli evaporatici (gesso e sali più solubili) sul fondo del Mar Tirreno. In nero gli affioramenti, in punteggiato il Messiniano coperto da depositi più recenti (da Vai, 1997).
Fig. 4 - Cicli chiaro-scuri pre-evaporitici distinti nelle sezioni stratigrafiche del Monte del Casino (MdC, Borgo Tossignano) e Monte Tondo (MT, Borgo Rivola), Vena del Gesso, Appennino Romagnolo. B, b, p indicano orizzonti ricchi di biotite (grandi e piccoli cristalli) e pirite; i numeri con le frecce indicano strumenti di correlazione fossilifera. La colonna a destra rappresenta la scala della polarità magnetica (nero è normale) con le rispettive calibrature cronometriche in milioni di anni. Mes = Messiniano; Tor = Tortoniano (da Vai, 1997).
Fig. 5 - Correlazione lito- e ciclostratigrafica delle principali formazioni mssiniane dell' Appennino Romagnolo, con ipotesi interpretativa del periodo astronomico di controllo (prec = precessione, obl = obliquità). Sulla destra continua la correlazione con le zone di polarità riconosciute e le età radiometriche misurate nella Vena del Gesso e la scala magnetostratigrafica. T = Tortoniano, M = Messiniano, P = Pliocene (da Vai, 1997)
Fig. 6- Correlazione cronologica dei principali gruppi di cicli e formazioni dell' Appennino Romagnolo dal Tortoniano superiore al Pliocene inferiore. Sono riportate anche la scala magnetostratigrafica, le zone di polarità magnetica riconosciute nella Vena del Gesso, gli strumenti di correlazione fossilifera (datums) e due calibrature cronologiche alternative (da Vai, 1997).

Fig. 7 - Schizzo originale di Luigi Ferdinando Marsili (databile al 1675-1676 circa) che rappresenta una sezione stratigrafica nella zona mineraria solfifera di Casalbuono nella Romagna orientale e contiene la descrizione più antica di quella che verrà successivamente chiamata la Formazione Gessoso-solfifera. A sinistra trascrizione della didascalia e delle scritte (da Scritti inediti di Luigi Ferdinando Marsili, raccolti e pubblicati nel 11 centenario della morte, a cura del Comitato Marsiliano, R. Acc. Sc. Ist. Bologna, Zanichelli 1930; con una nota introduttiva di Lipparini, 1930).

Fig. 8 -Zone di polarità, suscettività magnetica, numero di cicli e biostratigrafia a foraminiferi della sezione del Monte del Casino (Borgo Tossignano). Polarità normale in nero, rovescia in bianco, incerta in grigio (da Krijgsman et al., 1997).
Fig. 9 - Caratterizzazione isotopica (in alto) e composizionale dei cicli chiaro-scuri nella sezione
del Monte del Casino, Borgo Tossignano. Si noti la marcata ciclicità evidenziata dal tenore in sostanza organica (carbonio e azoto) e carbonato di calcio (da Ferretti e Terzi, 1996).
Fig. 10 - Correlazione tra i cicli chiaro-scuri della sezione di Monte del Casino (Borgo Tossignano) e le curve astronomiche milankoviane di Laskar (da Ferretti e Terzi, 1996).
Fig. 11 - Correlazione ciclostratigrafca (chiaro-scuro) e biostratigrafaca (foraminiferi) della sezione di Monte del Casino (Borgo Tossignano) con sezioni studiate nelle isole greche di Creta e Gavdos. A destra la correlazione continua con le curve astronomiche di Laskar (per una latitudine di 65° nord) (da Krijgsman et al., 1997)
Fig. 12 - Correlazione di unità stratigrafiche dell' Appennino Settentrionale e Sicilia/Spagna con la scala di polarità geomagnetica. A destra, i principali eventi della crisi di salinità del Mediterraneo sono datati in riferimento con la scala astronomica (da Krijgsman et al., 1999).

   

Speleo GAM Mezzano (RA)