| 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 |
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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 Ferretti
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| (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). |
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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)