LA FAUNA FOSSILE MESSINIANA DI BRISIGHELLA: CHIAVE INTERPRETATIVA DELLA PALEONTOLOGIA E GEOLOGIA MEDITERRANEA

Gian Battista Vai

Non deve sorprendere troppo che un geologo sia chiamato ad aprire un convegno di studi storici. Comuni sono i fini, anche se diversi appaiono gli strumenti. Noi geologi parliamo di milioni di anni e di specie, gli storici di secoli e di dinastie. Loro si concentrano sull'uomo e sulle sue opere, noi sulla Terra e sulla natura. È ovvio che al limite dell'oggi ci sovrapponiamo; ma, con l'esperienza del lontano passato, ci proiettiamo di slancio più avanti nella previsione del futuro... a meno che l'uomo, fattore geologico eccezionale, non alteri troppo la natura.
Brisighella occupa un posto importante nella geologia (scandita dal ritmo delle ere, dei periodi e delle età), così come avviene per vari momenti della preistoria (scandita dal ritmo delle culture) e della storia (scandita dal ritmo degli anni). Non è quindi nota solo come portatrice di uno spiccato cromosoma cardinalizio, che in tempi geologici non era ancora evoluto. Così, chi oggi voglia parlare della storia geologica del mondo circa 6-5 milioni di anni (Ma) fa deve riferirsi a Brisighella, dove, da una ventina d'anni, le pagine degli archivi della Terra conservati nelle rocce vengono, tappa dopo tappa, svelate con opera assidua di scavo e di studio. Perché proprio 6-5 Ma fa? Perché questa è l'età in cui si formano le rocce della Vena del Gesso, a cui Brisighella, insieme con altri paesi romagnoli e non, deve la sua singolare identità geologica, naturalistica e paesaggistica. Ma anche perché 6-5 Ma fa rappresenta il tempo in cui il pianeta Terra è stato colpito da una delle sue più vaste e radicali crisi ecologiche: la crisi di salinità del Mediterraneo durante il messiniano.
Come si è giunti a questa crisi e, soprattutto, che cosa è una crisi di salinità? L'immagine moderna più calzante per chiarire questo concetto è offerta dalla laguna di Kara-Bogaz nel mar Caspio, o dal mar Morto in Palestina, o dai laghi salati dei deserti nordamericani, o dai laghi effimeri dei deserti australiani o afgani: bacini isolati o quasi dal mare, in condizioni climatiche di precipitazione e di drenaggio insufficienti a compensare l'evaporazione. Il risultato è che sul fondo di questi bacini (simili a grandi saline) precipitano chimicamente prima i carbonati, poi i solfati (gesso e anidrite) e infine, a concentrazioni maggiori, i sali di sodio (sale da cucina) e di potassio: in una parola, le evaporiti.
Seppure stremo, molto peculiare e limitato ad aree ristrette, questo è un ambiente `normale', nella varietà degli ambienti naturali. L'anomalia e quindi la crisi, o l'evento eccezionale e foriero di catastrofe, si realizzano proprio là, quando le dimensioni di questo ambiente escono dalla norma attuale, estendendosi ad aree decisamente più vaste. A differenza da oggi, nel messiniano, 6-5 Ma fa, l'intero Mediterraneo e buona parte delle terre adiacenti erano una immensa salina, grande circa 2.500 volte il mar Morto. È stato questo il risultato più strabiliante delle perforazioni in mare profondo fatte dal DSDP negli anni settanta e dall'ODP alla fine degli anni ottanta (risultato peraltro regolarmente previsto, agli inizi degli anni cinquanta, da uno dei più acuti geologi della generazione precedente, il compianto R. Selli).
Nella storia della Terra si conoscono alcune altre vaste saline, come la salina formation del siluriano superiore o le evaporiti del devoniano nell'America settentrionale, i gessi della Formazione a Bellerophon del permiano nelle Alpi, o le evaporiti del Trias superiore in vaste aree della Tetide. Nessuna di queste singole saline può competere per estensione e, soprattutto, per quantità (spessore) di evaporiti deposte, con quella che è stata chiamata per antonomasia l'Evaporite mediterranea del messiniano: vale a dire oltre 1 milione di kmc di gesso e sale, corrispondenti al 6% del contenuto salino di tutte le acque marine.
Durante la campagna di carotaggi profondi nell'agosto del 1973 il fatto più straordinario, che colpì drammaticamente la fantasia di WB.F. Ryan, K.J. Hsú e M.B. Cita, fu che le evaporiti messiniane (gessi e talora sali) comparivano, oltre che nelle aree emerse circostanti, in gran parte del Mediterraneo, cioè a migliaia di metri di profondità sotto il livello attuale del mare. In quel tempo Hsú riteneva che l'intero Mediterraneo avesse raggiunto la profondità attuale molti milioni di anni prima del messiniano. Perciò, i tre scienziati, pur consci della gravità dell'assunto, per spiegare i fatti riscontrati decisero di lanciare l'ipotesi di un generale disseccamento del Mediterraneo inteso come un bacino profondo. Esso sarebbe stato così ridotto ad un colossale deserto depresso, in cui all'inizio del pliocene si sarebbe rovesciata una catastrofica inondazione. Forse essi avevano valutato adeguatamente le conseguenze che questa ipotesi avrebbe avuto a livello generale sui classici principi dell'attualismo e della continuità-gradualità dell'evoluzione biologica e geologica (Hutton-Lyell-Darwin). E la fortuna recente del neo-catastrofismo ha dato loro ragione. Non avevano però certamente considerato a sufficienza gli enormi problemi di ordine geologico regionale e sovraregionale che l'ipotesi creava, soprattutto nei rapporti fra Tirreno, penisola italiana, Adriatico e paratetide (cioè la regione pannonico-balcanica fino al mar Nero e al mar Caspio). Per questo motivo l'ipotesi, pur giudicata suggestiva e affascinante, è stata però contestata, anche radicalmente, da molti esperti, mentre per i geologi meno coinvolti non è mai diventata uno strumento culturale operativo.
Il primo oppositore, sereno ma fermo, è stato proprio Selli, il più titolato sull'argomento. Egli ha opposto a quello `desertico' un modello `oceanico', secondo il quale nel Mediterraneo durante il messiniano si sono verificati una ventina di cicli evaporitici che mai hanno condotto a un disseccamento completo del grande bacino e che, volta per volta, sono stati bruscamente interrotti da diluizioni che hanno ripristinato acqua in condizioni di salinità pressoché normali. Selli inoltre sosteneva che il Tirreno in età messiniana era un arcipelago con bassi fondali e che era diventato un mare profondo solo nel pliocene. Contestava, in particolare, l'unico disseccamento e la sola inondazione pliocenica, perché salgemma e altri sali più solubili compaiono nella parte inferiore della successione evaporitica e non alla fine, come implicherebbe l'ipotesi. Aggiungeva che la produzione di materia organica nel messimano era stata enorme, tanto da farne la principale roccia madre del metano e petrolio italiano; e ciò pareva a favore di un ambiente eusinico, in cui la materia organica si conserva (tipo mar Nero) rispetto a uno desertico, in cui la materia organica ossidandosi si brucia e scompare. Ribadiva che gli spessori e quindi i volumi di evaporiti, salgemma e sali sono tali da richiedere un'enorme quantità di acqua marina normale, misurabile nell'ordine di alcune decine di volte il volume dell'attuale Mediterraneo.
Altri esperti contestavano all'ipotesi la impossibilità di interpretare l'uniformità ambientale (soprattutto in termini di fasce vegetazionali) e litostratigrafica del sistema Tirreno-Adriatico-Paratetide nel messimano superiore e la difformità nel pliocene inferiore, per chi assumeva valide già nel messiniano le batimetrie attuali e ammetteva risalite plioceniche del livello marino del Mediterraneo per almeno 2.000 3.000 metri. Ritenevano poi che l'ipotesi fosse geodinamicamente fissista, in quanto assumeva una fisiografia come quella attuale, in un momento in cui gran parte delle catene circum- e intramediterranee dovevano ancora formarsi. Molte ricerche di quegli anni (ciclicità da condizioni marine normali e condizioni evaporitiche, rinvenimento di vertebrati e invertebrati stenoalini, connessioni marine impreviste con l'oceano Indiano, necessità di vaste connessioni marine, almeno intermittenti, in condizioni non troppo sovrasalate) documentavano molti dei rilievi fatti da Selli all'ipotesi del disseccamento unico e generale. Selli così si dimostrava osservatore attento e ragionatore tanto acuto da poter essere scambiato per predittore. A quasi vent'anni dalla campagna DSDP, le perforazioni dell'ODP nel Tirreno dimostravano che almeno il 75% del Tirreno si è formato come mare profondo per metà nel pliocene e per metà addirittura nel pleistocene (cioè 4 milioni di anni dopo la crisi di salinità, che quindi in gran parte si era instaurata in un bacino poco profondo).
Negli ultimi anni anche Hsú ha riconosciuto prove di almeno un'altra inondazione, intramessiniana, oltre a quella pliocenica, così che la rigidità della sua ipotesi originaria si è attenuata. L'ipotesi però resta ancora valida e apparentemente inattaccabile, almeno sotto l'aspetto dei disseccamenti profondi, per il Mediterraneo occidentale (bacini provenzale, balearico e di Alboran) per il quale la classica ricostruzione batimetrica di Ryan non ha ancora mostrato la minima debolezza logica, mentre si sono rafforzate le evidenze dirette di un bacino profondo a partire dal miocene inferiore. Nel Mediterraneo occidentale inoltre la distribuzione dei diversi tipi di evaporiti risponde assai meglio al modello dell'occhio di bue che nel Mediterraneo centrale.
Così, anche se limitata realmente al solo Mediterraneo occidentale e sradicalizzata dalla pretesa unicità di evento, l'ipotesi dei «disseccamenti profondi» conserva ancora tutto il suo fascino e la sua possibile validità. I geologi dovrebbero considerarla più attentamente e meditarla come esempio limitante di un troppo mitizzato principio dell'Attualismo.
In questo quadro di grande interesse scientifico e culturale, Brisighella occupa una posizione centrale ormai da vent'anni, per gli studi svolti su questo argomento a partire dai suoi dirupi e dalle sue cave di gesso e in particolare per le faune fossili che vi sono state rinvenute. La più importante di tutte è quella continentale del messiniano superiore, di recentissima scoperta, ma poi anche quelle marine mioceniche precedenti e plio-quaternarie successive, e infine quelle continentali plioceniche e soprattutto pleistoceniche medio-superiori.
Darò quindi un quadro della successione degli eventi geologici dell'area di Brisighella, a partire da 10 Ma fa, focalizzando in particolare l'intervallo fra circa 6 e 5 Ma fa e delineando brevemente l'evoluzione successiva. Per fare ciò, utilizzerò le faune come indicatori ambientali e cronologici.

Faune tortoniane

10 Ma fa a Brisighella c'è il mare, un mare profondo in cui si sedimentano le ritmiche alternanze della Formazione Marnoso Arenacea. Poco a N, verso Faenza, il mare è limitato da un altofondo che prosegue verso Bologna e verso Rimini. In questo mare vive una ricca fauna marina di tipo batipelagico, caratterizzata da pesci, molluschi, pteropodi e microplancton, oltre a nannoplancton calcareo, che richiedono tutti una salinità normale.
Questa fauna, con alterne vicende, persiste fin presso il cosiddetto «calcare di base», dove viene sostituita da forme di salinità ancora presso che normale, ma rapidamente meno profonde (briozoi, molluschi di mare basso come le ostree, microplancton, ecc.). Anche qui abbiamo pesci d'acqua a salinità normale.

Faune e flore messiniane inferiori evaporitiche

Verso i 6 Ma fa, col crescere della concentrazione salina delle acque per ridotto collegamento con gli oceani e per incremento evaporativi, la fauna si impoverisce e cambia radicalmente. Anche il quadro paleografico oltre che ambientale cambia. Si espandono le terre emerse e poco a monte di Brisighella appare una riva. Fra i pesci resistono solo le forme eurialine (Gobius, Atherina) e in particolare Aphanius crassicaudus. Sono queste le faune oligotipiche schizoidi (per brusche variazioni di salinità, che consentono talora la vita anche a forme di acqua dolce). Oltre ai pesci, si trovano alghe filamentose e coccoidi, oogoni di caracee, insetti vari, larve di libellule, foglie e resti scheletrici di uccelli (figg. 1, 4-9).
Ad un ulteriore aumento della concentrazione salina rimane solo A. crassicaudus (con vistosa pachiostosi), alghe filamentose concrescenti con gesso (figg. 2-3) e resti fluitati di organismi continentali. Ad ogni ciclo gessoso successivo si ripete questa progressiva transizione da forme tolleranti solo piccole deviazioni dalla salinità normale a forme specializzate e resistenti alle più alte variazioni di salinità. Il che impone trasgressioni di acqua marina normale dall'oceano in numero corrispondente ai cicli evaporitici riscontrati e/o persistenza di bacini scambiatori intermedi fra lagune sovrasalate e bacini oceanici normali.

Faune e flore messiniane superiori postevaporitiche schizoidi

Dopo il 15° o 16° ciclo evaporitico, verso 5, 5-5 Ma fa avviene una rivoluzione tettonica: si forma una catena in gran parte sommersa, con fronte che corre praticamente lungo la futura via Emilia e che separa una stretta striscia di mare basso (che lambisce Brisighella) da una di mare più profondo. Questo è un mare molto strano, una specie di lunga laguna salmastra, chiamata Lago Mare, che è privo di connessione con gli oceani e viene inondato da grossi fiumi (una specie di grande e articolato mar Caspio).
Verso i 5,5 Ma fa il Lago Mare non raggiunge ancora Brisighella, che rimane emersa per circa centomila anni, per venire poi progressivamente sommersa. E questo il periodo più interessante, perché l'emersione ci viene confermata da una ricca e varia fauna continentale, che, dalla sua scoperta tre anni fa, è diventata la più importante d'Europa e una delle più interessanti del mondo per il messiniano superiore. I motivi di questo interesse sono presto detti: a) l'essere la fauna molto ricca, ben conservata e costituita da macro- e microinvertebrati, b) l'essere intercalata fra livelli marini ben datati con fossili, c) l'essere l'Italia l'area tipo del piano messiniano (che cioè trova qui le sue sezioni di riferimento per tutto il mondo). Alcuni dei grossi mammiferi sono rappresentati in figg. 10-13.

Faune plio-pleistoceniche inferiori postevaporitiche normali

Improvvisamente, circa 5,3 Ma fa l'acqua a salinità normale dell'oceano invade il Mediterraneo, ripristinando le condizioni marine simili a quelle di 10 Ma fa, anche se meno estese. La causa di ciò può essere sia tettonica che climatica, oppure una combinazione delle due (in questo caso però quella tettonica che agisce sulla soglia di Gibilterra deve essere in perfetta sincronia oppure precedere quella climatica, dato che anche fuori del Mediterraneo si osserva lo stesso brusco cambiamento ambientale). Brisighella viene sommersa da un mare mediamente profondo, in graduale colmamento dal vicino Appennino che è in progressiva emersione.
Anche qui c'è una fauna specifica, caratterizzata di nuovo da pesci di salinità normale e da grande varietà di molluschi, coralli, pteropodi, echinidi, microplancton e nannoplancton.

Faune pleistoceniche medio-superiori

Infine, poco meno di 1 Ma fa Brisighella comincia a riemergere dal mare e ritorna ad essere sede di grandi vertebrati continentali, soprattutto mammiferi, in almeno due distinti intervalli di tempo (uno, forse, tra 600 e 300.000 anni fa e l'altro a 125.000 anni fa). I mammiferi che vivevano nei falsopiani intorno a Brisighella sono stati trasportati a valle dalle piene del Lamone di quei tempi e si trovano ora sui colli faentini, che allora erano prima sede di una fascia costiera sabbiosa e poi di pianura alluvionale solcata da fiumi meandranti. I più comuni fossili sono resti di elefanti, poi di rinoceronti, bisonti, ippopotami, ecc. nel livello più antico. Il livello superiore, per ora, ha fornito solo una zanna di elefante diverso dai precedenti e molluschi d'acqua dolce.

Culture pleistoceniche superiori e oloceniche

Siamo così arrivati alla soglia dell'ultima glaciazione alpina, la cosiddetta glaciazione di Wúrm, che ha segnato profondamente anche le zone più alte dell'Appennino emiliano sopra i 1500 metri. Gli effetti glaciali, con formazione di suoli ghiacciati di una certa persistenza, ha interessato certamente Brisighella, come testimoniano i depositi dei colli faentini in cui strutture di deformazione plastica di derivazione glaciale sono state trovate durante gli scavi delle condotte per l'acquedotto di Ridracoli. All'interno di questi suoli di ambiente subglaciale sono stati rinvenuti resti di industrie paleolitiche. Pochi metri sopra a queste abbiamo trovato orizzonti neolitici a ceramiche del «vaso a bocca quadrata» al piede dei colli forlivesi a Vecchiazzano; questi corrispondono all'optimum climatico postglaciale.
Ho citato questi recentissimi rinvenimenti archeologici e non paleontologici, fatti però da geologi, rinvenimenti che, insieme a quelli precedentemente noti del rame, bronzo, ferro e etruschi, ci ricollegano direttamente alla cultura romana, oggetto della relazione del collega prof. Giancarlo Susini.

In chiusura desidero ringraziare gli amici Tonino Benericetti, Marco Sami, Mauro Diversi e il dr. Gian Paolo Costa del Museo di Scienze naturali di Faenza, cui si deve l'individuazione e la raccolta della fauna, oltre al collega e compagno di ricerche Stefano Marabini, vero genius loti, che ha il merito diretto o indiretto di gran parte delle nuove scoperte di cui ho parlato. Devo alla cortesia del dr. Paolo Viaggi alcune delle foto riportate e alla mano felice di Marco Sami le cinque ricostruzioni originali delle figg. 10-13. Le stampe fotografiche sono state curate da Paolo Ferrieri.

Fig. 1 - A sinistra: feltro algale a cemento gessoso nero nella foto (stromatoòite selenitica). A destra: Particolare dei tubuli di rivestimento calcareo dei filamenti algali (diametro dei tubuli, 0,1-0,2 mm).

Fig. 2 - Vista in sezione longitudinale di cristallo geminato di selenite (5 cm di altezza). Al nucleo si osserva il contorno del cristallo primario, sulle cui facce di accrescimento si appoggiano le colonie di alghe filamentose. Il bordo limpido rappresenta un accrescimento cristallino secondario, che avviene mantenendo gli stessi assi cristallografici.