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INSOLAZIONE E MONSONI La circolazione monsonica deriva da variazioni stagionali di RE al suolo entro la fascia intertropicale. E quindi intuitivo che.

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2 INSOLAZIONE E MONSONI La circolazione monsonica deriva da variazioni stagionali di RE al suolo entro la fascia intertropicale. E quindi intuitivo che le variazioni di Ins possono modificare lintensità del fenomeno monsonico.

3 MONSONI ATTUALI Fenomeno intenso nellemisfero N, dove nella fascia intertopicale insistono ampie aree emerse; per lo stesso motivo, è molto più debole nellemisfero S. Un caso paradigmatico è lAfrica settentrionale, dove piove quasi solo per effetto di un forte monsone estivo, la cui storia è registrata nei sedimenti marini del Golfo di Guinea e del Mediterraneo.

4 MONSONI ATTUALI Lintensità del fenomeno monsonico viene misurata in termini di mm/pioggia yr -1. La risposta è quindi asimmetrica: poichè piove solo durante la stagione estiva, lintensità invernale del ciclo è insignificante (una stagione è dominante sullaltra). Se lintensità del monsone può cambiare nel tempo, esistono prove tangibili del fenomeno nel record geologico?

5 La temporanea presenza di grandi laghi in Africa settentrionale durante il Pleistocene è dimostrata da diverse prove, ma il record geologico è scarso. Esiste un proxy indiretto: nei sedimenti marini del Golfo di Guinea si riconoscono orizzonti discreti formati da diatomee dacqua dolce, trasportate dal vento per migliaia di km I LAGHI AFRICANI

6 Le diatomee devono essere cresciute entro laghi del Nordafrica durante fasi di massima intensità del monsone estivo, quando la piovosità era altissima Durante intervalli di massima intensità del monsone invernale, larea si è inaridita e i laghi prosciugati. Le diatomee sono state quindi trasportate dagli alisei allAtlantico. DIATOMEE DACQUA DOLCE

7 INSOLAZIONE A 30°N In base a quanto appena discusso, il fattore determinante è linsolazione estiva a ~30°N, dove domina leffetto della precessione. Confrontando il paesaggio sahariano attuale e passato, è chiaro che il monsone estivo odierno è molto debole. Per giustificare la persistenza di laghi nellarea, è necessario immaginare lesistenza di una soglia che divide un mondo umido da quello attuale, arido.

8 Quindi, i massimi di intensità del monsone africano corrispondono a minimi di precessione. Si stima che in queste condizioni la portata del Nilo aumenti di 4-5 volte (es. ca anni fa, durante il Last African Pluvial Event). MONSOON INDEX

9 Attualmente, il monsone africano non interessa direttamente il Mediterraneo. Tuttavia, è significativo che il runoff al dominio levantino, sempre molto ridotto, sia dovuto quasi solo al Nilo. MONSONE & MEDITERRANEO

10 Il flusso del Nilo è somma di due stream principali: Nilo bianco, che nasce dal Lago Vittoria, e ha un regime caratterizzato da una portata ridotta ma costante; Nilo azzurro, che nasce dal lago Tana, ha una portata potenziale enorme ma un regime fortemente stagionale, controllato dal monsone. IL NILO

11 Un monsone estivo molto intenso alle sorgenti del Nilo aumenta il runoff al settore levantino durante lestate, con sviluppo di un grande plume leggero sulle acque dense del Mediterraneo orientale. In teoria, queste condizioni possono perturbare i meccanismi di formazione delle LIW, con conseguenze drammatiche per la circolazione profonda e, in particolare, sulla ventilazione dei fondali nel Mediterraneo centro-orientale. E nella pratica? IL MONSONE NEL MEDITERRANEO

12 Le prove geologiche di temporanei eventi di crisi del meccanismo di circolazione profonda nel Mediterraneo esistono. Si tratta dei cosiddetti SAPROPEL: sedimenti pelagici scuri, talvolta laminati, ricchi di materia organica (> 2%: sono rocce madri degli idrocarburi). MONSONE vs. VENTILAZIONE

13 Lattuale produttività del Mediterraneo è molto bassa, tanto che sul fondale si accumula pochissimo sedimento organogeno. Tuttavia, a partire dal Miocene (~15 Ma), nei sedimenti profondi del Mediterraneo orientale ricorrono orizzonti discreti ricchi in C organico, che in casi estremi arriva al 30%. A partire dal Pliocene, i sapropel compaiono anche nel record di Italia meridionale e Sicilia e, nel corso del Pleistocene, anche nei bacini occidentali (es. Tirreno, Mare di Alboran). Malgrado gli studi, lorigine dei sapropel rimane sostanzialmente un mistero; in genreale vengono interpretati come eventi di anossia del fondale. GENESI DEI SAPROPEL

14 Dato per assodato il ruolo del Nilo (e, quindi, della precessione), possono agire due meccanismi genetici per i sapropel del Mediterraneo centro-orientale. Entrambi implicano modificazioni della circolazione normale a causa di gradienti di densità fra le acqua native e il runoff del Nilo, ma con sviluppi differenti. RUNOFF E SAPROPEL

15 MODELLI GENETICI STAGNATION MODEL: prevede una netta stratificazione della colonna dacqua per gradiente alotermico, che impedisce la ventilazione al fondo. PRODUCTIVITY MODEL: prevede linnesco di un sistema alternativo di circolazione, con produttività superficiale che eccede la capacità di digestione della materia organica al fondo.

16 Sistema di circolazione alternativo: formazione di sapropel a) il runoff impedisce la formazione delle LIW: il nutriclino risale entro la zona fotica, con comparsa di un DCM molto marcato a ~ m di profondità; b) labbondanza di C org produce una OMZ molto netta aumenta in modo drammatico il BOD; c) per assenza di sinking, i tenori di O 2 non sono sufficienti per la respirazione al fondo. STAGNATION MODEL

17 Sistema di circolazione alternativo: formazione di sapropel a) la MAW entra in una circolazione inversa, con upwelling ed eutrofizzazione della zona fotica; b) OMZ molto netta elevato BOD, sostenuto dalle MAW sino a ~350 m di profondità; c) per assenza di sinking, la respirazione al fondo è inibita. PRODUCTIVITY MODEL

18 MED SAPROPEL E CICLICITA Quindi, correlando i sapropel del Mediterraneo con la curva dellinsolazione otteniamo una cronologia assoluta che possiamo utilizzare per la datazione di eventi associati. I sapropel del Mediterraneo si sono depositati durante minimi estremi di precessione, che avvengono in cluster di 3-5 entro intervalli di massima eccentricità.

19 PATTERN DI DISTRIBUZIONE Se si considerano successioni complete, si osserva come questi cluster di sapropel si correlino molto ben fra loro, come dimostra la parallelizzazione fra sezioni in Romagna (Val Marecchia), Calabria (Singa) e Sicilia (Punta Piccola e Monte San Nicola).

20 O O A A B B C C

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22 CRONOLOGIA BASATA SUI SAPROPEL

23 Avete ormai imparato quanto sia fumoso il concetto di deep time, e sapete che, sino agli anni 80, lunico strumento per dare età assolute alla Scala del Tempo Geologico (GTS) è stata la radiometria. La Teoria astronomica del clima ha fornito un metodo nuovo (ed indipendente) per datare i fenomeni geologici in modo molto più efficace di quello radiometrico. ASTROCRONOLOGIA

24 QUALI CAMBIAMENTI CICLICI? Oltre ai cicli dei dati strumentali (es. δ 18 O), nel record geologico sono presenti molte altre ciclicità, registrate talora in modo spettacolare entro le successioni sedimentarie. Come detto, la ciclicità è uno straordinario cronometro del tempo geologico, una volta acquisito la giusta chiave con cui sbloccarla (ci si è riusciti, faticosamente, con il 18 O).

25 Nel record stratigrafico sono presenti molte testimonianze delle variazioni climatiche: nelle delle faune, nella flora, nella litologia, e in altre proprietà geochimiche e mineralogiche. Basta osservare la litologia delle successioni (in particolare, quelle pelagiche) per renderci conto che lorganizzazione ciclica dei sedimenti è molto diffusa. Es., in molti affioramenti di Scaglia o di Maiolica si osservano alternanze regolari di strati, più o meno calcarei, con caratteristici profili di erosione. (coppiette). Queste alternanze sono denominate couplets (coppiette). La loro regolarità ed estensione supraregionale ha da sempre suggerito il coinvolgimento di fattori climatici globali (come le variazioni dei parametri orbitali) nel loro pattern di deposizione. LA PERVASIVA CICLICITÀ DI MILANKOVITCH

26 Affioramento di Trubi a Capo Spartivento (Calabria), dove si evidenziano numerose, regolari alternanze di marne (colore grigio) e calcare (bianco). Letà è Pliocene Inferiore (Zancleano). In questo esempio la ciclicità è elementare (2 tipi litologici). COUPLETS MARNA-CALCARE

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28 Trubi del Pliocene Inferiore (Zancleano) a Punta di Majata (AG), nota anche come Scala dei Turchi. E la sezione simbolo dellAstrociclostratigrafia

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30 Chronology of the Rossello Composite section based on the correlation of small-scale carbonate cycle patterns to the La90 precession and 65° N summer insolation curves. TUNING DEL PLIOCENE DEL MEDITERRANEO


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