GEOLOGIA STORICA E REGIONALE

Si avvale di informazioni puntuali, fornite dalla… La Geologia Storica studia la storia della Terra nel corso del TG, con l’obiettivo di ricostruirne l'evoluzione geodinamica e biologica. Si avvale di informazioni puntuali, fornite dalla… Geologia Regionale, che studia il quadro stratigrafico di una determinata area geografica, correlandone le dinamiche ai processi a scala globale (GS).

ASPETTI APPLICATIVI DEL CORSO Didattico-divulgativi, per chi affronterà la professione di docente; relativi alla raccolta, classificazione e illustrazione di reperti geologici, per i curatori di musei; relativi alla ricostruzione del passato geologico in chiave paleoambientale e paleogeografico-strutturale per chi opererà nei parchi naturali o lavorerà a vario titolo nel territorio.

Prerequisiti Contenuti dei Corsi di Paleontologia e Geologia Conoscenza della geografia e della toponomastica dell’Italia (Triveneto in particolare)

STRUTTURA Lezioni in Aula Laboratorio sul campo

AUSILI DIDATTICI Appunti e ppt delle lezioni (http://www.geoscienze.unipd.it/personal/capraro-luca) Testi: A. Bosellini, Geologia delle Dolomiti, Athesia A. Bosellini, Storia geologica d'Italia. Gli ultimi 200 milioni di anni, Zanichelli

RICHIAMI DI STRATIGRAFIA

…e la legge di Walther () La stratigrafia è la disciplina delle S.d.T che studia i rapporti (verticali e laterali) fra unità rocciose distinte Base della stratigrafia sono il Principio di sovrapposizione di Stenone: (in una successione sedimentaria indisturbata, gli strati inferiori sono più antichi di quelli superiori) …e la legge di Walther ()

Obiettivo ultimo della Stratigrafia è la datazione dei corpi rocciosi Obiettivo ultimo della Stratigrafia è la datazione dei corpi rocciosi. Infatti… “la Storia ha bisogno di date, punti di riferimento precisi e suddivisioni formalizzate” (Hedberg, 1961)  Geocronologia: suddivisione del Tempo Geologico in Unità con età (base, tetto e durata) standardizzate a scala globale.  Cronostratigrafia: espressione “fisica” della Geocronologia; è il “calendario” della Geologia Storica. La Cronostratigrafia è stata per lungo tempo equiparata alla Biostratigrafia, con gravi danni

LA “HOLY TRINITY” DELLA STRATIGRAFIA Hedberg, H.D. (ed.), 1976. International Stratigraphic Guide. A Guide to Stratigraphic Classification, Terminology, and Procedures. Wiley, N.Y.: Biostratigrafia e Cronostratigrafia vanno tenute separate LITOSTRATIGRAFIA BIOSTRATIGRAFIA CRONOSTRATIGRAFIA (GEOCRONOLOGIA) Suddivisione non accettata universalmente per le complesse interrelazioni fra 2 e 3.

CRONOSTRATIGRAFIA CLASSIFICAZIONE CRONOSTRATIGRAFICA Organizzazione delle rocce terrestri in unità (UNITA’ CRONOSTRATIGRAFICHE) in base alla loro età. UNITA’ CRONOSTRATIGRAFICHE Corpi rocciosi, o pacchi di strati, formatisi durante uno specifico intervallo del tempo geologico e racchiusi fra due superfici isocrone (nota: CHI NON LO SA ALL’ESAME VOLA DALLA FINESTRA). Standard Global Chronostratigraphic Scale (SGCS) Insieme di CU definite e nomate secondo un criterio gerarchico e sistematico, utilizzabili sia a scala globale che regionale. Idealmente, la SGCS copre l’intera successione stratigrafica terrestre, senza “buchi” ne’ sovrapposizioni. DEFINIZIONE, CORRELAZIONE E RICONOSCIMENTO Teoricamente, tutte le Unità della SGCS sono riconoscibili a scala globale. Tuttavia, la reale fruibilità delle CU e dei loro limiti dipende da numerosi fattori “limitanti” (primo fra tutti, il tipo e l’efficacia degli strumenti di correlazione utilizzati nella definizione).

GERARCHIA CONVENZIONALE DELLE UNITA’ CRONOSTRATIGRAFICHE E GEOCRONOLOGICHE Period Epoch Age Phase? Group System Series (=Section) Stage Assise Chronostratigraphic Chronologic 2nd IGC (1881) Chronostratigraphic Geochronologic Eonathem Erathem System Series Stage Chronozone Eon Era Period Epoch Age Chron Hedberg, 1976 Chronostratigraphic Geochronologic Eonothem Erathem System Series Stage Substage Eon Era Period Epoch Age Subage or Age Salvador, 1994

E’ la più piccola unità formale riconoscibile a scala globale. STAGE (AGE) / PIANO L’unità cronostratigrafica base, concepita per l’uso pratico ai fini della correlazione intra- e supra-regionale. E’ la più piccola unità formale riconoscibile a scala globale. Nel passato i Piani (Stage) venivano definiti da STRATOTIPI  problemi di lacune e sovrapposizioni fra CU Attualmente un piano è definito da un Global Boundary Stratotype Section and Point (GSSP). Il GSSP di un Piano ne definisce SOLO la base (base defines units). I Piani definiti via GSSP sono, per definizione, “topless”. La “Gerarchia annidata” La Serie è la CU di rango superiore al Piano ed inferiore al Sistema. Se una Serie è stata completamente suddivisa in Piani, il suo GSSP corrisponde al GSSP del Piano più antico; il GSSP del Piano più antico della Serie sovrastante ne definisce il tetto. Se non è disponibile (o possibile) una suddivisione in Piani, una Serie può essere definita da un suo proprio GSSP.

LE COMPLICAZIONI DILEMMA: Requisiti di base (Hedberg, 1976; Cowie, 1986; Salvador, 1994; Remane, 1996): un GSSPs DEVE essere definito in una successione marina, continua, non interessata da deformazioni maggiori e/o metamorfismo, fossilifera, di facile accesso, ecc. DILEMMA: CORRELAZIONE (limite riconoscibile e correlabile a scala globale) …o STABILITA’ (definizione del limite storicamente appropriata)?

CRONOLOGIA E STRUMENTI DI CORRELAZIONE APPROCCI “TRADIZIONALI” (FINO ALLA PRIMA METÀ DEL ‘900): - Macrofaune (soprattutto molluschi) - Radiometria SVILUPPI “RECENTI”: - Dagli anni ‘50: biostratigrafia integrata del plankton calcareo - Dagli anni ‘70: magnetostratigrafia - Dagli anni ‘80: biomagnetostratigrafia-biocronologia - Dagli anni ‘90: ciclostratigrafia e astrocronologia (ATS, APTS)

QUALCHE DEFINIZIONE

CRATONI (SCUDI) Rappresentano la “ossatura” dei continenti. Sono aree tettonicamente stabili, non sismiche, di origine antichissima, costituite da rocce cristalline (intrusive e/o metamorfiche). Spesso non sono ricoperti da un record sedimentario (es. Svezia, Canada).

OROGENESI FLYSCH MOLASSA Processo tettonico (collisionale) che determina la formazione e il sollevamento di catene montuose FLYSCH Deposito sedimentario sin-orogenico, costituito da corpi torbiditici accumulati in ambiente di avanfossa (trench), spesso con tipica facies ad alternanze MOLASSA Deposito sedimentario post-orogenico, costituito dai prodotti di smantellamento di catene montuose già sollevate

BACINO SEDIMENTARIO Area interessata da accumulo sedimentario ad alto potenziale di preservazione

Livello di base: superficie al di sotto della quale e’ possibile l’accumulo di sedimenti

BACINO SEDIMENTARIO PROGRADAZIONE: RETROGRADAZIONE: AGGRADAZIONE: Processo di migrazione dei corpi sedimentari verso il centro del bacino (=depocentro) RETROGRADAZIONE: Processo di migrazione dei corpi sedimentari verso il margine del bacino AGGRADAZIONE: Processo di accescimento verticale dei corpi sedimentari

Questi processi sono controllati da variazioni livello di base (LDB).

STRATIGRAFIA SEQUENZIALE Definisce i rapporti spazio-temporali tra diversi corpi sedimentari in base a superfici chiave formatesi in risposta a variazioni del LDB

In stratigrafia sequenziale, i “mattoni” elementari delle successioni sedimentarie sono le facies. FACIES: insieme dei caratteri fisici di un corpo roccioso che lo differenziano dai corpi sedimentari contigui. ! Una facies non indica un ambiente, ma solo un insieme di processi che portano alla sedimentazione.  L’interpretazione ambientale può derivare soltanto in base alle associazioni di facies. L'ASSOCIAZIONE DI FACIES è un corpo sedimentario formato da più facies, e può essere considerata l'espressione fisica di un ambiente o di un sistema deposizionale.

ESEMPIO Ambiente di SPIAGGIA EMERSA che nel tempo produrrà un accumulo di sedimenti, ossia un’associazione di facies A Profondità a cui le onde “risciacquano” il fondo Ambiente di SPIAGGIA SOMMERSA che nel tempo produrrà un accumulo di sedimenti, ovvero un’associazione di facies B Ambiente di MARE APERTO che nel tempo produrrà un accumulo di sedimenti, ovvero un’associazione di facies C

LEGGE DI WALTHER Possiamo trovare, in successione verticale continua, solo quelle facies che attualmente si depositano in ambienti contigui Ambiente di SPIAGGIA EMERSA che nel tempo produrrà un accumulo di sedimenti, ossia un’associazione di facies A Ambiente di SPIAGGIA SOMMERSA che nel tempo produrrà un accumulo di sedimenti, ovvero un’associazione di facies B Ambiente di MARE APERTO che nel tempo produrrà un accumulo di sedimenti, ovvero un’associazione di facies C

VARIAZIONI “NORMALI” (LENTE) Ambiente di SPIAGGIA EMERSA che nel tempo produrrà un accumulo di sedimenti, ossia un’associazione di facies A Ambiente di SPIAGGIA SOMMERSA che nel tempo produrrà un accumulo di sedimenti, ovvero un’associazione di facies B Ambiente di MARE APERTO che nel tempo produrrà un accumulo di sedimenti, ovvero un’associazione di facies C VARIAZIONI “NORMALI” (LENTE) INNALZAMENTO DEL LIVELLO DI BASE ABBASSAMENTO DEL LIVELLO DI BASE GLI AMBIENTI DISTALI MIGRANO AL DI SOPRA DI QUELLI PROSSIMALI ADIACENTI GLI AMBIENTI PROSSIMALI MIGRANO AL DI SOPRA DI QUELLI DISTALI ADIACENTI

SPIAGGIA EMERSA Nel record stratigrafico, l’espressione di fasi di innalzamento o abbassamento progressivo del livello di base saranno espressi da successioni sedimentarie che nel tempo registrano la sovrapposizione verticale di ambienti contigui SPIAGGIA SOMMERSA MARE APERTO DEPOSITI FLUVIALI DEPOSITI DI MARE APERTO

SPIAGGIA SOMMERSA SPIAGGIA EMERSA FLUVIALE CONTINENTALE

VARIAZIONI “FORZATE” (VELOCI) Ambiente di SPIAGGIA EMERSA che nel tempo produrrà un accumulo di sedimenti, ossia un’associazione di facies A Ambiente di SPIAGGIA SOMMERSA che nel tempo produrrà un accumulo di sedimenti, ovvero un’associazione di facies B Ambiente di MARE APERTO che nel tempo produrrà un accumulo di sedimenti, ovvero un’associazione di facies C VARIAZIONI “FORZATE” (VELOCI) INNALZAMENTO DEL LIVELLO DI BASE ABBASSAMENTO DEL LIVELLO DI BASE GLI AMBIENTI DISTALI MIGRANO AL DI SOPRA DI QUELLI PROSSIMALI NON ADIACENTI GLI AMBIENTI PROSSIMALI MIGRANO AL DI SOPRA DI QUELLI DISTALI NON ADIACENTI

Fasi di innalzamento o abbassamento rapido del livello di base saranno testimoniate dalla sovrapposizione verticale di ambienti non contigui, separati da superfici di discontinuita’ (=unconformities) DEPOSITI FLUVIALI DEPOSITI DI MARE APERTO

FLUVIALE ARGILLE DI MARE APERTO

ARGILLE DI MARE APERTO FLUVIALE

Le variazioni del LDB si riflettono a qualsiasi scala

ESEMPIO In ambiente lacustre, il LDB e’ intuitivamente correlabile con il livello del lago. SE IL LIVELLO DEL LAGO SI ABBASSA, LE SPONDE VENGONO EROSE DA CORSI D’ACQUA E DAL RUSCELLAMENTO

ESEMPIO In ambiente lacustre, il LDB e’ intuitivamente correlabile con il livello del lago. SE IL LIVELLO DEL LAGO SI ALZA, SULLE SPONDE SI ACCUMULANO SEDIMENTI

RSL LIVELLO RELATIVO DEL MARE Quota PUNTUALE del LDB  scala locale. Virtualmente, questo è l’unico valore desumibile dallo studio sedimentologico di una successione. In realtà, il LDB/RSL è solo l’ultima risposta ad una combinazione molto complessa di fattori.

EVOLUZIONE DEI BACINI SEDIMENTARI è principalmente controllata dall’interazione di tre fattori: subsidenza; apporto sedimentario; variazioni EUSTATICHE (=globali). Le variazioni eustatiche sono causate essenzialmente da: 1) variazioni del volume totale dell’acqua marina presente negli oceani; 2) variazioni geometriche (capacità volumetrica) dei bacini oceanici.

1) VARIAZIONI DI VOLUME TOTALE DELLE ACQUE Le fluttuazioni di volume totale delle acque oceaniche sono principalmente dovute a: variazioni di volume del ghiaccio continentale (=glacioeustatismo); b) essiccamento di mari interni (fenomeno poco frequente, ma di cui abbiamo tracce evidenti nel record geologico)

Le fasi di massima estensione delle calotte glaciali secondo Eyles

2) VARIAZIONI DI CAPACITA’ VOLUMETRICA DEI BACINI OCEANICI Originata da modificazioni della geometria del fondale. Può essere controllata da: a) variazioni di volume delle dorsali oceaniche; b) accumulo sedimentario negli oceani.

VELOCITÀ E INTENSITÀ DEI PROCESSI

TORNIAMO ALLA STRATIGRAFIA SEQUENZIALE Cosa accade lungo la costa al variare del RSL? Linea di costa Livello relativo del mare=livello di base RSL tempo

Linea di costa livello di base cade EROSIONE ACCUMULO

EROSIONE Linea di costa livello di base cade ACCUMULO

Linea di costa livello di base sale EROSIONE ACCUMULO

livello di base sale Linea di costa EROSIONE ACCUMULO

livello di base sale Linea di costa EROSIONE ACCUMULO

DIAMO QUALCHE NOME I depositi che si accumulano durante la caduta del livello di base formano il FALLING STAGE SYSTEMS TRACT (FFST) Linea di costa livello di base cade EROSIONE ACCUMULO EROSIONE Linea di costa livello di base cade ACCUMULO FSST

I depositi che si accumulano quando il livello di base sale, ma la linea di costa si sposta ancora verso mare a causa dell’apporto sedimentario, formano il LOWSTAND SYSTEMS TRACT (LST) Linea di costa livello di base sale EROSIONE LST ACCUMULO FSST

verso terra formano il TRANSGRESSIVE SYSTEMS TRACT (TST) I depositi che si accumulano quando il livello di base sale e la linea di costa si sposta verso terra formano il TRANSGRESSIVE SYSTEMS TRACT (TST) livello di base sale Linea di costa EROSIONE TST ACCUMULO LST FSST

I depositi che si accumulano quando il livello di base sale, ma la linea di costa si sposta verso mare a causa degli apporti sedimentari, formano il HIGHSTAND SYSTEMS TRACT (HST) livello di base sale Linea di costa EROSIONE HST TST ACCUMULO LST FSST

SUPERFICI CHIAVE HST TST LST FSST Il momento di transizione tra TST e HST corrisponde alla massima ingressione marina verso terra. La superficie corrispondente a tale fase prende Il nome di MAXIMUM FLOODING SURFACE La superficie erosiva che si forma durante la caduta e lo stazionamento basso prende il nome di SEQUENCE BOUNDARY QUESTE SUPERFICI RAPPRESENTANO LE DUE SUPERFICI CHIAVE UTILIZZATE PER LE CORRELAZIONI IN STRATIGRAFIA SEQUENZIALE