GEOLOGIA STORICA E REGIONALE

Si avvale di informazioni puntuali (=a scala regionale) La Geologia Storica studia la storia della Terra nel Tempo Geologico, con l’obiettivo di ricostruirne l'evoluzione geografica e biologica. Si avvale di informazioni puntuali (=a scala regionale) La Geologia Regionale studia il quadro stratigrafico di una determinata area geografica, correlandone l’evoluzione alla storia globale della Terra (=GS)

Propedeuticità Corsi di Paleontologia e Geologia Conoscenza della geografia e della toponomastica del Triveneto

Struttura Lezioni in Aula Laboratorio 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

ASPETTI APPLICATIVI DEL CORSO Il Corso è una sintesi delle Geoscienze finalizzata allo studio dell’evoluzione geologica della Terra, a scala globale e locale (regionale). Gli aspetti applicativi del Corso sono: didattico-divulgativi, per chi affronterà la professione di docente; più specialistici e relativi alla raccolta, classificazione e illustrazione di reperti geologici, per i curatori di musei naturalistici (e non solo); 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. E’ fondamentale saper inquadrare il territorio nel contesto geologico regionale con i suoi vari aspetti litologici, paleontologici, stratigrafici, tettonici ecc. Il Corso che inizia non è quindi puramente teorico; l’approfondimento di conoscenze già acquisite e l’apertura a nuove tematiche sono finalizzati soprattutto a questi risvolti applicativi.

Richiami di Stratigrafia

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

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 della base, età del tetto e durata standardizzati a scala globale.  Cronostratigrafia: branca della Stratigrafia che si occupa della ricostruzione delle età dei corpi rocciosi e dei loro rapporti cronologici. E’ il “calendario” della Geologia Storica!

Facile a dirsi, ma difficile nel concreto per il rischio di confusione: “Stratigraphy is a global subject, and international (global) communication and cooperation are necessary if we are to adequately comprehend the picture of the rock strata of the Earth as a whole, and to restore the history of how, when and why these strata came to be what and where they are today. Agreement on stratigraphic principles, terminology, and classificatory procedures is essential to attaining a common language of stratigraphy that will serve geologists worldwide. It will allow their efforts to be concentrated effectively on the many real scientific problems of stratigraphy, rather than being wastefully dissipated in futile argument and fruitless controversy arising because of discrepant basic principles, divergent usage of terms, and other unnecessary impediment to mutual understanding…” Hollis Hedberg, International Stratigraphic Guide, 1976 - Preface

International agreement La definizione di un “linguaggio comune”, da sempre percepito come essenziale fra gli scienziati della Terra, è arrivata molto tardi... 1878 1st IGC (International Geologic Congress), Paris 1881 2nd IGC Bologna 1949 18th IGC, Londra 1951 19th IGC, Algeri: International SubCommission on Stratigraphic Terminology 1961  IUGS

INTERNATIONAL UNION of GEOLOGICAL SCIENCES (IUGS): ONG che coordina la ricerca internazionale nelle Scienze della Terra. Organizza gli International Geological Congresses (ogni 4 anni). Vi afferiscono più di 30 organizzazioni scientifiche. Fra gli obiettivi IUGS: ricerca di consenso internazionale sulla nomenclatura e sulla classificazione in diverse discipline (es. Stratigrafia e Petrologia). COMMISSIONS: Commission on Comparative Planetology Commission on Igneous and Metamorphic Petrogenesis Commission on the Management and Application of Geoscience Information Commission on Global Sedimentary Geology Commission on the History of Geological Sciences Commission on Stratigraphy (ICS) Commission on Systematics in Petrology Commission on Tectonics Commission on Fossil Fuels Commission on Geology for Environmental Planning

OBIETTIVI della ICS Definire i princìpi di classificazione stratigrafica (terminologia, procedure; pubblicazione e aggiornamento dei risultati); Stabilire una scala cronostratigrafica standard e relative tabelle di correlazione globale; Uniformare la sistematica litostratigrafica in un database globale aggiornato; Gestire la cooperazione a scala globale e stabilire gli standard in stratigrafia; Implementare nuove metodologie in una “stratigrafia multidisciplinare”. ORGANIZZAZIONE (Subcommissions  Regional Committees  Working Groups) Subcommission on Stratigraphic Classification Subcommission on Neogene Stratigraphy Subcommission on Cambrian Stratigraphy Subcommission on Ordovician Stratigraphy Subcommission on Devonian Stratigraphy Subcommission on Carboniferous Stratigraphy Subcommission on Triassic Stratigraphy etc.

LA GUIDA E 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 inter-relazioni fra 2 e 3. Grandi passi in avanti nel corso degli ultimi 20-30 anni (in termini di risoluzione del Tempo geologico e di potenziale di correlazione) grazie alle intuizioni di Hedberg

CRONOSTRATIGRAFIA CLASSIFICAZIONE CRONOSTRATIGRAFICA “THE ELEMENT OF STRATIGRAPHY THAT DEALS WITH THE RELATIVE TIME RELATIONS AND AGE OF ROCK BODIES” (IUGS, in Salvador, 1994) CLASSIFICAZIONE CRONOSTRATIGRAFICA L’organizzazione delle rocce della crosta terrestre in unità (UNITA’ CRONOSTRATIGRAFICHE, o CU) 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

STAGE (AGE) 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): un punto che testimonia un istante ben preciso della storia geologica della Terra. Il GSSP di un Piano ne definisce SOLO la base; il GSSP di una unità rappresenta quindi il tetto della sottostante (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.

PROCEDURE PER LA DEFINIZIONE DI UN GSSP Creazione di un Working Group dedicato Votazione all’interno del WG Sottomissione della proposta, se accettata, alla Subcommission competente Votazione entro la Subcommission Sottomissione della proposta, se accettata, alla ICS Votazione sulla proposta da parte dei membri della ICS Ratifica da parte della IUGS Executive Board Pubblicazione di un riassunto della proposta sulla specifica rivista IUGS Cerimonia ufficiale sulla sezione del GSSP, posa del “chiodo d’oro”; attivazione di misure per la protezione ed il mantenimento del sito Una volta definito, un GSSP DEVE essere mantenuto per almeno 8 anni

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 (il limite deve essere riconoscibile e correlabile a scala globale) …o STABILITA’ (la definizione del limite deve essere storicamente appropriata)? GRANDI POLEMICHE. E.g., Remane, 1996: “There is no formal priority regulation in Stratigraphy. Therefore, in redefining boundaries, priority can be given to the level with the best correlation potential”

CRONOLOGIA E STRUMENTI DI CORRELAZIONE APPROCCI “TRADIZIONALI” (FINO ALLA PRIMA METÀ DEL SECOLO SCORSO) - Megafaune (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, Astrobiocronologia) Questi strumenti sono ampiamente applicati al record stratigrafico del Mediterraneo, che può essere correlato a scala globale; anzi, la moderna ATS è stata in gran parte sviluppata grazie allo studio dei sedimenti su terra dell’Italia meridionale (Calabria e Sicilia in particolare: Hilgen, Lourens, etc.).

Vrica

Punta Piccola (Capo Rossello Composite)

Scala dei Turchi (Capo Rossello Composite)

Capo Spartivento (Calabria)

Gibliscemi (Sicily)

UN ESEMPIO: IL PLEISTOCENE TIME FRAMEWORK

QUALCHE REMINDER

CRATONI (SCUDI) Sono la “ossatura” dei continenti. Sono aree tettonicamente stabili, non sismiche, di origine antichissima, costituite da rocce intrusive e/o metamorfiche. Spesso non sono ricoperte da un record sedimentario “recente” (post-Paleozoico)

OROGENESI E’ il processo, di origine prevalentemente collisionale, che determina il corrugamento e il sollevamento di catene montuose (es. Orogenesi Alpina) FLYSCH deposito sedimentario sin-orogenico, costituito da corpi torbiditici depostisi in ambiente profondo (trench). La facies tipica è ad alternanze (flysch s.s.), ma esistono Flysch francamente pelitici (criptoflysch) MOLASSA deposito sedimentario post-orogenico, costituito dai prodotti di smantellamento di catene montuose già sollevate (sono prevalentemente siltiti e areniti)

EUSTATISMO: Rappresenta la variabilità, naturale o forzata, del livello del mare espressa a scala GLOBALE. E’ cosa ben differente dal Livello Relativo del Mare, anche se - in ultima istanza - il LRM è ciò che misuriamo.

PREMESSA L’evoluzione della Litosfera è controllata da fenomeni endogeni (magmatismo, metamorfismo, tettonica) ed esogeni, che riguardano la sua superficie. I processi esogeni sono regolati dall’interazione tra la Litosfera, l’Atmosfera, l’Idrosfera e la Biosfera (v. ad es. il processo sedimentario). Il ruolo della Biosfera è trattato nel corso “gemello” di Paleoecologia e Paleoclimatologia. I ruoli dell’Atmosfera e dell’Idrosfera, che si riflettono sostanzialmente nell’evoluzione dei bacini sedimentari, sono espressi a scala oceanica-globale dall’eustatismo.

EVOLUZIONE DEI BACINI SEDIMENTARI è principalmente controllata dall’interazione di due fattori: la mobilità delle placche litosferiche (DIFFICILI DA STIMARE); le variazioni eustatiche (=globali e... “MISURABILI”). 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.

a) 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

b) 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.