RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

L'influsso di fluttuazioni paleoclimatiche sulle comunità di biocostruttori, la produttività carbonatica e la dinamica deposizionale di piattaforme meso-cenozoiche italiane.

Università di riferimento

Università degli Studi di FERRARA - SCIENZE DELLA TERRA - FERRARA(FE)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Alfonso BOSELLINI

Descrizione

L'unità operativa di Ferrara si propone di indagare le relazioni fra geometrie deposizionali, composizione del sedimento carbonatico ed indicatori ambientali in alcuni casi esemplari selezionati dal Triassico Medio delle Dolomiti, dal Cretacico Superiore e dal Miocene della Penisola Garganica. Questi esempi si sono deposti in contesti paleotettonici e paleoclimatici diversi ma sembrano particolarmente adatti alla quantificazione volumetrica dei tassi di accumulo carbonatico e le sue relazione con le fluttuazioni climatiche e di altri parametri ecologici. Ovviamente per una valutazione quantitativa dei tassi di accumulo è indispensabile una stima del tasso di lacunosità delle piattaforma indagate, da basarsi sia su criteri paleontologici che di sedimentologia e stratigrafia fisica. PIATTAFORME CARBONATICHE IN CLIMA ARIDO ED UMIDO NEL TRIASSICO MEDIO DELLE DOLOMITI Il Triassico del Subalpino è reso celebre dai classici esempi di piattaforme carbonatiche isolate, che affiorano in modo particolarmente spettacolare nelle Dolomiti, ove è possibile una ricostruzione dettagliata delle geometrie deposizionali e dei volumi sedimentari. Il livello abbastanza moderato di deformazione fragile epicrostale subito da queste successioni permette frequentemente la ricostruzione diretta dell'architettura stratigrafica e delle relazioni piattaforma-bacino, in vari casi è però necessario procedere ad un'analisi strutturale ed ad una retrodeformazione palinspastica, per ottenere una stima realistica delle aree e dei volumi deposizionali. Questi corpi sedimentari sono particolarmente interessanti per la stima dei tassi di produzione carbonatica, dato che la diffusa, pervasiva cementazione sindeposizionale rendeva poco efficiente l'esportazione di sedimento, come testimoniato anche dai ridotti spessori delle coeve adiacenti successioni bacinali. La possibilità di analizzare compiutamente piccoli sistemi isolati fornisce qui la rara possibilità di una stima completa dei volumi di ciascun edificio carbonatico. In questi sistemi, si può perciò non solo valutare il tasso d'aggradazione, ma anche quelli di progradazione laterale in ogni direzione, ovviamente con qualche limitazione legata alla tettonica e all'erosione recente. In questa regione è inoltre possibile stimare con cura il tasso d'aumento del livello marino relativo e quindi la velocità di creazione dello spazio sedimentario, in buona parte influenzata da un attivo contesto paleotettonico. Il contesto cronologico dettagliato fornisce inoltre un'affidabile stima dei tassi d'accumulo volumetrico. La ricerca è essenzialmente focalizzata sulla dinamica deposizionale di sistemi di piattaforma carbonatica d'acqua bassa, ma un quadro cronologico ed ambientale completo richiede anche l'analisi di coeve successioni bacinali, che, come abbiamo visto, spesso conservano ancora le relazioni geometriche primarie con i corpi di scarpata e che possono fornire dettagliate informazioni biostratigrafiche. Le successioni bacinali hanno infatti fornito ricche associazioni di ammonoidi e lamellibranchi pelagici, che permettono un'elevata risoluzione cronostratigrafica (Brack et al., 1996; Gianolla et al., 1998 a, b; Neri e Stefani, 1998). Sia le successioni bacinali mediotriassiche, sia, in parte, alcune coeve unità di piattaforma carbonatica contengono sottili livelli di tephra vulcanogenici che permettono un'accurata datazione isotopica e quindi una valutazione numerica degli intervalli cronologici, definiti su base biostratigrafia e di stratigrafia fisica. Le successioni bacinali contengono inoltre importanti informazioni paleoclimatiche, fornite in particolare dal loro ricco contenuto palinnologico e paleobotanico, che completano la registrazione fornita dalle successioni di piattaforma per fornire un quadro sintetico dell'evoluzione paleoclimatica. Il contesto paleoclimatico del Triassico Medio del Subalpino fu generalmente dominato da condizioni calde e aride, ma vi furono anche ripetute fluttuazioni in senso umido, durante l'Anisico medio ed il Ladinico superiore, come rivelato in particolare dalle associazioni polliniche e paleobotaniche. La ricerca qui proposta si propone di ricostruire l'impatto delle fluttuazioni climatiche e di altri parametri ecologici sulla produttività carbonatica e quindi sull'architettura deposizionali di questi corpi di piattaforma; si propone inoltre di valutare l'importanza relativa della produttività in ambienti di platform-top, margine biocostruito e scarpata di piattaforma, che, trovandosi a profondità diverse, dovevano diversamente reagire alle stesse fluttuazioni paleoclimatiche. La ricerca si propone di concentrare l'attenzione su alcuni casi esemplari, in parte (es. Latemar) già esaminati da altri punti di vista da alcuni componenti del gruppo di ricerca, in parte del tutto inediti (es. Monte Rite). Nell'Anisico, ci si propone di indagare la piattaforma carbonatica della formazione del Monte Rite affiorante nell'area tipo omonima, in Dolomiti orientali. Questa piattaforma è particolarmente interessante dal punto di vista paleobiologico e paleoambientale, perché registra la ricomparsa in Dolomiti di sistemi biocostruiti di margine di piattaforma, che erano scomparsi a scala planetaria con l'estinzione in massa al limite permo-triassico. La successiva sequenza deposizionale inquadra la Formazione del Serla Superiore, che ci proponiamo di studiare nella porzione settentrionale delle Dolomiti, fra il Piz da Peres e Braies (Prag), con particolare riguardo alle successioni di Pra della Vacca; proponiamo inoltre di indagare la stessa formazione affiorante nel versante meridionale del Cernera, nei pressi di Selva di Cadore. Questi sistemi di piattaforma carbonatica si interdigitano con le successioni bacinali della Formazione di Dont, che contiene una ricca registrazione paleoclimatica, fornita dal vario contenuto paleobotanico. Le nostre precedenti ricerche, in corso di pubblicazione, hanno rivelato che in questo intervallo cronologico è registrato un breve episodio umido, che ha probabilmente influenzato in modo significativo la produttività carbonatica. Le maestose piattaforme accresciutesi fra Anisico superiore e Ladinico inferiore registrano una rapida creazione di spazio sedimentario ed una massiccia produzione carbonatica, in un contesto climatico arido. Queste piattaforme sono già state oggetto di intensi studi, in particolare sul significato della loro ciclicità sedimentaria ad alta frequenza e sull'interpretazione delle geometrie deposizionali, ma proprio per questo permettono di raggiungere una precisa valutazione dei tassi di crescita, fino ad ora poco considerati nella letteratura esistente. In particolare, si propone di valutare i tassi volumetrici di accumulo nella Piattaforma del Cernera, in cui la produttività non fu in grado di tenere il passo con il rapido aumento del livello marino relativo e che perciò subì un annegamento precoce, ed in quella del Latemar, che invece riuscì a mantenersi per più lungo tempo nella zona fotica. In questi sistemi, appare importante anche riesaminare i rapporti fra produzione attiva al margine di piattaforma e precipitazione automicritica nei sistemi di scarpata, verosimilmente sostenuta da processi eterotrofi (vedi introduzione). Le stesse problematiche saranno affrontate in piattaforme del Ladinico Superiore, che registrano verosimilmente un'evoluzione climatica in senso umido ed un contesto paleoecologico profondamente mutato, a causa del breve ma intenso episodio vulcanico, che produsse aree emerse, che a loro volta aumentarono fortemente il flusso di sedimenti e nutrienti di origine continentale. In questa fase informazioni paleoclimatiche possono essere ricavate anche dal ricco contenuto paleobotanico delle successioni bacinali. In questo intervallo stratigrafico post-vulcanico si propone in particolare di analizzare le complesse successioni sin-postvulcaniche dello Sciliar (Schlern) e nelle coeve, adiacenti successioni bacinali delle Formazioni di Wengen e San Cassiano dell'Alpe di Siusi (Seiser Alm). Un evento importante registrato da queste piattaforme è la diffusione di colonie di coralli ramificati e la ricomparsa di sedimenti oolitici, che erano assenti dal Triassico Inferiore. Ci si propone inoltre di indagate le successioni del Ladinico superiore nel Massiccio del Sella, che si presta particolarmente ad una stima accurata dei volumi e quindi dei tassi di sedimentazione e nel massiccio del Picco di Vallandro-Duerrenstein, che non è stato finora oggetto di una moderna indagine stratigrafica. Sulle aree chiave proposte saranno effettuate ricerche di terreno, finalizzate sia all'analisi di facies, sia alla ricostruzione delle geometrie deposizionali, anche attraverso l'utilizzo di tecniche di telerilevamento e di strumenti geinformatici GIS, in ambiente Arcview. Le ricerche di laboratorio si baseranno sull'analisi in sezione sottile, determinazioni tassonomiche ed analisi geochimiche. Qualora i risultati sullo stato di alterazione diagenetica e le disponibilità finanziarie lo permetteranno, si propone inoltre alcune determinazioni sulla composizione isotopica del C e O. Ci si propone inoltre di completare le datazioni radiometriche di alcuni livelli a tephra, per completare una serie di determianzioni gia da tempo intraprese in collaborazione con la George Washington University, Wasington D.C., USA. In tutti i sistemi di piattaforma carbonatica esaminati si tenterà inoltre di valutare l'importanza dei processi diagenetici sulle modificazioni volumetriche, in particolare sul ruolo della dissoluzione tardiva e dei processi di stilolitizzazione, che hanno sicuramente ridotto lo spessore primario delle successioni, come visibile ad esempio all'interno della successione del Latemar. CRETACICO SUPERIORE E NEOGENE DELL'AVAMPAESE APULO Il Cretaceo Superiore della Penisola Garganica registra episodi di scompenso fra produzione carbonatica ed aumento del livello marino relativo, in un contesto di clima caldo, umido, registrato anche da importanti associazioni floristiche, scoperte molto recentemente da questo gruppo di lavoro. Si propone quindi di intraprendere l'analisi di facies e studio delle associazioni di flora fossile del Cretaceo superiore (Santoniano sup.) del Promontorio del Gargano. Durante il Cretaceo Superiore, un'estesa porzione della Piattaforma Apula, dominata da depositi di piattaforma interna a cicli peritidali, fu ricoperta da depositi pelagici, ricchi in foraminiferi planctonici del Santoniano superiore, che testimoniano un evento di annegamento, che registra uno scompenso fra produttività carbonatica ed aumento del livello marino relativo, legato in parte anche a movimenti tettonici distensivi (Morsilli et al., 2003). Questo annegamento interessa solo alcuni settori della piattaforma, come testimoniato dal perdurare della sedimentazione di piattaforma interna nel settore delle Murge e del Salento e dalla coeva esistenza di aree emerse, su cui si sviluppavano flore molto variegate, ritrovate recentemente nei sedimenti dell'area di Apricena (De Cosmo, 2002). La presenza di questa variegata flora fossile, in ottimo stato di conservazione, permetterà di eseguire uno studio morfometrico sulle foglie presenti e, quindi, di avere utili informazioni sul paleoclima della regione in quell'intervallo temporale. Inoltre, saranno effettuate delle campionature per analisi sugli isotopi, su cui confrontare gli eventuali segnali climatici registrati nel record stratigrafico. Infine, sarà effettuata un'analisi di facies di dettaglio dell'unità pelagica, allo scopo di definire gli aspetti sedimentologici e le sue eventuali relazioni con fattori ambientali. Se gli studi nell'Area Garganica, anche da parte di componenti di questa unità di ricerca, hanno chiarito molti punti della dinamica sedimentaria di piattaforme carbonatiche mesozoiche e paleogeniche, una minore attenzione è stata posta ai sistemi deposizionali neogenici; particolarmente interessante risultano le successioni del Miocene superiore, che registrano decise fluttuazioni climatiche verso un clima arido e condizioni isoaline, che hanno fortemente influenzato la dinamica deposizionale dei coevi corpi di scogliera biocostruita, come testimoniato dalle ricerche precedente dei componenti dell'unità operativa di Modena. Si propone quindi di procedere all'interpretazione paleoclimatica anche attraverso l'analisi di facies ed di depositi calclititici di conoidi del Miocene Superiore del Promontorio del Gargano, che si intergitano con coevi depositi marini, che registrano il perdurare della produttività carbonatica. Nel Promontorio del Gargano affiorano infatti estesi corpi di conoide, al bordo del massiccio carbonatico mesozoico, sia nella sua porzione settentrionale che meridionale. Questi depositi, che conservano spesso le loro morfologie deposizionali primarie, erano stati interpretati come brecce di conoidi quaternarie da numerosi Autori. Lo studio preliminare di questi sedimenti e la disponibilità di nuovi affioramenti ha permesso invece di individuare dei sistemi deposizionale di età molto più antica. In alcuni casi è possibile osservare direttamente sul terreno i rapporti fisici di eteropia di facies fra depositi continentali e depositi carbonatici costieri, datati su base paleontologica al Tortoniano superiore e forse Messiniano. Tali conoidi rappresentano quindi un sistema deposizionale di transizione tra l'ambiente continentale e quello marino, registrando un contesto particolarmente adatto alla ricostruzione delle variazioni climatiche, tettoniche e del livello marino relativo ed a una collocazione precisa di questi eventi nel tempo geologico. Mediante l'analisi di facies dei corpi sedimentari individuabili in affioramento e l'applicazione di criteri morfostratigrafici si tenterà di identificare all'interno di tale sistema deposizionale alcune unità sedimentarie discrete, databili in base al loro rapporto con i depositi marini, che registrano un'attiva produzione carbonatica. In particolare, si cercherà di ricostruire come il sistema abbia risposto alle variazioni climatiche nel tempo, cercando di eliminare il segnale tettonico e quello imputabile alla variazione relativa del livello marino. Un'ulteriore indagine sarà volta alla relazione gli apporti calclititici e la produttività carbonatica nelle aree marine adiacenti.