RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Caratterizzazione stratigrafica, paleoambientale e geochimico-petrografica di eventi al passaggio Triassico-Giurassico nei margini passivi dell'area alpina e centro atlantica: un approccio integrato

Università di riferimento

Università degli Studi di MILANO - SCIENZE DELLA TERRA - MILANO(MI)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Flavio JADOUL

Descrizione

1. INTRODUZIONE

L'Unità Operativa di Milano intende identificare i cambiamenti paleombientali, paleoecologi, paleontologici e stratigrafici che avvennero nell'intervallo temporale che si estende dal Norico superiore all'Hettangiano (a cavallo del limite Triassico/Giurassico, ca. 200 Ma) nel settore tetideo occidentale in modo da fornire un quadro più esauriente degli eventi che hanno preceduto e seguito la crisi T/G ed i loro eventuali legami con la crisi stessa.


A tale scopo, sono state selezionate le sezioni stratigrafiche ritenute più significative, depostesi in contesti paleoambientali differenti (di piattaforma carbonatica, transizionale al marino pelagico etc.) in modo da poter identificare segnali indipendenti dalle condizioni di deposizione. La ricerca che l'unità di Milano intende sviluppare prevede un approccio stratigrafico che integri sedimentologia, analisi di facies, paleogeografia, magnetostratigrafia e chemostratigrafia; il necessario supporto biostratigrafico sarà basato su nannoplancton, palinomorfi, foraminiferi ed alghe dasicladacee (con il contributo anche delle altre unità coinvolte nel progetto). L'analisi biostratigrafia e sedimentologica sarà finalizzata anche alla ricostruzione del significato paleoambientale e paleoecologico delle associazioni di facies e faunistiche riconosciute nell'intervallo Retico-Hettangiano.
In particolare, ci si prefigge di analizzare e confrontare le successioni stratigrafiche depostesi in contesti differenti e riferibili alle seguenti aree:
1) tre domini alpini con evoluzione da facies a sedimentazione mista argilloso-carbonatica nel Norico Superiore-Retico a carbonatica di tipo bahamiano nel Giurassico basale (Sudalpino centro-occidentale, Austroalpino centrale, Alpi Calcaree Settentrionali);
2) settori sudalpini con persistenza di facies di piattaforma carbonatica al limite T/G (Dolomiti occidentali, Alpi Giulie-Dinaridi centrali);
3) settore di transizione tra il Bacino Lombardo e la Piattaforma di Trento (Massiccio del Brenta);

Più in dettaglio, le analisi integrate verranno svolte nelle seguenti successioni:

1) Lombardia occidentale, nell'intervallo di deposizione compreso tra il Calcare di Zu e la Dolomia a Conchodon;
2) Lombardia settentrionale, nell'Austroalpino Centrale, con analisi della successione Formazione di Fraele–Formazione del Monte Motto;
3) Austria, nelle Alpi Calcaree Settentrionali della Falda Lechtal, con analisi della successione Formazione di Koessen–Schatwald Shale;
4) Dolomiti del Brenta, nell'intervallo di deposizione del Calcare di Tremalzo-Calcare di Zu e Calcari Grigi;
5) Dolomiti occidentali e tarvisiano, nell'intervallo di deposizione compreso tra la Dolomia Principale e i Calcari Grigi (o unità equivalenti);
7) Dinaridi centrali (piattaforme carbonatiche adriatiche), nelle successioni carbonatiche al passaggio T/G;

L'analisi dell'evoluzione del dominio tetideo alpino verrà poi confrontata con analoghe ricerche intraprese in altri settori del Sudalpino (Unità di Trieste) e con evoluzione del settore Atlantico (unità di Perugia e Padova) in modo da verificare eventuali concomitanze temporali di eventi stratigrafici consentendo di separare il segnale di importanza regionale da quello a valenza globale.

2. TIPOLOGIA DI PROGETTO
Il progetto si articolerà con le modalità di seguito descritte.

2.1. Biostratigrafia

Le indagini biostratigrafiche comprenderanno lo studio dei pollini (M.T. Galli in collaborazione con l'unità di Perugia), lo studio delle alghe dasicladacee, svolto dall'unità di Trieste e lo studio dei bivalvi sarà compiuto da McRoberts e suoi collaboratori. Lo strumento palinoligico risulta particolarmente idoneo a studiare successioni deposte in contesti ambientali profondamente diversi, dal continentale al marino pelagico. Inoltre, il confronto tra le analisi biostratigrafiche ottenute dall'U.O. di Milano nel settore tetideo e le analisi effettuate nel settore Atlantico dall'U.O. di Perugia consentirà di ottenere una visione regionale della diffusione dei palinomorfi in aree ad evoluzione paleogeografico-geodinamica differente. L'analisi delle palinofacies fornirà, oltre alle informazioni biostratigrafiche, anche indicazioni paleoambientali. Si effettueranno inoltre indagini biostratigrafiche ad ammoniti, conodonti e nannoplancton (in collaborazione con L. Krystyn di Vienna A. Nicora e B. De Bernardi di Milano) soprattutto nelle successioni più di mare aperto del Calcare di Zu e Calcare di Soversene in Carnia.

2.2. Stratigrafia fisica e ciclostratigrafia

Lo studio della stratigrafia fisica delle successioni carbonatiche sarà condotto da F. Jadoul e F. Berra. Saranno studiate sia successioni di piattaforma carbonatica in senso lato, ben affioranti nel Sudalpino (i.e. Jadoul et al., 2004) e Austroalpino (McRoberts et al., 1997) che successioni bacinali presenti in Carnia.
E' prevista l'analisi sedimentologica e delle microfacies delle serie campionate, con lo scopo di ricostruire l'evoluzione ambientale e di riconoscere i principali momenti di cambiamento sia delle facies sia delle principali comunità di organismi che concorrono alla produzione dei sedimenti. Particolare attenzione verrà rivolta all'analisi del segnale diagenetico (catodoluminescenza), allo scopo di verificare cambiamenti anche nei processi di diagenesi in particolare precoce. La ricostruzione di più serie stratigrafiche potrà portare all'identificazione di sequenze deposizionali. Per quanto attiene i sistemi deposizionali dei carbonati di acque basse, le ricerche verranno svolte al fine di comprendere i processi sedimentari attivi in prossimità della crisi biologica al limite T/G. In particolare, si intendono individuare le cause regionali e/o globali responsabili delle variazioni dei tassi di produttività primaria delle piattaforme carbonatiche avvenute tra il Triassico sommitale e il Liassico basale. In base ai dati attualmente disponibili, i fattori di controllo dell'evoluzione stratigrafica generale sono molteplici; ad esempio, la crisi della Dolomia Principale (Jadoul et al., 1994) potrebbe essere collegata ad un cambiamento (climatico?) che avrebbe interrotto i processi di dolomitizzazione (Iannace & Frisia, 1994) aprendo nuove nicchie ecologiche ad organismi in precedenza non adattati. Alternativamente, o complementariamente, il riassesto paleogeografico-geodinamico legato alla frammentazione di Pangea potrebbe aver modificato la circolazione oceanica globale introducendo a partire dal Retico acque "artiche" nella Tetide Occidentale (Iannace & Frisia, 1994), modificando i tassi di produttività primaria dei carbonati di piattaforma.
Uno studio qualitativo e possibilmente quantitativo della composizione del materiale carbonatico potrà permettere di correlare gli eventi di variazione di produttività primaria di aree di piattaforma a quelli registrati nelle successioni pelagiche.
Inoltre, F. Berra, F. Jadoul e G. Muttoni valuteranno la presenza di un segnale ciclostratigrafico, anche attraverso riscontri sull'intensità della magnetizzazione, nelle successioni Norico/Retiche del Sudalpino. Verranno studiate le variazioni potenzialmente cicliche di parametri fisici quali lo spessore dei sedimenti, il loro colore, nonché concentrazione, tipo e granulometria di minerali magnetici attraverso analisi di magnetismo delle rocce.
Tutti questi dati stratigrafico-sedimentologici dovrebbero inoltre contribuire al riconoscimento di tendenze trasgressivo-regressive (particolarmente quelle di acque basse del dominio Sudalpino quali, Monte Albenza, Brumano, etc.) nonché a definire i caratteri di stratigrafia sequenziale utili a correlare, datare e ricostruire l'evoluzione dei bacini sedimentari sopra menzionati.


2.3. Magnetostratigrafia e studio delle migrazioni apparenti dei poli

Con il recente acquisto da parte dell'Università di Milano di un magnetometro criogenico modello 2G Entreprises il progetto dispone di un laboratorio di paleomagnetismo in cui effettuare le principali analisi proposte. Tali analisi saranno svolte da G. Muttoni, e si svilupperanno come segue.

2.3.1. Analisi magnetostratigrafiche.
Muttoni et al. (2001; 2004) hanno presentato dati relativi alla magnetostratigrafia della sezione carnico-norica di Pizzo Mondello (Sicilia). La correlazione magnetostratigrafica della sezione di Pizzo Mondello con la successione magnetostratigrafica tarata ciclostratigraficamente del bacino del Newark negli Stati Uniti (Kent & Olsen, 2000) ha permesso di datare astrocronologicamente la sezione di Pizzo Mondello (Muttoni et al., 2001; 2004). In Sicilia manca però il Retico e, soprattutto, l'intervallo all'intorno del limite T/G, intervalli rappresentati invece nel settore alpino. Campionamenti preliminari da parte di G. Muttoni hanno messo in evidenza che la parte alta del Calcare di Zu in Lombardia centrale conserva un segnale magnetico primario, indicando quindi la possibilità di estendere la scala magnetostratigrafica di Pizzo Mondello all'intervallo Norico-Hettangiano. In particolare nelle Prealpi Bergamasche (Albenza, Valle Imagna) si intende studiare l'intera successione compresa tra il Calcare di Zu ed il Calcare di Sedrina.

2.3.2. Analisi dei poli paleomagnetici.
Onde comprendere e modellizzare gli eventi (climatici) globali potenzialmente associati alla crisi biologica al limite Triassico/Giurassico, la posizione delle placche litosferiche deve essere definita in modo preciso sulla base di dati paleomagnetici. Le variazioni climatiche sono, infatti, anche funzione della posizione delle placche rispetto alla latitudine nonché relativamente a loro stesse e alla presenza di connessioni marine tra esse. Un raffinamento della curva di migrazione apparente dei poli paleomagnetici dell'Africa nell'intervallo considerato risulta pertanto importante. Sono previsti campionamenti in Marocco contestualmente all'attività dell'U.O. di Padova e Perugia.

2.4. CHEMOSTRATIGRAFIA

Studi chemostratigrafici esplorativi saranno rivolti ad alcune sezioni nel settore Sudalpino e Austroalpino e nelle Dinaridi centrali. Tutte le sezioni verranno selezionate in base alla storia diagenetica e alla concomitante disponibilità di dati biostratigrafici e magnetostratigrafici. Indagini geochimiche precedenti (Galli et al. 2005), volte allo studio del passaggio T/G nelle Prealpi Bergamasche, hanno evidenziato un record scarsamente interessato da alterazione diagenetica. Tali dati hanno permesso un confronto con una sezione al limite T/G nelle Dolomiti del Brenta (Croz dell'Altissimo; Borsato et al., 1994) con la quale desideriamo effettuare una correlazione di maggiore dettaglio. Ambizione di questo progetto è anche quella di ottenere una scala chemostratigrafica di riferimento per il Norico-Hettangiano da integrare ai dati magnetostratigrafici, astrocronologici e biostratigrafici. Le sezioni investigate saranno le stesse studiate per la magnetostratigrafia.
Si intende inoltre valutare la relazione tra variazioni del ciclo del carbonio e tempi della crisi biologica di fine Triassico, evidenziando, confrontando e differenziando le cause locali e regionali della variabilità isotopica. Un contenuto anomalo di anidride carbonica viene considerato da alcuni autori il principale imputato della perturbazione del ciclo del carbonio avvenuta alla fine del Triassico. Un'anomala immissione di CO2 di origine vulcanica (connessa al CAMP) e/o dovuta a cause biogeniche (rilascio di metano) probabilmente causò una riduzione del livello di saturazione della calcite (Kleypas et al., 1999) che potrebbe aver avuto come risultato la crisi nella biocalcificazione al tetto del Triassico (Galli et al., 2005).
L'analisi degli isotopi stabili di O e C sarà condotta da M.T. Galli in collaborazione con H. Weissert e S. Bernasconi dell' Istituto di Geologia dell'ETH di Zurigo.


2.5. RICOSTRUZIONI PALEOGEOGRAFICHE ED IL MODELLO CLIMATICO ZONALE

Come più volte accennato, tra i prodotti finali del progetto si ha l'ambizione di incrementare la comprensione dell'evoluzione climatica nell'intervallo Triassico superiore-Giurassico inferiore. La paleogeografia gioca a tale scopo un ruolo fondamentale. Possiamo ad esempio porci alcune domande: il significativo incremento degli apporti argillosi nel settore tetideo a ridosso del continente europeo deriva solo dalla tendenza trasgressiva in atto verso la fine del Triassico, almeno in parte legata all'incremento di attività delle dorsali oceaniche, che mobilizza grandi quantità di argilla derivanti dai suoli dalle aree cratoniche? oppure la tendenza trasgressiva ha importanza minore ed e' un cambiamento climatico verso regimi più piovosi, la vera causa dell'incremento di argilla? oppure il cambiamento climatico è in un certo senso solo apparente, ed è legato al fatto che tutta Pangea sta migrando verso Nord (Muttoni et al., 2001b) e quindi le aree cratoniche europee peneplanate dopo l'orogenesi varisica entrano nella fascia temperata naturalmente più piovosa? o una combinazione dei due effetti?
Queste domande potranno ricevere un tentativo di risposta attraverso le ricostruzioni paleogeografiche integrate agli studi stratigrafico-paleoecologici precedentemente descritti. La base di partenza saranno i dati paleogeografici ottenuti durante il progetto Peri-Tethys (Dercourt et al., 2000; Gaetani et al., 2000). Nuovi dati paleomagnetici verranno ottenuti da G. Muttoni e L. Lanci su località selezionate di Africa stabile.

In conclusione, tutti i risultati stratigrafici, paleogeografici e paleoecologici ottenuti dalla U.O. di Milano nel dominio alpino verranno integrati ai risultati ottenuti dalle altre unità coinvolte nel progetto consentendo di inquadrare in un contesto geografico e stratigrafico ampio gli effetti e le cause dell'importante evoluzione biologica al passaggio Triassico-Giurassico.