TEMA 5
GEOLOGIA STORICA
Nella ricostruzione delle tappe della storia del pianeta seguiremo l'imperante teoria della tettonica delle zolle litosferiche. La geologia storica si avvale dell'ausilio di discipline quali la PALEONTOLOGIA, la SEDIMENTOLOGIA, la PETROGRAFIA e dell'apporto di studi quali quello del PALEOMAGNETISMO.
La nascita del sistema solare si fa risalire a 4,6 Ga. Dopo il lasso temporale che va dalle origini a 4 Ga, chiamato tempo pregeologico, il successivo tempo geologico viene suddiviso in due grandi intervalli di tempo chiamati "eoni": l'eone precambriano, da 4 Ga a 570 Ma (secondo l'interpretazione di Holmes) e l'eone fanerozoico, che comprende gli ultimi 570 Ma e che vede l'esplosione della vita sul nostro pianeta.
Considerati i pochissimi dati disponibili relativi al precambriano e preso atto della necessità di linearità e chiarezza concettuale della presente dissertazione, la nostra analisi verterà essenzialmente sull'evoluzione fanerozoica del pianeta.
Lo schema di seguito riportato permette di visualizzare le variazioni del livello del mare nel fanerozoico:
E' importante, prima di continuare, chiarire alcuni concetti.
Regressione: fenomeno consistente nel ritiro del mare da una zona prima ricoperta e provocato da un innalzamento della terraferma o da un abbassamento del livello del mare.
Trasgressione (alcuni utilizzano il termine ingressione): avanzamento del mare su terre prima emerse, provocato da un abbassamento della terraferma o da un innalzamento del livello del mare.
Ciclo geologico: successione di tre fasi: emersione (per regressione marina), erosione (ad opera degli agenti subaerei), e sedimentazione; in particolare un CICLO SEDIMENTARIO è l'insieme dei sedimenti depostisi in un bacino fra due periodi di emersione, vale a dire tra una trasgressione (dopo della quale inizia a depositarsi sul fondo del bacino materiale sedimentario) e una regressione immediatamente successiva (dopo della quale il materiale in precedenza depositato e trasformato poi in roccia sedimentaria, venendo a trovarsi esposto all'azione degli agenti subaerei, viene eroso, trasportato, e nuovamente sedimentato).
Le variazioni del livello marino costituiscono dunque il motore dei cicli sedimentari rinvenibili in tutto il pianeta e che è possibile "leggere" nei pacchi di rocce sedimentari oggi affioranti.
Nel grafico precedente è possibile riconoscere due grandi cicli globali, detti del primo ordine, interessati a loro volta da cicli del secondo, terzo e quarto ordine.
Pur non entrando in considerazioni squisitamente sedimentologiche, poiché tali cicli sono connessi con le variazioni climatiche, con le periodiche estinzioni e fioriture biologiche in massa, con le inversioni di polarità del campo magnetico terrestre, con le fasi di intensa attività vulcanica estese a livello planetario, e sono direttamente determinati dai movimenti crostali che, periodicamente, interessano il globo, è indispensabile inquadrare tali fenomeni in una teoria che cerchi di spiegarli adeguatamente.
Sappiamo già che la causa prima degli eventi terrestri è essenzialmente allogenica; essa è individuata al di fuori dei confini del nostro sistema solare ed è posta in relazione con il moto di rotazione che questo compie intorno al centro della galassia. Le vicissitudini geodinamiche del pianeta, le quali determinano le fluttuazioni del livello del mare e i cicli sedimentari, sono correlabili con la variazione della forza di gravità che il centro della galassia esercita sul sistema solare stesso, conseguente alle ritmiche oscillazioni del moto di rivoluzione di quest'ultimo.
Nei periodi di massima forza si hanno: più elevata velocità di rotazione terrestre, campo magnetico inverso, maggiore schiacciamento polare, frammentazione continentale, vulcanesimo esplosivo, formazioni di depressione oceaniche; questi periodi, caratterizzati da atmosfera ricca di anidride carbonica e da clima caldo umido, si riconoscono, negli strati sedimentari, per l'abbondanza di depositi scuri, caratteristici dell'assenza di ossigeno; il professor F.C. Wezel, dell'Università di Urbino, li chiama "periodi neri".
Nei periodi di minima forza gravitazionale galattica si hanno al contrario: rilasciamento polare, campo magnetico diretto (situazione attuale), minima attività del mantello, atmosfera ricca di ossigeno, che conduce alla deposizione di strati ossidati rossicci; questi ultimi vengono definiti da Wezel "periodi rossi".
Gli organismi fanno la loro comparsa in un periodo nero e fioriscono nel rosso; le estinzioni in massa avvengono alla transizione tra il rosso e il nero, in corrispondenza di un primo irrigidimento climatico e di una successiva ripresa dell'attività geodinamica.
Le ricostruzioni pre-mesozoiche dell'assetto paleogeografico sono tutte piuttosto approssimative; nel cambriano (da 570 a 500 Ma fa) e nell'ordoviciano (da 500 a 440 Ma fa) inferiore si avevano probabilmente tre blocchi continentali nell'emisfero boreale: Asia, America settentrionale, Europa, e un unico grande continente nell'emisfero australe, il Gondwana (Africa, America meridionale, Australia, Antartide, India).
Al limite ordoviciano-siluriano (da 440 a a 395 Ma fa) e alla fine del siluriano stesso assistiamo alle fasi principali dell'orogenesi caledoniana, con sollevamenti di catene montuose in seguito alla collisione del blocco europeo con quello nord-americano, che chiude (alla fine, appunto, del siluriano) il paleo oceano atlantico esistente tra questi due continenti. Si assiste alla formazione, nell'emisfero boreale, di un unico blocco euro-nordamericano, il "continente delle arenarie rosse antiche".
All'inizio del devoniano (da 395 a 345 Ma fa) la situazione si presenta con il solo continente asiatico nell'emisfero settentrionale e con due grandi continenti, quello delle arenarie rosse antiche e il Gondwana, nell'emisfero australe.
Nel carbonifero (da 345 a 280 Ma fa) superiore il continente delle arenarie rosse antiche si salda al Gondwana; è questo il periodo dell'orogenesi ercinica, causata da questa collisione, che solleva molte catene, tra cui quelle dell'Europa centro-occidentale (es.: Ardenne e Massiccio Centrale francese).
Nel permiano (da 280 a 225 Ma fa) l'Asia si salda con le restanti masse continentali lungo la fascia degli Urali, che si eleva proprio a causa di tale collisione, componendo un nuovo grande continente, chiamato Laurasia.
Il Permiano conclude l'era paleozoica; in questo periodo si verifica una delle maggiori crisi biologiche, con estinzione in massa di molte specie. La situazione paleogeografica vede finalmente la costituzione del super continente "Pangea".
La grande estensione, nel mesozoico, delle terre emerse, permette lo straordinario sviluppo dei rettili, dominatori di questa era; la presenza di un unico continente consente agli individui di questa specie quelle migrazioni di cui si ha ampia testimonianza.
Suddivisa in triassico (da 225 a 195 Ma fa), giurassico (da 195 a 135 Ma fa) e cretaceo (da 135 a 65 Ma fa), tale era segna anche l'inizio della storia geologica del nostro Paese.
Nel triassico medio la Pangea comincia a smembrarsi in seguito a una tendenza distensiva globale (che Carey interpreterebbe come risposta all'espansione terrestre); questa fase raggiunge la sua massima espressione nel giurassico-cretaceo, fino alla separazione dei continenti Laurasia e Gondwana: 95 Ma fa si separano America meridionale e Africa, più tardi l'Atlantico assume le dimensioni di un oceano e il Madagascar si separa dall'Africa; 75 Ma fa l'India inizia il suo viaggio verso nord, mentre l'America settentrionale e l'Europa sono ancora unite e si apriranno solo nel paleocene (da 65 a 53,5 Ma fa). E' di questo periodo l'orogenesi delle Montagne Rocciose, delle Ande, dei Carpazi.
Non possiamo chiudere il mesozoico senza parlare di una delle maggiori crisi biologiche (la seconda in ordine di tempo nel fanerozoico) dell'intera storia della Terra: il 75% degli animali e tutti i vertebrati di peso superiore ai 25 Kg, tra cui i dinosauri, si estinsero in un periodo a cavallo del limite cretaceo/cenozoico, posto a 65 Ma fa.
Vi sono due interpretazioni principali, e l'argomento è abbastanza interessante per meritare di essere trattato, almeno sommariamente.
La prima ipotesi è quella dell'asteroide, il quale avrebbe investito il pianeta sollevando, per l'impatto, una polvere che avrebbe ricoperto l'intera atmosfera terrestre, con conseguente oscuramento globale e diminuzione di temperatura. La prova sarebbe costituita dall'elevata concentrazione di un elemento chimico, l'iridio, in strati sedimentari la cui età risale al limite suddetto (nel'Appennino si hanno affioramenti relativi, diffusamente studiati presso Gubbio, all'interno della FORMAZIONE chiamata SCAGLIA ROSATA, i cui sedimenti sono stati depositati da 90 a 45 Ma fa. Ora, l'iridio è un elemento molto raro nelle rocce della crosta terrestre, così da far pensare a una sua provenienza extraterrestre, dato che meteoriti e asteroidi ne sono abbastanza ricchi.
L'altra ipotesi suggerisce che l'iridio sia stato immesso nell'atmosfera da una intensa attività vulcanica, globale, durata milioni di anni, insieme ad altre sostanze che avrebbero prodotto gli stessi effetti dell'impatto con un asteroide. La presenza dell'iridio non soltanto nello strato di 65 Ma fa, ma anche in quelli sottostanti, più vecchi, e soprastanti, più giovani, testimonierebbe a favore di tale interpretazione, provando la continuità nel tempo dell'emissione di questo elemento nell'atmosfera.
Vi sono ovviamente altre teorie, interessanti ma sicuramente meno accreditate.
Nell'eocene (da 53,5 a 37 Ma fa) la configurazione paleogeografica mostra l'India che si avvicina all'Asia, il mar Rosso ancora chiuso, l'Italia che comincia a spingere verso l'Europa, la Groenlandia ormai staccata dall'Europa settentrionale.
Il periodo successivo, l'oligocene (da 37 a 24 Ma fa), vede importanti modificazioni paleogeografiche. E' dell'eocene superiore-oligocene una delle fasi più importanti che hanno portato alla formazione della catena alpina.
Nel miocene (da 24 a 5 Ma fa) si manifestano le fasi tardive dell'orogenesi alpina che conducono, tra l'altro, al sollevamento del nostro Appennino; la paleogeografia risulta già molto simile a quella attuale .
Alla fine del periodo il Mediterraneo, a causa dei movimenti dell'Africa, si trova completamente isolato dal resto dei mari, si prosciuga e lascia sul fondo enormi quantità di sali quali salgemma e gesso; l'abbassamento conseguente del LIVELLO DI BASE dei fiumi provoca l'erosione da parte degli stessi delle terre sulle quali scorrono; si formano in tal modo i grandi canyons che, successivamente invasi dal mare nella trasgressione avvenuta nel pliocene (da 5 a 1,8 Ma fa) e modellati dai ghiacciai nelle GLACIAZIONI del quaternario (da 1,8 Ma ad oggi), si sono oggi trasformati nei laghi Maggiore, di Como, d'Iseo, di Garda.
Gli eventi principali del quaternario, trascurando gli aspetti geolitologici e stratigrafici, possono essere riassunti nelle glaciazioni e nell'evoluzione della specie umana.
I mutamenti climatici ciclici, che sono alla base delle cinque principali glaciazioni, denominate, in ordine temporale, Donau, Gunz, Mindel, Riss, Wurm, trovano la loro causa in fenomeni astronomici ciclici, quali la precessione degli equinozi (periodicità di 21000 anni), la variazione dell'inclinazione dell'asse terrestre (periodicità di 40000 anni), la variazione dell'eccentricità dell'orbita (periodicità di 90000 anni). Ogni volta che il GHIACCIAIO avanza il livello marino si abbassa per le enormi quantità di acqua sottratte dagli oceani; anche le terre emerse subiscono d'altronde lo stesso destino, andando incontro a subsidenza per l'appesantimento provocato dai ghiacciai; fenomeni opposti si verificano alle DEGLACIAZIONI. Direttamente legati a tale periodicità del livello del mare sono gli episodi alternativamente deposizionali ed erosivi dei corsi fluviali, che determinano quelle tipiche morfologiche spianate delimitate da scarpate, apprezzabili anche nelle nostre valli, denominate TERRAZZI FLUVIALI.
Nell'ultima glaciazione (il Wurm), il livello del mare era di 130 m più basso dell'attuale e i ghiacciai ricoprivano l'America settentrionale fino all'altezza del parallelo di New York (i massi presenti a Central Park, provenienti da migliaia di chilometri di distanza, risultano dal lungo trasporto subito ad opera dei ghiacciai stessi).
La configurazione quaternaria delle terre emerse è ormai quella attuale.