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Biostratigrafia


La biostratigrafia si occupa della distribuzione dei fossili nel tempo e nello spazio. Lo studio di fossili caratterizzati da alta velocità di evoluzione e ampia distribuzione geografica consente di datare e correlare le rocce sedimentarie che li contengono. Questo avviene  attraverso la suddivisione ed organizzazione di una successione sedimentaria in unità biostratigrafiche, le biozone, che rappresentano intervalli di roccia definiti o caratterizzati sulla base del loro contenuto fossilifero.

Con la biostratigrafia a Nannofossili Calcarei si datano e correlano successioni sedimentarie marine per studi integrati di bio-magnetostratigrafia, e di paleomagnetismo applicato alla geodinamica e alla tettonica. Inoltre viene effettuato lo studio delle associazioni a Nannofossili Calcarei come indicatori di variazioni di fattori paleoclimatici.

Nannofossili Calcarei

I nannofossili calcarei sono le minute placche di calcite, di dimensioni comprese tra 2 e 30 µm, che costituivano (e/o probabilmente costituivano) la copertura di alghe marine unicellulari. Queste alghe vivono tuttora negli oceani e il gruppo predominante è rappresentato dalle Coccolitoforidi. Sono organismi planctonici, fotosintetici. Esse abitano la zona fotica, soprattutto i primi 50-100m della colonna d’acqua, con concentrazioni comprese tra 100 e 100.000 cellule per litro, che superano il 1.000.000 per litro durante le fasi di massima fioritura (blooms). Si ritrovano dall’ambiente pelagico a quello litorale, a tutte le latitudini tranne a quelle superiori ai 70N. Le Coccolitoforidi hanno un esoscheletro più o meno sferico, la Coccosfera , formato da un insieme di placchette, i Coccoliti. L’esoscheletro fossilizza sia intero, ma più comunemente come coccoliti isolati. Essi si ritrovano numerosissimi all’interno dei sedimenti marini, costituendone talvolta la componente principale, come nel caso dei calcari delle Scogliere di Dover (Figura 1).

Figura 1 Da sinistra: Coccosfera di Emiliania huxleyi, specie vivente dominante (7 µm); Coccolite di E. huxleyi (4µm); immagine da satellite di un “bloom” di coccolitoforidi viventi; le scogliere di Dover: formate in gran parte per l’accumulo di miliardi di coccoliti.

Nelle associazioni fossili insieme a diversi tipi di coccoliti si rinvengono nannofossili di forme differenti, chiamati anche Nannoliti, di difficile classificazione biologica per l’assenza di analoghi attuali (Figura 2).

Figura 2 Da sinistra: Quadrum trifidum (Campanian, Southern Apennines, Italy. 8µm); Istmolithus recurvus (Late Eocene, southern Pyrenean foreland basin, Cataluña. 7µm); Sphenolithus heteromorfus (Langhiano, Appennino meridionale, Italia. 9µm ); Discoaster pentaradiatus (Tortoniano, Appennino meridionale, Italia. 10µm).

I rapidi cambiamenti evolutivi, l’ampia distribuzione geografica rendono i nannofossili calcarei particolarmente adatti per datare e correlare successioni sedimentarie marine dal Trias superiore all’Attuale (biostratigrafia). Inoltre, essi risultano utili per ricostruzioni paleoambientali (paleoclimatologia) essendo l’abbondanza e la diversificazione delle associazioni strettamente legate alla natura delle acque superficiali in cui vivevano. Attualmente è stato raggiunto un grado piuttosto buono sulla conoscenza della distribuzione stratigrafica dei Nannofossili Calcarei che ha portato allo sviluppo di schemi biozonali standard, applicabili a livello “globale”. Invece, schemi regionali, basati su bioeventi standar e particolari bioeventi aggiuntivi, sono stati sviluppati per aumentare la risoluzione biostratigrafia in quelle aree dove  alcune specie indice standard sono rare o assenti, come nel caso dell’area mediterranea durante il Miocene (Figura 3). 

Figura 3 Zonazioni standard di Martini (1971) e di Okada e Bukry (1980) (1 e 2 rispettivamente), relative all’intervallo Oligocene – Miocene medio, comparate con quelle proposte per la regione mediterranea (3) da Fornaciari et al. (1996; da MNN6 a MNN4b), Fornaciari and Rio (1996, da MNN4a a MNP25a). GPTS da Cande and Kent (1995).

In generale sono abbondanti nelle marne, nei calcari e calcari marnosi, ma si ritrovano anche in silt marnosi  e arenarie con abbondante matrice pelitica. Per le loro dimensioni estremamente ridotte, piccole quantità di sedimento (3 cm;) sono sufficienti per effettuare lo studio delle associazioni; le analisi per studi biostratigrafici non richiedono laboriose tecniche di preparazione.

Tecniche di preparazione dei campioni

La tecnica più utilizzata è quella denominata “smear-slide”, che ha il vantaggio di essere veloce e di conservare quasi inalterata la composizione originaria dell’associazione. Uno smear-slide viene preparato facendo cadere su un vetrino copri-oggetto poco più di un grammo di sedimento, raschiato dalla superficie fresca del campione di roccia.  La polvere  così ottenuta, viene “impastata” con poche gocce di acqua distillata e spalmata con uno stuzzicadenti piatto fino ad ottenere un film quasi trasparente. Successivamente, il vetrino viene posto ad asciugare sotto una lampada a raggi infrarossi (o su un piastra elettrica). Un volta asciugato viene capovolto e incollato su un vetrino porta-oggetto usando una colla per fibre ottiche che solidifica con luce U.V. L’osservazione delle associazioni, per studi biostratigrafici di routine, avviene con un microscopio ottico polarizzatore a forti ingrandimenti (da 600 a 1250X), operando sia a nicol incrociati che a nicol paralleli (Fig. 4).

Figura 4 Fasi della preparazione di uno smear-slide. Nell’ultima foto si può osservare un’associazione a nannofossili calcarei come appare al microscopio ottico polarizzatore, a nicols incrociati, a 1250 ingrandimenti. (Si ringrazia Patrizia Pantani, dell’INGV di Pisa, per l’elaborazione delle foto e la composizione delle figure).

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