La circolazione monsonica deriva da variazioni stagionali di RE al suolo entro la fascia intertropicale.

E’ quindi intuitivo che le variazioni di Ins possono modificare l’intensità del fenomeno monsonico.

MONSONI ATTUALIFenomeno intenso nell’emisfero N, dove nella fascia intertopicale

insistono ampie aree emerse; per lo stesso motivo, è molto più

debole nell’emisfero S.

Un caso paradigmatico è l’Africa settentrionale, dove piove quasi

solo per effetto di un forte monsone estivo, la cui storia è registrata

nei sedimenti marini del Golfo di Guinea e del Mediterraneo.

MONSONI ATTUALIL’intensità del fenomeno monsonico viene misurata in termini di

mm/pioggia yr-1.

La risposta è quindi asimmetrica: poichè piove solo durante la

stagione estiva, l’intensità invernale del ciclo è insignificante (una

stagione è dominante sull’altra).

Se l’intensità del monsone può cambiare nel tempo, esistono prove

tangibili del fenomeno nel record geologico?

La temporanea presenza di grandi laghi in Africa settentrionale

durante il Pleistocene è dimostrata da diverse prove, ma il record

geologico è scarso.

Esiste un proxy indiretto: nei sedimenti marini del Golfo di Guinea si

riconoscono orizzonti discreti formati da diatomee d’acqua dolce,

trasportate dal vento per migliaia di km

I LAGHI AFRICANI

Le diatomee devono essere cresciute

entro laghi del Nordafrica durante fasi

di massima intensità del monsone

estivo, quando la piovosità era altissima

Durante intervalli di massima intensità

del monsone invernale, l’area si è

inaridita e i laghi prosciugati. Le

diatomee sono state quindi trasportate

dagli alisei all’Atlantico.

DIATOMEE D’ACQUA DOLCE

INSOLAZIONE A 30°NIn base a quanto appena discusso, il fattore determinante è l’insolazione estiva a ~30°N, dove domina l’effetto della precessione.

Confrontando il paesaggio sahariano attuale e passato, è chiaro che il monsone estivo odierno è molto debole.

Per giustificare la persistenza di laghi nell’area, è necessario immaginare l’esistenza di una soglia che divide un mondo “umido” da quello attuale, arido.

Quindi, i massimi di intensità del monsone africano corrispondono a minimi di precessione. Si stima che in queste condizioni la portata del Nilo aumenti di 4-5 volte (es. ca. 8000 anni fa, durante il Last African Pluvial Event).

Attualmente, il monsone africano non interessa direttamente il Mediterraneo.

Tuttavia, è significativo che il runoff al dominio levantino, sempre molto ridotto, sia dovuto quasi solo al Nilo.

Il flusso del Nilo è somma di due stream principali:

Nilo bianco, che nasce dal Lago Vittoria, e ha un regime caratterizzato da una portata ridotta ma costante;

Nilo azzurro, che nasce dal lago Tana, ha una portata potenziale enorme ma un regime fortemente stagionale, controllato dal monsone.

Un monsone estivo molto intenso alle sorgenti del Nilo aumenta il

runoff al settore levantino durante l’estate, con sviluppo di un

grande plume “leggero” sulle acque dense del Mediterraneo

orientale.

In teoria, queste condizioni possono perturbare i meccanismi di

formazione delle LIW, con conseguenze drammatiche per la

circolazione profonda e, in particolare, sulla ventilazione dei fondali

nel Mediterraneo centro-orientale.

E nella pratica?

Le prove geologiche di temporanei eventi di crisi del meccanismo di circolazione profonda nel Mediterraneo esistono.

Si tratta dei cosiddetti SAPROPEL: sedimenti pelagici scuri, talvolta laminati, ricchi di materia organica (> 2%: sono rocce madri degli idrocarburi).

L’attuale produttività del Mediterraneo è molto bassa, tanto che sul fondale si accumula pochissimo sedimento organogeno.

Tuttavia, a partire dal Miocene (~15 Ma), nei sedimenti profondi del Mediterraneo orientale ricorrono orizzonti discreti ricchi in C organico, che in casi estremi arriva al 30%.

A partire dal Pliocene, i sapropel compaiono anche nel record di Italia meridionale e Sicilia e, nel corso del Pleistocene, anche nei bacini occidentali (es. Tirreno, Mare di Alboran).

Malgrado gli studi, l’origine dei sapropel rimane sostanzialmente un mistero; in genreale vengono interpretati come eventi di anossia del fondale.

Dato per assodato il ruolo del Nilo (e, quindi, della precessione), possono agire due meccanismi genetici per i sapropel del Mediterraneo centro-orientale.

Entrambi implicano modificazioni della circolazione “normale” a causa di gradienti di densità fra le acqua native e il runoff del Nilo, ma con sviluppi differenti.

MODELLI GENETICISTAGNATION MODEL: prevede una netta stratificazione della colonna d’acqua per gradiente alotermico, che impedisce la ventilazione al fondo.

PRODUCTIVITY MODEL: prevede l’innesco di un sistema alternativo di circolazione, con produttività superficiale che eccede la capacità di digestione della materia organica al fondo.

Sistema di circolazione alternativo: formazione di sapropela) il runoff impedisce la formazione delle LIW: il nutriclino risale entro la zona fotica, con comparsa di un DCM molto marcato a ~120-150 m di profondità;b) l’abbondanza di Corg produce una OMZ molto netta aumenta in modo drammatico il BOD;c) per assenza di sinking, i tenori di O2 non sono sufficienti per la respirazione al fondo.

STAGNATION MODELSTAGNATION MODEL

Sistema di circolazione alternativo: formazione di sapropela) la MAW entra in una circolazione inversa, con upwelling ed eutrofizzazione della zona fotica;b) OMZ molto netta elevato BOD, sostenuto dalle “MAW” sino a ~350 m di profondità;c) per assenza di sinking, la respirazione al fondo è inibita.

PRODUCTIVITY MODELPRODUCTIVITY MODEL

MED SAPROPEL E CICLICITA’

Quindi, correlando i sapropel del Mediterraneo con la curva dell’insolazione otteniamo una cronologia assoluta che possiamo utilizzare per la datazione di eventi associati.

I sapropel del Mediterraneo si sono depositati durante minimi estremi di precessione, che avvengono in “cluster” di 3-5 entro intervalli di massima eccentricità.

PATTERN DI DISTRIBUZIONE

Se si considerano successioni complete, si osserva come questi cluster di sapropel si correlino molto ben fra loro, come dimostra la parallelizzazione fra sezioni in Romagna (Val Marecchia), Calabria (Singa) e Sicilia (Punta Piccola e Monte San Nicola).

OOAA

BB

CC

CRONOLOGIA BASATA SUI SAPROPEL

Avete ormai imparato quanto sia fumoso il concetto di “deep time”,

e sapete che, sino agli anni ‘80, l’unico strumento per dare età

assolute alla Scala del Tempo Geologico (GTS) è stata la radiometria.

La Teoria astronomica del clima ha fornito un metodo nuovo (ed

indipendente) per datare i fenomeni geologici in modo molto più

efficace di quello radiometrico.

ASTROCRONOLOGIA

QUALI CAMBIAMENTI CICLICI?

Oltre ai cicli dei dati “strumentali” (es. δ18O), nel record geologico

sono presenti molte altre ciclicità, registrate talora in modo

spettacolare entro le successioni sedimentarie.

Come detto, la ciclicità è uno straordinario “cronometro” del

tempo geologico, una volta acquisito la giusta chiave con cui

sbloccarla (ci si è riusciti, faticosamente, con il 18O).

Nel record stratigrafico sono presenti molte testimonianze delle variazioni climatiche: nelle delle faune, nella flora, nella litologia, e in altre proprietà geochimiche e mineralogiche.

Basta osservare la litologia delle successioni (in particolare, quelle pelagiche) per renderci conto che l’organizzazione ciclica dei sedimenti è molto diffusa.

Es., in molti affioramenti di Scaglia o di Maiolica si osservano alternanze regolari di strati, più o meno calcarei, con caratteristici profili di erosione. Queste alternanze sono denominate ““couplets” (“coppiette”).” (“coppiette”).

La loro regolarità ed estensione supraregionale ha da sempre suggerito il coinvolgimento di fattori climatici globali (come le variazioni dei parametri orbitali) nel loro pattern di deposizione.

LA PERVASIVA CICLICITÀ DI MILANKOVITCH

Affioramento di Trubi a Capo Spartivento (Calabria), dove si evidenziano numerose, regolari alternanze di marne (colore grigio) e calcare (bianco). L’età è Pliocene Inferiore (Zancleano). In questo esempio la ciclicità è elementare (2 tipi litologici).

“COUPLETS” MARNA-CALCARE

Trubi del Pliocene Inferiore (Zancleano) a Punta di Majata (AG), nota anche come “Scala dei Turchi”. E’ la sezione “simbolo” dell’Astrociclostratigrafia

Chronology of the Rossello Composite section based on the correlation of small-scale carbonate cycle patterns to the La90 precession and 65° N summer insolation curves.

“TUNING” DEL PLIOCENE DEL MEDITERRANEO