Come si stabilisce l’età di una roccia e di un fossile

I CRITERI UTILIZZATI NELLA CRONOLOGIA GEOLOGICA

La geologia storica è la disciplina che ordina gli eventi che hanno interessato la Terra in successione temporale. Esistono due sistemi di cronologia: cronologia assoluta che utilizza metodi fisici (tale sistema attribuisce una età, quando possibile, agli eventi geologici) e cronologia relativa che utilizza metodi naturalistici (tale sistema confronta due o più eventi e cerca di collocarli in successione temporale l’uno rispetto all’ altro).

Nella cronologia assoluta l’età delle rocce viene determinata sulla base del tempo di decadimento degli isotopi radioattivi naturali, sapendo che la velocità di tale trasformazione è costante. Il potere separatore dei criteri fisici è maggiore di quello dei criteri paleontologici per tempi recenti.

La cronologia relativa è però la più utilizzate, sia perché in molti casi è l’unica possibile, sia perché è “relativamente” di agevole applicazione.

I CRITERI DELLA CRONOLOGIA RELATIVA: EVENTI IN SUCCESSIONE

La cronologia relativa si basa su alcuni principi fondamentali tra i quali i più importanti sono:

Principio di sovrapposizione: uno strato di una qualsiasi serie sedimentaria di rocce, non interessata da ribaltamenti tettonici, è più antico di quello che lo sovrasta e più recente di quello su cui giace. Esistono diversi criteri per determinare se una serie è stata ribaltata dalla tettonica;

Principio di correlazione: correlazione significa confronto tra eventi geologici verificatesi in luoghi diversi per accertarne la contemporaneità. Le rocce vengono datate in base ai resti fossili non rimaneggiati (cioè non erosi, trasportati e deposti nuovamente in epoche diverse a quelle della originaria deposizione post-mortem) di organismi viventi in esse contenuti; i migliori organismi viventi per la cronologia sono quelli che hanno avuto una vasta distribuzione geografica e vita relativamente breve, detti fossili-guida. Questi fossili, per quanto detto, sono solitamente organismi marini di piccole dimensioni. Il potere separatore dei criteri paleontologici è maggiore di quello dei criteri fisici per tempi remoti.

I FOSSILI

I fossili sono resti di organismi vegetali o animali oppure tracce di loro attività che si sono conservati nelle rocce. Sono considerati fossili sia un guscio che uno scheletro, ma anche le impronte di passi e le gallerie di vermi e crostacei. Analizzando le successioni stratigrafiche complete ed indisturbate si è scoperto che il contenuto fossilifero varia dagli strati più antichi a quelli più recenti seguendo precise leggi evolutive, cosicché si è potuto associare determinati fossili a determinati periodi e si è scoperto altresì che l’evoluzione di piante ed animali non si è mai arrestata. E’ proprio grazie all’evoluzione, cioè al cambiamento continuo degli esseri viventi, che è possibile datare le rocce.

Sicuramente, come già detto, per le datazioni relative sono molto più utili i microfossili (foraminiferi, radiolari, pollini) perché sono meglio conservati e presenti in grande quantità grazie alle loro minuscole dimensioni. I fossili inoltre consentono anche una ricostruzione dell’ambiente in cui vissero gli organismi da cui derivano (salinità e temperatura dell’acqua, velocità delle correnti, distanza dalla costa). I fossili perdono il loro significato cronostratigrafico quando sono rimaneggiati, cioè quando sono ritrasportati e rideposti in luoghi e tempi diversi alla loro originaria inclusione in una roccia.

I PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE

La fossilizzazione è un insieme di processi che agiscono sui resti degli organismi permettendone la conservazione. La prima fase è quella dei fenomeni post-mortali: attacco dei batteri, distruzione da parte degli agenti atmosferici; quanto meno l’organismo subisce tali attacchi, tanto migliore sarà la sua conservazione. E’ per tale motivo che si conservano solo le parti più dure degli organismi, mentre la conservazione delle parti molli è un evento eccezionale. Tale prima fase si conclude con l’inclusione dell’organismo in un sedimento. A questo punto inizia la vera e propria fossilizzazione che può avvenire attraverso vari processi, tra i quali i più importanti sono: mineralizzazione, modellamento, carbonizzazione.

La mineralizzazione consiste nella sostituzione delle parti dure dei resti degli organismi con sostanze disciolte nelle acque circolanti nei sedimenti, quali silice, calcite, gesso, pirite.

Il modellamento si realizza soprattutto nei sedimenti molto fini allorquando questi entrano all’ interno dei resti (ad esempio nei gusci) e ricalcano la struttura interna della conchiglia; se in seguito il guscio viene dissolto rimarrà la sua impronta interna impressa nel sedimento.

La carbonizzazione interessa soprattutto i vegetali e si può verificare in condizioni anaerobiche, cioè in assenza di ossigeno: i resti vegetali si decompongono arricchendosi in carbonio e perdendo idrogeno, azoto ed ossigeno.

Esistono infine casi di conservazione eccezionale anche delle parti molli di organismi. Questo fenomeno si può verificare in casi di seppellimento molto veloce in mezzi peculiari come l’ambra, la cera, il ghiaccio, che impediscono il verificarsi dei fenomeni post-mortali. Esempi classici sono i mammut conservati perfettamente nei ghiacci della Siberia o le mosche nell’ ambra (resina fossile). Un altro processo che consente conservazioni eccezionali è la mummificazione che consiste nel rapido essiccamento dei tessuti e quindi la loro perfetta conservazione; nell’ America del Nord sono stati rinvenuti resti di dinosauri mummificati e perfettamente conservati.

TIPI DI FOSSILI

Esistono essenzialmente quattro tipi di fossili:

Modello interno - Si forma quando un sedimento riempie la cavità di un fossile e quindi riproduce l’immagine negativa della superficie interna.

Impronta esterna - Corrisponde all’ immagine in negativo della superficie esterna di un fossile immerso in un sedimento.

Modello esterno - Il fossile viene dissolto e nello spazio lasciato vuoto si depongono altri minerali o sedimenti finissimi che riproducono perfettamente la forma del fossile originario, ma la sua composizione è completamente diversa.

Replica - Un fossile lascia l’impronta esterna in un sedimento e successivamente viene dissolto; se la cavità lasciata si riempie di sali o di microsedimenti si avrà una replica naturale del fossile originario dissolto.

LE UNITÀ CRONOSTRATIGRAFICHE: L'OROLOGIO DEI GEOLOGI

I geologi misurano il tempo considerando unità ovviamente diverse dagli anni: devono rappresentare intervalli temporali enormi, inimmaginabili e servono sistemi adeguati. Sono stati così definiti i seguenti riferimenti temporali: 

Piano - E’ un intervallo di tempo definito nei suoi limiti superiore ed inferiore da associazioni di fossili. Il nome deriva dalla località in cui tale unità è stata per la prima volta definita. La sua durata è compresa tra 3 e 10 milioni di anni Esempi: Luteziano, Tortoniano, Carnico. E’ l’unità di misura più piccola

Epoca - E’ l’insieme di più piani. Esempi: Lias, Miocene, Pliocene.

Periodo - E’ formato da più epoche. Esempi: Triassico, Giurassico, Cretacico.

Era - E’ formata da più periodi. Le ere sono 5 e sono valide per tutto il mondo a differenza di periodo, epoca e piano. Le 5 ere sono: Archeozoico, Paleozoico, Mesozoico, Cenozoico, Neozoico