Quaternario

Durata e limiti

Anche se la durata del Quaternario, tra 2 e 3 milioni di anni, corrisponde allo 0.1% della storia della Terra; la sua importanza in pratici è mmolto rilevante sia perchè è l'epoca piu vicina a noi che per fattori antropici.

Il Quaternario inizia in corrispondenza del limite Pliocene – Pleistocene, limite che si basa su evidenze di vario tipo e data c. 1.8 M. Questo comprende due epoche:

- il Pleistocene

- l'Olocene

Il Pleistocene è suddiviso in tre età (o fasi) indicate dai suffissi inferiore, medio e superiore.

il limite tra Pleistocene inferiore e Pleistocene medio corrisponde convenzionalmente all'inversione di polarità tra le epoche paleomagnetiche Matuyama e Bruhnes, c. 720 ka BP (Bowen 1978) - 780 ka BP secondo le ultime scale cronologiche

il limite Pleistocene medio - Pleistocene superiore è definito su base stratigrafica e corrisponde al limite inferiore dell'Eemiano (ovverosia al limite inferiore dello stadio isotopico - OIS - 5e), datato 128 ka BP (Woillard 1982)

limite Pleistocene e Olocene

Il limite Pleistocene - Olocene, è fissato convenzionalmente al passaggio tra le cronozone Dryas Recente e Preboreale (v. oltre), corrispondente alla fine dell'ultima pulsazione fredda (Mangerud et alii 1974) - c. 11 500 anni BP.

Oltre a queste suddivisioni, riconosciute formalmente a scala universale, esistono numerosissimi termini informali, suddivisioni riconosciute regionalmente o basate sui più svariati parametri (zone polliniche, terrazzi marini, fasi glaciali, stadi isotopici, paleomagnetismo ecc.), che complicano notevolmente la stratigrafia quaternaria e la localizzazione cronologica degli eventi del Pleistocene e dell'Olocene.

Il clima

Dal punto di vista climatico, il Quaternario si caratterizza per l'alternanza di fasi fredde e fasi calde - pur in un ambito generale freddo - la cui scansione e ciclicità può essere riassunta in due momenti estremi:

glaciazioni - fasi fredde, caratterizzate dall'avanzata dei ghiacciai

interglaciali - fasi temperate o calde, caratterizzate dal ritiro dei ghiacciai

all'interno di ciascuna di queste sono fatte ulteriori distinzioni tra:

stadi o stadiali - tendenzialmente più freddi

interstadi o interstadiali - tendenziali più temperati

Il primo schema di suddivisione delle fasi glaciali fu proposto da Penck e Brückner nel 1909, in base allo studio delle cerchie moreniche abbandonate durante le avanzate glaciali. Gli hanno distinto quattro glaciazioni: Günz - Mindel - Riss – Wüm separate dagli interglaciali

Günz-Mindel - Mindel-Riss - Riss-Würm – (attuale). Successivamente furono aggiunte due glaciazioni precedenti al Günz: Bibel e Donau.

Con il progredire delle conoscenze risultò chiaro che il solo studio geomorfologico degli apparati glaciali non era sufficiente per comprendere le fluttuazioni climatico-ambientali del quaternario, che le glaciazioni non erano quattro e che il quadro era molto più complesso. La soluzione venne dall'analisi di quelle fonti di informazione che forniscono dati sul paleoclima e sul paleoambiente

tipo di dati

• GLACIOLOGICI: isotopi ossigeno; proprietà fisiche (es. ice fabric); concentrazione degli elementi in traccia e microparticelle

• GEOLOGICI

  • Marini

    • sedimenti organici: composizione isotopica dell'ossigeno; fauna e flora; variazioni morfologiche

    • sedimenti inorganici: mineralogia e tessitura; velocità di sedimentazione; presenza di polveri continentali; ice-rafted debris; geochimica

  • Terrestri

    • depositi e morfologie: glaciali o glacio-eustatici; periglaciali; eolici (loess e dune di sabbia); lacustri; paleopedologia; speleotemi (età e composizione .in isotopi stabili)

• BIOLOGICI dendroclimatologia; pollini (tipo, abbondanza relativa, concentrazione ecc.); macrofossili vegetali (età e distribuzione);

  • insetti (tipo e associazione); distribuzione delle popolazioni attuali;

  • organismi di vario tipo (malacofauna, micromammiferi, etc.)

• STORICI documenti scritti

Una delle fonti più utili si è rivelata la variazione del contenuto in isotopi stabili di determinati elementi, in particolare gli isotopi 16 e 18 dell'ossigeno, dato che la variazione del contenuto in isotopi stabili dell'ossigeno dipende dalla temperatura e dall'espansione / contrazione dei ghiacciai. Infatti :

• L’ossigeno -16 (¹⁶O) ha 8 protoni e 8 neutroni;

• L’ossigeno -18 (¹⁸O) ha 8 protoni e 10 neutroni, quindi è più pesante dell’¹⁶O .

• All’origine dei ghiacciai vi sono le precipitazioni che, a loro volta, derivano dall’evaporazione dell’acqua dagli oceani. Vista la maggior leggerezza evapora più facilmente l’acqua con¹⁶O, quindi i ghiacciai contengono più ¹⁶O mentre gli oceani sono più ricchi d’acqua con ¹⁸O;

• Nelle carote prese negli oceani un arricchimento in ¹⁸O indica pertanto delle temperature più basse e quindi un aumento della copertura glaciale. L’¹⁸O si trova nelle carote in quanto rilasciato dagli organismi che incorporano l’ossigeno nei loro gusci.

Una registrazione del contenuto di ¹⁸O nelle carote oceaniche per gl’ultimi 2.5 milioni di anni è riportata in figura 1.

Questa figura mostra come negli ultimi 1.6 milioni di anni il clima abbia oscillato tra dei periodi glaciali relativamente freddi (valori di ¹⁸O alti) dei periodi interglaciali caldi. Gli isotopi dell’ossigeno indicano che vi sono stati più di 60 episodi di avanzata glaciale negli ultimi 2 milioni di anni.

Si vede inoltre come inizialmente i periodi glaciali ed interglaciali avessero una durata uguale, di circa 50'000 anni, mentre a partire da circa 1 milione di anni fa gli episodi glaciali si allungarono (circa 100'000 anni) ed i periodi interglaciali diventarono molto più brevi, e parallelamente aumentarono le differenze di temperatura tra periodi glaciali e interglaciali.

Un'ultima osservazione riguarda il fatto che

- pari sono fasi calde, cioè interglaciali o interstadi

- dispari sono fasi fredde, cioè glaciazioni o stadi

l'Olocene corrisponde allo stadio 1,

il Pleistocene sup. comprende gli stadi da 2 a 5 , di cui: gli stadi da 2 a 4 corrispondono all'ultima glaciazione (detta, nelle Alpi, Würm)

e lo stadio 5 all'ultimo interglaciale (già Riss -Würm, oggi indicato Eemiano)

Figura 1

L’ultima glaciazione

Nel tradizionale quadro climatostratigrafico l'ultima glaciazione pleistocenica è definita, prendendo a riferimento la regione alpina, Würm.

La massima intensità della glaciazione würmiana si è verificata c. 22-24 ka BP, momento in cui si ebbe la maggiore espansione dei ghiacciai alpini e dell'inslandsis; questo momento è indicato come LGM (Last Glacial Maximum, o Massimo Glaciale Würmiano o Ultimo

Massimo Glaciale ).

Nel registro isotopico oceanico coincide con lo OIS 2, che mostra un picco nel rapporto ¹⁶O/¹⁸O tra 25 e 15 ka BP

In figura 2 è indicato come si presentava la penisola italiana in corrispondenza a questo LGM.

Figura 2

a partire da a c. 15 ka BP (nell'emisfero boreale) vari dati indicano l'inizio di una profonda modificazione del quadro paleoclimatico e paleoambientale, che porta alla riorganizzazione ambientale del pianeta che precorre l'assetto olocenico: è il tardiglaciale (lateglacial), momento di riscaldamento generalizzato e ritiro dei ghiacciai, anche se non uniforme, scandito da stadi e interstadi a condizioni contrastanti.

La suddivisione del tardiglaciale venne istituita dallo studio di una sezione-tipo presso la località danese di Allerød. L'analisi del contenuto pollinico dei sedimenti lacustri affioranti permise di distinguere tre zone, la prima e la terza caratterizzate dalla presenza di Dryas octopetala (pianta in grado di tollerare condizioni climatiche fredde), e una centrale con caratteri temperati; successivamente venne diviso in cinque cronozone, dalla più antica alla più recente:

- Dryas I (alias Dryas Antico, Oldest Dryas)

- Bølling

- Dryas II (alias Dryas Medio, Older Dryas)

- Allerød

- Dryas III (alias Dryas Recente, Younger Dryas, YD)

l'ultima cronozona del tardiglaciale, lo Younger Dryas (YD), segna un irrigidimento del clima (corrisponde all'ultima pulsazione fredda e avanzata glaciale dell'ultima glaciazione) e termina poi bruscamente in corrispondenza del limite Pleistocene - Olocene ("termination"). L'evento YD è considerato un ACC (Abrupt Climatic Change), per la sua breve durata, l'intensità e la rapidità delle modificazioni al suo inizio e alla sua fine;

L'Olocene

Il limite Pleistocene - Olocene, è fissato convenzionalmente al passaggio YD – Preboreale la datazione convenzionale del limite è di 10 000 anni 14C, che, basandosi sulla calibrazione delle datazioni radiocarbonio, corrisponde all'intervallo 11 553 - 11 268 anni calendario

L'Olocene corrisponde allo OIS 1, la sua scansione convenzionale fu stabilita all'inizio del secolo (da A. Blytt e R. Sernander) grazie allo studio paleobotanico di serie scandinave; la suddivisione definitiva (Mangerud et alii 1974), si articola su cinque cronozone che sono, dalla più antica alla più recente:

Preboreale

Boreale

Atlantico

Sub-boreale

Subatlantico

Questa suddivisione è stata più volte discussa, ma è ancora accettata per l'Europa

Dal profilo climato stratigrafico si sono invece proposte le seguenti suddivisioni

- Optimum climatico (o Optimum termico, Ipsitermico)

- Neoglaciale

• Piccola Età Glaciale (o Little Ice Age, LIA)

Nelle Alpi italiane l’ultima fase del Pleistocene superiore e l’Olocene, sono stati così suddivisi (Ravazzi,-----):

• Ultimo Massimo Glaciale - culminazione - (17'500 anni B.P.)

Ultimo Massimo Glaciale – termine - (15'000 anni B.P.)

Ultimo Interstadiale Tardo Glaciale – fine - (12'600 anni B.P. )

Piccola Età Glaciale (Younger Dryas) - fine - (11'500 anni B.P.):

Ottimo Termico Olocenico (9'000 - 5'000 anni B.

Sostanziale Aumento dell’Umidità nelle Alpi (7'300 anni B.P.) circa 1000 anni dopo quanto rilevato nella cronozona Boreale/Atlantica (8'200 anni B.P. )