Stefano Rossignoli 28 aprile 2012

possibile scenario paleobiogeografico intorno allo stage isotopico MIS22

possibile scenario paleobiogeografico intorno allo stage isotopico MIS22 – 2010 – Di: Giovanni Muttoni, Giancarlo Scardia, Dennis V. Kent – Human migration into Europe during the late Early Pleistocene climate transition. Ovvero: La diffusione degli Uomini in Europa durante il tardo pleistocene inferiore

Il sito di cà belvedere ha prodotto una delle più abbondanti industrie in situ (modo 1) considerata come realizzata dai primi hominini d’Europa. Le precedenti analisi paleomagnetiche indicano nei livelli la presenza di polarità inversa  attribuita al Chron Matuyama (1.778-0.781). La ESR sui cristalli di quarzo dà una datazione di 1.06 Ma, con una tolleranza di 160 000 anni che porrebbe il sito nel tardo Matuyama appena prima o appena dopo lo Jaramillo (subchron 1.072-0.988 che è a polarità normale)…

Ehi, Ehi!!! Ferma un attimo!!!

Troppe cose eh? Stavo traducendo un articolo (una pubblicazione in inglese) gentilmente mandatomi da Giovanni Muttoni per scienzafacile che riguarda la datazione assoluta del sito italiano più antico in cui siano state trovate prove della frequentazione umana, ma mi rendo conto (come avevo già anticipato qui) che la traduzione di un articolo scientifico per il pubblico richiede un lavoro estremamente vasto e impegnativo di semplificazione e popolarizzazione (popularization, come si dice in inglese!!!)

L’argomento però è talmente interessante che vale la pena fare questo sforzo ed in questo senso dobbiamo anche ringraziare le donazioni di un paio di sostenitori (Emiliano e Giorgio) che mi hanno dato uno spunto in più per impiegare i pochi momenti liberi di queste settimane davanti al mio portatile a studiare, scrivere e spappolarmi il cervello… A volte basterebbe anche un semplice commento qui sotto per stimolarmi a scrivere. Comunque…

Vi piace avere prima di tutto i risultati?

Bene. Cominciamo col facile, poi se vorrete potrete scervellarvi un po’…

Le datazioni assolute (ovvero quelle che ci dicono il numero di anni fa a cui risale qualcosa o qualcuno) per questo evento ci dicono che siamo circa 0.95 milioni di anni fa, ovvero circa 950 000 anni fa.

Ma cari lettori non sarete mica contenti così? Cosa ve ne fate solo di un risultato?

Cominciamo a spiegare dall’industria in situ (modo 1)… L’industria in questo caso è un’industria litica cioè una serie di utensili, attrezzi, armi costruite dall’uomo utilizzando la pietra  (solitamente rocce che, una volta scheggiate, sono taglienti – vedi articolo sulla pietra scheggiata). Il modo 1 è un tipo di lavorazione piuttosto antica (olduvaiano – vedi articolo sulle età della pietra) che in sé però non basta per datare gli utensili, per sapere quando sono stati fatti di preciso. Basti pensare che esistono popolazioni ancora oggi che utilizzano strumenti in pietra …mentre io sto scrivendo su un velocissimo computer portatile collegato al mondo senza fili…

Il ritrovamento di un’industria litica però è una chiara traccia di frequentazione umana ed è molto più facile trovare industrie litiche piuttosto che scheletri umani fossili, quindi spesso ci si deve accontentare di trovare utensili piuttosto che resti umani…

Arriviamo agli Hominini, ovvero una parola simile ad ominidi (a cui siamo più abituati), o meglio Hominidae, che rappresenta la famiglia di esseri viventi a cui apparteniamo) . Hominini è qualcosa in meno della famiglia; sono gradi di parentela tra organismi.

Un esempio:

noi siamo la specie sapiens, del genere Homo, della sottotribù Hominina, (saltando qualcosa…), della famiglia Hominidae, dell’ordine dei Primati, ecc. Andando un po’ più su nel grado di parentela siamo Mammiferi come un cavallo, un cane, un gatto, un delfino, un pipistrello, un armadillo, ecc, ecc.

Gli Hominini sono ad esempio Homo sapiens, Homo erectus, Homo neanderthalensis, Homo heidelbergensis, ovvero chi appartiene al genere Homo… Quindi, parlare della frequentazione dei primi Hominini in Italia è come dire che ci interessa sapere quando il genere Homo è arrivato in Italia.

Lo studio delle nostre origini è quanto mai affascinante e continua a fornire spunti alla ricerca scientifica. In questo caso specifico, nel lavoro di Giovanni e degli altri coautori si è cercato di datare la prima frequentazione Italiana ma anche di collegarla ad un evento particolare, ovvero lo stage isotopico 22 (MIS 22), un picco di temperature più fredde con conseguente glaciazione e abbassamento del livello marino nell’ordine del centinaio di metri che avrebbe liberato un “corridoio” di passaggio in pianura Padana, altrimenti occupata dal mare… Questo “corridoio” sarebbe stato utilizzato dai primi Homo che sono arrivati in Italia

Cà Belvedere (Monte Poggiolo) da Muttoni et al 2010

Cà Belvedere (Monte Poggiolo) da Muttoni et al 2010 – Notare l’enorme calotta glaciale sulle Alpi e la variazione delle linee di costa dovute all’abbassamento del livello del mare

Ma come è avvenuta la datazione del sito risultato più antico?

Per quanto riguarda gli stage isotopici dell’ossigeno, tra cui ci interessa soprattutto il MIS 22, vi rimando all’articolo che avevo già scritto riguardo i climi del passato:

Conoscere le temperature del passato

La datazione assoluta però, in questo caso, segue soprattutto le regole del Paleomagnetismo, ovvero riguarda la possibilità che hanno le rocce di registrare la variazione del Campo Magnetico Terrestre (CMT).

Il campo magnetico terrestre cambia? Ma certamente!

Per fare un esempio, mentre il polo Nord (e sud) geografico è scritto sulla carta ed è sempre lì, il polo Nord magnetico varia continuamente la sua posizione, che equivale a dire che le linee di forza del CMT cambiano sempre il punto di uscita dalla superficie terrestre. Basta una bussola, essere nel posto giusto (ovvero piuttosto a Nord) ed avere abbastanza tempo (magari un annetto o due) per accorgersene…

Non solo. E’ anche dimostrato che i poli magnetici si sono invertiti di posto ripetutamente durante la storia della Terra. Già! Il polo Nord è diventato il polo Sud e viceversa il Sud è diventato il Nord…

Ma come si dimostra questa inversione? Durante la formazione della Crosta Oceanica (vedi link – La formazione degli oceani), i minerali magnetici, durante il raffreddamento del magma e la sua trasformazione in roccia, si dispongono secondo l’orientazione del CMT di quel momento.

http://www.minerva.unito.it/SIS/Paleomagnetismo/paleo4.htm

In figura (pagina dell’università di Torino) è rappresentata la dorsale al centro in arancio e le varie fasce simmetriche con orientazione dei poli normale o inversa

Sia da un lato che dall’altro delle “Dorsali medio oceaniche” si notano delle bande ad orientazione magnetica l’una diretta (ovvero i cui minerali magnetici sono disposti secondo i poli attuali), l’una inversa (ovvero col Nord al posto del Sud attuale) e così via… Questi “bandeggi” sono alla stessa distanza dalla dorsale da entrambi i lati in quanto l’oceano si allarga più o meno alla medesima velocità da ambo i lati…Ovviamente per “notarlo”, la crosta oceanica è stata scavata e se ne sono analizzati moltissimi campioni…e molti se ne analizzano ancora…

Le rocce magmatiche della crosta oceanica sono databili in modo assoluto con metodi (che semmai vedremo in seguito) che sfruttano la radioattività naturale di alcuni elementi chimici (lasciate perdere però il carbonio,eh? – vedi link -), così si può sapere quando è avvenuta quella determinata inversione dei poli, ecc, ecc.

Si ottiene così una scala delle inversioni del polo divisa in lunghi periodi (detti chron) a polarità normale o inversa, intervallati da “brevi” eventi di inversione dei poli (detti subchron).

Anche alcune rocce sedimentarie, durante la loro formazione registrano l’orientazione dei poli, in quanto alcuni minerali magnetici si orientano secondo il CMT mentre vengono depositati…

Il grosso problema delle rocce sedimentarie è che non possono essere datate quasi mai in modo assoluto (a meno che contengano ceneri vulcaniche).

La successione dei chron e subchron della crosta oceanica però non è regolare e non è ciclica, quindi lascia una traccia chiara come una sorta di codice a barre che può essere confrontata con le successioni dei siti di scavo o di interesse, cercando di far collimare i chron e subchron della successione sedimentaria con quelli della crosta oceanica magmatica, quindi datata e capire a che punto si trova della successione…

Ora però ‘non è come dirlo’ crecare di far collimare una scala ricavata sulla crosta oceanica con una piccola successione di un sito di scavo che può essere anche solo di qualche decimetro o di qualche metro di spessore.

Allora cerchiamo di capire come si può procedere e che metodo è stato utilizzato per la datazione… Sapete già che se non volete ragionare un po’ dovete cambiare sito!!!

In una piccola successione di strati sedimentari di un sito di scavo paleontologico potremmo anche trovare solo sedimenti con orientazione del polo sempre normale o sempre inversa, allora non possiamo capire a che punto siamo della scala di riferimento. Sarebbe come avere solo un pezzettino infinitesimo di codice a barre di un solo colore, o bianco o nero. Questa è la situazione di quasi tutti i siti di scavo, quindi come procedere?

Innanzitutto se non si può fare altro, il sito non è databile coi principi del paleomagnetismo.

Se però possiamo riferirci ad una successione più potente (ovvero più spessa), piuttosto vicina (in senso geografico) e con le stesse formazioni rocciose o comunque sedimentarie del nostro sito e in cui sia studiabile la variazione del CMT, nonchè confrontabile con quella di riferimento della crosta oceanica, allora la datazione sarà fattibile. Questo è il caso del sito di Cà Belvedere (vicino a Monte Poggiolo Nelle Marche) e di altri siti nelle vicinanze (Monte Vescovado ad esempio).

Le piccole successioni e le varie litologie di questi siti sono confrontabili con una successione di 181m di spessore ricavata da una perforazione eseguita in Pianura Padana (detta Core 239-S1) poco più a nord di Monte Poggiolo. Da questa perforazione è stata ottenuta una carota che comprende sia sedimenti di mare poco profondo, sia sedimenti fluviali. La presenza di alcuni microfossili (fossili guidavedi link) rende databile , quindi ancor più confrontabile la successione Core 239-S1 della Pianura Padana con quella della crosta oceanica. Su Core 239-S1 sono stati ricavati anche gli Stage isotopici (MIS).

Dunque tiriamo le somme.

Conosciamo la litologia (ovvero il tipo di roccia o sedimento) del sito di Cà Belvedere e l’orientazione dei Poli in quel sedimento

Possiamo trovare la medesima litologia di Cà belvedere e orientazione dei poli in una parte della successione sedimentaria core 239-S1 che è stata datata anche grazie ai fossili guida e gli stage isotopici (MIS) quindi correlata con la scala di riferimento oceanica.

Il gioco è fatto, la datazione è eseguita. Gli altri sono dettagli!!!

In questa figura è riassunto un po’ il tutto (ti potrà forse aiutare una parte della traduzione dell’articolo che ho riportato qui sotto)

Muttoni-2011

torneremo presto sull’argomento. Non è mica finita qui!

Se avete domande potete inviarmele come commenti compilando il form sottostante …spero di saper rispondere …semmai chiederò agli esperti!!!

A presto.

 

Bibliografia: Giovanni Muttoni, Giancarlo Scardia, Dennis V. Kent, Enrico Morsiani, Fabrizio Tremolada, Mauro Cremaschi, Carlo Peretto - First dated human occupation of Italy at ~ 0.85 Ma during the late Early Pleistocene climate transition. Ovvero: La prima frequentazione umana in Italia datata circa 0.85 milioni di anni fa durante la transizione climatica Tardo-Pleistocenica

 

- Un breve riassunto di alcune parti dell’articolo di G.Muttoni, ecc -

Il sito di cà belvedere ha prodotto una delle più abbondanti industrie in situ (modo 1) considerata come realizzata dei primi Hominini d’Europa. Le precedenti analisi paleomagnetiche indicarono la presenza di polarità inversa nei livelli attribuita al Chron Matuyama (1.778-0.781).La ESR sui cristalli di quarzo diede una datazione di 1.06 Ma con tolleranza di +/- 160 000 anni che porrebbe il sito nel tardo Matuyama appena appena prima o appena dopo lo Jaramillo (subchron 1.072-0.988 che è a polarità normale)… L’ESR porta ad errori di datazione fino al 30%.Un riassestamento di datazioni (Muttoni et al 2010) su alcuni siti in Italia Francia e Spagna ha portato a considerare le prime frequentazioni in Europa del sud durante il subchron inverso C1r.1r (tra lo Jaramillo e l’inizio del Brunhes) in accordo con la variazione climatica globale del tardo Pleistocene Inferiore … C’è un po’ di incertezza allora bisogna condurre nuove indagini magneto e biostratigrafiche nell’area di Monte Poggiolo e nel sottosuolo della Pianura Padana… in modo da affinare la datazione dei sedimenti che contengono le industrie litiche…
Stratigrafia della zona.

A cavallo tra pliocene e pleistocene ci sono due unità stratigrafiche rilevanti per lo studio: Argille azzurre e Arenarie di Imola. Le Argille azzurre (dal Pliocene inf. al Pleistocene inf.) sono caratterizzate da un triend regressivo da mare aperto a spiaggia… in disconformità con qualche metro di depositi con triend trasgressivo  (membro Qm2). Le Imola sands sono tre membri sopra le Argille Azzurre e passano da sabbie litoranee IMO1 fino a depositi alluvionali di estuario per poi diventare di laguna IMO2 e tornare a sabbie litoranee IMO3 (quindi in IMO3 c’è trasgressione). L’industria litica è stata trovata in fini sabbie deposte in contesto fluviale e sopra alle argille azzurre dentro le Imola sands membro IMO1

Magnetostratigrafia.

141 campioni analizzati provenienti da 5 affioramenti…
Vediamo Monte Poggiolo: 5m circa di argille blu con intercalazioni millimetriche di silt/arenarie  attribuite alle facies delle Argille Azzurre di mare aperto Qm1 sormontate da un orizzonte pedogenizzato. Un totale di 10 campioni orientati da tre importanti livelli delle argilliti blu…
Nella Core 239-S1 della Pianura Padana spessa 181m che comprende argilliti di mare poco profondo del Qm2 (argille Azzurre) e la sequenza completa delle Imola Sands (IMO3-IMO1, 167-136m) con le intercalazioni di canali fluviali (foce e comunque al limite costiero, medesima situazione di Monte Poggiolo sezione B).
Modello sedimentario e date.

La sez A Sotto la discordanza angolare di A e di core 239-s1 siamo  nel Gauss Chron (C2An; 3.596-2.581 Ma) confermato anche dai microfossili

Qm1 sopra la discord angolare delle Argille azzurre è a polarità normale pertinente allo Jaramillo subchron (C1r1n; 1.072-0.988 Ma), confermato anche dai microfossiliQm2 (in core 239-S1),

IMO1 e IMO2 (in sez C, D e Core 239-S1) sono a polarità inversa la corrispondenza dei nano fossili Gephyrocapsa sp. (1.02-0.61Ma) ci costringe a dichiararlo post Jaramillo che è a polarità normale e comincia 0.988Ma…

In sez E si trova la transizione da polarità inversa a normale e core 239-S1 mostra più o meno la stessa successione che si interpreta come limitre tra Brunhes e Matuyama. GLi utensili sono nei livelli precedenti all’inversione di polarità quindi pre-Brunhes
Per una miglior panoramica della situazione sono stati rilevati i MIS Marine isotopic stages (con gli isotopi dell’ossigeno sui foraminiferi) e anche questi dati confermano che le frequentazioni umane a Monte Poggiolo si collocano al MIS 21.
Studi simili hanno riguardato le località di Vallparadìs e hanno confermato una corrispondenza al periodo appena successivo a MIS 22 (come a Monte Poggiolo)
Esistono altre località datate  in base alle associazioni a mammiferi come Fluente Nueva-3 e Barranco Leòn (1.4-1.2Ma) Nella Spagna del sud e il sito di Pirro Nord nel Gargano (1.6-1.3) Ma.

Per i siti spagnoli stiamo attendendo i nuovi studi che potrebbero confermare (o confutare) l’ipotesi di Muttoni et al. ovvero che la diffusione umana in europa del sud sarebbe post Jaramillo.

L’assetto stratigrafico di Pirro Nord però non permette, allo stato attuale, datazioni assolute (ma solo di notare una polarità inversa che lo porterebbe ad un’età pre-Brunhes maggiore di 0.781Ma ma ancora indefinita) e l’associazione faunistica potrebbe essere anche più recente di un milione di anni considerando la complessa geografia della Penisola Italiana. Il tutto coinciderebbe con il modello di diffusione sopra descritto causato dal corridoio apertosi in pianura Padana occupata precedentemente dal mare (vedi fig da descrivere con linee di costa al MIS 22, ecc)!

Il tutto sarebbe in accordo con lo stage MIS 22 particolarmente freddo e che avrebbe…causato aridità, “aprendo” una via di comunicazione dall’europa dell’est attraverso la Pianura Padana resa accessibile a causa dell’abbassamento del livello del mare dovuto all’accumulo di ghiacci sui continenti…