domenica 7 giugno 2020

la frana di Alta in Norvegia del 3 giugno 2020: il fenomeno della Kvikkleirea (Argilla rapida)


La frana avvenuta il 3 giugno ad Alta, nella parte più settentrionale della Norvegia, ben più vicina a Capo Nord che a Trondheim, ha destato impressione, soprattutto perché è stata filmata. Vista la concomitanza con il disastro della cisterna in Siberia, per il quale la deformazione del manufatto per lo scioglimento del permafrost sottostante è una causa molto probabile, qualcuno aveva addebitato anche la frana di Alta agli stessi motivi (e nelle zone artiche di disastri con questa causa ce ne sono tanti). Invece non è così, perché la frana di Alta è dovuta ad un fenomeno molto conosciuto in Scandinavia, la Kvikkleirea, il cui nome tradotto in italiano suona come “argilla rapida” ed è conosciuto in letteratura scientifica con la traduzione inglese, “quick clay”. 

Il termine norvegese Kvikkleirea indica il comportamento particolare di una argilla che in alcuni casi collassa e scorre come un liquido (meglio: come un gel molto liquido) quando viene sovraccaricata. Si tratta di un tipo di frana che avviene con una certa frequenza da quelle parti per una serie di circostanze concomitanti e difatti anche negli ultimi decenni ce ne sono state diverse.  
Una kvikkleirea rappresenta in Scandinavia un grave rischio geologico (anzi, fra i più gravi e soprattutto specifici dell'area) che per di più interessa terreni estremamente fertili e quindi ampiamente sfruttati  abitati. In Norvegia eventi come quello del 3 giugno 2020 avvengono spesso; si ricordano in particolare le frane del 1345 nella valle di Gaula con più di 500 vittime e del 1893 a Verdal (L’Heureux, 2012). Anche se di kvikkeleirea minori (ignoro se ci sia e quale sia il plurale di questo termine) ne avvengono di continuo, l’ultimo evento di grande importanza del genere è stato la grande frana di Rissa del 1978 (vicino a Trondheim), che comunque ha provocato solo una vittima, questo sia per le sue modalità.

LE ARGILLE DELLA DEGLACIAZIONE. Questo fenomeno non riguarda solo la Scandinavia, ma tutte le aree intorno all’Artico, specialmente il Canada.  Per questo le kvikkeleirea sono note in letteratura scientifica con il termine anglosassone quick clay. La loro presenza esclusivamente nell’Artico è dovuta alla loro origine: le argille si formano come deposito dei sedimenti che erano trasportati dai ghiacciai. In Scandinavia alla fine della deglaciazione, quando è scomparsa definitivamente la calotta glaciale 11.600 anni fa circa, in un mare molto basso si sono quindi deposte queste argille, in mezzo alle quali si è accumulato anche del sale (ed è questo – come vedremo – l’inghippo). Sedimenti del genere si sono deposti, oltre che in Scandinavia, in altre zone polari come Finlandia, Russia, Canada e Alaska,
Il sollevamento attuale della Scandinavia
ricavato dalla Nordic Geodetic Commission.
Come si vede in quasi tutte la terraferma
si raggiungono i 5 mm/anno
La quick clay ha una maggiore incidenza in Scandinavia a causa del suo veloce sollevamento proprio perché deve ancora assestarsi il disequilibrio isostatico causato dalla perdita del peso della calotta. A causa del sollevamento non solo c’è stato un lasso di tempo abbastanza breve tra la deglaciazione e l’arretramento del mare dalla zona in cui l’argilla si deponeva e quindi la sedimentazione si è interrotte molto presto ma, soprattutto, le argille si sono trovate in quota prima di avere il tempo di litificarsi (il sollevamento arriva a 200 metri…con una velocità di innalzamento semplicemente pazzesca che passa il mezzo metro al secolo..). Di fatto se di argille del genere nell’Artico ce ne sono tante, i problemi da quick clay esistono soprattutto dove c’è stato un sollevamento simile (quindi in Canada, perché in Siberia e in Alaska una calotta vera e propria non c’era).

I PROBLEMI DELLE ARGILLE DELLA DEGLACIAZIONE.  Soprattutto in Scandinavia quindi questi sedimenti hanno tre generi di problemi, perché il telaio composto da sale e minerali argillosi è particolarmente instabile:

  • lo scioglimento progressivo dei cristalli di sale che si sono deposti insieme all’argilla: è proprio il sale che lega fra loro elettrostaticamente i cristalli delle argille e quindi la dissalazione indebolisce drammaticamente le caratteristiche geotecniche del sedimento
  • a causa del sollevamento l’argilla si è trovata ampiamente sopra il livello del mare senza fare in tempo a litificarsi (il che è abbastanza ovvio in meno di 12.000 anni…) 
  • l’erosione forma dei dislivelli che possono diventare insostenibili al peggioramento delle caratteristiche geotecniche dell’argilla  

LA DISSOLUZIONE IMPROVVISA DELLE ARGILLE. In Norvegia piove parecchio e le acque che scorrono nel sottosuolo impregnano le argille e ne sciolgono i sali che vi sono contenuti, indebolendo così la struttura 
All’indebolimento consegue ovviamente un peggioramento delle caratteristiche geotecniche, a causa del quale quindi per l’argilla indebolita diventi impossibile reggere il carico di quanto vi stia sopra; quindi il tutto collassa e il sedimento grazie all’acqua che vi era contenuta diventa un gel senza nessuna resistenza al taglio. 
Il contenuto in sali residuo è di fatto una discriminante importante per capire quanto un terreno sopra una argilla di quel tipo sia sicuro; siccome questo influisce su alcune caratteristiche del sedimento sono stati ideati dei metodi per individuare quelli a più rischio in base a varie caratteristiche geotecniche (la sensitività, con prove penetrometriche) e geofisiche (la geoelettrica con prove di resistività), che assumono valori particolari quando il sedimento si impoverisce di sale (Lundström et al, 2009)
Il primo evento, che causa a cascata tutti gli altri, può avvenire per tre motivi:

  • erosione del fiume o del mare
  • afflussi di acqua nel sedimento in caso di piogge o di rapido disgelo
  • maldestri interventi umani (banalmente: costruzioni che sovraccaricano il terreno o tubazioni che perdono...)

C’è poi un quarto motivo che da quelle parti è assolutamente poco probabile e cioè i terremoti. Però in Alaska il già citato terremoto M 9.2 del 27 marzo 1964 di Anchorage ne ha provocate parecchie (Kerr & Drew 1968), mentre non ne fa menzione un rapporto appena uscito sul terremoto M7.1 del 30 novembre 2018 nella stessa zona.

DINAMICA DI UNA KVIKKLEIREA. Questi eventi in genere sono caratterizzati dalla retrogressione del movimento che inizia al limite del pendio (o direttamente sulla linea di costa) nel quale si formano a poco a poco una serie di blocchi che ruotano e scivolano: un blocco si stacca perché lo scivolamento del blocco precedentemente posto accanto lo squilibra; l’effetto a cascata termina quando viene raggiunto un nuovo stato di equilibrio.
Vediamo in questa immagine tratta da Gregersen (1981) la sequenza di eventi della frana di Rissa del 1978. Di questa frana esistono addirittura dei filmati. Oggi tra webcam e smartphones di filmati di eventi sismici o frane ce ne sono tanti. Il primo filmato del genere è quello preso da una nave nel porto di Anchorage del terribile terremoto dell’Alaska nel 1964. Quella fu una casualità (perchè c’era una persona che proprio in quel momento stava filmando le navi nella baia); le riprese a Rissa nel 1978 sono state invece effettuate da persone del luogo che nei 40 minuti di durata dell’evento hanno avuto la possibilità di filmarlo in parte. Questo è uno dei filmati ripresi per l'occasione.

Gregersen (1981) The quick clay landslide in Rissa, Norway – Norwegian geotechinical Instiute Publication n.135
Kerr, P. F., & Drew, I. M. (1968). Quick-clay slides in the U.S.A. Engineering Geology, 2(4), 215–238. doi:10.1016/0013-7952(68)90001-x
L’Heureux (2012) A study of the retrogressive behaviour and mobility of Norwegian quick clay landslides
Lundström, K., Larsson, R., & Dahlin, T. (2009). Mapping of quick clay formations using geotechnical and geophysical methods. Landslides, 6(1), 1–15. doi:10.1007/s10346-009-0144-9


   

giovedì 4 giugno 2020

le assurdità messe in campo dai climascettici

    
Secondo i detrattori dietro Greta Thunberg c’è sicuramente qualcosa dietro: la lobby dei climatologi che si serve di una ragazzina che parla a dei ragazzini impressionabili per cercare di colpire quei poveracci dei petrolieri i quali invece  invece sono dei benefattori dell’umanità… e magari c’è anche lo zampino di Soros.. oppure è solo un progetto a tavolino di quei furbacchioni dei suoi genitori.. Il problema è che i climascettici si sbagliano e lo dimostrano nelle loro azioni e in quello che sostengono. È vero: il nostro standard di vita lo si deve anche all’energia a basso prezzo che ci è stata fornita dal petrolio e… certo, i petrolieri in questi tempi sono davvero un po' poveracci… molti stanno dichiarando bancarotta soprattutto negli USA e, ironia della sorte, proprio per colpa di loro stessi: gli USA hanno quasi raddoppiato la produzione di petrolio in 10 anni (da a ). Ganzo che adesso la lobby dei petrolieri USA se la prenda con… l’Arabia Saudita e la Russia proprio perché – secondo loro – di petrolio ne producono troppo …  Ma ora è giusto almeno provare a cambiare le cose, dati i danni dei combustibili fossili. Purtroppo se tutto sommato per soddisfare l’attuale fabbisogno di energia elettrica si può pensare di farne a meno (a partire dal carbone) nel campo dei trasporti solo i treni potranno dare una mano… un po' le auto elettriche (a patto che prendano l’energia da fonti rinnovabili...) ma per navi e aerei la vedo ancora dura.


TORNANDO A GRETA, LA DOMANDA È SE ABBIA RAGIONE O ABBIA TORTO SU QUELLO CHE SOSTIENE. Un primo indizio è il comportamento di quelli che la avversano, almeno in Italia. I non addetti ai lavori (essenzialmente giornalisti) dimostrano una pochezza scientifica allucinante. Parlando di (presunti) addetti ai lavori e cioè esponenti del mondo scientifico, beh… fra i redattori della famosa petizione non ci sono climatologi (anzi, per molti di loro è la prima volta che si occupano di clima..). È la famosa questione del medico: se hai un infarto va dal cardiologo non dall’ortopedico (viceversa se ha un’anca sbilenca). E non essendo climatologi  dicono cose senza senso. 
Da notare inoltre che quando fa leggermente più freddo del normale sono tutti a blaterare su "ma dov'è il riscaldamento globale", salvo poi tenere un profilo basso quando vengono registrate temperature record...
Purtroppo anche per il clima vale il principio della montagna di deiezioni animali: te ci metti un minuto per scrivere delle cazzate e a me per smentirtele in maniera scientifica mi tocca perdere una giornata (giusto come sto facendo adesso). 


Ma soprattutto il fatto che Greta abbia ragione è che i suoi detrattori passano da una eventuale proposta (negazionista) alla protesta attraverso le offese più becere nei confronti della ragazza e dei suoi epigoni (e nel caso di Greta e delle ragazze spesso sessiste). I ricorso alle offese dimostra che hanno “qualche difficoltà” ad esprimere qualcosa di sensato, a partire dal chiamare i ragazzi di Friday for Future gretini con un chiarissimo doppio senso … (a proposito: anche solo per motivi anagrafici io non posso essere un gretino… quindi  – al massimo – chiamatemi un gretone, che peraltro fa rima con ...). Ah, che rigore scientifico in quei discorsi... (voto 1--)
Nella compagnia di chi sostiene che Greta abbia ragione sono invece imbarcate persone un pochino più competenti in materia, ad esempio una comunità scientifica di esperti in diverse discipline afferenti al clima che, dati alla mano e con un consenso interno superiore al 99%, non ha più dubbi sul fatto che la Terra si sta surriscaldando a causa delle attività umane. Basterebbe già questa… e infatti a me basta, come per altri argomenti in cui non sono ferrato, a partire dalla virologia e dai vaccini. E non mi risulta che nelle manifestazioni e nei documenti prodotti i ragazzi di Friday for Future abbiano lanciato insulti scomposti a chicchessia (voto: 8)


STORIA DELLA TERRA E CO2. Però c’è in aspetto poco noto della questione (e in cui sono invece abbastanza ferrato) che da ancora una volta ragione a climatologi e ragazzi di FFF: il ruolo dei gas – serra nel clima del passato, in tutta la storia della Terra. Possiamo ricavare qualcosa da questo? Certo, e lo possiamo fare grazie al sano principio dell’attualismo, sancito oltre 200 anni fa da un grande scienziato britannico, James Hutton: i meccanismi che agiscono adesso sono gli stessi che hanno agito nel passato. Insomma il presente è la chiave per capire il passato come il passato è la chiave per capire il presente. L’edificio delle Scienze Geologiche e della ricostruzione del passato del nostro pianeta si regge proprio su questo pilastro fondamentale.
Applicando l’attualismo alla storia del CO2 atmosferico,  ho recentemente fatto una Cafferenza (una conferenza di Caffè-Scienza Firenze e Prato) sull’argomento, il cui video potete trovarlo qui.


 L'aumento del tenore atmosferico di CO2 e le differenze stagionali
IL NEGAZIONISTA DI TURNO. Giunge quindi l'ora di dimostrare la pochezza scientifica dei negazionisti attraverso il negazionista di turno, tal Filippo Facci che su Libero, dimostrando di non capire nulla di quello di cui parla (altrimenti – aggiungo – non la penserebbe così...) riesce a dire una serie di bestialità terrificanti. Non solo sul CO2.
Ma cosa ha scritto questo soggetto? A parte il CO2 diverse cose.
Ad esempio che l’Ordoviciano sarebbe stato 800.000 anni fa. Questa è davvero micidiale, dato che secondo la tavola del tempo geologico vigente l’Ordoviciano inizia alla fine del Cambriano, 485 milioni di anni fa e spiccioli e finisce con l’avvento del Siluriano, 458 milioni di anni fa e soliti spiccioli. 
Tavanata galattica degna di un quadro di Teomondo Scrofalo (dotto riferimento per chi ha la mia età… i ragazzi di FFF probabilmente non capiranno la battuta). 
Inoltre afferma che fino a 300.000 anni fa l’uomo non c’era… forse non c’era Homo sapiens (la faccenda è però parecchio più complicata di quanto che lui pensi..), ma i neandertaliani ed altre popolazioni c’erano eccome… due bestialità in 2 righe… (Giudizio critico complessivo: in lotta per il premio Giornalismo ascientifico 2020).
Sagan e Mullen 1972: con l'atmosfera attuale
 e senza un enorme effetto-serra
sulla Terra non ci sarebbero stati oceani liquidi
fino a  1.5 miliardi di anni fa
Ma veniamo al CO2: Facci innanzitutto asserisce che l’effetto – serra del CO2 sia una bufala perché la anche se le emissioni di CO2 sono diminuite in questo periodo di lockdown le temperature non hanno smesso di salire. Qui si nota l’argomentazione ad minchiam da telefilm su processi americani in cui contano la dialettica e il tirare fuori qualsiasi cosa possa confondere le acque: evidentemente al nostro manca la nozione di inerzia del sistema. Vabbè… sorvoliamo. Pensate un po' se sapesse che durante l’estate boreale il consumo di CO2 da parte delle piante ne abbassa un po' il tenore... (come si vede qui sopra).
Poi guardi, Fucci…  sappiamo benissimo che negli oltre 4.5 miliardi di anni di storia della Terra il tenore atmosferico di CO2 non è mai stato così basso come ai nostri tempi (ed è questo il primo problema… lo immettiamo quando ce n’è davvero poco)… tranquillo... è stato anche moltolto ma molti superiore… e infatti temperature così basse non si toccavano dal Marinoano (ai tempi della Terra palla di neve del Criogeniano, 635 milioni di anni fa..). Forse temperature del genere sono state toccate nel permocarbonifero.. Mentre il mondo fino a prima delle glaciazioni quaternarie era parecchio più caldo.
Questa argomentazione non le dà ragione… tutt’altro… Anzi, caro Fucci.. pensi che solo una atmosfera composta al 95% di CO2 ha salvato la Terra dai ghiacci perenni fino a 1,5 miliardi di anni fa circa (è il paradosso del Sole debole di Sagan e Mullen (1972), ne ho parlato qui). Ed è interessante notare che quando circa 2.5 miliardi di anni fa la richiesta di CO2 da parte del sistema – Terra aumenta e il suo tenore atmosferico si abbassa abbiamo 200 milioni di anni di glaciazione globale (la Glaciazione Huroniana), che cessano solo quando il CO2 atmosferico aumenterà di nuovo. Stessa cosa tra 750 e 630 milioni di anni, durante il Criogeniano (ho parlato qui delle interazioni fra CO2, Ossigeno e sistema - Terra). E se è certa una connessione fra vulcanismo (probabilmente da Large Igneous Province, quello che emette quantità esagerate di CO2) e fine dell’ultima fase di Terra palla di neve del Criogeniano (Bodiselitsch et al. 2005) è ipotizzabile che questo meccanismo abbia anche provocato la fine della glaciazione huroniana e dell’altro episodio del Criogeniano (lo Sturtiano).



Venendo agli ultimi 400 milioni di anni, ecco il grafico della storia del CO2 atmosferico. Vediamo come i livelli attuali siano molto bassi. Riassumendo:

  • la comparsa delle piante terrestri nel Devoniano ha provocato un crollo del tenore atmosferico di CO2 che si arresta temporaneamente alla fine del Devoniano quando due Large Igneous Provinces (di cui la prima, quella della Yacuzia, provoca una delle più severe estinzioni di massa) immettono una grossa quantità di CO2 in atmosfera. 
  • poi l’arrivo del centro del Gondwana al polo sud innesca le glaciazioni del Permo-Carbonifero con relativo stoccaggio di CO2 nelle calotte e abbassamento a livelli molto ridotti del suo tenore atmosferico. 
  • il tenore inizia a risalire con le emissioni delle diverse LIP (sigla per Large Igneous Provinces) del Carbonifero superiore e del Permiano, fino alla tragedia della fine del Permiano, quando l’accoppiata di due LIP come Emeishan e Siberia provoca due estinzioni di massa micidiali a meno di 10 milioni di anni l’una dall’altra (quella della fine del Capitaniano e la madre di tutte le estinzioni, in cui scompare oltre il 90% dei generi di animali, in mare e in terra, alla fine del Permiano e dell’era Paleozoica). 
  • il seguente inizio del Triassico è tremendo: CO2 a livelli micidiali e le zone equatoriali diventano inabitabili per il clima caldo e  secco (Yadong Sun et al 2012 ). Segue una discesa di CO2 e temperature che corrisponde ad una debole attività di LIP che si interrompe appena si mette in posto la LIP di Wrangellia a metà del Triassico, quando il CO2 torna a risalire: siamo al momento in cui la frammentazione della Pangea è accompagnata da imponenti LIP, a partire da quella dell’Atlantico centrale. Seguranno fra Giurassico e Cretaceo i basalti di Karoo-Ferrar, la Shatzky rise, Paranà-Etendelka, Kerguelen, Ontong-Java, Caraibi, Madagascar ed altri episodi minori
  • il massimo del CO2 (e – curiosamente (!) – delle temperature) arriva 94 milioni di anni fa quando la fase parossistica di formazione di LIP rallenta e le temperature si abbassano con momentanee interruzioni che – al solito “guarda caso” – corrispondono a picchi nelle emissioni vulcaniche di CO2 alla fine del Cretaceo con i Trappi del Deccan, al passaggio Paleocene – Eocene con la provincia magmatica dell’Atlantico centrale (Zachos et al 2006)  ed altri minori. Oggi non ci sono dubbi che anche il massimo del Miocene  corrisponda al massimo dell’attività dell’ultima (e minore come volumi) Large Igneous Province, i basalti del Columbia River (Kasbohm and Schoene, 2018).
  • tornando un po' indietro, vediamo poi come la diminuzione del tenore di O2 atmosferico proceda a ritmi estremamente elevati nell’Oligocene, durante la formazione della calotta antartica che ne assorbe una quantità elevata e che poi finita questa importante forzante alla conclusione del processo, la diminuzione rallenti durante la formazione della calotta artica, più recente. Ma diminuisce sempre perché tra fotosintesi, formazione di rocce carbonatiche, alterazione dei silicati etc etc la richiesta di CO2 da parte del sistema – Terra (ne ho parlato qui) rimane sempre maggiore di quella che è emessa dai vulcani normali.

E VENIAMO AL QUATERNARIO: il caso del CO2 nel Gondwana delle glaciazioni del permocarbonifero e nel terziario dell’Antartide dimostra come un fattore fondamentale di innesco di una glaciazione (e del conseguente abbassamento del CO2 atmosferico per stoccaggio nei ghiacci) sia l’arrivo in zone polari di una massa continentale importante e che la formazione delle calotte sottragga all’atmosfera un enorme quantitativo di CO2 (Stauffer and Berner 1978). 
Per questo quando il buon Facci dice che il CO2 negli ultimi 800.000 anni (Pleistocene superiore, non Ordoviciano, eh) ha rincorso le temperature ha ragione. Certo… perché l’aumento delle temperature ha sciolto dei ghiacci immettendo in atmosfera il CO2 che vi era contenuto. 
Insomma, la deglaciazione provoca di suo un aumento del CO2 atmosferico, facendo da ulteriore volano per l’aumento delle temperature. Al contrario succede quando abbiamo un crollo delle temperature. Ma questo non toglie nulla all’effetto – serra del CO2, già notato alla fine del XIX secolo (Arrhenius, 1896).
Faccio inoltre notare che proprio in questi giorni un rapporto ha evidenziato che per la riduzione delle emissioni di CO2 dobbiamo computare anche quelle provocate dalla deglaciazione


Ma se togliamo l’effetto delle glaciazioni quaternarie e torniamo a tempi precedenti, cosa possiamo dire? Innanzitutto che con più CO2 c’era più caldo e il livello del mare era più alto di quello attuale e non di poco. Per cui la maggior parte di quelle che ora sono pianure erano mari poco profondi come oggi lo sono l’Adriatico o il Mare del Nord (il ridicolo è che fra i climascettici più incalliti un posto speciale lo hanno quelli della Florida, che dovranno abbandonare lo stato proprio a causa dell’innalzamento del livello del mare...).



In questa immagine dell'immenso Christofer Scotese si vede come
nel Cretaceo superiore e nel Paleocene
la distribuzione dei mari era più capillare e l'umidità arrivava più facilmente in molte aree
Poi il Mesozoico: sì… a parte il livello marino più alto (e quindi il problema delle pianure continua)  Giurassico e Cretaceo sono stati molto umidi nonostante un tenore atmosferico di CO2 molto alto. Perché adesso con tenori di CO2 minori di quelli si va verso la desertificazione? Perché nel Cretaceo la disposizione dei continenti era molto diversa: c’erano diverse zattere isolate in mezzo al mare (Sudamerica, Africa-Arabia, India, Australia, Antartide) per cui l'umidità marina riusciva ad essere distribuita più capillarmente. Oggi la situazione è diversa: a parte l’Antartide, gli altri continenti si sono riunificati o sono molto vicini. Insomma… è una situazione che ricorda più la Pangea di 250 milioni di anni fa (che infatti aveva dei bei deserti) che la Terra a zattere di 100 milioni di anni fa. Inoltre le catene montuose bloccano le precipitazioni in una vasta parte dell’Eurasia che prima beneficiava di un clima più umido non avevano ai lati importanti catene montuose come gli Zagros o l’Himalaya. 


Da ultimo ripresento le mie 6 domande ai climascettici. Quando le pongo in qualche discussione questi improvvisamente scappano perché hanno hanno altro da fare.

Per chi non volesse leggere l’articolo le ripropongo in breve qua sotto.

1. come si può spiegare paradosso del Sole debole e cioè il fatto che con l’atmosfera attuale e una irradiazione solare più debole il pianeta sarebbe stato irrimediabilmente coperto dal ghiaccio fino a circa 1 miliardo e mezzo di anni fa il senza una atmosfera ad alto contenuto di gas – serra (oltre il 90% di CO2)?
2. Perché 2,3 miliardi di anni fa appena crollano il CO2 e il CH4 atmosferici c’è stata la glaciazione huroniana? Perché la glaciazione huroniana e gli episodi di terra-palla-di-neve del criogeniano 700 milioni di anni fa finiscono a causa di una iniezione massiccia di CO2 in atmosfera?
3. Perchè la fase a maggior tenore di CO2 atmosferico nel fanerozoico, dovuta alle emissioni di CO2 e CH4 da parte dei basalti della Siberia e dal conseguente sciglimento finale delle calotte del permocarbonifero e cioè l’inizio del Triassico, è il momento più caldo degli ultimi 500 milioni di anni?
4. Perché nel Mesozoico c’era più CO2 atmosferico di adesso e il clima era più caldo?
5. Perché dal limite Cenomaniano – Turoniano (inizio del Cretaceo superiore) in poi sono diminuiti di pari passo temperature globali e tenore atmosferico di CO2?
6. perché bruschi riscaldamenti che hanno interrotto questo trend come quello alla fine del Cretaceo, quello al passaggio Paleocene – Eocene, l’optimum climatico del Miocene e altri minori corrispondono sempre a violente immissioni in atmosfera di CO2 da parte di Large Igneous provinces?

Insomma, i climascettici sono pregati di trovare una soluzione alternativa a questi quesiti che escluda il ruolo dei gas-serra nel controllo delle temperature globali. Fino a quando non l'hanno trovata quello che sostengono è folle.
Continuo ad attendere una risposta. Umilmente spero che me la possa dare anche il buon Facci


Arrhenius 1896 On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground Philosophical magazine, S5/41-251, 235 – 276 
Bodiselitsch et al. 2005 Estimating Duration and Intensity of Neoproterozoic Snowball Glaciations from Ir Anomalies Science 308, 239 - 242; 
Kasbohm and Schoene, 2018 Rapid eruption of the Columbia River flood basalt and correlation with the mid-Miocene climate optimum sciadv.aat8223
Sagan e Mullen (1972) Earth and Mars: Evolution of Atmospheres and Surface Temperatures. Science 177, 52-56
Stauffer and Berner 1978 CO2 in natural ice. Journal of Glaciology 21/85 , 291 - 300
Yadong Sun et al. 2012 Lethally Hot Temperatures During the Early Triassic Greenhouse Science 338, 366 - 370; DOI: 10.1126/science.1224126
Zachos et al (2006) Extreme warming of mid-latitude coastal ocean during the Paleocene-Eocene Thermal Maximum: Inferences from TEX 86 and isotope data Geology 34,737–740




mercoledì 6 maggio 2020

Un nuovo fossile dal Madagscar getta luce su un gruppo ancora oscuro di mammiferi mesozoici: i gondwanateri



Un fossile recentemente scoperto in Madagascar, praticamente completo tranne che per una parte del cranio (una bella novità per un mondo, quello dei mammiferi, la cui storia è essenzialmente una storia di denti), ci ha finalmente consentito di capire come erano fatti gli esponenti di un clade di antichi mammiferi particolare, i gondwanateri, vissuti tra il giurassico e l'eocene e diffusi in tutti i continenti che facevano parte del Gondwana tranne l'Australia (a quanto ne so) e soprattutto la loro posizione filogenetica nell'albero dei mammiferi.


Eomaia scansoria, un classico mammifero mesozoico
simile ad un toporagno (da Wikispecies)
LA DIVERSITÀ NEI MAMMIFERI MESOZOICI. Non è un fatto molto noto, ma la diversità dei mammiferi mesozoici era estremamente più ampia di quella attuale: oggi sono divisi in 3 sottoclassi, di cui i placentati rappresentano la stragrande maggioranza; ci sono poi alcuni marsupiali, la stragrande maggioranza dei quali vive in Australia, con qualche specie nelle Americhe, come gli opossum; anche i pochi monotremi residui (l’ornitorinco e le echidne) vivono in Australia e Nuova Guinea; nel Giurassico – Cretaceo di mammiferi ce n’erano invece almeno 7 lineealmeno dal punto di vista dei piani corporei. E tutto questo nonostante il fatto che, per dirla come Dawkins, la maggior parte fossero esserini simili ai toporagni (la maggior parte... sono note rimarchevoli eccezioni, persino dei mammiferi volanti – Volaticotherium antiquus – e qualche altro era più lungo, anche fino al metro e oltre). 


I MAMMIFERI: UNA STORIA (PERLOPIÙ) DI DENTI. La storia dei mammiferi mesozoici è molto difficile da ricostruire, in quanto caratterizzata oltre dalla loro grande diversità da una scarsezza di reperti (vivevano in ambienti terrestri in cui la fossilizzazione non era facile). Ne segue che la loro storia giurassica (e non solo, anche quella cretacea e quella terziaria) sia soprattutto una storia di denti (o al massimo di mascelle…), tanto è vero che la terminologia a livello di sottoclassi parla in genere di caratteristiche dentali: docodonti, triconodonti, australosfenidi, multitubercolati, boreosfenidi e quant’altro. 
A dimostrazione di questo, in ogni articolo come si deve che presenta un nuovo mammifero mesozoico troviamo frasi da iniziati che documentano molto bene gli studi sui denti. Per esempio si legge come Castorocauda si distingua "da altri docodonti per la morfologia compressa lateralmente e ricurva di m1–2 e dalle seguenti caratteristiche di m3–6: cuspidi g larghe uguali o subeguali in altezza alle cuspidi c dal sistema di chiusura dei molari adiacenti; cuspide e crescente e; creste b-g e c-g con tagli a V" etc etc (Sullivan et al., 2014).
Tutte osservazioni fondamentali per la determinazione di un mammifero fossile e ammiro la precisione di queste osservazioni, però immagino che capiate come mai anche io quando leggo articoli sull’argomento le salto a piè pari, limitandomi a esaminare le conclusioni del lavoro, cioè cosa faceva per stare al mondo il proprietario di quei denti e qual’era la sua posizione nel quadro dei mammiferi mesozoici. Di Castorocauda è stato trovato – fatto appunto estremamente raro – anche lo scheletro post-craniale, grazie al quale è stato dimostrato che viveva in un ambiente acquatico, e infatti il suo nome è dovuto alla sua coda, simile a quella dei castori (non sono ancora riuscito a capire bene se i docodonti siano considerati anch’essi triconodonti.. non sparatemi per questo ...)


I GONDWANATERI. Tra tutti i gruppi di mammiferi mesozoici ce n’è uno che mi ha particolarmente incuriosito, perché dal punto di vista del nome rappresentano una eccezione alla tradizione tassonomica: anzichè dai denti, il loro nome prende origine dall’essere forme esclusive del Gondwana, il nucleo che ha resistito più a lungo del supercontinente assemblatosi tra 600 e 500 milioni di anni. Il nome Gondwana può trarre in inganno, perché insieme al Gondwana che conosciamo comunemente, quello Permo – Triassico formato da Sud America, Afro-Arabia, Madagascar, India, Australia e Antartide e frammentatosi nel mesozoico, il supercontinente comprendeva praticamente tutte le terre emerse dell’epoca e per questo sarebbe utile una distinzione fra questo “grande Gondwana” dell’epoca e il Gondwana permo – triassico post- Pangea: di conseguenza – pertanto – mi piace molto (e l’ho adottata e diffusa) l’idea di Powell e Dalziel di aver chiamato questo grande continente “Pannotia”, riservando il termine Gondwana quindi alla parte superstite 200 milioni di anni fa di quella Pangea di 300 milioni di anni prima (Powell et al, 1995). Si tratta dei Gondwanateri, nome istituito da Alvaro Mones nel 1987. La loro collocazione all’interno dei vari gruppi di mammiferi non è sicura, anche se spesso sono stati associati ai multitubercolati. Al solito, come per la maggior parte dei mammiferi mesozoici, i gondwanateri sono conosciuti per i denti. Ne sono stati trovati in quasi tutto il Gondwana: Africa, America meridionale, Antartide, India; non mi risultano invece ritrovamenti in Laurasia (beh, altriment non si chiamerebbero Gondwanateri…) ma, caso strano, neanche  in Australia… (chissà perché… non ci sono mai arrivati o ancora non ne sono stati scoperti i resti?)
Dal punto di vista temporale, hanno vissuto tra il Cretaceo e l’Eocene, e quindi hanno attraversato senza estinguersi del tutto l’estinzione di fine cretaceo, persino in India e quindi vicino ai trappi del Deccan.
Qualche anno fa oltre ai denti è venuto alla luce pure un cranio completo di un gondwanaterio in Madagascar, battezzato Vintana sertichi (Krause et al 2014). 


Il fossile di Adalatherium e una ricostruzione.
La barra è di 5 cm – da Krause et al (2020)
UN FOSSILE ECCEZIONALE DI GONDWANATERIO. In questi giorni è uscito un lavoro, in cui compare il "solito" Krause, in cui, oltre a tutte quelle sulla dentizione che corredano classicamente i lavori sui mammiferi mesozoici, di descrizioni ce ne sono tante di più, perché si parla di uno scheletro quasi completo, talmente ben conservato da mostrare ancora diversi particolari con una estrema finezza: numerose ossa sono ancora articolate e sono pure presenti delle cartilagini. Una scoperta eccezionale, quindi. Adalatherium hui (così è stato chiamato) è vissuto nell’attuale Madagascar nel Maastrichtiano, quindi alla fine del Cretaceo. 
Il cranio ha delle somiglianze con quello di Vintana, che era sicuramente erbivoro. Lo scheletro dimostra che Adalatherium era un animale terrestre, senza abilità natatorie particolari e quindi i suoi antenati erano già lì quando il Madagascar si è separato dal Gondwana. Nulla è stato detto dal punto di vista della dieta, anche se in America meridionale i Gondwanateri più grandi (che erano comunque molti più piccoli di lui) erano erbivori con dieta prevalentemente composta da vegetali molto abrasivi. 
Ho detto molto più piccoli di lui perché una caratteristica curiosa sono le dimensioni, sia di Adalatherium che di Vintana: i mammiferi mesozoici, con poche eccezioni, erano molto piccoli e i gondwanateri non facevano eccezione fino alla scoperta di Vintana. Forse le dimensioni maggiori di queste due specie sono proprio connesse alla circostanza di fare parte di una fauna insulare. Giova inoltre far notare che il fossile appartiene ad un individuo non ancora maturo, diciamo quindi un sub-adulto e quindi le dimensioni dell’adulto dovevano essere ancora maggiori. Non solo, ma se Adalatherium poteva avere le dimensioni di un gatto, Vintana era anora pià grosso e poteva raggiungere gli 8 kg. Una bella differenza con i “normali” mammiferi dell’epoca, non solo gondwanateri!

Il Madagascar nel Maastrichtiano
IL MADAGASCAR, UN'ISOLA DI BIODIVERSITÀ GIÀ NEL CRETACEO SUPERIORE. Ma perché questi due gondwanateri sono così grandi? All’epoca di Adalatherium era in corso l'apertura dell'Oceano Indiano, nel cui quadro il Madagascar era già isolato da almeno una ventina di milioni di anni; pertanto la situazione biologica anche allora come oggi mostrava delle differenze notevoli con le faune dei continenti vicini; fra l’altro c’erano rane predatrici enormi (per gli standard delle rane, si intende, e la loro ferocia è argutamente testimoniata dal nome: Beelzebufo), coccodrilli erbivori ed altre amenità varie. Persino i teropodi erano molto particolari. Quindi è possibile che sia proprio l’insularità la chiave di queste dimensioni anomale...
La presenza di uno scheletro completo ha ovviamente consentito di andare “oltre la dentizione” con le analisi filogenetiche e quindi è stato permesso finalmente di precisare meglio il posto dei Gondwanateri. In bibliografia ci sono diverse ipotesi: da Multitubercolati veri a gruppo a se stante parallelo ad essi (sister group), a Mammiferi generici senza capire bene le loro relazioni filogenetiche, fino  a collocarli persino fra i placentati, affini agli xenartri (insomma, ai bradipi e agli armadilli).

GONDWANATHERI E MULTITUBERCOLATI. Adesso lo scheletro completo di Adalatherium ha ha permesso di confermare la parentela dei gondwanateri con i multitubercolati, l’ipotesi che godeva già – diciamo così – delle maggiori simpatie e particolarmente sostenuta proprio da David W. Krause. In pratica i Gondwanateri sarebbero dei multitubercolati arrivati molto presto nel Gondwana dove si sono successivamente espansi ed evoluti e che Krause et al (2014) avevano già indicato nel lavoro su Vintana. 
Dallo stesso lavoro si vede che il clade multitubercolati - Gondwanateri ha antenati comuni più recenti con i placentati e i marsupiali rispetto ai monotremi, che quindi sono in posizione ancora più esterna. La diversificazione sarebbe avvenuta ancora nel Triassico, quindi ben prima del Giurassico.
Gli stessi Autori pongono la separazione fra i due gruppi nel Giurassico inferiore. Su questo devo notare che l’evento si colloca in pieno recupero di biodiversità dopo un evento di estinzione minore, legato alla messa in posto dei basalti di Karoo. È possibile che il clade multitubercolati / gondwanateri abbia saputo approfittare bene del significativo avvicendamento fra le specie vegetali di prima e dopo l’evento. Da notare che come loro, anche i multitubercolati hanno resistito al K/T e si sono estinti solo alla fine dell’eocene. 
Una ultima considerazione è su come si riproducevano i Gondwanateri. I multitubercolati avevano probabilmente una riproduzione simile a quella dei marsupiali e quindi è possibile che le stesse caratteristiche fossero proprie anche dei Gondwanateri. 


Filogenesi dei mammiferi mesozoici da Krause (2014)

Krause et al. (2014) First cranial remains of a gondwanatherian mammal reveal remarkable mosaicism. Nature 515, 512–517 (2014) 

Krause et al (2020) Skeleton of a Cretaceous mammal from Madagascar reflects long-term insularity Nature, 10.1038/s41586-020-2234-8

Mones (1987) Gondwanatheria, un nuevo orden de mamiferos sudamericanos Comunicaciones paleontologicas del museo de historia natural de montevideo 1/18

Powell et al (1995) Did Pannotia, the latest Neoproterozoic southern supercontinent, really exist?: Eos (Transactions, American Geophysical Union), Fall Meeting,76,46, p.172
3.

Sullivan C. et al (2014) Vertebrates of the Jurassic Daohugou biota of Northeastern China. Journal of Vertebrate Paleontology 34/2, 243–280 

domenica 3 maggio 2020

Il terremoto di Creta del 2 maggio 2020


Non è certo un evento eccezionale quello di Creta: da quelle parti l'attività sismica è abbastanza importante. Anzi è l'area europea dove la frequenza dei terremoti è maggiore. Meno male che l'evento ha avuto l'epicento in mare aperto e non è stato sufficiente per arrecare grossi danni sulla terraferma, tantomeno uno tsunami come accadde nel 365 (quello che distrusse Alessandria d'Egitto e anche le coste siciliane). L'area di Creta presa da sola ha una tettonica molto semplice ma in realtà quello che la circonda è piuttosto complesso e, a sud dell'isola, ancora in parte sconosciuto.

A poche ore dall’evento i dati stanno tutt’ora arrivando e in particolare si perfezionano quelli su parametri come la Magnitudo (che è tra 6.6 e 6.7), la profondità (alle 17,30 ora italiana USGS la dà a 17 km – ricordiamo che il valore standard iniziale è sempre 10 … diffidate quando vedete profondità 10 km, specialmente a poche ore dall’evento!!). Il meccanismo focale oltre ad una compressione evidenzia una certa componente trascorrente. Quindi il movimento è obliquo. Si segnalano ovviamente molte repliche (quelle più forti fino ad ora un M 5.2 40 minuti dopo l’eventi principale e un M 5.4 3 ore e mezzo dopo). 

Eventi sismici con M 6 o più dal 1972
Nei giorni precedenti c’è stata una sismicità evidente tra la costa turca e alcune isole dell’Egeo, ma si tratta di eventi abbastanza normali per un'area in cui, come ho detto all'inizio, la sismicità di fondo è molto elevata.
Creta non è certo nuova a terremoti di questa entità: solo dal 1972 il catalogo IRIS segnala 23 eventi a M uguale o superiore a 6 nei dintorni dell’isola, di cui 5, compreso questo, tra 6.5 e 6.8.
Inoltre è il teatro del terribile terremoto del 365 d.C., che generò lo tsunami che distrusse Alessandria e non solo e di cui ho parlato qui.

IL QUADRO TETTONICO è apparentemente molto semplice: la placca africana si incunea sotto quella euroasiatica. 
La distribuzione dei terremoti lo dimostra: la carta qui accanto segnala i terremoti a profondità maggiore (pallino blu tra 30 e 70 km – pallino verde tra 70 e 150) a nord del limite superficiale fra le placche (la linea gialla): terremoti a quella profondità non possono che essere dovuti alla presenza di una crosta che sta scendendo nelle profondità del mantello; la stessa situazione è segnalata dalla tomografia sismica, nella quale si evidenzia una zona relativamente più fredda che corrisponde appunto alla crosta oceanica del Mediterraneo orientale in subduzione (Carafa et al, 2015). 
Velocità GPS da Show et al (2008)
La subduzione della placca africana genera ovviamente del vulcanismo, anche se un po' occasionale. È comunque importante notare la presenza di un vulcano del calibro di Santorini e di qualche altro edifico sottomarino vicino. Altri vulcani sono segnalati come attivi nell’Olocene; in età storica nel III secolo a.C. una eruzione è stata prodotta dal Methana (costa NE del Peloponneso) e una eruzione con lanci di ceneri (forse vulcano-freatica) è segnalata a Milos in epoca romana. Ci sono poi altri edifici caratterizzati da attività idrotermale in alcune isole. Mi pareva che ci fosse stata anche qualche eruzione da qualche parte nel XVI secolo ma adesso non ritrovo appunti in materia. A sud di Creta la fossa di omonima ha lo stesso significato delle fosse che bordano l’Oceano Pacifico: l’espressione geografica della subduzione di una crosta oceanica sotto una crosta continentale. Le cose si complicano quando si vede che non esiste un vero bacino di retroarco: probabilmente questa mancanza è dovuta alla forte spinta della crosta europea che impedisce fenomeni distensivi nella crosta continentale sotto il mare Egeo. Le spinte tettoniche sono molto evidenti specialmente in Turchia, dove lungo le coste del Mar Nero e un po' all’interno si trova la tristemente nota faglia dell’Anatolia, dove l’Anatolia scorre verso ovest rispetto all’area del Mar Nero. Ma tutta la Grecia, il Mar Egeo e le coste turche sono scosse continuamente da terremoti in una fascia estremamente larga.
La convergenza fra le placche è dimostrata anche dalle misurazioni GPS: Show et al (2008) hanno indicato che l’intero arco ellenico dalla costa dell’Anatolia a quella ionica della Grecia si muove di circa 35 mm/anno verso sudovest rispetto all’Europa stabile (le misure Gps devono essere sempre relative a qualcosa), mentre l’Africa si muove a pochi mm/anno verso NW (Zeman et al, 2010). Ovviamente mancano purtroppo dati del fondo marino, per ottenere i quali al momento non è ancora stata realizzata una tecnologia adatta.
Queste velocità quindi indicano una convergenza in corso che più o meno era quella ipotizzata: è “bello” vedere che le misurazioni GPS abbiano nella maggior parte dei casi confermato i movimenti supposti da quando intorno al 1960 il paleomagnetismo ha dimostrato definitivamente che i continenti sono soliti vagare sul globo terraqueo e John Tuzo Wilson teorizzò la tettonica delle placche (LINK). In ogni caso i dati GPS hanno evidenziato anche qualche movimento meno apparente con i soli dati geologici e hanno gettato un po' di luce su alcune situazioni enigmatiche. Il mio gruppo è invece stato il primo al mondo ad usare a vasto raggio i dati InSAR, ma per adesso ci siamo limitati all’area italiana (Farolfi, Piombino e Catani, 2019).
La componente trascorrente evidenziata dalla “beach ball” di USGS è interessante: infatti recentemente è stato visto come la fascia a nord Creta sia soggetta a una deformazione laterale molto importante (Tsampouraki-Kraounaki e Sakellariou, 2017).

A SUD E A EST DI CRETA: UNA ZONA COMPLESSA E DALLA STORIA ANCORA NON DEL TUTTO CHIARITA. Il Mediterraneo orientale è un luogo geologicamente molto significativo perché tra Gibilterra e l'Himalaya rappresenta l’ultimo resto della Tetide, l’oceano che si è formato tra Permiano e Giurassico tra l’Eurasia e America del nord da un lato, America del sud, Africa, Arabia e India dall’altro (probabilmente anche insieme all’Iberia e qualche altra area minore). Ho raccontato come tutta questa storia incominciò, nel Permiano quando si formarono alcuni dei graniti più significativi dell'Europa mediterranea dalle Alpi alla Sardegna all'Iberia e al Nordafrica e come da questi primi atti come si è aperto l'oceano tetideo. Il bacino del Levante ha due caratteristiche peculiari: una serie sedimentaria estremamente spessa che si è formata su una crosta oceanica  molto antica. Questa dovrebbe essere la prima crosta oceanica ad essersi formata a causa del processo di fratturazione della Pangea, iniziato giusto da queste parti quando ancora il processo di aggregazione del supercontinente non si era concluso in altre aree, come per esempio gli Urali: alcuni blocchi che ora compongono l’Asia di SE tra Anatolia, Iran e Afghanistan infatti sono i resti di piccoli microcontinenti staccatisi precocemente da quella che era destinata a diventare il blocco afro – arabico, e che si sono scontrati con parti dell’appena agglomerata Asia come il blocco del Kazhakstan nel Triassico (con qualche strascico successivo e che in seguito hanno continuato a mostrare una certa propensione alla deformazione (Mattei et al, 2014), tantochè oggi le vecchie linee lungo le quali questi microcontinenti si sono agglomerati fra loro continuano a muoversi a causa della spinta che produce più a est l’Arabia, a centinaia di km dall’attuale zona focale di convergenza, che è il prolungamento in Turchia orientale ed in Iran (gli Zagros) della collisione che ha provocato la crisi sismica di oggi (ne ho parlato qui). È curioso notare che il blocco arabico adesso esercita una spinta proprio su quelle aree che si erano staccate da esso alla fine dell’era paleozoica!

La spessa coltre sedimentaria del bacino di Levante impedisce uno studio diretto della crosta sottostante, per cui è difficile capirne l’epoca di formazione; in letteratura è in genere supposta tra la fine dell’era paleozoica e l’inizo dell’era mesozoica. Addirittura secondo Granot (2016) la sua formazione sarebbe avvenuta nel Carbonifero, 340 milioni di anni fa.


Carafa et al  (2015), Neotectonics and long-term seismicity in Europe and the Mediterranean region, J. Geophys. Res. Solid Earth, 120, 5311–5342, doi:10.1002/2014JB011751 

Farolfi, Piombino e Catani (2019) Fusion of GNSS and Satellite Radar Interferometry: Determination of 3D Fine-Scale Map of Present-Day Surface Displacements in Italy as Expressions of Geodynamic Processes Remote Sens. 2019, 11, 394; doi:10.3390/rs11040394

Granot (2016) Palaeozoic oceanic crust preserved beneath the 
eastern Mediterranean Nature Geoscience vol 9 / 2016 

Mattei et al (2014) Post-Cimmerian (Jurassic–Cenozoic) paleogeography and vertical axis tectonic rotations of Central Iran and the Alborz Mountains Journal of Asian Earth Sciences 102,  92–101 

Show et al (2009) Eastern Mediterranean tectonics and tsunami hazard inferred from the
AD 365 earthquake Nature Geoscience VOL1 APRIL2008 

Tsampouraki-Kraounaki e, Sakellariou 2017 Strike-slip deformation behind the Hellenic subduction: The Amorgos Shear Zone, South Aegean Sea 8th International INQUA Meeting on Paleoseismology, Active Tectonics and Archeoseismology (PATA), 13 – 16 November, 2017, New Zealand

Zeman et al (2010) deformation between african and eurasian plate estimated from the european and the egyptian gps geodetic networks results from preliminary processing Acta Geodyn. Geomater., 7/1, 129–137 



mercoledì 29 aprile 2020

le terme di Vespasiano e i sinkholes di San Vittorino (Rieti)


In Italia ci sono tanti luoghi particolari dove la geologia e la storia si intrecciano. Esaminando la geologia dell'Italia centrale ho notato la presenza di laghi sulfurei vicino a Rieti e allora ho cercato di saperne di più e ho trovato una storia interessante che non conoscevo. La valle del Velino prima che il fiume entri nella conca di Rieti, fra Cittaducale e Castel S. Angelo in epoca imperiale era uno dei centri di vacanza fondamentali, frequentati stabilmente persino da imperatori del calibro di Vespasiano e Tito. L’attrazione principale dell’area sono dei laghetti prodotti da sprofondamenti improvvisi di un’area ristretta (in termini geologici: sinkholes), distribuiti su tutta una piana intermontana con acque dal chimismo particolare. Per formarli hanno concorsi diversi fattori, fra cui l’abbondanza di piogge e la risalita dal profondi di fluidi mineralizzanti. Questi laghi sono stati studiati da diversi punti di vista: storico, naturalistico e geologico e rappresentano una delle tantissime curiosità di un territorio così variegato sotto tutti i punti di vista come quello italiano. 

Le Terme di Vespasiano a San Vittorino
I SINKHOLES DI SAN VITTORINO E LE TERME ROMANE. Tra Rieti e Antrodoco lungo la via Salaria si trova un complesso termale noto come Terme di Vespasiano, dal nome dell’imperatore che aveva una villa in zona, dove vi morì come il suo figlio e successore Tito. Siamo nella piana di San Vittorino, divisa fra i comuni di Cittaducale e Castel S.Angelo. Percorsa dal fiume Velino, questa piana intermontana appenninica ha una forma triangolare ed è delimitata come tutte le altre piane intermontane da faglie subverticali.
La piana di San Vittorino possiede una caratteristica molto particolare che ne ha guidato la storia, in particolare prima e durante l’età romana: la presenza di una serie di depressioni, che in termini tecnici sono definite sinkholes (all’incirca traducibile con buchi di sprofondamento, come i black holes sono i buchi neri). Un sinkhole è una depressione di forma circolare che si è formata per il collasso di una cavità carsica sotterranea (una dolina è un particolare tipo di sinkhole) e in questo momento di queste forme nei 7 km quadrati della piana se ne contano più di 30!
Una percentuale significativa dei sinkholes italiani ospita dei laghi o quantomeno delle pozze. E la piana di San Vittorino non fa eccezione, tutt’altro. Anzi, ospita uno dei più famosi esempi del genere, il lago di Paterno, il più grande sinkhole attivo dell’area. Ha una forma subcircolare (190×150 m) e pareti estremamente pendenti che giungono fino al fondo, piatto e profondo attualmente 54 metri dal piano di campagna. Un classico sinkhole, quindi….

Il lago di Paterno, noto in antichità come lago di Cutilia:
ha la tipica forma di un lago formatosi in un sinkhole
UNA STORIA ANTICA. Questa zona, talmente ricca di acque da ospitare le sorgenti del Peschiera, da cui proviene gran parte dell’acqua che disseta Roma, era nota ben prima di Vespasiano per le sue acque. In particolare il lago di Paterno era un centro di culto importante dei Sabini, dedicato alla dea Vacuna. 
Accanto al lago c’era una città – Acquae Cutilae – la cui fondazione risale probabilmente ai predecessori dei sabini, forse proprio legata a un culto religioso: è possibile che lo sprofondamento che ha formato il lago sia avvenuto davanti a testimoni, ai quali non deve essere stato difficile attribuire il tutto ad un intervento soprannaturale, gettando le basi per la frequentazione religiosa dell’area. La tradizione religiosa poi sarebbe passata ai sabini, insediatisi nell’area in conseguenza di fatti ancora abbastanza sconosciuti collocati tra l’improvviso collasso che pose fine alle grandi civiltà mediterranee alla fine dell’età del bronzo e il IX secolo a.C. e quindi l’evento deve essere collocato nel II millennio a.C..   

Occorre qui fare una puntualizzazione: per lago di Cotilia in età antica non si faceva riferimento a quello che ha questo nome adesso, ma al lago di Paterno. 
Molti riti si svolgevano su un’isola, ritenuta la pancia della dea Vacuna. Dal punto di vista geologico la presenza di un’isola in un lago impostato su un sinkhole è decisamente improbabile; inoltre secondo le cronache quest’isola si muoveva; questi aspetti fanno pensare che in realtà si trattava di un ammasso di tronchi e rami tenuti insieme dal cemento carbonatico di cui le acque del lago sono ricche (idea che mi risulta dovrebbe già aver avuto Seneca). Ovviamente le qualità di queste acque attirarono i romani, che in fatto di terme sono ancora e decisamente un popolo secondo a nessuno. Già Marco Terenzio Varrone (116 – 27 B.C.) considerò quest’area l’Umbilicus Italiae (il centro dell’Italia) ed esisteva un complesso edilizio che arrivò al massimo splendore quando fu utilizzato nella seconda metà del I secolo da due personaggi del calibro degli imperatori Vespasiano e Tito. Insomma Aquae Cutilae era un posto davvero rinomato. 
Ovviamente la frequentazione imperiale è attestata anche da una villa che Vespasiano fece costruire (o restaurare). Secondo alcune fonti Vespasiano addirittura morì per aver voluto fare un tuffo nel lago di Paterno in un momento non troppo caldo. Anche il figlio Tito è morto da quelle parti.

Distribuzione dei sinkholes da Petitta et al (2011)
Le aree più scure corrispondono ai depositi di travertino
LE ACQUE DEI LAGHI DI SAN VITTORINO. Nella valle le rocce calcaree che si osservano nei monti circostanti sono invece coperte da depositi alluvionali dallo spessore massimo di 170 metri (Nisio, 2003). La valle fra Antrodoco e Cotilia è impostata su parte del segmento Olevano – Antrodoco della linea Ancona – Anzio, una delle più importanti linee tettoniche italiane, che ancora ha un ruolo, separando aree dai movimenti leggermente diversi ancora oggi (Farolfi, Piombino e Catani 2019). È un aspetto molto importante come vedremo dopo, esaminando le caratteristiche delle acque dei laghetti, la distribuzione dei quali non è casuale, ma è controllata dalla presenza del prolungamento sotto la piana di alcune delle faglie ben visibili nei fianchi della vallata. 

Questi laghi non hanno immissari (anzi il lago di Paterno addirittura ha un emissario artificiale che ne immette le acque nel Velino), nè si riempiono per le piogge. Tutto ciò dimostra che la loro alimentazione proviene direttamente da sorgenti sotterranee.  
Ma da dove provengono queste acque? 
Le analisi indicano che si tratta di acque meteoriche, che dopo le piogge sono circolate all’interno delle rocce calcaree. Il problema è il contenuto, anomalo per acque del genere, di gas come CO2 and H2S (Annunziatellis et al., 2004), l’origine dei quali è molto interessante. 
Nelle acque del lago di Paterno è stato trovato anche del metano, in cui la composizione isotopica del carbonio è assolutamente tipica della presenza di attività da parte di batteri anaerobici come gli archeobatteri. 
Quindi se il CH4 è di origine organica, CO2 e H2S potrebbero avere la stessa origine? In teoria si, ma non è così, perché i rapporti isotopici del carbonio e dello zolfo di questi ultimi parlano di un’altra storia, essendo invece tipici di gas provenienti dalle profondità della crosta (Tassi et al, 2012). Allora, questi gas sono appunto la spia di qualcosa di diverso, e cioè di fluidi di origine molto profonda che risalgono proprio grazie alla presenza di una linea tettonica importante come la Olevano – Antrodoco. Però se i gas sono tipici di fluidi profondi, la salinità del lago di Paterno è tipica di acque meteoriche, senza un evidente contributo da fluidi provenienti dal basso. 
Ma,  allora, come stanno le cose? Possibile che a San Vittorino risalgono dalle profondità solo dei gas senza la compagnia di acque dalla stessa provenienza? Come disse un noto geologo quasi 40 anni fa “in Geologia tutto è possibile, tranne l’Uomo gravido”, ma una cosa del genere si avvicinerebbe molto a questa ultima eventualità.... Decisamente improbabile, quindi. Allora, dove sono finite queste acque di provenienza profonda? 
Così poco evidenti nella maggior parte dei laghi come quello di Paterno, queste costituiscono invece la componente fondamentale nelle acque dei laghi di alcuni piccoli sinkhole, dove la mineralizzazione è molto più pesante, con un contenuto elevato di una componente sulfurea profonda: sono Paulla bassa, Paulla 3 e le attuali Terme di Cotilia (Petitta et al, 2011). 
Questi 3 sinkholes condividono fra loro una caratteristica importante: si trovano tutte ai lati della valle, quindi molto vicini alle faglie bordiere. In particolare Paulla bassa e Paulla 3 sono situate in riva sinistra del Velino e avendo la stessa identica composizione, rappresentano due emergenze dello stesso acquifero. Diversa la situazione delle terme di Cotilia, in riva destra del Velino e soprattutto più a valle, dove rispetto a Paulla le acque sono caratterizzate da un valore del rapporto fra carbonati e solfati inferiore, da un contenuto maggiore in metalli, e da una temperatura superiore di quasi 3°C. Tutto questo indica a Cotilia una componente profonda che si mescola a quella superficiale molto maggiore rispetto a quanto si evidenzia a Paulla

Il lago delle terme di Cotilia, dalla composizione sulfurea
A San Vittorino ci sono altri indizi di attività idrotermale: i depositi di travertino indicano la presenza di acque ad elevata mineralizzazione e la presenza di emissioni gassose dovute ai gas che acompagnano la risalita dei fluidi profondi (in particolare ma non solo CO2) e che si separano da questi quando arrivano vicino alla superficie (Minissale 2004). 
Questi fluidi spiegano anche il meccanismo di formazione dei sinkholes di San Vittorino, che non sono delle semplici doline di origine carsica: i fluidi di origine profonda più acidi (hanno un pH di circa 6, tanto per dare un’idea di cosa siano) che con il tempo provocano dove passano l’alterazione chimica e l’erosione dei calcari (Caramanna et al., 2008), indebolendone la struttura. 

UNA ATTIVITÀ CHE TUTTORA PERSISTE. I collassi che provocano i sinkhole sono abbastanza frequenti. Ci sono poche notizie in merito nei tempi antichi; il primo sicuramente datato è avvenuto nel 1703, probabilmente in corrispondenza di uno dei forti eventi sismici di quell’anno (un ottimo candidato è il terremoto dell’alto Aterno Mw 6.8 del 2 febbraio); da quell’epoca sono documentati almeno altri 11 collassi. 
È interessante notare come molti sinkholes continuino ad essere attivi dopo la loro formazione, e cioè subiscano ulteriori sprofondamenti. Ad esempio proprio la profondità del lago di Paterno passò da 37.7 a 45.2 metri 15 giorni dopo il terremoto Mw 7.0 di Avezzano del 13 gennaio 1915 e ha subìto un ulteriore abbassamento di altri 12 metri, non connesso ad eventi sismici importanti, negli anni ‘50 del XX secolo. 
La piana di San Vittorino tra Canetra e le Terme di Cotilia rappresenta un luogo affascinante sia dal punto di vista naturale che da quello storico, ma proprio a causa di queste particolarità geologiche è un territorio che va tenuto sotto controllo perché è una zona potenzialmente interessata da nuovi sprofondamenti e quindi da sorvegliare attentamente.

Annunziatellis et al (2004) Studio dei parametri geologici e geochimici per la comprensione dei meccanismi genetici degli sprofondamenti nella piana di S. Vittorino, p. 63-82. In: Proc. Symp. State of the art on the Study of Sinkholes, and the Role of National and Local Authorities in the Management of the Territory, Roma, Italy, 20-21 May 2004. 

Farolfi, Piombino e Catani (2019) Fusion of GNSS and Satellite Radar Interferometry: Determination of 3D Fine-Scale Map of Present-Day Surface Displacements in Italy as Expressions of Geodynamic Processes Remote Sens. 2019, 11, 394; doi:10.3390/rs11040394

Caramanna, Ciotoli e Nisio (2008). A review of natural sinkhole phenomena in Italian plain areas. Natural Hazards 45:145-172. 
Minissale (2004) Origin, transport and discharge of CO2 in Central Italy. Earth-Sci. Rev. 66:89-141. 

Nisio (2003) I fenomeni di sprofondamento: stato delle conoscenze ed alcuni esempi in Italia centrale. Ital. J. Quat. Sci. 16:121-132

Petitta et al (2011) Interaction between deep and shallow groundwater systems in areas af- fected by Quaternary tectonics (Central Italy): a geochemial and isotope approach. Environ. Earth Sci. 63:11-30. 

Tassi et al (2012) Water and dissolved gas geochemistry of the monomictic Paterno sinkhole (central Italy)  J. Limnol., 2012; 71(2): 245-260 DOI: 10.4081/jlimnol.2012.e27
  

domenica 12 aprile 2020

la bufala dei due vulcani a Krakatoa, di cui uno pericoloso e l'altro no


Occorrono alcune precisazioni sulla questione Krakatoa (o Krakatau) perché su vari siti (specialmente quelli meteo acchiappaclick) sono venute fuori cose demenziali.
La prima è che secondo qualcuno Krakatau e Anak Krakatau (letteralmente: il figlio di Krakatau) siano due vulcani diversi e la seconda che il Krakatau non abbia più eruttato dal 1883: questa è una follia pura. Tralasciamo poi le conclusioni di questi assurdi testi... Come pure è una bufala quella dei 15 vulcani in eruzione adesso spacciati per una cosa eccezionale... (ma di questo evito per ora di parlare)


Formazione di una caldera - credit USGS
La prima cosa che mi viene in mente è che chi dice così non abbia la benché minima idea di cosa sia un collasso calderico (quello che è successo il 27 agosto del 1883). Lo ricapitolo: in pratica durante una eruzione per qualche motivo la camera magmaticha che conteneva il magma si svuota e il suo soffitto crolla. Ne segue una esplosione enorme che immette in atmosfera quan grande quantità di ceneri ed altre schifezze che ammorberanno l’atmosfera, in genere per un pèeriodo variabile tra i due e i cinque anni. Le peggiori eruzioni sono capaci di sconvolgere il cima terrestre, come nel 535 EV o nel 1815 (l’anno senza estate). Il risultato sul campo è invece una ampia depressione di forma più o meno ellittica, talvolta circolare, spesso occupata da un lago. In mare ci potranno essere una serie di isolotti formati dai contrafforti più alti del bordo calderico, come si vede nella foto qui sotto che raffigura proprio Krakatau. Estremamente spettacolare la situazione che c’era fino all’eruzione dei mesi scorsi nel vulcano Taal nelle Filippine… una grande caldera riempita da un lago e un'isola con un  nuovo cratere in mezzo a sua volta in parte occupato da un lago (che l’ultima eruzione ha eliminato).
In Italia i laghi del Lazio sono tipici esempi di caldere (ah, a proposito… almeno i colli Albani sono ancora un vulcano attivo sia pure in quiescenza, ed è possibile che questo valga pure per i monti vulsini). 
Alle volte dopo la formazione della caldera si assiste ad una stasi dell’attività, oppure alla sua definitiva conclusione. Ma spesso dentro le caldere si formano diversi nuovi coni. 
Insomma, il concetto secondo il quale la formazione della caldera coincida con la fine dell’attività di un vulcano è sbagliato.  

I bordi della caldera affioranti sopra il livello del mare
a Krakatoa con Anak Krakatau in mezzo 
Come non è automatico il fatto che un vulcano che ha provocato una eruzione devastante si debba sempre comportare così in qualsiasi eruzione. Molti vulcani però hanno intervalli di tempo fra una eruzione e l’altra di migliaia di anni se non di più. Ma in genere non è così e proprio Santorini ne è un esempio: dopo l’eruzione che distrusse l’isola e - presumibilmente - anche la civiltà minoica, l’attività vulcanica è proseguita costruendo una serie di duomi lavici e colate che hanno formato due isole verso il centro della caldera. L’ultime eruzione è avvenuta nel 1950 e nessuno fuori da lì se ne è accorto, se non leggendo eventuali notizie sulla stampa. Inoltre chissà quanti vulcani nei prossimi 20.000 anni esploderanno e magari oggi non hanno una caldera.

Krakatau non fa eccezione. Già nel passato si era esibito in prestazioni "pirotecniche" di cui ora rimangono come tracce solo un pò di tufi nelle zone che circondano lo stretto della Sonda. Dopo la drammatica eruzione del 1883 che causò decine di migliaia di morti per lo tsunami e mesi di tramonti molto particolari in tutto il mondo, colti da molti pittori (il più famoso quadro che li raffigura è l’Urlo di Munch), del vulcano esploso restano sopra il livello del mare solo alcuni piccoli lembi dell’allineamento della caldera (un po' come il Monte Somma che circonda il Vesuvio o i monti che circondano il lago di Bolsena). Il fatto è che nello stretto della Sonda la maggior parte dell’orlo della caldera si trova sotto il livello del mare e quindi quello che emerge non è assolutamente “il vecchio cono” ma solo la parte più alta del bordo della caldera risultante dall’esplosione. Non è quindi un vulcano diverso!
La realtà è che dopo il 1883 l’attività è continuata, fino a quando, come era successo a Santorini, al centro di quei piccoli lembi l’11 giugno 1930 ha fatto capolino dalla superficie del mare il nuovo vulcano, sempre abbastanza attivo, la cui vetta un anno e mezzo fa si ergeva ben al di sopra dei 300 metri dal mare circostante. In buona sostanza, l'affermazione secondo la quale Anak Krakatau sia un vulcano “altro” è una colossale idiozia.

Insomma … se anzichè un’isola si fosse trattato di un vulcano di terraferma nessuno si sarebbe preso la briga di chiamarlo con un nome nuovo quando è riapparso  tra le onde dello stretto della Sonda, tantomeno avrebbe sparato la fesseria galattica secondo la quale se erutta questo non è un problema mentre se erutta “quell’altro” si perché c’è il rischio che esploda.
Ma porc… ma perché gente che non ne sa nulla parla di cose che non sa e non intende? Ah, già… così la gggggente clicca sul link…