le due grandi masse "anomale" alla base del mantello, la loro influenza sulla tettonica globale e le ipotesi sulla loro origine, fra cui quella extraterrestre

Nelle varie immagini che vediamo su libri e articoli la Terra è rappresenta in genere “a cipolla”, con tre semplici strati (crosta, mantello e nucleo). In realtà la situazione è più complessa, come ha dimostrato la
tomografia sismica, una tecnica che usa le onde sismiche per fare – diciamo così – una TAC della Terra: con questa tecnica è stato rivelato un mondo interno molto più complesso e affascinante: oltre a diverse variazioni in tutto il suo spessore, la parte più profonda del mantello terrestre ospita due vaste province caratterizzate da aree con velocità estremamente ridotte delle onde sismiche e che sembrano presentare delle firme geochimiche distinte rispetto al mantello circostante, note con l’acronimo di LLSVP (Large Low Shear Velocity Provinces). Centrate una sotto l’Africa e l’altra sotto il Pacifico, potrebbero aver svolto un ruolo molto importante nella storia tettonica del nostro pianeta, in quanto i loro limiti appaiono correlati con le Large Igneous Provinces e con gli eventi che hanno portato alla rottura e separazione di masse continentali. Tuttavia, la loro origine rimane un enigma. Al momento ci sono alcune soluzioni possibili delle quali due puramente terrestri; di recente ne è stata avanzata una terza molto affascinante, secondo la quale le LLSVP sarebbero correlate con l’impatto che avrebbe provocato la formazione della Luna.

LE LLSVP, DUE ZONE PARTICOLARI ALLA BASE DEL MANTELLO. Le immagini sismiche dell'interno della Terra hanno rivelato due anomalie di dimensioni colossali alla base del mantello terrestre, caratterizzate da basse velocità sismiche, note per questo come Large Low-Velocity Provinces (LLVP) o – meglio - LLSVP (Large Low Shear Velocity Provinces – province a bassa velocità delle onde di taglio). 

Si trovano la prima sotto l'Africa e la seconda sotto l’Oceano Pacifico e sono state battezzate con degli acronimi (per questo sono indicati in maiuscolo) che ricordano due illustri scienziati, fra i teorizzatori della tettonica a placche: quella sotto l’Africa è soprannominata TUZO, in onore di John Tuzo Wilson (1908 – 1993) e la seconda JASON, in onore di Jason Morgan (1995-2023). Le vediamo nell'immagine tratta da Niu (2018).

La sigla LLSVP denota la loro caratteristica tomografica principale e cioè la bassa velocità delle onde S, le onde di taglio (Garnero et al., 2016).

Queste due masse, grandi quanto continenti, si trovano appena sopra il nucleo terrestre e sulla base di dati sismici, geochimici e di fisica dei minerali, sta emergendo l'idea che si tratti di due “oggetti” ben distinti rispetto al mantello circostante, in particolare più densi. Inoltre ci sono importanti indicazioni sul fatto che siano rimasti stabili nel tempo e nello spazio.

Per Garnero et al. (2016), nonostante la stabilità spaziale e temporale, la composizione delle LLSVP viene modificata nel tempo da processi di rimescolamento e reazioni chimiche con il materiale del mantello circostante, del nucleo sottostante e, potenzialmente, con elementi volatili trasportati nelle profondità terrestri dalle placche in subduzione.

LLSVP, GEODINAMICA E GEOCHIMICA. La geodinamica suggerisce che le LLSVP non siano masse passive, ma elementi chiave che influenzano le dinamiche del pianeta perché esistono due coincidenze spaziali:

• le principali zone di subduzione, come la Cintura di fuoco del Pacifico, sembrano essere delimitate dai flussi discendenti ai margini esterni di queste strutture (come se fossero il "cimitero" delle placche tettoniche)
• c’è un collegamento spazio-temporale fra i margini delle LLSVP, i punti caldo (Hotspot), le Large Igneous Provinces e i processi che hanno portato alla fratturazione dei continenti e alla successiva apertura di un oceano
• molte lave di hotspot, quelle appartenenti alle serie dei basalti delle isole oceaniche (OIB) che incorporano materiali provenienti dalle LLSVP contengono componenti dal chimismo tipico dei materiali di origine nebulare e mostrano rapporti isotopici simili a quelli dei basalti dei mari lunari. 

LARGE IGNEOUS PROVINCES E LLSVP. Merita un approfondimento la coincidenza significativa sul rapporto fra queste masse profonde, i pennacchi del mantello (mantle plumes) che risalgono dai loro margini e le Large Igneous Provinces (LIP). Un esempio classico è l'hotspot delle Hawaii, che coincide in modo spettacolare con il margine settentrionale della LLSVP del Pacifico.

Ho parlato spesso delle Large Igneous Provinces: si tratta di quantità enormi di magmi basaltici e materiali associati (centinaia di migliaia se non milioni di km cubi di magma) che si mettono in posto in poche decine di migliaia di anni e che hanno svolto un ruolo mica da ridere anche sull’evoluzione della vita, essendoci una chiara correlazione con le estinzioni di massa.

Le due LLSVP sono anche note come African Swell e Pacific Swell: il termine swell (letteralmente: rigonfiamento) focalizza in modo particolare questa coincidenza (ma sarà davvero una coincidenza o è una conseguenza della loro presenza?): è evidente il fatto che quando si sono messe in posto la maggior parte delle Large Igneous Provinces e delle kimberliti, i mantle plume da cui si sono originate si trovavano ai margini delle LLSVP (Thorsvik et al, 2007). 

Plumes, Kimberliti e LIP possono essere considerate le prime fasi di un processo che – se non si interrompe – porta alla rottura di una massa continentale e alla formazione di un nuovo oceano fra i due blocchi: 

1. nel primo stadio da un plumes risalgono le Kimberliti
2. aumentando il quantitativo di magmi disponibili si mette in posto una LIP
3. poi si separano i due blocchi 
4. alla fine si apre l’oceano.

Questo è particolarmente evidente se consideriamo la storia del supercontinente esistente a cavallo la fine del Neoproterozoico e l’inizio del Paleozoico tra 600 e 500 milioni di anni fa, normalmente indicato come Gondwana.

Annoto di nuovo come questa denominazione non mi piaccia perché, come ho già scritto svariate volte (per esempio qui) possa trarre in inganno in quanto è molto comune (e logico) pensare al Gondwana come il continente Permo – Triassico formato da Sud America, Afro-Arabia, Madagascar, India, Australia e Antartide. Invece il Gondwana di 500 milioni di anni fa comprendeva quasi tutte le terre emerse (a parte Siberia e Baltica). Per questo concorderei con Powell e Dalziel che lo hanno indicato come “Pannotia”, evitando così una certa confusione fra la sua configurazione cambriana e quella permiana. Come succede sempre un supercontinente tende ad iniziare al sua frammentazione ancora prima di quando finisca la sua agglomerazione (Santosh et al, 2009) e in pratica la tettonica degli ultimi 500 milioni di anni si potrebbe riassumere così: una perdita di pezzi da parte del supercontinente meridionale (Gondwana o Pannotia, come volete...) che a poco a poco si stanno riagglomerando in un continente settentrionale (a parte l’Antartide).

Insomma, da quando si è aggregata, Pannotia ha cominciato a perdere pezzi, in genere subito dopo la messa in posto di Large Igneous Provinces (ad esempio la separazione con i terreni cimmerici, quelli che tra Turchia, Iran e Himalaya formavano prima dell’arrivo dell’India tutto il margine SW dell’Asia). Ma la cosa più evidente del rapporto fra LLSVP, LIP e frattura dei continenti è il Gondwana del Mesozoico: dopo centinaia di milioni di anni in cui era tutto tranquillo, appena i movimenti delle pacche portano il Gondwana dalle alte latitudini meridionali sopra TUZO la LLSVP oggi sotto l’Africa. Il continente si disintegra praticamente all’improvviso in un tripudio di Large Igneous Provinces e, direi non casualmente, la prima parte a rompersi è stata quella settentrionale dove si erano appena scontrate Euroamerica e Gondwana settentrionale… (ne ho parlato qui).

LE POSSIBILI SPIEGAZIONI SU ORIGINE E COMPOSIZIONE DELLE LLSVP. Per decenni le LLSVP hanno sfidato le spiegazioni più semplici sulla formazione del pianeta e fino ad oggi le ipotesi sulla loro origine si sono mosse su due filoni distinti, come si vede dalla figura qui sopra:

a. residui della differenziazione primordiale della Terra (Labrisse et al., 2007)

b. accumuli di crosta oceanica in subduzione (Christensen et al., 1994)

a. segregazione di crosta oceanica durante la convezione del mantello. È una idea che è stata sviluppata da Christensen e Hofmann (1994), ma che è stata ripresa successivamente, per esempio anche dal già citato ha recentemente adottato anche Niu (2018). Quando la crosta oceanica subduce in profondità, subisce delle trasformazioni in associazioni minerali dense che per gravità possono arrivare fino alla base del mantello, dove, rimanendo riescono a sviluppare una particolare firma isotopica prima di essere coinvolti nella risalita di plumes del mantello. Secondo gli Autori è questo che consente quella firma geochimica particolare di molti basalti delle isole oceaniche. 

Dal mio punto di vista questa soluzione da un lato può spiegare bene la maggiore densità delle LLSVP, ma la trovo debole da altri due punti di vista:

• la strana composizione isotopica dei basalti delle isole oceaniche ad esse associati
• questa ipotesi necessita di una tettonica a placche continua da oltre 3,5 miliardi di anni, cosa che oggi è fortemente in dubbio (ne ho parlato qui)

b. differenziazione di un oceano di magma basale formatosi precocemente. Anche in questo caso dopo la prima formulazione ci sono state altre ricerche ispirate a questa ipotesi. Ad esempio Deng et al (2025) hanno utilizzato modelli termodinamici e geodinamici combinati per studiare la cristallizzazione della parte basale dell’oceano di magma primordiale, continuamente contaminata da ossidi provenienti dal nucleo.

La ​​modellazione ha dimostrato che:

• il mantello derivante dalla solidificazione di tale oceano di magma contaminato può portare alla formazione di strutture nel mantello profondo coerenti con le grandi province a bassa velocità (LLSVP).
• questi materiali risalgono come plumes nella parte solida sottostante all’oceano di magma, nel quale si possono diffondere
• la parte basale dell'oceano di magma contaminata eredita così dal nucleo le composizioni isotopiche di silicio, tungsteno ed elio e mostra arricchimenti in elementi in tracce

Questa soluzione giustifica molto bene la firma geochimica sorprendente di quei basalti delle isole oceaniche (OIB) e la trovo ben più convincente della precedente.

LE LLSV COME RESTI DI THEIA, IL PLANETESIMO CHE HA IMPATTATO SULLA TERRA CON LA SUCCESSIVA FORMAZIONE DELLA LUNA. La strana firma geochimica dei basalti delle isole oceaniche OIB suggerirebbe, in modo un po' intrigante, che le LLSVP conservino volatili provenienti dalla nebulosa primordiale dalla quale si è formato il Sistema Solare. Il problema è che la presenza di tali volatili non è facilmente spiegabile attraverso la successiva differenziazione terrestre avvenuta dopo la formazione della Luna. 

Qualche anno fa è stata avanzata una sorprendente soluzione. Attualmente è “ampiamente accettata” l’ipotesi secondo la quale la Luna si sia formata in seguito a un cataclisma violento: 4,5 miliardi di anni fa, un protopianeta chiamato Theia si scontrò con la giovane Terra. Una parte dei detriti dell’impatto si sono addensati formando la Luna, ma se non tutta Theia si è volatilizzata nell’impatto vuol dire che qualcosa è rimasto attualmente dentro la Terra.

Yuan et al. (2023) partono da modelli secondo i quali, sulla base del maggiore contenuto di FeO osservato nella Luna il mantello di Theia sarebbe stato intrinsecamente più denso del 2,0–3,5% rispetto al mantello della proto-Terra. Se una frazione di materiale del mantello di Theia fosse penetrata nel mantello terrestre post-impatto, questo materiale, in gran parte fuso, potrebbe essersi successivamente solidificato e inabissato fino alla porzione più profonda del mantello terrestre semplicemente proprio per la sua maggiore densità. Quindi gli Autori suggeriscono che queste gigantesche anomalie siano in realtà resti intatti del mantello di Theia, ricco di ferro, sprofondati dopo l'impatto e sopravvissuti fino a oggi.

Yuan et al (2023): come si sono formate le LLSVP secondo l'ipotesi extraterrestre

Questa idea è molto suggestiva, ed ha il vantaggio di spiegare abbastanza facilmente le caratteristiche particolari delle LLSVP, sia geofisiche che geochimiche.

Nel caso che Yuan et al (2023) avessero ragione, a causa delle evidenti relazioni fra LLSVP e Large Igneous Provinces, si dovrebbe concludere che l’impatto di Theia continui ad avere conseguenze sulla tettonica terrestre dopo 4 miliardi e mezzo di anni. Anzi, senza l’impatto la superficie terrestre e la distribuzione delle masse continentali sarebbe estremamente diversa da quella che vediamo oggi. E anche l’evoluzione della vita sul nostro pianeta

BIBLIOGRAFIA

Christensen e Hofmann (1994). Segregation of subducted oceanic crust in the convecting mantle J. of Geoph.Res. 99, B10, 19867-19884

Deng et al (2025). Deep mantle heterogeneities formed through a basal magma ocean contaminated by core exsolution. Nature Geoscience 18/10, 1056–1062

Garnero et al (2016). Continent-sized anomalous zones with low seismic velocity at the base of Earth’s mantle. Nature. Geoscience. 9, 481–489

Liu (2018). Origin of the LLSVPs at the base of the mantle is a consequence of plate

tectonics e A petrological and geochemical perspective. Geoscience Frontiers 9 (2018) 1265e1278

Niu (2018). Origin of the LLSVPs at the base of the mantle is a consequence of plate

tectonics – A petrological and geochemical perspective. Geoscience Frontiers 9, 1265e1278

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


Santosh et al (2009). The making and breaking of supercontinents: Some speculations based on superplumes, super downwelling and the role of tectosphere. Gondwana Research 15 (2009) 324–341

Torsvik et al. (2007). Long term stability in deep mantle structure: Evidence from the ~300 Ma Skagerrak-Centered Large Igneous Province. Earth and Planetary Science Letters 267 (2008) 444 – 452

Yuan et al (2023). Moon-forming impactor as a source of Earth’s basal mantle anomalies. Nature 623, 95–99

Panama e il terremoto M 7.7 del 9 ottobre 2026 nella penisola di Azuero

Il meccanismo focale del terremoto M 7. 7 della penisola di Azuero testimonia che il sisma si è prodotto lungo una faglia trascorrente. Delle due soluzioni possibili sull’orientazione della struttura WNW-ESE e NNE-SSW, gli epicentri delle repliche evidenzino una faglia in direzione WNW - ESE. La candidata ideale è quindi la faglia Azuero-Sona. Si tratta di un lineamento importante, evidente persino in carte a grande scala, talmente evidente da essere stata individuata utilizzando le immagini satellitari già negli ann ‘90, già rconosciuto attivo e capace di provocare terremoti come questo, ma sostanzialmente priva di sismicità stoica accertata.Per chi si interessa di terremoti un evento lungo una faglia trascorrente di quella portata evoca brutti fantasmi anche molto recenti: Turchia 2023, Myanmar 2025 e pochi mesi fa Venezuela, per non ricordare il disastro di Haiti del 2010. E il PAGER di USGS era estremamente preoccupante. In realtà il bilancio potrebbe essere molto meno negativo del paventato, perché, anche se probabilmente il quadro non è definitivo (immagino che le numerose interruzioni nelle vie di comunicazione rendano complesso raggiungere gli abitati più isolati). Insomma, la situazione pare essere simile a quella del recente terremoto M7.3 a largo del Chapas: anche lì le conseguenze sono state minori rispetto a quanto avrebbe potuto essere.

GEOTETTONICA DEL PANAMA. L’istmo di Panama è una delle zone più iconiche esistenti al mondo dal punto di vista biogeografico: le due Americhe erano separate fino a 2,7 milioni di anni fa, quando però a causa della convergenza fra le placca Caraibica e Sudamericana da un lato e quelle delle Cocos e di Nazca dall’altro, il sollevamento dell’area panamense ne ha provocato l’emersione, collegando le due Americhe. Dal punto di vista biotico questo ha provocato da un lato la separazione delle faune del Pacifico da quelle dei Caraibi e dell’Atlantico e dall’altro nel nuovo ponte continentale il grande interscambio americano: le due Americhe si sono scambiatele faune, con esiti decisamente tragici per quelle sudamericane, che sono state quasi del tutto soppiantate dai più performanti placentati nordamericani: l'America Meridionale ha vissuto isolata da quando si è separata dall'Africa e vi si era sviluppato dalla fine del Cretaceo un bioma autoctono al quale si sono integrati successivamente caviomorfi e scimmie platirrine, arrivati sul continente in maniera ancora non chiara una quarantina di milioni di anni fa.
Gli ungulati sudamericani, lontani parenti dei perissodattili (cavalli e rinoceronti) hanno condiviso il continente con altre forme tipiche, fra cui i placentati xenarthri e con una serie di predatori, che erano principalmente uccelli carnivori o mammiferi marsupiali. Oltre ai classici depositi fluviolacustri, le tante eruzioni esplosive dei vulcani andini hanno consentito la fossilizzazione alla base di depositi tufacei, per cui esiste una documentazione fossile di queste faune al punto tale che sono stati istituiti oltre 250 generi di questi mammiferi, il che ci dà un'idea della loro biodiversità.
In senso contraro, pochi animali originari del Sudamerica sono sopravvissuti nel continente e sono pochi quelli che si sono spostati nel Nordamerica, fra i quali opossum, scimmie, coccodrilliformi e l’iconico ed estinto Titanis wallneri, un uccello carinivoro feroce parente delle gru, alto fino a 2 metri e mezzo.

                                  epicentri dei terremoti a Panama negli ultimi 30 anni confrontati
                                   in basso con quello del 9 ottobre 2026 e delle sue repliche 

Veniamo alla geotettonica, ben visibile nella carta ricavata da Rockwell et al (2010). Panama è più o meno orientato in direzione Est – ovest. Le parti centrale e orientale del Paese possono essere considerate insieme una microplacca a se stante (la microplacca di Panama) compressa tra la Placca Caraibica (da cui si è differenziata nel corso della storia) a nord e quelle delle Cocos e di Nazca a sud. La sismicità è controllata principalmente dal Punto Triplo di Panama (PTJ), dove le placche di Cocos e Nazca che convergono appunto con essa sono separate fra loro da quella che viene chiamata zona di frattura di Panama, ma che in realtà è un limite di placca trasforme e quindi un termine più esatto sarebbe faglia di Panama.

Inoltre, tanto per complicare la situazione, la regione rappresenta un classico esempio di limiti di placca costituti da ampie zone di deformazione diffusa, anziché da fasce strette e ben definite.

Per questo, intorno alla Microplacca di Panama troviamo:

• a nord la fascia di deformazione del Panama settentrionale (NPDB) dove la placca caraibica si immerge sotto quella panamense. Ci sono diverse indicazioni in base alle quali questa fascia in deformazione si sta evolvendo in una vera zona di subduzione (Wagner et al, 2025)
• a sud la fascia di deformazone di Panama Meridionale (SPDB), che assorbe l'interazione al confine tra la Placca di Nazca e la Microplacca di Panama; è una interazione complessa e presenta una forte componente trascorrente, per poi raccordarsi con il sistema di subduzione che si estende lungo il margine pacifico del Sud America. Più a largo della zona di deformazione c’è una zona di subduzione fossile.

Quindi al loro interno questi limiti di placca sono molto eterogenei e questa eterogeneità la si sconta con la complessità della deformazione, molto variabile anche a distanze piuttosto brevi.

LA SISMICITÀ DI PANAMA E LA FAGLIA AZUERO - SONÀ. Questo stato è sicuramente il meno sismico della costa pacifica del Centro e del Sud America, anche se nella sua breve storia documentata ha sperimentato diversi terremoti con M superiore a 7, quasi tutti nella zona di confine occidentale con la Costa Rica, collegati alla zona di subduzione del Centroamerica. Dalla zona di frattura di Panama verso est invece, dove la subduzione è sostituita dalla zona di deformazione sud panamense la sismicità è più rara e meno intensa e riprende nei pressi del confine orientale del Paese con la Colombia.

Attualmente, come si vede dalla carta, le fasce con la maggior sismicità “di fondo” sono la zona di subduzione del Centroamerica e la zona di frattura di Panama (che, insisto, sarebbe stato meglio chiamare faglia di Panama), per la quale negli ultimi 30 anni i dati USGS riportano ben 17 eventi con M compresa fra 6 e 7. È possibile che in epoca pre-strumentale lì siano avvenuti terremoti forti, rimasti sconosciuti semplicemente perché avvenuti lontano dalla costa. Nelle due fasce di deformazione la sismicità “di fondo” è decisamente ridotta, ma è interessante notare comunque come il più forte terremoto storico del Panama (Ms 8.3 del 1882 - San Blas Islands) si avvenuto proprio nella zona di deformazione nordpanamense.

E per quanto riguarda la faglia Azuero – Sonà e la penisola di Azuero in generale cosa possiamo dire? Che negli ultimi 30 anni ci sono stati alcuni eventi con M tra 4 e 5 nella parte più orientale: è una sismicità che si collega con quella della Fascia di deformazione sudpanamense, di cui la Azuero – Sonà è sostanzialmente una estensione. Comunque, confrontiamo la carta in alto con quella in basso, dove gli epicentri del terremoto del 9 ottobre e delle sue repliche sono indicati con  pallini viola: non è che negli ultimi 30 anni di terremoti nell'area ce ne siano stati tanti, specialmente nella sua parte occidentale, quella nella penisola di Sonà. Per cui con il senno di poi potremmo dire che le penisole di Sonà e Azuero fossero sede di un gap sismico. 

La penisola di Azuero per i geo-nerd è un posto fantastico, con rocce metamorfiche formatesi in profondità riesumate da poco a causa del sollevamento della regione, sedimenti e rocce magmatiche di varie età (compresa la Large Igneous Province cretacea dei Caraibi) fino addirittura a resti di isole vulcaniche appartenenti al punto caldo delle Galapagos, da cui si sono allontanate per l’espansione de fondi oceanici. Invidio gente come quelli che hanno studiato l'area e l'hanno così ben descritta (Ortiz-Guerrero et al, 2024)

La faglia trascorrente sinistra Azuero – Sonà è stata definito utilizzando soprattutto immagini satellitari da Corrigan e Mann (1990) perché è ben individuabile dalla presenza di una importante scarpata morfologica. Questi Autori hanno inoltre ipotizzato la presenza di una fascia di deformazione larga una quarantina di km. Il movimento trascorrente sinistro è chiaramente riconoscibile anche nella penisola di Soná, il termine occidentale della faglia, grazie a una curvatura con andamento "a gradino" verso destra (right-stepping).

Nonostante la sismicità recente, debole e come si è visto concentrata solo nella parte orientale, sono state fornite in passato indicazioni sul fatto che è si trattasse di una struttura ancora attiva (come il terremoto del 9 ottobre ha poi dimostrato) perché Rockwell et al (2010) utilizzando i dati GPS hanno individuato uno scorrimento asimico orizzontale lungo la faglia compreso tra 5 e 7 mm/anno, a cui si aggiunge una importante componente verticale. Inoltre Vergara Munoz (1989) ha stabilito un tempo di ritorno di 160 anni per un terremoto di M 7 su questa faglia (e questo rafforza l'idea che eravamo davanti ad un gap sismico). Questa frequenza implicherebbe la presenza di terremoti importanti nella penisola di Azuero dopo la colonizzazione spagnola, di cu però non ho trovato traccia in letteratura. La spiegazione migliore del fatto che sono avvenuti ma non sono ricordati è appunto la scarsa densità di popolazione locale e di beni antropici di vario tipo.

Immagino che dopo questo terremoto verrà fatta luce sulla storia recente di questa struttura.

IL TERREMOTO DEL 9 OTTOBRE E LE SUE REPLICHE. Si tratta del più forte terremoto avvenuto Panama dopo il 1882. In genere per terremoti forti e quindi estesi, come epicentro viene indicato il punto in cui ha inizio la rottura. Questo punto si colloca tipicamente a uno degli angoli del rettangolo definito dalle repliche. Una caratteristica di questo terremoto è la presenza di repliche significative su entrambi i lati della scossa principale. I terremoti lungo faglie trascorrenti a volte si comportano in questo modo: anche quello del Myanmar del 2025 presenta una distribuzione del genere, mentre al contrario in quello venezuelano del giugno di quest’anno tutte le repliche principali si trovano a E del punto di inizio della rottura, la cui complessità è visibile nella immagine in cui viene riportato il calcolo della deformazione.

BIBLIOGRAFIA

Corrigan e Marr (1994). Model for late Neogene deformation in Panama. Geology 18, 558-562

Ortiz-Guerrero et al (2024). Crustal structure of the Western Azuero Peninsula, Panama: Insights into the structure of accretionary complexes and forearc ophiolites. International Geology Journal 66/1, 172–195

Rockwell et al (2010). Unhinging an indenter: A new tectonic model for the internal

deformation of Panama. Tectoncs 29, TC4027

Vergara-Munoz (1989). Assessment of Earthquake Hazard in Panama Based on Seismotectonic Regionalization. Natural Hazards 2, 115-131

Wagner et al (2025). Breaking the Caribbean Plate: Subduction initiation beneath the northern margin of Panama. Geophysical Research Letters,52,e2025GL116734

il nuovo regime delle piogge: ridare spazio al reticolo idrografico sarebbe più opportuno che "pulire gli alvei" o scavarli per approfondirli

Il mio stato d’animo nei confronti di una alluvione si può dividere in 3 fasi: (1) la preoccupazione per quello che potrebbe succedere quando viene emessa una allerta particolarmente importante; (2) ad alluvione è avvenuta mi capita spesso di tirare degli accidenti osservando certi interventi che hanno aumentato i problemi; a queste segue la fase (3): una forte incazzatura leggendo i commenti sui social a proposito di alvei sporchi e/o da dragare e tombini otturati. Ricapitoliamo quindi la situazione a cominciare dal caso fiorentino di qualche giorno fa, un diluvio breve ma intenso: 45 mm in mezz’ora, un quantitativo che in una ex palude non poteva che risultare in un allagamento. Purtroppo siamo davanti a nuove condizioni meteoclimatiche, e il reticolo idrografico massacrato per guadagnare spazio non è in grado di assorbire precipitazioni di questa intensità, come non lo sono le reti fognarie delle città, nate quando questi fenomeni erano praticamente sconosciuti. Ma quali le soluzioni? Non certo pulire o dragare gli alvei. Occorre un ripensamento del rapporto fra umanità e reticolo idrografico per ridare spazio ai fiumi o, almeno, alle loro intemperanze.

L’antefatto di queste riflessioni è avvenuto qualche giorno fa, quando una pioggia breve ma intensa (circa 45 mm in mezz’ora) ha interessato Firenze, allagando molte strade. Ovviamente sui social il mantra è stato il classico “è colpa di chi non ha pulito i tombini”, anche perché, dopotutto “sono cadute appena due dita d’acqua”.

Incominciamo dalle “due dita d’acqua”: ho fatto un po' di confronti fra i colleghi e la misura media di “due dita” è circa 30 mm, quindi ne sono caduti il 50% in più.

A questo segue l’osservazione fondamentale che è davvero quella alla base del problema, e che purtroppo è una circostanza praticamente sconosciuta ai più: in Italia senza l’intervento umano tutte le pianure sarebbero delle paludi o, lungo le coste basse, delle lagune. Fra i litorali, la laguna veneta viene considerata una cosa strana, però al contrario quello sarebbe proprio l’aspetto naturale di una costa bassa e dove non è così, per esempio in Versilia o nel riminese, è solo perché l’intervento umano con le bonifiche ha diviso esattamente le acque dalla terraferma.

E per finire, giova ricordare come nelle città la percentuale di suolo sigillato è particolarmente importante e ovviamente dove il suolo è sigillato l’acqua non vi può penetrare.

La parte pianeggiante del territorio di Firenze non fa eccezione e quei 45 millimetri equivalgono a 45 litri al metro quadrato, caduti in un'area che – appunto – senza l’attività umana sarebbe una palude (addirittura buona parte del quartiere di Santa Croce formerebbe un golfo dell’alveo dell’Arno!).

E se un territorio era una palude, ne segue che da quelle parti è “un po' difficile” che l’acqua se ne vada via velocemente da sola, perché per muoversi ha bisogno di una certa pendenza. Insomma, senza pendenza e quindi senza il contributo della forza di gravità tutta quell’acqua come fa ad andare via? Eppure in molti si dimenticano di questo che il mio amico Andrea definirebbe un “particolare di non trascurabile importanza”.

Come ci spiega Dante, dopo la battaglia di Campaldino si riversò nei fossati la pioggia “che la terra non sofferse” (in Italiano attuale: che il terreno non ha assorbito). E tra pendenza scarsa o nulla, sigillamento del suolo e reticolo idrografico (in questo caso rappresentato dalle fognature) insufficiente perché nato quanto piogge del genere non erano minimamente concepibili il risultato è ovvio: le strade si allagano.

IL NUOVO REGIME DELLE PIOGGE E LE CITTÀ. Il problema è che con i cambiamenti climatici piogge di questo tipo diventeranno sempre più frequenti e la domanda è: ci dobbiamo rassegnare a questo o possiamo migliorare le cose? Purtroppo la questione è complessa e altrettanto purtroppo non sono disponibili le classiche "soluzioni semplici a problemi complessi" che invece dal bar sport sono passate ai social all’Opinione Pubblica e purtroppo anche alla politica. Quando non si conoscono le dinamiche di un fiume che scorre in un determinato territorio, quando non si conosce la geomorfologia... si dicono cose non vere e propongono soluzioni inefficaci, che - purtroppo -  anziché del bene rischiano di fare danni immensi, quando parlano di alvei sporchi, che inoltre sarebbero da abbassare cavando ghiaie e di tombini otturati.

Per quanto concerne i tombini, il sistema fognario appunto non è stato concepito per piogge di questo tipo, fino a qualche anno fa considerate eccezionali ma che adesso, appunto, stanno diventando una nuova normalità. In situazioni come questa è come avere un bicchiere da 200cc e arrivano 2 litri di acqua: il bicchiere non potrà riceverla e poco importa se sul suo fondo ci sia dello sporco e invece di 200cc ne possa contenere solo 190. A dimostrazione dell’eccezionalità di quell’evento, sono arrivate ad amministratori condominiali ed imprese edili numerose segnalazioni di insufficienza delle grondaie delle case (anche in questo caso l’insufficienza è stata frettolosamente attribuita dalle persone a intasamento dovuto a sporco).

Insomma, possiamo tenere perfettamente puliti tutti i tombini che si vuole, ma il problema nelle pianure in caso di piogge intense è rappresentato – banalmente – la mancanza di pendenza e il reticolo idrografico insufficiente. Nelle aree urbanizzate il sigillamento del suolo acuisce il problema.

La "veduta della Toscana a volo d'uccello"
di Leonardo evidenzia laghi e lagune oggi scomparsi

COME SAREBBERO I FIUMI E LE PIANURE IN NATURA E IL “SENTIRE UMANO”

Inizio questo paragrafo con una considerazione:  Quelli che oggi vengono considerati fiumi in realtà sono dei canali artificiali prevalentemente rettilinei, magari pure sopraelevati sul terreno circostante e dove l’acqua scorre come una biglia su un biliardo.

a. PIANURE E PALUDI

In Natura invece un fiume che scende da un versante, quando arriva in una zona pianeggiante tende a dividersi in diversi bracci e/o disegnare una serie di meandri che cambiano di continuo, occupando una vasta percentuale della superficie. Pertanto senza le operazioni umane in Italia valli e pianure consisterebbero in un insieme composto da aste fluviali e specchi d'acqua che si alternano a zone emerse.

E qui nasce il problema fondamentale: queste aree umide per la Natura rappresentano il massimo della biodiversità e della biomassa; però dal punto di vista umano rappresentano territori inutili (se non pericolosi) e quindi già etruschi e romani si sono dati da fare per trasformare le paludi in qualcosa di più utile (e più salubre). Anche quasi tutte le lagune hanno ovviamente seguito lo stesso destino. La celebre veduta della Toscana a volo d'uccello di Leonardo del 1502, conservata alla Royal Library di Windsor fotografa la situazione in Toscana prima delle bonifiche messe in opera dopo il XV secolo: oltre al Trasimeno si vedono all'interno i laghi di Valdichana, Fucecchio e Bientina (intorno a Firenze le bonifiche erano già state effettuate), mentre le coste, dove erano ancora presenti gli importanti sistemi lagunari, sono irriconoscibili rispetto ad oggi.

b. I FIUMI

Fino alla metà del XIX secolo i fiumi erano semplicemente necessari: rappresentavano le vie di trasporto, fornivano energia per mulini e altre macchine, e rappresentavano una fonte di inerti e cibo. Per gli stessi scopi venivano realizzati dei canali, essenzialmente per trasporti ed energia (a Firenze il nome del Fosso Macinante evidenzia la sua principale funzione: l’energia per i mulini); i canali inoltre eliminavano l’acqua in eccesso e la portavano dove ce n’era bisogno e nella realizzazione delle bonifiche era compresa la realizzazione di un reticolo di canali per l’assorbimento delle precipitazioni.

Poi però i fiumi hanno subito alcuni interventi:

1. gli alvei sono stati rettificati: si è trattato di una azione perfettamente logica per quei tempi e per gli scopi che gli ideatori di queste operazioni si erano ripromessi e cioè (a) ridurre le distanze per i trasporti e (b) aumentare le aree agricole
2. poi quando hanno perso la loro utilità, siccome c’è fame di spazio sono stati ristretti o addirittura tombati
3. dagli anni '50 del XX secolo in poi molte delle aree agricole ottenute con le bonifiche sono state urbanizzate con la distruzione del loro reticolo di canali

Quindi tra rettifiche e restringimenti è stata persa una gran parte del volume utile del reticolo idrografico e a causa di questo e del sigillamento selvaggio del territorio le acque piovane vi arrivano prima. Insomma, il reticolo idrografico ristretto deve gestire più acqua piovana di prima e oggi con il nuovo regime di precipitazioni la crisi si evidenzia ancora di più. L’Arno fornisce un esempio calzante dell’effetto di bonifiche, rettifiche e restringimenti: la sua portata è maggiore a Firenze che a Pisa, in quanto ai tempi in cui fu costruita la “moderna” Pisa da Empoli a lì era tutta un palude e quindi le acque che arrivavano a Pisa erano meno di adesso

PULIRE GLI ALVEI E/O DRAGARLI NON RAPPRESENTA UNA PANACEA MA UN DANNO 

a. PULIRE GLI ALVEI 

Oggi va molto di moda l’idea che gli alvei vadano tenuti puliti per due motivi: 

1. i detriti che bloccano i ponti 
2. senza nulla all’interno ci sarebbe più spazio e quindi aumenterebbe la portata.

Ma vediamo gli effetti reali di questa situazione, ben descritti dall’amico Paride Antolini, geologo particolarmente competente in materia:

Il taglio continuativo di alberi e boschi ripariali è spesso accompagnato da una sterilizzazione delle sponde, realizzata tramite scogliere in massi e pietraie, per evitare nuove colonizzazioni della vegetazione )e quinid la manutenzione) e impedire agli animali di scavare tane. Il problema è che queste operazioni provocano diversi cambiamenti tutt'altro che positivi:

1. velocizzazione del deflusso dell'acqua verso il mare, a spese delle aree a valle che spesso non sono in grado di ricevere una maggior quantità di acqua
2. conseguenze profonde sul piano ecologico: quando i fiumi vengono trasformati in canali pietrosi, la vegetazione scompare, sostituita dal grigio continuo delle opere in pietra
3. conseguenze climatiche: senza l'ombra degli alberi, l'acqua si scalda (fino a 4 - 6° in più in estate), aumentando l'evaporazione e impoverendo le falde che alimentano i terreni agricoli vicini. Insomma l’ambiente fluviale si surriscalda e le aree limitrofe si inaridiscono
4. conseguenze sulla biodiversità: uccelli, anfibi, pesci e tutto il resto della fauna autoctona fluviale perde il suo habitat di rifugio e riproduzione

In conclusione, con la pulizia sistematica e definitiva di un alveo un fiume smette di essere un bene naturale, diventando una pura e semplice opera idraulica e si può dire che questa "politica del pulito" offre una risposta visiva e rassicurante immediata. Ma si tratta di una pura illusione perché evita di ridiscutere quelli che sono il nocciolo del problema: il consumo di suolo e la concessione di veri spazi di sfogo per le piene.

Inoltre sponde rigide e tagli continui richiedono spesa pubblica costante per la manutenzione, spostando le risorse dalle soluzioni basate sulla natura alla sola gestione dell'emergenza.

b. CAVARE MATERIALI DAGLI ALVEI PER ABBASSARLI

C’è poi l’altro mantra: cavare ghiaie e sabbie per aumentare la profondità e quindi la portata dell’alveo. Ho già parlato dettagliatamente in passato di come questa sia oggi una azione sbagliata. I nostri vecchi si ricordano che una volta veniva fatta, ma tale operazione ha avuto un senso fino alla seconda guerra mondiale quando gli alvei erano carichi di sedimenti a causa del forte aumento del detrito dovuto ai vasti disoboscamenti in epoca post-unitaria. Ora non è più così e inoltre, soprattutto per la realizzazione di invasi, la maggior parte delle aste fluviali sono in erosione, come si vede per esempio nel basso Valdarno al ponte di Santa Croce sull’Arno.

Vediamo quindi le conseguenze dell’abbassamento indiscriminato di un alveo:

1. vengono scoperte le pile dei ponti, degli argini e delle briglie, compromettendo quindi la loro stabilità
2. la diminuzione del livello del fiume provoca un abbassamento del livello delle falde acquifere, provocando problemi di approvvigionamento idrico, la scomparsa di aree umide e l’alterazione della vegetazione riparia perché il suolo è più secco
3. aumenta la pericolosità idraulica a valle perché accelera e concentra i deflussi, accentuando di conseguenza il picco di piena e la sua velocità di trasferimento verso valle
4. si crea un deficit di trasporto solido, sbilanciando il delicato equilibrio dei litorali, già messi a dura prova dall’aumento del livello marino e, in molti casi, dalla subsidenza

un nuovo ponte sul quale il detrito impatta meno
sostituisce un vecchio manufatto ben più critico

A queste considerazioni vanno aggiunte altri due aspetti decisamente importanti:

1. durante le piene il detrito trasportato dai fiumi più che dagli alvei proviene dai versanti, specialmente quelli che sono stati abbandonati negli ultimi decenni
2. se il detrito si blocca in corrispondenza dei ponti è perché questi sono troppo bassi e/o con piloni troppo invadenti che bloccano la corrente. Insomma, la colpa è dei ponti, non del detrito. Di fatto, succede molto spesso che dopo una alluvione vengano ricostruiti tutti, anche quelli non crollati, realizzandoli più alti e con meno piloni.

IN CONCLUSIONE possiamo dire che velocizzare la corrente e sterilizzare le sponde significa proteggere lo status quo, ma a costo di un territorio trasformato in un'infrastruttura grigia e priva di vita.

La questione è che andrebbe ripensato il rapporto fra l'umanità e il reticolo idrografico, perché i problemi nascono dalle operazioni di cui è stato oggetto negli ultimi secoli. La domanda che ci si deve porre è quindi questa: è giusto contenere (anzi, tentare di contenere) e "pulire" ad ogni costo per sicurezza, o invece restituire ai fiumi i loro spazi naturali di esondazione.

Insomma, l’unico sistema sarebbe quello di ridare spazio ai fiumi, in modo che la terra possa dantescamente soffrire più acqua (cioè riceverne di più)

Purtroppo questo si scontra con il sentire della popolazione e con tutta una serie di interessi di varie categorie economiche, a cui sovente la politica non riesce a dire di no, e per questo già realizzare una cassa di espansione diventa spesso un problema.

Fino a quando la popolazione non prenderà coscienza di questo, si faranno danni pulendo e scavando gli alvei senza risolvere i problemi. anzi, acuendoli

PS: Attendo una alluvione provocata da un “alveo pulito” per vedere cosa verrà detto sulle sue cause.

A Terranova nuovi fossili di Vendozoi, i più antichi, ancora più antichi di quelli noti fino ad oggi e il loro ambiente di vita

Dal punto di vista geologico Terranova è un luogo particolarmente importante per il Paleozoico e per la parte finale del Precambriano. Non solo la penisola di Avalon ha dato il nome ad Avalonia, uno dei blocchi fondamentali che hanno portato durante l’orogenesi caledoniana, all’unione in Euroamerica di Laurentia e Baltica (le attuali America settentrionale ed Europa Settentrionale), ma è pure l’area dove sono stati trovati per la prima volta dei fossili poi riconosciuti come appartenenti agli enigmatici Vendozoi, i Metazoi più antichi e ancora oggi di posizionamento incerto rispetto agli animali, che datano all’Ediacarano, il periodo del Neoproterozoico che precede il Cambriano. Fino ad oggi il record era di 571 milioni di anni, ma un nuovo lavoro appena uscito ci informa della presenza, sempre a Terranova, di fossili ancora più antichi, vecchi di 580 milioni di anni, retrodatando così la comparsa di questi metazoi di quasi altri 10 milioni di anni.

La serie stratigrafica della penisola di Avallon, a Terranova
con i depositi della Glaciazione del Gaskier che separano 
la sovrastante formazione di Drook, a cui apparteneva il vecchio record
e la formazione di Mall Bay, dove è avvenuto il nuovo ritrovamento
che retrodata ancora la comparsa dei Vendozoi

TERRANOVA E I VENDOZOI. Con la definizione di fauna di Ediacara si intende un complesso di forme di vita pluricellulare vissuti nella parte finale del Neoproterozoico, i cui resti si trovano in tutte le serie sedimentarie dell’epoca ancora visibili. I termini “faune di Ediacara” ed Ediacarano, il periodo in cui si trovano questi fossili, derivano da Ediacara, una località in Australia meridionale, nota perché ha restituito eccellenti reperti di questo tipo, anche se il primo Ediacarano descritto, Aspidella terranovica, è stato descritto proprio a Terranova da Elkanah Billings nel 1872 (Clark, 2004). Interpretati all’inizio come antenati degli animali, oggi i Vendozoa sono classificati come un qualcosa di diverso, lungo un’altra linea evolutiva di metazoi rispetto ad Animalia. Insomma, un altro ramo della vita oggi estinto. I più antichi macrofossili di tipo Ediacara di grandi dimensioni (su scala da centimetri a metri) noti fino ad oggi erano costituiti da forme a fronda e altri taxa a corpo molle risalenti a 571 milioni di anni fa, provenienti sempre da Terranova, nella parte superiore della Formazione di Drook (Narbonne e Gehling 2003). Nell’Ediacarano quell’area era coinvolta in pieno da una tettonica di scontro fra placche, con la produzione di rocce ignee di ambiente di arco insulare e l’età della formazione di Drook potrebbe anche essere più recente, sia pure di poco, perché non è chiaro se i tufi che la compongono e che sono stati datati siano in posizione originale o seno stati successivamente risedimentati. In questo caso l’età della deposizione potrebbe essere di poco più recente.

I NUOVI FOSSILI: COLINETIA  DALTONENSIS. In un lavoro appena uscito Fitzgerald et al. (2026) documentano in un’area limitrofa a quelli della formazione di Drook - sempre a Terranova in due siti sulle isole Colinet - la presenza di Vendozoi deposti una decina di milioni di anni prima, all’interno della Formazione di Mall Bay, arenarie sedimentate in acque profonde, influenzate da processi glaciali, che appartengono alla stessa serie stratigrafica della formazione di Drook. Questi sedimenti sono stati datati radioisotopicamente a 580 milioni di anni fa nell’Ediacarano medio. Dal punto di vista stratigrafico è importante notare come la formazione di Mall Bay sia posta sotto la diamictite di Gaskiers che invece si è deposta prima della formazione di Drook. Le diamictiti sono depositi glaciali tipici degli episodi di Snowball Earth (Terra a palla di neve) del Criogeniano, il periodo del Neoproterozoico che precede l’Ediacarano e anche della glaciazione di Gasker, avvenuta nell’Ediacarano medio, e la cui ampiezza è ancora in discussione (è stata una glaciazione limitata alle alte latitudini o si è estesa anche più verso l’equatore, cme quelle del Criogeniano?)

Si tratta di fossili appartenenti al bioma di Ediacara. Oltre a fossili discoidali caratterizzati da anelli concentrici riferibili ad Aspidella, un genere abbondantemente già noto, sono stati trovati altri 26 reperti, descritto come Colinetia daltonensis gen. et sp. Nov.

Colinetia è un metazoo composto da due strutture diverse: un disco di dimensioni centimetriche a cui è attaccato un tubo cilindrico non ramificato lungo da decimetri a metri, con un diametro dell'ordine dei centimetri. A loro volta alcuni tubi contengono al loro interno un altro tubo di dimensioni millimetriche (una morfologia "tubo-nel-tubo"). L’unico esemplare completo ritrovato termina con un'estremità distale svasata e quindi si può supporre che in origine tutti fossero così.. Sono stati riempiti post-mortem da iniezione di sedimento.

Colinetia differisce dagli altri Vendozoi precedentemente descritti, anche se morfologicamente ne ricorda le porzioni basali di quelli più recenti (forme a fronda e organismi tubolari), il che suggerisce una possibile affinità evolutiva.

BIOLOGIA E ASPETTO DI COLINETIA. Fitzgerald et al (2026) ricostruiscono quindi Colinetia daltonensis come un organismo costituito da una lunga struttura tubolare collegata a una struttura basale di dimensioni centimetriche, di forma variabile da sferica a discoidale. La parte discoidale era sicuramente all’interno del sedimento del fondo marinoi (al massimo sulla sua superficie), ma non sono sicuri sul posizionamento in vita dei tubi, per il quale evidenziano tre interpretazioni diverse:

1. organismo eretto sul fondale: questa interpretazione è coerente con quella delle tante forme a fronda successive, comuni nei Vendozoi. In questo caso il disco rappresenterebbe un organo di fissaggio basale ancorato al fondale, mentre il tubo si sarebbe esteso verso l'alto nella colonna d'acqua. La distribuzione e l’orientazione casuale degli esemplari sulla superficie di strato rappresenterebbe una associazione di fossili formata in acque calme. Però questa visione ha bisogno di una circostanza particolare: per riempirsi gradualmente di sedimento i tubi non avrebbero dovuto subire fenomeni di alterazione post-mortem, né dal punto di vista chimico né da quello della deocmposizione ad opera di batteri o altro
2. Colinetia era un organismo interamente o almeno parzialmente adagiato sul sedimento o immerso in esso. In questo caso solo l'estremità distale svasata del tubo sarebbe rimasta sollevata rispetto all'interfaccia sedimento-acqua per l'alimentazione. Gli organismi venivano riempiti tramite iniezione di sedimento mentre erano ancora in vita o subito dopo la morte, mentre quelli morti molto prima dell'evento di riempimento collassavano e si decomponevano, con scarse o nulle probabilità di conservarsi attraverso tale processo. Questa visione è compatibile con tutti gli aspetti tafonomici di Colinetia, ma solleva interrogativi sulla funzione del disco a cui il tubo è collegato.
3. Una terza possibilità è che i tubi di Colinetia avessero inizialmente dimensioni ridotte e un portamento eretto (stadio giovanile), per poi adagiarsi sul fondale in seguito a un disturbo o all'aumento della propria massa.

Dei 3 modelli il terzo modello è il più verosimile perché risolve le incertezze legate all'ipotesi di uno stile di vita eretto e i dubbi sulla funzione del disco associati all'ipotesi di uno stile di vita adagiato. Inoltre, la progressiva o ciclica perdita di galleggiabilità dei tubi di Colinetia sotto il proprio peso, durante la crescita verso l'alto nella colonna d'acqua, potrebbe spiegare la sinuosità osservata senza dover ipotizzare l'assenza di correnti di fondo per giustificare la mancanza di un orientamento preferenziale univoco.

Tuttavia, si tratta dell’ipotesi al momento più valida, ma c’è bisogno di trovare ulteriori esemplari e nuovi siti fossiliferi per poter decidere con maggiore sicurezza.

L'AMBIENTE DI VITA DEI PRIMI VENDOZOI. Anche Colinetia viveva in un ambiente profondo come la maggior parte dei primi rappresentanti dei macrofossili di tipo Ediacara, questo perchè i loro fossili sono stati ritrovati principalmente o esclusivamente in ambienti di scarpata profonda, già al di sotto di dove arriva la luce, e mai in depositi della stessa età di acque basse. Pertanto la colonizzazione di ambienti più superficiali è avvenuta successivamente. È esattamente il contrario di quello che è successo per gli animali, che invece hanno colonizzato aree più profonde provenendo da fondali meno alti. Boag et al. (2018) ipotizzano che questi esseri traessero un vantaggio fisiologici derivante dall'abitare un ambiente caratterizzato da un ristretto intervallo di temperature e da basse concentrazioni di ossigeno.

COLINETIA, IL CLIMA E L’EVOLUZIONE DEI VENDOZOI. Colinetia è il vendozoo più antico? Certamente no! Gli esemplari del nuovo genere Colinetia precedono di almeno 8–10 milioni di anni qualsiasi altro fossile di tipo Ediacara di dimensioni comprese tra il decimetro e il metro noto a livello globale, ma la loro complessità evidenza che ci sia stata una evoluzione che l'ha preceduta. 

Inoltre la sua morfologia suggerisce possibili relazioni ancestrali con forme più recenti.

Il dettaglio più importante dal punto di vista paleoecologico e paleobiogeografico proveniente dalla scoperta di questi due siti fossiliferi risalenti all'Ediacarano medio, è l’ambiente in cui si è deposta la formazione di Mall Bay: condizioni glaciomarine di acque profonde durante una fase che segna l'emergere di forme di vita macroscopiche e complesse. Il tutto avvalora l'ipotesi che il biota di Ediacara sia comparso inizialmente in condizioni climatiche fredde e inoltre rafforza l'ipotesi che l'aumento della ventilazione oceanica, verificatosi all'inizio della fase glaciale circa 580 milioni di anni fa, possa aver svolto un ruolo nella sua origine.

BIBLIOGRAFIA

Boag et al. (2018). Oxygen, temperature and the deep-marine stenothermal cradle of Ediacaran evolution. Proceedings of the Royal Society B (Biological Sciences) 285, e20181724,

Clark (2004). Elkanah Billings (1820–1876), Canada’s first paleontologist. In R. W. Macqueen

(Ed.), Proud heritage: People and progress in early Canadian geoscience (pp. 47–49). Geological

Association of Canada, Reprint Series #8.

Fitzgerald et al. (2026). Ediacaran remains below the 580 Ma Gaskiers Diamictite, Newfoundland, Canada. Palaios 41, 173–194

Narbonne e Gehling (2003). Life after snowball: the oldest complex Ediacaran fossils. Geology 31, 27–30.

Dal “single lid” alla tettonica a placche: l'evoluzione del regime tettonico globale negli ultimi 3 miliardi di anni

I corpi celesti di tipo terreste, quindi quelli che presentano una composizione silicatica, sono dotati o sono stati dotati in un passato recente di una tettonica globale, rappresentato sulla Terra odierna dalla tettonica a placche. Le domande di base per geologi e geofisici sono (1) se sono possibili altri tipi di tettonica globale e (2) quando è comparsa sulla Terra la tettonica a placche. Oggettivamente, non c’è accordo unanime sul secondo punto, ma soprattutto meritano una particolare attenzione le idee di Robert J. Stern, per il quale ci sarebbero stati diversi episodi di tettonica a placche, l’ultimo di quali è iniziato circa un miliardo di anni fa, che si sono alternati a periodi in cui anche sulla Terra c’era un regime tettonico di single lid (coperchio singolo). In realtà, se in quasi tutto il Mesoproterozoico mancano gli indicatori di Tettonica a Placche ma ci sono quelli di un Single Lid, è probabile che l'inizio dell'episodio di Tettonica a Placche che stiamo vivendo sia iniziiato un pò prima della fine del Mesoproterozoico, in coincidenza con i primi segnali della formazione del supercontinente di Rodinia.

I vari regimi tettonici da Stern (2018)

Sulla Terra la tettonica a placche fornisce un quadro coerente in cui inserire la formazione delle catene montuose, i movimenti dei continenti, la presenza di vulcanismo e metamorfismo, il quadro paleobiogeografico dell’evoluzione della vita e quant’altro. Stern e Gerya (2018) la definiscono come un sistema tettonico globale in cui la litosfera è divisa in un mosaico di placche rigide che si muovono orizzontalmente e talvolta con la subduzione sprofondano nell'astenosfera più debole e duttile sottostante.

La Terra è unica rispetto agli altri 3 grandi corpi silicatici attivi del Sistema Solare con tettonica attiva (o, almeno, conclusasi in tempi geologicamente recenti), nei quali prevalgono movimenti verticali, con un regime tettonico che viene definito a single (o stagnant) lid (coperchio singolo o coperchio stagnante), con la più rigida litosfera nel ruolo del coperchio. In un pianeta con una tettonica a single lid non esiste un mosaico globale di placche tettoniche rigide in movimento, tantomeno una subduzione di lunga durata che guidi i movimenti orizzontali delle placche.

Questi single lid sono comunque diversi fra loro:

• Io, il satellite di Giove punteggiato da enormi vulcani, ha una tettonica a Heat pipe (Tubo di calore)
• Venere presenta numerosi plumes (pennacchi) di materiale più caldo (come li ha anche la Terra): provocano alcuni movimenti all’interno della litosfera con riflessi anche sulla superficie, ad esempio le Coronae e le fratture a loro assocate
• Marte ha sia alcuni plumes che una serie di fratture

le varie scuole sulla data di inizio della tettonica a placche
Si nota come Stern diverga dai suori colleghi

LA TERRA: DA QUANDO LA TETTONICA A PLACCHE? Sulla Terra primordiale non c’era la tettonica a placche e quindi si pone il problema del suo inizio. Nella letteratura scientifica c’è un certo accordo sul fatto che fosse già presente più di 2,5 miliardi di anni fa nell'Archeano, sostituendo un precedente regime a single lid che ha caratterizzato l’inizio della storia del nostro pianeta. Le varie scuole di pensiero sono descritte in questa figura di Palin et al (2019): pongono questa transizione importante tra i 4 e i 2.9 miliardi di anni fa.

Queste date sono state ricavate essenzialmente dalla presenza di indicatori di movimenti orizzontali delle placche come associazioni di cinture orogeniche (dimostrano l’avvenuta collisione fra blocchi diversi) e/o dati paleomagnetici (quando evidenziano spostamenti della latitudine dei vari blocchi).

Sarebbero appunto evidenze indiscutibili di tettonica a placche, ma Robert J. Stern fornisce un’età estremamente più giovane e cioè circa un miliardo di anni fa. Come mai arriva a una conclusione così differente? Secondo lui la domanda gusta non sarebbe “da quando la tettonica a placche ha sostituito la tettonica a lid” ma "quanti episodi di tettonica a placche ha sperimentato la Terra?". La sua idea quindi è che ci sarebbe stata una alternanza fra episodi di tettonica a placche e di tettonica a single lid (singolo è preferito a stagnante). 

Insomma, per lui lo stile tettonico della Terra si sarebbe evoluto nel tempo e comprenderebbe negli ultimi 3 miliardi di anni tre episodi di tettonica a placche, di cui l’ultimo, quello attuale sarebbe iniziato nel Neoproterozoico, circa 1,0 miliardi di anni fa e altri due precedenti: il più antico tra 3 e 2,5 miliardi di anni fa nel Neoarcheano, quando il record geologico evidenzia diverse collisioni fra blocchi continentali e un secondo fra 2,0 e 1,8 miliardi di anni nel Paleoproterozoico, corrispondente alla formazione del supercontinente di Nuna/Columbia. In questo quadro la tettonica instabile a single lid avrebbe dominato il resto del Proterozoico e una parte sconosciuta dell'Archeano (Stern, 2013). 

(Francamente, come spiego più sotto, io anticiperei un pò la data di Stern di un paio di centinaia di milioni di anni perchè la tettonica a placche è sicuramente alla base della formazione del supercontinente di Rodinia, a partire da circa 1,2 miliardi di anni fa). 

distribuzione degli indicatori di tettonica a placche
 secondo Stern et al (2026)

INDICATORI DI TETTONICA A PLACCHE E INDICATORI DI SINGLE LID. Stern ha da tempo definito degli indicatori di tettonica a placche e degli indicatori di tettonica a single lid e li colloca nel tempo.

Gli indicatori di tettonica a placche sono i seguenti:

1. le Kimberliti: la tettonica a placche provoca lungo le zone di subduzione l'iniezione di grandi volumi d'acqua nel mantello negli slab, dai quali l’acqua si infiltra nel mantello sovrastante ricco di carbonati, disgregandolo al punto tale da generare quella fase volatile mista tipica che le produce.
2. la presenza di indicatori di collisione fra placche: cinture ofiolitiche, rocce metamorfiche di alta o altissima pressione come eclogiti e scisti blu 
3. giacimenti orogenici di oro e rame ricchi di fluidi, comuni nel Noproterozoico più recente, ma assenti nel Mesoproterozoico (Goldfarb e Groves, 2015)
4. formazione di margini passivi

Gli indicatori di tettonica a single lid sono i seguenti:

1. magmi più anidri come Anortositi e Graniti di tipo A, quelli provenienti esclusivamente da magmi profondi che si sono differenzati nella risalita, con la parte più pesante che è rimasta più in basso.  Inoltre, in caso di single lid il mantello, sia pure pervaso di carbonati, è anidro perché non rifornito di acqua dagli slab in subduzione e quindi non riesce a produrre kimberliti. Di fatto le Kimberliti, prima rarissime, diventano comuni dal Neoproterozoico in poi.
2. assenza di rocce metamorfiche di alta pressione
3. giacimenti di minerali poveri di fluidi (secchi), come i giacimenti di ossido di ferro, rame e oro (IOCG) e i giacimenti di Fe-Ti-V-P associati ad anortositi,
4. assenza di formazione di margini continentali passivi

presenza nel tempo di rocce metamorfiche di alta pressione

GLI INDICATORI TETTONICI NEL MESOPROTEROZOICO. È da tempo riconosciuto come il Mesoproterozoico abbia rappresentato una fase particolare nella storia della Terra per la quasi totale assenza, per circa un miliardo di anni, di prove di glaciazione continentale, di variazioni significative nella composizione isotopica del carbonio nei carbonati marini (∂13C) e di mancata formazione di margini continentali passivi. Per cui è considerato il periodo più monotono della storia terrestre, tanto da essere soprannominato "boring billion” (miliardo noioso).

Nel Mesoproterozoico si nota una assenza di indicatori di tettonica a placche. Ora, l'assenza di prove dell’esistenza di qualcosa non è prova della sua assenza, tantopiù quando si parla di storia della Terra dove la documentazione della storia della Terra viene progressivamente distrutta con il tempo da vari processi. Pertanto la domanda è se possa trattarsi semplicemente di un problema di conservazione. 

Addirittura c’è la possibilità che tutto sia dovuto ad un importante episodio di erosione avvenuto nel Neoproterozoico, quello che ha provocato la Grande Discordanza (ne ho parlato qui): gli oltre 60 milioni di anni di Snowball Earth (Terra palla di neve) del Criogeniano, durante il quale la glaciazione ha promosso la denudazione dei continenti ancora privi di copertura vegetale, esponendoli a una maggiore erosione subaerea a causa dell’abbassamento a scala globale il livello del mare, e anche direttamente attraverso l'erosione operata dai ghiacciai stessi (Brenhin Keller et al (2019). Quindi potrebbe anche essere che tutti gli indicatori di tettonica a placche del Mesoproterozoico siano stati rimossi dall'erosione e dalla tettonica.

Per risolvere questo enigma dobbiamo notare come nel Mesoproterozoico siano invece evidenti gli indicatori di una tettonica a Single Lid, mentre dal Neoproterozoico in poi prevalgono quelli di una tettonica a placche. Queste circostanze dimostrerebbero che la mancanza di indicatori di tettonica a placche nel Mesoproterozoico sia dovuta proprio alla sua mancanza, non a “fattori altri” e che quindi all’epoca il regime tettonico fosse proprio quello del Single Lid. 

UNA POSSIBILE CONTESTAZIONE ALLE IDEE DI STERN: INDICATORI DI TETTONICA A PLACCHE NELLA PARTE FINALE DEL MESOPROTEROZOICO. Secondo Stern non ci sono indicatori di tettonica a placche nel Mesoproterozoico. Nella figura qui accanto, tratta da Brown e Johnson (2018) in effetti e ne vedono - segnatamente rocce metamorfiche - anche nel Mesoproterozoico terminale (STE - Steniano) oltre che nel Toniano (TON), l'inizio del Neoproterozoico. Vero, sono meno che negli episodi precedenti ma penso che questo possa essere addebitato proprio all'erosione durante la Snowball Earth del Criogeniano. Insomma, se è davvero difficile pensare ad una tettonica a placche per la maggior parte del Mesoproterozoico, l'attuale fase a tettonica a placche potrebbe essere partita un pò prima di quanto afferma Stern, diciamo 1,3 miliardi di anni fa, nella parte conclusiva di questa era, in corrispondenza dei primi episodi di metamorfismo di alcuni terranes coinvolti nella formazione del supercontinente di Rodinia.

distribuzione degli zirconi secondo Hawkesworth et al (2020)
Si nota una coincidenza con le fasi in cui
 si registrano rocce metamorfichedi alta pressione

FASI PRECEDENTI DI TETTONICA A PLACCHE. Gli zirconi hanno due caratteristiche importanti: 

1. si formano soprattutto durante fasi orogeniche 
2. si conservano molto bene anche nei processi successivi quando la loro roccia madre subisce fenomeni di metamorfismo o addirittura rifusione. 

Per cui lo studio delle loro età registra le maggiori fasi di attività tettonica. Di fatto nel lontano passato due picchi di età U-Pb degli zirconi attestano importanti episodi di formazione della crosta continentale, come si vede da questo grafico di Hawkesworth et al (2020). Negli intervalli fra i picchi la produzione di zirconi è assente o molto ridotta.

Innanzitutto un periodo compreso fra 2.2 a 1.8 miliardi di anni fa, peraltro corrispondente all’episodio globale di amalgamazione di archi magmatici che ha costruito il supercontinente Nuna/Columba. Questa fase viene chiamata Orogene Orosiniano, da Stern (2023), il quale descrive sette esempi di ofioliti e sei siti di eclogiti legati alla subduzione in tutto il mondo. Non si può certo dire che questo non sia un quadro che suggerisce la presenza a larga scala di un mosaico globale di placche in movimento fra loro. Di fatto 

1. tra 2,2 e 2,0 Ga si trova un magmatismo diffuso legato fenomeni legati a subduzione e accrezione di archi su più cratoni (ad esempio Laurentia, Baltica, Amazzonia).
2. tra 2,0 e 1.9 Ga si colloca un episodio principale di collisione e crescita di terranes, ad esempio lungo l’orogene Trans-Hudsoniano in America settentrionale, nella fascia di Nagssustoqidian in Groenlandia e nell’orogene di Kola-Karelia in Europa settentrionale ed altri
3. tra 1.9 e 1.8 Ga c’è il culmine dell'assemblaggio del supercontinente

Questi dati sono sostanzialmente in accordo con quelli di Brown e Johnson (2018) per le rocce metamorfiche di alta pressione e coincidono anche con la formazione di margini passivi.

Si po' poi andare oltre. Prima dell’episodio di formazione di zirconi corrispondente all’orogenesi orosiniana abbiamo un altro massimo della distribuzione delle età degli zirconi tra 3.2 e 2,5 miliardi di anni fa nel Neoarcheano, una fase contraddistinta da diverse collisioni fra blocchi. 

alternanza fra Single Lid e Plate Tectonics in Stern (2023)

L’ALTERNANZA FRA SINGLE LID E TETTONICA A PLACCHE. Quindi la morale della favola secondo Stern (2023) è che chi ha posto l’inizio della tettonica a placche nell’Archeano o nel Paleoproterozoico ha commesso l’errore fondamentale di non riconoscere il carattere transitorio di quei chiarissimi episodi di tettonica a placche e che per la maggior parte dell'Archeano e praticamente per tutto il boring billion del Mesoproterozoico si è ristabilito il regime a single lid; soltanto all’inizio del Neoproterozoico (o, meglio, verso la fine del Mesoproterozoico, è avvenuta la nuova trasformazione nel regime di Tettonica a placche che perdurta da allora fino ai nostri giorni. 

ATTENZIONE: Il diagramma di Stern che vediamo qui sopra inizia dalla fase di transizione verso il single lid che segue il primo episodio di tettonica a placche, quello tra 3.2 3 2.5 miliardi di anni fa, che quindi non vi compare.

C’è poi una coincidenza importante: l’inizio del Neoproterozoico è un momento fondamentale della storia degli Eucarioti, per cui è addirittura possibile che proprio l’avvento della nuova fase di tettonica globale abbia in qualche modo agito come forzante anche sull’evoluzione della vita sulla Terra.

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