INTRODUZIONE ALLA STRATIGRAFIA Stenone, le Glossopetre e il De Solido

1. INTRODUZIONE ALLA STRATIGRAFIAStenone, le Glossopetre e il De Solido SILSIS VIII ciclo Paola Morandi, y04546

2. Momento del percorso formativo Classe : III Liceo Classico Libro di testo : E. Lupia Palmieri e M. Parotto, IL GLOBO TERRESTRE e la sua evoluzione, 5° edizione, Ed. Zanichelli LA DINAMICA INTERNA DELLA TERRA • La crosta terrestre: minerali e rocce (comprese rocce e facies sedimentarie) • La Tettonica della placche • I fenomeni vulcanici • I fenomeni sismici • La giacitura e le deformazioni delle rocce • La storia della Terra Introduzione alla Stratigrafia I principi della Stratigrafia Elementi di Tettonica Stratigrafia e Tettonica nella ricostruzione di “storie geologiche”

3. Motivazione della scelta In questo periodo sto leggendo un bel libro di S.J. Gould: Quando i cavalli avevano le dita. Uno dei capitoli è dedicato interamente a Niccolò Stenone e alla sua opera De solido. Così ho pensato che potrei raccontare questa storia ai miei studenti, per diversi motivi: 1) semplicemente perché è una storia interessante, utile ad introdurre un argomento un po’ noioso come quello della stratigrafia 2) perché ci ricorda che la scienza consiste anche nell’osservazione di fenomeni apparentemente banali ed in una loro interpretazione magari nuova o addirittura rivoluzionaria, comunque fatta senza pregiudizi 3) perché insegna che ciò che leggiamo sui libri di testo è frutto di un lungo lavoro scientifico, spesso iniziato qualche secolo fa… 4) perché un approccio storico-letterario può essere adatto a studenti di liceo classico Niccolò Stenone, 1638 - 1686

4. Prerequisiti • Concetto di litosfera e crosta terrestre • Nozione di roccia, in particolare di roccia sedimentaria • Concetto di facies sedimentarie Obiettivi • Conoscenze: concetto di tempo geologico e differenza tra cronologia relativa ed assoluta; che cosa studia la Stratigrafia; i principi fondamentali della Stratigrafia. • Competenze: saper spiegare l’idea di Stenone di “solidi dentro altri solidi”; correlare l’applicazione dei principi stratigrafici alla cronologia relativa. • Capacità: di fronte ad una fotografia (del tipo di quelle mostrate di seguito) saper dare qualche indicazione relativa alla cronologia degli eventi geologici. Si cercherà di sviluppare tale capacità anche mediante esercizi di correlazione stratigrafica (del tipo di quello riportato a fianco) al termine della trattazione degli argomenti Stratigrafia ed elementi di Tettonica.

5. Sintesi dei contenuti e scansione temporale • Stenone: le glossopetre e i solidi dentro altri solidi • Storia della Terra: concetti di tempo geologico e di cronologia relativa/assoluta • Come si ricostruisce la storia della Terra • Stratigrafia e cronologia relativa • Principi stratigrafici: introduzione mediante la visione di fotografie I ora: breve racconto dell’opera di Stenone, eventualmente con ulteriori approfondimenti in base al livello sia culturale che di partecipazione della classe. Per es: i fossili e Leonardo Da Vinci; J. Hutton L’uomo che scoprì il tempo. II ora: introduzione dei concetti di storia della Terra, tempo geologico, cronologia relativa ed assoluta (da approfondire durante la trattazione della geologia storica); introduzione dei principi stratigrafici mediante la visione di fotografie.

6. Le glossopetre • Metà del Seicento: la morfologia della Terra deriva dal diluvio universale; ogni resto "impietrito" è un prodotto della Terra stessa. • 1669: Niels Steensen (Nicolò Stenone) pubblica il libro De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus. Questo studio contribuisce alla nascita della geologia moderna. • Stenone si occupa, tra l’altro, delle glossopetre (glossipetrae). Le “lingue di pietra” erano considerate prodotti della Terra con potere magico e curativo. • Studiando la testa di uno squalo, Stenone conclude che le glossopetre sono resti organici, sono cioè denti di squali vissuti in epoche passate. ..ma cosa significa solido dentro un altro solido ? E come può accadere che un corpo solido (un fossile o una roccia) venga a trovarsi dentro ad un altro solido (una roccia più grande) ?  Stenone intuisce che la soluzione a questo problema può fornire un criterio per ricostruire la struttura e la storia della Terra.

7. La soluzione di Stenone • Stenone propone due principi per classificare i solidi racchiusi in altri solidi e per definire le cause che li formarono: • Principio della formazione a stampo: quando un solido è racchiuso dentro ad un altro solido, possiamo dire quale dei due si è indurito per primo notando l’impronta di uno sull’altro • Principio della sufficiente somiglianza: se un solido è simile sotto ogni aspetto ad un altro solido, essi saranno simili anche per modo e luogo di produzione • Applicazioni dei due principi: • “ … possiamo dedurre che una conchiglia fossile era solida prima degli strati che l’hanno ricoperta, perché ha lasciato l’impronta in questi ultimi; ma le rocce circostanti erano solide prima delle vene di calcite che corrono al loro interno, perché esse riempiono interstizi preesistenti …”. Cioè possiamo stabilire una cronologia • i fossili possono essere interpretati come resti di animali vissuti precedentemente

8. … perché non leggere qualche passo di Stenone … [ … ] La Terra si evolve [ … ] Il significato dei fossili [ … ] … il metodo scientifico !

9. Fossili. … solidi dentro a solidi … Affioramento di rosso ammonitico. Vene di calcite in arenarie. Conglomerato. Dicco in Calcare della Marmolada.

10. Le conseguenze dei principi di Stenone  Grandi meriti di Stenone furono: 1) riconoscere “i solidi contenuti in altri solidi” come categoria coerente di studio e classificarli secondo l’origine comune e 2) riconoscere che il rapporto geometrico tra “solidi” può dare indicazioni di tipo cronologico .  Stenone aprì la strada al concetto, nuovo per allora, che la Terra è in continua evoluzione. • Le glossopetre devono essere denti di squalo per il principio della sufficiente somiglianza. • Esse devono essersi solidificate prima delle rocce che le racchiudono perché hanno impresso la loro forma sul sedimento circostante (principio della formazione a stampo). • Perciò le rocce sedimentarie non furono create insieme alla Terra, ma si formarono come i depositi di acque torbide in fiumi, mari o laghi. • Fossili marini simili si trovano spesso in montagna: laTerra quindi ha una storia molto estesa.

11. Storia della Terra • La Terra è in continua evoluzione, quindi ha una storia • Ricostruire la storia della Terra significa ricostruire la cronologia degli eventi geologici, inserendoli in una scala di tempi geologici • Il Tempo geologico indica il tempo intercorso tra la formazione della Terra e il presente. La scala dei tempi geologici è una sorta di “calendario” di riferimento che serve a dare un ordine agli eventi geologici • Cronologia assoluta e relativa (vedi immagini di seguito) • Fatta eccezione per i fenomeni catastrofici, gli eventi geologici avvengono in un arco di tempo di milioni di anni (non possono avere testimonianza umana!) NB. Ma  mega anni  106 anni Storia della Terra raffigurata come un orologio: il Precambriano occupa quasi il 90% del Tempo geologico; l‘uomo compare qualche secondo prima della mezzanotte.

12. Cronologia relativa vs cronologia assoluta Cronologia relativa Più vecchio più giovane Cronologia assoluta 63 anni 36 anni 2 anni

13.  STRATIGRAFIA Come si ricostruisce la storia della Terra? Biologia (evoluzione) Geochimica Tempo geologico Paleontologia Stratigrafia (e Tettonica) Paleontologo mentre libera uno scheletro di dinosauro dalla roccia inglobante …. “solidi dentro a solidi ” La storia della Terra si ricostruisce (anche) mediante l’analisi dei corpi rocciosi che costituiscono la superficie terrestre: le rocce rappresentano la materializzazione di processi fisici, chimici e biologici avvenuti nel passato. In che modo i corpi rocciosi sono affiancati o sovrapposti l’uno all’altro ? Qual è la loro successione cronologica ?

14. La Stratigrafia È il ramo della geologia che studia la giacitura e i rapporti geometrici tra corpi rocciosi al momento della loro formazione, identificando anche l’ordine cronologico di formazione ( cronologia relativa degli eventi geologici). Gli strati di rocce che si susseguono rappresentano ognuno un piccolo intervallo di storia della Terra, di cui hanno conservato qualche traccia sia nella loro natura litologica, sia nella presenza di eventuali resti fossili.

15. Cronologia relativa: principi della Stratigrafia I quattro principi fondamentali della stratigrafia: • Principio di sovrapposizione (Stenone, 1669): l’età di una sequenza di rocce sedimentarie o di colate di lava decresce verso l’alto, ciascun letto essendo più giovane di quello sottostante e più vecchio di quello soprastante. strati giovani … ma attenzione alla tettonica ! strati vecchi

16. Principio di orizzontalità originaria (Stenone, 1669): la maggior parte dei sedimenti essendosi deposti in mari, laghi o piane fluviali erano originariamente orizzontali*. Se ora sono inclinati e/o piegati devono essere stati deformati dopo la deposizione. * Sul particolato sedimentario agisce la forza di gravità !

17. PRIMA DOPO • Principio di continuità laterale (Stenone, 1669): i sedimenti inizialmente formano letti continui, i quali cambiano i propri caratteri solo quando cambiano gli ambienti di deposizione. L’originaria continuità laterale è spesso persa per erosione e/o tettonica (faglie).

18. Dicco magmatico: giovane Sequenza sedimentaria: vecchia Faglia: giovane Sequenza sedimentaria: vecchia • Principio delle relazioni di intersezione (Hutton, 1788): se un letto è intersecato da un’altra struttura, per es. una faglia, esso deve essere più antico della struttura intersecante.

19. Faglie e intrusioni magmatiche

20. Principio delle relazioni di intersezione: discordanze angolari

21. Correlazione È il processo con cui si determina se due rocce geograficamente distanti si sono originate nello stesso periodo di tempo.

22. Correlazioni e fossili • Le correlazioni stratigrafiche su grandi distanze sono basate sul riconoscimento dei fossili: • le associazioni fossili presenti negli strati evolvono nel tempo • alcune specie si estinguono e altre, nuove, appaiono • le associazioni fossili sono uniche e delimitano intervalli di tempo ristretti • Fossili indice: permettono ampie e sicure correlazioni anche su grandi distanze • ampia distribuzione • abbondanza • buono stato di conservazione • breve intervallo temporale