ITINERARI GEOLOGICI DEL PARCO DEL CONERO • GEOLOGICAL ITINERARIES OF THE CONERO PARK
1
Il limite Cretaceo-Terziario del Monte Conero
The Cretaceous-Tertiary boundary at Monte Conero
Comete, dinosauri e foraminiferi: la fine di un'Era
Comets, dinosaurs, and foraminifers: the end of an era.
Il mistero dell’estinzione dei dinosauri per decenni ha stimolato l’immaginazione degli scienziati, e non solo di essi.
Per quali cause questi rettili che avevano ininterrottamente dominato il Pianeta per quasi 180 milioni di anni, ad un
certo punto sono scomparsi? Potrebbe sembrare strano ma la risposta a questa domanda è racchiusa non tanto in
quei depositi terrestri che contengono sparuti resti fossili di dinosauri, ma piuttosto nei sedimenti marini di
quell'epoca, comuni a tutti gli oceani e riscontrabili in tutti i continenti del globo. Oggi questi antichi sedimenti ci
appaiono come vere e proprie rocce costituite da microfossili accumulatisi molto lentamente e senza interruzioni nel
tempo geologico.
Alla fine degli anni '70, un gruppo di scienziati dell’Università di Berkeley (California) costituito dal fisico Luis Alvarez,
da suo figlio Walter, geologo, e dai chimici nucleari Helen Michel e Frank Asaro, fece una sorprendente scoperta. Nel
sottile strato di argilla che marca il limite tra il Cretaceo ed il Terziario (meglio noto come limite K-T) intercalato nella
formazione della Scaglia Rossa e affiorante nei pressi di Gubbio questi scienziati misurarono una concentrazione
anomala di iridio. Il fatto importante è che l’iridio è un elemento siderofilo molto raro nelle rocce terrestri, ma
decisamente più abbondante nei corpi di origine extraterrestre come gli asteroidi ed i nuclei delle comete.
Piccole quantità di iridio si accumulano continuamente sulla superficie della Terra e sul fondo dei bacini marini in
seguito alla costante caduta di micrometeoriti (le stelle cadenti) e di pulviscolo cosmico. In definitiva, nelle rocce della
crosta terrestre c’è una concentrazione media di iridio di 0,002-0,02 parti per miliardo, mentre nelle meteoriti si hanno
concentrazioni migliaia o decine di migliaia di volte superiori. Qualora un corpo gigantesco come un asteroide o il
nucleo di una cometa collidesse con la Terra, esso si disintegrerebbe immediatamente disperdendo nell’atmosfera
tutto il suo carico di elementi siderofili. Questi elementi si depositerebbero sulle terre emerse e sul fondo dei bacini
marini, dando origine ad un sottilissimo strato di sedimento arricchito di materiale extraterrestre. Un evento del genere
inoltre svilupperebbe un’energia enorme, tale da sconvolgere, catastroficamente, il pianeta. La collisione con la Terra
di un asteroide o di una cometa del diametro di dieci chilometri che viaggia ad una velocità di 30 chilometri al
secondo, libererebbe un’energia pari a 100 milioni di megatoni equivalenti di trinitrotoluene (TNT) provocando
un’esplosione un miliardo di volte superiore a quella della bomba di Hiroshima: sulla superficie della Terra si
formerebbe un cratere di 200 chilometri di diametro. La nube generata da questa immane esplosione e costituita da
materiale gassoso, fuso e polverizzato del bolide e della crosta terrestre coinvolta nell’impatto, avvolgerebbe
rapidamente l'intero pianeta provocando un’oscurità totale. Tutto questo provocherebbe una catastrofe globale che
sconvolgerebbe l’intero ecosistema terrestre con effetti simili all’“inverno nucleare” (oscurità, soppressione della
fotosintesi, abbassamento rapido ed intenso della temperatura). Successivamente, le particelle più pesanti
ricadrebbero sulla superficie terrestre, mentre i gas, ancora dispersi nell’atmosfera, causerebbero un prolungato
effetto serra e lo sviluppo di persistenti piogge acide. Durante il loro rientro nell’atmosfera, le particelle che si sono
condensate nelle nube di esplosione si surriscaldano a causa dell’attrito con l’aria (un po' come succede allo "shuttle"
nella fase di rientro nell'atmosfera o alle stelle cadenti) e possono innescare, in diversi parti del pianeta, incendi di
enormi proporzioni che libererebbero altri gas e particelle di cenere amplificando ulteriormente i fenomeni già in atto.
L’ipotesi del gruppo di Berkeley sosteneva che l’anomala concentrazione di iridio, misurata nel sottile strato di argilla
di Gubbio, fosse la diretta conseguenza dell’impatto che avrebbe provocato l’estinzione di massa alla fine del Periodo
Cretacico, ovvero dell'Era Mesozoica, conosciuta come l'era dei rettili. Le specie animali e vegetali che sopravvissero
alla catastrofe sarebbero, in effetti, le progenitrici delle nuove forme di vita che popolarono la Terra nel Periodo
Terziario. È l'inizio di una nuova era: il Cenozoico, ovvero l'era dei mammiferi.
Nelle rocce di diverse parti del mondo che contengono il limite K-T, ma in particolare nella formazione della Scaglia
Rossa dell'Appennino umbro-marchigiano, si possono osservare gli indizi della catastrofe che ha causato l’estinzione
non solo dei dinosauri ma anche di altre forme di vita come quelle microscopiche che costituiscono questi sedimenti
calcarei. Anche nella Scaglia Rossa del Monte Cònero, con una buona lente d’ingrandimento (almeno 10x), si
possono identificare i foraminiferi plantonici contenuti nello strato calcareo che si trova proprio al di sotto dell’argilla
del limite K-T. Le dimensioni di questi microorganismi unicellulari che vivevano nelle acque marine superficali non
superano il millimetro: ad occhio nudo essi sono quindi visibili come dei minuscoli punti scuri. Al microscopio questi
punti si rivelano come gusci dalle diverse forme e dimensioni: l’elevata abbondanza e l'alta diversità testimoniano un
ambiente pelagico piuttosto tranquillo. Al contrario, i foraminiferi planctonici del primo strato del Terziario ubicato
immediatamente al di sopra del sottile strato di argilla, sono così piccoli da non distinguersi nemmeno con la lente
d’ingrandimento. Al microscopio essi appaiono come minuscoli gusci rotondeggianti, non più grandi di un decimo di
millimetro, morfologicamente piuttosto simili tra loro: sono le forme sopravvissute all’estinzione di massa e anche
quelle che si sono sviluppate immediatamente dopo di essa. Saranno necessari almeno tre milioni di anni e un lento
e graduale processo evolutivo affinché le associazioni a foraminiferi planctonici ritornino ad essere così diversificate
come lo furono nel Cretacico.
Ma c’è un modo di vedere le evidenze dirette dell’impatto? Ovviamente l’anomalia di iridio può essere misurata
solamente con sofisticatissimi strumenti analitici. Come in altre località della Terra, anche il sottile strato d’argilla del
limite K-T del Monte Cònero, contiene sferule mineralizzate (microcristiti) che si sono condensate nella nube prodotta
dall’impatto e rari granuli di quarzo lamellare prodotti dal metamorfismo da shock. Queste particelle hanno dimensioni
inferiori al millimetro e possono essere osservate al microscopio dopo essere state estratte e concentrate per
lavaggio dall’argilla. Le microcristiti dell’argilla del limite K-T del Monte Cònero avevano, in origine, una composizione
simile a quelle delle rocce vulcaniche a composizione basica come il basalto o l'andesite. Dopo la loro deposizione
sul fondo marino hanno subito dei processi di alterazione: oggi appaiono come minerali formatisi per autigenesi
(alterazione) a bassa temperatura, come la glauconite (minerale verde), ed il sanidino (minerale biancastro). Al
microscopio a scansione elettronica ed in sezione sottile, le microcristiti rivelano strutture interne caratterizzate da
dendriti e cristalli fibrosi che testimoniano la loro origine da una roccia basica fusa e raffreddatasi molto velocemente.
L’argilla del limite K-T del Monte Cònero contiene una ricca associazione a foraminiferi bentonici, microorganismi che
vivevano sul fondo marino, a circa 1500 metri di profondità. A differenza dei foraminiferi planctonici, più sensibili alle
variazioni climatiche in considerazione del loro ambiente di vita, i foraminiferi bentonici superarono senza particolari
problemi la crisi biologica provocata dall’impatto extraterrestre.
The extinction of the dinosaurs is a mystery that has stimulated the imagination of scientists, and of others as well,
for decades. Why did these reptiles, which had dominated our planet uninterruptedly for nearly 180 million years,
at a certain point completely disappeared? It may seem strange but the answer to this intriguing question is not
contained just in those few continental deposits preserving rare dinosaur fossil remains, but rather in marine rocks,
which represent the petrified deep ocean sediments of that time, and which are practically made of microfossils
slowly and continuously deposited through geologic ages.
At the end of the 1970's, a team of scientists from the University of California at Berkeley, composed of physicist
Luis Alvarez, his son Walter, a geologist, and nuclear chemists Helen Michel and Frank Asaro, made a shocking
discovery. In a thin clay layer of the Scaglia Rossa Formation outcropping near Gubbio, in Umbria. This clay layer
marks the boundary between the Cretaceous and the Tertiary Periods (the so-called K-T boundary), these
scientists detected an anomalous concentration of the element iridium. The important fact was that the iridium is a
siderophile element that is very rare in terrestrial rocks but significantly more abundant in extraterrestrial bodies
such as meteorites, asteroids, and the rocky nuclei of comets. In fact the mean concentration of iridium in
terrestrial crustal ranges between 0.002 and 0.02 parts per billion, whereas in meteorites Ir concentrations are
thousands or tens of thausands times higher. If a gigantic body such as an asteroid or the nucleus of a comet were
to collide with the Earth, it would disintegrate in an instant, spewing all its iridium load into the atmosphere. The
iridium-rich fallout would settle on land and at the bottom of ocean basins, creating a very thin layer of sediment
enriched in extraterrestrial materials.
In addition, such an event would be catastrophic: the impact against the Earth of an asteroid with a diameter of 10
kilometers, and travelling at a velocity of 30 kilometers per second, would free the energy equivalent to 100 million
megatons of TNT, causing an explosion a billion times larger than that of the Hiroshima atomic bomb, and digging
a crater 200 kilometers in diameter on the surface of the Earth. A cloud of vaporized, molten, and pulverized
material from the asteroid and from the Earth's crust involved in the impact would then spread through the
stratosphere. At first, it would completely block the Sun’s light. Then, bit by bit, the heaviest particles would fall
back to the surface of the Earth. The gases, still dispersed in the atmosphere, would cause a prolonged
greenhouse effect. All this would cause a catastrophe involving the whole global ecosystem. The effects would be
similar to a "nuclear winter" (darkness, suppression of photosynthesis, rapid and intense lowering of the
temperature), followed by a "greenhouse effect" (rise in temperature) and persistent acid rains. Moreover,
particles, which condensed in the explosion cloud and fell through the atmosphere, would heat due to air friction
(as happens, for example, to a re-entering space shuttle or a shooting star). This would have started enormous
fires in many parts of the world, which would liberate other gases and ash particles further increasing the
greenhouse effect and nuclear winter.
In summary, the Alvarez hypothesis is that the anomalous concentration of iridium found in the thin clay layer of
Gubbio is the result of an immense natural catastrophe, which caused the mass extinction at the end of the
Cretaceous Period of the Mesozoic Era, the era of the Reptiles. The animal and plant species that survived the
disaster became the ancestors of new forms of life. These repopulated the Earth in the following Tertiary Period, at
the beginning of the new Cenozoic Era, the era of Mammals.
In the sedimentary rocks of many parts of the world containing the K-T boundary, and in particular in the Scaglia
Rossa formation of the Umbria-Marche Apennine, it is possible to see the hints of the catastrophe that caused the
extinction not only of the dinosaurs but also of numerous other life forms, including those of the microscopic
marine plankton which, in fact, constitute the limestones. Also in this outcrop of Scaglia Rossa at Monte Cònero,
with a good magnifying hand lens (at least 10 x), one can recognize the microfossils of planktonic Foraminifera
contained in the limestone bed immediately below the K-T boundary clay layer. These unicellular microorganisms,
which used to live in the open sea at shallow depths, are barely visible on a hand sample as tiny dark dots smaller
than a millimeter. With a microscope, these tiny dots appear as shells with a variety of shapes and different
dimensions indicating a rich and well diversified pre-impact open sea environment. On the other hand, in the first
layer of the Tertiary, just above the boundary clay, the foraminiferal microfossils are so small that they cannot be
seen with a hand lens. They can be seen with a powerful microscope and they appear as tiny rounded shells not
bigger than one tenth of a millimeter. They are all more or less similar in shape, indicating an environment with
scarce faunal diversity dominated by a few forms that survived the catastrophe including those that developed
immediately after it. The microplankton realm will take three million years after the catastrophe, through a slow
and gradual evolutionary process, to regain the same biodiversity as it used to be in the Cretaceous.
Is there a way to see the direct evidence of the impact fallout? Obviously, the iridium anomaly can be detected
only with very sophisticated analytical instruments. However, anywhere in the world, and also in this outcrop at
Monte Cònero, in the thin K-T clay layer one can find mineral microspherules (microkrystites) which were
condensed from the impact cloud, and rare quartz grains exhibiting lamellae, which were produced by the impact
metamorphism. These particles, which are less than a millimeter in size, can be concentrated after having washed
the clay with sieves and water, and observed with an optical microscope. The microkrystites in the K-T boundary
clay at Monte Cònero, which at their origin had compositions similar to that of basic volcanic rocks such as basalt
or andesite, were altered after their deposition on the sea floor. Today we found them transformed into minerals
generated by low-temperature authygenesis (alteration), such as glaucony (green mineral), and sanidine (whitish
mineral). In thin section or with a scanning electron microscope, these spherules exhibit internal structures
characterized by dendrites and fibrous crystals, which indicate their origin as molten droplets of basaltic
composition that quenched rapidly while flying through the atmosphere.
The K-T boundary clay also contains tests of benthic Foraminifera, which are microorganisms that lived at great
depths on the sea floor. Thanks to the remote living environment, benthonic Foraminifera, unlike their planktonic
cousins that lived in shallow waters (and thus they were more vulnerable to climatic changes), survived the biologic
catastrophe provoked by the extraterrestrial impact almost unaffected.
65
Neogene
Paleogene
(Secondary)
Mesozoic
Cretaceous
Permian
300
Percentuale di estinzione di generi
marini suddivisi per gruppi tassonomici
Extintion percent of marine genera
subdivided by taxa
The heat produced by the impact explosion, and the re-entry of the coarser ejecta
particles overheated by the friction with the atmosphere, caused gigantic fires in
various parts of the Earth. Burned ashes added to the fine impact ejecta, which were
soon dispersed around the world. The atmospheric currents deranged by this
cataclysm did the rest, spreading an opaque screen over the whole atmosphere,
causing a drastic drop in temperature, and interrupting the vegetal photosynthesis. The
calcareous oceanic plankton, essentially made of planktonic Foraminifera and
calcareous microalgae, which were living in an environment with a constant
temperature, and were characterized by a fairly short reproductive cycle, were
exterminated.
Il limite K-T: prima e dopo la catastrofe
The K-T boundary: before and after the catastrophe
Foraminiferi
Foraminifera
35%
Briozoi
Bryozons
35%
Coralli
Corals
37%
Brachiopodi
Brachiopods
55%
Gasteropodi
Gasteropods
34%
PermianTriassic
boundary
Bivalvi
Bivalves
55%
L'impatto del bolide produsse anche notevoli quantità di gas come CO2, SO2, e NHx,
e di vapor d'acqua che rimasero nell'atmosfera ben più a lungo delle polveri più
pesanti. La presenza di gas e di vapori provocò un prolungato "effetto serra" e la loro
combinazione con l'umidità dell'atmosfera diede origine a piogge acide in diverse parti
del globo. L'improvvisa scomparsa del plancton calcareo deve aver ulteriormente
aggravato la situazione ambientale. Infatti, i Foraminiferi e le microalghe calcaree
attuali assorbono una parte non trascurabile dell'anidride carbonica diffusa
nell'atmosfera per la costruzione dei loro gusci e dei loro scheletri carbonatici.
L'estinzione del plancton calcareo contribuì dunque, per diverso tempo, a potenziare i
risultati prodotti dell’effetto serra. L’effetto serra si prolungò per centinaia o migliaia di
anni, provocando l’estinzione anche di quegli organismi che erano riusciti a
sopravvivere ai cambiamenti climatici immediatamente successivi all’impatto.
Microphotograph of a thin section of the first Tertiary
limestone. The fossil microfauna is characterized here by
very small Foraminifera (globigerinids) with maximum
dimensions of about 0.06 mm) The overall microfossil
association is poorly diversified. These organisms
represent the survivors of the catastrophe that followed
the impact on the Yucatan Peninsula.
TERZIARIO
CRETACICO
T
K
At the very beginning of the Tertiary Period, the first of the Cenozoic Era (i.e., the
Paleocene Epoch), as the climatic situation was gradually renormalizing, the Earth
witnessed an evolutionary explosion during which every ecologic niche was
reoccupied by new species and genera that until then remained in the shadows. This
was the case especially for our direct ancestors, the Mammals, which during this
geologic Epoch gave birth, among others, to the order of Primates.
The bolide impact also produced huge quantities of gases such as CO2, SO2, NHx,
and water vapor, which remained dispersed in the atmosphere for a much longer time
than the heavier dust particles. These gases caused a prolonged green house effect,
and mixing up with the atmospheric water, they recondensed in the form of acid rains
in various parts of the globe. The sudden disappearance of marine plankton must
have aggravated the situation further. In fact, live Foraminifera and calcareous
microalgae absorb a non trivial quantity of carbon dioxyde from the atmosphere, and
they use it to build up their carbonate shells and skeletons. Thus, the sudden
extinction of the calcareous plankton in months immediately following the impact,
contributed to the already critical green house conditions which lasted for hundreds or
thousands of years after the impact, leading to extinction of those other organisms
that survived the first drastic climatic changes.
L'argilla K-T: i sopravissuti e gli indizzi del fallout da impatto
The K-T clay: the survivors and the evidence of the impact fallout
Immagine al microscopio di una sezione sottile del primo
calcare del Terziario. L’associazione fossile, abbondante
ma poco diversificata, è costituita da gusci di foraminiferi
planctonici (essenzialmente Eoglobigerinidae e
Guembelitriidae) le cui dimensioni massime sono circa
dieci volte inferiori a quelle dei gusci dei foraminiferi
presenti nell’ultimo calcare del Cretacico. Questa
associazione è costituita dai foraminiferi planctonici che
sopravvissero all’estinzione di massa e da quelli che si
svilupparono immediatemente dopo di essa.
Foraminiferi molto piccoli (dimensioni massime di circa
0,06 mm) e poco diversificati (globigerine), che
rappresentano i superstiti della catastrofe seguita
all’impatto nella penisola dello Yucatan.
0,2 mm
All'inizio del Periodo Terziario, il primo dell'Era Cenozoica, ovvero durante l'Epoca del
Paleocene, il graduale miglioramento della situazione climatico-ambientale permette a
nuove specie e generi che fino ad allora erano rimasti nell'ombra di occupare le
diverse nicchie ecologiche. In particolare saranno i mammiferi ad evolversi
sensibilmente: è proprio in questa epoca geologica che si svilupperà l’ordine dei
Primati.
0,5 mm
Ancona
MUSEO GEOLOGICO
DIFFUSO DEL
PARCO
DEL CONERO
Pietralacroce
0,05 mm
Foraminiferi bentonici a guscio arenaceo (dimensioni massime
di circa 0.8 mm). Questi foraminiferi superarono senza particolari
problemi la crisi biologica provocata dall’impatto extraterrestre.
Immagine al microscopio a scansione elettronica di una sferula da impatto
di glauconia estratta dall'argilla K-T di Fornaci, e mostrante strutture
dendritiche dovute al raffreddamento rapido di cristalli di clinopirosseno
Benthonic Foraminifera with agglutinated, arenaceous tests
(textulariinids), which survived the K-T catastrophe (maximum
dimensions of about 0.8 mm).
Scanning electron microscope image of a polished glaucony impact
spheroid from the K-T boundary clay inthe Fornaci quarry, exhibiting
dendritic structures of altered, quenched clinopyroxene crystals
S.P
.
de
lC
on
ero
Montacuto
Varano
Portonovo
Poggio
Massignano
Fonte d'Olio
Camerano
0,05 mm
Sirolo
VOI SIETE QUI
Numana
Taunus
Devonian
100%
23%
di circa 0.6 mm.
Ordovician
500
Cambrian
570
Echinodermi
Echinoderms
Vertebrati
Vertebrates
Microphotograph of a thin section of the last Cretaceous
limestone. Note the abundant and well diversified fossil
microfauna represented by tests of planktonic
Foraminifera (globotruncanids and heteroelicids) with
maximum dimensions of about 0.6 mm.
28%
40%
0,2 mm
0,5 mm
Marcelli
0
1
2
3
4 Chilometri
tica
Ashgillian
Sito geologico
Strade principali
Sentieri
Confini del parco
Aree Urbane
ria
Ad
Artropodi
Arthropods
LEGENDA
Immagine al microscopio di una sezione sottile
dell'ultimo calcare del Cretacico. L’abbondante e
diversificata associazione fossile è costituita da gusci di
foraminiferi
planctonici
(essenzialmente
Globotruncanidae,
Rugoglobigerinidae
ed
Heterohelicidae). Le dimensioni massime dei gusci sono
16
Silurian
FrasnianFamennian
boundary
Ammonidi
Ammonoids
.
S.S
(Primary)
400
Paleozoic
Referenze
Here is a brief a chronicle of what happened on Earth 65 million years ago: A comet,
or an asteroid, with a diameter of about 10 km, impacted in a shallow sea at the
margin between the Yucatan Peninsula and the Gulf of Mexico. The enormous energy
released by the impact produced ejecta such as vitrified dust particles and gases that
reached several thousands of kilometers high, while the shock wave triggered a huge
tsunami, a sea wave a kilometer high that hit the coast destroying anything it
encountered in its path for tens of kilometers inland.
Il calore prodotto dall’impatto e il surriscaldamento delle particelle più pesanti che
rientravano nell’atmosfera terrestre causarono estesi incendi in diverse aree della
Terra. Le particelle di cenere si aggiunsero alle polveri più leggere prodotte
dall'impatto e molto rapidamente esse si diffusero su tutto il pianeta. Le correnti
atmosferiche sconvolte dal cataclisma fecero il resto: uno schermo oscuro si diffuse
nell’atmosfera, la temperatura scese di diversi gradi e la fotosintesi si bloccò. Il
plancton calcareo oceanico, composto essenzialmente da foraminiferi planctonici e da
microalghe calcaree che vivevano in ambienti a temperatura costante e caratterizzati
da un ciclo riproduttivo piuttosto breve, fu rapidamente decimato.
Norian
Carboniferous
This photo is a computerized representation of the magnetic and
gravimetric relief of the Chicxulub, in the area across the northeastern tip
of the Yucatan peninsula and the Gulf of Mexico
Alvarez, W., 1997. T. Rex and the Crater of Doom, Princeton University Press, Princeton,
185 pp.
Alvarez, W., 1998. T. Rex e il Cratere dell’Apocalisse, Saggio Mondadori, 185 pp.
Coccioni et al., 1999. Carta Geologica del Parco del Cònero, Consorzio del Parco del
Cònero, Sirolo.
Montanari, A., & Koeberl, C., 2000. Impact Stratigraphy: The Italian record: Lecture Notes
in Earth Sciences, Springer, 364 pp.
Montanari, A., & Sandroni, P., 1995. Le Rocce del Cònero: Una guida geologica del Parco
del Cònero. Parco Naturale del Cònero, Ancona, Aniballi Grafiche S.r.l. Ancona, 63 pp.
Rossetti., G. & Montanari, A. 2001. Balla con la Terra: musica geofonica dalla stratigrafia
dell’Appennino Umbro Marchigiano, libro con CD audio, edito dall'Osservatorio Geologico
di Coldigioco, distribuito da Depositi Editoriali Fagnani, Ancona; 45' musica; 57 pp
CretaceousTertiary
boundary
Jurassic
Triassic
Rappresentazione computerizzata del rilievo magnetico e gravimetrico del
cratere Chicxulub, nella zona a cavallo tra la penisola dello Yucatan e il
Golfo del Messico
Ecco cosa si pensa che accadde 65 milioni di anni fa: una cometa o un asteroide di
circa 10 km di diametro, si schiantò in una zona di mare poco profondo che oggi è a
cavallo tra la penisola dello Yucatan ed il Golfo del Messico. L'enorme energia
sprigionata nell'impatto lanciò le polveri vetrificate e i gas prodotti nell'esplosione fino
a migliaia di chilometri di altezza. L’onda d'urto produsse un eccezionale tsunami, una
gigantesca onda alta fino ad un chilometro che si abbatté sulla costa e si spinse
all'interno per decine di chilometri, distruggendo tutto quanto incontrava.
Quaternary
100
200
Cosa accadde 65 milioni di anni fa • What happened on Earth 65 million years ago?
S.P. Cameranense
The Chicxulub crater in Mexico, which has been dated at 65
million years ago, with a diameter of about 180 km
represents the strongest evidence of the impact that ended
the Cretaceous Period.
0
(Tertiary)
Il cratere del Chicxulub, in Messico, datato proprio 65 milioni
di anni, con i suoi 180 km di diametro rappresenta la prova
più evidente dell’impatto avvenuto alla fine del Cretacico.
Le cinque maggiori estinzioni
di massa degli ultimi 650
milioni di anni
The five major mass extintions
of the last 650 millions years
Cenozoic
Dov'è caduto il bolide killer?
Where did the killer bolide fall?
1
Microcristiti alterate costituite da glauconia (minerale argilloso
verde) condensatesi dalla nuvola d’impatto. (dimensioni
massime di circa 0.8 mm).
Altered microkrystites made of glaucony (green clay mineral)
derived from the condensation of the impact cloud (maximum
dimension of about 0.8 mm).
Granulo di quarzo lamellare prodotto dal metamorfismo da
impatto (dimensioni massime 0,15 mm).
Grain of shocked quartz exhibiting lamellae produced by the
impact metamorphism (0.15 mm).
Progetto scientifico a cura di
Alessandro Montanari e Rodolfo Coccioni
Grafica: PANGEA di Marco Astracedi
Ancona
Voi sei qui
You are here
Sentiero
Path
Alberi
Trees
s
bu
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at sto
rm s
Fe Bu
ITINERARIO GEOLOGICO: LA CAVA DI MASSIGNANO
GEOLOGICAL ITINERARY: THE MASSIGNANO QUARRY
La Cava di Massignano
The Massignano Quarry
Prato
Lawn
Stop 2
Voi
siete qui
Affioramenti di roccia
Rock outcrops
IVATA
DA PR
Stop 0
STRA
Formazione - Formation
Coccolitoforidi
(microalghe planctoniche)
Coccolithophorids
(planctonic microalgae)
Stop 1
LE ROCCE SEDIMENTARIE: UNA GUIDA NEL PASSATO
Foraminiferi planctonici
Planctonic foraminiferes
Se fossimo stati in questo luogo 33 milioni di anni fa, ci saremmo trovati sul fondo del mare, a circa 1000-1500 metri di profondità. Questi strati di roccia rappresentano, infatti, un fango marino
costituito prevalentemente da carbonato di calcio con una minore quantità di argilla. Trenta milioni di anni più tardi, durante l’orogenesi dell’Appennino, forze tettoniche compressive deformarono la
crosta terrestre coinvolgendo la pila di sedimenti marini che, piegandosi e fagliandosi, emerse dalle acque del mare per formare gli odierni rilievi montuosi.
Dinoflagellati
Dinoflagellates
Stop 1
Ostracodi
Ostracodes
STR
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Scaglia Cinerea
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10
20
30
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Scaglia Variegata
40
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50
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SEDIMENTARY ROCKS: A GUIDEBOOK TO THE PAST
If we had been here 33 million years ago, we would have been on the sea floor, below about 1,000-1,500 meters of water. In fact, these rock layers used to be a marine mud made mostly of
calcium carbonate with minor quantities of clay and silt. Thirty million years later, during the Apennine orogenesis, compressive tectonic forces deformed the terrestrial crust along with its pile of
sediments, which, through folding and faulting, were uplifted and emerged from the sea to form the mountains we see today.
I SEDIMENTI SI ACCUMULARONO...
SEDIMENTS ACCUMULATED...
La componente calcarea di queste rocce sedimentarie è costituita da gusci di organismi microscopici. Le parti dure mineralizzate di microalghe planctoniche (coccolitoforidi) e di altri microrganismi
planctonici e bentonici (foraminiferi, dinoflagellate, ostracodi) si depositarono, al termine del loro ciclo vitale, sul fondo marino formando un fango carbonatico. Oltre a quest’accumulo organico, una
certa quantità di argilla e di silt di origine continentale trasportata dal vento e dalle correnti marine raggiungeva il mare aperto aggiungendosi ai sedimenti calcarei di origine organica.
The calcareous component of these rocks consists of the hard parts of microscopic algae (coccolithophorids) and other planktonic and benthonic microorganisms such as foraminifers,
dinoflagellates, and ostracodes. After their death, their hard parts were deposited on the seafloor forming a carbonate mud. In addition to this organic accumulation, some clay and silt particles
reached the open sea from land, transported by winds and sea currents. These were added to the sediment.
Foraminiferi bentonici
Benthonic foraminiferes
...E DIVENTARONO ROCCIA
...AND TURNED INTO ROCK
In seguito alla lenta cementazione e compattazione, il sedimento carbonatico si trasformò in calcare. Il calcare, dunque, può contenere una certa quantità di argilla. Un calcare ricco di argilla viene
denominato marna: si tratta di una roccia relativamente più soffice del calcare puro e perciò meno resistente all’erosione. L’elevata percentuale (30%) di argilla rende scagliose e facilmente erodibili
le rocce di quest’affioramento. L’alternanza di strati più o meno marnosi, e quindi più o meno erodibili, evidenzia una stratificazione ritmica.
After a slow process of compaction and cementation, the carbonate sediment became limestone. Limestones contain varying amounts of clay and silt. A limestone rich in clay and silt is called
marl. Being softer, it erodes faster than pure limestone. The relatively large amounts of clay in the rocks of this outcrop (30%) makes them flake and easily erode. More and less marly layers
alternate, creating visibly rhythmic bedding.
INDIZI DI UN AMBIENTE SCOMPARSO
A CLUE TO ANCIENT CONDITIONS
La stratificazione dei sedimenti è il risultato di cambiamenti dell'ambiente marino nel quale essi si depositarono. La stratificazione di quest’affioramento potrebbe riflettere variazioni climatiche che
controllavano la produttività del plancton. L’alternanza di calcari più o meno marnosi varia, infatti, in funzione dell’abbondanza del plancton rispetto all'afflusso, più o meno costante, di argilla
terrestre nel bacino.
Changes in the ancient marine environment in which sediment was deposited create layers. Layering in this outcrop may reflect climatic variations, which controlled the productivity of the marine
plankton. In fact, the alternation of marls and limestones is a function of the abundance of calcareous plankton in respect to the constant input in the basin of terrestrial clay and silt.
WHAT GIVES ROCKS THEIR COLOR?
CHE COSA COLORA LE ROCCE?
Tiny mineral particles give rocks their color. Some elements and minerals may even vary in color, depending on their exposure to oxygen (oxidation state). One common example of an element
with several colors is iron.
Piccolissime particelle minerali danno il colore alla roccia. Il colore di alcuni elementi e di alcuni minerali varia secondo il loro stato di ossidazione. Ad esempio, il ferro, elemento comune nelle rocce
sedimentarie, può presentare diverse colorazioni.
• Iron in the mineral hematite has been exposed to oxygen. Tiny amounts of this mineral color the rock pink or red.
•∑ A contatto con l’ossigeno, il ferro diventa ematite. Tracce di questo minerale conferiscono alla roccia una colorazione rosata o rossastra.
• Iron in the mineral magnetite has been exposed to less oxygen than that of hematite. Tiny amounts of magnetite color this rock gray.
•∑ In un ambiente meno ossidante, il ferro si combina con l'ossigeno per formare la magnetite. Tracce di questo minerale fanno assumere alla roccia una colorazione grigiastra.
• Lack of oxygen preserves dark carbon derived from organisms. Tiny amounts of carbon and iron unexposed to oxygen make the rock dark gray or even black.
•∑ Condizioni scarsamente ossidanti facilitano la preservazione della materia organica. Tracce di carbone e di minerali di ferro non ossidati conferiscono al sedimento una colorazione scura o
addirittura nera.
The pinkish layers exposed on the right side of this quarry stratigraphically underlie the gray layers exposed on the left side of the quarry, and are therefore older. This color change from pink to gray
indicates that the deep sea environment became less oxidizing through time. Geologists named the rock formations here after their colors and flaky texture. The formation with visible pinkish bands
is called Scaglia Variegata ("Variegated Scale"), whereas the overlying gray formation is called Scaglia Cinerea ("Ashy Scale").
Gli strati di colore rosato che affiorano sulla destra di questa cava sottostanno stratigraficamente agli strati di colore grigio visibili sulla sinistra. Essi sono quindi più antichi di questi ultimi. Il
cambiamento di colore, dal rosa al grigio, di queste rocce sedimentarie indica che l'ambiente marino profondo è diventato, nel tempo, meno ossidante. I geologi distinguono queste formazioni
rocciose secondo la loro litologia, colorazione, o struttura: la formazione scagliosa con evidenti bande rosate è chiamata Scaglia Variegata mentre la sovrastante formazione di colore grigio è
chiamata Scaglia Cinerea.
GLOBAL EVENTS AROUND THE EOCENE/OLIGOCENE BOUNDARY
The formations here were deposited between the end of the Eocene Epoch and the beginning of the Oligocene Epoch, between 36.5 and 33.0 million years ago. This was a period of fluctuating
climatic conditions and global biological crises. In about one million years, nearly 20% of all genera of organisms in the oceans, from microscopic protozoans to huge fish, became extinct. The
reasons for this marked bio-ecologic change are still uncertain and constitute the subject of scientific debates.
EVENTI GEOLOGICI AL LIMITE EOCENE/OLIGOCENE
Queste formazioni si sono depositate tra la fine dell'Epoca Eocene e l'inizio dell'Epoca Oligocene, cioè tra 36 e 33 milioni di anni fa, durante un periodo caratterizzato da variazioni climatiche e da
crisi biologiche a scala globale. Nell’arco di un milione di anni, alla fine dell'Eocene, circa il 20% dei generi degli organismi marini, dai microscopici protozoi, ai grandi pesci, si estinse. Le ragioni di
questo marcato cambiamento bio-ecologico non sono ancora del tutto chiare e sono, a tutt’oggi, oggetto di vivaci dibattiti scientifici.
I grandi impatti dell'Eocene
Giant Eocene impacts
CAMBIAMENTO GRADUALE
Antarctica at the beginning
of the Oligocene
L'Antartide all'inizio
dell'Oligocene
L’ipotesi gradualistica invoca il lento movimento dei continenti e il conseguente cambiamento climatico-ambientale a scala globale:
1. Durante l'Eocene, l'Antartide si separò dall’America meridionale e dall’Australia diventando un continente isolato. L’andamento delle correnti oceaniche si modificò profondamente: una nuova
corrente, la circumantartica, iniziò a circolare ininterrottamente attorno all’Antartide.
t
tlan
ea
Oc
3. Il ghiaccio disciolto nel mare raffreddò sensibilmente le acque superficiali. Masse di acqua più fredda, e quindi più dense, formarono correnti discendenti che si allontanarono dall’Antartide
modificando la circolazione e la temperatura delle acque in tutti gli oceani.
3) As ice entered the sea and melted, it cooled the superficial water. The denser cold water masses sank and moved away from Antarctica. These cold water masses traveled large distances
changing water circulation and temperature in all other oceans.
(4) With time, this altered circulation affected climate. Climatic cooling began to affect productivity of superficial as well as deep sea waters, and eventually altered the equilibrium of the global
ecosystem.
America
del Sud
Un'ipotesi alternativa invoca l’impatto di corpi extraterrestri come causa del cambiamento biologico. Forse siete già venuti a conoscenza della teoria che ritiene che l'impatto di un enorme meteorite
avrebbe provocato l’estinzione dei dinosauri alla fine del Periodo Cretaceo 65 milioni di anni fa. Alcuni scienziati sostengono che l’impatto di grandi oggetti extraterrestri sia stata la causa principale
di estinzioni e di severe crisi biologiche che caratterizzano la storia geologica del nostro pianeta. In quest’ottica s’inserisce anche la crisi biologica che interessò la fine dell'Eocene e che è ben
documentata nella cava di Massignano. Diversi indizi geologici riscontrati in varie località del mondo indicherebbero che la Terra fu colpita da numerosi oggetti extraterrestri alla fine dell'Eocene: un
vero e proprio bombardamento cosmico. Questi impatti avrebbero rapidamente alterato il clima e sconvolto gli equilibri ecologici globali. L’impatto di un oggetto extraterrestre di notevoli dimensioni
potrebbe riversare nell'atmosfera terrestre una tale quantità di gas, di vapori di roccia sublimata e di pulviscolo da oscurare l'intero pianeta. La fotosintesi sarebbe drammaticamente bloccata e per
anni tutto verrebbe avvolto dal buio e dal freddo. L’intera catena alimentare avrebbe subito danni rilevanti con conseguente alterazione dei delicati equilibri ecologici nei diversi ambienti marini e
terrestri.
ano
Indi
ano
CAMBIAMENTO CATASTROFICO
Africa
Oce
4. Il clima subì un cambiamento lento ma deciso. Il raffreddamento alterò notevolmente la produttività delle acque superficiali e di quelle profonde tanto da sconvolgere gli equilibri ecologici globali.
Antartide
Massignano
o
ific
ac
oP
Chesapeake
n
ea
Oc
Ubicazione dei crateri da impatto Chesapeake Bay e Popigai
rispetto alla sezione di Massignano
Locaion of the Cesapeake Bay and Popigai craters with
respect to the Massignano section
IMPACT EVIDENCE AT MASSIGNANO
Australia
La relazione tra gli impatti cosmici e la crisi biologica dell'Eocene terminale non è ancora stata definitivamente chiarita. Un gruppo di scienziati ritiene certamente possibili gli impatti cosmici da
oggetti extraterrestri ma pensa che questi non abbiano alterato gli equilibri ecologici globali. Un altro gruppo di scienziati ritiene invece che gli impatti cosmici non siano stati contemporanei delle
crisi biologiche: nel processo di cambiamento bio-ecologico globale sarebbero stati determinanti i fattori geologici come l’isolamento tettonico dell’Antartide. Gli eventi di estinzione di massa sono
stati numerosi nella storia del nostro pianeta, ma non c’è accordo su come e quando essi siano avvenuti. Quanti impatti extraterrestri ci sono stati e quale è stato il loro ruolo nell'evoluzione della
vita del nostro pianeta? Con quale rapidità avvengono le estinzioni? Le rocce della cava di Massignano costituiscono l'oggetto ideale per la ricerca scientifica che mira a dare risposte concrete a
questi quesiti. La relazione diretta tra impatti cosmici ed estinzioni di massa è più evidente in corrispondenza del limite Cretaceo/Terziario quando, 65 milioni di anni fa, i dinosauri e gran parte degli
organismi terrestri e marini si estinsero.
Corrente
circumantartica
Circum-Antartic
current
Divergenza
tettonica
Tectonic
divergence
Crosta continentale
Continental crust
sommersa - below sea level
emersa - above sea level
Chemical Evidence
Iridium. In the lower part of the section, there are two layers with unusually high concentrations of the element iridium. The highest concentration is found in the layer at meter level 5.6, and is about
ten times higher than in other layers. A second layer with a concentration 5 times higher than background is found at meter level 6.2. A third layer with a high concentration of iridium is located at
meter level 10.25. Iridium is extremely rare on the surface of the Earth because, being a siderofile element (iron-lover), it is held in the iron core of the Earth. However, extraterrestrial objects such
as meteorites, asteroids and the rocky cores of comets, contain hundreds or thousands of times more iridium than do terrestrial rocks. Impact with the Earth would have disintegrated a meteorite or
comet and dispersed iridium-rich dust and gas into the atmosphere. This dust would have eventually settled upon the Earth’s surface, and formed a layer with unusually large amounts of the
element iridium. The anomalous concentration of iridium in the rock layers at 5.6 and 6.2 m in the Massignano section may be from the Popigai and Chesapeake impacts. The origin of the third
iridium-rich layer is still unknown.
Helium-3. In addition to iridium, the Massignano limestones contain anomalous concentrations of the isotope helium-3 (3He). This noble gas is extremely rare in terrestrial rocks because, being
much lighter than air, it has been lost to outer space at the time our planet was being formed. On the other hand, 3He is present in the solar matter making up other planets, meteorites, the rocky
parts of comets, and in microscopic interplanetary dust particles. The latter are so small that when they enter in our dense atmosphere do not burn up as would do micrometeorites (shooting stars),
and they can settle on the Earth’s surface with their load of 3He. The anomalous concentration of 3He starts at about meter level 2, reaches peaks of concentration in the same layers that contain
iridium anomalies, and then returns to background levels at about 14 m. The iridium and 3He anomalies found throughout a portion of the Massignano section that corresponds to about 2 million
years period, and the presence in various part of the world of numerous impact craters with the same age, support the hypothesis that a comet shower was the direct or indirect cause of the biologic
crisis at the end of the Eocene Epoch.
Mineralogical evidence
Quarzo lamellare
Shocked quartz
Evidenze mineralogiche
UNA CONTROVERSIA SCIENTIFICA
Another explanation, which does not exclude the previous one, involves catastrophic extraterrestrial impacts. You may be aware of the theory that a huge meteorite impact caused the extinction of
the dinosaurs at the end of the Cretaceous Period, about 65 million years ago. Some scientists believe that large extraterrestrial impacts have played a role in many other extinctions and biologic
turnovers through Earth’s history, and that they furthered the biological crisis at the end of the Eocene when these rocks were formed.
There is evidence that several large meteorites or comets hit the Earth near the end of the Eocene. As opposed to the slow movement of continents, these extraterrestrial impacts may have
changed the climate quite suddenly, dramatically altering global bio-ecologic equilibriums. A large impact could have spewed gas, rock vapor and dust into the atmosphere, blocking sun light, and
hindering photosynthesis. This would have had adverse effects upon the entire food chain and the ecological equilibrium in diverse marine and terrestrial environments.
The largest impact crater from this time is the 35.5 million year old Popigai structure located in Arctic Siberia. Its diameter of 100 kilometers makes it the biggest impact since the extinction of the
dinosaurs. The collision would have released energy 100 million times that of the Hiroshima atomic bomb. A second crater 85 kilometers in diameter is buried under the Chesapeake Bay, near
Washington D.C. There are also smaller craters in Canada and Australia.
Evidenze chimiche
Il quarzo lamellare. Nello strato arricchito in iridio al metro 5.6 sono stati riscontrati granuli di un quarzo particolare riconoscibile al microscopio per la presenza di strutture lamellari altrimenti
assenti nel quarzo comune. Gli atomi del quarzo sottoposto ad una notevole pressione d'urto, si riordinano istantaneamente creando caratteristiche lamelle parallele. Il quarzo lamellare è
estremamente raro in natura; lo si riscontra solo nelle rocce circostanti i siti di test nucleari e nelle rocce dei crateri da impatto cosmico.
Microsferule. I vapori di roccia prodotti dall'impatto di un oggetto extraterrestre si condensano al di sopra della stratosfera formando microscopiche sferule di vetro. Queste sferule, denominate
microtectiti e microcristiti, hanno un diametro inferiore al millimetro. Le microcristiti contengono microcristalli di minerali silicatici e di un particolare ossido di nichel e ferro detto spinello. Microtectiti e
microcristiti ricadono sulla superficie terrestre formando uno strato sottilissimo. Nella sezione di Massignano, le sferule contenenti microcristalli di spinello, sebbene appiattite ed alterate dal
processo diagenetico, sono state riscontrate nello strato arricchito in iridio e contenente il quarzo lamellare al metro 5.6. Queste evidenze rafforzano l'ipotesi che lo strato al metro 5.6 rappresenti il
"fallout" di un grande impatto extraterrestre.
CATASTROPHIC CHANGE
IMPACT CRATERS
Con un diametro di 100 chilometri, il Popigai (Siberia artica) è uno dei più grandi crateri da impatto del nostro pianeta. Con un’età di 35 milioni è anche il più grande cratere da impatto dopo quello
legato all’estinzione dei dinosauri. L’impatto con la superficie terrestre avrebbe sviluppato un'energia 100 milioni di volte superiore a quella della bomba atomica di Hiroshima. Un altro cratere da
impatto di circa 85 chilometri di diametro è sepolto nella baia di Chesapeake, nei pressi di Washington D.C. Crateri minori da impatto, riferibili all’Eocene superiore, si trovano in Canada e in
Australia.
Iridio. Nella parte inferiore dell'affioramento sono stati individuati due sottili strati che contengono anomale quantità dell’elemento iridio. La concentrazione di iridio nello strato ubicato 5.6 metri al di
sopra della base della sezione è dieci volte superiore alla norma. La concentrazione di iridio nello strato posto a 6.2 metri è cinque volte superiore. La concentrazione di iridio più elevata, pari a
quindici volte la norma, è stata misurata in uno strato che si trova a 10.25 metri. L’iridio è un elemento siderofilo, legato al ferro del nucleo interno della Terra. Si tratta di un elemento molto raro sulla
superficie del nostro pianeta. mentre è molto più abbondante all’interno di corpi extraterrestri di origine solare, come le meteoriti, gli asteroidi e i nuclei delle comete. La collisione di una meteorite o
di una cometa con la Terra provoca la disintegrazione dell’oggetto extraterrestre e la dispersione nell’atmosfera di gas e di polvere arricchita in iridio. Con il passare del tempo, l’iridio si depositerà
sulla superficie terrestre e sul fondo marino, contribuendo a formare un sottile strato di sedimento arricchito in iridio. Le due principali anomalie di iridio misurate nelle rocce di Massignano sono, con
tutta probabilità, dovute agli impatti che hanno formato i crateri Popigai e Chesapeake.
Elio-3. Oltre alle tre anomalie di iridio, la sezione di Massignano registra una concentrazione anomala dell’isotopo elio-3 (3He). Questo isotopo è estremamente raro sulla superficie della Terra
poiché, essendo molto più leggero dell’aria, si è disperso nello spazio interplanetario durante la formazione del nostro pianeta. L’elio-3 è invece abbondante nella materia solare che compone gli
altri pianeti, nelle meteoriti, nelle componenti rocciose delle comete e nel pulviscolo interplanetario. Il contenuto di 3He nelle rocce sedimentarie di Massignano inizia ad aumentare al metro 2 e
raggiunge alcuni picchi di abbondanza, 10 volte superiore alla norma, proprio in corrispondenza degli strati arricchiti in iridio, per poi tornare gradualmente ai valori normali al metro 14. Questa
anomalia di 3He è attribuibile ad un eccezionale flusso di pulviscolo interplanetario costituito da particelle micrometriche. Le dimensioni eccezionalmente piccole di queste particelle impediscono, al
momento del loro ingresso nell’atmosfera terrestre, che esse vaporizzino come al contrario avviene alle micrometeoriti le quali, in una scia luminosa (le stelle cadenti), perdono la loro componente
gassosa. Ecco quindi che queste particelle si depositano delicatamente sulla superficie terrestre o sul fondo marino con il loro carico di 3He ancora integro.
Le anomalie di iridio e di elio-3 riscontrate in una porzione della sezione di Massignano corrispondente ad un intervallo di circa due milioni di anni e la presenza, in varie parti del pianeta, di
numerosi crateri da impatto attribuibili allo stesso periodo geologico, avvalorano significatamene l’ipotesi secondo la quale un bombardamento cometario sia stata la causa principale, diretta o
indiretta, della crisi biologica globale dell’Eocene terminale.
One possible explanation relates to the gradual movement of the continents with consequent climatic and environmental changes on a global scale:
1) Antarctica slowly separated from Australia and South America, becoming an isolated continent. This modified the course of oceanic currents, which began to flow between the continents and kept
circling restlessly around Antarctica.
2) This circum-Antarctic current isolated the continent and kept it from exchanging heat with the rest of the world. Antarctica grew colder and its polar ice cap spread until it reached the ocean.
oA
n
2. La corrente circumantartica isolò termicamente il continente antartico il cui ulteriore raffreddamento permise alla calotta polare di espandersi fino a raggiungere le acque oceaniche.
CRATERI DA IMPATTO
Africa
ico
Popigai
GRADUAL CHANGE
Spinello
Spinel
Shocked quartz. Tiny crystals of a special kind of quartz are found in the iridium-rich layer at meter level 5.6 of this section. This quartz can be recognized under a microscope from its very fine
planar features which are otherwise absent in common quartz. When quartz is suddenly shocked by intense pressure, its individual atoms actually rearrange to form characteristic fine planar
deformation features. Shocked quartz is extremely rare in nature. It is found only in the rocks around nuclear bomb test sites, and in terrestrial rocks shocked by impacts.
Microspherules. The rock melts and vapors produced in the impact explosion condense above the stratosphere to form microscopic glass spherules (less than 1 mm in diameter) called
microtektites and microcrystites. The latter contain tiny crystals of silicate minerals and a partucular nickel-rich iron oxide called spinel. These spherules resettle on the Earth’s surface forming a thin
fallout layer. In the Massignano section, these spherules are found in the iridium-rich, shocked quartz bearing layer at meter level 5.6. Moreover, the same level contains a very high concentration of
sparse nickel-rich spinel micrograins, which probably derived from the break-up of impact spherules in the compacting sediment. Such evidence strengthens the hypothesis that this layer represents
the fallout of a giant extraterrestrial impact explosion.
A SCIENTIFIC CONTROVERSY
Microsferule
Microspherules
The relative importance of meteoritic impacts in the process of bio-ecologic changes at the end of the Eocene compared to global tectonic changes is still not clear. Some scientists agree that
extraterrestrial impacts occurred, but believe that they had no effect on ecologic equilibria of the Earth. Others say that impact timing may not coincide with extinctions, and that other factors, such
as the isolation of Antarctica, were much more important.
There have been many periods of extinction in Earth’s history, but there is disagreement about how and why they occurred. How many extraterrestrial impacts have there been and how important
were they? How rapidly do extinctions occur? The rocks at Massignano are an ideal place for research, which may resolve such controversies.
The relationship between extraterrestrial impacts and extinction seems clearer at the Cretaceous/Tertiary boundary (65 million years ago) when the dinosaurs disappeared along with a multitude of
other marine and terrestrial organisms.
Ancona
Voi sei qui
You are here
Sentiero
Path
Alberi
Trees
s
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Fe Bu
ITINERARIO GEOLOGICO: LA CAVA DI MASSIGNANO
GEOLOGICAL ITINERARY: THE MASSIGNANO QUARRY
La Cava di Massignano
The Massignano Quarry
Prato
Lawn
Voi
siete qui
Stop 1
Affioramenti di roccia
Rock outcrops
IVATA
DA PR
Stop 0
STRA
Formazione - Formation
4
T. cunialensis (7.50)
T. pomeroli (5.00)
G. semiinvoluta (4.80)
T. pisinensis
A. ordinata
decrease in abundance
increasing abundance
and diversity
Genus et sp. ind. 1
D. eocenica
L. presequenta
increase in abundance
0.3
0.1
0.2
+1
(10)
Extraterrestrial
3 He
(10-12cc/g)
0.1
-1 0
(9, 11)
Ir (ppb)
0.70795
d18O d13 C
(8)
87Sr/ 86Sr
0.70790
polarity (5)
chron
stable
isotopes
(‰)
Era: Cenozoic
Ma
(million
years)
35.5
34.5
Series
Epoch
23
21
22
20
19
30
40
N
CO
NER
O
50
Siro
lo
18
12
17
OLIGOCENE
Cfu
20
DEL
ENE
C
GO
OLI CENE
EO
System-Period :
Tertiary-Paleogene
Adi
Aal
10
LE
E
13
Gse
m
PRO
VIN
CIA
Scaglia Variegata
W
16
14
7
11
13
10
6
8
15
not analyzed
NP21
Zones
9
5
4
3
2
1
0
Ssp
E N
E
D. saipanensis
D. barbadiensis
(13.50)
C. kingii (9.95)
C. reticulatum
15
Mps
Legitimocythere
presequenta
(7.20)
Genus et sp. ind. 1
C
BB5
N. truempyi ( LCO) (4.00)
(3.00)
BB4
◆◆
IL TEMPO GEOLOGICO
I geologi suddividono il tempo geologico in Ere, Periodi, Epoche ed Età (o Piani). Queste ultime sono le divisioni unitarie più
brevi del tempo geologico. La maggior parte dei Piani è stata definita sulla base delle comparse e delle scomparse di
organismi prima ancora che fossero applicati metodi di datazione più precisi o alternativi. Le Età sono riferite a "stratotipi". Lo
stratotipo, affioramento roccioso ben esposto e documentato da abbondanti fossili, rappresenta lo standard per la definizione e
il riconoscimento di una determinata Età in tutto il mondo.
Dove si trovano gli stratotipi delle seguenti Età/Piani?
•∑ in Italia: Piacenziano, Messiniano, Calabriano
•∑ in Europa: Ypresiano, Maastrichtiano, Oxfordiano, Westfaliano, Aquitaniano
Le associazioni fossilifere presenti nello stratotipo di un Piano costituiscono la base per effettuare correlazioni temporali relative
tra rocce che affiorano in luoghi diversi e che contengono gli stessi fossili. Tutto questo si basa sulla supposizione che l’età di
questi fossili caratteristici sia la stessa in tutto il mondo. La parte sommitale dello stratotipo di un Piano non corrisponde tuttavia
necessariamente, in termini di età, alla base del Piano successivo. Gli stratotipi che rappresentano Piani o Età successive si
trovano in genere a grandi distanze tra loro, magari in paesi o continenti diversi. Ecco quindi che per definire il limite tra diverse
Età, i geologi devono designare altri affioramenti nei quali i limiti siano ben esposti e documentabili sulla base di diversi criteri
come le variazioni delle specie fossili, le proprietà geofisiche e geochimiche delle rocce, ecc. Questi affioramenti rappresentano
le Sezioni Globali di Stratotipo e di Punto per i vari limiti cronostratigrafici, in altre parole i GSSP.
LO STRATOTIPO DI MASSIGNANO
La sezione di Massignano rappresenta il criterio standard globale, cioè il GSSP, per la definizione del limite tra l’Epoca Eocene
e l’Epoca Oligocene. La promozione di Massignano a GSSP è stata decretata dalla Commissione di Stratigrafia dell'Unione
Internazionale delle Scienze Geologiche nell’ambito del Congresso Geologico Internazionale di Kyoto del 1992. Il limite
Eocene-Oligocene è ubicato in corrispondenza dello strato posto al metro 19 della sezione esposta lungo il fronte di cava ed è
contrassegnato da una piastra metallica circolare. Il limite Eocene-Oligocene è convenzionalmente posto in corrispondenza del
livello di estinzione delle Hantkeninidae, un gruppo di foraminiferi planctonici dal guscio tipicamente provvisto di spine e
presenti nella maggior parte delle rocce marine dell'Eocene terminale.
Le rocce del GSSP di Massignano sono ben preservate e rappresentano un intervallo temporale continuo e completo, privo
quindi di lacune sedimentarie e di interruzioni relative a faglie o a superfici di erosione. Una tale continuità consente di definire
con precisione le caratteristiche litostratigrafiche (relative alla successione di diversi tipi di rocce), biostratigrafiche (relative alla
suddivisione del tempo in base alla presenza o all’assenza di fossili significativi), magnetostratigrafiche (relative alle inversioni
del campo magnetico terrestre), chemiostratigrafiche (relative alle variazioni nel tempo delle caratteristiche chimiche delle
rocce) e geocronologiche (relative alle datazioni radioisotopiche "assolute") del GSSP. La sintesi della stratigrafia integrata del
GSSP di Massignano è riprodotta a lato. Allo scopo di facilitare la sua lettura si forniscono, di seguito, alcuni chiarimenti relativi
ai criteri stratigrafici utilizzati per definire il GSSP.
Litostratigrafia
L'alternanza di strati più o meno calcarei, e quindi più o meno resistenti all’erosione, riflette variazioni cicliche della produttività
del plancton, probabilmente legate a variazioni climatiche. Alcuni strati con un elevato contenuto di argilla non sono altro che
ceneri vulcaniche trasportate dal vento e depositate sul fondo marino. Questi strati contengono abbondanti quantità di biotite,
un minerale vulcanico che si presenta come minuscole lamelle nere e luccicanti. Le due bande rosate presenti nella sezione
sono riconoscibili a scala regionale e rappresentano periodi durante i quali il fondo marino era ben ossigenato. La banda rosata
inferiore è delimitata, alla base, da un sottile livello ricco in biotite e, al tetto, da uno strato da impatto. Questo strato è arricchito
in iridio e contiene microsferule da impatto e microcristalli di quarzo lamellare. L’ultimo strato della banda rosata superiore
marca convenzionalmente il limite tra la Formazione della Scaglia Variegata e la sovrastante Fomazione della Scaglia Cinerea.
Lithology
16
I. recurvus
C. truncanus (2.00)
C.subhaidingerii (1.50)
Stop 2
ADA
CHRONOSTRATIGRAPHY
E O
(9.00)
gray
0
N. truempyi ( LO)
P15
2
1
P16
(21.50)
NP19/20
pinkish
3
C. lazzarii (10.00)
acme E. obruta
NP18
5
Scaglia Variegata
9
gray-green
10
pinkish
11
G. subglobosa increases in abundance
G. index (13.50)
G. luterbacheri (12.90)
13
12
Gyroidinoides and Oridorsalis increase in abundance
C. inflata (15.00)
buliminids loss
P17
bloom of bolivinids
gray-green
Hantkeninidae (19.00)
T. cunialensis
(18.60)
T. cocoaensis
14
7
6
CP16b
"G." tapuriensis (21.00) P18
15
8
Main events
Zones Zones
(7)
(6)
Dynoflagellate
cysts
(3g)
(3e)
CP16a
color
marker
lithology
Formation
16
Zones
C. cookei (23.00)
Scaglia Cinerea
17
(3d)
Main events
Main events
Zones Zones
100
21
19
18
(3c)
Ostracods (3f)
GEOCHRONOLOGY
CP15a
80
22
20
(3b)
Main events
60
m
23
(3a)
CaCO3 %
Calcareous nannofossils
polarity (4)
Benthonic Foraminifera
Planktonic Foraminifera
(11)
CHEMOSTRATIGRAPHY
MAGNETOSTRATIGRAPHY
BIOSTRATIGRAPHY (3)
CP15b
LITHOSTRATIGRAPHY (2)
0.70785
Stop 2
LO STRATOTIPO E PUNTO GLOBALE PER IL ILMITE EOCENE-OLIGOCENE
GLOBAL STRATOTYPE AND SECTION OF THE EOCENE-OLIGOCENE BOUNDARY (1)
STR
Scaglia Cinerea
Biostratigrafia
La sezione è suddivisa in biozone definite dalla comparsa o dalla scomparsa di microfossili caratteristici. La stessa sequenza
di biozone è riconoscibile nelle rocce marine della stessa età e sparse in tutto il mondo,
Polarity
Microfossils
marl/calcareous marl
normal
first
occurrence
marly limestone
uncertain
GSSP marker
biotite-rich
volcaniclastic layer
reverse
impactoclastic layer (9, 10, 11, 12)
last
occurrence
Conversion Formula Ma/age (8,11)
age Ma = 36.53 - (0.15 x m) +
–± 0.4
Magnetostratigraphy
Geologists subdivide geologic time into Eras, Periods, Epochs, and Ages (or Stages). Ages/Stages are the shortest divisions of
geologic time. Many were defined according to the appearances and extinctions of fossilized organisms before there were precise and
accurate dating methods. Stages are defined by, and named after “stratotypes”, which are rock outcrops well exposed and
documented with abundant fossils.
Minute crystals of magnetic minerals such as hematite and magnetite commonly found in the soft mud of the deep sea, tend to
align themselves along the Earth’s magnetic field like tiny compass needles. During the early compaction and cementation of
the sediment, these compass needles remain blocked in the rock recording the magnetic polarity of that particular moment.
The Earth’s magnetic field is not always constant but reverse itself at irregular time intervals. Thus the sediment, layer after
layer, records the Earth’s magnetic field and its reversals. The final result is a magnetic polarity zoning of the sedimentary
sequence with bands of different length having alternating normal polarity (parallel to today’s magnetic field), and reverse
polarity. The magnetic polarity reversals occurs very rapidly and simultaneously all over the world, and therefore constitute a
good relative time correlation tool.
Where are the type outcrops for these Ages?
Minuscoli cristalli di minerali magnetici come l'ematite o la magnetite, comunemente presenti nel fango molle del fondo marino,
tendono ad allinearsi, come fossero piccoli aghi di una bussola, con il campo magnetico terrestre. L’allineamento termina
durante la prima fase di compattazione e di cementazione della roccia: in un certo senso i cristallini di minerali magnetici
“fossilizzano” la polarità magnetica di quel momento. Il campo magnetico terrestre non è costante nel tempo ma ad intervalli
irregolari subisce delle inversioni di polarità. Durante la fase di accumulo, il sedimento registra il campo magnetico terrestre e le
sue inversioni. Il risultato finale è una zonatura magnetica della successione sedimentaria con bande alternate, e di diversa
ampiezza, a polarità normale, cioè parallela al campo magnetico attuale, e inversa. Le inversioni del campo magnetico
avvengono molto rapidamente e simultaneamente sull’intero pianeta e costituiscono pertanto un criterio di correlazione
temporale relativa a scala globale.
• in Italy: Piacenzian, Messinian, Calabrian
• in Europe: Ypresian, Maastrichtian, Oxfordian, Westfalian, Aquitanian
Assemblages of fossil species in a given Stage stratotype are utilized for making relative time correlations among rocks exposed
elsewhere, but containing the same fossils. This is based on the supposition that fossil species have the same age everywhere in the
world. However, the uppermost rock layer in one Stage does not always correspond in time to the very bottom layer of the next Stage.
Stratotypes representing successive Stages/Ages are generally located far away from each other, often in different countries or even
continents. So to define the boundaries between Ages, geologists must choose other outcrops where the boundaries are well exposed
and definable by diverse criteria, such as variations in fossil species, geophysical characteristics, and geochemical properties of the
rocks. These ideal outcrops represent the Global Stratotype Sections and Points (GSSPs) for the various chronostratigraphic
boundaries.
Chemiostratigrafia
THE MASSIGNANO STRATOTYPE
The Massignano section represents the global standard case (GSSP) for defining the boundary between the Eocene and the
Oligocene Epochs. The promotion of Massignano as GSSP was decreeted by the Subcommission on Stratigraphy of the
International Union of Geological Sciences during the International Geological Congress of Kyoto in 1992. The boundary point
is located along the layer at meter level 19 of the section exposed along the quarry face, and it is marked by a circular metal
plaque. This boundary was conventionally chosen at the last occurrence of Hankteninidae, a genus of planktonic Foraminifera
with characteristic spiny tests. These fossils can be found in almost all terminal Eocene marine rocks throughout the world.
The rocks of the Massignano GSSP are well preserved and represent a continuous and complete time interval free of
sedimentary gaps or interruptions caused by faults and erosional surfaces. This continuity allows ready definition of the
lithostratigraphy (the sequence of different rock types), the biostratigraphy (the subdivision of time based on the presence or
absence of particular fossils), the magnetostratigraphy (based on the inversions of terrestrial magnetic polarity), the
chemostratigraphy (chemical variations of the rocks through time), and geochronology (radioisotopic “absolute” dates) of the
layers. A synthetic model of the Massignano GSSP is shown in the graph here on the side. To help in understanding this model
we will now explain the significance of the stratigraphic criteria used to define this section.
Geocronologia
Alcuni minerali contenuti nelle rocce vulcaniche, come la biotite, il sanidino e lo zircone, al momento della loro formazione,
includono nella loro struttura cristallina degli elementi radioattivi come il potassio-40, il rubidio-87 e l’uranio-235. In
conseguenza del loro inesorabile e costante decadimento radioattivo, questi elementi si trasformano nel tempo in altri elementi
non radioattivi: rispettivamente argon-40, stronzio-87, e piombo-207. Diverse tecniche di analisi radioisotopica permettono di
misurare i rapporti tra i nuclidi radioattivi e i loro rispettivi elementi stabili derivati. Il decadimento radioattivo può essere
paragonato al funzionamento di una clessidra che si svuota col passare del tempo. Conoscendo il tempo totale di svuotamento
dell’ampolla superiore, il suo contenuto di sabbia ad ogni istante rapportato all’ampolla inferiore ci da un’indicazione precisa del
tempo trascorso. In modo analogo, i rapporti radioisotopici permettono la determinazione dell’età “assoluta” della roccia. Le
rocce sedimentarie di Massignano contengono numerosi strati ricchi in biotite che, grazie all’analisi radioisotopica, hanno
permesso la datazione “assoluta” degli eventi bio-, magneto- e chemio-stratigrafici al passaggio tra l’Epoca Eocene e l’Epoca
Oligocene
Cronostratigrafia
Il tempo geologico è suddiviso in Ere, Periodi, Epoche ed Età. La sezione di Massignano rappresenta una breve porzione
dell’Era Cenozoica, nella parte media del Periodo Paleogene (o Terziario), a cavallo tra le Epoche Eocene ed Oligocene. Il
limite tra queste due Epoche si trova nella parte terminale del Piano (o Età) Priaboniano. Questo limite cronostratigrafico è stato
definito al metro 19 in corrispondenza della scomparsa delle Hantkeninidae, nella parte superiore del Chron 13R. L’età del
limite Eocene-Oligocene estrapolata dalle datazioni radioisotopiche è di 33.7 –0.3 milioni di anni.
(3g) Brinkhuis and Biffi 1993
(4) Bice and Montanari 1988
(5) Lowrie and Lanci 1994
(6) Odin et al.1988
(7) Montanari et al. 1991
(8) Vonhof et al. 1998
(9) Montanari et al. 1993
(10) Farley et al. 1998
(11) Montanari et al. 1985; Odin et al. 1988; Odin et al. 1991
(12) Clymer et al. 1996; Langenhorst 1996
THE GEOLOGIC TIME
Magnetostratigrafia
L’acqua marina contiene praticamente tutti gli elementi chimici conosciuti in natura. Alcuni sono molto abbondanti, mentre altri
estremamente rari. Il rapporto tra gli isotopi di alcuni elementi può dipendere dalle caratteristiche fisiche dell’ambiente marino
oppure dalle caratteristiche biologiche o anche dalle variazioni dell’intensità del vulcanismo e della tettonica globale. Il guscio
degli organismi fossili contiene questi elementi e i rapporti isotopici riflettono la composizione dell’acqua marina nella quale essi
vivevano. I rapporti tra gli isotopi stabili dell’ossigeno (d18O) e del carbonio (d13C), per esempio, forniscono informazioni relative
alla temperatura delle masse d’acqua e all’abbondanza della materia organica, e quindi alla produttività biologica. Valori elevati
del d18O indicano temperature relativamente basse mentre valori elevati del d13C indicano un’elevata produttività. Le variazioni
del rapporto degli isotopi dello stronzio 87Sr/86Sr riflettono principalmente l’afflusso nell’ambiente marino di materiale
continentale in relazione al materiale prodotto dall’attività vulcanica e idrotermale nelle dorsali medio-oceaniche. I valori assoluti
del rapporto 87Sr/86Sr racchiusi nei gusci degli organismi fossili della stessa età sono gli stessi in tutto il mondo e costituiscono
pertanto un criterio numerico di correlazione relativa molto preciso. La concentrazione di elementi siderofili come l’iridio è legata
all’apporto quasi costante di materiale extraterrestre sulla superficie del nostro pianeta ad opera della continua caduta di
micrometeoriti (le stelle cadenti). Concentrazioni decine o centinaia di volte superiori alla norma testimonierebbero l’impatto di
grandi oggetti extraterrestri contro la superficie della Terra.
References
(1) Premoli Silva and Jenkins 1993
(2) Coccioni et al. 1988; Mattias et al. 1992
(3) Coccioni et al. 1988; Brinkhuis and Biffi, 1993;
Dall'Antonia et al. 2002; Coccioni and Galeotti 2003
(3a) Blow 1969; Berggrenet al. 1985
(3b) Berggren et al. 1995
(3c) Berggren and Miller 1989
(3d) Martini 1971
(3e) Okada and Bukry 1980
(3f) Dall'Antonia et al. 2002
Lithostratigraphy
The alternation of more or less calcareous layers, (i.e., more or less resistant to erosion) reflects a cyclic variation in plankton
productivity that is probably related to climatic changes. Some layers with a high clay content represent volcanic ashes
transported by the wind and deposited on the seafloor. These layers contain abundant biotite, a volcanic mineral that appears
as minuscule, black and shiny flakes. The two pinkish bands in the lower part of the section have a regional recurrence, and
represent periods during which the seafloor was well oxygenated. The lower band is bracketed by a thin biotite-rich clay layer at
the base, and an impact layer at the top that contains an iridium anomaly, impact spherules, and shocked quartz. The top of the
upper, lighter pinkish band marks the lithostratigraphic boundary between the Scaglia Variegata Formation and the overlying
Scaglia Cinerea Formation.
Biostratigraphy
This section is subdivided in biozones according to the first or last occurrence of characteristic microfossil species The same
biozone sequence is recognized in marine rocks of the same age throughout the world.
Chemostratigraphy
Seawater contains practically all the known chemical elements in nature. Some are very abundant, while others are extremely
rare. The relative amounts of some elements can depend upon physical characteristics of the marine environment, such as
temperature and climate; biologic characteristics such as abundance of organic matter; and the intensity of global tectonic and
volcanic activity. The shells of fossil organisms contain elements in isotopic ratios that reflect the sea water composition at the
time of their existence. The oxygen (d18O) and carbon (d13C) isotopic ratios, for instance, are indicators of water temperature
and organic matter content (i.e., biologic productivity), respectively. High d18O values indicate relatively low temperatures,
whereas high d13C values indicate high productivity.
Variations in the strontium isotopic ratio 87Sr/86Sr primarely reflect the input into the sea of continental material with respect to
the material produced by the volcanic and hydrothermal activity along the mid-ocean ridges. The 87Sr/86Srvalues in the shells of
fossils with the same age are the same worldwide, and constitute a means for very precise time correlations.
The concentration of siderofile elements such as iridium, represent the nearly constant rain of extraterrestrial material (i.e.
shooting stars) on the surface of our planet. Concentration tens or hundreds times higher than background suggest impacts of
large extraterrestrial objects against the Earth’s surface, and may have global recurrence.
Geochronology
At the time of their formation, some volcanic minerals such as biotite, sanidine, and zircon, trap within their crystalline structure
radioactive elements such as potassium-40, rubidium-87, and uranium-235. These elements, through a process of radioactive
decay, are transformed into non radioactive “daughter” elements (i.e., argon-40, strontium-87, and lead-207, respectively). The
ratios between the parent radioactive nuclides and the daughter elements can be measured precisely with various analytical
techniques. Radioactive decay is analogous to a hourglass, which empty out with time. Knowing the total time required to empty
out the upper phial, the relative amount of sand in each hourglass phials gives us a precise indication of the time elapsed.
Similarly, radioisotopic ratios can give the “absolute” age of a rock. The sedimentary rocks at Massignano contain numerous
layers rich in biotite which, through radioisotopic analysis, allowed the “absolute” dating of bio-, magneto-, and
chemostratigraphic events through the time interval across the Eocene/Oligocene boundary.
Chronostratigraphy
Geologic time is subdivided into Eras, periods, Epochs and Ages. The Massignano section represents a brief portion of the
Cenozoic Era, in the middle part of the Tertiary (or Paleogene) Period, and across the Eocene and Oligocene Epochs. The
boundary between these two Epochs is located in the uppermost part of the Priabonian Age (or Stage). This boundary is
defined at meter level 19, in close correspondence to the last occurrence of Hankteninidae, in the upper part of Chron 13R.
The age of this boundary, as extrapolated from radioisotopic dates, is 33.7 ± 0.3 million years.
ITINERARI GEOLOGICI DEL PARCO DEL CONERO
GEOLOGICAL ITINERARIES OF THE CONERO PARK
Le Due sorelle
Il Pirolo e le Due Sorelle
The Pirolo and the Two Sisters
Schema stratigrafico del Monte Cònero
e la sequenza de il Pirolo
Il Promontorio de “ll Pirolo” e delle “Due Sorelle".
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MUSEO GEOLOGICO
DIFFUSO DEL
PARCO
DEL CONERO
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Montacuto
Portonovo
Poggio
Massignano
Fonte d'Olio
Camerano
Sirolo
VOI SIETE QUI
Numana
Referenze bibliografiche
Referenze bibliografiche
Coccioni, R., Moretti, E., Nesci, O., Savelli, D., Tramontana, M., Veneri, F. 1 Astracedi M., 1997. Carta Geologica con
Coccioni, R., Moretti, E., Nesci, O., Savelli, D., Tramontana, M., Veneri, F. 1 Astracedi M., 1997. Carta Geologica con
itinerari escursionistici - Parco Naturale del Conero. S.E.L.C.A. , Firenze.
itinerari escursionistici - Parco Naturale del Conero. S.E.L.C.A. , Firenze.
Montanari, A., & Sandroni, P., 1995. Le Rocce del Conero: Una guida geologica del Parco del Conero. Parco NatuMontanari, A., & Sandroni, P., 1995. Le Rocce del Conero: Una guida geologica del Parco del Conero. Parco Naturale del Conero, Sirolo, Aniballi Grafiche S.r.l. Ancona, 63 pp.
rale del Conero, Sirolo, Aniballi Grafiche S.r.l. Ancona, 63 pp.
Taunus
LEGENDA
Sito geologico
Strade principali
Sentieri
Confini del parco
Aree Urbane
3
4 Chilometri
Progetto: Antonietta Raffaelli, Stefano Cavalli e Marco Zannini
Consulenza geologica: Rodolfo Coccioni e Alessandro Montanari - Grafica: PANGEA di Marco Astracedi
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Stratigraphic scheme of the Monte Cònero
and the sequence of the Pirolo
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GessosoSolfifera
Peliti
Euxiniche
The Pirolo and Due Sorelle Promontories
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Il promontorio delle “Due Sorelle” che chiude la parte settentrionale dell’omonima spiaggia è costituito dalle rocce più
antiche affioranti al Monte Cònero e appartenenti della Formazione della Maiolica del Cretacico inferiore (Barremiano,
126-121 milioni di anni fa). Si tratta di calcari biancastri, pelagici, omogenei e a grana finissima, contenenti noduli e liste
irregolari di selce grigia e nera che si intercalano a sottili marne bituminose nerastre.
In mare si osservano gli scogli delle Due Sorelle, due faraglioni calcarei appartenenti alla Formazione della Scaglia Rossa
(di colore bianco in questa località) e separati dalla terra ferma da uno stretto braccio di mare che si è formato in seguito
all’erosione selettiva delle Marne a Fucoidi.
La successione stratigrafica che comprende le formazioni della Maiolica, delle Marne a Fucoidi e della Scaglia Rossa non
è continua ma è interrotta da almeno tre lacune stratigrafiche. Nella parte sommitale della Maiolica si riconoscono
discordanze angolari e deformazioni plastiche degli strati calcarei dovuti a franamenti sottomarini avvenuti quando questi
sedimenti calcarei saturati d’acqua non erano ancora cementati.
Sulla Maiolica poggia la parte basale delle Marne a Fucoidi, costituita da sottili strati di calcari e marne variegate (grigio,
verde, nero, rossastro) per uno spessore complessivo di una decina di metri. Questa unità è attribuibile all’Aptiano inferiore
(da 121 a 119 milioni di anni fa). Nell’ambito di questo intervallo spicca il Livello Selli, un orizzonte scuro, ricco in materia
organica e dello spessore di circa 2 metri. Il Livello Selli è l’espressione sedimentaria - a carattere regionale - dell’Evento
Anossico Oceanico 1a del tardo Aptiano inferiore (120 milioni di anni fa).
Una prima lacuna stratigrafica mette a contatto le Marne a Fucoidi aptiane con due strati calcarei centimetrici attribuibili
all’Albiano superiore (circa 98 milioni di anni fa) e quindi alla Formazione della Scaglia Bianca. Una seconda lacuna mette a
contatto i due livelli dell’Albiano superiore con alcuni strati dello spessore complessivi di 60 centimetri della Scaglia Rossa
turoniana (circa 91 milioni di anni fa), ai quali fanno seguito, dopo una terza lacuna stratigrafica, i calcari biancastri del
Santoniano sommitale (circa 84 milioni di anni fa).
A differenza della classica Scaglia Rossa umbro-marchigiana rappresentata da calcari pelagici tipicamente rosati, la
Scaglia Rossa cretacica del Cònero è costituita da calcari pelagici biancastri e giallastri intercalati a frequenti calcari detritici
(calcareniti) biancastri e dal caratteristico aspetto saccaroide. All’unità santoniana segue il resto della Scaglia Rossa
cretacica che comprende il Campaniano (da 83 a 74 milioni di anni fa) ed il Maastrichtiano (da 74 a 65 milioni di anni fa).
Centro visite del Parco del Conero Via Peschiera, 30 Sirolo (AN) www.parcoconero.it
The “Due Sorelle” - the two sisters - promontory that forms the southern part of the beach is made up of rocks from the
Maiolica Formation dating to the Early Cretaceous (Barremian stage, from 126 to 121 million years ago). This formation is
composed primarily of white, homogenous and very fine-grained pelagic limestone layers, which contain nodules and
irregular beds of gray and black chert. The upper part of the stratigraphic unit is punctuated with thin layers of bituminous
black marls.
Off the promontory you can see the actual Due Sorelle, which are two limestone sharp rocks made up of thick limestone
layers of the Scaglia Rossa Formation (meaning “red scale or flake” despite the white color of this formation and its massive
bedding found in this area) separated from the mainland by a narrow stretch of water. This channel was formed by the
selective erosion of the Marne a Fucoidi Formation - Fucoid Marls -, which is much less resistant to the action of the sea
than the adjacent Maiolica and Scaglia Rossa limestone formations.
The stratigraphic succession extending from the Maiolica (the oldest formation), to the Marne a Fucoidi, to the Scaglia
Rossa (the youngest formation) is well exposed on the Pirolo promontory –which in local dialect means the “nipple”. This
succession is not continuous but is interrupted by at least three stratigraphic gaps. Angular unconformities and plastic
deformation of the limestone layers can be seen in the upper part of the Maiolica. These structures are caused by
submarine slumping that occurred when these sediments were not yet solidified.
Above the Maiolica rests the lowermost part of the Marne a Fucoidi Formation, which is made up of thin layers of
limestone and marls of various colors (gray, green, black, and reddish) with a total thickness of about 10 meters. This unit
dates to the early Aptian (from 121 to 119 million years ago). In this interval the dark Selli Level stands out. This organic-rich
horizon, about 2 m-thick, is the regional sedimentary expression of the Oceanic Anoxic Event 1a dated as late Early Aptian
(120 million of years ago).
The lower part of the Marne a Fucoidi Formation is followed by the first hiatus that leaves this early Aptian unit in contact
with two centimeter thick limestone layers from the late Albian (about 98 million years ago) Scaglia Bianca Formation. A
second hiatus places these two layers from the late Albian in contact with a 60 cm-segment of the Turonian (about 91
million years ago) Scaglia Rossa, and then, after a third hiatus, the white limestone of the late Santonian (about 84 million
years ago).
Whereas the classic Scaglia Rossa of the Umbria-Marche Apennines is a typically pink pelagic limestone, the Cretaceous
Scaglia Rossa at Monte Conero consists of whitish and yellowish pelagic limestones interbedded with a large number of
white calcareous debris beds called “turbiditic calcarenites” which exhibit a typical saccharoidal texture. The Santonian part
of this formation on the Pirolo promontory is made up entirely of thick beds of turbiditic calcarenites containing gray and
white chert nodules. The Santonian unit is followed by the rest of the Cretaceous Scaglia Rossa Formation, including the
Campanian (from 83 to 71 million years ago) and the Maastrichtian (from 71 to 65 million years ago).
Schlier
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Schema stratigrafico del Monte Conero
e la sequenza del Monte dei Corvi
ITINERARI GEOLOGICI DEL PARCO DEL CONERO
GEOLOGICAL ITINERARIES OF THE CONERO PARK
Stratigraphic scheme of the Monte Conero
and the sequence of the Monte dei Corvi
Depositi
di versante
pleistocenici
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Camerano
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Numana
Taunus
LEGENDA
Sito geologico
Strade principali
Sentieri
Confini del parco
Aree Urbane
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The sea cliffs that from Ancona to the Mezzavalle Beach
border the Adriatic coast and abruptly interrupt the gentle
landscape of rolling hills of the Marche region’s hinterland are
made of a succession of stratified marine sedimentary rocks,
mostly marls and limestones, which, with remarkable
continuity, record the evolution of the Protoadriatic sea from
the early Miocene Epoch (about 23 million years ago) to the
early Pliocene Epoch (about 3.5 million years ago). In more
recent geologic times, the seafloor with its stratified sediments
was folded and uplifted during the Appenine orogeny, and
finally emerged from the seas to from the Monte Cònero
anticlinal fold.
From this particular panoramic viewpoint, one can see the
upper part of the stratigraphic succession, which covers the
transition from the Miocene (the easternmost point of the
Monte dei Corvi cliff) to the Pliocene (the Mezzavalle Beach).
Right at the point of the Monte dei Corvi promontory, a bundle
of hard limestone layers contains the boundary between the
Serravallian and the Tortonian stages, corresponding to the
boundary between the Middle and the Upper Miocene. This
rock outcrop has been recently proposed, by the International
Union of Geological Sciences, as Global Stratotype Section
and Point for this interstage boundary.
The coastal cliffs between Ancona and the Mezzavalle
Beach are affected by a strong, yet differentiated phenomenon
of morphologic recession. This is caused by the preferential
sea erosion, coupled with a higher slope instability of softer
clay-rich rock formations compared to more resistant, stable,
and thus less recessive limestone and sandstone units, which,
at the base of the cliff, form here and there natural rocky
barriers controlling the pebbly beach formation and the
off-shore sediment transport and deposition.
The most evident of such natural barriers is the Trave Reef
(trave means beam in Italian), a well-cemented, hardened
marker bed that descends along the southern cliff of Monte
dei Corvi (literally crows mountain) down to the shore,
becoming a natural pier, which stretches out into the sea
along a south-east direction for about 450 m. The Trave bed,
which was deposited some 5.3 million years ago, represents
the top of the Miocene Epoch, and closely coincides with the
boundary between the Messinian and the Zanclean stages. It
is made of a dense alternation of thin, dark gray layers of
calcareous sandstone interbedded with yellowish marly
limestone layers, which also contain a minor siliciclastic
component. The thickness of this marker layer is about 14 m
at the Trave Reef, but it becomes thinner along a north-west
strike until it pinches out near Ancona. The overall color of the
fresh cut rock is dark gray but due to superficial alteration, the
rock takes on a yellow-ochre color, slightly darker in its
uppermost 5 m where calcareous sandstone layers prevail.
This lithologic characteristic allows the subdivision of the Trave
bed into two distinct members: a lower marly member, and an
upper arenaceous member.
The Trave marker bed is overlain by Lower Pliocene clayand silt-rich marls. Detailed biostratigraphic studies have
shown that there is a time gap (a hiatus) near the
Miocene-Pliocene boundary. Therefore, the contact between
the Trave and the overlying Pliocene sediments represents
what geologists call a paraconformity.
A few hundred meters to the south of the Trave Reef, the
stratigrafic succession is interrupted by a reverse fault, which
is exposed just below the crest of the cliff. Along the
Mezzavalle Beach, at the foot of the cliff, this fault is evidenced
by an outcrop of laminated and locally coarsely crystallized
gypsum, which represents the Messinian Gessoso-Solfifera
Formation on the hanging wall of the fault, in direct contact
with the Pliocene silty marls of the fault’s foot wall.
The efficient erosional action of the sea on these relatively
soft and unstable marly and clay-rich Pliocene rocks has
caused the morphological embayment of the Mezzavalle
Beach. The foot of the cliff is separated from the sea by a long
pebbly beach. The pebbles, mostly made of limestone and
chert, are derived from the Cretaceous and lower Tertiary
limestone formations of the Monte Cònero promontory, which
protrudes onto the Adriatic Sea just a few kilometers to the
south-east of Mezzavalle.
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Il tratto di falesia che lungo la costa adriatica si estende tra
Ancona e la spiaggia di Mezzavalle e che interrompe
bruscamente la dolce morfologia collinare tipica dell’entroterra
marchigiano è costituito da una successione di rocce marine
stratificate rappresentate essenzialmente da marne e calcari.
Queste rocce registrano, con straordinaria continuità,
l’evoluzione del Protoadriatico dal Miocene inferiore (circa 23
milioni di anni fa) al Pliocene inferiore (circa 3.5 milioni di anni
fa). In tempi geologici più recenti, durante l’orogenesi
appenninica, il fondo marino con i suoi sedimenti stratificati si
piegò, si sollevò ed emerse dal mare formando la piega
anticlinalica del Monte Cònero.
Da questo particolare punto di osservazione è possibile
prendere visione della parte superiore della successione
stratigrafica che comprende la transizione dal Miocene (punto
più occidentale della falesia di Monte di Corvi) al Pliocene
(spiaggia di Mezzavalle). Proprio in corrispondenza della
punta del promontorio di Monte dei Corvi, un orizzonte
costituito da alcuni strati calcarei contiene il limite stratigrafico
tra il piano del Serravalliano e quello del Tortoniano che
corrisponde anche al limite tra il Miocene medio e il Miocene
superiore. Questa succesione stratigrafica è stata
recentemente proposta dall’Unione Internazionale delle
Scienze Geologiche quale Stratotipo per il limite
Serravalliano-Tortoniano.
La falesia costiera tra Ancona e la spiaggia di Mezzavalle è
caratterizzata da un arretramento marcato ma differenziato a
causa della presenza di strati resistenti come calcari ed
arenarie, dunque meno erodibili rispetto alle adiacenti marne
e argille. Questi strati più resistenti costituiscono una sorta di
barriere naturali che contrastano l’azione erosiva del mare e
controllano la formazione della spiaggia ghiaiosa.
La barriera naturale più evidente da questo punto di
osservazione è lo "Scoglio del Trave" costituito da un’orizzonte
ben cementato e indurito che, scendendo lungo il versante
meridionale del Monte dei Corvi, si protende isolato in mare
per circa 450 m. L'orizzonte del Trave è attribuibile alla parte
sommitale dell’Epoca Miocene (circa 5.3 milioni di anni fa). Più
esattamente la sua età corrisponde al limite tra il piano
miocenico del Messiniano ed il successivo piano pliocenico
dello Zancleano. L’orizzonte del Trave è costituito da una fitta
alternanza di sottili strati arenaceo-siltosi grigio-scuri e di strati
calcareo-marnosi giallastri con una certa componente
silicoclastica e abbondanti resti fossili di molluschi. Lo
spessore di quest’orizzonte è di circa 14 m in corrispondenza
dello Scoglio del Trave. Questo spessore si assottiglia
procedendo verso nord-ovest, fino a scomparire completamente nei dintorni di Ancona. Il colore d'insieme della
roccia fresca è il grigio scuro ma, per effetto dell'alterazione
superficiale, esso diviene giallo-ocra, con tonalità più scure
nei 5 m sommitali a causa della prevalenza di livelli arenacei.
Queste caratteristiche litologiche permettono di suddividere
l’orizzonte del Trave in due parti distinte: una inferiore
marnoso-calcarenitica ed una superiore calcareniticomarnosa.
Sull’orizzonte del Trave poggiano le marne argillose e siltose
del Pliocene inferiore. Studi biostratigrafici di dettaglio hanno
dimostrato che esiste una lacuna stratigrafica in prossimità del
limite Miocene-Pliocene. Di conseguenza, il contatto tra
l’orizzone del Trave ed i sovrastanti sedimenti pliocenici
rappresenta una paraconcordanza
Poche centinaia di metri più a sud dello Scoglio del Trave, la
successione stratigrafica è interrotta da una faglia inversa che
è chiaramente visibile al di sotto della cresta della falesia.
Lungo la Spiaggia di Mezzavalle questa faglia è messa in
evidenza da un affioramento di gessi messiniani che vengono
dislocati e messi a diretto contatto con le marne siltose
plioceniche.
La presenza di rocce marnose e argillose poco resistenti
all'erosione ha determinato l'ampia rientranza morfologica alla
quale corrisponde la spiaggia di Mezzavalle. La falesia è
bordata alla base da una spiaggia ghiaiosa alimentata
prevalentemente dalle rocce carbonatiche che costituiscono, a
sud-est, il nucleo dell'anticlinale di Monte Cònero.
S.P. Cameranense
Il Trave e il Monte dei Corvi
The Trave and Monte dei Corvi
MUSEO GEOLOGICO
DIFFUSO DEL
PARCO
DEL CONERO
Panoramica dei terreni mio-pliocenici e dello Panoramic view of the Miocene-Pliocene cliffs
and the Trave Reef
Scoglio del Trave
Referenze scientifiche – Scientific references
Cleaveland, L.C, et al. 2002, Geology, 30, 931-934;
Coccioni, R. & Galeotti, S., 1995, Paleopelagos, 5,
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Geologia., 56, 55-78; Gillette, S., 1969, Giornale di
Geologia, 5, 69-1000; Hilgen F.J., et al., 2003,
Paleogeography, Paleoclimatology, Paleoecology,
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Montanari, A., et al., 1997, Developments in
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C, & Radrizzani, S., 1972, Bollettino del Servizio
Geologico d'Italia, 53, 71-200.
Referenze divulgative, itinerari e guide – Popular
science references, itineraries and guides
Coccioni, R., et al. 1997. Carta Geologica con
itinerari escursionistici - Parco Naturale del
Conero. S.E.L.C.A. , Firenze; Coccioni, R., et al.,
1994. Guide Geologiche Regionali, Appennino
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cura della), BE-MA Editrice, 7/1, 207-218;
Coccioni, R., & Moretti, E., 2001, Guide
Geologiche Regionali, Appennino umbromarchigiano. Società Geologica Italiana (a cura
della), BE-MA Editrice, 7/2, 86-88 e 89-91;
Montanari, A., & Sandroni, P., 1995. Le Rocce del
Conero: Una guida geologica del Parco del
Conero. Parco Naturale del Conero, Sirolo, Aniballi
Grafiche S.r.l. Ancona, 63 pp.
Rossetti, G. & Montanari, A., 2001. Balla con la
Terra: musica geofonica dalla stratigrafia
dell’Appennino Umbro Marchigiano, libro con CD
audio, Osservatorio Geologico di Coldigioco,
Depositi Editoriali Fagnani, Ancona, 57 pp.
Rossetti, G. & Montanari, A., 2004. Dances with
the Earth: geophonic music from the stratigraphic
record of central Italy. Book with audio CD,
Presses de l’Ecole des Mines de Paris, 87 pp.
Progetto: Antonietta Raffaelli, Stefano Cavalli e Marco Zannini
Consulenza geologica: Rodolfo Coccioni e Alessandro Montanari
Grafica: PANGEA di Marco Astracedi
Centro visite del Parco del Conero Via Peschiera, 30 Sirolo (AN)
www.parcoconero.it

Ecologia e Pedologia 2 A - IIS Costa Azara Sorgono

il signor OVIDIO SCARPA OVIDIO SCARPA, I1SCL di

Geologia II - Università della Calabria

Con il Prof. PIERLUIGI ASCHIERI - ASD Karate Kai Civitanova Marche

V B - IISS Nicolò Palmeri

Programma - PON GAS Ambiente

24/ 25/ 26 OTTOBRE - WEEK END NORDIC WALKING:

Contenuti Minimi Formativi - Ordine dei Geologi della Lombardia

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