Rodolfo Carosi - Geologi in Antartide

		Rodolfo Carosi

I geologi e l'Antartide

Testo e foto a cura di:
Rodolfo Carosi*, Marco Meccheri** & Piero Carlo Pertusati*
* Università di Pisa, Dipartimento di Scienze della Terra, via S. Maria, 53, 56126 Pisa
** Università di siena, Dipartimento di Scienze della Terra, via del Laterino, 8, 53100 Siena

Veduta aerea del ghiacciao "O'Kane", Terra Vittoria Settentrionale. Sullo sfondo il vulcano Mount Melbourne, alto 2700 m.	Come per tutte le altre linee di studio (biologia, fisica dell'atmosfera, climatologia, astrofisica ecc.), I'interesse generale dei geologi è quello della ricerca finalizzata alla conoscenza sempre più dettagliata di questo ambiente molto speciale. L'attività di ricerca si svolge nel rispetto degli accordi internazionali previsti dal cosiddetto Patto Antartico, che prevede di "utilizzare" I'Antartide come un grande laboratorio senza interessi di tipo economico o militare seguendo progetti scientifici nazionali ed internazionali approvati dallo SCAR (Scientific Committee for the Antarctic Research) che è l'ente scientifico mondiale che esamina e approva i programmi di studio in Antartide.
In particolare, i ricercatori che s'interessano alle Scienze della Terra si dedicano allo studio del continente antartico così come oggi lo vediamo: una vasta area emersa (più grande dell'Europa) ricoperta quasi totalmente da ghiaccio, ma sotto al quale, contrariamente a quanto avviene nell'Artide, esistonorocce che in numerosi punti emergono dal ghiaccio stesso, sono cioè "in affioramento", soprattutto lungo le zone periferiche del continente e in corrispondenza delle fasce montuose.
Scopo di queste ricerche è il tentativo di capire attraverso quali processi geologici l'Antartide abbia acquisito la sua attuale configurazione e di ricostruire la storia dell'Antartide più indietro possibile nel tempo. E' una storia molto lunga, come per altri continenti della crosta terrestre; essa rimane registrata nella costituzione e struttura delle rocce, molte delle quali contengono testimonianze di avvenimenti geologici attuatisi in tempi precedenti il Paleozoico, cioè oltre 570 milioni di anni fa, quando l'Antartide non esisteva ancora come continente a sé stante e non era ricoperto da ghiacci. Anche questi ultimi hanno subito un'evoluzione piuttosto lunga da quando hanno iniziato a formarsi circa 30-35 milioni di anni fa: la loro storia è oggetto di studi di grande dettaglio da parte dei glaciologi e dei paleoclimatologi, che ottengono dalle analisi dei ghiacci informazioni preziose sulle modificazioni del clima sulla superficie terrestre durante gli ultimi milioni di anni.		Affioramento di rocce metamorfiche lungo il ghiacciaio Priestely
L'attività dei geologi italiani si è sviluppata attraverso quindici spedizioni realizzate nell'ambito del Progetto Nazionale di Ricerche in Antartide (PNRA) a partire al 1985. La zona di studio su cui sono state concentrate le ricerche è la porzione settentrionale della Terra Vittoria(Northern Victoria Land), un'estesa regione che si affaccia sulla costa occidentale del Mare di Ross (Ross Sea), proprio a sud della Nuova Zelanda. La Terra Vittoria ha una morfologia assai movimentata, con vallate occupate da ghiacciai imponenti lunghi più di 250 chilometri e larghi decine, separate da dorsali e alte montagne che possono superare i 4000 metri (Mount Minto, 4163 metri).
Scorcio panoramico della catena transantartica nella Terra Vittoria Settentrionale	La Terra Vittoria Settentrionale è la terminazione verso l'Oceano Pacifico di uno dei maggiori sistemi montuosi della crosta terrestre, le Montagne Transantartiche (Transantartic Mountains), che corrono dall'Atlantico al Pacifico per una lunghezza di oltre 3000 chilometri. La Terra Vittoria settentrionale è ricca di affioramenti. Le conoscenze più o meno approfondite sulle varie rocce permettono di delineare con sempre maggior precisione la storia di questa parte delle Montagne Transantartiche.
In sintesi e tralasciando l'evoluzione pre-paleozoica, questa storia si è sviluppata attraverso tre principali eventi geologici: nel Paleozoico inferiore e medio, cioè circa tra 570 e 470 milioni di anni fa, si è realizzato un processo che ha prodotto una catena di montagne, nota in letteratura scientifica come Orogene di Ross, frammenti della quale si trovano attualmente in Nuova Zelanda, Tasmania, Australia e forse in Africa meridionale e America meridionale.
Successivamente l'Orogene di Ross, a partire da circa 300 milioni di anni fa, ha subito un sollevamento generalizzato accompagnato da erosione in ambiente subaereo, che ha smantellato quasi completamente questa catena di montagne ed ha portato ad affiorare anche le sue parti più profonde. Sulla superficie di erosione, denominata Kukri Peneplain, cioè un'area continentale completamente spianata, si sono prima deposte delle arenarie (originarie sabbie) di ambiente fluvio-lacustre del Permiano e Triassico (280-220 milioni di anni fa), ricche di resti fossili vegetali e animali (in particolare rettili).		Frammento di roccia (arenaria) con una piccola impronta fossile di Trilobite (fossile marino) di 500 milioni di anni fa circa, ritrovato da P. Pertusati durante l'ultima spedizione in Antartide (XVI) nell'alto Mariner Glacier. La scala è in centimetri.
Basamento di rocce metamorfiche nell'alto Priestley Glacier, con al di sopra della superficie di erosione (conosciuta come Penepiano di Kukri) le arenarie Beacon (colore giallo ocra) e le lave basaltiche del Giurassico in colore grigio scuro. La montagna si chiama Shafer Peak ed è alta 3600 metri. Disegno schematico illustrante i rapporti tra il basamento e la sua copertura nella Terra Vittoria (modificato da R. Casnedi e B. Lombardo 1992, Le Scienze)	Nel Giurassico, intorno a 180-170 milioni di anni fa, è iniziata una poderosa attività magmatica di tipo effusivo che ha determinato il formarsi di espandimenti lavici molto spessi e soprattutto di grande estensione. L'insieme delle rocce profondamente deformate che costituivano un'antica catena di montagne (I'Orogene di Ross) al di sotto della superficie d'erosione di Kukri, viene indicato come "basamento"; I'insieme delle rocce, per lo più con giacitura tabulare cioè suborizzontali, che si sono deposte su questa catena spianata viene indicato come "copertura". I materiali sedimentari e vulcanici della copertura e soprattutto i fossili terrestri in essi contenuti compaiono anche in altri continenti, come America meridionale, Africa sud-orientale Australia e India, e sono una prova inconfutabile che, prima della dispersione dei continenti nella loro posizione attuale, questi dovevano far parte di un unico supercontinente chiamato PANGEA, che viene poi a suddividersi in un supercontinente settentrionale detto Laurasia e uno meridionale chiamato Gondwana, del quale l'Antartide faceva parte. Laurasia e Gondwana erano separati da un mare molto esteso, chiamato Tetide.
Poi c'è un lungo "vuoto di memoria": infatti nella Terra Vittoria Settentrionale non sono state rintracciate rocce che ne documentino la storia geologica nell'intervallo di circa 140 milioni di anni corrispondente a Cretaceo, Paleocene ed Eocene. Eppure è in questo intervallo di tempo che si verifica il capitolo più recente della nostra storia:
In arancione è rappresentato l'orogene andino, in arancione nella figura di sinistra e verde nella figura di destra l'orogene di Ross, in giallo chiaro sono rappresentati gli orogeni precambriani (più antichi di 500 milioni di anni).		Esso è caratterizzato dallo smembramento del Gondwana e dal successivo allontanarsi dei vari frammenti continentali Africa, Australia, India e America meridionale.
E' in questo intervallo che si delinea l'attuale configurazione geografica, con lentezza ma costante progressione, in particolare l'Antartide e l'anello oceanico che lo circonda. Nella Terra Vittoria Settentrionale le testimonianze più evidenti di questo atto sono documentate dai sedimenti raccolti sul fondo del Mare di Ross che ne indicano, attraverso il contenuto fossilifero, l'età di apertura, dal progressivo innalzamento del vecchio Orogene di Ross e della sua copertura di sedimenti e vulcaniti, sollevamento che determina l'attuale catena transantartica (è da sottolineare che la "catena transantartica", anche se in parte coincide con quello che era l'Orogene di Ross, è molto più recente e quindi ha una storia geologica del tutto indipendente). Questo terzo atto è documentato da un progressivo innalzamento del vecchio Orogene di Ross e della sua copertura di sedimenti e vulcaniti, sollevamento che determina l'attuale catena delle Montagne Transantartiche. Il sollevamento della catena transantartica è accompagnato da una rinnovata attività vulcanica attraverso numerosi apparati grandi e piccoli. Questo vulcanismo è iniziato nel Terziario (Oligocene, circa 30-28 milioni di anni fa) ed è parzialmente ancora attivo, sotto forma di attività fumarolica in Northern Victoria Land, con attività eruttiva nei vulcani più meridionali (Mount Erebus).

Come si svolge il lavoro dei geologi?
La principale fonte dei dati è l'osservazione diretta delle rocce. Per questo i geologi visitano il maggior numero possibile di affioramenti e descrivono le rocce che li costituiscono soprattutto per ciò che riguarda il tipo (rocce magmatiche, sedimentarie o metamorfiche), la composizione media e le strutture che vi si riconoscono.		Il Geologo Pertusati al lavoro durante la XVI spedizione su una parete di roccia lasciate scoperte da un ghiacciaio
Stralcio di una carta geologica dell'Antartide alla scala 1:250.000 (Foglio Mount Murchison,< di Capponi G., Meccheri M. & Pertusati P.C., 1997).	I litotipi (diversi tipi di rocce) costituenti i vari affioramenti vengono riportati su una carta topografica, per avere un riferimento riguardo la loro disposizione, così da costruire un abbozzo di carta geologica. In generale questa parte di lavoro è nota come rilevamento geologico-strutturale di campagna.
Se le aree investigate sono prossime alla base italiana, gli spostamenti avvengono dalla base stessa con rientro in giornata; se invece sono lontane dalla base (oltre 100-200 chilometri) vengono allestiti dei campi mobili costituiti da tende, della durata media di 20 giorni.		Atterraggio di un elicottero neozelandese di supporto alla spedizione italiana sulla cima di una montagna a circa 100 km dalla base italiana.
In volo con l'elicottero lungo uno dei maggiori ghiacciai della Terra Vittoria Settentrionale, il Priestley Glacier	Questo lavoro è molto avvantaggiato dall'uso di mezzi moderni, soprattutto dell'elicottero, che permette di spostarsi da un affioramento all'altro in pochi minuti scavalcando aree ghiacciate. L'attraversamento di queste con mezzi normali (slitte trainate da cani e motoslitte), come si faceva fino a non molto tempo fa, impegnava duramente i ricercatori per delle settimane con l'aggravante del pericolo dei crepacci nascosti.
Altri dati importanti, almeno quanto quelli di campagna, derivano dall'analisi petrografica delle rocce. Per eseguirla, da ogni affioramento visitato vengono raccolti numerosi campioni delle varietà litologiche (raramente un affioramento è fatto da un solo tipo di roccia), su ciascuno dei quali viene scritta una sigla (data, numero progressivo del campione in quel giorno, sigle dei geologi). Nel corso dell'ultima spedizione sono state raccolte quasi due tonnellate di campioni di rocce, che verranno portati in Italia con la nave Italica.		Campioni di rocce, classificati e deposiati in apposite casse pronti per essere portati in Italia
Una volta in Italia, dal campione viene ottenuta una sezione sottile, cioè una "fetta" di roccia di spessore intorno a 40-60 millesimi di millimetro, che poi viene esaminata al microscopio. Quest'analisi permette di riconoscere tutti i minerali che costituiscono la roccia e di fare precise valutazioni su almeno una parte della sua storia geologica. Non solo, permette anche di controllare la correttezza delle osservazioni di campagna e di mettere a nudo problemi rimasti senza soluzione (ce ne sono quasi sempre!). Questa è una fase di lavoro essenziale, attraverso la quale i geologi confermano o modificano i dati già acquisiti, perfezionano la carta geologica e impostano le attività da svolgere nelle future spedizioni.
Sezione sottile (circa 30 micron di spessore) di una roccia metamorfica (fillade) proveniente dall'alto Priestely Glacier fotografata al microscopio e ingrandita circa 50 volte. Il minerale marroncino al centro è una mica (biotite).	Di solito vengono eseguite anche analisi più sofisticate per ottenere composizione chimica delle rocce, valori di temperatura e pressione alle quali esse si sono formate e determinazioni sul contenuto fossilifero di rocce sedimentarie per stabilire la loro età relativa (in una successione di strati uno strato è più antico di quello sovrastante e più recente di quello sottostante). Recentemente vengono determinate anche le età radiometriche di rocce magmatiche e metamorfiche attraverso complicate analisi chimico-fisiche che permettono di definire queste età in valore numerico (una volta si parlava di "età assoluta").
Per esempio, un granito (roccia magmatica intrusiva) può avere un'età radiometrica di 530+/-8 milioni di anni. Il granito su cui è costruita la base iltaliana ha una età di circa 460 milioni di anni. Anche se nelle grandi linee la storia della Terra Vittoria Settentrionale è stata definita, il lavoro di ricerca continua per approfondire i numerosi aspetti particolari ancora irrisolti. Per quasi tutte le rocce studiate non è certo un lavoro semplice, né veloce, e per molte di esse non tutti i quesiti hanno ancora una risposta: I'attività è in progress, come si usa dire! I risultati man mano raggiunti vengono presentati e discussi in congressi organizzati dalle nazioni che partecipano alle ricerche in Antartide e vengono eventualmente pubblicati, dopo il vaglio di un comitato scientifico, su riviste nazionali e intrernazionali. Uno degli obiettivi prefissati fin dalle prime spedizioni è stata la realizzazione di carte geologiche della Northern Victoria Land utilizzando i fogli della carta geografica in scala 1:250000 dell'USGS (United States Geological Survey). Attualmente e in collaborazione con i geologi del programma tedesco di ricerche in Antartide, sono in fase di completamento e stampa otto fogli della carta suddetta in versione geologica, nei quali sono sintetizzate le conoscenze più aggiornate della geologia della Victoria Land settentrionale. Queste carte per conto del Ministero dellUniversità e della Ricerca Scientifica e Tecnologica, e saranno disponibili presso il Museo Nazionale dell'Antartide - Sezione di Scienze della Terra (Siena).

Per ulteriori informazioni:
Prof. Rodolfo Carosi: carosi@dst.unipi.it Prof. Piero Carlo Pertusati: pertusati@dst.unipi.it Prof. Marco Meccheri: meccheri@unisi.it		la pagina dei LINK!