Micropaleontologia

Che cos’è la Micropaleontologia?

La Micropaleontologia è la disciplina che studia fossili di dimensioni comprese tra pochi millesimi di millimetro e qualche centimetro, chiamati Microfossili.

Cosa sono i microfossili?

I microfossili  sono un gruppo eterogeneo di fossili di dimensioni comprese tra pochi micron (come o più piccoli dei granuli della polvere) e qualche centimetro appartenenti ad organismi del mondo vegetale ed animale, sia estinti che viventi.

Quali  tipi di microfossili ?

I principali gruppi di microfossili  sono gusci e parti di organismi marini e di acqua dolce unicellulari ( protisti: Foraminiferi , Nannoplancton Calcareo, Diatomee, ecc.), pluricellulari (Ostracodi, Conodonti). A questi si associano anche prodotti dell’attività delle piante terrestri (Pollini, Spore) che sono oggetto di studio della Palilnologia.

Dove si trovano?

Si trovano nelle rocce sedimentarie marine e lacustri, di cui sono spesso la componente principale come nel caso delle Diatomiti, delle rocce calcaree che formano le  bianche scogliere di Dover e di quelle che furono usate  per ricavare i blocchi per la costruzione delle Piramidi.

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A cosa servono?

Sono uno strumento importante per correlare e determinare l’età relativa delle rocce sedimentarie (biostratigrafia, biocronologia) che li contengono, e per ricostruire le condizioni paleoclimatiche e paleoecologiche al tempo della loro deposizione (paleoclimatologia).

Perché si usano i microfossili?

I microfossili sono molto utili per gli scopi della micropaleontologia applicata, perché hanno un’ampia diffusione geografica, sono abbondanti  nei sedimenti e nelle rocce di tutti gli ambienti marini e lacustri;  hanno dimensioni ridotte per cui tendono ad essere meglio conservati, inoltre  bastano pochi grammi di sedimento per ottenerne grandi quantità.

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Campione di roccia per lo studio di Nannofossili calcarei (Foto: Antonio Cascella)

Come si studiano?

Lo studio dei microfossili avviene al microscopio attraverso l’analisi di preparati micropaleontologici. Si usano microscopi  binoculari  a luce riflessa (per foraminiferi, ostracodi), a luce trasmessa (per studiare vetrini e sezioni sottili di roccia per  foraminiferi, nannofossili calcarei, diatomee, pollini) e al microscopio elettronico a scansione. Tuttavia anche le normali lenti di ingrandimento permettono il riconoscimento di alcuni  microfossili (foraminiferi, ostracodi) e sono utilizzate durante il lavoro di campagna per individuare livelli fossiliferi.

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Quali sono i tipi di preparati che si usano per lo studio al microscopio?

I preparati micropaleontologici utilizzati sono: residui di lavaggio (per studiare esemplari isolati foraminiferi, ostracodi, conodonti ), vetrini (per lo studio di nannofossili calcarei, diatomee) e sezioni sottili di roccia (per lo studio di foraminiferi, talvolta pollini e spore).

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Fasi della preparazione di vetrini (smear slides) per lo studio dei nannofossili calcarei, presso il laboratorio di micropaleontologia dell’INGV

I Foraminiferi

I foraminiferi sono protozoi unicellulari, per lo più marini, provvisti di un guscio calcareo (o arenaceo) che si conserva allo stato fossile. I foraminiferi viventi sono sia planctonici ( vivono nella colonna d’acqua trasportati dalle correnti), che bentonici (vivono attaccati al fondo del mare, alle alghe, o infossati nei primi centimetri di sedimento). Hanno dimensioni comprese tra 100 micron e qualche cm. Costituiscono insieme ai nannofossili calcarei il gruppo fossile più abbondante. Questi microrganismi fecero la loro comparsa nel Cambriano (circa 540 milioni di  anni fa) e sono attualmente diffusi in tutti gli ambienti marini e tutte le latitudini. In alcune aree geografiche ed intervalli geologici, i loro gusci si sono accumulati in quantità tale da formare imponenti spessori di rocce, assumendo importanza litogenetica (per esempio i calcari a Nummuliti utilizzati per la costruzione delle piramidi). Anche attualmente, i sedimenti che si depongono in molte aree oceaniche sono formati da gusci di Foraminiferi.

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Foraminiferi fotografati al microscopio elettronico (foto: Sergio Bonomo)
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Foraminiferi fotografati al microscopio elettronico (foto: Sergio Bonomo)

I Nannofossili calcarei

I Nannofossili calcarei sono i resti fossili del Nannoplancton calcareo, ovvero di alghe marine planctoniche unicellulari, i Coccolitoforidi, dotate di un esoscheletro calcareo che si conserva allo stato fossile. Le dimensioni  di questi microfossili sono davvero microscopiche essendo comprese tra 2 e 30 micron. Questi microrganismi comparvero nei mari del Trias superiore (intorno a 220 milioni di anni fa)  e sono attualmente diffusi in tutti gli ambienti marini. In alcune aree geografiche ed intervalli geologici, i loro gusci si sono accumulati in quantità tale da formare imponenti spessori di rocce (per esempio le scogliere di Dover). Attualmente i fanghi oceanici sono formati dall’accumulo di gusci e frammenti di  Nannoplancton calcareo e Foraminiferi.

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Coccosfera e coccoliti di Emiliania huxleyi, specie vivente più abbondante, fotografati al microscopio elettronico, SEM (foto: Sergio Bonomo);
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Coccosfera e coccoliti di Emiliania huxleyi fotografati al microscopio ottico a luce trasmessa a nicol incrociati, a 1250 ingrandimenti ( foto: Antonio Cascella)
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Nannofossili calcarei  rinvenuti in rocce dell’Eocene Inferiore / Medio, circa 48 Ma (foto: Antonio Cascella)

Le Diatomee

Le diatomee sono le più abbondanti alghe unicellulari, di ambiente marino e continentale,  dotate di un esoscheletro siliceo. Le dimensioni sono comprese tra 10 e 200 micron. Comparvero nel Cretacico inferiore (circa 140 milioni di anni fa) e sono attualmente diffuse in ambienti marini e lacustri. In alcune aree geografiche ed intervalli geologici, i loro gusci si sono accumulati in quantità tale da formare imponenti spessori di rocce chiamate Diatomiti.

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Diatomee rinvenute in sedimenti di mare profondo dell’Antartide, fotografate al microscopio ottico a luce trasmessa a nicol paralleli, a 600 ingrandimenti (Foto: Antonio Cascella).

Cos’è la Biostratigrafia?

La biostratigrafia è la disciplina che studia la distribuzione dei fossili nel tempo e nello spazio al fine di correlare le rocce sedimentarie che li contengono. Essa si fonda sul principio dell’irreversibilità dell’evoluzione, in base al quale ogni specie è vissuta solo ed esclusivamente in un certo intervallo di tempo geologico, dalla sua comparsa fino all’estinzione. Suddivide ed organizza una successione di sedimentaria  in unità biostratigrafiche, le biozone, che rappresentano insieme di strati definiti e caratterizzati dal loro contenuto in fossili.

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Figura ridisegnata da “ Le scienze della Terra – I materiali della Terra solida – Alfonso Bosellini – Italo Bovolenta editore, 2012”. Elaborazione grafica di Patrizia Pantani.

Cos’è una Biozona?

La biozona è l’unità fondamentale della biostratigrafia, ed è un corpo roccioso definito o caratterizzato sulla base del suo contenuto fossilifero. I limiti (superiore ed inferiore) della biozona sono definiti da bioorizzonti.

Cos’è un bioorizzonte?

Il bioorizzonte è  una superficie, o interfaccia, attraverso la quale si manifesta un cambiamento significativo e riconoscibile nei caratteri biostratigrafici. Questo cambiamento è  identificato da un evento (bioevento) nella storia evolutiva del gruppo fossile considerato, come  per esempio la prima presenza o l’ultima presenza di una particolare specie (fossile guida).

Fossili guida

I fossili guida (o marker) sono fossili essenziali per la biostratigrafia e  la datazione relativa delle rocce sedimentarie che li contengono. Essi devono soddisfare alcuni requisiti come: appartenere ad organismi che hanno avuto una rapida evoluzione (cioè sono comparsi e si sono estinti in un  breve periodo di tempo); essere abbondanti, facili da rinvenire, facili da riconoscere,  avere un’ampia distribuzione geografica in modo da consentire la correlazione di rocce sedimentarie di aree geografiche anche molto distanti. Tra i fossili guida più conosciuti ci sono ad esempio i trilobiti e i graptoliti (usati per la biostratigrafia del Paleozoico), gli ammonoidi (usati perlopiù per la datazione relativa delle rocce del Mesozoico), i foraminiferi e i nannofossili calcarei (essenziali nella biostratigrafia del Cenozoico).

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