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Rend. Online Soc. Geol. It., Vol. 18 (2012) - (DOI 10.3301/ROL.2011.65)

Oxygen isotope composition of continental carbonates as proxy for the reconstruction of the hydrological changes over the Mediterranean basin during the Holocene

G. Zanchetta (*)

 

(*) Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Pisa. Via S. Maria 53 56126 Pisa.

zanchetta@dst.unipi.it


Abstract

Since its beginning the stable isotope geochemistry supplied one of the most powerful tools for the reconstruction of paleoclimate. Starting from the late sixty oxygen isotope composition of carbonate precipitates (e.g. lacustrine marls, speleothems, tufa) was also used for the reconstruction of past hydrological conditions over the continents. In particular, isotopic records obtained from the Mediterranean region indicate that the Early - Middle Holocene was substantially characterised by wetter conditions. In details, some caves of Central Italy and Eastern Mediterranean indicate that the wettest phase was comprised between ca 9-7 ka. Oxygen isotopic record seems to indicate a second half of the Holocene characterised by drier conditions. Over this long term trend there is a more complex pattern of isotopic oscillations, which suggest the presence of climatic instabilities at millennia to centennial scale. Some of them seem to be common at the scale of the whole Mediterranean basin but the relatively low number of highly resolved, well dated, isotopic record do not allow detailed correlations.


KEY WORDS: stable isotopes, paleoclimatology, Mediterranean basin, Holocene.


Riassunto esteso

La composizione isotopica dell’ossigeno dei carbonati continentali come “proxy” delle variazioni del regime idrologico nel Bacino Mediterraneo durante l’Olocene.
Fin dal suo esordio come disciplina distinta, la geochimica degli isotopi stabili ha fornito uno strumento molto potente per ricostruire le variazioni climatiche del passato. Già alla fine degli anni sessanta la composizione isotopica dei carbonati continentali (carbonati lacustri, carbonati di grotta, travertini) fu oggetto di attenzione con lo scopo di ricostruire le variazioni idrologiche e climatiche in ambiente terrestre. I dati isotopici raccolti negli ultimi 20 anni nell’area Mediterranea, ottenuti principalmente su carbonati lacustri e di grotta, ed in minor misura carbonati di molluschi terrestri, propongono un quadro abbastanza coerente, in cui la prima parte dell’Olocene si caratterizza per le condizioni di più elevata umidità se comparati con quelli attesi o registrati attualmente (Zanchetta et alii, 2007; Roberts et alii, 2008; Leng et alii, 2010). Alcune località dell’Italia Centrale e di Israele sembrano indicare che la fase di massima umidità si sviluppi tra ca. 9000 e 7000 a BP (Bar-Matthews et alii, 2000; Zanchetta et alii, 2007; Zhorniak et alii, 2011). Sempre gli stessi registri climatici suggeriscono che la seconda parte dell’Olocene sia caratterizzata da condizioni decisamente più secche. Su questa tendenza di lungo periodo si sovrappone una variabilità alla scala millenaria o secolare, difficile da esplorare nel dettaglio per i pochi record ben datati a disposizione. Nel Mediterraneo orientale, per esempio, Roberts et alii (2011) segnalano la presenza di tre principali periodi aridi durante la seconda parte dell’Olocene, compresi tra ca. 5300-5000, 4500-3900 e 3100-2800 a cal BP. L’intervallo arido centrato a ca. 4000 anni è stato identificato in modo convincente anche nella colata stalagmitica della piccola grotta della Renella nella Alpi Apuane (Drysdale et alii, 2006) e nella grotta di Soreq (Bar-Matthews & Aylon, 2011). Sebbene alcuni eventi sembrano avere un significato a scala di tutto il bacino Mediterraneo ulteriori studi sono necessari per completare il quadro che appare particolarmente complesso.

 

TERMINI CHIAVE: isotopi stabili, paleoclimatologia, Bacino Mediterraneo, Olocene.

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