Con il termine piattaforma carbonatica si intende, in sedimentologia e in biologia, un'area situata in ambiente marino o lacustre, caratterizzata da un rilievo topografico più o meno accentuato e da un'elevata produzione di materiale carbonatico autoctonoCioè di origine locale, non trasportato da altri siti per opera di agenti erosivi quali onde e correnti. di origine prevalentemente biogenicaDerivato dall'attività di organismi viventi., derivato dall'accumulo di parti dure di organismi a scheletro calcareo oppure dalla precipitazione di carbonato indotta dall'attività di organismi viventi.
Definizione Il termine deriva dalla morfologia generalmente tabulare di questi corpi geologici e dal fatto che i sedimenti componenti sono carbonatici. Una piattaforma carbonatica è un complesso molto articolato, che comprende diversi ambienti.
I termini piattaforma carbonatica, Barriera corallina (reef) e biocostruzione non sono sinonimi. Una barriera corallina è una scogliera bio-costruita e costituisce una parte della piattaforma carbonatica: tipicamente la sua fascia marginale esterna (più o meno estesa). Un esempio di piattaforma sviluppata lungo una costa continentale, in cui la parte di reef è molto estesa, è la Grande Barriera Corallina australiana.
D'altro canto, sono esistiti nella storia geologica complessi di piattaforma carbonatica privi di un vero e proprio reef (esempi molto studiati sono le piattaforme del Triassico, molto diffuse nelle Dolomiti e in tutte le Alpi meridionali). Anzi, i complessi di reef sono presenti in realtà solo in alcuni periodi della storia della terra.
Descrizione È importante sottolineare che, mentre tutti gli altri tipi di sedimento si accumulano passivamente sotto l'azione degli agenti atmosferici, i sedimenti di piattaforma carbonatica (essendo strettamente legati all'attività biologica) "crescono" attivamente. Quindi in questo caso la biocenosi (la comunità degli organismi viventi) è strettamente interconnessa con l'ambiente sedimentario (l'ambiente fisico e l'insieme dei processi che lo caratterizzano) e ne è parte attiva, molto più che negli altri tipi di ambiente. I ricercatori hanno coniato il termine factorySchlager (2000).(letteralmente "fabbrica") per definire questo ambiente sedimentario come l'insieme della piattaforma e della comunità biologica che la produce, in un determinato momento della storia geologica. Un'importante conseguenza di ciò è che i sedimenti di piattaforma carbonatica sono per la maggior parte autoctoni (cioè originatisi nel luogo stesso della sedimentazione o in aree strettamente adiacenti), mentre i sedimenti clastici sono nella maggior parte dei casi alloctoni (si sono cioè deposti in aree più o meno lontane da quelle di origine, sotto l'azione degli agenti atmosferici).
Sedimentazione e attività biologica La precipitazione del carbonato di calcio avviene nelle aree di piattaforma carbonatica secondo tre modelli:
precipitazione abiotica. Controllata dalle leggi della termodinamica. I fattori principali sono temperatura e pressione, ma hanno una influenza rilevante anche le condizioni cinetiche dell'ambiente, come l'energia delle acque e la mescolanza di acque con diverso tenore di CO2Vedi Bicarbonato di calcio - reazione chimica fondamentale: la rimozione di anidride carbonica per diluizione o per degassazione può infatti portare alla precipitazione di CaCO3 in acque sovrassature in carbonato di calcio. Esempi di questo tipo sono cementi aragonitici o di calcite magnesiaca precipitati in acque calde e agitate, spesso in strutture tipiche come le ooliti. precipitazione indotta biologicamente. Questo meccanismo implica che le condizioni ambientali favorevoli alla precipitazione sono determinate dalla presenza e dall'attività di organismi viventi e dal loro metabolismo, i quali però hanno scarsa o nulla influenza sulle modalità della precipitazione stessa e sul prodotto finale. Esempi caratteristici sono i carbonati micritici (fanghi) di origine batterica. In questo caso, l'attività fotosintetica porta alla rimozione di CO2 dal sistema, favorendo la precipitazione di carbonato di calcio. precipitazione controllata biologicamente. In questo caso sono gli organismi a determinare in maniera diretta l'inizio e lo sviluppo della precipitazione e le caratteristiche del prodotto finale. L'esempio più tipico attuale sono i coralli e altri organismi che estraggono dalle acque il carbonato di calcio trasformandolo in strutture scheletriche per opera del proprio metabolismo.
Comunità biologica
Le piattaforme carbonatiche attuali e le comunità biologiche che le supportano si rinvengono entro un ampio intervallo di temperatura, salinità e profondità: si trovano sia in acque fredde, alle medie e alte latitudini, sia in acque calde, e sono il prodotto dell'attività di comunità molto diverse. I principali gruppi che costituiscono bio-costruzioni sono:
Cianobatteri. Noti impropriamente anche come alghe blu-verdi o anche alghe azzurre. Sono organismi unicellulari, procarioti e autotrofi. Si tratta di organismi coloniali, altamente efficienti nella fotosintesi, potendo utilizzare anche parti dello spettro cromatico non utilizzabili dalle alghe vere e proprie, e possono perciò sopravvivere in condizioni di scarsissima illuminazione, come quelle dei fondali marini o lacustri molto al di sotto della zona fotica. Le colonie di cianobatteri non hanno parti scheletriche calcaree, ma la loro attività metabolica può indurre la precipitazione del carbonato di calcio dalle acque. Alghe calcaree. Presenti sia in acque marine (ad esempio molte specie di alghe rosse) che in acque dolci (ad esempio le caroficee). Sono anche il gruppo in assoluto più diffuso in latitudine, essendo presenti sia in acque temperato-fredde che in acque calde tropico-equatoriali. Essendo organismi fotosintetici, sono limitati alla zona fotica, in cui la luce solare è sufficientemente forte da sostentare la fotosintesi.
Coralli ermatipici. Sono i coralli che vivono in simbiosi con alghe verdi unicellulari (Zooxanthellae). Come tutti gli animali, sono in realtà organismi eterotrofi, ma vivendo in simbiosi con alghe verdi, sono strettamente vincolati alla disponibilità di luce solare. Sono quindi limitati alla zona fotica. Sono organismi sia coloniali sia solitari. In quest'ultimo caso sono spesso gregariSi definiscono gregari organismi i cui individui tendono a vivere in gruppi con vari gradi di organizzazione, mantenendo la propria individualità. Negli organismi coloniali, gli individui sono biologicamente collegati tra loro (tramite tessuti viventi) e strettamente interdipendenti.. Coralli aermatipici. Coralli non-simbiotici con alghe verdi, quindi non limitati alla zona fotica e non limitati dalla latitudine, potendo vivere anche in acque fredde (fino a qualche grado centigrado) e profonde. Anche in questo caso possono essere sia coloniali sia gregari. Spesso non producono vere e proprie scogliere organogene, ma riescono a intrappolare sedimento fino a formare banchi organogeni (con scarso rilievo sui sedimenti circostanti), in genere con morfologia tabulare o tondeggiante (mound, per usare il termine anglosassone). Tuttavia, con il progredire dei mezzi tecnologici di indagine oceanografica, si è constatato che questi organismi danno luogo anche a vere e proprie bioerme in ambiente marino profondo (fino a oltre 1000 metri di profondità)Quindi, per diversi autori (discussione in Fricke e Hottinger, 1983), i termini ermatipico e aermatipico per distinguere rispettivamente i coralli simbiotici e non-simbiotici sarebbe superata, in quanto entrambi i gruppi possono dare luogo a bioerme. Per quanto riguarda i coralli non-simbiotici, l'assenza del simbionte come ausilio nel sostenere il metabolismo non sembra costituire un fattore limitante per la fissazione del carbonato di calcio nei tessuti. I meccanismi di costruzione delle bioerme appaiono molto simili, ma per un confronto completo mancano ancora nella letteratura scientifica informazioni sicure sul tasso di crescita delle bioerme profonde.. Vermetidi. Sono gasteropodi con conchiglia ad avvolgimento complesso e parzialmente svolta. Costituiscono estesi accumuli lungo costa in mari sia temperati sia tropicali in associazione con alghe calcaree. Gli accumuli delle conchiglie di questi organismi, mediante processi di cementazione precoce del carbonato di calcio, danno luogo a bio-costruzioni note come piattaforme a vermeti o trottoir a vermeti. Sono presenti in acque a salinità normale (36 per mille) fino ad acque salmastre (intorno al 25 per mille). Ostreidi. Molluschi bivalvi incrostanti e gregari. Vivono a bassa profondità cementandosi al substrato e danno luogo a banchi organogeni di estensione limitata. Si trovano in un ampio intervallo di salinità, da normale a iposalino (spesso questi banchi si rinvengono alle foci dei fiumi). Serpulidi. Anellidi policheti dotati di un tubo esterno calcareo, gregari, che formano colonie in cui gli individui crescono cementandosi gli uni agli altri. Si trovano in un intervallo molto ampio di salinità, potendo vivere (a seconda delle specie) in ambienti iposalini e ipersalini e in condizioni schizoaline.Cioè con condizioni di salinità molto variabili. Un esempio possono essere le lagune costiere e le piane di marea.
In realtà molti altri gruppi faunistici contribuiscono secondariamente alla costruzione delle piattaforme carbonatiche, come i poriferi (spugne), i briozoi, i crinoidi, diversi gruppi di bivalvi e gasteropodi, concorrendo a consolidare il sedimento e a mantenere il rilievo della bio-costruzione (oltre che a incrementare la biodiversità della factory).
Vari fattori, come un aumento eccessivo del tasso di subsidenza, un incremento eccessivo e subitaneo del livello marino, la mancanza di nutrienti, variazioni di temperatura e di salinità dovute a cambiamenti nella circolazione oceanica, proliferazione incontrollata di predatori degli organismi bio-costruttori, inquinamento, possono portare a una crisi, anche irreversibile, della comunità che sostiene la piattaforma e causarne quindi l'annegamentoNon si intende in questo caso un annegamento per asfissia (si tratta comunque di organismi marini a respirazione subacquea, non aerea): è un termine tecnico tradizionale che indica una situazione in cui la comunità biologica non riesce per le ragioni esposte a mantenersi alla profondità ottimale producendo carbonato in misura sufficiente a compensare la subsidenza, e viene quindi portata a un livello di profondità alla quale non può più vivere. e la morte. Analogamente, un abbassamento improvviso del livello marino può portare a emersione gran parte della piattaforma e causare la morte della sua comunità biologica.
Tipologia La classificazione di Schlager (2000) è quella più seguita attualmente nell'ambito della ricerca. Questa distingue tre tipi principali di factory:
Factory tropicale (tropical factory), costituita dalle comunità di piattaforma di bassa profondità in acque calde di aree inter-tropicali. Factory di acque fredde (cool-water carbonate factory), costituita da comunità di acque a bassa temperatura e/o di medie e alte latitudini. Possono sussistere in un ampio intervallo batimetrico, dal livello del mare a un migliaio di metri di profondità. Factory di accumulo micriticoIl termine usato nella letteratura scientifica in lingua inglese è mound (rialzo, monticello, ammasso, accumulo), in questo caso: micritic mud-mound ovvero "accumulo di fango micritico" (Schlager, 2000). (mud-mound factory), conosciute solo da esempi fossili, sono costituite da sedimenti fangosi litificati derivati probabilmente da attività batterica; potevano crescere sia in acque profonde sia in acque superficiali.