Possiamo usare gli strati esposti nel Gran Canyon e nelle porzioni dell'altopiano del Colorado per illustrare come si lavora con le datazioni relative. Quel grosso spessore di strati testimonia una lunga vicenda di sedimentazione in un'ampia varietà di ambienti, talvolta sulle terre emerse, talvolta sotto il livello del mare. Mettendo insieme le varie formazioni esposte nelle differenti località, i geologi hanno potuto costruire una successione stratigrafica lunga più di un miliardo di anni che copre le ere Paleozoico e Mesozoico.
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| Fig. 1 - Sezione stratigrafica composita dell'altopiano del Colorado ricostruita a partire dalle successioni del Gran Canyon, Zion Canyon e Bryce Canyon. |
Le rocce poste più in basso lungo i versanti del Gran Canyon (Fig. 1A), e dunque le più antiche, sono rocce ignee e metamorfiche di colore scuro che costituiscono gli Scisti di Visnù, un gruppo di più formazioni che datazioni radiometriche fanno risalire a circa 1.8 miliardi di anni fa.
Al di sopra degli Scisti di Visnù seguono strati più giovani, che compongono la Serie del Gran Canyon; queste rocce sedimentarie contengono fossili di microrganismi unicellulari che forniscono l'evidenza di una forma di vita tra le più antiche, ma non contengono resti fossili tipici del Cambriano o di periodi successivi, quindi sono indicate come pre-cambriane.
Una discordanza basale separa il Gruppo di Visnù dalla Serie del Gran Canyon: ciò significa che il metamorfismo delle rocce del Gruppo di Visnù è stato accompagnato da un evento di forte deformazione tettonica, al quale ha fatto poi seguito un ciclo erosivo che ha preceduto la deposizione della Serie del Gran Canyon. L'inclinazione attuale degli strati della Serie del Gran Canyon, rispetto alla giacitura orizzontale originaria, indica che anch'essi sono stati deformati dopo la deposizione e il seppellimento.
Una discordanza angolare divide la Serie del Gran Canyon dalle sovrastanti Arenarie di Tapeats (Fig. 2); questa discordanza indica che gli strati inclinati posti al di sotto della discordanza hanno subito un lungo periodo di erosione, prima di essere ricoperti dalle arenarie. Sulla base dei fossili, molti dei quali sono trilobiti, le Arenarie di Tapests e le sovrastanti Argilliti del Bright Angel sono riferibili al Cambrano.
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| Fig. 2 - la "grande discordanza" (The Great Unconformity) nel Gran Canyon del Colorado, è una discordanza angolare tra le arenarie di Tapeats, orizzontali, e le sottostanti Argilliti di Wapatai (Serie del Gran Canyon) fortemente inclinate. |
Al di sopra delle Argilliti del Bright Angel si trova un gruppo di formazioni formate da calcari e argilliti (Calcari di Muav, Calcari di Temple Butte, Calcari di Redwall), che rappresentano circa 300 milioni di anni di storia geologica, dal Cambriano superiore al Carbonifero inferiore. In questa successione di strati sono presenti numerose discontinuità, testimoni di altrettante lacune temporali, tanto che gli strati di rocce nel loro insieme rappresentano, in effetti, soltanto il 40% del Paleozoico.
Il successiovo insieme di strati, in alto sulle pareti del canyon, costituisce la Formazione Supai (Carbonifero superiore e Permiano), che contiene fossili di piante terrestri simili a quelle che si trovano nei giacimenti di carbone dell'America Settentrionale e di altri continenti. Al di sopra della Formazione di Supai si trovano le Argilliti di Hermit, sabbiose e rosse.
Proseguendo verso l'alto lungo le pareti del canyon si trova un altro deposito continentale, le Arenarie di Coconino, con una vistosa stratificazione a festoni, che contengono orme di animali vertebrati; queste orme testimoniano che le Arenarie di Coconino si sono deposte in ambiente terrestre, durante il Permiano. Alla sommità della scarpata, lungo il bordo del canyon, affiorano altre due formazioni del Permiano: la Formazione di Toroweap, costituita in prevalenza da calcari, seguita dalla Formazione Kaibab, un banco massiccio di calcari sabbiosi e selciferi. Queste due formazioni testimoniano una subsidenza dell'area fin sotto il livello del mare e la deposizione di sedimenti marini.
Infine, poco oltre il bordo del canyon, affiorano pochi lembi della Formazione Moenkopi, arenarie rosse del Triassico, la prima comparsa di rocce dell'era Mesozoica in questa successione stratigrafica.
La successione stratigrafica del Gran Canyon, sebbene pittoresca e ricca di informazioni, rappresenta un'immagine incompleta della storia della Terra. I periodi più recenti del tempo geologico non vi sono rappresentati e occorre raggiungere alcune vicine località nello Utah, come Zion Canyon e il Bryce Canyon National Park, per ricostruire la storia più recente.
Sul fondo del Zion Canyon (Fig. 1B) affiorano formazioni equivalenti a quelle di Kaibab e Moenkopi, che consentono di fare delle correlazioni e di stabilire un collegamento tra quest'area e quella del Gran Canyon. A differenza di quanto si osserva nell'area del Gran Canyon, gli strati dello Zion Canyon si estendono in età fino al Giurassico, e includono antiche dune di sabbia rappresentate dalle arenarie della Formazione Navajo, che affiora alla sommità del canyon.
Nel Bryce Canyon (Fig. 1C), più a Est rispetto alla zona dello Zion Canyon, si ritrovano le arenarie Navajo alla base della successione, che prosegue verso l'alto fino a raggiungere, con la Formazione Wasatch, il periodo Paleocene.
La correlazione tra le successioni di strati di queste tre diverse località dell'altopiano del Colorado mostra come queste aree, pur offrendo singolarmente testimonianze incomplete del tempo geologico, permettono, messe insieme, di ricostruire un lungo intervallo della storia della Terra.
Bibliografia
Grotzinger J.P., Jordan T.H., 2016. Capire la Terra. Zanichelli Ed.
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