The slides are part of the "Palaeoecology: methods and applications" course taught by Andrea Baucon at the University of Genoa. OVERVIEW The activities are aimed at providing practical and theoretical tools to reconstruct the depositional environment based on the paleontological aspects (fossils, ichnofossils) of sedimentary successions. The teaching program follows a paleoecological transect from continental environments to abyssal plains, passing through deserts and coral reefs. For each depositional environment, the characteristic paleoecological properties are discussed, illustrating how to recognize, describe and interpret them. LEARNING OUTCOMES The student will acquire the ability to reconstruct the depositional environment based on the paleontological aspects (fossils, icnofossils) of a sedimentary succession. SYLLABUS / CONTENT 1. PALEOENVIRONMENTAL TOOLS: the paleoecological investigation; taphonomy applied to environmental reconstruction; ichnofacies; ichnofabric; facies analysis; technical-scientific reports; 2. CONTINENTAL ENVIRONMENTS: paleoecology and paleoenvironments of desert, lake, river, alluvial plain, glacial and volcanoclastic settings; 3. SHALLOW MARINE ENVIRONMENTS: paleoecology and palaeoenvironments of beach, tidal plain, lagoon, strandplain, chenier plain, rocky coast, shelf, and carbonatic settings; 4. TRANSITIONAL ENVIRONMENTS: paleoecology and paleoenvironments of estuarine and deltaic settings; 5. DEEP MARINE ENVIRONMENTS: paleoecology and paleoenvironments of slope and abyssal plain settings; Fieldwork activity: paleoecological analysis of fossil-bearing sedimentary successions AIMS AND LEARNING OUTCOMES The student will be able to: • Define the ecological characteristics of a fossil association and their paleoenvironmental implications; • Recognize, classify and interpret the main ichnofossils present in marine, transitional and continental sedimentary successions; • Integrate paleontological and sedimentological information; • Interpret the depositional environment of a sedimentary succession, based on both outcrop and core data; • Compile summary documents such as technical-scientific reports and graphic representations of paleoenvironments

1. Andrea Baucon
Metodi ed Applicazioni in Paleoecologia
Licenza Creative Commons
Lezione 3
FIUMI E PIANE ALLUVIONALI

5. capitolo I
Il gradiente ecologico
LongitudinalE
SOMMARIO
1. Zona di erosione, trasferimento, deposizione
2. Il concetto di river continuum
3. Il tratto a canali intrecciati
4. Il tratto a meandri

6. 1. Zona di erosione, trasferimento, deposizione
Il corso di un fiume segue un gradiente topografico e, sulla base
delle caratteristiche deposizionali, si può dividere in tre zone:
erosionale, di trasferimento e di deposizione

7. 1. Zona di erosione, trasferimento, deposizione
Ci sono tre zone nei sistemi fluviali ed
alluvionali:
• Una zona di erosione (erosional
zone) dove i corsi d’acqua rimuovono
il substrato
• Una zona di trasferimento (transfer
zone) dove il gradiente topografico è
minore; i corsi d’acqua non erodono
il substrato ma non c’è nemmeno
deposizione
• Una zona di deposizione
(depositional zone) dove il sedimento
viene depositato. Qui c’è una zona
braided (a monte) ed una zona a
meandri (più a valle)

8. 1. Zona di erosione, trasferimento, deposizione
Ci sono tre zone nei sistemi fluviali ed
alluvionali:
• Una zona di erosione (erosional zone)
dove i corsi d’acqua rimuovono il
substrato
• Una zona di trasferimento (transfer
zone) dove il gradiente topografico è
minore; i corsi d’acqua non erodono
il substrato ma non c’è nemmeno
deposizione
• Una zona di deposizione
(depositional zone) dove il sedimento
viene depositato. Qui c’è una zona
braided (a monte) ed una zona a
meandri (più a valle)

9. 1. Zona di erosione, trasferimento, deposizione
Ci sono tre zone nei sistemi fluviali ed
alluvionali:
• Una zona di erosione (erosional zone)
dove i corsi d’acqua rimuovono il
substrato
• Una zona di trasferimento (transfer
zone) dove il gradiente topografico è
minore; i corsi d’acqua non erodono
il substrato ma non c’è nemmeno
deposizione
• Una zona di deposizione
(depositional zone) dove il sedimento
viene depositato. Qui c’è una zona
braided (a monte) ed una zona a
meandri (più a valle)

10. 1. Zona di erosione, trasferimento, deposizione
Ci sono tre zone nei sistemi fluviali ed
alluvionali:
• Una zona di erosione (erosional zone)
dove i corsi d’acqua rimuovono il
substrato
• Una zona di trasferimento (transfer
zone) dove il gradiente topografico è
minore; i corsi d’acqua non erodono
il substrato ma non c’è nemmeno
deposizione
• Una zona di deposizione
(depositional zone) dove il sedimento
viene depositato. Qui c’è una zona
braided (a monte) ed una zona a
meandri (più a valle)

11. I parametri ambientali, e di
conseguenza la struttura
delle comunità biotiche,
variano in maniera
significativa procedendo
dalla zona erosiva a quella
deposizionale
2. Il river continuum concept

12. Il river continuum concept descrive
questi cambiamenti longitudinali: è un
modello che descrive come i parametri
biotici ed abiotici variano lungo il corso di
un fiume
2. Il river continuum concept

13. Il river continuum concept descrive
questi cambiamenti longitudinali: è un
modello che descrive come i parametri
biotici ed abiotici variano lungo il corso di
un fiume
2. Il river continuum concept
La struttura dei fiumi risulta da un
gradiente longitudinale nei parametri
ambientali, che cambiano (in maniera
prevedibile) lungo il corso di un fiume. La
variazione di questi parametri fa sì che ci
sia ci siano corrispondenti variazioni nella
struttura ecologica

14. A monte, l’ombra prodotta dalla
vegetazione riparia inibisce la produzione
primaria
2. Il river continuum concept
Metabolismo fluviale eterotrofico:
gli organismi acquatici dipendono da fonti
alloctone (ad es. foglie e rami della
vegetazione riparia). Dominano i
detritivori che si nutrono di materiale
organico grossolano
Detritivoro (Trituratore):
Tricottero

15. Più a valle, la superficie d’acqua disponibile
per la fotosintesi aumenta, la granulometria
diminuisce e la torbidità aumenta
2. Il river continuum concept
Metabolismo fluviale autotrofico:
Nei tratti limpidi, gli organismi acquatici
dipendono da fonti autoctone (=produzione
primaria acquatica).
Metabolismo fluviale eterotrofico: Nei tratti
torbidi, la torbidità inibisce la fotosintesi e la
comunità viene sostenuta dalle grandi
quantità di materia organica fine
Filtratore: L’unionide
Anodonta

16. I bivalvi unionidi:
Indicatori di acqua dolce
I bivalvi unionidi sono filtratori infaunali che
ben si inseriscono nel concetto di river
continuum

17. Unionidi della Formazione di
Morrison (Giurassico)

18. 3. Corso a canali intrecciati

19. Corso a meandri
e corso a canali intrecciati

20. L’alveo di un fiume a canali intrecciati (braided) è suddiviso da barre (braid bars)
3. Corso a canali intrecciati

21. L’alveo di un fiume a canali intrecciati (braided) è suddiviso da barre (braid bars).
Corso a canali intrecciati
Zhang et al. (2020)
Le braid bar migrano a valle (downstream)

22. Modello deposizionale di fiume a canali intrecciati
Le barre migrano quando sono sommerse. I depositi di una barra ghiaiosa in un fiume
a canali intrecciati produce conglomerati a stratificazione incrociata

23. Processo: trasporto di fondo
I fiumi a canali intrecciati sono dominati dal
trasporto di fondo (=il sedimento viene
trasportato soprattutto attraverso rotolamento
e saltazione).
Per questo sono anche chiamati bedload rivers
Tratto a canali intrecciati: trasporto di fondo

24. Processo di trasporto
I fiumi a canali intrecciati sono dominati dal
trasporto di fondo (=il sedimento viene
trasportato soprattutto attraverso rotolamento
e saltazione).
Per questo sono anche chiamati bedload rivers
Tratto a canali intrecciati: trasporto di fondo
Elevato stress meccanico per il benthos

25. Idrodinamismo e granulometria

26. Idrodinamismo: elevato
Granulometria: grossolana (ghiaia)
Idrodinamismo e granulometria diminuiscono
procedendo verso valle.
Per questo il tratto braided di un fiume ha
solitamente idrodinamismo e granulometria
maggiori del tratto meandering dello stesso fiume
Idrodinamismo e granulometria

27. Idrodinamismo: elevato
Granulometria: grossolana (ghiaia)
Idrodinamismo e granulometria diminuiscono
procedendo verso valle.
Per questo il tratto braided di un fiume ha
solitamente idrodinamismo e granulometria
maggiori del tratto meandering dello stesso fiume
Idrodinamismo e granulometria
• Elevato stress meccanico per il benthos
• scarsità di particellato organico fine (=risorse trofiche per
sospensivori e depositivori)
• Basso potenziale di preservazione per resti e tracce fossili
Idrodinamismo: elevato
Granulometria: grossolana (ghiaia)
Idrodinamismo e granulometria diminuiscono
procedendo verso valle.
Per questo il tratto braided di un fiume ha
solitamente idrodinamismo e granulometria
maggiori del tratto meandering dello stesso fiume

28. Idrodinamismo: elevato
Granulometria: grossolana (ghiaia)
Caratteristiche ecologiche di un fiume braided
Processo: trasporto di fondo
Prodotto

29. Caratteristiche ecologiche di un fiume braided

30. Caratteristiche ecologiche di un fiume braided
2. Il benthos è poco abbondante a
causa dell’elevato stress meccanico
3. Sia sospensivori che depositivori sono
pochi: il particellato fine è scarso sia in
sospensione che sul fondo
1. Ghiaie (e poi conglomerati) a stratificazione
incrociata, che difficilmente preservano resti o
tracce fossili. Talora ci sono sedimenti più fini
però…
4. Organismi molto mobili possono arrivare dagli argini e
dalla piana inondabile (floodplain), dove c’è maggior
biodiversità rispetto all’alveo

31. Le piste di adrosauri dei Pirenei (Maastrichtiano, Cretaceo)
Vila et al. (2013)

32. Le piste di adrosauri dei Pirenei (Maastrichtiano, Cretaceo)
Vila et al. (2013)

33. Esempi di depositi di canali intrecciati

34. Esempi di depositi di canali intrecciati

35. Esempi di depositi di canali intrecciati

36. Non tutti i fiumi braided sono sabbiosi…

37. Transizione braided-meandering

38. Transizione braided-meandering

39. I fiumi sinuosi con barre all’interno delle anse (barre di meandro o point bars) sono detti
meandreggianti
4. Il tratto a meandri

40. Le barre di meandro (point bar)

41. Le barre di meandro (point bars)
I canali di un fiume a meandro migrano
lateralmente per erosione (sul banco esterno) e
per deposizione (sul lato interno).
I depositi sul lato interno sono chiamati point bar

42. Un meandro abbandonato può diventare un oxbow lake
Meandro abbandonato

43. Modello deposizionale di fiume a meandri

44. Modello deposizionale di fiume a meandri

45. Esempi di barre di meandro ‘fossili’

46. Esempi di barre di meandro ‘fossili’

47. Esempi di barre di meandro ‘fossili’

48. I fiumi meandreggianti sono detti ‘mixed load’ perché trasportano e depositano sedimento
sia in sospensione che come carico di fondo (bedload)
Tratto a meandri: processi di trasporto

49. Indizi:
• I bivalvi unionoidi sono
filtratori infaunali
• La risposta è nella
tafonomia e nel
trofismo
Hell Creek Fm. (Cretaceo); da
Scholtz e Harman (2007)

50. Non c’è deposizione nella zona di erosione e trasferimento; dunque, se i bivalvi avessero
abitato queste zone sarebbero stati trasportati… ma i bivalvi sono articolati!
La zona di deposizione è necessariamente quella che preserva resti fossili (è un ambiente
deposizionale)

52. Più si scende lungo il corso del
fiume, più diminuisce la
granulometria e maggiore è la
quantità di nutrienti in
sospensione

53. Caratteristiche ecologiche di un fiume a meandri

54. 1. Le point bar sono
frequentemente sabbiose e
quindi possono preservare
molto bene impronte di
vertebrati
2. Il particolato fine in sospensione ed
in deposizione favorisce filtratori e
depositivori
Caratteristiche ecologiche di un fiume a meandri

55. Gli ecosistemi fluviali a meandri
sono così ricchi di vita che c’è
pure un videogioco sulla Hell
Creek Fm.!

56. capitolo II
Il gradiente ecologico
LATERALE
SOMMARIO
1. Il gradiente canale-piana inondabile
2. Il concetto di flood pulse
3. Ecologia dei subambienti fluviali
• Canale vs piana inondabile
• Argine
• Crevasse splay

57. 1. Il gradiente canale-piana inondabile
Vila et al. (2013)
Un fiume presenta non solo un gradiente longitudinale (monte-valle) ma anche un
gradiente trasversale (canale-piana inondabile) che controlla la distribuzione dei
parametri ambientali e degli organismi

58. 1. Il gradiente canale-piana inondabile
Vila et al. (2013)

59. L’acqua è confinata per la
maggior parte del tempo in
canali (channels)
Canali fluviali e piana di esondazione

60. L’acqua è confinata per la
maggior parte del tempo in
canali (channels)
La piana di esondazione
(overbank o floodplain) è
l’area che riceve acqua dal
fiume solamente quando
questo è in piena.
Canali fluviali e piana di esondazione

61. L’acqua è confinata per la
maggior parte del tempo in
canali (channels)
La piana di esondazione
(overbank o floodplain) è
l’area che riceve acqua dal
fiume solamente quando
questo è in piena.
Piana alluvionale (alluvial
plain) è un termine generico
per un’area continentale in
cui il sedimento si accumula
e può includere la piana di
esondazione (floodplain) ma
anche fiumi
Canali fluviali e piana di esondazione

62. I terrazzi sono resti di
antiche pianure alluvionali
Canali fluviali e piana di esondazione

63. Il concetto di flood pulse spiega come l’alternarsi di periodi di magra e piena controllino lo
scambio laterale di acqua, nutrienti ed organismi tra il canale e la piana inondabile
2. Il concetto di flood pulse

64. Le inondazioni della piana inondabile durante le piene sono un elemento centrale nel
concetto di flood pulse

65. Il concetto di flood pulse descrive la
risposta ecologica all’alternarsi di magra e
piena (food pulsed hydrology).
Nell’ipotesi del flood pulse la disponibilità
di nutrienti è legata all’inondazione della
piana inondabile
2. Il concetto di flood pulse

66. 1. Nei periodi di morbida (high flow stage
o bank full stage) il volume dell’acqua
riempie i canali completamente
2. Nei periodi di piena (overbank flow)
l’acqua inonda aree che normalmente
sono asciutte.
3. Nei periodi di magra (low flow stage) il
livello dell’acqua è molto più basso di
quello dei canali;
2. Il concetto di flood pulse
Durante la morbida, ci
sono meno nutrienti
sulla piana inondabile

67. 1. Nei periodi di morbida (high flow stage
o bank full stage) il volume dell’acqua
riempie i canali completamente
2. Nei periodi di piena (overbank flow)
l’acqua inonda aree che normalmente
sono asciutte.
3. Nei periodi di magra (low flow stage) il
livello dell’acqua è molto più basso di
quello dei canali;
2. Il concetto di flood pulse
La piena porta nutrienti
e sedimenti sulla piana
inondabile
Gli organismi acquatici
possono invadere la
piana inondabile

68. 1. Nei periodi di morbida (high flow stage
o bank full stage) il volume dell’acqua
riempie i canali completamente
2. Nei periodi di piena (overbank flow)
l’acqua inonda aree che normalmente
sono asciutte.
3. Nei periodi di magra (low flow stage) il
livello dell’acqua è molto più basso di
quello dei canali;
2. Il concetto di flood pulse
Quando la portata della piena
diminuisce, il detrito organico
grossolano viene trasportato nel canale

69. 1. Nei periodi di morbida (high flow stage
o bank full stage) il volume dell’acqua
riempie i canali completamente
2. Nei periodi di piena (overbank flow)
l’acqua inonda aree che normalmente
sono asciutte.
3. Nei periodi di magra (low flow stage) il
livello dell’acqua è molto più basso di
quello dei canali;
Magra, morbida, piena

70. Il modello del flood pulse

71. 1. Nei periodi di morbida (high flow stage
o bank full stage) il volume dell’acqua
riempie i canali completamente
2. Nei periodi di piena (overbank flow)
l’acqua inonda aree che normalmente
sono asciutte.
3. Nei periodi di magra (low flow stage) il
livello dell’acqua è molto più basso di
quello dei canali;
La magra

72. 3. Ecologia dei subambienti fluviali
Le dinamiche idrologiche piena-morbida
plasmano i subambienti fluviali

73. Canale vs piana inondabile
Le dinamiche idrologiche piena-morbida plasmano i subambienti fluviali
Idrodinamismo e granulometria diminuiscono all’allontanarsi dal canale
Idrodinamismo
Granulometria
Ghiaia, arenaria
Pelite
Elevato
Basso

74. Canale vs piana inondabile
Fra gli ambienti fluviali, il canale è quello più stressante per il benthos:
• elevato idrodinamismo (e conseguente sedimento grossolano)
• rapide fluttuazioni nella portata e nei tassi di sedimentazione
Bassa intensità di bioturbazione (nel canale attivo)
Tane verticali (Skolithos)

75. Canale vs piana inondabile
Fra gli ambienti fluviali, la piana inondabile è quello più tranquillo:
• Basso idrodinamismo (tranne durante le piene)
Alta intensità di bioturbazione
Peliti
Tane meniscate (es. Taenidium), domichnia di gamberi (Camborygma)
vegetazione spesso lussureggiante -> Rizoliti

76. Variazione trasversale di granulometria

77. L’intensità di bioturbazione è minore nel canale rispetto alla piana inondabile

78. L’intensità di bioturbazione è minore nel canale rispetto alla piana inondabile
Il canale è privo di bioturbazione
o presenta tane verticali
(Skolithos)

79. L’intensità di bioturbazione è minore nel canale rispetto alla piana inondabile
La piana inondabile è maggiormente bioturbata e
presenta:
• Repichnia di vertebrati;
• Tracce a menisco (Beaconites, Taenidium)
• Rizoliti

80. Camborygma: una traccia comune nelle piane inondabili

81. Camborygma e rizoliti: un’icnoassociazione tipica delle piane inondabili

82. Camborygma: una traccia tipica delle piane inondabili

83. Camborygma: una traccia comune nelle piane inondabili… e non solo!
L’altezza di Camborygma è un indicatore diretto della profondità della tavola d’acqua!

84. Lourinhã Fm. (Giurassico, Portogallo); Gowland et al. (2017)
A B C

85. Lourinhã Fm. (Giurassico, Portogallo); Gowland et al. (2017)
A B C

86. A
B C

87. Limulo d’acqua dolce
La piana inondabile di un fiume a canali intrecciati:
il Triassico (Buntsandstein) di Bremke e Fürstenberg
Impronte di limulo (Kouphichnium)
Kustatscher et al. (2014)

88. Kustatscher et al. (2014)
La piana inondabile di un fiume a canali intrecciati:
il Triassico (Buntsandstein) di Bremke e Fürstenberg

89. La piana inondabile di un fiume a canali intrecciati:
il Triassico (Buntsandstein) di Bremke e Fürstenberg

90. La piana inondabile di un fiume a canali
intrecciati

91. La piana inondabile di un fiume a canali intrecciati:
il Triassico (Buntsandstein) di Bremke e Fürstenberg
Il poposauroide Ctenosauriscus koeneni
I poposauroidi non sono dinosauri ma
‘cugini’ dei coccodrilli: assomigliano ai
dinosauri per convergenza evolutiva.
I poposauroidi hanno dominato gli
ecosistemi terrestri del Triassico.

92. La piana inondabile di un fiume a canali intrecciati:
il Triassico (Buntsandstein) di Bremke e Fürstenberg

93. Hell Creek Fm. (Cretaceo

94. Hell Creek Fm. (Cretaceo

95. Numero di esemplari per facies. Hell Creek Fm. (Cretaceo); Lyson and Longrich (2010)
Pelite
Arenaria

96. Numero di esemplari per facies. Hell Creek Fm. (Cretaceo); Lyson and Longrich (2010)
Pelite = piana inondabile
Arenaria = canale

97. Numero di esemplari per facies. Hell Creek Fm. (Cretaceo); Lyson and Longrich (2010)
Pelite = piana inondabile
Arenaria = canale

99. Le esondazioni provocano la deposizione
ripetuta di sabbia ai margini del canale.
Questa deposizione ripetuta forma un argine
(levée), ossia un banco di sedimento più alto
del livello della piana inondabile
Gli argini naturali (levée)

100. Gli argini naturali (levée)

101. Quando una piena rompe un argine, il sedimento viene trasportato sulla piana di esondazione
formando un lobo di crevassa (crevasse splay), un ventaglio di sedimento generalmente
sabbioso-siltoso
Lobo di crevassa (crevasse splay)

102. Bioturbazione nei crevasse splays

103. Taenidium

104. Taenidium: una traccia tipica dei crevasse splays

105. Da Taenidium a Camborygma-rizoliti

106. L’alternanza tra periodi di piena e di magra, oppure l’abbandono di meandro, può
sovraimporre una ‘desiccation suite’ di tracce fossili ad una ‘pre-dessication suite’.
Entrambe le suite appartengono all’icnofacies Scoyenia
Desiccation e pre-desiccation suites
• La ‘pre dessication suite’ è costituita da tracce meniscate (Taenidium, Beaconites)
senza scratch marks
• La ‘dessiccation suite’ presenta tracce con scratch marks (ad es. Scoyenia)

107. ? ? ?
Paleocene, Cina
Zhou et al. (2019)

112. ? ? ?

113. ? ? ?

114. ^
^
^

115. capitolo extra
APPROFONDIMENTI

116. I conoidi alluvionali
Il corso alto di un fiume può
essere associato a conoidi
alluvionali

117. I fiumi anastomizzati (anastomosing, anabranching) sono costituiti da canali
interconnessi separati da aree di floodplain
Fiumi anastomizzati

118. Le risorgive (o fontanili)

119. Ripple e dune

120. Fonti

121. Fonti
https://www.geological-digressions.com/sedimentary-structures-coarse-grained-fluvial/

122. Andrea Baucon
https://www.researchgate.net/profile/Andrea_Baucon
http://www.linkedin.com/in/andrea-baucon-tracemaker/
https://www.instagram.com/tracemaker_loves_fossils/
https://www.youtube.com/user/terragaze
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