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 6
delta ed estuari

3. Archaeopteris notosaria dal lagerstätte estuarino della
Waterloo Farm (Devoniano, Sudafrico)

4. La lampreda Priscomyzon riniensis dal lagerstätte estuarino della Waterloo Farm
(Devoniano, Sudafrica)
La lampreda attuale Petromyzon marinus

5. La lampreda Priscomyzon riniensis dal lagerstätte estuarino della Waterloo Farm
(Devoniano, Sudafrico)
La lampreda attuale Petromyzon marinus

6. Fossili di Mazon Creek (Carbonifero); Clements et al. (2018)

7. capitolo I
LE FOCI DEI FIUMI ED i loro
fattori limitanti
SOMMARIO
1. Le foci dei fiumi
2. Relazione tra livello marino e tipo di foce
3. Gradiente di salinità
4. Il brackish water model
5. Gradiente di torbidità
6. Preservazione di fossili terrestri e fossili
marini

8. La foce di un fiume è il punto in cui raggiunge un corpo idrico calmo (standing water
body)
Qui si può sviluppare un delta, un estuario oppure nessuno dei due
1. La foce dei fiumi

9. Un delta è una protuberanza
della costa formata da un
fiume che entra nell’oceano
o in un altro corpo idrico.
Un estuario è una foce fluviale
all’interno della quale si deposita
sedimento ed acqua dolce e salata si
mescolano, ma senza lo sviluppo di
una protuberanza
Delta del Fiume Horton
Estuario del Tamigi

10. Estuario

14. Come può un fiume produrre morfologie così diverse come un delta ed
un estuario?

15. 2. Relazione tra variazioni del livello marino e tipo di foce

16. Formazione di un delta
I delta tendono a formarsi quando il livello del mare si abbassa perché, in tal caso,
l’apporto di sedimenti tende ad eccedere l’accomodamento (=lo spazio disponibile per
il potenziale accumulo dei sedimenti).
Siccome i sedimenti non hanno spazio per
aggradare, allora progradano

17. Formazione di un estuario
Gli estuari tendono a formarsi quando il
livello del mare si alza perché il mare
invade le valli precedentemente incise
tempo
livello
del
mare
LEGENDA

18. Formazione di un estuario
Il livello marino si abbassa: il fiume erode il basamento formando una valle incisa
(1)

19. Formazione di un estuario
Il livello marino si alza: il mare invade la valle incisa, dando origine ad un estuario
(2)

20. Wetzel et al. (2010)
Gyrolithes in un riempimento estuarino di valle incisa

21. Wetzel et al. (2010)
Gyrolithes in un riempimento estuarino di valle
incisa (Olocene)

22. 3. Salinità
Sia i delta che gli estuari sono ambienti transizionali, quindi risentono sia di
processi marini che fluviali.
C’è un gradiente di salinità longitudinale

23. 3. Salinità
Più ci si avvicina al
mare, più aumenta
la salinità

24. 3. Il gradiente di salinità
Il gradiente di salinità è accompagnato da un gradiente di biodiversità (nella foto:
l’estuario del Tay in Scozia)
McManus (2005)

25. 3. Il gradiente di salinità

26. Il gradiente di biodiversità

27. Il diagramma di Remane
Whitfield et al. (2012)
Il diagramma di Remane mostra
come la biodiversità risponda
alla salinità

28. Il diagramma di Remane
Whitfield et al. (2012)
L’aspetto forse più evidente del
diagramma di Remane riguarda
la variazione della biodiversità
complessiva.
Ci sono infatti due picchi di
biodiversità, uno in
corrispondenza delle condizioni
eurialine (=salinità ‘tipica’
dell’acqua marina) e uno in
corrispondenza delle condizioni
di acqua dolce.
Le condizioni salmastre sono
quelle più stressanti per gli
organismi!

29. Whitfield et al. (2012)
Il diagramma di Remane

30. Il diagramma di Remane
Whitfield et al. (2012)
L’altro aspetto del diagramma di
Remane riguarda la
composizione della biodiversità.
Ci sono poche specie adattate a
condizioni salmastre

31. Whitfield et al. (2012)
Il diagramma di Remane

32. Buatois (1997)
4. Il brackish water model
Le implicazioni del diagramma di Remane si rifettono nel ‘modello icnologico di acqua
salmastra’ (brackish water model)

33. Buatois (1997)
4. Il brackish water model
1) Bassa diversità: riflette il fatto che pochi
organismi hanno gli adattamenti fisiologici
per sopravvivere in ambiente salmastro.
Negli ambienti salmastri gli organismi
devono fronteggiare variazioni nella
pressione osmotica: se la pressione
osmotica interna ad una cellula è minore di
quella esterna, la cellula si ‘rimpicciolisce’.
Viceversa, può anche ‘esplodere’

34. Psammichnites; Alonso-Muruaga et al. (2012)
4. Il brackish water model
1) Bassa diversità: riflette il fatto che
pochi organismi hanno gli adattamenti
fisiologici per sopravvivere in
ambiente salmastro. Negli ambienti
salmastri gli organismi devono
fronteggiare variazioni nella pressione
osmotica: se la pressione osmotica
interna ad una cellula è minore di
quella esterna, la cellula si
‘rimpicciolisce’. Viceversa, può anche
‘esplodere’

35. Buatois (1997)
4. Il brackish water model
2) Icnofaune marine impoverite: gli organismi continentali solitamente non hanno
adattamenti fisiologici per sopravvivere in condizioni di salinità fluttuante (sono
stenoalini). Per questo le icnofaune salmastre non sono costituite da una combinazione di
taxa (marini e continentali) ma da associazioni marine impoverite (=icnofacies Skolithos e
Cruziana)

36. Buatois (1997)
4. Il brackish water model
2) Icnofaune marine impoverite: gli
organismi continentali solitamente
non hanno adattamenti fisiologici
per sopravvivere in condizioni di
salinità fluttuante (sono stenoalini).
Per questo le icnofaune salmastre
non sono costituite da una
combinazione di taxa (marini e
continentali) ma da associazioni
marine impoverite (=icnofacies
Skolithos e Cruziana)

37. 4. Il brackish water model
Nello specifico esiste un ‘modello di
acqua salmastra’ (brackish water
model) che prevede le
caratteristiche delle icnofaune di
ambiente salmastro
3) Tane più abbondanti delle piste:
sotto la superficie del fondale, le
fluttuazioni di salinità sono meno
estreme. Per questo le strutture di
organismi infaunali prevalgono su
quelle prodotte da organismi
epifaunali

38. Buatois (1997)
4. Il brackish water model
model
4) Tracce di piccole dimensioni: gli organismi di ambiente
salmastro tendono ad essere di piccoli dimensioni.

39. Icnofossili tipici di ambienti salmastri:
Gyrolithes e Teichichnus

40. Icnofossili tipici di ambienti
salmastri: Gyrolithes

41. Icnofossili tipici di ambienti
salmastri: Gyrolithes

42. Icnofossili tipici di ambienti
salmastri: Teichichnus
Teichichnus (da Knaust, 2018)

44. 5. Il gradiente di torbidità

45. Melynk e Gingras (2020)
Ichnofabric A Ichnofabric B

46. Melynk e Gingras (2020)
Ichnofabric A Ichnofabric B
LEGENDA
Fu: fugichnion
Cy: Cylindrichnus
Gy: Gyrolithes
Litologia scura: sabbia
bituminosa
Litologia chiara: siltite

47. Melynk e Gingras (2020)
Ichnofabric A
Ichnofabric B

48. Mesozoico:
4) Eutaw Formation (Cretaceo, USA; estuario)
Paleozoico:
1) Waterloo Farm (Devoniano, Sudafrica; estuario)
2) Joggins (Carbonifero, Canada; estuario)
3) Mazon Creek (Carbonifero, USA; delta)
Giro del mondo in quattro paleofoci fluviali:

49. Mesozoico:
4) Eutaw Formation (Cretaceo, USA; estuario)
4
3
1
2
Paleozoico:
1) Waterloo Farm (Devoniano, Sudafrica; estuario)
2) Joggins (Carbonifero, Canada; estuario)
3) Mazon Creek (Carbonifero, USA; delta)
Giro del mondo in quattro paleofoci fluviali:

50. 5. Associazione di fossili continentali e marini
In generale, gli habitat di delta ed
estuario comprendono organismi di
acqua dolce, marina oppure
specialisti dell’ambiente salmastro.
I resti fossili di questi organismi
possono essere in posto oppure
trasportati

55. Mazon Creek, Carbonifero; Clements et al. (2018)
In un determinato deposito, si possono però
trovare anche organismi trasportati da altri
ambienti. Ad esempio, un deposito ambiente di
delta prossimale (delta front) può preservare
animali terrestri (trasportati) e organismi marini
(autoctoni).
Mazon Creek

56. Il millepiedi Euphoberia
(Carbonifero, Mazon Creek)

57. Il polichete Esconites
(Carbonifero, Mazon Creek)

58. Lo squalo Bandringa
(Carbonifero, Mazon Creek)

59. Fossili di Mazon Creek (Carbonifero);
Clements et al. (2018)

60. Fossili di Mazon Creek (Carbonifero);
Clements et al. (2018)

61. Il Tullimonstrum (Carbonifero,
Mazon Creek)

62. capitolo II
DELTA
SOMMARIO
1. Processi tidali, fluviali ed ondosi
2. Subambienti deltizi

63. 1. Processi tidali, fluviali e ondosi nei delta

64. Il delta ‘originario’ ha la forma
della lettera D
Ci sono però numerose altre
morfologie deltizie
1. Processi tidali, fluviali e marini nei delta

66. Il delta del
Mississippi ha una
forma a piede
d’uccello…

67. Il delta del Po è
cuspidato…

69. Il delta del Tevere è
cuspidato…

70. La morfologia di un delta dipende dai processi che redistribuiscono i sedimenti:
fluviali, tidali e da onda
Processi fluviali, tidali e da onda nei delta

71. I delta river-dominated sono i più
stressanti per il benthos a causa
degli stress fluviali
I delta tide-dominated sono quelli
meno stressanti
Processi fluviali, tidali e da onda nei delta

72. Goodbred e Saito (2012)
2. Subambienti deltizi
I delta possono essere suddivisi in tre sottoambienti in cui ci sono diverse combinazioni di
processi:
1. La piana deltizia (delta plain) in cui predominano i processi fluviali;
2. Il fronte deltizio (delta front)
3. Il prodelta (prodelta) in cui predominano i processi marini

73. La piana deltizia (delta plain o delta top)
La piana deltizia è la parte prevalentemente emersa del delta

74. La piana deltizia: livelli carboniosi
Oligocene, Cina; Gongcheng et al. (2019)
La piana deltizia è frequentemente caratterizzata dalla deposizione di materia vegetale, che
fossilizza sottoforma di carbone

75. La piana deltizia: livelli carboniosi
Melehan et al. (2021)

76. Carbonifero; Scarboro e Tucker (1995)
Tracce fossili di piana deltizia:
impronte di vertebrati

77. Tracce fossili di piana deltizia: Taenidium
Diez-Canseco et al. (2015)

78. La fronte deltizia (delta front)
Alla foce dei canali, la velocità della corrente si riduce bruscamente. Di conseguenza,
il materiale più grossolano (ad es. sabbia) si deposita per primo, formando una barra
di foce (subaqueous mouth bar) nella zona più prossimale della fronte deltizia

79. La frequenza e lo spessore degli strati arenacei aumenta avvicinandosi (stratigraficamente)
alla barra di foce (distributary mouth bar). Pikeville, Kenticky.

80. La fronte deltizia (delta front)
La corrente viene dissipata man mano che ci si allontana dai
canali, e l’energia delle onde diminuisce con la profondità.
Man mano che si procede verso il mare aperto, si incontrano
sedimenti sempre più fini
La zona inclinata del
delta front si chiama
delta slope

81. La fronte deltizia (delta front)
Il delta sottomarino (delta front e prodelta) è caratterizzato da una progressiva
diminuzione di idrodinamismo, granulometria e tasso di sedimentazione.
Il delta front è l’ambiente più stressato dei due.

82. Sopra: modello della salinità nel delta del Po. Maicu et al. (2018)
Salinità e tasso di sedimentazione nel delta front
Nella zona del delta front, la salinità non solo è più bassa ma anche più fluttuante rispetto al
prodelta. Si tratta di una zona estremamente stressante per il benthos

83. Salinità e tasso di sedimentazione nel delta front
Nella zona del delta front, anche il tasso di sedimentazione è più alto rispetto al prodelta.
Questa è un’ulteriore fonte di stress.
Plume del Po

84. Salinità e tasso di sedimentazione nel delta front
Nella zona del delta front, anche il tasso di sedimentazione è più alto rispetto al prodelta.
Questa è un’ulteriore fonte di stress.
Plume del Missisippi

85. Miocene, Venezuela; Buatois et al. (2008)

86. Progradazione nella fronte deltizia
Il delta front avanza per
progradazione ed è
caratterizzato da strati
inclinati (foreset).
La successione sedimentaria
formata dalla progradazione
di un delta è di conseguenza
shallowing up

87. Molluschi marini del delta front del Po

88. Il prodelta (prodelta)
Il prodelta è la zona in cui l’influsso fluviale è minimo, è caratterizzato da
sedimenti molto fini (fanghi) derivati dalla deposizione del materiale fine
portato in sospensione

89. Il prodelta (prodelta)
Il prodelta è caratterizzato da condizioni ambientali più favorevoli rispetto al delta front:
l’intensità e la diversità di bioturbazione è più alta

90. Peliti di prodelta, con rare intercalazione arenacee. Pikeville, Kentucky.

91. Miocene, Venezuela; Buatois et al. (2008)
Il prodelta (prodelta)

92. I synaeresis cracks sono
fessure che si formano in
ambiente subacqueo
anche per variazioni di
salinità.
A differenza dei mud
cracks (che si formano
per disseccamento) non
sono poligonali.
A sinistra: Synaeresis
cracks in depositi di
prodelta
Synaeresis cracks

93. Concrezioni e bande di siderite
Il delta front ed il prodelta sono spesso caratterizzati da concrezioni ed orizzonti sideritici.
Questi si formano in una fase molto precoce della diagenesi, spesso in risposta al
decadimento batterico di carcasse.

94. Le concrezioni favoriscono la preservazione eccezionale dei fossili: è il caso delle
concrezioni del paleodelta di Mazon Creek

95. Joermungandr bolti (Carbonifero,
Mazon Creek); Mann et al. (2021)

96. Joermungandr bolti (Carbonifero,
Mazon Creek); Mann et al. (2021)

97. Concrezioni e bande di siderite
La formazione di concrezioni (‘noduli’) di siderite necessita
di:
- Un alto tasso di sedimentazione affinché le carcasse
siano seppellite nella ‘zona BSR’ (bacterial sulfate
reduction zone)
- Sedimenti riducenti con alta disponibilità di ferro
- Limitato apporto di solfati, solitamente apportati
dall’acqua marina
Queste sono condizioni comunemente associate ai delta!
Cotroneo et al. (2015)

98. capitolo III
ESTUARI
SOMMARIO
1. Tre modi per formare un estuario
2. Processi tidali e marini
3. Subambienti estuarini
4. I Lagerstätten Compatti d’Estuario

99. 1. Tre modi per formare un estuario

100. 1. Tre modi per formare un estuario

102. Formazione di un estuario ed icnofacies

103. 2. Processi tidali e marini
La classificazione di un estuario dipende da come acqua dolce e salata si mescolano

104. 2. Processi negli estuari
Anche negli estuari, come nei delta, coesistono processi tidali, fluviali e da onda

105. Il Rio della Plata: un estuario a cuneo salino

106. L’estuario dell’Humber:
un estuario a
mescolamento totale

107. La marea può spingere un fronte d’onda (mascheretto) che può risalire
l’estuario
3. Mascheretto (tidal bore, onda di marea, pororoca)

108. https://www.youtube.com/watch?v=Jp7VI-xbNvY
Alexandra Ereiro cavalca la pororoca del Rio Araguari

109. 4. Biodiversità degli estuari
Gli estuari sono caratterizzati da
bassa biodiversità ma popolazioni
enormi

111. Le ostriche, regine degli estuari
Mission–Aransas Estuary; Pollack et al. (2011)

112. Le ostriche, regine degli estuari
Birch et al. (2013)

113. Miocene, Patagonia; Cutino et al. (2013)

114. Il primo animale terrestre del
Gondwana
Devoniano, Waterloo Farm; Gess, 2013
Il paleoestuario della
Waterloo Farm si è formato
lungo la costa del Mare di
Agulhas, a latitudini polari

115. 5. I Lagerstätten Compatti d’Estuario (Compact Estuarine Lagerstätten)
Molti Konservat-lagerstätten sono il risultato della sedimentazione in ampi bacini per lunghi
periodi di tempo: laghi, mari, lagune o grandi estuari. Le unità sedimentarie corrispondenti
sono potenti e/o lateralmente molto estese.
Savrda et al. (2009)

116. I Lagerstätten Compatti d’Estuario (Compact Estuarine Lagerstätten)
Savrda et al. (2009)
Le condizioni che possono portare alla preservazione di fossili eccezionali possono
verificarsi anche in bacini piccoli e transitori (compact lagerstätten). I compact
lagerstätten di ambiente estuarino sono i compact estuarine lagerstätten.

117. I Lagerstätten Compatti d’Estuario (Compact Estuarine
Lagerstätten)
Savrda et al.
(2009)
Le condizioni che possono portare alla preservazione di
fossili eccezionali possono verificarsi anche in bacini piccoli e
transitori (compact lagerstätten).

118. Perché è così facile trovare Lagerstätten proprio negli ambienti d’Estuario?
Gli estuari sono siti in cui frequentemente ricorrono le condizioni per la preservazione di
fossili:
1. Rapida deposizione di sedimento fine e ricco di materia organica;
2. Condizioni disossiche/anossiche con crescita batterica e diagenesi precoce
3. ‘Trappole’ di preservazione (ad es. ambra)

119. Bayhead delta
Aschoff et al. (2018)
I bayhead delta sono dei delta che si
sviluppano all’interno di estuari!

120. Fonti

121. Fonti
https://twitter.com/RudkinDave
https://www.geological-digressions.com/atlas-of-sediments-and-sedimentary-
structures-deltas/
https://www.floridamuseum.ufl.edu/kowalewski-lab/blog/types-of-shells-from-
po-plain-part-3/

122. Fonti

123. Fonti

124. 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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