Una grande banca dati per costruire conoscenza. Questo lo scopo con cui dal 2000 si continua ininterrottamente ad arricchire il Provenance Lab dell'Università di Milano-Bicocca, che custodisce un tesoro formato da circa 6700 campioni di sedimenti provenienti da fiumi, deserti e spiagge di diversi continenti: Asia meridionale, Europa meridionale, Medio Oriente, Africa e Sudamerica. Tutti campioni georeferenziati e accuratamente catalogati. Con il geologo Eduardo Garzanti, docente di Geologia stratigrafica e sedimentologia del Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e della Terra, approfondiamo l'attività di ricerca che si svolge nel laboratorio.
Professore, com’è stato costruito questo archivio?
Nel corso degli anni, con passione, costanza e impegno. La raccolta dei campioni di sedimento, sabbia ma anche fango, richiede spedizioni piuttosto avventurose, in luoghi spesso difficili da raggiungere. La raccolta sulle sponde e sulle barre fluviali deve essere effettuata preferibilmente nella stagione secca, in tratti regolari lungo tutto il corso d'acqua e a sufficiente distanza dalle confluenze.
Oltre al nostro lavoro di raccolta sul campo, numerosi altri campioni ci vengono forniti grazie a una vasta rete di contatti e collaborazioni internazionali. Questo network ci porta ogni anno ad accogliere studenti e dottorandi stranieri, prevalentemente da Cina, Pakistan e altri paesi asiatici. L’obiettivo del Provenance Lab è fornire una vasta, solida banca di dati mineralogici, geochimici e geocronologici che può essere utilizzata per vari scopi.
In particolare, in cosa consistono le analisi?
Si lavora fondamentalmente al microscopio ottico su sezioni di spessore tanto sottile, 20-30 micron, da lasciar passare la luce polarizzata. Si può così osservare la composizione di ogni singolo granello di sabbia, determinarne la natura mineralogica e, ove possibile, il tipo di roccia di origine. La composizione è tanto varia quanto diversi sono i tipi di roccia e le specie mineralogiche conosciute. Durante le analisi al microscopio vengono determinati e contati tutti i granelli incontrati lungo una maglia di spaziatura definita. Le informazioni che si ottengono dall’analisi petrografica si possono poi integrare separando i minerali più densi e rari con liquidi speciali e centrifughe, determinandoli a uno a uno. Ma non facciamo solo analisi al microscopio.
La spettroscopia Raman, acquistata grazie ai Progetti di Eccellenza ottenuti dal nostro Dipartimento, ci consente oggi di determinare la composizione mineralogica di granuli fino a pochi millesimi di millimetro: il Provenance Lab è così in grado di stabilire la provenienza di polveri eoliche generate durante le grandi glaciazioni pleistoceniche o contenute nei ghiacci dell’Antartide, fornendo elementi essenziali per i modelli climatici e paleoclimatici.
A quali contesti potrebbe essere applicata la vostra attività di ricerca?
Le applicazioni dello studio dei sedimenti sono molteplici: dalla ricerca di giacimenti di idrocarburi o minerari, alla valutazione della qualità di materiali per l’industria o per opere pubbliche. In campo geologico, i nostri studi hanno riguardato soprattutto i processi tettonici, erosivi, climatici e idraulici nei maggiori sistemi fluviali, dal Fiume Giallo all’Irrawaddy, dal Nilo all’Orange, dal Paranà al Rio delle Amazzoni. Nei più grandi deserti del mondo, dal Sahara al Kalahari, dal Rub’ al Khali in Arabia al Taklamakan in Asia centrale, ricostruiamo da dove la sabbia proviene e come si è spostata nel tempo, anche per centinaia di chilometri sotto l’azione dei venti. Seguiamo il trasporto della sabbia lungo la costa sotto l’effetto di correnti marine anche per molte centinaia di chilometri, oppure, su scala locale, ricostruiamo le cause dell’erosione costiera, pensiamo ad esempio al Lido di Venezia, o dell’interrimento di bacini portuali. Abbiamo lavorato anche nelle profondità degli oceani Atlantico e Indiano, per ricostruire la provenienza e i percorsi della sabbia trasportata in mare da grandi fiumi come il Congo, lo Zambezi, l’Indo e il Gange-Brahmaputra.
Analizziamo l’impatto del clima sulla composizione dei sedimenti a latitudini tropicali ed equatoriali, gli effetti delle dighe e delle attività dell’uomo sul trasporto di sedimenti, con ricadute decisive sull’erosione dei litorali o sul riempimento indesiderato dei grandi bacini artificiali. Tutte componenti fondamentali per comprendere come il paesaggio è destinato a cambiare, causando criticità che impattano pesantemente sulla società, non solo per i danni legati alle catastrofi naturali, ma anche in relazione ai flussi migratori innescati da scarsità di risorse, carenza d’acqua e deterioramento della qualità dei terreni agricoli o delle zone dedicate alla pesca.
Le possibili applicazioni si potrebbero, potenzialmente, estendere anche al settore forense. Quando cerchiamo di ricostruire in ogni dettaglio il percorso e l’origine dei granelli di sabbia, il nostro mestiere in fondo è lo stesso di quello degli investigatori.
La sabbia è, inoltre, un materiale usato fin dalla preistoria nei manufatti e nelle costruzioni architettoniche e l’analisi mineralogica dei componenti inerti utilizzati in un insediamento o nei reperti può fornire preziose indicazioni sulla loro provenienza.
A proposito di archeologia, lei compare tra gli autori della pubblicazione The sand deposit underneath the Ishtar Temple in Assur, Iraq: Origin and implications for the foundation of the goddess’s cult and sanctuary, sul Journal of Archaeological Science: Reports. Qual è stato il suo contributo?
L’articolo, condotto in collaborazione con ricercatori dell’Istituto di Archeologia dell’University College London, del Dipartimento dei Beni Culturali dell’Università di Padova, dell’Istituto per la Ricerca degli Ecosistemi dell’Università di Kiel e del Dipartimento di Storia dell’Università di Monaco, dimostra come lo studio composizionale delle sabbie possa fornire rilevanti informazioni sulle origini dei materiali, con conseguenti ricadute in campo archeologico e storico.
Il nostro contributo ha riguardato l’analisi mineralogica di alcuni campioni di sabbia prelevati dallo strato sottostante la base del tempio di Ishtar, la più importante divinità femminile mesopotamica, dea dell’amore, della fertilità e della guerra. La collezione del Provenance Lab comprende quasi cento campioni di sabbia trasportati dai fiumi Tigris ed Eufrate, oltre che dai loro numerosi affluenti in Turchia, Iraq e Iran, raccolti da vari collaboratori tra il 2012 e il 2016. Sfruttando la nostra collezione è stato possibile determinare con notevole accuratezza l’origine della sabbia del tempio. Particolarmente rivelatrice è stata la presenza di lawsonite, un indicatore geologico preciso; si tratta infatti di un minerale non comune poiché si forma in specifiche condizioni di pressione elevata e basse temperature durante la collisione e l'accavallamento di due masse continentali, in questo caso Arabia e Eurasia. In Medio Oriente abbiamo trovato lawsonite solo in pochi campioni di sabbia, provenienti da una zona particolare delle montagne dell’Oman o dai fiumi che attraversano i Monti Zagros in Iran e in Iraq, e più precisamente la zona di sutura dove l’Arabia si è saldata all’Asia alcune decine di milioni di anni fa. Si può escludere che la sabbia trovata nel tempio sia stata per qualche ragione trasportata dal sud dell’Iraq, come inizialmente ipotizzato in base all’origine dei popoli mesopotamici che lo costruirono.
A quali conclusioni siete giunti?
La sabbia è di origine locale, proveniente dai monti Zagros e trasportata da un affluente del Tigris, il Lesser Zab, ma non fu direttamente raccolta dalle barre fluviali che hanno composizione e tessitura significativamente diversa. I dati composizionali suggeriscono che la sabbia derivi invece da dune eoliche, assai diffuse nella regione e che potevano a quel tempo trovarsi anche in prossimità dell’insediamento. La loro composizione mineralogica suggerisce che queste dune fossero alimentate in parte da sabbia presa in carico dal vento nella piana alluvionale del Lesser Zab, ma in parte anche derivata da detrito locale generato dall’erosione eolica di una formazione ampiamente affiorante nei dintorni, la Formazione Injana di età Pliocenica. Non sempre però si è così fortunati da poter ricostruire i percorsi della sabbia con una simile accuratezza! Spesso occorre combinare i dati petrografici e mineralogici con dati di composizione chimica e con le età dei minerali detritici che contengono elementi radioattivi, come lo zircone. La ricerca è appena cominciata, altri fiumi verranno studiati e altre sabbie verranno raccontate, granulo dopo granulo…
