Varve Types
Varve acquatiche sono stati descritti da molte impostazioni nei laghi e il mare, ma tutti rientrano in una delle tre classi (Zolitschka et al., 2015; Schimmelmann et al., 2016). I varves clastici normalmente consistono in lamine di limo fine e sedimenti di dimensioni argillose depositati dalla sospensione durante periodi di afflusso limitato di acqua e sedimenti e periodi di processi diminuiti di distribuzione nel corpo idrico. Strati di limo e sabbia grossolani si depositano in risposta all’abbondante afflusso e alla circolazione vigorosa nel corpo idrico (Fig. 2; Desloges e Gilbert, 1994; Lamoreux, 2000; Moore et al., 2001; Zolitschka, 1996). Comunemente, questi distici non possono essere distinti in campioni freschi di sedimento umido, ma all’essiccazione, la sabbia e il limo grossolano assumono un tono leggero, mentre l’argilla idrofila rimane umida e scura. Pertanto, con attenzione durante l’essiccazione, le varves clastiche si distinguono facilmente per occhio (Fig. 1A e B), e le registrazioni fotografiche sono normalmente le migliori per l’analisi di varve spesse, mentre le sezioni sottili sono comunemente usate per varve submillimetriche.
Fig. 2. Sezioni sottili al microscopio rivelano la microtessura dei diversi tipi di varve. Varves Clastic (a sinistra) dal lago C2 (Canada artico) sotto luce polarizzata, mostrano lamine luminose con materia minerogenica grossolana causata da inondazioni durante l’estate e lamine invernali a grana fine più scure. Le varve endogene (medie) del lago Lazduny (Polonia) mostrano lamine luminose costituite da precipitati di calcite che rappresentano l’estate e le varve organiche (a destra) del lago Kallio-Kourujärvi (Finlandia) mostrano la successione di materia biogenica derivata dalla produzione autoctona durante l’estate (lamine luminose) a materia organica scura, fine e ben degradata accumulata durante l’inverno.
(A sinistra) Varve Image Portal http://pastglobalchanges.org/ini/end-aff/varves-wg/varves-image-library/3935-lake-c2 riferimento: Zolitschka, B. (1996). Sedimentazione recente in un alto lago artico, northern Ellesmere Island, Canada. Rivista di Paleolimnologia 16, 169-186; (medio) Varve Image Portal http://pastglobalchanges.org/ini/end-aff/varves-wg/varves-image-library/3934-lake-lazduny Tylmann, W., Enters, D., Kinder, M., Moska, P., Ohlendorf, C., Poręba, G., Zolitschka, B. (2013b). Datazione multipla di sedimenti varved dal lago Łazduny, Polonia settentrionale: verso una cronologia migliorata negli ultimi 150 anni. Geocronologia quaternaria 15, 98-107; (a destra) Immagine dell’autore modificata da Saarni, S., Saarinen, T., Lensu, A. (2015). I sedimenti lacustri organici come indicatori dei cambiamenti delle precipitazioni passate: un record climatico di 3.000 anni dal Finlad centrale. Rivista di Paleolimnologia 53, 401-413.
La deposizione di strati a grana fine e grossolana in una varve clastica è potenziata dai processi all’interno del corpo idrico. Nei laghi che subiscono un afflusso carico di sedimenti, le correnti di torbidità forniscono in modo efficiente raffiche di sedimenti che si depositano quasi istantaneamente come letti graduati, e quindi strati distinti sono associati a ciascun evento, spesso quotidiano. I varves complessi si formano comunemente in questo modo. Gli strati di sabbia limosa all’interno degli strati di argilla inverno scuro mostrato in Fig. 1B risultato dall’incursione di intense tempeste autunnali e invernali dall’Oceano Pacifico verso le montagne. Lo scioglimento delle nevi aumentato dalla pioggia calda genera grandi inondazioni che trasportano raffiche di sedimenti più grossolani al lago, dove le correnti di torbidità le trasportano efficacemente sul fondo del lago. Le lamine a grana fine si depositano dalla sedimentazione attraverso la colonna d’acqua. Le varve clastiche sono tipiche delle condizioni proglaciali e periglaciali nelle regioni polari e alpine (Zolitschka et al., 2015) e si trovano anche da ambienti marini polari (ad esempio, Weddel Sea; Weber et al., 2011).
Le varve endogene si formano come conseguenza della precipitazione chimica dei minerali autigeni. Includono minerali endogeni evaporitici che si formano in condizioni aride o semiaride (Fig. 1C; Prasad et al., 2004; Zolitschka, 2007). Una forte evaporazione aumenta la salinità e il pH portando alla precipitazione di minerali specifici non appena la solubilità viene superata. Tali minerali sono ad esempio aragonite, gesso e alite. Varve endogene si verificano anche nei laghi a medie latitudini, dove si formano a seguito della precipitazione stagionale di sali, in particolare carbonato di calcio, da una soluzione sovrasatura creata durante l’estate quando la temperatura dell’acqua è alta o quando l’assorbimento di anidride carbonica da parte della vegetazione acquatica è maggiore (Fig. 1D; Tylmann et al., 2013b; Brauer et al., 2008b). Il carbonato di particolato grossolano normalmente si deposita attraverso la colonna d’acqua e viene sepolto sufficientemente rapidamente che la maggior parte non viene ridissolvuta nell’acqua fredda sotto satura in profondità in questi laghi. In inverno, l’intero lago è sufficientemente freddo che il carbonato non precipita, e anche una piccola quantità di sedimenti terrigeni produce una lamina distintiva per formare una varve (Fig. 2).
Le varve biogeniche si formano come conseguenza del ciclo stagionale della produzione e della deposizione biogenica derivata dalla terra (ad esempio, polline, detriti vegetali, acidi umici e fulvici) o originaria del corpo idrico stesso come fioriture di diatomee o altri organismi acquatici (Baier et al., 2004; Chu et al., 2008; Nakagawa e Suigetsu 2006 Membri del progetto, 2014; Saarni et al., 2015). Il tipo di varve biogenico si trova dagli ambienti marini e dai laghi, dove la deposizione di frustuli di diatomee dopo le fioriture primaverili è seguita dalla deposizione di detriti vegetali ben degradati, componenti minerogenici e spesso solfuri metallici (Fig. 1E e 2; Saarni et al., 2015; Schimmelmann et al., 2016; Zolitschka et al., 2015). I varves biogenici si formano in bacini con acqua di fondo anossica che impedisce la creazione di un benthos che bioturberebbe e distruggerebbe i varves man mano che si sono formati. L’anossia rallenta anche il decadimento del carbonio organico che può formare la lamina distintiva in alcuni varves biogenici. I varves biogenici lacustri si trovano tipicamente in condizioni climatiche temperate (Zolitschka et al., 2015) anche se pochi record di varve biogenici sono riportati da boreal (Saarni et al., 2015; Støren e Dahl, 2012) e anche le condizioni artiche (Chutko e Lamoreux, 2009). Nell’ambiente marino, le varve biogeniche si trovano più diversamente dalle alte alle basse latitudini, con le diatomee come uno dei principali costituenti (Schimmelmann et al., 2016).
Le varve miste sono composte da almeno due componenti dei precedenti tre tipi di varve (Fig. 1F e G). Le impostazioni climatiche e geologiche causano cambiamenti stagionali nel materiale disponibile che portano in successione di composizione sedimentaria variabile e quindi tre tipi di varve precedentemente descritti raramente si verificano come membri finali puri ma spesso come varve miste. Nella zona boreale con inverni ricchi di neve ed estati calde le lamine clastiche sono causate dallo scioglimento episodico della neve (Ojala et al., 2013; Saarni et al., 2016) mentre nelle latitudini più basse le lamine minerogene spesso esistono come conseguenza della stagione delle piogge (Hughen et al., 1996) o evento stagionale di attività eoliana come alisei (Chu et al., 2009). La componente biogenica si accumula durante le fioriture algali e la stagione di crescita come conseguenza della produzione autoctona e alloctona. Nel clima temperato si possono formare varve biogeniche con componente minerogenica endogena come conseguenza della saturazione della calcite che proviene dal bacino. Una grande varietà di varves misti si trovano comunemente da ambienti marini e lacustri (Schimmelmann et al., 2016; Zolitschka et al., 2015).
I processi biogenici ed endogenici hanno maggiori probabilità di formare varve semplici perché comunemente si verificano solo una volta all’anno, mentre i processi associati alla deposizione di sedimenti clastici sono spesso di durata più breve e frequenza più elevata. A causa di condizioni più complesse nell’ambiente marino, le varve marine possono consistere in una successione più variabile con più lamine stagionali (Schimmelmann et al., 2016). Lo spessore varve varia in gran parte a seconda dell’ambiente sedimentario. Lo spessore medio di varve è generalmente in una scala di pochi millimetri all’anno che varia da meno di un millimetro all’anno fino a centimetri all’anno in entrambi i marine (Schimmelmann et al., 2016) e ambienti lacustri (Ojala et al., 2012). Le immagini da più di 50 diversi record varve da ambienti marini e lacustri di tutto il mondo sono disponibili presso Varve Image Portal http://pastglobalchanges.org/ini/end-aff/varves-wg/varves-image-library (Zolitschka, 2018b).