Evoluzione paleoclimatica ed eventi globali nel Miocene inferiore-medio registrati in una successione di rampa carbonatica: la Pietra da Cantoni nel Monferrato orientale.

The Lower-Middle Miocene (20-14 Ma) is a crucial time interval for reconstructing the climatic evolution of our planet in the geological past and its impact on the deposition of biogenic sediments. In particular, the interval between ~17 Ma and ~14 Ma is characterised by a climatic warming with mean temperatures ~6° C higher than today, defining an event known as the Middle Miocene Climatic Optimum (MMCO). The MMCO is associated with a positive carbon isotope excursion known as the Monterey Carbon Isotope Excursion (MCIE). The MCIE is recorded on a global scale in ocean sediments and is believed to be the result of organic carbon burial linked to an increase in primary productivity. Recently, MMCO and MCIE have also been recognised in shallow-water carbonate sediments in the central Mediterranean (Apennines) and southern Mediterranean (Malta Island). However, no data are available for the northern Mediterranean. In order to verify the recording of both of these events in a northern-Mediterranean sector, in this thesis a high-resolution sedimentological and chemostratigraphic study (stable isotopes of C and O) was carried out on the Uviglie Castle section, located in Monferrato. This section involves the carbonate sediments of the Pietra da Cantoni Formations and the Mincengo Marls, dated between the Burdigalian and the Serravallian. The compositional and textural characteristics of the sediments were defined through the study of 12 thin sections. For the chemostratigraphic study, 68 samples, taken at an average distance of 20 cm, were analysed at the new isotopic geochemistry laboratory of the Department of Earth Sciences in Turin. The results obtained indicate that the section studied comprises inner carbonate ramp sediments, which transition upwards to outer ramp sediments. The transition is recorded by a condensed interval enriched in pectinid fossils, glauconite and phosphates indicating the drowning of the carbonate ramp. The succession ends with the Mincengo Marl Formation, deposited in a slope environment. The chemsotratigraphic data, combined with the biostratigraphic data, made it possible to recognise a marked positive δ13C excursion up to values of +0.9 ‰ in sediments deposited between 17.2 Ma and 13.8 Ma. This excursion correlates with the MCIE. It is associated with negative values of δ18O (up to -1.32‰), which could indicate a climate warming associated with the MMCO. In conclusion, this thesis work has allowed us to identify, for the first time, the Monterey Excursion and the Middle Miocene Climatic Optimum in the carbonate sediments of the northern Mediterranean.

Il Miocene inferiore-medio (20-14 Ma) è un intervallo di tempo cruciale per ricostruire l’evoluzione climatica del nostro pianeta nel passato geologico ed il suo impatto sulla deposizione di sedimenti biogenici. In particolare, l’intervallo compreso tra ~17 Ma e ~14 Ma, è contraddistinto da un riscaldamento climatico con temperature medie di ~6° C superiori rispetto a quelle attuali, a definire un evento noto come Middle Miocene Climatic Optimum (MMCO). Il MMCO è associato ad un’escursione isotopica positiva degli isotopi del carbonio conosciuta come Monterey Carbon Isotope Excursion (MCIE). La MCIE è registrata a scala globale in sedimenti oceanici ed è ritenuta essere il risultato del seppellimento di carbonio organico collegato ad un aumento della produttività primaria. Recentemente, il MMCO e la MCIE sono stati riconosciuti anche in sedimenti carbonatici poco profondi del Mediterraneo centrale (Appennino) e meridionale (Isola di Malta). Nessun dato è invece disponibile per il Mediterraneo settentrionale. Al fine di verificare la registrazione di entrambi questi eventi in un settore settentrionale, in questa tesi è stato effettuato uno studio sedimentologico e chemostratigrafico ad alta risoluzione (isotopi stabili del C e O) sulla sezione del castello di Uviglie, ubicata in Monferrato. Questa sezione interessa i sedimenti carbonatici delle Formazioni della Pietra da Cantoni e delle Marne di Mincengo, di età compresa tra il Burdigaliano ed il Serravalliano. Le caratteristiche composizionali e tessiturali dei sedimenti sono state definite attraverso lo studio di 12 sezioni sottili. Per lo studio chemostratigrafico, sono stati analizzati presso il nuovo laboratorio di geochimica isotopica del Dipartimento di Scienze della terra di Torino 68 campioni, prelevati ad una distanza media di 20 cm. I risultati ottenuti indicano che la sezione studiata comprende sedimenti di rampa carbonatica interna, che passano verso l’alto a sedimenti di rampa esterna. Il passaggio è registrato da un intervallo condensato arricchito in resti di pectinidi, granuli di glauconite e fosfati che indica l’annegamento della rampa carbonatica. La successione termina con la Formazione delle Marne di Mincengo, depositate in un ambiente di scarpata. I dati chemsotratigrafici, uniti a quelli biostratigrafici, hanno consentito di riconoscere una marcata escursione positiva del δ13C fino a valori di +0.9 ‰ nei sedimenti deposti tra 17.2 Ma e 13.8 Ma. Tale escursione è correlabile con la MCIE. Essa è associata a valori negativi del δ18O (fino a -1.32‰) che potrebbero indicare un riscaldamento climatico associato al MMCO. In conclusione, il presente lavoro di tesi ha consentito di identificare, per la prima volta, la Monterey Excursion e del Middle Miocene Climatic Optimum nei sedimenti carbonatici del Mediterraneo settentrionale.