Il ciclo biogeochimico dello zolfo durante la precipitazione del gesso nei bacini marginali del Mediterraneo nel Messiniano: analisi isotopiche del δ34SSO42- e δ18OSO42- del gesso e applicazione di modelli matematici

La crisi di salinità messiniana rappresenta uno dei maggiori eventi evaporitici che hanno interessato la Terra. I prodotti sedimentari di questo evento sono più di un milione di km3 di evaporiti (carbonati, gesso e salgemma) nel Mediterraneo in un intervallo relativamente breve di tempo (meno di 700 Ka). I processi che hanno portato alla deposizione di un tale spessore di evaporiti sono ancora notevolmente dibattuti. Quarant'anni dopo la formulazione del modello del disseccamento del Mediterraneo, che ancora rappresenta il paradigma della crisi di salinità messiniana, studi recenti hanno evidenziato una bassa salinità delle salamoie da cui il gesso è precipitato. Tali lavori comportano l'esclusione dell'evaporazione come meccanismo di concentrazione degli ioni calcio e solfato, comportando la necessità di comprendere quale sia l'origine del solfato del gesso. Potrebbe quest'ultimo avere origine dalla dissoluzione di depositi gessosi triassici come osservato nel bacino di Granada o di Parigi o dalla ri-ossidazione di piriti presenti in depositi terrigeni? Inoltre la recente attribuzione di resti fossili filamentosi osservati nei depositi gessosi a batteri sulfo-ossidanti è un'indicazione indiretta di un attivo ciclo biogeochimico dello zolfo nelle soluzioni da cui il gesso è precipitato, anche se evidenze dirette non sono disponibili. Se venisse confermato che il ciclo dello zolfo era attivo, allora potrebbero i processi mediati dai microorganismi contribuire alla soprasaturazione delle salamoie rispetto al gesso? Per rispondere a queste domande si è scelto di sfruttare un approccio isotopico con l'analisi del δ34S e del δ18O del solfato dei depositi gessosi messiniani allo scopo di ottener informazioni sulla composizione isotopica del solfato del gesso, la quale può indicare sia l'origine del solfato (marina o riciclata) sia la presenza o assenza del ciclo dello zolfo. Le analisi sono state svolte su campioni provenienti da bacini differenti (Bacino del Piemonte, Bacino di Caltanissetta, Bacino di Sorbas e Nijar) nell'area mediterranea tutti prelevati dai primi 5 cicli della Primary Lower Gypsum Unit. I risultati ottenuti confermano che il gesso è precipitato da soluzioni caratterizzate da bassa salinità e da un efficiente ciclo biogeochimico dello zolfo. Grazie ai risultati isotopici ottenuti da questa analisi sono stati realizzati dei modelli idrologici sfruttando una modellizzazione matematica per i flussi che interessano un bacino marginale, quali flusso di evaporazione (FE), il flusso delle acque trasportato dai fiumi al bacino marginale (FR), il flusso in uscita dal bacino (Fout) e il flusso in entrata al bacino (Fin), analizzandoli anche dal punto di vista della composizione chimica e isotopica.