La fossilizzazione è quell'insieme di processi che permettono la conservazione del resto, animale o vegetale, all'interno delle rocce.
La fossilizzazione è un processo molto raro e solo una parte molto bassa (circa l'8%) di organismi può fossilizzare.
Perché ciò si verifichi sono necessarie alcune condizioni:
- Composizione degli organismi. Le parti molli, costituite da C, H, O, N e P, contenuti nei composti organici come i glucidi, i lipidi e le proteine, sono facilmente soggetti alla decomposizione, mentre più resistente è il carbonio della chitina, cellulosa, lignina, collagene. Di conseguenza, gli organismi con questo tipo di struttura hanno una bassissima possibilità di conservarsi.
I composti inorganici come ossa, denti, gusci, più duri, resistono per un tempo maggiore. Il carbonato di calcio, costituisce lo scheletro di alcuni organismi come Foraminiferi, Spugne, Coralli, Brachiopodi, Molluschi, Echinodermi; l'opale, un gel di silice idrata, è il costituente di alcuni protisti come Diatomee, Radiolari e alcune Spugne; il fosfato di calcio è il componente dello scheletro di alcuni Brachiopodi e dei Vertebrati. Tutti questi organismi hanno la probabilità del 40% di fossilizzare. - Seppellimento rapido. Quanto più rapidamente l'organismo viene sottratto dall'azione degli agenti chimici, fisici e biologici, tanto più ha la possibilità di conservarsi. La rapida copertura del resto con sedimenti, che nei bacini marini piovono continuamente portati dai fiumi, lo sottrae dai suddetti fenomeni e ha più probabilità di conservarsi, tanto più se i sedimenti sono fini.
- Condizioni ambientali. L'ambiente marino è il più favorevole alla fossilizzazione rispetto a quello terrestre, perché la sedimentazione è rapida e costante, mentre la superficie terreste è prevalentemente sede di erosione.
- Granulometria. Nella conservazione ha molta influenza anche la granulometria del sedimento: tanto più sono fini le particelle, tanto meglio si conservano i particolari dell'animale. Infatti, la ghiaia e la sabbia sono molto permeabili e lasciano filtrare l'acqua, mentre l'argilla è impermeabile e permette una migliore conservazione dell'organismo. La presenza di fossili in rocce magmatiche o metamorfiche è da considerarsi del tutto eccezionale.
La conservazione differenziata dà una visione molto frammentaria della storia dei viventi.
Morte
Le cause di morte di un organismo sono molteplici e sono distinte in interne ed esterne.
Le cause interne sono quelle dovute a vecchiaia o a patologie.
Tra le cause esterne ricordiamo la mancanza di cibo, la predazione, un brusco cambiamento di temperatura, l'avvelenamento dell'ambiente, un evento geologico catastrofico e molte altre.
Oltre alle sopraindicate cause di morte, possiamo avere anche morti di massa quando si verificano improvvise modificazioni dell'ambiente esterno. In questo caso troviamo in uno strato sedimentano un'alta concentrazione di fossili, come è accaduto ad esempio nella Pesciara di Bolca. Probabilmente la morte potrebbe essere attribuita a una forma di avvelenamento simile alle maree rosse prodotte dai Dinoflagellati.
Processi biostratinomici
Tra la morte e il seppellimento si ha una serie di processi biostratinomici chimici, fisici e biologici, ad azione distruttiva, comprendenti la necrolisi, la disarticolazione, l'erosione, il trasporto, ecc …
Decomposizione
La decomposizione, o necrolisi , che si verifica sulle parti molli, è operata da organismi necrofagi o da organismi decompositori. Se la decomposizione avviene in ambiente aerobico si verifica rapidamente , mentre in ambiente anaerobico, poiché non esistono necrofagi, è molto più lenta e ciò permette in alcuni casi la conservazione delle parti molli.
Disarticolazione
I gusci e gli scheletri degli organismi si separano a causa della putrefazione delle parti molli dell'organismo.
Dissoluzione chimica
La distruzione chimica si basa soprattutto sulla dissoluzione delle parti inorganiche, che dipende dalla natura del resto (composizione, dimensioni, porosità, ecc.) e dalle caratteristiche ambientali.
Distruzione biologica
La distruzione biologica può essere operata da moltissimi organismi come batteri e animali predatori, che attaccano principalmente le parti molli, oppure prodotta dalla perforazione di gusci e scheletri ad opera di organismi perforanti quali Briozoi, Vermi, Molluschi, Crostacei, Pesci, ecc …, o ancora dalla bioerosione di organismi che erodono i resti inorganici.
Distruzione meccanica
La distruzione meccanica influisce notevolmente sulle strutture resistenti e può essere dovuta all'azione delle correnti marine, delle onde e del vento, per cui nel fossile si riconoscono abrasioni, sfaccettature o vere e proprie rotture.
Un fenomeno molto importante è il trasporto post mortem. L'organismo infatti può essere trasportato anche molto lontano e in un ambiente diverso da quello originario ad opera delle acque dei fiumi e dei torrenti, delle acque di dilavamento, delle correnti marine o del vento.
Gli organismi sessili, cioè quelli che vivono attaccati al substrato, generalmente sono autoctoni. In questo caso possiamo avere la fossilizzazione in posizione di vita, come per esempio le piante della foresta fossile di Dunarobba in Umbria (vedi la foto qui a fianco e la descrizione dettagliata nella pagina delle fossilizzazioni eccezionali).
Gli organismi liberi, invece, sono più soggetti all'azione di trasporto, per cui i fossili sono alloctoni, con trasporto in senso verticale (un'ammonite che cade lentamente sul fondo) o orizzontale.
Nel trasporto, molto spesso gli organismi subiscono delle alterazioni e si scompongono in vari pezzi: le valve di Lamellibranchi si separano, si staccano gli opercoli delle Ammoniti, si staccano spine e braccia negli Echinodermi, si ha la frammentazione dei pesci per liberazione di gas di putrefazione. È questa la causa dell'incompletezza, di alcuni ritrovamenti.
Il flusso del mezzo provoca una orientazione delle strutture come ad esempio la deposizione sempre dallo stesso lato delle valve delle conchiglie Per opporsi alla corrente. Questo fatto può essere sfruttato per capire se gli strati sedimentari conservano ancora la deposizione originale o se sono stati rovesciati.
Il trasporto si presenta inoltre selettivo delle varie parti dell'organismo a seconda della loro forma, dimensione e peso.
Seppellimento
La disgregazione continuerebbe se l'organismo non ne venisse sottratto con il seppellimento. Si tratta di una fase piuttosto breve che comporta una lenta copertura in caso di normale sedimentazione, oppure può avvenire in modo catastrofico in presenza di una frana, limo alluvionale, mareggiata, cenere vulcanica.
Forme particolari di seppellimento sono l'incrostazione (copertura del resto con carbonato di calcio) e l'inclusione in asfalto o ambra.
Diagenesi
Dopo il seppellimento inizia la diagenesi che comprende una serie di processi litogenetici che intervengono quando il sedimento si trova sottoposto a condizioni di pressione, temperatura e azione delle acque circolanti diverse da quelle di formazione e che portano alla formazione del fossile.
Tra i processi ricordiamo la ricristallizzazione, in cui la struttura originaria è trasformata e sostituita da cristalli più grandi. Il fenomeno di ricristallizzazione di uno stesso minerale in un'altra forma, come ad esempio l'aragonite che si trasforma in calcite, prende il nome di epigenesi e porta ad una modificazione del volume anche sensibile.
Il metasomatismo invece consiste in un cambiamento di chimismo senza variazione di volume.
Con la micritizzazione, il materiale scheletrico si trasforma in un aggregato microcristallino senza alcuna struttura.
Abbiamo inoltre la formazione di concrezioni nodulari (nella foto) calcitiche o di altro minerale che proteggono il reperto; la corrosione per mezzo di acqua acidula e alcalina che scioglie selettivamente gli scheletri; l'impregnazione e l'incrostazione.
Se la roccia subisce una deformazione per cause tettoniche, anche il fossile si modifica. Possiamo avere deformazioni di tipo plastico senza rotture, che causano problemi nella classificazione dell'organismo e spesso la creazione artificiosa di nuove varietà.
Se la modificazione è di tipo clastico, cioè con spaccature, è possibile più facilmente risalire alla forma originaria.
