Upper crustal earthquake swarms in São Caetano: reactivation of the Pernambuco shear zone and trending branches in intraplate Brazil

Seismogenic fault reactivation of continental-scale structures has been observed in a few intraplate areas, but its cause is still amatter of debate. The objective of the present study is to analyze two seismic swarms that occurred along the EW-trending Pernambuco ductile shear zone and in a NE-trending branch, in 2007 and 2010 in São Caetano County, Northeastern Brazil.We studied both epicentral areas using a nine- and a seven-station network during 180 and 54 days, respectively. The results indicate that the 2007 swarm correspond to a right-lateral, strike–slip fault with a normal component of slip (strike 74°, dip 60°, and rake−145°) and the 2010 swarmcorresponds to a normal fault (strike 265°, dip 79°, and rake −91°). The former reactivated a NE-trending branch, whereas the latter reactivated the main E-W-trending mylonitic belt of the Pernambuco shear zone. These results are consistent with seismogenic reactivation of this major structure, generated by the present-day EW-trending compression and NS-trending extension, as observed by previous studies. This shear zone was reactivated as rift faults in the Cretaceous during the South America–Africa breakup. However, our study confirms that the basement fabric such as continental-scale ductile shear zones, show evidence of crustal weakness outside areas of previous rifting, and it reveals the potential for large earthquakes along dormant rift segments associated with major basement shear belts.

Turbulence as a driver for vertical plankton distribution in the subsurface upper ocean

[EN] Vertical distributions of turbulent energy dissipation rates and fluorescence were measured simultaneously with a high-resolution micro-profiler in four different oceanographic regions, from temperate to polar and from coastal to open waters settings. High fluorescence values, forming a deep chlorophyll maximum (DCM), were often located in weakly stratified portions of the upper water column, just below layers with maximum levels of turbulent energy dissipation rate. In the vicinity of the DCM, a significant negative relationship between fluorescence and turbulent energy dissipation rate was found. We discuss the mechanisms that may explain the observed patterns of planktonic biomass distribution within the ocean mixed layer, including a vertically variable diffusion coefficient and the alteration of the cells sinking velocity by turbulent motion. These findings provide further insight into the processes controlling the vertical distribution of the pelagic community and position of the DCM.

Coupling between upper ocean layer variability and size-fractionated phytoplankton in a non-nutrient-limited environment

[EN] We describe the coupling between upper ocean layer variability and size-fractionated phytoplankton distribution in the non-nutrient-limited Bransfield Strait region (BS) of Antarctica. For this purpose we use hydrographic and size-fractionated chlorophyll a data from a transect that crossed 2 fronts and an eddy, together with data from 3 stations located in a deeply mixed region, the Antarctic Sound (AS). In the BS transect, small phytoplankton (<20 μm equivalent spherical diameter [ESD]) accounted for 80% of total chl a and their distribution appeared to be linked to cross-frontal variability. On the deepening upper mixed layer (UML) sides of both fronts we observed a deep subducting column-like structure of small phytoplankton biomass. On the shoaling UML sides of both fronts, where there were signs of restratification, we observed a local shallow maximum of small phytoplankton biomass. We propose that this observed phytoplankton distribution may be a response to the development of frontal vertical circulation cells. In the deep, turbulent environment of the AS, larger phytoplankton (>20 μm ESD) accounted for 80% of total chl a. The proportion of large phytoplankton increases as the depth of the upper mixed layer (ZUML), and the corresponding rate of vertical mixing, increases. We hypothesize that this change in phytoplankton composition with varying ZUML is related to the competition for light, and results from modification of the light regime caused by vertical mixing.

Image analysis in the morphological and morphometric study of teeth

The subject of this doctoral dissertation concerns the definition of a new methodology for the morphological and morphometric study of fossilized human teeth, and therefore strives to provide a contribution to the reconstruction of human evolutionary history that proposes to extend to the different species of hominid fossils. Standardized investigative methodologies are lacking both regarding the orientation of teeth subject to study and in the analysis that can be carried out on these teeth once they are oriented. The opportunity to standardize a primary analysis methodology is furnished by the study of certain early Neanderthal and preneanderthal molars recovered in two caves in southern Italy [Grotta Taddeo (Taddeo Cave) and Grotta del Poggio (Poggio Cave), near Marina di Camerata, Campania]. To these we can add other molars of Neanderthal and modern man of the upper Paleolithic era, specifically scanned in the paleoanthropology laboratory of the University of Arkansas (Fayetteville, Arkansas, USA), in order to increase the paleoanthropological sample data and thereby make the final results of the analyses more significant. The new analysis methodology is rendered as follows: 1. Standardization of an orientation system for primary molars (superior and inferior), starting from a scan of a sample of 30 molars belonging to modern man (15 M1 inferior and 15 M1 superior), the definition of landmarks, the comparison of various systems and the choice of a system of orientation for each of the two dental typologies. 2. The definition of an analysis procedure that considers only the first 4 millimeters of the dental crown starting from the collar: 5 sections parallel to the plane according to which the tooth has been oriented are carried out, spaced 1 millimeter between them. The intention is to determine a method that allows for the differentiation of fossilized species even in the presence of worn teeth. 3. Results and Conclusions. The new approach to the study of teeth provides a considerable quantity of information that can better be evaluated by increasing the fossil sample data. It has been demonstrated to be a valid tool in evolutionary classification that has allowed (us) to differentiate the Neanderthal sample from that of modern man. In a particular sense the molars of Grotta Taddeo, which up until this point it has not been possible to determine with exactness their species of origin, through the present research they are classified as Neanderthal.

Materiali lapidei in provincia di Bologna: studio sulle cave storiche e ipotesi di sostenibilità.

Lo studio effettuato verte sulla ricerca delle cave storiche di pietra da taglio in provincia di Bologna, facendo partire la ricerca al 1870 circa, data in cui si hanno le prime notizie cartacee di cave bolognesi. Nella ricerca si è potuto contare sull’aiuto dei Dott. Stefano Segadelli e Maria Tersa De Nardo, geologi della regione Emilia-Romagna, che hanno messo a disposizione la propria conoscenza e le pubblicazioni della regione a questo scopo. Si è scoperto quindi che non esiste in bibliografia la localizzazione di tali cave e si è cercato tramite l’utilizzo del software ArcGIS , di georeferenziarle, correlandole di informazioni raccolte durante la ricerca. A Bologna al momento attuale non esistono cave di pietra da taglio attive, così tutte le fonti che si sono incontrate hanno fornito dati parziali, che uniti hanno permesso di ottenere una panoramica soddisfacente della situazione a inizio secolo scorso. Le fonti studiate sono state, in breve: il catasto cave della regione Emilia-Romagna, gli shape preesistenti della localizzazione delle cave, le pubblicazioni “Uso del Suolo”, oltre ai dati forniti dai vari Uffici Tecnici dei comuni nei quali erano attive le cave. I litotipi cavati in provincia sono quattro: arenaria, calcare, gesso e ofiolite. Per l’ofiolite si tratta di coltivazioni sporadiche e difficilmente ripetibili dato il rischio che può esserci di incontrare l’amianto in queste formazioni; è quindi probabile che non verranno più aperte. Il gesso era una grande risorsa a fine ‘800, con molte cave aperte nella Vena del Gesso. Questa zona è diventata il Parco dei Gessi Bolognesi, lasciando alla cava di Borgo Rivola il compito di provvedere al fabbisogno regionale. Il calcare viene per lo più usato come inerte, ma non mancano esempi di formazioni adatte a essere usate come blocchi. La vera protagonista del panorama bolognese rimane l’arenaria, che venne usata da sempre per costruire paesi e città in provincia. Le cave, molte e di ridotte dimensioni, sono molto spesso difficili da trovare a causa della conseguente rinaturalizzazione. Ci sono possibilità però di vedere riaprire cave di questo materiale a Monte Finocchia, tramite la messa in sicurezza di una frana, e forse anche tramite la volontà di sindaci di comunità montane, sensibili a questo argomento. Per avere una descrizione “viva” della situazione attuale, sono stati intervistati il Dott. Maurizio Aiuola, geologo della Provincia di Bologna, e il Geom. Massimo Romagnoli della Regione Emilia-Romagna, che hanno fornito una panoramica esauriente dei problemi che hanno portato ad avere in regione dei poli unici estrattivi anziché più cave di modeste dimensioni, e delle possibilità future. Le grandi cave sono, da parte della regione, più facilmente controllabili, essendo poche, e più facilmente ripristinabili data la disponibilità economica di chi la gestisce. Uno dei problemi emersi che contrastano l’apertura di aree estrattive minori, inoltre, è la spietata concorrenza dei materiali esteri, che costano, a parità di qualità, circa la metà del materiale italiano. Un esempio di ciò lo si è potuto esaminare nel comune di Sestola (MO), dove, grazie all’aiuto e alle spiegazioni del Geom. Edo Giacomelli si è documentato come il granito e la pietra di Luserna esteri utilizzati rispondano ai requisiti di resistenza e non gelività che un paese sottoposto ai rigori dell’inverno richiede ai lapidei, al contrario di alcune arenarie già in opera provenienti dal comune di Bagno di Romagna. Alla luce di questo esempio si è proceduto a calcolare brevemente l’ LCA di questo commercio, utilizzando con l’aiuto dell’ Ing. Cristian Chiavetta il software SimaPRO, in cui si è ipotizzato il trasporto di 1000 m3 di arenaria da Shanghai (Cina) a Bologna e da Karachi (Pakistan) a Bologna, comparandolo con le emissioni che possono esserci nel trasporto della stessa quantità di materiale dal comune di Monghidoro (BO) al centro di Bologna. Come previsto, il trasporto da paesi lontani comporta un impatto ambientale quasi non comparabile con quello locale, in termini di consumo di risorse organiche e inorganiche e la conseguente emissione di gas serra. Si è ipotizzato allora una riapertura di cave locali a fini non edilizi ma di restauro; esistono infatti molti edifici e monumenti vincolati in provincia, e quando questi devono essere restaurati, dove si sceglie di cavare il materiale necessario e rispondente a quello già in opera? Al riguardo, si è passati attraverso altre due interviste ai Professori Francesco Eleuteri, architetto presso la Soprintendenza dei Beni Culturali a Bologna e Gian Carlo Grillini, geologo-petrografo e esperto di restauro. Ciò che è emerso è che effettivamente non esiste attualmente una panoramica soddisfacente di quello che è il patrimonio lapideo della provincia, mancando, oltre alla georeferenziazione, una caratterizzazione minero-petrografica e fisico-meccanica adeguata a poter descrivere ciò che veniva anticamente cavato; l’ipotesi di riapertura a fini restaurativi potrebbe esserci, ma non sembra essere la maggiore necessità attualmente, in quanto il restauro viene per lo più fatto senza sostituzioni o integrazioni, tranne rari casi; è pur sempre utile avere una carta alla mano che possa correlare l’edificio storico con la zona di estrazione del materiale, quindi entrambi i professori hanno auspicato una prosecuzione della ricerca. Si può concludere dicendo che la ricerca può proseguire con una migliore e più efficace localizzazione delle cave sul terreno, usando anche come fonte il sapere della popolazione locale, e di procedere con una parte pratica che riguardi la caratterizzazione minero-petrografica e fisico-meccanica. L’utilità di questi dati può esserci nel momento in cui si facciano ricerche storiche sui beni artistici presenti a Bologna, e qualora si ipotizzi una riapertura di una zona estrattiva.