Taphonomy, sclerochronology and palaeoecology of Lower Jurassic lithiotid bivalves from the Trento Platform (Italy)

I litiotidi sono un gruppo di bivalvi del Giurassico Inferiore rappresentati da tre generi monospecifici Lithiotis, Cochlearites e Lithioperna. Questi bivalvi hanno originato vistosi accumuli biogeni, ampiamente diffusi negli ambienti di laguna tropicale delle piattaforme carbonatiche. L’obiettivo della tesi è stato quello di esaminare gli accumuli a litiotidi nella Piattaforma di Trento (Alpi Meridionali) mediante a) la caratterizzazione tafonomica degli accumuli; b) lo studio dei componenti scheletrici e non scheletrici per valutare il ruolo dell’attività microbica nella geometria degli accumuli e delle diverse forme di pirite per la ricostruzione delle condizioni redox durante lo sviluppo degli accumuli stessi; c) l’analisi sclerocronologica e geochimica dei litiotidi (δ13C e δ18O) al fine di individuare i parametri ambientali influenzanti i vari generi. L’analisi tafonomica ha permesso di distinguere gli individui autoctoni, parautoctoni ed alloctoni nel nucleo e nei fianchi degli accumuli. Inoltre, i caratteri tafonomici valutati quantitativamente (area occupata dalle conchiglie, densità degli individui, percentuale di individui articolati e completi) nel nucleo e nei fianchi variano in base al genere dominante. Questo approccio quantitativo può costituire un utile strumento per distinguere il nucleo dai fianchi quando l’accumulo non affiora completamente. Le strutture batteriche e le alghe verdi calcaree (Thaumatoporella parvovesiculifera), osservate in sezioni sottili, potevano contribuire alla stabilizzazione del substrato mobile dove vivevano i litiotidi e alla produzione di fango carbonatico. Questo è evidente negli accumuli dominati da Lithiotis e Cochlearites, distinti da grandi dimensioni. Lithioperna invece formava corpi tabulari. Il relativo aumento delle strutture batteriche e delle alghe verdi (i.e., Palaedasycladus sp. e T. parvovesiculifera) nella parte alta della Formazione di Rotzo evidenzia una diminuzione dell’apporto fluviale e un aumento dello stato di saturazione del carbonato nell’acqua. I framboidi di pirite, osservati al SEM, hanno registrato la locale presenza di condizioni disaerobiche nel nucleo degli accumuli dominati da Cochlearites e nei fianchi sia degli accumuli a Lithiotis sia a Cochlearites. Il nucleo invece degli accumuli dominati da Lithiotis si sviluppava in condizioni ben ossigenate così come i depositi sovrastanti gli accumuli. Le analisi del δ13C e del δ18O e del pattern di crescita sono state condotte su alcuni esemplari ben preservati di Lithiotis, Cochlearites, Lithioperna, Opisoma excavatum e Pachyrisma (Durga) crassa. La preservazione delle conchiglie è stata verificata mediante analisi XRD, SEM e catodoluminescenza. Alcuni esemplari articolati e ben preservati di Lithiotis hanno permesso inoltre di caratterizzare lo strato calcitico prismatico esterno e la morfologia della valva libera, non ancora completamente documentati in letteratura. In tutti i bivalvi studiati, gli incrementi di crescita giornalieri sono riuniti in raggruppamenti bisettimanali, indicando un chiaro influsso tidale. Lo studio ha confermato inoltre che questi bivalvi potevano vivere a lungo (fino a ~40 anni per Cochlearites). Le variazioni del δ18O e del δ13C negli esemplari studiati dipendono da complesse interazioni ambientali, legate principalmente agli effetti della variazione della temperatura, salinità e produttività primaria. Lithioperna, Opisoma e Pachyrisma, diffuse in ambienti ristretti distinti da una ridotta circolazione dell’acqua, potevano esser maggiormente influenzate dalla salinità. I loro profili isotopici suggeriscono un alto input fluviale e fioriture algali stagionali. Le analisi isotopiche condotte su Lithiotis e Cochlearites, invece, indicano una diminuzione dell’apporto fluviale e condizioni più stabili. La variabilità inter-annuale è presumibilmente legata ad un clima tropicale, distinto dall’alternanza di stagioni secche e umide.

The Lower Jurassic lithiotid bivalves are mostly represented by the larger, gregarious and monospecific genera Lithiotis, Cochlearites and Lithioperna. These formed large shell accumulations in the shallow-water carbonate settings of the Tethyan and Panthalassa margins. This thesis analyses the lithiotid accumulations occurring in the Trento Platform (Southern Alps) through the study of a) the taphonomy of the accumulations; b) the skeletal and non-skeletal components along with pyrite forms of the bivalve accumulations to evaluate the microbial role in the shell accumulation geometry and to assess the redox conditions during the lithiotid accumulation growth; c) the shell growth pattern and stable isotope (δ13C and δ18O) variations as proxy of palaeoecological limiting factors. The taphonomical analysis of lithiotid accumulations distinguished autochthonous, parautochthonous and allochthonous lithiotids in the accumulation core and flanks. Shell accumulation characteristics and taphonomic attributes, quantitatively analysed in the core and flanks (i.e., shell cover, shell density, percentage of articulated and complete shells), vary according to the dominating lithiotid bivalve. This quantitative approach is potentially useful as proxies for distinguishing core or flanks when the accumulation does not crop out as a whole. The occurrence of bacteria-like features along with calcareous green algae (Thaumatoporella parvovesiculifera), from thin section observations, could contribute to stabilise the soft muddy substrate on which the lithiotids grew and to produce carbonate mud. This is evident in Lithiotis- and Cochlearites-dominated accumulations, characterised by larger dimensions. On contrary, Lithioperna generated tabular bodies. The relative increase in occurrence of bacteria-like features and calcareous green algae (i.e., Palaedasycladus sp., Thaumatoporella parvovesiculifera) upwardly in the Rotzo Formation points to a general decrease in water runoff and an increase in marine water carbonate saturation state. Pyrite framboids, observed by SEM, locally registered lower dysoxic conditions in Cochlearites accumulation core and in both Lithiotis and Cochlearites accumulation flanks whilst Lithiotis core grew in fully oxic setting. The deposits overlying the lithiotid accumulations formed under oxic conditions. High resolution stable isotope (δ13C and δ18O) and shell growth pattern were investigated on well preserved lithiotid shells of Lithiotis, Cochlearites and Lithioperna. Shells of Opisoma excavatum and Pachyrisma (Durga) crassa, two bivalve species widespread in the Rotzo Formation, have been also analysed. Shell preservation was assessed by three different screening techniques (SEM, XRD and cathodoluminescence analyses). Finding of well-preserved and articulated specimens of Lithiotis clarifies the occurrence and structure of the outer calcitic layer in this species and the free valve morphology. In all the studied bivalves, daily growth increments were grouped in fortnightly bundles suggesting a tidal influence even in subtidal settings. This study confirms the long life of some individuals (e.g., up to ca. 40 years old for Cochlearites) which distinguished this aberrant-bivalve group. The δ18O and δ13C variations in the analysed bivalves respond to a complex of ecological conditions, mostly involving the effects of temperature, salinity and primary productivity. Lithioperna, Opisoma and Pachyrisma, which thrived in restricted environmental conditions with a reduced water circulation, could be influenced by water salinity. Their stable isotope profiles suggest higher riverine input and strong seasonal algal blooms. On contrary, Lithiotis and Cochlearites stable isotope profiles indicate a decrease of riverine input influence and more stable conditions. The inter-annual variability was probably related to inter-annual changes in rainy and dry seasons in a tropical climate.