Concetti Chiave
- La stratigrafia utilizza principi di orizzontalità originaria, sovrapposizione e intersezione per interpretare la storia geologica degli strati sedimentari.
- I sedimenti si accumulano in ambienti di sedimentazione definiti, come alluvionali, lacustri, glaciali e desertici, ognuno con caratteristiche fisiche uniche.
- La paleogeografia ricostruisce la geografia del passato studiando le rocce sedimentarie e gli ambienti di sedimentazione, sia continentali che marini.
- I fossili, conservati attraverso processi come la mineralizzazione e la carbonificazione, forniscono indizi sulla vita passata e sull'evoluzione degli organismi.
- La paleontologia studia i fossili per comprendere l'evoluzione delle specie e i cambiamenti ambientali nel tempo geologico.
Indice
- Stratificazione delle rocce sedimentarie
- Concordanza e discordanza degli strati
- Ambienti di sedimentazione continentali
- Effetti di regressione e trasgressione
- Ambienti di sedimentazione marini
- Sedimenti pelagici e fossili
- Processo di fossilizzazione
- Condizioni per la fossilizzazione
- Processi di mineralizzazione e sostituzione
- Carbonificazione e altri processi
- Ricostruzione e studio dei fossili
Stratificazione delle rocce sedimentarie
Una caratteristica tipica delle rocce sedimentarie è la disposizione a strati sovrapposti, cioè la stratificazione. La stratigrafia interpreta i fenomeni geologici in base alle relazioni tra gli strati delle rocce sedimentarie, basandosi su 3 principi:
● principio di orizzontalità originaria→i sedimenti sono depositati come strati orizzontali ;
● principio di sovrapposizione→uno strato roccioso che si trova al di sotto di un altro è stato deposto prima dello strato sovrastante. I rapporti tra le posizioni verticali delle rocce si possono interpretare come rapporti di tempo;
● principio di intersezione→intrusioni di dicchi o filoni magmatici che tagliano le rocce sedimentarie sono successivi alla formazione della roccia.
Concordanza e discordanza degli strati
Gli strati sono definiti concordanti quando mantengono la stessa giacitura, anche in presenza di una lacuna stratigrafica.
Gli strati sono definiti discordanti quando uno strato non è in continuità deposizionale con quello sottostante.
La paleogeografia è la scienza che si occupa della ricostruzione dell’aspetto geografico della Terra nel passato e si avvale dello studio delle rocce sedimentarie. Un’area della superficie terrestre, in cui si accumulano sedimenti, che si contraddistingue per specifiche condizioni fisiche, chimiche e biologiche, è definita ambiente di sedimentazione.
Ambienti di sedimentazione continentali
Gli ambienti di sedimentazione continentali sono distribuiti sulle terre emerse del pianeta.
Ambienti di sedimentazione continentali:
● ambiente alluvionale→caratterizzato da erosione, trasporto e sedimentazione dovuti all’azione delle acque superficiali ;
● ambiente lacustre→caratterizzato dalla deposizione di materiali fini trasportati dagli immissari;
● ambiente glaciale→l’azione dell’acqua liquida passa in secondo piano rispetto all’azione dell’acqua solida. Prevalgono i depositi morenici;
● ambiente desertico→l’agente di trasporto principale è il vento. Le forme di deposito più tipiche sono le dune eoliche;
● ambiente deltizio→tipico delle foci dei fiumi, i sedimenti si distribuiscono in base alle dimensioni dei granuli: la sabbia vicino allo sbocco del corso d’acqua, l’argilla più lontano. I delta fluviali sono ambienti ricchi di vegetazione e nei sedimenti si ritrova spesso materiale organico;
● ambiente di piana di marea→pianura costiera invasa dall’alta marea e lasciata scoperta dalla bassa, l’azione degli organismi è molto importante (tappeti di alghe e le stromatoliti);
● ambiente litorale→tipico delle coste basse, spiagge sabbiose e dune retrostanti.
Effetti di regressione e trasgressione
Per effetto di una regressione gli ambienti di sedimentazione continentali si spostano verso il mare (es. bassa marea).
Per effetto di una trasgressione gli ambienti di sedimentazione marini si spostano verso terra (es. alta marea).
Il cambiamento climatico è testimoniato dalla successione stratigrafica delle rocce sedimentarie. Dalla successione degli strati possiamo dedurre se una sequenza corrisponde a una trasgressione o a una regressione marina.
Ambienti di sedimentazione marini
Gli ambienti di sedimentazione marini hanno caratteristiche diverse, che dipendono dalla profondità e dalla pendenza dei fondali.
Ambienti di sedazione marini (dalla costa verso il largo):
● ambiente di piattaforma continentale→forte moto ondoso e correnti marine localmente anche intense. Sul margine della piattaforma si formano barre sommerse di materiale detritico. Nei climi tropicali il margine di piattaforma è caratterizzato dalla presenza di barriere coralline;
● ambiente di scarpata continentale→ trasporto per gravità dei materiali continentali, accumulati sul margine della piattaforma. Il materiale frana lungo il pendio, si mescola con l’acqua e dà luogo a una massa densa di acqua e sedimenti (corrente di torbida), che si sposta velocemente verso la piana abissale;
● ambiente di piana abissale→si accumulano, alla base delle scarpate continentali, i detriti torbiditici. Più lontano dal continente i sedimenti più fini, trasportati al largo dalle correnti marine o dal vento.
Sedimenti pelagici e fossili
I sedimenti dei fondi oceanici, detti genericamente sedimenti pelagici, sono costituiti da gusci di microrganismi planctonici (alghe, diatomee, radiolari e foraminiferi). I sedimenti più noti sono i fanghi a radiolari e i fanghi a foraminiferi.
Le rocce sedimentarie possono contenere testimonianze di organismi vissuti nel passato. I segni lasciati nelle rocce da organismi viventi ci aiutano a ricostruire le caratteristiche biologiche, fisiche e geografiche degli antichi ambienti.
Processo di fossilizzazione
Un fossile è formato dai resti di un organismo, dalle sue impronte o da altre testimonianze della sua attività, conservate nella roccia in modo più o meno completo. La conservazione completa della materia originale è un evento eccezionale. Più spesso rimangono le parti più resistenti oppure le impronte sulla roccia. Ogni traccia è utile, anche quelle prodotte dall'attività degli organismi: orme, tane, gallerie ed anche gli escrementi fossili (coproliti) che permettono di ricostruire il comportamento e le abitudini.
Paleontologia: scienza che studia la vita del passato attraverso lo studio dei fossili.
Fossili → tutte le testimonianze della vita nel passato, dalle origini fino allo sviluppo delle civiltà umane (10000 anni fa). Le tracce relative ai periodi successivi a questa età sono considerate reperti archeologici e sono oggetto di studio dell’archeologia.
Fossilizzazione: processo che porta alla produzione dei fossili, fenomeno naturale che avviene raramente e in condizioni particolari.
Successione degli eventi che portano alla fossilizzazione di un organismo: un ammonite (mollusco cefalopode marino) muore e si deposita sul fondo. Le parti molli si decompongono in breve tempo, mentre il guscio è ricoperto dai sedimenti. Col procedere della sedimentazione lo scheletro è completamente sepolto. Col tempo i sedimenti si trasformano in rocce e lo scheletro fossilizza. Spinte tettoniche provocano il sollevamento delle rocce fino a farle emergere. L’erosione scopre il fossile.
Condizioni per la fossilizzazione
Condizione necessaria affinché si verifichi il processo di fossilizzazione è il rapido isolamento dei resti o delle tracce degli organismi. La fossilizzazione è un evento eccezionale perché è condizionata dalla differente velocità di due processi: il processo di decomposizione (molto rapido) e il processo di sedimentazione, seppellimento e isolamento (molto più lento).
Processi di mineralizzazione e sostituzione
Con il processo di mineralizzazione si ha la deposizione di sostanze trasportate nei liquidi circolanti nei sedimenti (silice, carbonato di calcio e ossidi o solfuri di ferro) in tutte le cavità, anche le più piccole, presenti nei resti degli organismi.
Con il processo di sostituzione il fossile acquista una composizione chimica diversa dall’originale.
Si verifica la sostituzione delle sostanze originarie con altre trasportate dai liquidi circolanti, nelle cavità dell’organismo e nelle strutture corporee a livello molecolare.
Carbonificazione e altri processi
Il processo di carbonificazione riguarda le parti molli degli organismi, accade in assenza di ossigeno, attraverso reazioni chimiche che liberano acqua e altre sostanze e lasciano un residuo ricco in carbonio.
Il processo di inglobamento lascia inalterati i resti dell’organismo e può avvenire nell’ambra, nell’asfalto e nel ghiaccio.
Nel processo di mummificazione si ha la disidratazione dei resti dell’organismo.
Ricostruzione e studio dei fossili
A partire da pochi elementi incompleti e disordinati rinvenuti in un reperto fossile, i paleontologi ricostruiscono la struttura interna e l’aspetto esteriore degli organismi.
I resti fossili danno informazioni sulle caratteristiche dell’ambiente in cui vivevano gli organismi prima di fossilizzarsi.
Lo studio dei fossili permette di individuare i cambiamenti che sono intervenuti negli organismi nel corso del tempo geologico e di delineare l’evoluzione dei sistemi viventi, riconoscendo la comparsa di nuove specie e la loro estinzione.
Domande da interrogazione
- Quali sono i principi fondamentali della stratigrafia?
- Come si distinguono gli ambienti di sedimentazione continentali?
- Qual è il ruolo dei fossili nello studio della paleontologia?
- Quali processi portano alla fossilizzazione di un organismo?
- Come si differenziano gli ambienti di sedimentazione marini?
La stratigrafia si basa su tre principi fondamentali: l'orizzontalità originaria, la sovrapposizione e l'intersezione, che aiutano a interpretare le relazioni temporali e strutturali tra gli strati delle rocce sedimentarie.
Gli ambienti di sedimentazione continentali si distinguono in base alle condizioni fisiche, chimiche e biologiche, e includono ambienti alluvionali, lacustri, glaciali, desertici, deltizi, di piana di marea e litorali.
I fossili forniscono testimonianze della vita passata, aiutando a ricostruire le caratteristiche degli antichi ambienti e a comprendere l'evoluzione degli organismi nel tempo geologico.
La fossilizzazione avviene attraverso processi come la mineralizzazione, la sostituzione, la carbonificazione, l'inglobamento e la mummificazione, che preservano i resti degli organismi in condizioni particolari.
Gli ambienti di sedimentazione marini variano in base alla profondità e alla pendenza dei fondali e includono la piattaforma continentale, la scarpata continentale e la piana abissale, ciascuno con caratteristiche sedimentarie specifiche.