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Rocce sedimentarie e metamorfiche


Il processo sedimentario

le rocce sedimentarie si formano dalla disgregazione di rocce preesistenti attraverso fenomeni fisici, chimici e biologici. Il processo di formazione delle rocce sedimentarie avviene in condizioni di bassa pressione e bassa temperatura attraverso varie fasi: erosione di rocce preesistenti con la formazione di frammenti di varia dimensione (clasti), trasporto da parte di acqua, vento o ghiaccio, deposito e accumulo in zone depresse della superficie terrestre, compattazione e cementificazione dei sedimenti accumulati.
Le rocce superficiali sono soggette a due tipi di degradazione:
1. degradazione fisica: precipitazioni, escursioni termiche --> clasti
2. processi chimici: soluzione, idratazione, ossidazione, idrolisi dei minerali presenti nella roccia.
I detriti che ne derivano posso essere trasportati dall’azione di gravità, acqua (mezzo più efficace), vento o ghiacciai. Quando la pendenza del corso d’acqua è elevata, questa può trasportare clasti di grandi dimensioni, quando la pendenza diminuisce, il materiale si sedimenta. Perciò i sedimenti più fini possono essere trasportati fino al mare, i sedimenti più pesanti vengono invece depositati prima.
Diagenesi: insieme dei fenomeni (fisici e chimici) che trasformano i sedimenti in roccia.
I clasti si depositano venendo continuamente ricoperti da nuovo materiale che si accumula stratificandosi; l’aumento progressivo del peso permette la compattazione e l’espulsione di acqua dal materiale. Dopodiché diminuisce ulteriormente la porosità e avviene la cementazione che dà origine alla roccia compatta.

Classificazione delle rocce sedimentarie

Le rocce sedimentarie vengono classificate in base alla natura dei clasti; si distinguono in rocce clastiche, rocce organogene e rocce di origine chimica.
Le rocce clastiche e organogene si classificano in base alle dimensioni dei clasti: per dimensioni relativamente grandi (>2 mm) il sedimento prende il nome di ghiaia e conglomerato, per dimensioni minori poi ci sono le sabbie e arenarie, poi i silt e poi le argille e argilliti (<0,004 mm).
Le rocce organogene si formano in seguito all’accumulo di materiali prodotti dall’azione di organismi viventi (scheletri, gusci, escrementi…) che si decompongono in condizione di anaerobiosi (assenza di ossigeno), nelle zone paludose. Esse si distinguono in:
Rocce carbonatiche: si formano prevalentemente in ambiente marino e comprendono gli stromatoliti, strutture composte dalle alghe azzurre che sono i primi organismi fotosintetizzanti comparsi sulla Terra. Comprendono anche la dolomia: carbonato doppio di calcio e magnesio CaMg(CO3)2.
Rocce silicee: sono formate da resti di organismi a guscio siliceo e prendono il nome di selci.
Rocce fosfatiche: sono formate da scheletri di vertebrati o da escrementi di uccelli marini (guano).
Le rocce di origine chimica si originano in seguito a processi chimici come la precipitazione di sali in soluzione acquosa. Essa può avvenire a causa del cambiamento delle condizioni ambientali, dal cambiamento di temperatura o perché le soluzioni sono sature o sorvrasature. Se la precipitazione è dovuta all’evaporazione dell’acqua, si originano le evaporiti; una successione evaporitica è composta da solfati, carbonati e cloruri (in ordine di formazione).

Elementi di stratigrafia

La stratigrafia è il settore della geologia che si occupa dello studio delle rocce sedimentarie. Esistono due principi che riguardano la stratigrafia, a cui poi se ne aggiunge un altro:
1. legge dell’orizzontalità originaria degli strati: in ambiente acquatico i sedimenti si depositano in strati orizzontali o paralleli alla superficie sulla quale si depositano.
2. legge di sovrapposizione: in una successione normale di strati, quello sottostante è più antico di quello sovrastante.
Gli strati rocciosi possono essere datati in base al principio di sovrapposizione che consente però di stabilire solamente quale sia lo strato più vecchio. Questo metodo viene utilizzato anche per datare i fossili e viene chiamato datazione relativa. Con i metodi di datazione assoluta invece, che si basano sull’utilizzo di alcuni isotopi radioattivi, si riesce a stabilire l’età precisa della roccia.
La legge di Walther dice che in una successione stratigrafica si possono trovare sovrapposti solamente strati rocciosi che si formano in ambienti confinanti.
Gli strati di rocce sedimentarie possono essere orizzontali, verticali, inclinati, piegati, fratturati a testimonianza delle deformazioni a cui sono stati soggetti.
La formazione di fossili negli strati rocciosi è significativa se questi sono contemporanei alla sedimentazione fossili autoctoni.
In altri casi il ritrovamento di fossili non è significativo perché è possibile che questi si siano formati in altre zone prima di essere cementificati nella roccia fossili alloctoni.
Fossili guida resti di organismi che si sono evoluti ed estinti rapidamente in modo da poter essere attribuiti a un periodo preciso della storia geologica.
Si definisce lacuna una mancanza di strati sedimentari all’interno di una serie, riferibili a un determinato intervallo di tempo.
Con il termine facies si indicano le caratteristiche litologiche di una roccia che dipendono dall’ambiente di formazione. Per esempio migrazioni orizzontali di tipo litologici appartenenti a differenti ambienti sedimentari sono provocate dall’alternarsi di periodi in cui le terre emerse vengono invase dalle acque (trasgressione), con periodi in cui le stesse terre sono interessate da un processo di ritiro delle acque (regressione). Durante la trasgressione le facies marine ricoprono le facies continentali, nella regressione la linea di costa e le facies marine si spostano progressivamente verso il mare.
Si definisce ciclo sedimentario l’insieme di una serie trasgressiva e una serie regressiva. Le cause di una ciclo sedimentario possono essere di origine tettonica oppure associate a movimenti eustatici, cioè oscillazioni globali delle acque degli oceani (variazione del loro volume) che si ripetono più volte nel corso delle ere geologiche.

Il processo metamorfico

Si definisce metamorfismo la profonda trasformazione che una roccia subisce allo stato solido, in seguito all’incremento della temperatura e/o della pressione. Il processo metamorfico si applica a rocce preesistenti per dare origine alle rocce metamorfiche. La loro classificazione dipende dal grado di metamorfismo, cioè la diversa intensità del processo metamorfico: metamorfismo di contatto, cataclastico e regionale.
Il metamorfismo di contatto avviene con l’aumento di temperatura provocato dalla risalita di masse magmatiche; il metamorfismo cataclastico deriva esclusivamente da un aumento di pressione causato da movimenti degli ammassi rocciosi lungo superfici di frattura o scorrimento e avviene principalmente in superficie; il metamorfismo regionale interessa vaste aree della crosta terrestre ed è provocato dall’azione combinata di temperatura e pressione che aumentano con la profondità.

Ciclo litogenetico

La stretta interazione tra tutti i processi di formazione delle rocce ignee, sedimentarie e metamorfiche, è un processo ciclico di “riciclo della materia”, denominato ciclo litogenetico.
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