Geologia 1 - stratigrafia e ambienti sedimentari

ELEMENTI CHE INFLUENZANO GLI AMBIENTI SEDIMENTARI

La creazione di uno specifico ambiente sedimentario, cioè il complesso delle condizioni fisiche e

biologiche in cui un sedimento si accumula, è influenzata dalla presenza di specifici elementi:

1. RIMANEGGIAMENTO (reworking) - è il processo che subisce il clasto esogeno durante il

trasporto, ma in paleontologia è il fossile non appartenente all'età circostante;

2. SPAZIO DI ACCOMODAMENTO (accomodation) - zona dov'è possibile che avvenga

l'accumulo di detriti, una zona di mare profondo può essere un esempio;

3. CLIMA - la portata dei fiumi è molto influenzata dalle piogge;

4. TETTONICA - crea sollevamenti e abbassamenti che influenzano i corsi d'acqua, la

subsidenza davanti alle catene montuose crea dei bacini di sedimentazione in avanfossa;

5. PROCESSI SEDIMENTARI INTRINSECHI - processi che creano / creati da due ciclicità:

i. Allociclicità - esterna, come può essere quella di Milankovic per cui cambia

l'insolazione

ii. Autociclicità - interna, ad esempio la piattaforma carbonatica che si attiva e

disattiva a seconda dello spazio disponibile (la crosta, raffreddandosi, diventa più

densa e scende, lasciando spazio alla piattaforma)

6. ATTIVITÀ BIOLOGICA - fondamentale nella piattaforma carbonatica per stabilizzare il

sedimento e contrastare l'azione erosiva idrodinamica, ma anche la presenza/assenza

delle alghe nella spiaggia sommersa con, rispettivamente, un detrito mal classato e mal

organizzato invece di forme di fondo;

7. PARAMETRI FISICI -

si dividono in statici:

1. Densità-viscosità mezzo (acqua)

2. Profondità

3. Temperatura

4. Umidità

5. Materiali

e dinamici:

1. Turbolenza

2. Velocità

3. Direzione

4. Stabilità del flusso

8. PARAMETRI CHIMICI - composizione delle acque, strettamente legata a quella delle rocce

9. PARAMETRI BIOLOGICI - presenza/assenza di flora e fauna, tipologia di metabolismo.

Noi oggi possiamo solo vedere l'accumulo. Facendone un attento studio, in particolare

attraverso la litostratigrafia, possiamo risalire alla formazione di esso: attraverso l'analisi di

facies, ognuna corrispondente ad un preciso processo sedimentario, possiamo ricostruire

l'andamento e la formazione di una zona. - 17 -

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AMBIENTE GLACIALE

Il primo ambiente che vediamo è il glaciale: composto da circo, valle e ghiacciaio pedemontano,

che corrispondono rispettivamente alla zona di erosione, erosione e trasporto e rilascio del

sedimento.

A seconda che il ghiacciaio sia attaccato o no al substrato, avviene più o meno erosione e

dunque possiamo classificarli:

1. Ghiacciai freddi polari – la base è fusa con il suolo gelato, vi è uno scorrimento laminare

interno del ghiacciaio: questo comporta poca erosione, trasporto sommitale e un limitato

sedimento frontale

2. Ghiacciai politermici – all’interno del corpo glaciale è presente un equilibrio tra fase

fredda e fase meno fredda, all’accumularsi di neve aumenta la pressione sulla base che

fonde e provoca un’alta erosione basale; tale erosione è ciclica poiché il ghiacciaio alterna

momenti di fusione e avanzamento con momenti di ricarica e aumento della pressione

3. Ghiacciai temperati – alla base vi è un sottile strato di acqua perenne che causa un

trasporto e creazione di sedimento continui

Il sedimento glaciale prende il nome di tillite, da till, è costituito da brecce mal classate e manca

l’alterazione chimica (è quasi tutta solo meccanica) per mancanza di acqua. Il till si divide in due:

A. Sovraglaciale (trasportato come sopra un nastro trasportatore)

B. Basale, che a sua volta di divide in:

• →

Lodgment-till incastrato tra la base e depressioni del terreno, dentro il ghiacciaio

• →

Meltout-till è il sedimento che forma la morena glaciale, scorre in un flow till

davanti il fronte glaciale e subisce il rimaneggiamento dell’acqua di fusione della

zona di outwash-plain Fig. 8.1

Spesso vengono a crearsi dei coni di sedimento, i Kames, in mezzo al ghiacciaio, risultato

dell’emersione del sedimento basale nei laghetti glaciali. Gli accumuli di sedimento frontali e

laterali vengono chiamati morene (vedi fig. 8.1).

In una sequenza di facies di un ghiacciaio in arretramento troviamo, nell’ordine:

- Sistemi lacustri o eolici (loess)

- Outwash Plane, con organizzazione minima

- Detriti basali, con zero classazione e organizzazione

Le tilliti possono anche finire direttamente in mare (accade in Antartide), insieme al fenomeno

delle Dropstones, rocce che precipitano dagli iceberg a mo’ di bombe da un aereo.

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AMBIENTE ARIDO - eolico

Classifichiamo come ambiente arido un sito in cui le precipitazioni annue non superano i 250mm

(500mm per un semi-arido). La conseguenza delle scarse precipitazioni è un’assenza di

vegetazione che a sua volta comporta una forte escursione termica e favorisce il trasporto eolico.

Le strutture più comuni sono:

1. Campi di sabbia /dune (Ergs)

2. Conoidi alluvionali

3. Laghi salati

Inoltre, i deserti possono essere:

a) Deserto caldo (vedi fig. 8.2.a)

b) Deserto freddo / periglaciale (vedi fig. 8.2.b)

c) Spiaggia / piana costiera (vedi fig. 8.2.c) Fig. 8.2.a

Fig. 8.2.b Fig. 8.2.c

Per quanto riguarda la formazione degli erg, sono necessari sabbia, che proviene dalle conoidi

alluvionali, e vento per il trasporto. Ciò che invece dev’essere pressoché inesistente è la

vegetazione, che avrebbe una funzione di ritenuta sia idrica che del sedimento.

Il trasporto è ovviamente selettivo e divide l’erg in tre zone: deflattiva, di transito e di accumulo.

Grazie all’azione del vento che attiva i fenomeni di grainflow e grainfall, si vengono a formare due

tipiche forme sul fondo: Ripples e dune.

Queste ultime vengono a formarsi a partire da un ostacolo e hanno la zona di accumulo con un

alto angolo tra 18° e 35°; superato tale angolo durante la fase di accumulo e lo spessore massimo

delle lamine (2-4cm) avvengono i grainflow in avalanching. Nel caso in cui il vento spiri con

notevole forza, il sedimento, superata la sommità della duna, passa in sospensione e viene

portato molto più lontano. Nel momento in cui torna a prevalere la forza di gravità avviene il

grainfall, una specie di pioggia di sedimento che, decantando, si poggia direttamente sul bottom

set, producendo una sorta di stratificazione incrociata.

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Le due possono essere classificate rispetto alla forma:

a. A “barcana” – Asimmetriche, convesse, con i lati che vengono spinti dal vento

b. Lineari - Simmetriche, con la cresta rettilinea, ortogonale alla direzione del vento

c. Lineari, con i lati uguali, con il vento che spira simmetricamente da destra e sinistra

d. Stellate

e. Paraboliche, concave, come un palloncino che si gonfia, per via dei fianchi stabilizzati dalla

vegetazione

E rispetto al vento:

1. Longitudinali – con la cresta parallela al vento (in nome più corretto è barra)

2. Oblique – l’angolo tra la cresta e il vento è di 15°-75°

3. Traverse – l’angolo tra cresta e vento è di 75°-90°

Alcune note importanti da sottolineare:

- Gli ossidi di Mg e Fe rivestono i grani desertici, come una specie di “vernice del

deserto” (nera), cementificando le argille;

- Non è praticamente presente alterazione chimica per via della mancanza d’acqua;

- Le parti confuse sono il risultato di fluidificazione (esseri viventi che camminano

creano pressione in un punto e rompono le lamine;

- In alcune zone si creano i sand sheets, lamine formate grazie alla pioggia che

cementifica velocemente la poca sabbia presente.

Le zone di deflazione, o depositi residuali, si formano per due principali motivi:

1. Sedimento delle conoidi viene selezionato dal vento che leva sabbia e argilla, lasciando un

deposito residuale concentrato di ciottoli e grano-sostenuto;

2. Quando piove i ciottoli restano in superficie, mentre il fango viene lavato via e portato

verso il basso dalla pioggia (questa è più rara perché necessita della pioggia!)

L’ambiente arido eolico ha una bassissima capacità di preservazione.

In sintesi, le caratteristiche di questo ambiente sono:

Litologia Sabbia e silt

Mineralogia Prevalentemente quarzo

Tessitura Ben classata

Fossili Mancano, si trova giusto qualche osso

Stratificazione sedimentaria Strat. incrociata con Ripples e dune da paleocorrenti

Colore Arancione-giallo-rossastra per l’ossidazione

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Ambiente di Conoidi Alluvionali Fig. 8.3

È un ambiente molto frequente allo sbocco delle valli, in particolare attualmente sono diversi i

paesi (vedi fig. 8.3) costruiti esattamente sopra uno di questi ambienti (in foto si può vedere il

paese di Silvaplana, in Svizzera, costruito sul cono alluvionale che si affaccia nell’omonimo lago).

Sono presenti tre diverse zone, più o meno estese a seconda della fisica dell’ambiente:

1. zona erosiva - i corsi d'acqua scendono attivamente, rimuovono la roccia dal fondovalle e

dai fianchi della valle lati della valle attraverso il movimento del materiale verso il basso.

2. zona di trasferimento - la pendenza è più bassa, i torrenti e i fiumi non erodono più

attivamente, ma non è ancora un sito di deposito.

3. zona di deposito – è la superficie di ventaglio alluvionale. I sedimenti si depositano nel

canale del fiume e nelle pianure.

I coni di ghiaia, scree fans, formati principalmente da frane e valanghe di roccia, vengono

comunemente associati a depositi di coni alluvionale al margine del bacino. I corpi sedimentari,

che consistono in una miscela di depositi di talus e di debris-flow, sono talvolta chiamati fan

colluviali: queste caratteristiche sono comuni nelle regioni subpolari dove i processi

gravitazionali sono aumentati da flussi di massa umida di detriti.

Le conoidi sono molto sensibili al clima e alla tettonica: il clima influenza il tipo di conoide,

mentre la tettonica ha il compito di creare il dislivello (e quindi la misura di granulometria

selezionata) e la valle ampia che accoglie il sedimento.

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Esistono tre tipologie di fan, il primo in ambiente arido al contrario degli altri:

a. DEBRIS-FLOW FAN (vedi fig. 8.4.a) – si c