Sedimenti marini

MARINE GEOLOGY!

I sedimenti provengono da frammenti di rocce erose o eruzioni vulcaniche, così come da

organismi viventi, da minerali disciolti in acqua e anche dal cosmo. Gli indizi sull'origine del

sedimento si trovano nella sua composizione minerale e nella sua struttura (la dimensione e

la forma delle sue particelle).

Possiamo riconoscere 4 tipologie di sedimenti marini:

A. Litogenici, nei quali troviamo anche quelli vulcanici

B. Biogenici

C. Idrogenici

D. Cosmogenici

A. LITOGENI / TERRIGENI

I sedimenti litogeni (lithos = pietra, genous = generare) derivano da materiale roccioso

preesistente che ha origine nei continenti o nelle isole per erosione, eruzioni vulcaniche o per

trasporto eolico. I sedimenti litogenici sono anche indicati come sedimenti terrigeni. Questa

tipologia di sedimenti è caratterizzata dalla presenza di silice (abbondante nelle terre emerse),

per questo vengono anche chiamati silicoclastici.

Gli agenti di trasporto principale includono:

Corsi d'acqua ( a) fiume Po, Italia, che mostra un delta prominente e un pennacchio di

- sedimenti visibile nell'acqua);

Vento (importante per il trasporto di ceneri vulcaniche – b) tempesta di polvere,

- Australia);

Ghiacciai ( c) ghiacciaio Riggs, Glacier Bay National Park, Alaska, che mostra una

- striscia scura di sedimenti lungo la sua lunghezza chiamata morena mediale);

Gravità, che può creare frane costiere (d) Del Mar, California).

-

Ogni anno, i soli fiumi trasportano circa 20 miliardi di tonnellate metriche di sedimenti sui

margini continentali della Terra; quasi il 40% è fornito dall'Asia, fondamentalmente dalla

catena himalayana. Dunque, i fiumi sono i maggiori agenti trasportatori di sedimenti. La

maggior quantità di materiale litogenico si trova intorno ai margini dei continenti, dove è

costantemente spostato da correnti lungo la costa oppure da correnti di torbida più profonde.

Le correnti a bassa energia distribuiscono componenti più fini che si depositano nei bacini

oceanici profondi. Le particelle microscopiche provenienti dalla polvere eolica (dust)

trasportata dal vento o dalle eruzioni vulcaniche (ceneri vulcaniche) possono anche essere

trasportate per lunghe distanze, e raggiungere l’oceano aperto, dai venti prevalenti; queste

particelle si depositano in strati sottili quando la velocità del vento diminuisce o si disperdono

nell'oceano. Dunque, questi sedimenti vengono chiamati terrigeni poiché provenienti dalla

terra emersa.

B. BIOGENICI

I sedimenti biogenici, in inglese biogenous (bio = vita; genous = generare,) sono quei sedimenti

che si originano da organismi marini.

I sedimenti biogeni si originano come parti dure (gusci, ossa e denti) di organismi viventi (da

alghe e minuscoli protozoi a pesci e balene). Quando gli organismi che producono parti dure

muoiono, i loro resti si depositano sul fondo dell'oceano e possono accumularsi come

sedimenti biogeni.

Vengono distinti in:

- Sedimento biogeno macroscopico

- Sedimento biogeno microscopico

Sedimenti microscopici (cioè: minuscole conchiglie) possono accumularsi sul fondo

dell'oceano profondo dove vanno a formare depositi fangosi chiamati ooze (wose = juice).

Questo termine “ooze” viene tradotto come melma o fango, ed è stato usato per la prima volta

durante le spedizioni Challenger. Per volume, sul fondo dell'oceano esiste molto più fango

microscopico che sedimento biogenico macroscopico.

I DUE COMPOSTI CHIMICI PIÙ COMUNI NEI SEDIMENTI BIOGENI

SONO CARBONATO DI CALCIO E SILICE

Regioni ad alte latitudini; fondale marino sotto il CCD; aree di risalita dove le acque fredde e

profonde risalgono in superficie, specialmente causate dalla divergenza di correnti superficiali

vicino all’equatore

Per quanto riguarda i fondali sia con carbonato di calcio sia con silice si parla di fango calcareo

e fango siliceo; e se pur non dominante si osserva la presenza di resti macroscopici, come

frammenti di conchiglie e coralli. Nell’ultimo caso includiamo anche le barriere coralline, che

oltre a produrre sedimenti, hanno la capacità di produrre rocce sottostanti; sono i

biocostruttori per eccellenza.

Le barriere coralline però non sono i maggiori produttori di sedimenti, infatti esistono altri

organismi, come i coccolitofori e i foraminiferi, che hanno un guscio calcareo, che durante la

notte si depositano sul fondo e producono un’importante quantità di sedimento. Questi

organismi sono fondamentali per comprendere i cambiamenti climatici della Terra, poiché

cambiano rispetto al clima e cambia anche la composizione del loro guscio.

Riassumendo la tabella potremmo dire che esistono organismi, che producono sedimenti

calcarei e sedimenti silicei. Nel caso dei sedimenti calcarei possiamo avere dei sedimenti

microscopici e macroscopici, rispettivamente prodotti da organismi planctonici e da organismi

produttori di conchiglie o di coralli. Per quanto riguarda i sedimenti silicei, parliamo di

sedimenti microscopici, prodotti da organismi planctonici.

Una considerazione importante è che nel caso in cui si trovino acque calde in superficie, sul

fondale oceanico troveremo sedimenti fini prodotti da coccolitofori e foraminiferi, mentre nel

caso ci siano acque fredde in superficie avremo dei sedimenti fini prodotti da diatomee e

radiolari.

NB! I foraminiferi sono importanti in quanto segnalano nei carotaggi i cambiamenti climatici

avvenuti nel passato.

La maggior parte della silice presente nei fanghi oceanici proviene da alghe microscopiche

chiamate diatomee e protozoi chiamati radiolari. In questa immagine osserviamo la

struttura dei maggiori sedimenti silicei.

Le diatomee sono caratterizzate dal

fatto di avere dei microforellini e questo

aspetto è ritenuto importante nel

campo industriale.

Scanning electron micrographs (SEM): (a) Diatom (length: 30 micrometers, equal to 30

millionths of a meter); (b) radiolarian (length: 100 micrometers) and (c) siliceous ooze,

showing mostly fragments of diatom tests (magnified 250 times).

Le diatomee sono leggere, hanno una composizione chimica inerte, sono resistenti alle alte

temperature e hanno eccellenti proprietà filtranti. Prodotti contenenti o realizzati attraverso

sedimenti silicei provenienti dal fondo dell’oceano (diatomee):

Filtri (per raffinare lo zucchero, separare le impurità dal vino, filtrare il lievito dalla

- birra e filtrare l'acqua della piscina);

Abrasivi delicati (nel dentifricio, negli scrub per il viso, nei fiammiferi e nei composti

- per la pulizia e la lucidatura della casa);

Assorbenti (per fuoriuscite chimiche, nella lettiera del gatto e come additivi del

- suolo);

Trasportatori chimici (in prodotti farmaceutici, vernici e persino dinamite).

-

Le due fonti principali di carbonato di calcio biogenico sono: foraminiferi e alghe

microscopiche chiamate coccolitofori. Sono due elementi importanti che aiutano a ricostruire

la storia degli oceani.

NB! Le bianche scogliere di Dover (White Cliffs of Dover) sono composte principalmente da

soffice, bianco gesso con una tessitura molto fine, composta da coccolitofori. Queste scogliere

sono molto importanti geologicamente.

Profondità di compensazione della calcite (CCD)

Il carbonato di calcio in acqua di mare si può dissolvere – la possibilità che si dissolva varia con

la profondità: in superficie (dove è più calda) e nelle parti meno profonde dell'oceano, l'acqua

di mare è generalmente satura di carbonato di calcio, quindi la calcite non si dissolve.

Nell'oceano profondo (a 4,5 km di profondità), tuttavia, l'acqua più fredda contiene maggiori

quantità di anidride carbonica, che forma acido carbonico e provoca la dissoluzione del

materiale calcareo. Anche la maggiore pressione in profondità aiuta ad accelerare la

dissoluzione del carbonato di calcio.

Placche divergenti e accumulo di sedimenti

Relazioni tra la profondità di compensazione dei carbonati, la dorsale medio-oceanica, la

divergenza delle placche, la produttività. E come si possono conservare i fanghi calcarei sotto

la CCD.

Prendiamo come riferimento la dorsale medio oceanica: immaginiamo che ci siano delle acque

calde che producono e fanno depositare dei sedimenti carbonatici; noi sappiamo che in centro

alla crosta medio oceanica le profondità non sono come quelle del bacino, sono minori, poiché

c’è un sollevamento creato dai moti convettivi che operano la divergenza delle placche;

dunque, questi sedimenti carbonatici si depositano fino al CCD.

Ma come possiamo vedere nell’immagine, lo strato di sedimenti carbonatici è presente anche

sotto il CCD: questo perché quando si forma il basalto della nuova crosta oceanica, questo

basalto è sulla dorsale e quindi, ad una profondità minore e i sedimenti si depositano;

scorrendo sempre più in giù, in profondità (poiché si forma nuova crosta oceanica), il basalto

sarà ricoperto di sedimenti carbonatici, che vengono a loro volta ricoperti da altri sedimenti

(argilla abissale oppure da sedimenti silicei) e dunque i sedimenti carbonatici non si

disciolgono nonostante siano sotto il CCD.

L’argilla abissale proviene dalle correnti di torbida, che trasporta sedimenti fini che riescono

ad arrivare in quelle acque, che sono sempre acque calde e dunque non c’è produzione di

sedimenti silicei. Inoltre, l’argilla abissale si forma sempre sotto il CCD. I sedimenti silicei,

infatti, vengono prodotti in acque fredde.

Questo fatto è un ulteriore esempio a favore della divergenza delle placche. In questa

immagine possiamo osservare la distribuzione attuale del carbonato di calcio. Alte percentuali

di fanghi calcarei seguono la dorsale medio-oceanica, che è sopra il CCD.

In quest’altra immagine, vengono raffigurati i tre

principali oceani (esclusi artico ed antartico), con le

diverse percentuali di sedimenti carbonatici, silicei e

argilla abissali.

L’oceano Pacifico è l’oceano in cui troveremo più argille

abissali. L’oceano Atlantico e l’oceano Indiano sono più

ristrette quelle aree dove non abbiamo un’importante

produzione biogenica in superficie; troveremo sabbie

abissali. Questi due oceani sono caratterizzati

principalmente da sedimenti carbonatici.

C. IDROGENICI

I sedimenti idrogenici, in inglese hydrogenous (hydro = acqua, genous = generare), e i

sedimenti cosmogenici sono i due gruppi meno importanti che però contribuiscono comunque

alla formazione dei sedimenti in ambiente marino. Il sedimento idrogenico deriva dal materiale

disciolto nell'acqua.

L'acqua di mare contiene molti materiali disciolti. Le reazioni chimiche all'interno dell'acqua

di mare fanno sì che alcuni minerali escano dal