Ambienti sedimentari e facies

Ambienti sedimentari e facies

Un ambiente sedimentario è definito come il complesso delle condizioni fisiche, chimiche e biologiche in cui un sedimento si accumula. Capire un ambiente di formazione ci permette di conoscere la storia passata. Esistono 3 tipi di ambienti deposizionali.

• Continentale
• Marino
• Di transizione

Una facies descrive l’associazione di alcune caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche che permettono di differenziare e distinguere un corpo roccioso da un altro. Essa è il prodotto della deposizione e può essere peculiare di un particolare ambiente deposizionale o di un particolare processo deposizionale. La litofacies si definisce in base alle caratteristiche sedimentarie. La biofacies si fonda su differenze di tipo paleontologico. Possono essere descritte in funzione di:

• Delle sole caratteristiche sedimentologiche (per esempio facies di arenaria)
• Dal processo deposizionale (facies alluvionale)
• Dall’ambiente di deposizione (facies di piana di marea)

Processi sedimentari

Un processo sedimentario favorisce la formazione di rocce sedimentarie e sedimenti. Le rocce preesistenti vengono erose e subiscono: alterazione, trasporto, deposito, diagenesi.

Alterazione

Alterazione produce una degradazione meccanica perché abbiamo la rottura fisica della roccia e una degradazione chimica perché abbiamo un’alterazione e una dissoluzione dei minerali. L’erosione è il processo mediante il quale agenti esogeni formano frammenti. Può essere di tipo chimico (corrosione) o di tipo meccanico (abrasione) a seconda del tipo di agente esogeno che sta operando.

Trasporto

Trasporto può avvenire per mezzo di fluidi, vento (il sedimento trasportato sarà di tipo siltoso e argilloso e il tipo di sedimento sarà a granulometria medio-fine) acqua (ha la capacità di trasportare materiale più grossolano) ghiaccio. Il trasporto meccanico avviene per mezzo di un fluido (più o meno viscoso).

• Trasporto eolico
• Trasporto fluviale
• Trasporto glaciale

Consiste nella rimozione e dislocazione di materiali che può essere operata da vari agenti: dall’acqua, dai ghiacciai, dal vento, dalla gravità e da organismi viventi. Il trasporto del materiale sedimentario inizia essenzialmente ad opera della gravità. Nelle regioni montuose sono comuni le frane di masse rocciose e gli smottamenti di materiali incoerenti e argillosi che formano il cosiddetto detrito di falda.

L’azione meccanica svolta dal vento sulle rocce è detta deflazione. Il vento strappa piccoli frammenti rocciosi e solleva granelli di sabbia e altre particelle che trasporta per un certo tragitto. Durante il tragitto il materiale trasportato corrode le rocce che incontra sottoponendole ad azioni di smerigliatura e cesellatura. Le superfici intaccate assumono a volte forme molto particolari, dovute al fatto che i costituenti delle rocce non oppongono tutti la stessa resistenza; inoltre la corrosione si verifica solo ad un’altezza dal suolo molto limitata, perché le particelle abrasive sono troppo pesanti per poter essere tenute in sospensione dal vento.

Il vento può trasportare sabbia e polvere (dimensioni inferiori a un sedicesimo di millimetro). Il detrito più fine, cioè la polvere, viene trasportato in sospensione e può raggiungere notevoli altezze e grandi distanze dal luogo di origine. La sabbia viene invece trasportata per saltazione ad altezza limitata sul terreno e produce caratteristici effetti erosivi su massi isolati affioranti in regioni desertiche che assumono una forma a fungo con esili peduncoli.

I prodotti grossolani richiedono maggiore forza dell’acqua per essere trasportati, e quindi non vengono trasportati molto lontano dalla loro origine. Particelle a granulometria media (sabbia) vengono trasportate dai fiumi e dal vento e depositate lungo le coste o nei deserti. Inoltre i materiali più grossolani vengono rotolati sul fondo, sollevati, portati ad urtarsi e quindi gradualmente si logorano, perdendo i minerali più teneri in modo che, nella loro composizione, a lungo andare prevalgono i minerali più duri e più abbondanti in origine, come il quarzo. Le particelle fini (limo e argilla) e le sostanze in soluzione vengono trasportate più lontano. Analizzando la granulometria del detrito in sospensione a diverse profondità nei corsi d’acqua, è possibile constatare che si tratta di una sospensione gradata, nella quale cioè le particelle a diametro più fine si trovano uniformemente distribuite a tutte le profondità, mentre quelle più grossolane si concentrano verso il fondo.

Nelle regioni a clima periglaciale, il gelo e il disgelo dell’acqua che impregna il materiale incoerente superficiale, ne facilita il movimento verso il basso. Il trasporto per gravità assume forma particolare nel caso di materiale detritico prevalentemente argilloso saturo di acqua in seguito a forti piogge. Il materiale sedimentario detritico viene trasportato verso i luoghi di sedimentazione finale in prevalenza dalle correnti acquee fluviali e marine. I differenti minerali che si formano come prodotti dell’alterazione meteorica hanno differenti dimensioni dei grani (differente granulometria) che determinano le distanze alle quali esse vengono trasportate e l’ambiente nel quale si depositano.

Un altro tipo di trasporto operato dai ghiacci è connesso col movimento degli iceberg che provengono dai margini di estese coperture glaciali (Antartide, Groenlandia) e galleggiano fino a che, arrivati in acque con temperature più elevate, si sciolgono. Gli iceberg trasportano notevoli quantità di materiale detritico, dai massi al limo.

Può essere di 2 tipi:

• Selettivo: abbiamo la selezione di particelle dato da un fluido con densità più o meno elevata. Sono ad esempio le correnti unidirezionali (correnti di un fiume) e le correnti alternate (moto ondoso). Abbiamo quindi la selezione del materiale e si formano depositi organizzati. Un esempio sono i ripples (ondine di sabbia sul fondo del mare).
• Gravitativo: è dato dalla gravità e non abbiamo la selezione. Esso varia a seconda di alcuni parametri come il tipo di roccia, il clima, la tettonica ed il drenaggio. Le cause che possono far partire tale movimento gravitativo sono forze sia esterne (aumento del pendio, accumulo di neve, evento sismico o deforestazione) che interne (aumento della pressione interstiziale, alterazione del materiale). Se abbiamo argille il movimento sarà scivoloso se abbiamo un calcare i movimenti di massa saranno crolli. Un crollo (rockfall) si verifica in presenza di materiale calcareo sopra argilla più erodibile.

Se si parliamo di sedimenti sciolti un parametro importante è l’angolo di riposo che deve essere di circa 32°. In caso di sabbia bagnata l’angolo diminuisce. Per quanto riguarda il materiale grossolano l’angolo di riposo sarà maggiore. Il clima è un fattore molto importante perché le precipitazioni influenzano la stabilità e diminuiscono la tensione. Dunque il ruolo dell’acqua è molto importante perché crea frane. Anche la vegetazione gioca un ruolo molto importante perché aumenta o diminuisce il movimento di massa proteggendo il sottosuolo dal ruscellamento o può aumentarne il peso creando destabilizzazione. Il tempo ha un ruolo importante perché le forza cambiano in relazione al tempo.

Deposito

Deposito è l’accumulo del sedimento in un ambiente deposizionale. I processi deposizionali sono:

• Caduta gravitativa
• Freezing
• Flocculazione
• Precipitazione: questo fenomeno si riscontra soprattutto nelle evaporiti

Diagenesi

Diagenesi è un qualsiasi cambiamento di tipo fisico o chimico subito da un sedimento dopo la sua deposizione e durante e dopo la sua trasformazione in roccia coerente. È un processo molto importante ha la capacità di modificare in maniera significativa un sedimento sia dal punto di vista tessiturale che composizionale.

• Compattazione: processo sia di tipo fisico che chimico derivante dalla massa di sedimenti sovrastanti che causa l’espulsione dell’acqua e l’addensamento dei granuli.
• Dissoluzione e sostituzione: sono comuni nei calcari, nelle arenarie e nelle evaporiti.