Geologia stratigrafica

Appunti di

Geologia

Stratigraf

ca Daniel Cucugliato

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CATANIA

GEOLOGIA STRATIGRAFICA

La geologia stratigrafca è quel ramo della geologia che si occupa di

ricostruire, ordinare e correlare le successioni stratigrafche nel

tempo e nello spazio. Tutti i corpi rocciosi possono essere

classifcabili nella stratigrafa, ma il principale campo di indagine di

questa disciplina sono le successioni sedimentarie.

Stratigrafa signifca proprio: scienza che descrive gli strati.

La stratigrafa si occupa dunque di:

ORDINARE i corpi rocciosi nello spazio, stabilire le

 corrispondenze di successioni rocciose che sono fsicamente

distanti

RICOSTRUIRE le disposizioni geografche nel passato

 (Paleografa)

ORDINARE i corpi rocciosi nel tempo, cioè datarli determinando

 le loro relazioni temporali, attribuendo un’età e capendo

l’ordine in cui si sono formati.

CORRELARE le successioni nello spazio e per eventi geologici,

 secondo la scala del tempo geologico.

La crosta terrestre è prevalentemente costituita da rocce ignee, più

precisamente per il 65%, mentre per il 27% da rocce metamorfche

e il restante 8% da rocce sedimentarie.

STRATO

Definizione fisica :

Uno strato è costituito da un accumulo di sedimenti, delimitato

fsicamente alla base e al tetto da superfci di discontinuità. In base

alle dimensioni degli strati, in termini di spessore, si distinguono:

banchi, strati e lamine.

Definizione genetica :

Uno strato rappresenta la registrazione di un evento di accumulo

sedimentario, prodotta da un determinato processo. Può anche

essere considerato come l’ultimo stadio del processo di erosione,

trasporto e sedimentazione.

Superfci di stratifcazione: è il risultato di una non deposizione o di

cambiamenti improvvisi nelle condizioni di deposizione. Se sono di

tipo erosionale queste superfci appaiono molto evidenti; viceversa,

se non sono di tipo erosionale la separazione tra uno strato ed un

altro dipende dalla litologia e dalla tessitura.

UNITA’ STRATIGRAFICA

Porzione di roccia che si differenzia dai corpi ad esso adiacenti per

diversi fattori quali litologia, contenuto di fossili, età.

CONCETTO DI ALTO E BASSO IN

STRATIGRAFIA

In stratigrafa si distinguono tre defnizioni di alto e basso:

topografco, stratigrafco e geometrico.

Topografico: l’alto e il basso topografco vengono indicati

 rispetto la quota.

Stratigrafico: qui l’alto e il basso stratigrafco vengono

 defniti in base allo strato più recente e allo strato più antico,

dunque l’età, dove l’alto stratigrafco è rappresentato

rispettivamente dallo strato più recente, mentre il basso dallo

strato più antico.

Geometrico: l’alto e il basso si distinguono proprio in funzione

 della posizione geometrica, cioè solo ed esclusivamente se la

posizione di uno strato si trova più in alto rispetto ad un altro.

Le tre defnizioni corrispondono quando la successione risulta

essere normale e in un paesaggio che non sia pianeggiante.

PRINCIPI DI STENONE

Niels Stensen viene considerato il padre della stratigrafa, egli per

primo comprese l’importanza e il signifcato dei fossili. Quest’ultimi

in precedenza erano considerati degli oggetti “demoniaci”, ma

Stenone dedusse che fossero dei resti di esseri precedentemente

vissuti, dunque dei fossili, dai quali si potevano ottenere delle

informazioni.

Principi di Stenone: sovrapposizione, orizzontalità, continuità

laterale, intrusione.

PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE

Tale principio stabilisce essenzialmente che in una successione di

strati lo strato è più recente rispetto allo strato su cui poggia, ciò in

si traduce nel fatto che si sia formato in seguito allo strato ad esso

sottostante.

PRINCIPIO DI ORIZZONTALITA’

Gli strati originariamente si depositano orizzontalmente, solo in

seguito sono stati deformati modifcando la loro giacitura.

PRINCIPIO DI CONTINUITA’

Uno strato si estende lateralmente per una distanza notevole, e

sono coevi in ogni punto. I materiali che costituiscono gli strati sono

continui fnché non vi è qualche altro corpo roccioso che interrompe

questa continuità

PRINCIPIO DI INTRUSIONE (Kross)

Tale principio stabilisce essenzialmente che lungo una successione

di strati che viene tagliata trasversalmente da un litotipo differente,

che interseca dunque la successione come ad esempio un dicco

vulcanico, allora quest’ultimo sarà più recente rispetto alla

successione di strati attraversati.

PRINCIPIO DI INCLUSIONE

Quando lungo una successione di strati si rinviene una roccia

inclusa in un'altra, ad esempio xenoliti, allora avremo che la roccia

inclusa sarà più antica rispetto alla roccia includente.

PRINCIPIO DEL CROSS-CUTTING

Riguarda le faglie e l'età delle successioni geologiche che tagliano,

interrompendo dunque la continuità di uno strato. Le faglie sono

sempre più giovani delle rocce che tagliano. Appare logico il fatto

che affinché la faglia posso tagliare una successione sia necessario

che quella stessa successione si sia già formata. Si possono

ritrovare in campagna successioni in cui alcuni strati (gli strati

sottostanti) sono stati tagliati da una faglia, mentre gli strati

sovrastanti no; ciò signifca che la faglia risulta essere più giovane

rispetto agli strati che ha tagliato, ma più antica degli strati

sovrastanti che si sono formati in seguito all’azione della faglia.

SUCCESSIONI: NORMALI E ROVESCIATE

Una successione risulta essere normale quando soddisfa il principio

di sovrapposizione, in quanto l’aspetto fondamentale per defnirla

“normale” è proprio quello che lo strato più recente si trovi

sovrapposto a quello più antico.

Non si è parlato di principio di orizzontalità, né tantomeno di

continuità laterale. Ciò perché gli strati nei vari ambienti si ritrovano

inclinati ed interrotti, questo a causa dell’erosione e dell’azione di

forze tettoniche ad esempio.

Una successione si dice dunque rovesciata proprio quando non

rispetta il principio di sovrapposizione, bensì accade l’opposto, cioè

lo strato più antico poggia su quello più recente. Ma basandoci su i

principi della stratigrafa, ed altre metodologie, è possibile

ricostruire il modo in cui gli strati si siano inclinati, ed

eventualmente rovesciati.

Il passo principale per comprendere il movimento compiuto della

successione è quello di individuare la base e il tetto degli strati.

Base

Tetto T B

T

O B Tetto

Base

Nel caso rappresentato lo strato ha subito una rotazione antioraria

fno a rovesciarsi; è possibile che avvenga anche la rotazione in

senso orario; fondamentalmente si riescono a distinguere in

maniera rapida, quando avviene la rotazione in senso antiorario il

tetto si trova a sinistra mentre la base a destra, quando la rotazione

avviene in senso orario è l’esatto contrario, cioè il tetto si trova a

destra mentre la base a sinistra.

L’inclinazione è il massimo angolo che la successione forma con

l’orizzontale. L’inclinazione massima registrata dall’inclinometro è di

90°, per tale motivo talvolta l’inclinazione può non coincidere con

l’angolo di rotazione. Ex.

B

T Nel caso rappresentato l’angolo di inclinazione non

corrisponde all’angolo di rotazione, in quanto la

rotazione forma un angolo ottuso(>90°), che non

può essere misurato, perciò l’inclinazione è data

dall’angolo di compensazione(180°- angolo di

Ma per fare questi accorgimenti è dunque necessario riconoscere la

base ed il tetto degli strati. Per fare ciò esistono alcuni metodi:

bioturbazioni, impronte da correnti di fondo, gradazione, regola di

Mottura.

Bioturbazioni: sono dei disturbi del sedimento ad opera di

 organismi marini. Avviene ad esempio che in seguito alla

formazione di uno strato vi sia l’intrusione di un organismo.

Logicamente questa intrusione deve essere avvenuta al tetto

dello strato, e non alla base. Grazie a questo foro di entrata

siamo in grado di riconoscere

Ma anche il rinvenimento di il tetto di uno strato.

un’impronta è un importante

elemento che ci consente di

determinare quale sia la base o

il tetto. Al momento della

formazione di questa impronta si

genera una sorta di positivo e

negativo; cioè si verrà a formare

impronta su quello che era precedentemente il tetto della

superfcie, generando dunque una parte scavata. Nel tempo altri

sedimenti si depositeranno, andando a riempire la parte scavata

dall’impronta e formando altri strati. Per questo si sviluppa una

sorta di positivo e negativo. In gergo la parte scavata sul tetto con

la sagoma dell’impronta si defnisce mark, mentre il riempimento

della base dello strato successivo si defnisce cast. Il ritrovamento

di un mark ci identifca dunque il tetto di una successione, viceversa

Impronte da correnti di



un cast la base.

fondo: sono le strutture

morfologiche superfciali

formate dall’interazione fra

corrente e sedimento sul fondo.

Si distinguono forme, a

Le correnti di fondo turbolente possono generare dei vortici,

modellando la morfologia del substrato a forma di flute,

affinché si formi un flute però il substrato deve essere morbido,

ad esempio costituito da silt e argille. Il flute ci consentono

inoltre di comprendere l’orientazione del flusso della corrente

al momento della formazione, potendo determinare dunque la

direzione ed il verso che risulta essere data dalla parte più

affusolata meno rigonfa.

Quando la corrente di fondo piuttosto che scavare trascina un

oggetto sul fondo (si dice corrente trattiva) tale da formare un

solco sul substrato, generando perciò delle scanalature che

sarebbero poi i mark; in seguito, questi vengono riempiti dalla

formazione dello strato sovrastante prendendo il nome di

gutter/groove casts. Questi a differenza dei flute però possono

indicarsi solo la direzione della corrente al momento della

formazione e non il verso. Groove-cast

Flute-cast

Correnti possono anche generare delle increspature, che

prendono il nome di ripple(questi possono essere fluviali,

eolici e marini), quando la corrente che li genera è

unidirezionale i ripple risultano essere asimmetrici, quando la

corrente invece è oscillatoria sono simmetrici. Nel primo caso il

versante meno inclinato è detto lato sottocorrente e su di

questo migrano i grani di sedimento che poi si accumulano

sulla cresta e scendono lungo il lato sopracorrente, più

inclinato. La migrazione avviene sottocorrente.

Gradazione: formazione di una struttura gradata che, per

 effetto della gravità, presenta alla base sedimenti grossolani

più pesanti e salendo man mano verso l’alto la granulometria

diminuisce (tipico stato di waning di un flusso).

Regola di Mottura: Questa regola permette di determinare

 con più semplicità la localizzazione e l'orientamento dei

giacimenti di zolfo nel sottosuolo. Infatti, nella serie gessoso

solffera a tetto dei calcari ed a letto dei gessi è possibile

ritrovare lo zolfo; Mottura dedusse che i geminati di gesso, con

forma a "ferro di lancia", indicano la posizione dove è possibile

trovare, se è presente, lo zolfo, venendo a formare una

palizzata di geminati che segue parallelamente l'orientamento

del banco di zolfo.

Una nota va rivolta a quelle successioni che presentano degli strati

perfettamente orizzontali ed alt