Nozioni, Principi di geologia

ROCCE SEDIMENTARIE

Le rocce sedimentarie hanno tre proprietà fondamentali: la composizione, la tessitura e la struttura.

Esistono quattro differenti gruppi nei quali questa tipologia di rocce viene suddivisa e sono le particellari

(epiclastiche o allochimiche), le biocostruite (secrete o fissate), le cristalline (precipitate o diagenetiche) e

come ultime le rocce di suolo (organiche o inorganiche).

Le rocce sedimentarie attraversano quattro fasi differenti:

a. Alterazione

b. Erosione

c. Sedimentazione

d. Diagenesi

ALTERAZIONE

Ci sono due differenti tipi di alterazione, una meccanica e uno chimica. L’alterazione meccanica è favorita nei

climi estremi (come ad esempio quelli desertici) mentre quella chimica è caratterizzata dalla presenza di

acqua (quindi negli ambienti tropicali, molto umidi e molto caldi).

Meccanica: questo tipo di alterazione è influenzata da tre distinti fattori, ossia la composizione mineralogica,

la grana e il tipo di tessitura. L’alterazione meccanica favorisce l’alterazione di tipo chimico perché si ha un

progressivo aumento della superficie esposta agli agenti che alterano la roccia (l’alterazione meccanica

frantuma e “spezzetta” la roccia in parti sempre più piccole e da ciò si ha l’aumento della superficie esposta

ad alterazione chimica).

Per quanto riguarda la composizione della roccia essa influisce sulla dilatazione termica, differente da

minerale a minerale e spesso, anche all’interno di uno stesso minerale, sono presenti direzioni di dilatazioni

differenti.

Il fatto che la grana influisca sull’andamento dell’alterazione meccanica è data dal fatto che maggiore è la

sua dimensione maggiore sarà la sua disgregazione. Solitamente quando trattiamo con campioni a grana

fine, quella grana è di tipo polimineralico.

Il tipo di tessitura è anch’esso un fattore per l’andamento dell’alterazione. Se la roccia è anisotropa e ha

un’orientazione perpendicolare al suolo, l’acqua percola tra i piani di sfaldatura più facilmente rispetto ad una

roccia anisotropa con i piani di sfaldatura paralleli al suolo. Ciò comporta una maggiore degradazione della

roccia.

La frammentazione delle rocce può essere causata inoltre dagli sbalzi termici, in quanto gli spazi vuoti

presenti tra un clasto e l’altro possono essere riempiti d’acqua (negli ambienti dove è presente acqua) e i

repentini sbalzi di temperatura possono far gelare l’acqua presente negli spazi, comportando un aumento di

volume. A lungo andare il continuo cambio di volume può dare origine a fratture; nei luoghi dove invece

l’acqua non è presente si ha un altro tipo di fenomeno, chiamato esfoliazione cipollare, il quale comporta il

disfacimento della roccia producendo strutture dai profili curvi e concentrici. La vaporizzazione è un altro

fenomeno, legato soprattutto agli ambienti marini, dove i sali cristallizzano per evaporazione dell’acqua

marina; questi sali, quando si formano, tendono a frammentare la roccia.

Chimica: questo tipo di alterazione trasforma i minerali e porta in soluzione gli ioni che poi finiscono nei mari

e negli oceani. I fattori che influiscono questa alterazione sono la temperatura, la quantità di acqua

disponibile e la copertura vegetale.

Esistono tre fondamentali processi:

a. Soluzione: l’acqua svolge un ruolo fondamentale in questo processo, ed un esempio è il carsismo,

dove avviene la reazione CaCO + CO + H O → Ca(HCO ) [partendo da carbonato di calcio,

3 2 2 3 2

anidride carbonica e acqua ottengo bicarbonato, facilmente solubile in acqua]

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b. Idratazione: un esempio di minerale facilmente idratato è la magnetite, la quale, una volta idratata

da origine alla goethite; l’idratazione in questo caso comporta una variazione cromatica

c. Idrolisi: interessa soprattutto i feldspati in ambienti tropicali; infatti l’idrolisi è legata all’azione

dell’acqua su questo gruppo di rocce.

Tra i prodotti di queste reazioni

possiamo trovare le argille (se i

feldspati non contengono impurità

l’argilla che ottengo è il caolino). Un

altro tipo di prodotto sono le lateriti,

ossia i suoli rossi dei climi tropicali.

EROSIONE

Gli agenti di trasporto più comuni sono l’acqua,

il vento e il ghiaccio.

Acqua: è l’agente più efficiente, e può trasportare sia sul fondo che in superficie a seconda della dimensione

della grana dei clasti (quelli più leggeri rimangono in sospensione mentre quelli più pesanti possono essere

trasportati sul fondale per trascinamento, per saltellamento o rotolamento).

Il diagramma di Hjulström permette di verificare, per via empirica, quelli che sono le velocità minime e le

dimensioni dei clasti per essere erosi, deposti o trasportati.

Le strutture sedimentarie trattive che si generano sul fondale più conosciute sono i ripples, e sono formate

da sabbie aventi diametro inferiore agli 0,6 mm altrimenti, se il diametro dei clasti è maggiore, queste

strutture non si generano. Quando i ripples sono presenti su delle rocce essi indicano il senso di movimento

della corrente: il lato lungo indica l’erosione mentre il lato corto la deposizione dei clasti precedentemente

erosi.

Vento: l’azione eolica è anche chiamata deflazione ed è simile a quella che è provocata dal moto ondoso.

Dalla deflazione hanno origine le dune, che hanno una sabbia con granulometria compresa tra gli 0,1 e gli 1

mm. Queste sabbie sono spostate dal vento in prossimità del suolo, circa 20 cm, ma nel caso si tratti di

sabbie decisamente fini esse possono rimanere in sospensione nell’aria ed essere trasportate a migliaia di

km di distanza dal luogo di prelevamento. La morfologia dei clasti trasportati per deflazione è spesso

spigolosa. Nelle zone settentrionali l’azione del freddo e del vento secco trasporta le particelle più fini

lasciando scoperte pavimentazioni e ciottoli molto grossolani.

Ghiaccio: l’azione del ghiaccio è molto più intensa rispetto alle altre due, e tende a creare solchi chiamati

morene (che possono di essere frontali o laterali). L’azione del ghiaccio non opera una selezione sui clasti,

infatti i materiali trasportati hanno dimensioni molto varie; nei depositi lacustri montani ad esempio, si può

notare che a volte è presente un’alternanza tra sedimenti chiari e sedimenti scuri. Questa differenziata

sedimentazione indica le differenti stagioni in cui si è depositato il materiale (autunno per il materiale scuro

mentre primavera per il materiale chiaro). 10

SEDIMENTAZIONE

Quando non c’è più energia data dalla corrente (d’aria o d’acqua) si ha sedimentazione che può essere

gravitativa o per decantazione. Nel primo caso si ha quando il materiale è relativamente grossolano mentre

la decantazione è caratteristica dei clasti fini. Tra le caratteristiche della sedimentazione troviamo la

variazione granulometrica dal basso verso l’alto, in quanto i sedimenti con peso specifico maggiore tendono

a depositare prima rispetto agli altri. Nel momento in cui ho sedimentazione senza corrente (una corrente

molto debole) i clasti tenderanno a depositare secondo variazione granulometrica ma la disposizione

spaziale di questi sarà casuale. Nel momento in cui oltre alla gravità si ha anche la velocità, seppur

moderata, della corrente, i clasti tenderanno a disporsi offrendo il minor attrito. Questo fenomeno è noto

come embriciatura.

È possibile inoltre che si presenti risedimentazione. Un esempio di risedimentazione sono le correnti di

torbida, ossia sospensioni in acqua marina/oceanica di detriti che scivolano lungo la scarpata, dotate di alta

velocità e densità maggiore rispetto all’ambiente circostante. Vengono messe in moto da scosse sismiche

che determinano il franamento del materiale accumulatosi presso il ciglio della scarpata dove da luogo a

pendii molto instabili. Terminano il loro corso ai piedi della scarpata, sul rialzo continentale e sulla piana

abissale. I sedimenti prossimi al rialzo continentale sono chiamati sequenze prossimali mentre le sequenze

distali, che sono le più fini, sono quelle più distanti dalla scarpata, ossia presenti nella piana abissale.

Una corrente di questa natura, innescata da un terremoto nel novembre 1929 è attribuita alla rottura dei cavi

telegrafici al largo dei Grandi Banchi di Terranova. I cavi, posti a distanza crescente dall’epicentro, si

spezzarono in tempi successivi consentendo di valutare la velocità della corrente, stimata sui 23 km/h. come

risultato delle correnti di torbida si ha quindi trasporto di enormi quantità di argilla, silt, sabbia e materiale

anche più grossolano alle grandi profondità marine. Questo tipo di detriti danno origine alle conoidi

sottomarine di mare profondo, di larghezza variabile da i 200 mt ai 2000 mt.

Le correnti di torbida rallentando la propria velocità, lasciano in breve tempo il loro carico, dando origine a

depositi detti torbiditi che contengono strati gradati e altri particolari strutture in una successione

denominata ciclo di Bouma.

Ciclo di Bouma: si intende una sequenza torbiditica ben definita terminante verso l’alto con un sedimento a

grana fine (pelitico), considerato di normale sedimentazione pelagica. L’interpretazione delle successioni

torbiditiche, che caratterizzano per esempio parecchie formazioni appenniniche, vengono definite flysch

(termine dialettale svizzero dell’800 che sta ad indicare sequenze torbiditiche sin orogeniche nelle quali è

possibile riconoscere le sequenze di Bouma). 11

DIAGENESI

È il processo che porta alla litificazione della roccia. Si hanno due differenti tipologie di diagenesi: per

compattazione (ossia espulsione di acqua da materiale avente diametro prossimo allo 0,625 mm) oppure per

cementazione (tra i clasti grossolani è presente del sedimento più fine chiamato matrice o fango, definito

come materiale sin sedimentario intraclasto). Solitamente quando mutano le condizioni ambientali (pressione

e temperatura) comincia la litificazione, ossia la trasformazione del sedimento incoerente in roccia.

I processi diagenetici sono:

Compattazione (espulsione di acqua)

Ricristallizzazione (formazione di nuovi minerali)

Soluzione (dissoluzione di minerali in acqua)

Cementazione

Autigenesi (formazione di nuove fasi minerali, ossia cambio di struttura)

Sostituzione

Bioturbazione (intervento da parte di organismi)

Questi processi diagenetici sono a loro volta influenzati da differenti fattori:

Composizione

Pressione di seppellimento

Temperatura

Composizione e natura dei fluidi nei pori

Dimensione delle particelle

Porosità e permeabilità del sedimento

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