Geologia: definizione di Rocce sedimentarie

Rocce sedimentarie

Le rocce sedimentarie, pur rappresentando in volume solo il 5% della crosta terrestre, rivestono, con una sottile copertura dello spessore medio inferiore ai 2 km, i tre quarti di tutte le terre emerse e hanno un volume maggiore di 1 miliardo di km³. Questa copertura, per oltre il 99% in volume, è formata da argilliti, arenarie e rocce carbonatiche.

Il grande interesse per le rocce sedimentarie deriva dal ruolo che hanno avuto e hanno tutt’ora nello sviluppo delle conoscenze geologiche e dalla loro importanza economica. Infatti, le rocce sedimentarie contengono la quasi totalità dei giacimenti di idrocarburi, tutti quelli di carbon fossile e altri importanti giacimenti di minerali metallici e non metallici (rame, zinco, piombo, zolfo, etc.).

Formazione delle rocce sedimentarie

Le rocce sedimentarie si formano sulla, o in prossimità della superficie della Terra a temperature e pressioni relativamente basse principalmente per:

• Deposizione da acqua, vento o ghiaccio
• Precipitazione da soluzioni (anche biologicamente mediate)
• Crescita in situ per processi organici (es. scogliere)

Costituenti terrigeni

Materiali derivanti dalla degradazione ed erosione di preesistenti rocce sedimentarie, ignee e metamorfiche. Es: blocchi di rocce metamorfiche (gneiss), ciottoli di selce, granuli di quarzo e feldspati, minerali argillosi, ecc. Le rocce costituite prevalentemente da questi granuli sono dette anche rocce terrigene (silicoclastiche).

Costituenti allochemici

• Materiali precipitati da soluzioni all’interno del bacino di sedimentazione e in particolare mediati dall’attività biologica. Esempio: cementi
• Materiali trasportati come solidi all’interno del bacino. Bioclasti, ooliti, pisoliti, pellets fecali, oncoidi, intraclasti. Rocce carbonatiche

Costituenti ortochimici

• Precipitati chimici
• Materiali che si formano nell’attuale sito di deposizione, o subiscono solo un minimo trasporto
• Costituenti che si formano sopra la, o subito sotto l’interfaccia acqua-sedimento che sono parzialmente abiotici (ad es. le evaporiti)
• Cementi in arenarie o calcari, e minerali di riprecipitazione. Rocce ortochimiche

Pur ricoprendo circa il 75% della superficie della Terra, le rocce sedimentarie rappresentano solo una piccola parte delle rocce che costituiscono la crosta terrestre, poiché formano uno strato molto sottile sopra i continenti e sui fondali oceanici. Esse si originano per sedimentazione di materiali solidi di varia natura, in diversi ambienti sedimentari e vengono classificate in base all'origine dei sedimenti in rocce clastiche, chimiche, organogene e piroclastiche.

Classificazione delle rocce terrigene

Granulometria

Le rocce terrigene possono essere classificate in base a:

• Ruditiche > 2mm (conglomerati e brecce)
• Arenitiche 63 micron e 2 mm (arenarie)
• Lutitiche clasti fino a 63 micron (siltite, argillite)

Presentano costituenti terrigeni, materiali derivanti dalla degradazione ed erosione di preesistenti rocce. Sono costituite principalmente da quarzo 35-50%, feldspati 5-15%, minerali argillosi 25-35%, miche 0,1-0,4%, frammenti rocciosi 5-20%.

Classazione

Descrive il grado di variabilità del diametro medio dei granuli. La classazione dipende dalla provenienza del sedimento, dalla dimensione dei granuli in sé e dal meccanismo deposizionale (sedimenti trasportati più velocemente saranno meno classati).

Morfologia dei granuli

I tre aspetti che descrivono la morfologia dei granuli sono:

• La forma (a lama, compatta, sferica, a bacchetta)
• La sfericità (ovvero quanto si avvicina alla forma sferica)
• L’arrotondamento (grado di curvatura degli spigoli del granulo)

Fabric dei granuli

Il termine fabric sta ad indicare l’orientazione e la disposizione dei granuli nonché la natura dei contatti esistenti tra essi. Il contatto può essere puntuale, concavo convesso, suturato, a matrice sostenuta, clasto sostenuta.

Maturità tessiturale

I sedimenti tessituralmente immaturi sono quelli con molta matrice, debole classazione, granuli angolosi. Viceversa per quelli maturi.

Maturità composizionale

Dipende dal tipo di minerale che abbiamo, la sequenza va dal più stabile al meno stabile ed è l’inverso della serie di Bowen: quarzo, zircone, tormalina, muscovite, ortoclasio, plagioclasio, anfibolo, biotite, pirosseno, olivina.

I frammenti litici prevalgono nei conglomerati e nelle brecce e tendono a formare le particelle più grossolane delle arenarie. I frammenti litici possono essere:

• Extrabacinali: che derivano da un’area esterna al bacino di sedimentazione e possono appartenere a qualsiasi tipo di roccia
• Intrabacinali: formati nel bacino di sedimentazione, sono principalmente blocchetti di fango indurito

Strutture sedimentarie

Le strutture sedimentarie possono essere raggruppate in quattro classi principali:

1. Strutture sedimentarie erosionali: si sono formati per flussi acquosi carichi di sedimento prima della deposizione dello strato sovrastante
2. Strutture sedimentarie deposizionali
3. Diagenetiche
4. Biogeniche

Classificazione delle arenarie

La classificazione di una arenaria si basa su studi in sezione sottile e richiede la valutazione dei vari granuli presenti. Una stima grossolana la si può fare confrontando visivamente la superficie e attraverso un diagramma triangolare con ai tre vertici quarzo, feldspato e frammenti litici. Se sono costituite da soli granuli le arenarie vengono chiamate areniti (quarzoareniti se il quarzo è presente più del 95% sono tipiche ma non esclusive degli ambienti marini di mare basso e anche ambienti desertici, arenite arcosica se il feldspato è presente più del 25% Gli ambienti di formazione tipici sono quelli non marini, in particolare fluviali, litareniti se i clasti litici sono maggiori del 25% e si depositano in ambienti fluviali ma anche in qualsiasi altro ambiente). Se hanno più del 15% di matrice prendono il nome di grovacche le quali sono un gruppo transizionale tra areniti e peliti (grovacche feldspatiche e litiche) molte di esse sono deposte da correnti di torbida in bacini relativamente profondi.

Diagenesi delle arenarie

• Compattazione: nelle fasi iniziali della compattazione abbiamo l’espulsione dell’acqua e un addensamento del sedimento. Appena deposti, i granuli ben classati e arrotondati hanno un packing cubico con porosità maggiore del 50%. La compattazione riduce la porosità in maniera considerevole. I granuli teneri possono essere schiacciati e deformati dando origine ad una pseudomatrice.
• Cementazione silicea: il cemento siliceo precipita attorno al granulo.
• Cementazione carbonatica

La porosità e la permeabilità sono due importanti caratteristiche delle rocce sedimentarie. La porosità è la misura del volume dei pori e viene definita come porosità totale (volume tot- volume solido/vol tot tutto x100) e porosità effettiva (volume pori interconnessi/vol tot tutto x100). La più importante è quella effettiva che determina la capacità della roccia di contenere idrocarburi insieme alla permeabilità che è l’attitudine del sedimento a lasciarsi attraversare da un fluido. Esistono due tipi di porosità: primaria (che si sviluppa al momento della deposizione, essa cresce al crescere dei granuli ed è una porosità intergranulare) e secondaria (si sviluppa durante la diagenesi).

Classificazione dei conglomerati e delle brecce

I conglomerati hanno i clasti più arrotondati e sferici rispetto alle brecce che hanno i clasti più angolosi e spigolosi. Ortoconglomerati abbiamo il contatto puntuale, Paraconglomerati sono a matrice sostenuta. Polimittici se hanno i granuli di varia origine e oligomittici se i granuli hanno la stessa origine. Possono depositarsi in diversi ambienti ma in particolare in quelli glaciali, in conoidi alluvionali e in corsi d’acqua intrecciati.

Peliti