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AMBIENTE SEDIMENTARIO SEDIMENTOLOGIA: studio dei processi di formazione, trasporto e deposizione di materiale che si accumula come sedimenti in ambienti continentali e marini e, infine, forme di rocce sedimentarie. Disciplina relativamente nuova nata tra il 1960-70. STRATIGRAFIA: studio delle rocce per determinare l'ordine e la tempistica degli eventi nella storia della Terra; scala temporale più ampia rispetto alla sedimentologia. Disciplina nata attorno al 1800. STRATIGRAFIA SEQUENZIALE: analisi delle unità geneticamente correlate e unità deposizionali delimitata dalle discordanze. Nuovo concetto di stratigrafia sviluppatosi tra il 1980-90. Sedimentologia: si concentra principalmente sulla facies e ambienti deposizionali (come si formano sedimenti e rocce sedimentarie); Scale temporali e spaziali più piccole. Stratigrafia: si concentra sugli strati e la storia della Terra (quando e dove sono stati formati sedimenti e rocce sedimentarie); Scale temporali e spaziali più grandi. FACIES: Termine facies, dal latino facies, faciei (aspetto, apparenza), descrive l'associazione di alcune caratteristiche fisiche, chimiche e o biologiche che permettono di differenziare e quindi distinguere un corpo roccioso da un altro. Concetto introdotto dal geologo svizzero Gressly nel 1838 ed è parte del suo importante apporto alla moderna stratigrafia. Il termine facies, mutuato dall'originario ambito della stratigrafia, assume rilievo anche in archeologia, dov'è utilizzato per la descrizione di oggetti facenti parte di un orizzonte omogeneo. Ambiente sedimentario: Ambiente dove si depositano i sedimenti che formano le rocce sedimentarie in una particolare condizione chimica, fisica e biologica.

In realtà i rapporti tra sedimentazione e tempo non sono continui, non saranno quindi rappresentati da una retta (rosso) ma da una spezzata, di cui la retta rappresenta la media in prima approssimazione. Il diagramma ci evidenzia inoltre che la sedimentazione è una registrazione discontinua del tempo.

Tasso di sedimentazione veloce: costa, foce del fiume (1cm/l’anno) Tasso di sedimentazione lento: ambiente oceanico (1mm ogni 10 anni) Risoluzione temporale inversamente proporzionale al tasso di sedimentazione Il tasso di sedimentazione non è costante nel tempo, succede qualcosa per cui il sedimento viene spazzato via e quello che resta è quello più vecchio (fenomeno di erosione, terremoti). GEOLOGIA FORENSE Studio dei sedimenti: studiare il passato per capire il presente I PRINCIPI 1) SOVRAPPOSIZIONE 1669 Niccolò Stenone 2) ORIZZONTALITA’ ORIGINALE 1669 Niccolò Stenone 3) CONTINUITA’ LATERALE 1669 Niccolò Stenone 4) UNIFORMITARIANISMO (O ATTUALISMO) 1785 James Hutton; Charles Lyell 5) IDENTIFICAZIONE E CORRELAZIONE PALEONTOLOGICA 1790 William Smith Principi di Niccolò Stenone 1669 Problema della classificazione dei fossili e della ricostruzione della storia geologica in base al modo in cui questi, e altre rocce, sono contenuti all'interno di rocce più grandi; da questa ricerca sistematica prende il titolo il suo De solido (ossia Prodromo a una dissertazione su un solido naturalmente contenuto in un altro solido). Stenone enuncia il suo problema fondamentale: «Data una sostanza in possesso di una certa figura, e prodotta secondo le leggi della natura, trovare nella sostanza stessa le prove che rivelino il posto e il modo della sua produzione. » Il principio fondamentale, posto da Stenone alla base delle sue ricerche, fu quello espresso con la seguente semplice affermazione: «Se una sostanza solida è simile sotto ogni aspetto a un'altra sostanza solida, non solo per le condizioni della sua superficie ma anche per la disposizione interna delle sue parti e particelle, essa sarà simile anche per modo e luogo della sua produzione.» Proprio in base a questo principio Stenone interpreta correttamente la natura dei fossili come resti di animali vissuti precedentemente. 1. PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE: afferma che le successioni sedimentarie sono originariamente ordinate con gli strati inferiori più antichi di quelli superiori, riflettendo la meccanica della deposizione dei sedimenti, che avviene infatti dall'alto verso il basso, per cui ogni nuovo strato ricopre il precedente.

2. PRINCIPIO DELL’ORIZZONTALITÀ ORIGINARIA: stabilisce che i sedimenti si depongono in strati orizzontali quindi, una volta diagenizzati, dovrebbero mantenere una giacitura orizzontale. Da queste osservazioni deriva il fatto che la Terra non fu mai statica, dato che grandi forze operarono per lunghi periodi di tempo, oltre a condurre alle conclusioni della scienza delle tettonica delle placche. I sedimenti seguono la morfologia del fondo. 3. PRINCIPIO DI CONTINUITÀ LATERALE: stabilisce che gli strati di sedimenti inizialmente si estendano lateralmente in tutte le direzioni; in altre parole, essi sono lateralmente continui (ad esempio nelle falde: due strati ora separati ma fanno parte della stessa faces). Di conseguenza, rocce che sono simili sotto altri aspetti, e che oggi sono separate da una valle o da altra caratteristica erosiva, possono essere considerate originariamente continue. Nel XVIII e XIX secolo l’idea NON STATICA della natura comincia a farsi strada in ambito geologico. Attualismo in Geologia JAMES HUTTON (1726-1797) geologo = Principio dell’Attualismo WILLIAM SMITH (1769-1839) agrimensore = Ad ogni strato roccioso corrisponde un fossile guida CHARLES LYELL (1797-1875) geologo = Principi di Geologia 4. PRINCIPIO DELL’ ATTUALISMO: Teorizza che per spiegare i processi geologici e l’origine delle rocce bisogna basarsi sull’osservazione dei fenomeni e processi attuali. Attualismo e Uniformitarianismo: IL PRESENTE È LA CHIAVE DEL PASSATO Anche in paleoclimatologia si utilizza il principio dell'attualismo: i fenomeni che regolano le dinamiche attuali del nostro pianeta sono le stesse che lo hanno governato anche nel passato. Comunque inteso l’Attualismo deve avere un significato reversibile, cioè deve essere valido dal passato al presente. I dati del passato, i modelli che usiamo per interpretarli devono servire per capire il significato dei processi del presente (e per prevederne l’evoluzione in tempo storico o geologico, nel futuro). La paleoclimatologia, nel determinare le cause che hanno scatenato i cambiamenti climatici passati, si propone di capire come i fattori naturali e antropici possano influenzare il clima nel futuro. Ispirò anche Darwin. 5. IDENTIFICAZIONE E CORRELAZIONE PALEONTOLOGICA: Fossili uguali in rocce diverse ne permettono la correlazione temporale

Gli ambienti sedimentari, la composizione e la tessitura dei sedimenti, nonché la geometria dei bacini in cui si accumulano i sedimenti, dipendono tutti dai diversi ambienti geodinamici che oggi possiamo collocare nel quadro della tettonica delle placche.

Il movimento delle masse d’acqua segue percorsi ben noti dagli studi di oceanografia. Acque con caratteristiche diverse si muovono negli oceani a diversa profondità spostando solidi e materiali disciolti. A seconda della morfologia e batimetria dei fondali ci saranno diversi ambienti sedimentari. Le correnti fanno si che i miei sedimenti si distribuiscano. Zonazione specifica: sedimenti più fini alle medie latitudini; marginali in prossimità delle coste; argille distribuite diversamente. SEDIMENTI La superficie terrestre è composta per circa il 66% da rocce sedimentarie. La restante parte (34%) è costituita da rocce ignee (la grande maggioranza) e rocce metamorfiche.

La crosta rappresenta solo lo 0,74% del volume della Terra. Un sedimento è un materiale solido accumulato sulla superficie terrestre (litosfera), derivato dall'azione di fenomeni e processi che agiscono nell'atmosfera, nell'idrosfera e nella biosfera

(venti, variazioni di temperatura, precipitazioni meteoriche, circolazione delle acque superficiali e sotterranee, spostamenti di masse d'acqua in ambiente marino o lacustre, azione di agenti chimici, azione degli organismi viventi). I sedimenti si formano sulla superficie della crosta terrestre, fondali marini compresi, a spese di rocce preesistenti. I sedimenti possono consistere di frammenti di roccia o di altre particelle di dimensioni tra loro molto diverse, compresi resti di animali o di piante. Sono definiti rocce sedimentarie anche le rocce che si formano tramite processi chimici o quelle che si generano sotto l’azione di entrambi i fenomeni ora citati. Molti depositi di minerali di valore economico sono associati a rocce sedimentarie: petrolio, gas naturale, carbone, sale, zolfo, potassio, gesso, calcari, fosfati, uranio, ferro, manganese, alluminio ma anche semplicemente sabbia, pietre per rivestimenti, materiale per cementi, argille per ceramiche, etc etc.). Il tipo di sedimento che troviamo in una data area dipende da diversi fattori:     

Area sorgente Tipo di trasporto Tasso di apporto Potenziale di dissoluzione Cambiamenti al fondo

Sedimento al microscopio: differenza di colore (natura della roccia madre), potenziale di dissoluzione (un conto una roccia dura che non viene corrosa dall’acido). IL PROCESSO DI SEDIMENTAZIONE

Processi atmosferici esogeni (pioggia ecc) modificano il paesaggio (da monte a valle i sedimenti si spostano). DEGRADAZIONE METEORICA-EROSIONE-TRASPORTO-SEDIMENTAZIONE-DIAGENESI-ROCCE SEDIMENTARIE

Degradazione Meteorica ed Erosione: Con il termine erosione vengono indicati tutti i processi naturali che tendono a disintegrare una roccia compatta. I detriti vengono rimossi ad opera di acqua, vento, ghiacci e gravità, i quali in seguito agiscono come agenti di trasporto La DEGRADAZIONE METEORICA invece può essere di due tipi: meccanica o chimica (l’una non esclude l’altra). I processi fisici e chimici si sviluppano contemporaneamente e si influenzano a vicenda. AGENTI ESOGENI: tutti gli elementi che agiscono SULLA superficie terrestre; i.e., precipitazioni (pioggia, neve, grandine), vento, sole, acqua corrente (fiumi, torrenti), ghiaccio, acqua marina.) DISGREGAZIONE MECCANICA: rottura fisica della roccia in frammenti, arrivo a materiali sempre più fine. ALTERAZIONE CHIMICA: Quando i minerali di una roccia reagiscono chimicamente con altre sostanze e si formano i minerali di alterazione. I principali agenti di alterazione sono l’ossigeno, l’acqua e anidride carbonica. Perché alcune rocce si disgregano più rapidamente di altre?    

Proprietà della roccia madre Clima: precipitazioni e temperatura La presenza o l’assenza di suolo e di vegetazione Il fattore tempo o durata di esposizione agli agenti atmosferici (un conto che la roccia è continuamente esposta, un conto solo per una stagione

Crioclastismo (Azione del ghiaccio): Causato dall’azione gelo-disgelo. Se la roccia è impregnata d’acqua che congelando aumenta di volume, provoca una pressione notevole nelle cavità in cui si infiltra. Se il gelo-disgelo si ripete di frequente (montagna) porta alla formazione e al distacco di scaglie o frammenti a spigoli vivi. Una roccia è tanto meno resistente quanto più è fratturata o porosa. Aloclastismo (Azione dell’acqua di mare): Anche le acque salate che penetrano nelle fessure delle rocce esercitano un'azione di fratturazione; infatti l'evaporazione dell'acqua provoca il deposito e la cristallizzazione dei sali che esercitano una pressione in grado di ampliare la porosità e la fessurazione della roccia. Questo fenomeno è particolarmente presente nelle zone costiere. Un esempio sono le rocce costiere fratturate dal sale trasportato dall'acqua di mare. Idroclastismo (Azione dell’acqua): Le rocce argillose, che assorbono acqua e sono soggette ad alternanza di imbibizioni e di essiccamento, sono quelle che risentono del fenomeno dell'idroclastismo, che genera una serie di fratture poligonali quando le argille si essiccano e perdono il loro contenuto d'acqua. Termoclastimo (Azione della temperatura): L'azione di frantumazione delle rocce può anche essere dovuta alle ripetute dilatazioni e contrazioni che una roccia subisce durante il riscaldamento e il raffreddamento; si ha così il fenomeno del termoclastismo, tipico delle zone desertiche, dove più marcate sono le escursioni termiche giornaliere. Esfoliazione: Provocata da variazioni di pressione, con il distacco di lamine di roccia secondo superfici parallele.

Azione del vento: Si definisce CORRASIONE la degradazione delle rocce coerenti a seguito dell'azione meccanica abrasiva di particelle trasportate dal vento. La scarsa vegetazione rende questo fenomeno particolarmente intenso, perciò è frequente nelle zone desertiche e lungo le coste particolarmente esposte (alza la sabbia-> disgregazione meccanica della roccia). Le rocce esposte a questo fenomeno subiscono una sorta di smerigliatura, particolarmente evidente in prossimità del suolo. Aspetti tipici del fenomeno sono ciottoli sfaccettati con forma a piramide e pilastri isolati erosi alla base con la forma tipica a fungo. Bioclastimo (Azione degli organismi): Anche gli esseri viventi (radici delle piante, cavità o gallerie scavate da animali scavatori) con la loro azione possono concorrere alla frantumazione della compagine rocciosa; si pensi all'azione meccanica delle radici di alcune piante e di animali scavatori. Alterazione chimica: L'alterazione chimica è chiamata anche decomposizione e consiste nella trasformazione chimica delle rocce con la formazione di nuovi minerali e di solito procede contemporaneamente all'alterazione meccanica o disgregazione. Influenzata da fattori quali umidità, precipitazioni e copertura vegetale. Più intensa in regioni a clima caldo-temperato umido, meno intensa in climi desertici o polari. Viene detta anche disfacimento e si ha la creazione di nuove specie mineralogiche, cioè il materiale di partenza è diverso da quello di arrivo. Le nuove specie sono più stabili nelle nuove condizioni, diverse da quelle di formazione. Agiscono soprattutto l’acqua e l’ossigeno    

IDRATAZIONE: l’acqua viene inglobata nel reticolo di alcuni minerali IDROLISI: reazione di alcuni minerali con H+ e OH- dell’acqua DISSOLUZIONE: l’acqua scioglie alcuni minerali, es. carsismo OSSIDAZIONE: reazione chimica con l’ossigeno

IDROLISI: Durante l’idrolisi, l’acqua reagisce chimicamente con i minerali e rompe i legami. L’idrolisi è più veloce in acqua leggermente acida.

DISSOLUZIONE: Formazione di soluzioni (acqua che incorpora ioni dei minerali preesistenti). Il tipico esempio è il processo conosciuto come CARSISMO (dissoluzione del carbonato di calcio da

parte di acque aggressive). (grotte in affioramento su rocce -> CO2 che fa andare in dissoluzione la roccia) IDRATAZIONE E OSSIDAZIONE: L’idratazione comporta l’inserimento di H20 o di ioni OH- all’interno della struttura di un minerale. Viceversa, si ha una reazione di De-Idratazione. Caso tipico sono il Gesso. Anidrite + Acqua ↔ Gesso L’ossigeno libero presente nell’atmosfera può cambiare lo stato di ossidazione (cambio di specie chimica) di un elemento chimico all’interno di un minerale. Il caso più comune è quello del ferro, il cui stato di ossidazione più diffuso all’interno della Terra è Fe+, che tende a ossidarsi in condizioni superficiali a Fe3+. EROSIONE (Azione del ghiaccio): L’asporto di materiale roccioso da parte delle masse anche imponenti dei ghiacciai determina addirittura la formazione di valli ad U tramite un processo disaggregante delle rocce definito ESARAZIONE. In glaciologia e geologia l'esarazione è l'insieme dei processi fisici di erosione da parte di un ghiacciaio sulle rocce che sono a contatto con esso. Questo processo permette anche la modifica del paesaggio da parte del ghiacciaio, il quale, trascinando vari frammenti di diverso peso e dimensione riesce a scolpire il fondovalle. (Azione dell’acqua di mare): ABRASIONE: Erosione che le rocce subiscono per l’azione meccanica delle acque del mare; si manifesta in due tempi: 1) demolizione meccanica delle rocce costiere causata essenzialmente dal loro scalzamento alla base, con formazione di cornici e nicchie ben presto cadenti; 2) trasporto dei materiali staccati e disgregati con conseguente loro deposito per sedimentazione. Si fa sentire non solo in superficie ma anche in profondità, specialmente se vi sono in concomitanza correnti costanti. (Azione della temperatura): È importante anche la dilatazione causata da una diminuzione di pressione per erosione del materiale soprastante, che accentua le discontinuità già presenti nella roccia. (Azione del vento): Il potenziale del vento è inferiore rispetto a quello dell’acqua, ma la maggiore estensione delle distanze che può coprire consente al vento di portare sedimenti molto piccoli (argille e silt) fino a 3 km di altezza. Questo fenomeno, tipico delle zone aride e prive di vegetazione, è chiamato DEFLAZIONE ed è alla base della formazione del "pavimento" del deserto, ovvero quello strato desertico costituito dalle componenti più grossolane, ripulite dalla parte superficiale più fine. I granelli di sabbia, invece, vengono spostati (preso in carico dall’acqua o trasporto eolico) a una altezza molto inferiore: possono essere mossi per salti (saltazione) o semplicemente trascinati sul suolo. Il materiale prodotto dalla degradazione meteorica delle rocce si può dividere in tre gruppi:   

DETRITO SOLIDO, costituito in parte da frammenti delle rocce preesistenti, in parte da minerali formati nei suoli derivati dall’alterazione delle rocce; SOSTANZE IN SOLUZIONE nelle acque allo stato di ioni; ELEMENTI (alluminio, ferro, silicio) che si combinano con l’acqua formando idrossidi che a loro volta possono ricombinarsi e formare nuovi minerali, i minerali argillosi.

TRASPORTO: Consiste nella rimozione e dislocazione di materiali che può essere operata da vari agenti: dall’acqua, dai ghiacciai, dal vento, dalla gravità. 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. I sedimenti detritici vengono poi trasportati, e il principale agente è la gravità, dai rilievi alle depressioni. Il trasporto avviene per mezzo di un fluido (più o meno viscoso):   

TRASPORTO EOLICO (indipendente dalla gravità) TRASPORTO FLUVIALE TRASPORTO GLACIALE

Fenomeni franosi: Accumulo di massi isolati caduti al piede di una scarpata rocciosa. Solitamente gli elementi che costituiscono il detrito sono poco arrotondati e di dimensioni variabili. Le dimensioni di un elemento possono variare dai diversi metri di diametro dei blocchi rocciosi precipitati dai versanti adiacenti, alle frazioni di millimetro in elementi fini argillosi portati dal dilavamento delle acque. Il conoide di falda attribuisce alle caratteristiche del detrito di falda, la forma geometrica tipica del cono (donde il nome). Viene generato da movimenti franosi che coinvolgono coperture detritiche in senso lato, cioè quei depositi derivanti dal disfacimento meteorico e dalla frammentazione meccanica del substrato roccioso, in genere sono caratterizzati da una notevole estensione in senso longitudinale rispetto allo spessore del materiale coinvolto. Trattandosi di depositi incoerenti con grado di cementazione basso o nullo, si presentano al limite della stabilità, estremamente poco compatti e quindi suscettibili a ulteriori fenomeni di dissesto. Trasporto Eolico: Questo tipo di trasporto è chiaramente legato all'azione del vento e alla sua energia, quindi alla sua capacità di trasportare a distanza particelle solide (chiamata deflazione) che avviene prevalentemente in sospensione o per saltazione, dipendendo dalla dimensione, il peso specifico e la forma delle particelle stesse. L’azione meccanica svolta dal vento sulle rocce è detta corrasione. 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’al...