Sedimentologia - sintesi testo PDF

Preview

Summary

ROCCE E SUCCESSIONI SEDIMENTARIEsintesiAlfonso bosellini, emiliano mutti, franco ricci lucchiINTRODUZIONECirca l’80% della superficie terrestre è composta di materiali sedimentari, i terreni sedimentari costituiscono le più grandi aree agricole del mondo ed includono i più grandi insediamenti urbani...

Description

ROCCE E SUCCESSI ONISEDI MENTARI E si nt esi

Al f onsobosel l i ni ,emi l i anomut t i ,f r ancor i ccil ucchi

1

I NTRODUZI ONE

Ci r ca l ’ 80% del l a super fici et er r es t r e è compost a dimat er i al isedi ment ar i ,it er r eni sedi ment ar icost i t ui scono l e pi ù gr andiar ee agr i c ol e delmondo ed i ncl udono ipi ù gr andii nsedi ament iur bani . La f or mazi one del l er occe sedi ment ar i e avvi ene at t r aver so pr oc essicont i nuiche si suddi vi donoi nquat t r of asi :  Pr oveni enz a( l ocal i z zazi one,cl i ma,composi zi onel i t ol ogi ca,cl i ma,ambi ent edacuii l sedi ment opr ovi ene)  Tr aspor t o( oper a didi sper si one che ivar iagent igeol ogi cieser ci t ano suir esi dui pr odot t idal l adi sgr egazi onedir occe)  Deposi zi one( f asei ncuii lsedi ment osideposi t ai nunambi ent e)  Di agenesi( i nsi emedeipr ocessifisi ci /chi mi cipr i nci pal i( cost i pament o/cement azi one) i lcuieffet t opr i nci pal eèl al i t i ficazi one) . Quest e4f asipossonoesser er i pe t ut epi ùv ol t eanchesenonsonougual ment ei mpor t ant i pert ut t iit i pidir occesedi ment ar i e (esi lgessoei lsal enonhannoipr i miduement r ei cal car inon possi edono i lpr i mo) ;quest ipr ocessisono compl e t isol o perisedi ment i t er r i geni . Le r occe sedi ment ar i e possi edono 3 pr opr i et à di base; composi zi one, t essi t ur a, st r ut t ur a. La pr i ma è dat a dal t i po di mi ner al i pr esent i ,l a sec onda spi ega l e car at t er i st i c he osser vabi l i ( macr ospochi che) , i nvece l a t er za l e car at t er i s t i c he geome t r i che. 2

cl assi ficazi one Perquant or i guar dal acomposi z i onet r esonoicomponent ipr i nci pal i : 

Ter r i geni(gener at idal l af r amment azi oneedi sgr egazi onedir occepr eesi st ent ies: gr anul idiquar zo,f e l spat i ,mi ner al ipesant i ,l amel l e dimi ca,mi ner al iar gi l l osi , f r amment idical car e) ;



Al l oc hi mi c i (or i gi nanoperpr eci pi t azi onec hi mi caosecr ezi oneor gani caes:gusci i nt er ioi nf r amment i ,ool i t i ,gr anul idigl auconi t e ,cr i st al l idiar agoni t e,digesso ecc…) ;



Or t oc hi mi ci(pr eci pi t at ichi mi cipr odot t ial l ’ i nt er no delbaci no disedi ment azi one es:mi ner al ievapor i t i ci ,cement i ,concr ez i oni ,mi ner al idisos t i t uzi one) ;

Dalpunt odivi st asedi ment ol ogi coi nvece possi amodi vi der el er occesedi ment ar i ei n4 gr uppipr i nci pal i : 1. Tessi t ur a par t i c el l ar e: cos t i t ui t e da el ement isi ngol ie separ at ic he subi scono t r aspor t o. Si st ema por oso cont r ol l at o dal l a f or za di gr avi t à e dal l el eggi meccani chedeiflui diedèst r at i ficat a. Es:Ter r i geneoepi cl as t i c he( congl omer at i , ar enar i e) E Pi r oc l ast i che( t ufi) 2. Tessi t ur ac r i st al l i na:si st emider i vant idapr ocessichi mi ci ,nonpor osi . 3. Roc c e bi oc ost r ui t e: compos t e i nt er ament e da or gani smi . No t r aspor t o, no st r at i ficat i , est r emament e por ose. Possono f or mar si da schel e t r i secr et i di r et t ament e degl ior gani smi( scogl i er e)o accumul ar siperl ’ az i one dil egant ee fissant edior gani smimol l i ( s t r omat ol i t i ) 4. Roc c er esi dual i : degr adazi one e decomposi zi one ( si t u) mat er i al e pr eesi st ent e. Tr aspor t oscar soonul l o, malst r at i ficat i , possonoesser epor ose. I l90%del l er occesedi ment ar i esidi vi dei n2cl assi :t er r i genesi l i c oc l ast i c heec ar bonat i c he. Al t r isedi ment ii mpor t ant isono:evapor i t i ,r occesi l i c ee,bi t umi nose,f osf at i cheef er r i f er e. Di agenesi ,l i t i ficazi oneecement o

3

Tut t iipr ocessifisi ciec hi mi cic heunsedi ment osci ol t o,dopochesideposi t anelpr opr i o ambi ent e,subi sceperdi v ent ar er occi asedi ment ar i apr endonoi lnomedidi agenesichesi consi der aul t i mat aquandoi lsedi ment oèdi v ent at or occi asedi ment ar i a.

Ladi agenesisidi vi dei n 2pr ocessi : 1. Li t i fic azi one:coesi one,cost i pament o,aument ot emper at ur a,pr essi oneor i ent at a, r i di st r i buz i oneer i cr i s t al l i z zazi onesos t anze.Puòesser epar zi al eoi ncompl e t a. 2. Cement azi one:i nt r oduzi onedinuovamat er i ami ner al eneipor idiunsedi ment o. Icomponent it essi t ur al i Tal icomponent idel l er occesedi ment ar i esono: 4



I mpal c at ur a:puòesser ecos t i t ui t a da par t i cel l edinat ur acl ast i caodapar t i cel l e der i vant idal l af r amment azi onedist r ut t ur eor gani cheer occebi ocost r ui t e( gr anul i )



Mat r i c enel l er occecar bonat i c heècos t i t ui t adaf angocar bonat i co(mi cr i t e) ;nel l e r occet er r i gene daar gi l l aesi l t à.Essapuòr i empi r et ot al ment eopar zi al ment ei por iesedi vent al acomponent epr i nci pal edel l ar occi a,l ar occi ast essaèchi amat a r occi af angosost enut a;t al ir occei ndi canoambi ent idial t aener gi a.



Cement o:pr eci pi t at ochi mi co cheoccl udepar zi al ment eodelt ut t o cavi t à epor i . Roccecar bonat i che=cal ci t e/dol omi t e ,r occet er r i gene=cal ci t e/quar z o.

5

COMPOSI ZI ONE

E

TESSI TURA

DELLE

ROCCE

TERRI GENE

SI LI COCLASTI CHE CapI I

If at t or iche car at t er i z zano l ’ ar ea dipr oveni enza ed i nfluenz ano i lci c l o diuna r occi a sono:l al i t ol ogi a,i lt i podir i l i evo,i lcl i maei lt empo. Composi zi onemi ner al ogi ca La composi zi onediuna r occi asedi ment ar i aèunodeisuoipi ùi mpor t ant iat t r i but i ,l a pr esenz aol ’ assenz adiun mi ner al epi ut t ost ocheun al t r onel l ar occi apuòr i c ost r ui r el a st or i adel l ar occi ast essa. Imi ner al it er r i genipossonof or ni r ei ndi cazi onisul l amodal i t àdit r aspor t osubi t o,que l l i or t ochi mi cipossonor i l evar el econdi zi onicl i mat i c hedel l az onadideposi zi one. Isedi ment it er r i genisonomi sce l edigr aniof r amment ider i vant idal l adi sgr egazi onedi var it i pidir occe.Lapr esenz adif el dspat ii ndi cacondi z i onicl i mat i chear i de. Mat uri t àcomposi zi onal e L’ abbondanzadiun mi ner al et er r i genoi nunar occi asedi ment ar i adi pendedat r ef at t or i : 

Di sponi bi l i t à( nel l ’ ar i adipr oveni enz a)



r esi st enzamec c ani c a( f av or i t adal l amancanzadit r accedis f al dat ur a)



st abi l i t àc hi mi c a (imi ner al iche sif or mano perul t i minelpr ocesso magmat i co sonopi ùst abi l i )

Un sedi ment o si defini sce mat ur o quando è cos t i t ui t o dai mi ner al i pi ù st abi l i chi mi cament eepi ùr esi st ent ic hi mi cament e. La mat ur i t à di un sedi ment o t er r i geno i ndi ca che i l sedi ment o ha avut o una degr adazi onec hi mi cai nt ensaeun l ungopr ocessoabr asi vo,ment r el ’ i mmat ur i t ài ndi ca unt r as por t obr ev eevi ol ent oecondi zi onic l i mat i c hear i de. gr anul omet r i a

6

I lcar at t er et essi t ur al e pi ùi mmedi at o del l er occe sedi ment ar i eèl a di mensi one dei gr anul i . Lagr anul omet r i aèl ’ anal i sidel l edi mensi onidegl iel ement ichecompongonounar occi a sedi ment ar i a agr anat essi t ur al e . Un’ anal i sigr anul omet r i cal asipuòf ar ei nvar imodi : 

perpar t i c el l edidm ecm siunaque l l adi r et t a



per l e par t i cel l e compr ese t r a 23 mm e 5060 mi cr on( sabbi e) si usa l a set acci at ur a



perquel l eancor api ùfinimedi ant el api pe t t a

Scal agr anul omet r i ca Quandosiat t uauna c l assi ficazi onei lpr i mopr obl ema èst abi l i r edel l ec l assi ,ci oèuna scal agr anul omet r i ca. Udden nel1898pr oposeunascal adi mensi onal ei npr ogr essi onegeome t r i cadir agi one2 che par t i va dal val or e di 1 mm, t al e scal a venne oppor t unament e modi ficat a da Went wor t h( 1922)edèancor ai nuso. Perabbat t er e il i mi t idicl asse numer i cament ei r r azi onal ie persempl i ficar e ical col i st at i st i ci ,Kr umbei n( 1934)pr oposel ascal a;quest ascal aèbasat asulf at t ocheil i mi t idi cl assedel l ascal adiUddenpossonoesser eespr essiconl epot enz edi2. Lascal a o ffr edeivant aggi : 

st essecl assidiquel l ediUddenWent t wor t hconi nt erval l it ut t iugual i



val or ii nt er ipert ut t el ecl assi



nonr i c hi ededi gr ammipar t i col ar i



det er mi nazi onepar amet r ipi ùr api daepr eci sa

Vi sherr i t i ene che con l ’ anal i sigr anul ome t r i ca sipossono defini r e ivar ipr ocesside posi zi onal ima non l ’ ambi ent ei nf at t igl ist essipr ocessideposi zi onal i possono esser e pr esent ii nvar iambi ent i .

7

Morf omet r i a At t r av er so l a mor f omet r i a ( mi sur a er appr esent azi one dei car at t er i mi sur abi l i ) si anal i z z ano gl i aspet t i geome t r i ci del l a f or ma degl i el ement i cl ast i ci , essa t r ova appl i caz i one sopr at t ut t o su ci ot t ol i , ghi ai e e congl omer at i .La f or ma è l a mi sur a del l e r el az i oniesi s t ent it r al e3 di mensi onidiun ogge t t o e di pende dal l at essi t ur a e dal l a degr adazi one. I ci ot t ol i possono

esser e

cl assi ficat i quant i t at i v ament e, come

sc hi acci at i ,

equi di mensi onal i ,l ama,bast one. Al t r emi sur equant i t at i v edel l af or masonogl ii ndi cidi di ssi mmet r i a i nt r odot t i da Cal l i eux. La f or ma, l a di mensi one i l peso speci fico condi zi onanoi lcompor t ament oi dr aul i co. L’ appi at t i ment o di pendedal l a nat ur al i t ol ogi ca,dalcl i ma,daldal l ’ agent edit r aspor t o, dal l edi mensi oni ;l asf er i ci t àdet er mi naquant ougual isonot r al or ol et r edi mensi onide l ci ot t ol o;quandosihaachef ar econduesol edi mensi oni( perl asot t i gl i ez zadel l asezi one) siusanoduet i pidimi sur e:l asf er i ci t àdiRi l eyel ami sur adel l ’ al l ungament o( pag.23) . L’ ar r ot ondament o pr opr i e t àgeome t r i ca basat asul l acurvat ur adegl ispi gol icheWadel l definìcomel amedi adeir aggidicur vat ur adit ut t igl ispi gol iperi lr aggi odelpi ù pi ccol o cer chi oci r coscr i t t o. I lgr adodiar r ot ondament odi pendedal l edi mensi oniecar at t er i st i chefisi che. mor f oscopi a Igr anul idisabbi ahannocar at t er i st i cheosservabi l isi a almi cr oscopi o al ucer i flessa chealmi cr osc opi oe l et t r oni co. Fondament al ment esidi s t i nguono3t i pidisuper fici : 1)smer i gl i at e( daat t r i bui r sial l ’ abr asi oneeol i ca) , 2)l ucent i , (da at t r i bui r sial l al evi gat ur a del l e pi ccol i ssi me i r r egol ar i t à pr odot t e dal cont i nuos t r ofinì odeigr anidel l ’ acqua) , 3)opache (daat t r i bui r sial l apr esenz adipi ccol i ssi mef r at t ur ef r esche( sabbi efluvi ol i ) .

8

f abr i c L’ or i ent azi one e l a di s posi z i one spazi al e degl iel ement iche compongono una r occi aè i ndi cat acon i l nomedi“ f abr i c” icuiel ement ipossonoesser ecr i s t al l i ,ci ot t ol i ,f ossi l io qual si asicomponent echesicompor t icomeent i t à si ngol a.I n gener al equest iel ement i hannof or mechepossonoesser er i condot t iasf er e,di schi ,ci l i ndr iedel l i ssoi di . Lesf er enonpossonoaver eor i ent azi onemasol oundi v er soi mpacchet t ament o( packi ng) . L’ i nt ensi t à dif abr i cèi nver sament e pr opor zi onal e al l ar api di t à del l a deposi zi one.La maggi orpar t edeici ot t ol idi scoi dal iha i lpi ano dimassi ma pr oi ezi onei ncl i nat o cont r o cor r ent e, ver somont e, secondoun angol odi10° 30° ,quest acar at t er i st i capr endei lnome diembr i ci at ur a. Lamat ur i t àt essi t ur al e Con t al et er mi neFol k definì nel1951 i lgr adoi n cuiunasabbi aèpr i vadimat r i ce,è ben sel ezi onat a e ben ar r ot ondat a,conce t t o basat o sul l ’ i dea che dur ant ei lt r aspor t o vi ener i mossal amat r i ce. Unsedi ment opi ùès t at ot r aspor t at opi ùèmat ur o:l amat ur i t àt essi t ur al esegue4st adi : 1.st adi oi mmat ur o dove i lsedi ment o cont i ene pi ù del5% dimat r i ce ar gi l l osa;i gr anul isonoangol osi 2.st adi osubmat ur odovei lsedi ment ocont i enemenodel5% diar gi l l a,maigr anul i sonoancor apocose l ezi onat ienonancor aar r ot ondat i 3.st adi omat ur oi lsedi ment ononcont i enemat r i ce;igr anul isonobensel ezi onat ima nonancor aar r ot ondat i 4.st adi o super mat ur oi l sedi ment o non cont i ene mat r i ce; i gr anul i sono ben sel ezi onat iear r ot ondat i . Isedi ment ii mmat ur isiaccumul anodov el ’ azi onedel l ecor r ent ièdebol eonul l adovel a deposi zi oneèr api daevi ol ent a.Isedi ment isuper mat ur isonot i pi cidiambi ent ii nc ui abr asi one e se l ezi onament o siat t uano con i nt ensi t à pi ù o meno cost ant ie i nt empi l unghi .

9

Congl omer at iebr ecce:composi zi one,cl assi ficazi one,di agenesi Un congl omer at o èuna ghi ai a cement at a,ment r eicor r i spondent iconsol i dat ivengono defini t ic on i lnomedibr ecci aomegabr ecci a.Icongl omer at iel ebr ec cesonosogge t t ia t r aspor t il i mi t at ievengonodeposi t at ii n ar eer i st r et t e( c ost er occi ose) .Labr ecci aèuna st r ut t ur achepuò f or mar sii nmol t imodi :i nsi t u,dat r aspor t o. La composi z i one diun congl omer at o non è l ’ esat t a espr essi one deil i t ot i pipr esent i ne l l ’ ar eadipr oveni enz ama di pendedalcl i ma,dal l amor f ol ogi aedalt r aspor t ocheha subi t o. I n effet t ivengonoel i mi nat el especi edil i t ot i pii nst abi l iment r evengonoaggi unt iquel l e pi ù st abi l i( quar zo) ,ical car it endono a di ssol ver si .La cr esci t a diun congl omer at oè f aci l i t at adacondi zi onidiar i di t à,r api daer osi oneer i l i ev oaspr o. Gl ispazit r aici ot t ol isonor i empi t idaunamat r i cedisabbi aode t r i t ocheun t er z odel vol ume t ot al e del l ar occi a,i n effet t ir ar ament eipor isono vuot iment r el eghi ai eche possi edonot al ecar at t er i st i che ( senz amat r i ce)sonodet t eaper t e . Congl omer at i e br ecce possono di vi der si i n ext r af or mazi onal ie i nt r af or mazi onal i equi val ent ia:ext r abaci nal iei nt r abaci nal i . Un’ al t r a suddi vi si one è quel l at r a or t ocongl omer at ie par acongl omer at i ,dove ipr i mi hannounaun’ i mpal cat ur ac l ast osos t enut ament r eisecondiunamat r i c edomi nant edi mat er i al e. Asecondadel l al or ocomposi zi onevengonoanchesuddi vi sii nol i gomi t t i ciepol i mi t t i ci . I pr i mi cost i t ui t i da ci ot t ol i avent il i t ol ogi a r el at i vament e uni f or me ( congl omer at i or t oquar zi t i ci ) ,possono accumul ar sisi ai n ambi ent idispi aggi a che al l uvi onal i ,sono pr esent ial l a base del l e gr andisuccessi onisedi ment ar i e.Isecondicos t i t ui t ida una not ev ol evar i e t àdil i t ot i pi ,sit r ovanoalmar gi nedeibaci nisedi ment ar i . Icongl omer at ipet r omi t t i cisiaccumul ano i n conoi dial l uvi onal ima possono anche deposi t ar sil ungol ec ost eeavol t eveni rr i deposi t at ei n acquamar i napocopr of onda.I pi ù comuni accumul i di par acongl omer at i sono i nvece dovut i ai flussi gr avi t at i vi subacquei , col at e di f ango e det r i t o. Si t r at t a di assembr ament i caot i ci pr i vi di or gani zz azi onei nt er na.Lamat r i c epuòr aggi unger el ’ 80% del l ar occi a.

10

Icongl omer at ie l e br ecce i nt r af ormazi onal ider i vano dal l af r amment azi one diun sedi ment oedal l asuccessi vapenecont empor anear i deposi zi one,nel l ost essoambi ent e, dei var if r amment i .Icl as t i ,hannosubi t ot r as por t obr eveonul l oesonopocoe l abor at i ,nel l a maggi orpar t esit r at t a dibr ecce.I n gener eicl ast ii nt r af or mazi onal isonocompost idi pel i t eof angocar bonat i c o.Un’ or i gi nec omuneèl at empor aneaesposi zi onesubar ea, con conseguent eessi ccament oef r at t ur azi onedelmat er i al e . Lebr ecce dicol l asso sonoi lr i sul t at odic ol l assiospr of ondament idis t r at ir occi osia causa del l ar i mozi one dimat er i al ial t ament e sol ubi l i .Mol t o comune nel l e successi oni evapor i t i c he ( l i vel l isal i nio gessosivanno i n sol uzi one ment r e gl ist r at icar bonat i ci sopr ast ant icr ol l ano) .Lebr eccecl as t osost enut evengonocement at edacal ci t es pat i cae i n cer t icasii lc o3--f or maun cr os t onet r aver t i nosoat t or noaici ot t ol i .Ipar acongl omer at i l i t i ficano per una r i cr i s t al l i zz azi one di agenet i ca,o me t amor fi cadibasso gr ado,del l a mat r i ce che sit r asf or ma i n una dur a e densa ar gi l l i t e.Un al t r o effet t o di agenet i co car at t er i st i codeicongl omer at i ( cal car ei )èl adi ssol uzi onel ungoipunt idicont at t ot r ai ci ot t ol ic heassumonocont or nis t i l ol i t i ciesicompenet r anol ’ unl ’ al t r o. ar eni t i Gr abau nel 1904 i nt r odusse i lt er mi ne t essi t ur al e ar eni t e per i ndi car e sedi ment i par t i cel l ar i avent il a t agl i a del l a sabbi a. A seconda del l a pr ov eni enz a possi amo suddi vi der el ear eni t ii n2gr andigr uppi : 1.i nt r abac i nal ic hesif or manoal l ’ i nt er nodel l ost essobaci no. ( cal car eni t i ) 2.Ext r abac i nal iot er r i genecheder i vanodal l ’ er osi onedir occepr eesi st ent isi t uat eal dif uor idelbaci nodideposi zi one. ( cal cl i t i t i ) . Nel1948 sono st at e pr opost e pi ù di50 cl assi ficazi oniche compr endevano iseguent i f at t or i : pr oveni enz a, flui di t à, mat ur i t à composi zi onal e e t essi t ur al e, di ast r ofismo, st r ut t ur esedi ment ar i e,cl i maedegr adazi oneat mosf er i ca,al t er azi onepos t deposi zi onal e. Lecl assi ficazi onipe t r ogr afichesonooggi r aggr uppabi l ii n 2 fil onipr i nci pal ichef anno capoaduedi ver sescuol e: 1. Pet t i j ohn vengono consi der at e si al a composi zi one dei gr ani che l a mat r i c e; pr oveni enz a e mat ur i t à sono defini t idal l a mi ner al ogi a ment r el a mat r i c e vi ene vi st acomeuni ndi cat or edel l avi scosi t àedel l adensi t àdelmez zo.

11

2. Kr yni neFol k è sol o composi zi onal e e non cont empl a l a mat r i c e; mat ur i t à t essi t ur al eec omposi zi onesonoicr i t er icl assi ficat i vif ondament al i ,pr oveni enz ae t et t oni smocont r ol l anol epr opr i e t àbasedel l ear enar i e . Icomponent imi ner al ogi cisonoquar zo,f el ds pat i ,f r amment idir occeagr anafinecome sel ce,si l t i t e,ar gi l l i t i ,ar desi eesci st i ,r i ol i t i . I nbaseaicomponent ipr i nci pal ecisono3f ami gl i edicassi ficazi one: 1. Quar zar eni t isuper i or ial95% diquar z o, 2. Ar c osif e l dspat iconquar z omi nor edel75%, 3. Li t ar eni t ipr eval gonoif r amment idir occi a. L’ ul t i mac l assepuòesser esuddi vi sai n al t r ecl assii n basealt i podif r amment ir occi osi pr esent i . Ar enar i ef acent ipar t e del l el i t ar eni t idenot ano una pr oveni enza sopr acost al e ment r e quel l ef acent ipar t edel l ear eni t if el dspat i chei ndi canounapr oveni enz adar occepr of onde, spessopl ut oni che. Lear enar i enon sonosempr edel l ear eni t ipul i t ispessohannounaper cent ual ediar gi l l a o si l tcon mat r i ce i nt er st i zi al e.Una ar enar i a che ha pi ù del1015% dimat r i ce fine i nt er st i zi al e è det t ai mmat ur a e vi ene usat oi lt er mi ne gr ovacca peri dent i ficar et al e gr uppodiar enar i e.

12

COMPOSI ZI ONE E TESSI TURA DELLE ROCCE CARBONATI CHE Cap.I I I Ler occecar bonat i chesonocost i t ui t edaal menoi l50% dimi ner al icar bonat i ,l er occeche neder i vanosonomol t ost udi at eperi lr i ccocont enut of ossi l i f er oc hepossi edono. Quest ogr uppodir occer appr esent ai l2025% de l l er occesedi ment ar i e;sidi ffer enzi ano daal t r isedi ment iper : 

Pr oduz i one edeposi zi onel ocal e



St r et t ac...