Il processo sedimentario

PACE 

Il processo sedimentario 

Corso di Petrografia con elementi di Mineralogia (M. Lustrino) A.A. 2004/2005 

Foto G. Barabino - 2003

PACE 

Il processo sedimentario 

implica la formazione di rocce in ambienti in cui la 

temperatura e la pressione sono quelle che si 

realizzano nella superficie del pianeta o nelle sue 

immediate vicinanze, fondali marini compresi. I 

sedimenti si formano per degradazione, eventuale 

trasporto e successiva sedimentazione di rocce sia 

magmatiche che metamorfiche o già gi sedimentarie. 

In alcuni casi si possono formare per accumulo di 

materiale organogeno o materiale di precipitazione 

chimica. 



Il ciclo delle 

PACE 

rocce 

Aumento di temperatura e pressione 

Risalita 

Raffreddamento 

Alterazione ed erosione 

Rocce Ignee Risalita 

Calore e 

Pressione 

MAGMA 

Deposizione negli oceani 

e sui continenti 

Risalita 

Fusione 

Sedimenti 

Seppellimento e 

litificazione 

Rocce 

Sedimentarie 

Calore e 

Pressione 

Rocce 

Metamorfiche 

Corso di Petrografia con elementi di Mineralogia (M. Lustrino) A.A. 2004/2005

- 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 è lo strato più pi esterno della Terra (al di sopra 

della discontinuità discontinuit di Mohorovicic) 

Mohorovicic 

PACE 

ABBONDANZE RELATIVE DELLE ROCCE 

SULLA SUPERFICIE TERRESTRE 

- La crosta rappresenta solo lo 0,74% del volume della Terra. 

Tuttavia questa è l’unica unica parte della terra che è direttamente 

esposta per lo studio petrografico 


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 sedimenti anche quelli che si 

formano tramite processi chimici o quelli che si generano 

sotto l’azione l azione di entrambe i fenomeni ora citati. 

PACE 

Le ROCCE SEDIMENTARIE 



Molti depositi di minerali di valore economico sono associati a 

rocce sedimentarie: petrolio, gas naturale, carbone, sale, 

zolfo, potassio, gesso, calcari, fosfati, fosfati, 

uranio, ferro, 

manganese, alluminio (per non considerare cose prosaiche quali 

sabbia, pietre per rivestimenti, materiale per cementi, argille 

per ceramiche, etc.). etc.). 

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Alla genesi dei sedimenti presiedono varie fasi 

tradizionalmente distinte in: 

PACE 

EROSIONE 

TRASPORTO 

DEPOSIZIONE 

sedimenti sono trasformati in rocce coerenti 

I sedimenti 

tramite un processo detto 

DIAGENESI 


Alcuni depositi sedimentari sono composti da 

materiali derivanti dall’attivit dall attività vulcanica. 

PACE 


Sotto un profilo più pi generale, le rocce sedimentarie 

possono essere raggruppate in due grandi categorie: 

Clastica 

(frammenti rotti poi 

cementati insieme) 

materiali di origine 

Chimica 

(materiale formato in parte o interamente in 

seguito a precipitazione chimica organica o 

inorganica) 


PACE 

CAMPO P-T P T di formazione delle 

rocce sedimentarie 


PACE 

EROSIONE 

Si attua tramite la DISGREGAZIONE DELLE ROCCE 

preesistenti che avviene con due modalità: modalit : 

DISAGGREGAZIONE MECCANICA in porzioni più minute; 

ATTACCO CHIMICO di alcuni minerali da parte degli 

Agenti Esogeni 

tutti gli elementi che agiscono sulla superficie terrestre 

ACQUA (ghiaccio), ARIA (vento) 


PACE 

EROSIONE DISAGGREGAZIONE MECCANICA 

Come si formano le grandi FRATTURAZIONI delle rocce? 

Formazione dei giunti di 

decompressione. 

L’aumento di volume 

derivante dalla 

diminuzione del carico 

sovrastante nel 

passaggio da A a B, 

provoca la fatturazione 

della roccia plutonica. 

Situazione dopo 

l’erosione della 

copertura e di alcune 

porzioni più esterne del 

plutone. 


PACE 


Aumento della superficie esposta alle aggressioni degli agenti 

chimici in seguito alla frammentazione di un blocco di roccia. 

La superficie totale aumenta in seguito alla frammentazione. 

Il rapporto tra le aree della superficie finale e di quella 

iniziale è sicuramente maggiore di 2. 


AZIONE DELL’ACQUA 

DELL ACQUA 

ABRASIONE dell’acqua dell acqua marina (pioggia, flussi di marea, 

moto ondoso su falesie o azione delle sue correnti) 

EROSIONE sia sui fondali che lungo le pareti dell’alveo dell alveo dei 

fiumi 

L’espansione, espansione, collegata al congelamento 

dell’acqua dell acqua all’interno all interno delle litoclasi, 

provoca l’allargamento l allargamento delle fessure 

che porta alla frammentazione delle 

rocce. 

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PACE 


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. 

esarazione 


L’esarazione consiste nella vera e propria azione meccanica 

della corrente glaciale e delle acque di fusione che scorrono 

sotto il ghiacciaio, le quali escavano il fondo ed esercitano 

un’intensa azione abrasiva con l’aiuto dei materiali trasportati. 

PACE 


AZIONE DEL GHIACCIO 


Il vento mobilizza enormi quantità di detriti che, urtando con 

varia violenza su altre rocce ne provocano una disaggregazione 

in frammenti di varia misura che, a loro volta, possono 

funzionare da elementi abrasivi tramite un processo che 

prende il nome di deflazione. 

deflazione 

PACE 


AZIONE DEL VENTO 



L’acqua scioglie vari tipi di gas atmosferici. La concentrazione 

di CO 2 , nei suoli caratterizzati dalla presenza di materiale 

organico in decomposizione può essere anche 100 volte 

maggiore di quella atmosferica; ciò contribuisce ad abbassare 

il pH delle acque d’infiltrazione. In prossimità delle radici delle 

piante, le acque di infiltrazione raggiungono valori di pH 

ancora più bassi compresi nell’intervallo 2-4. 

PACE 

EROSIONE ATTACCO CHIMICO 

Il principale artefice è l’H2O Esistono, infine, batteri che 

facilitano la formazione di potenti 

acidi organici ed addirittura 

inorganici come l’acido acido nitrico 

sintetizzato dai batteri chiamati 

nitrificanti e l’acido acido solforico dai 

solfobatteri. 


PACE 


Le reazioni che avvengono sono di: 

1) dissoluzione CaCO 

CaCO3Ca Ca 2+ + CO 3 

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): 

3 2- 

CaCO 3 + H 2O+CO O+CO2 = Ca(HCO Ca(HCO3 

) 2 

Carbonato di calcio 

(insolubile) 

Bicarbonato di calcio 

(solubile) 


2) idratazione 

PACE 



CaSO 4 + H 2O O = CaSO 42H 2H2O Anidrite Gesso 

Forze d’attrazione d attrazione tra i dipoli delle 

molecole d’acqua d acqua e le cariche 

elettriche non neutralizzate 

presenti sulla superficie dei 

granuli. 

Processo molto comune nei 

fillosilicati (es. minerali argillosi). 


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3) idrolisi 



Decomposizione che 

subiscono i sali formati 

da un acido debole e da 

una base forte. 

Il processo di 

argillificazione dei 

feldspati rientra in 

questo schema di 

erosione chimica. 

La lisciviazione può 

essere totale o parziale. 


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4) ossidazione 

FeSiO 3 FeO + SiO 2 

FeO + O+ H 2O FeOOH + H 

Goethite = ossido-idrossido di 

ferro 

Ossidazione di un cristallo di olivina. 

Si può osservare il nucleo relitto del 

minerale originale circondato da 

iddingsite (goethite goethite + fillosilicati vari) 

Si tratta di un processo 

importante per elementi che 

possiedono più pi stati di ossidazione 

(valenza). Nell’ambito Nell ambito geologico 

uno di questi elementi è il Fe. Fe 


PACE 

DIFESE NATURALI agli ATTACCHI 

Le trasformazioni generano spesso nuovi minerali, definiti di 

NEOFORMAZIONE. NEOFORMAZIONE. 

I più pi comuni di questi minerali 

appartengono alla famiglia dei minerali ARGILLOSI 


Minerali 

PACE 

A 

R 

G 

I 

L 

L 

O 

S 

I 

Allumo-silicati 

Allumo silicati 

idrati con vari 

cationi (potassio, 

calcio, magnesio). 

Fillosilicati 

(struttura a piani, 

come le miche). 

Se riscaldati 

perdono acqua. 

Estremamente utili 

(componenti base 

dei cementi e delle 

ceramiche). 

Causa di instabilità instabilit 

di versanti (la 

presenza di 

minerali argillosi è 

indice di 

instabilità). 

instabilit ). 


Minerali 

PACE 

A 

R 

G 

I 

L 

L 

O 

S 

I 

I minerali più pi importanti: 

Gibbsite: Gibbsite: 

Prodotto di alterazione molto prolungata in clima umido 

tropicale (viene lisciviato tutto tranne l’Al). l Al). Praticamente solo Al 2O3 . 

Caolino: Caolino: 

Prodotto di intensa alterazione con rimozione di K. SiO 2 

~45%; Al 2O3 ~37%; K 2O O ~1% 

Illite: Illite: 

Prodotto con meno K2O O della muscovite ma più pi del caolino. caolino. 

SiO 2 ~45%; Al 2O3 ~37%; K 2O O ~7%. 

Sericite: Sericite: 

Assimilabile a muscovite a grana fine. SiO 2 ~45%; Al 2O3 ~38%; K 2O O ~12%. 

Montmorillonite: 

Montmorillonite: 

Si forma in ambienti ricchi di Mg, soprattutto 

per alterazione di cenere vulcanica (tufi tufi) ) e di rocce basiche. basiche. 

SiO 2 

~55%; Al 2O3 ~18%; K 2O O ~0,5%; MgO ~5%. 

Clorite: Clorite: 

Si forma in ambienti marini ricchi in Fe. Comune in sabbie 

marine formate per disfacimento di rocce ignee basiche. basiche. 

Si forma 

anche per metamorfismo. 

metamorfismo. 

SiO 2 ~25%; Al 2O3 ~20%; FeO ~40. 


Quando le rocce sono sottoposte all’azione all azione degli agenti 

esogeni, la loro superficie è ricoperta dai prodotti che si 

formano a loro spese; questo mantello, chiamato regolite, regolite, 

ha 

una composizione differente in funzione della profondità. 

profondit . 

La SCALA DI 

STABILITÀ STABILIT dei 

minerali: i 

minerali più 

stabili sono 

quelli che si 

formano a 

temperature più 

elevate. 

Un minerale praticamente non aggredibile è il quarzo definito, 

per questo motivo, minerale primario stabile. 

PACE 


INFLUENZA del CLIMA sulle TRASFORMAZIONI ESOGENE 

chimiche sono favorite da 

temperature e piovosità 

elevate. Quelle di natura 

meccanica prevalgono per 

temperature e piovosità 

decrescenti. Nei climi 

molto caldi ed aridi 

entrambi i processi sono 

molto rallentati. 

80 

60 

40 

20 

PACE 

SMECTITI 

CAOLINITI 

Argilla nei suoli (%) Le trasformazioni 

OSSI - IDROSSIDI 

di ALLUMINIO e FERRO 

100 200 300 400 

Piovosità annua (cm) 


Dopo aver parlato della prima fase che presiede 

tradizionalmente alla genesi dei sedimenti 

(EROSIONE) passiamo ora a parlare del: 

PACE 

EROSIONE 

TRASPORTO 

DEPOSIZIONE 

Il trasporto viene diviso in due tipi: 

- TRASPORTO TRASPORTO MECCANICO 

MECCANICO 

- TRASPORTO TRASPORTO CHIMICO 

CHIMICO 


PACE 

EOLICO 

Trasporto meccanico 

Avviene in presenza di un mezzo 

fluido. 

Il mezzo fluido può essere a 

bassa viscosità viscosit (es. aria, acqua) o 

ad elevata viscosità viscosit (es. ghiaccio 

o miscele con elevato rapporto 

sedimenti/acqua). 

GLACIALE 

FLUVIALE 


Rapporto tra 

particelle 

solide ed il 

mezzo fluido 

molto 

elevato. 

PACE 

Trasporto meccanico (flussi gravitazionali) 


PACE 

Morfologia delle particelle 

Forma: Forma: 

misura delle relazioni tra le tre dimensioni di un oggetto. oggetto. 

Es.: compatto (equidimensionale 

equidimensionale), ), allungato, allungato, 

appiattito, appiattito, 

etc. 

Sfericità: Sfericit : proprietà propriet che misura quantitativamente quanto siano 

uguali le tre dimensioni di un oggetto 

Caratteristiche di superficie: 

superficie: 

si tratta di una misura non ancora 

definita quantitativamente. quantitativamente. 

Es. Superficie liscia, liscia, 

striature, striature, 

cribrosità, cribrosit , etc. 

Arrotondamento: 

Arrotondamento: 

misura il raggio medio di curvatura di tutti gli 

angoli (cerchi cerchi rossi) rossi) 

diviso il raggio del cerchio più pi grande 

iscritto (cerchio cerchio giallo). giallo). 


PACE 

Morfologia delle particelle 

La forma e la sfericità sfericit di una particella sono il risultato di 

1) Struttura (propriet proprietà interna, interna, 

ereditata dalla sorgente); sorgente 

2) Processo (lavoro lavoro dell’ambiente 

dell ambiente deposizionale, 

deposizionale, 

es. es. 

Ghiacciaio, Ghiacciaio, 

fiume, fiume, 

spiaggia, spiaggia, 

etc.); etc.) 

3) Tempo (a disposizione per modificare la particella). particella 



PACE 

Arrotondamento dei clasti 

Distanza di trasporto 

breve moderato lungo 

Angolare (poco poco arrotondato) arrotondato intermedio arrotondato 


PACE 

Classazione 

Processo di selezione dei granuli in funzione della loro dimensione, forma 

e peso specifico ad opera degli agenti di trasporto e dei meccanismi di 

sedimentazione 

scarsa moderata buona 

Clasti di quarzo ben arrotondati e 

ben classati in una arenaria 

La classazione dipende dalla 

granulometria del materiale di partenza 

e dal tipo di corrente 


La capacità capacit di idratazione 

consiste nella forza di 

attrazione che si instaura 

tra le molecole dell’acqua dell acqua e 

lo ione dell’elemento 

dell elemento 

considerato. 

Il rapporto tra carica e 

raggio ionico (Z/r) è 

definito potenziale ionico o 

elettronegatività. 

elettronegativit 

La capacità capacit di idratazione 

aumenta proporzionalmente 

all’ all elettronegatività 

elettronegativit 

dell’elemento. 

dell elemento. 

Modello concettuale di dissoluzione del sodio che modifica la 

struttura dipolare dell’acqua. dell acqua. Le forze di attrazione tra ione e 

molecole d’acqua d acqua distorcono i legami O-H O H 

PACE 

Trasporto chimico 


PACE 

Trasporto chimico 

Rappresentazione concettuale del rapporto tra molecole d’acqua d acqua e 

atomi con potenziale ionico tra loro differenti 

P.I. < 1 = elemento poco idratabile (non solubile) 

P.I. 1-3 1 3 = elemento idratabile (solubile) 

P.I. > 3 = elemento poco idratabile (non solubile) [ l 

[ l’elevato elevato P.I. distorce il dipolo 

dellH 2O O (gli elettroni dell’O dell O sono attratti dal catione) e uno dei legami O-H O H si indebolise. indebolise. 

Questo porta alla formazione di idrossidi difficilmente solubili (es. Al(OH) 3, , gibbsite)] gibbsite)] 


PACE

Il processo sedimentario

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