4C Ambienti sedimentazione.pdf

Capitolo 4 - Le Rocce
AMBIENTI DI SEDIMENTAZIONE
SEDIMENTOLOGIA: parte della Geologia che studia
la genesi dei sedimenti negli ambienti sedimentari
AMBIENTE SEDIMENTARIO: complesso delle
condizioni fisiche, chimiche e biologiche in cui un
sedimento si accumula
o anche:
parte della superficie terrestre che è fisicamente,
chimicamente e biologicamente distinta dalle parti
adiacenti
PRINCIPALI AMBIENTI DI SEDIMENTAZIONE
Facies: insieme dei caratteri fisici di un pacco di
strati o di un singolo strato legati ad un ben definito
processo (ambiente) sedimentario
Facies
Ambienti sedimentari
Associazione di facies: successione (ciclo o
sequenza) non casuale di facies
195
196

Capitolo 4 - Le Rocce
PRINCIPALI AMBIENTI DI SEDIMENTAZIONE
T = terrigeno
C = carbonatico
SEDIMENTI CONTINENTALI:
SISTEMA ALLUVIONALE
Principali suddivisioni del sistema alluvionale
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198

Capitolo 4 - Le Rocce
SISTEMA ALLUVIONALE
Ambienti e depositi fluviali: depositi ghiaiosi o
sabbiosi (alveo), limoso – argillosi (pianura
inondabile, riempimento canali abbandonati)
Due principali modelli deposizionali fluviali: canali intrecciati e
meandriforme (si veda anche lezione Geomorfologia Fluviale)
SISTEMA ALLUVIONALE
1: depositi più antichi; 2: argine naturale; 3: barra; 4: piana inondabile; 5: ventaglio
di rotta; 6: fondo canale; 7: riempimento canali morti 200
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Capitolo 4 - Le Rocce
SISTEMA ALLUVIONALE
Conoidi alluvionali: corpi detritici più o meno
grossolani (prevalentemente ciottoli, ghiaia) formati
da un corso d’acqua al suo sbocco in pianura.
SISTEMA ALLUVIONALE
Conoidi alluvionali
Blocco diagramma di un conoide che evidenzia i notevoli spessori di
depositi grossolani
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202

Capitolo 4 - Le Rocce
SEDIMENTI CONTINENTALI:
SISTEMI LACUSTRI
Laghi: deposizione di sedimenti eterogenei, variabili
da ghiaie sui conoidi dei corsi d’acqua alimentanti,
fino a limo e argilla prevalenti nelle parti più profonde
(correnti debole intensità o acque ferme)
SEDIMENTI CONTINENTALI:
SISTEMI EOLICI
L’azione del vento è dominante in zone in cui, per
motivi climatici e geomorfologici, la superficie del
terreno non è protetta dalla vegetazione e dal suolo;
le più estese tra queste sono i deserti sabbiosi e le
steppe, che si possono considerare sistemi
deposizionali eolici.
203
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Deserto caldo (subtropicale)
Capitolo 4 - Le Rocce
SISTEMI EOLICI
Materiali forniti al vento da: degradazione, erosione idrica,
preesistenti depositi alluvionali, precipitati chimici
Pedimento: superficie debolmente inclinata di erosione o non deposizione
soggetta all’azione del vento e percorsa da torrenti intrecciati effimeri (o
intermittenti)
Lago di playa: le zone tra conoidi e dune (zone di interduna) possono
essere temporaneamente sommerse o umide 205
SISTEMI EOLICI
Piana periglaciale (deserto freddo)
Materiali forniti al vento da: ghiacciaio (degradazione e
triturazione), depositi fluvio-glaciali
Coltri di Loess: caratterizzano soprattutto zone di steppa. Si tratta di polveri
eoliche costituite prevalentemente da particelle di silt (60 – 80%). I più
importanti depositi di loess si accumularono nel Pleistocene durante le
epoche glaciali, su aree di migliaia di km2 e spessori fino a 50 m. Il loess è
privo di stratificazione, molto poroso, di colore giallastro chiaro o grigio,
coesivo
206

Capitolo 4 - Le Rocce
SISTEMI DI TRANSIZIONE:
SISTEMA DELTIZIO
I sistemi di transizione o misti sono quelli costieri:
essi occupano una posizione intermedia tra quelli
continentali e marini
- Sistema deltizio
- Sistemi litorali
SISTEMA DELTIZIO
Sistema deltizio: sedimenti eterogenei , da ghaioso
– sabbiosi (canali, cordoni litorali) a limoso – argillosi
(piane, paludi)
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Capitolo 4 - Le Rocce
SISTEMI LITORALI
Sono compresi tutti i sistemi deposizionali costieri
non deltizi che si presentano in fasce strette e
lunghe, parallele alla costa, dominate dall’azione
delle onde e delle correnti marine.
Questa fascia contiene ambienti e sedimenti
sommersi e subaerei, acque marine, salmastre e
dolci.
Comprendono:
- Sistemi litorali dominati dalle onde: piana
costiera fangosa, barriera- laguna, piana sabbiosa
(spiaggia)
- Sistemi litorali dominati dalle maree: piane di
marea, canali – delta di marea
SISTEMI LITORALI
Sistemi litorali dominati dalle onde
Piana costiera fangosa: le maggiori piene
introducono grandi quantità di sedimenti in
sospensione dei fiumi alla foce, una parte dei quali si
deposita rapidamente nelle immediate adiacenze
creando piane di fango (A-A’)
209
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Capitolo 4 - Le Rocce
SISTEMI LITORALI
Sistemi litorali dominati dalle onde
Barriera - laguna: comprende la barriera vera e
propria (sabbiosa), la laguna dietro di essa e le
bocche lagunari o marea (si veda sistemi dominati da
maree) (B-B’)
SISTEMI LITORALI
Sistemi litorali dominati dalle onde
Piana sabbiosa (spiaggia): sedimenti
prevalentemente sabbiosi che si depositano e
vengono rimodellati dall’azione del moto ondoso
(si veda per maggiori dettagli lezione Geomorfologia
costiera)
211
212

Capitolo 4 - Le Rocce
SISTEMI LITORALI
Sistemi litorali dominati dalle maree
Si tratta degli ambienti detti di marea o tidali e si
riferiscono a quelle aree dove l’escursione di marea è
molto alta (più di 2 m) e le correnti di marea (flusso
verso terra, riflusso verso mare) costituiscono
l’agente meccanico principale.
Correnti di marea: possono raggiungere
considerevoli velocità (superiori a 1 m/sec),
soprattutto nei canali fluviali o veri e propri canali di
marea (vedi dopo) dove il flusso è confinato.
Estuario: foce fluviale influenzata da maree.
SISTEMI LITORALI
Sistemi litorali dominati dalle maree
Piana di marea: ampia zona costiera soggetta
alternativamente a emersione e inondazione.
Si sviluppa lungo coste
basse caratterizzate da
ampie escursioni di
marea (es. Olanda,
Danimarca, ecc.)
Piane di marea lungo la costa
del Mare del Nord: sviluppo di
450 km e larghezza di 7-10 km.
213
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Capitolo 4 - Le Rocce
SISTEMI LITORALI
Piana di marea:
caratterizzate da sedimenti
fini (da sabbia fine a fango)
Distribuzione areale del
sedimento in una piana di marea
(Baia di Jade, Mare del Nord)
SISTEMI LITORALI
Sistemi litorali dominati dalle maree
Canali di marea: questo sistema si individua in
corrispondenza delle bocche lagunari, dette anche
bocche di marea, perché qui le correnti di marea
possono raggiungere velocità elevate a causa della
costrizione laterale tra due barriere.
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Capitolo 4 - Le Rocce
SISTEMI LITORALI
Sistemi litorali dominati dalle maree
I canali di marea assumono un andamento
meandriforme o meandriforme – intrecciato.
Sedimenti: prevalentemente sabbiosi
Configurazione di canali di marea in caso di presenza di vegetazione
(mangrovie: A) o assenza (B).
AMBIENTI MARINI
La maggior parte delle particelle prodotte dalla
degradazione delle terre emerse giunge al termine
del suo viaggio nei mari e negli oceani.
Mentre i continenti costituiscono fonti o sorgenti
di sedimento, gli oceani sono dei bacini colossali
che li accolgono.
I materiali sedimentari, quelli clastici in particolare,
si vengono a trovare in un ambiente notevolmente
complesso in cui operano numerosi agenti e fattori.
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Capitolo 4 - Le Rocce
SEDIMENTI MARINI:
SISTEMI DI PIATTAFORMA
Piattaforma continentale
Zona a debolissima inclinazione che borda le terre
emerse (ampia da pochi km fino a 300 km,
profondità fino circa 200 m).
Argille, calcari
marnosi
Sottofondi
sabbiosi,
calcarei
Sabbie fini, argille,
calcari a strati sottili,
dolomie, evaporiti
Sedimenti marini di profondità inferiore a 200 m:
neritici o di mare basso
SISTEMI DI PIATTAFORMA
La maggior parte delle piattaforme attuali sono di
tipo continentale, ma vi sono anche piattaforme
isolate dall’oceano come il Grande Banco delle
Bahamas.
Le prime ricevono sedimentazione prevalentemente
terrigena, le seconde indigena ovvero carbonatica. 220
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Capitolo 4 - Le Rocce
SISTEMI DI PIATTAFORMA
Piattaforme carbonatiche
(1) Piattaforma carbonatica aperta: anche alcune
piattaforme continentali di zone tropicali aride (es.
Golfo Persico) sono caratterizzate da
sedimentazione organogena carbonatica
Piattaforme carbonatiche attuali: la sedimentazione nel Golfo Persico.
Ooliti: sferette calcaree di dimensioni inferiori a 2 mm, generate da
precipitazione di calcite intorno ad un nucleo. 221
SISTEMI DI PIATTAFORMA
Piattaforme carbonatiche
(1) Piattaforma carbonatica aperta: scogliera
corallina determina la formazione di calcari
biocostruiti
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Capitolo 4 - Le Rocce
SISTEMI DI PIATTAFORMA
(2) Piattaforma carbonatica sbarrata o protetta: si
erge con pareti relativamente ripide su fondali
profondi (es. Banco delle Bahamas)
Piattaforme carbonatiche attuali: l’arcipelago e i banchi delle Bahamas
SEDIMENTI MARINI PROFONDI:
TORBIDITI
Sedimenti di mare profondo comprendono due
gruppi: sedimenti torbiditici e sedimenti pelagici
(vedi dopo).
Entrambi consistono di materiali sia terrigeni che indigeni,
tuttavia la maggior parte di quelli terrigeni (soprattutto i più
grossolani) è compresa nelle torbiditi.
Torbiditi: generate da flussi gravitativi o correnti di
torbida intermittenti e catastrofici, generate da
differenze di densità
Sedimenti non torbiditici e pelagici: depositati
soprattutto per decantazione, che avviene
lentamente e tende a formare fanghi.
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Capitolo 4 - Le Rocce
SEDIMENTI MARINI PROFONDI:
TORBIDITI
Sistema scarpata – canyon – conoide- piana
sottomarina
Scarpata continentale:
zona ad inclinazione
maggiore di raccordo tra
piattaforma e piana
abissale (ampia da 20 a
150 km, profondità fino a
3000 m).
TORBIDITI
Canyon sottomarini: valli e canali sottomarini con
profilo a V e pareti alte anche centinaia di metri,
dove si muovono periodicamente le correnti di
torbida
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Conoidi sottomarine:
accumuli di
sedimento allo
sbocco dei canyon
sottomarini nella
zona di raccordo tra
scarpata e fondo
del bacino (dette
anche conoidi
torbiditiche)
Capitolo 4 - Le Rocce
TORBIDITI
TORBIDITI
227
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Capitolo 4 - Le Rocce
TORBIDITI
Sezione attraverso una conoide sottomarina: alternanza di sabbie
e sedimenti più fini (limi e argille)
TORBIDITI
Rocce derivanti da sedimenti torbiditici (spesso indicate con
termine ‘Flysch’): alternanze di banchi di arenaria (correnti di
torbida) e livelli argillitici (periodi tra una corrente di torbida e
la successiva)
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SEDIMENTI MARINI PROFONDI: PELAGICI
Oltre che dai flussi gravitativi, i materiali terrigeni
sono dispersi negli oceani da correnti, sospensioni
superficiali alla foce di grandi fiumi, ghiacciai, vento,
eruzioni vulcaniche, ecc.
Sedimenti marini profondi: pelagici
I sedimenti pelagici derivano da sostanze sospese
o sciolte negli oceani, soprattutto dalla fissazione
biochimica di queste ultime (attività planctonica). Il
loro tasso di sedimentazione è molto basso, per cui
sono identificabili solo dove altri processi di
sedimentazione più rapidi non sono attivi.
SEDIMENTI MARINI PROFONDI: NON
TORBIDITICI E PELAGICI
Piana abissale
Parti prospicienti a scarpata: “fanghi” di vario tipo
(limi e sabbie fini predominanti su argilla)
Parti distali: predominanza di argille (fanghi calcarei,
fanghi silicei, argille rosse, argille brune)
231
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Capitolo 4 - Le Rocce
SEDIMENTI PELAGICI
Tipica sequenza oceanica:
- nuova crosta oceanica creata dalle dorsali
- fanghi silicei (periodi di alta produttività planctonica) sotto
il CCD (livello di compensazione dei carbonati)
- argilla abissale (periodi di produttività planctonica
inferiore) contenente quantità inferiori di resti silicei
SEDIMENTI PELAGICI
Fascia equatoriale: il tasso di sedimentazione calcarea
supera quello di dissoluzione anche sotto il CCD, pertanto si
forma una lente di melma calcarea (‘gobba equatoriale’)
234
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EVAPORITI MARINE
Sedimenti evaporitici costituiti da Sali minerali
precipitati da una soluzione per evaporazione del
solvente: si dicono marini quando derivano da
acqua marina, continentali quando precipitano da
soluzioni diverse da quella dell’acqua marina
Principali minerali delle evaporiti marine
EVAPORITI MARINE
Acqua marina: salinità del 35 per mille, cioè 1 kg
contiene 35 g di Sali, di cui quasi l’80% è cloruro di
sodio
I Sali precipitano in ordine di solubilità:
1. Carbonati (calcare, dolomia) (volume iniziale
della soluzione non è ridotto alla metà);
2. Solfato di calcio (gesso) (volume ridotto di 4/5
circa);
3. Cloruro di Na (volume ridotto dei 9/10)
4. Sali potassici (serie di cloruri e solfati di K, Na,
Mg, Ca) (quando resta solo l’1.5 % della soluzione
originaria)
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EVAPORITI MARINE
Per realizzare condizioni di sedimentazione evaporitica, c’è
bisogno di un sistema aperto: acqua perduta per
evaporazione sia sostituita da altra acqua in modo che la
quantità di sali aumenti in un volume ridotto di acqua, fino
a raggiungere le condizioni richieste per la precipitazione
Modello di bacino evaporitico con soglia e afflusso dal mare aperto.
* Condizioni eusiniche: alta salinità, scarso ricambio ed ossigenazione strati
profondi, eutrofizzazione
EVAPORITI MARINE
Modello più ricorrente:
(A) Afflusso di acqua marina continuo (soglia
continuamente aperta): zonazione “a lacrima”
*
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Capitolo 4 - Le Rocce
EVAPORITI MARINE
Modello applicabile a laghi effimeri e bacini disconnessi dal
mare per alcuni periodi:
(B) Bacino completamente chiuso almeno per lunghi
periodi: zonazione “a lacrima”
EVAPORITI MARINE
Mediterraneo: fase evaporitica nel Miocene superiore o
Messiniano (circa 10 milioni d’anni fa)
Evaporiti individuate
sotto i sedimenti
pliocenici marini e
quaternari, con
spessore dei Sali
stimato fino a 2000 m
o più
Depositi evaporitici
messiniani in Italia
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EVAPORITI MARINE
Ipotesi genetica: interruzione del collegamento Oceano
Atlantico – Mar Mediterraneo attraverso stretto di Gibilterra.
(a) L’intera evaporazione del Mediterraneo si realizzò in circa 1000 anni,
durante i quali si depositano Sali marini e all’interno del bacino si
trovavano laghi salati o asciutti. Una tracimazione di più piccola portata del
Mar Rosso interessò la parte più orientale del Mediterraneo.
EVAPORITI MARINE
Ipotesi genetica: interruzione del collegamento Oceano
Atlantico – Mar Mediterraneo attraverso stretto di Gibilterra.
(b) Depositi di rocce evaporitiche (soprattutto salgemma e gessi) spessi
fino a 2000 m, presenti sotto il fondo di questi bacini, indicano che il ciclo
di riempimento, evaporazione e nuovo riempimento di acqua marina si
ripeté numerose volte.
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