4c. ambienti sedimentazione

Capitolo 4 - Le Rocce

AMBIENTI DI SEDIMENTAZIONEAMBIENTI DI SEDIMENTAZIONESEDIMENTOLOGIA: 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 accumulao anche:parte della superficie terrestre che è fisicamente, chimicamente e biologicamente distinta dalle parti adiacenti

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PRINCIPALI AMBIENTI DI SEDIMENTAZIONEPRINCIPALI AMBIENTI DI SEDIMENTAZIONE

Ambienti sedimentari

Facies: insieme dei caratteri fisici di un pacco di strati o di un singolo strato legati ad un ben definito processo (ambiente) sedimentario

Facies

Associazione di facies: successione (ciclo o sequenza) non casuale di facies

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PRINCIPALI AMBIENTI DI SEDIMENTAZIONEPRINCIPALI AMBIENTI DI SEDIMENTAZIONE

T = terrigenoC = carbonatico

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SEDIMENTI CONTINENTALI: SEDIMENTI CONTINENTALI: SISTEMA ALLUVIONALESISTEMA ALLUVIONALE

Principali suddivisioni del sistema alluvionale

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SISTEMA ALLUVIONALESISTEMA ALLUVIONALEAmbienti 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)

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SISTEMA ALLUVIONALESISTEMA 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


SISTEMA ALLUVIONALESISTEMA ALLUVIONALEConoidi alluvionali: corpi detritici più o meno grossolani (prevalentemente ciottoli, ghiaia) formati da un corso d’acqua al suo sbocco in pianura.

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SISTEMA ALLUVIONALESISTEMA ALLUVIONALEConoidi alluvionali

Blocco diagramma di un conoide che evidenzia i notevoli spessori di depositi grossolani

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SEDIMENTI CONTINENTALI: SEDIMENTI CONTINENTALI: SISTEMI LACUSTRISISTEMI 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)

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SEDIMENTI CONTINENTALI: SEDIMENTI CONTINENTALI: SISTEMI EOLICISISTEMI 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.

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SISTEMI EOLICISISTEMI EOLICIDeserto caldo (subtropicale)

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 EOLICISISTEMI EOLICI

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 piùimportanti 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 èprivo di stratificazione, molto poroso, di colore giallastro chiaro o grigio, coesivo

Piana periglaciale (deserto freddo)

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SISTEMI DI TRANSIZIONE:SISTEMI DI TRANSIZIONE:SISTEMA DELTIZIOSISTEMA DELTIZIO

I sistemi di transizione o misti sono quelli costieri: essi occupano una posizione intermedia tra quelli continentali e marini

- Sistema deltizio- Sistemi litorali

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SISTEMA DELTIZIOSISTEMA DELTIZIOSistema deltizio: sedimenti eterogenei , da ghaioso – sabbiosi (canali, cordoni litorali) a limoso – argillosi (piane, paludi)

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SISTEMI LITORALISISTEMI LITORALISono 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

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SISTEMI LITORALISISTEMI LITORALISistemi litorali dominati dalle ondePiana 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’)

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SISTEMI LITORALISISTEMI LITORALISistemi litorali dominati dalle ondeBarriera - 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’)

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SISTEMI LITORALISISTEMI LITORALISistemi litorali dominati dalle ondePiana sabbiosa (spiaggia): sedimenti prevalentemente sabbiosi che si depositano e vengono rimodellati dall’azione del moto ondoso(si veda per maggiori dettagli lezione Geomorfologia costiera)

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SISTEMI LITORALISISTEMI LITORALISistemi litorali dominati dalle mareeSi tratta degli ambienti detti di marea o tidali e si riferiscono a quelle aree dove l’escursione di marea èmolto alta (più di 2 m) e le correnti di marea (flussoverso 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.213

SISTEMI LITORALISISTEMI LITORALISistemi litorali dominati dalle mareePiana 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.

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SISTEMI LITORALISISTEMI LITORALIPiana 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)

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SISTEMI LITORALISISTEMI LITORALISistemi litorali dominati dalle mareeCanali 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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SISTEMI LITORALISISTEMI LITORALI

I canali di marea assumono un andamento meandriforme o meandriforme – intrecciato.Sedimenti: prevalentemente sabbiosi

Sistemi litorali dominati dalle maree

Configurazione di canali di marea in caso di presenza di vegetazione (mangrovie: A) o assenza (B). 217

AMBIENTI MARINIAMBIENTI 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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SEDIMENTI MARINI: SEDIMENTI MARINI: SISTEMI DI PIATTAFORMASISTEMI DI PIATTAFORMA

Piattaforma continentaleZona a debolissima inclinazione che borda le terre emerse (ampia da pochi km fino a 300 km, profondità fino circa 200 m).

Sedimenti marini di profondità inferiore a 200 m: neritici o di mare basso

Argille, calcari marnosi

Sottofondi sabbiosi, calcarei

Sabbie fini, argille, calcari a strati sottili, dolomie, evaporiti

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SISTEMI DI PIATTAFORMASISTEMI 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.

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SISTEMI DI PIATTAFORMASISTEMI DI PIATTAFORMAPiattaforme 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 PIATTAFORMASISTEMI DI PIATTAFORMAPiattaforme carbonatiche(1) Piattaforma carbonatica aperta: scogliera corallina determina la formazione di calcari biocostruiti

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SISTEMI DI PIATTAFORMASISTEMI DI PIATTAFORMA

Piattaforme carbonatiche attuali: l’arcipelago e i banchi delle Bahamas

(2) Piattaforma carbonatica sbarrata o protetta: si erge con pareti relativamente ripide su fondali profondi (es. Banco delle Bahamas)

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SEDIMENTI MARINI PROFONDI:SEDIMENTI MARINI PROFONDI:TORBIDITITORBIDITI

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 piùgrossolani) è compresa nelle torbiditi.

Torbiditi: generate da flussi gravitativi o correnti di torbida intermittenti e catastrofici, generate da differenze di densitàSedimenti non torbiditici e pelagici: depositati soprattutto per decantazione, che avviene lentamente e tende a formare fanghi.

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SEDIMENTI MARINI PROFONDI:SEDIMENTI MARINI PROFONDI:TORBIDITITORBIDITI

Sistema scarpata – canyon – conoide- piana sottomarinaScarpata continentale: zona ad inclinazione maggiore di raccordo tra piattaforma e piana abissale (ampia da 20 a 150 km, profondità fino a 3000 m).

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TORBIDITITORBIDITICanyon 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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TORBIDITITORBIDITI

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TORBIDITITORBIDITIConoidi sottomarine:accumuli di sedimento allo sbocco dei canyon sottomarini nella zona di raccordo tra scarpata e fondo del bacino (dette anche conoidi torbiditiche)

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TORBIDITITORBIDITI

Sezione attraverso una conoide sottomarina: alternanza di sabbiee sedimenti più fini (limi e argille)

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TORBIDITITORBIDITI

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) 230


SEDIMENTI MARINI PROFONDI: PELAGICISEDIMENTI MARINI PROFONDI: PELAGICI

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.

I sedimenti pelagici derivano da sostanze sospeseo 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.

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SEDIMENTI MARINI PROFONDI: NON SEDIMENTI MARINI PROFONDI: NON TORBIDITICI E PELAGICITORBIDITICI E PELAGICI

Piana abissaleParti 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)

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SEDIMENTI PELAGICISEDIMENTI 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

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SEDIMENTI PELAGICISEDIMENTI 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’)

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EVAPORITI MARINEEVAPORITI MARINESedimenti 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 235

EVAPORITI MARINEEVAPORITI MARINE

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)

Acqua marina: salinità del 35 per mille, cioè 1 kg contiene 35 g di Sali, di cui quasi l’80% è cloruro di sodio

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EVAPORITI MARINEEVAPORITI MARINEPer realizzare condizioni di sedimentazione evaporitica, c’èbisogno 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

*

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EVAPORITI MARINEEVAPORITI MARINEModello più ricorrente:(A) Afflusso di acqua marina continuo (soglia continuamente aperta): zonazione “a lacrima”

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EVAPORITI MARINEEVAPORITI MARINEModello applicabile a laghi effimeri e bacini disconnessi dal mare per alcuni periodi:(B) Bacino completamente chiuso almeno per lunghi periodi: zonazione “a lacrima”

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EVAPORITI MARINEEVAPORITI MARINEMediterraneo: fase evaporitica nel Miocene superiore o Messiniano (circa 10 milioni d’anni fa)

Depositi evaporitici messiniani in Italia

Evaporiti individuate sotto i sedimenti pliocenici marini e quaternari, con spessore dei Sali stimato fino a 2000 m o più

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EVAPORITI MARINEEVAPORITI MARINEIpotesi 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.

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EVAPORITI MARINEEVAPORITI MARINEIpotesi 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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4c. ambienti sedimentazione

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