PROGRAMMA DEL CORSO DI SEDIMENTOLOGIA
Dr. Michele MORSILLI
Dipartimento di Scienze della Terra - Università di Ferrara
Principali obbiettivi del corso
Lo scopo di questo corso è di introdurre gli studenti allo studio dei sedimenti e dei vari
ambienti deposizionali in cui essi si formano e si accumulano.
Si partirà dall’origine e composizione dei principali tipi di rocce sedimentarie, dai loro
caratteri tessiturali e dalle modalità di rappresentazione e classificazione. Verranno fornite
alcune nozioni di base sull’idrodinamica dei fluidi e sui meccanismi di trasporto. Una parte
del corso sarà incentrata sul riconoscimento delle strutture sedimentarie. Infine, verranno
analizzati i principali ambienti deposizionali attuali e fossili e i meccanismi di controllo dello
sviluppo ed impilamento delle successioni sedimentarie.
A corredo del corso saranno effettuate escursioni su successioni silicoclastiche e
carbonatiche.
Alla fine del corso ed in sede di esame gli studenti dovranno essere in grado di:
- Riconoscere e classificare sia sui campioni a mano che in sezione sottile le
tessiture della roccia e la loro composizione;
- Descrivere in campagna attraverso delle sezioni stratigrafiche le litologie, le
tessiture e le strutture sedimentarie di una successione ed interpretare, almeno a
grande scala, l’ambiente o gli ambienti deposizionali che costituiscono la
successione esaminata (prova valida ai fini dell’esame);
- Avere nozioni di base sui meccanismi di trasporto e tipi di deposito;
- Conoscenza generale dei vari ambienti deposizionali, in termini di processi,
deposizione e architettura di facies;
- Ricerca bibliografica su di un tema specifico;
- Effettuare una presentazione orale su di un argomento a propria scelta che illustri i
caratteri salienti dello studio svolto (valida ai fini dell’esame finale) (possibilmente
preparata in power point o con lucidi).
Programma di Sedimentologia
1- Origine e costituzione dei sedimenti e delle rocce sedimentarie
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La formazione dei sedimenti: i processi di degradazione.
I componenti dei sedimenti e delle rocce sedimentarie.
Caratteri tessiturali dei sedimenti (scala granulometrica, metodi di rappresentazione e
distribuzione, significato geologico, forma dei clasti, tessiture, fabric).
Classificazione delle rocce sedimentarie (conglomerati, arenarie, arenarie ibride, depositi
argillosi, il concetto di maturità composizionale e tessiturale, rocce carbonatiche, differenze
tra sedimenti terrigeni e carbonatici)
Cenni su altri tipi di sedimenti (evaporiti, depositi ferrosi, depositi fosfatici, selce, depositi
organici).
Cenni sulla diagenesi (modifiche dopo la deposizione, litificazione, compattazione,
cementazione, porosità e permeabilità).
Pratica sul riconoscimento delle rocce su campioni a mano e al microscopio.
2- Principi di idrodinamica
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Introduzione alla dinamica dei fluidi (proprietà dei fluidi: densità, viscosità; comportamento
dei materiali: newtoniani, non-newtoniani, corpo di Bingham).
Flussi uniformi e non uniformi (visualizzazione del flusso, Equazione di Bernoulli).
Comportamento laminare e turbolento (Numero di Reynolds, profilo di velocità in un flusso
viscoso (strato limite), flussi turbolenti, potenza e velocità di taglio, concetto di ruvidità,
profilo di velocità, separazione di flusso).
Il trasporto di sedimento in un fluido (comportamento idraulico: la decatazione, legge di
Stokes, l’inizio del movimento di particelle, Diagramma di Hjulstrom e di Shields, tipi di
movimento dei grani, selezione idraulica dei sedimenti, carico di fondo e carico sospeso,
trazione-decantazione, Numero di Froude).
Concetti di competenza, capacità, velocità (diagramma di Shields).
Processi trattivi ed esempi di strutture sedimentarie.
Flussi iperconcentrati e massivi (gravitativi reologici e fluidi, frane, colate, flussi granulari,
correnti di torbida; processi non gravitativi: tracimazione, crevasse, tempestiti)
Moto ondoso e maree.
3- Strutture sedimentarie
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Introduzione alle strutture sedimentarie (concetto di scala: ripples, megaripples, dune,
foreset-clinoformi, barre).
Definizione di strato e lamina e classificazione geometrica (Campbell+Mutti); lamine pianoparallele e oblique, tabulari, concave, convesse o sigmoidali, a basso angolo o alto angolo,
superfici di riattivazione.
Strutture di fondo da corrente unidirezionale (ripples asimmetrici), da onda (ripples
simmetrici e drappeggio), bidirezionali (herringbone), trazione + decantazione (ripples
rampicanti, flaser), da decantazione ( barre di meandro (stratificazione tipo epsilon).
Strutture e depositi da flussi iperconcetrati e massivi (gradazioni dirette ed inverse, depositi
caotici): frane, debris flows e grain flows, correnti di torbida (la sequenza di Bouma),
tempestiti e ventagli di rotta, piroclastiti.
Strutture sedimentarie erosive (canali, flute cast, groove, tool mark, rill mark ecc.),
deformative (mudcracks, slumpings, dish, load cast, filoni, diapiri, clay chips, sismiti, vulcani
di fango), chimiche (noduli e concrezioni) e biogene (impronte, bioturbazione e bioerosione,
associazioni di tracce fossili).
Sequenze positive e negative (fining upward e thickening upward e granulometria).
Riconoscimento di strutture sedimentarie e organizzazione tridimensionale.
Rappresentazione grafiche delle strutture sedimentarie.
4- Dinamica dei processi sedimentari
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Cenni sui bacini sedimentari (definizione, subsidenza, classificazione dei bacini ed esempi
principali. Tipi di bacino legati ad estensione crostale: rift continentale, bacini
intracontinentali, Aulacogeni, margini passivi, bacini oceanici, bacini legati a trascorrenza.
Bacini legati a processi di subduzione: fosse oceaniche e complessi di accrezione, bacini di
avanarco e retroarco e di avampaese. Bacini legati a processi di collisione: bacini di
avanfossa e piggy-back).
Cenni sui corpi sedimentari e loro rapporti geometrici (relazioni stratigrafiche, tipi di stratal
pattern, aggradazione, progradazione, retrogradazione).
Cenni sulle variazioni eustatiche e relative del livello marino (cause e modelli, la ciclicità
delle variazioni). (Mutti+Emery & Myers+Walker)
Cenni sull’interazione tra apporto sedimentario, spazio disponibile per la sedimentazione e
variazioni del livello marino (accomodation, sediment supply).
Concetto di trasgressione e regressione (gerachia dei cicli sedimentari).
Cenni di stratigrafia sequenziale e sequenze deposizionali.
5 – Introduzione agli ambienti di sedimentazione
Gli ambienti sedimentari e l’analisi di facies (Mutti+: definizione di ambiente sedimentario e loro
suddivisione (Ricci), definizioni di facies (Mutti+Reading+Nichols+Reading, walker & James),
biofacies, associazione di facies, Legge di Walther; analisi di facies metodi per la diagnosi
ambientale, rappresentazioni grafiche (paleocorrenti, log stratigrafico, Ricci+Nichols), sistemi
deposizionali e modelli di facies.
1- AMBIENTI CONTINENTALI
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Cenni ambiente eolico – Localizzazione delle aree con depositi eolici, meccanismi di
trasporto (Allen P.A.), geometrie principali dei depositi, tipi di strutture, tipi di accumulo,
classificazione delle dune.
Cenni ambiente lacustre - Classificazione, aspetti fisico-chimici, influenze sulla
circolazione. Sedimentazione clastica: subambienti costieri, delta, zone profonde.
Sedimentazione chimica-biologica: carbonati lacustri, depositi silicei, depositi evaporitici.
Ritmiti (varve). Variazioni del livello del lago e influenze sulla sedimentazione. Processi
sedimentari principali. Esempi di successioni lacustri fossili.
Ambiente alluvionale - I processi di trasporto e deposizione. Classificazione e controllo
sui canali fluviali. Fiumi con trasporto di ghiaia e/o sabbia e misti. Fiumi intrecciati,
meandriformi, anastomizzati. Le variazioni lungo il profilo longitudinale. Modelli di facies dei
depositi di diversa origine: il modello di barra di meandro, ventagli di rotta e argini.
Implicazioni della variazione del livello di base sulla dinamica deposizionale (SEMINARIO).
Le pianure alluvionali: divagazione ed accumulo di sedimento. I paleosuoli e loro
distribuzione. Il sistema torrentizio e le conoidi alluvionali: processi e prodotti. Conoidi
dominate da debris flow e da flussi Esempi di architettura deposizionale di sistemi
alluvionali fossili.
2- AMBIENTI DI TRANSIZIONE
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Delta ed estuari – I delta: classificazione morfologico/dinamica e classificazione basata sui
processi fisici dominanti. Elementi del sistema deltizio (piana, fronte, barre, prodelta).
Sequenze di progradazione deltizia. Risedimentazione lungo il fronte. Delta di tipo Gilbert.
Esempi di architettura deposizionale di sistemi deltizi fossili. Gli estuari: definizione e
classificazione. Canali tidali, piana fangosa, palude salata. Distribuzione delle facies in
sistemi estuarini dominati da maree o da moto ondoso.
Ambiente costiero – Definizioni tipi di coste. Le spiagge: la classificazione della costa in
base alla granulometria e ai processi fisici dominanti (maree, onde). Il profilo idrodinamico
delle spiagge: livello di base delle onde normali e di tempesta. Correnti di lungocosta e rip
current: loro influenza sull'erosione, sul trasporto e sulla deposizione del sedimento.
Caratteristiche sedimentologiche dei depositi di spiaggia (ESCURSIONE). I sistemi isola
barriera-laguna. Elementi morfologici e loro caratteristiche sedimentarie. Meccanismi di
migrazione del sistema barriera-laguna e sequenze deposizionali associate. Esempi di
sistemi isola barriera-laguna.
3- AMBIENTI MARINI
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Ambiente di piattaforma (shallow clastic sea): Piattaforme a sedimentazione terrigena.
Processi fisici dominanti. Tipi di margini in relazione all'energia dell'ambiente e pendenza del
substrato. Sistemi dominati dalle tempeste, dalle maree, dalle onde e dalle correnti
oceaniche. Strutture sedimentarie. Modelli di sedimentazione attuale e fossili.
Ambiente marino profondo –Suddivisione dei bacini oceanici: scarpata continentale,
rialzo continentale, escarpment, canyons e conoidi sottomarine. I processi fisici dominanti.
Tipi di prodotti delle varie zone. Depositi torbiditici e loro architettura deposizionale (vari
modelli). Associazioni di facies e relativi ambienti di sedimentazione (ESCURSIONE). La
sedimentazione pelagica.
Gli ambienti a sedimentazione carbonatica. I principi della produzione carbonatica e le
interazioni con i parametri climatici e biologici. Gli ambienti attuali a deposizione
carbonatica. Distribuzione dei vari tipi di sedimenti. Zonazione di una piattaforma
carbonatica: piattaforma interna, margine, scarpata, bacino. Associazioni di facies ed
organizzazione interna nei vari ambienti: esempi attuali e fossili. Modelli di architettura
deposizionale. Interazioni fattori interni ed esterni ed organizzazione sedimentaria delle
piattaforme carbonatiche. (ESCURSIONE).
Testi consigliati
ALLEN P.A. (1997). Earth surface processes. Blackwell Science London
BOSELLINI A. (1991). Introduzione allo studio delle rocce carbonatiche. Italo Bovolenta editore.
BOSELLINI A., RICCI LUCCHI F., MUTTI E. (1989). Rocce e successioni sedimentarie. UTET.
NICHOLS (1999). Sedimentology and Stratigraphy. Blackwell Science London.
REINECK H.E., SINGH I.B. (1980) - Depositional Sedimentary Environments. Springer-Verlag,
Berlin.
READING H.G. (1996). Sedimentary environments. 688 p. Blackwell Science London.
RICCI LUCCHI F. (1972-1980)- Sedimentologia, parte I, II, III. CLUEB, Bologna.
RICCI LUCCHI F. (1992). Sedimentografia. Atlante fotografici delle strutture e dei sedimenti.
Zanichelli, Bologna.
TUCKER M.E, WRIGHT P. (1990). Carbonate sedimentology. Blackwell Science London
TUCKER M.E. (2000). Sedimentary petrography. Blackwell Science London.
LEEDER M. (1999), Sedimentology and sedimentary basin. Blackwell Science London
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