Arenarie

Le arenarie
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Normativa per l’analisi microscopica della composizione
delle arenarie
proposta CARG (Cibin & Di Giulio, 2001)
Alcuni termini
Sabbie
Areniti
Arenarie
Materiale granulare non coerente - diametro grani compreso
tra2 mm e 0.0625 mm
Termine tessiturale (come psammite) senza connotazione composizionale
Sabbie con contenuto di matrice < 15%
Sabbie indurite di natura silicea (areniti silicoclastiche)
I componenti fondamentali, definiti su base
tessiturale possono occupare tre diverse posizioni:
Ossatura
Componenti Extrabacinali, E
(carbonatici, C e non carbonatici, NC)
Componenti Intrabacinali
(carbonatici, CI e non carbonatici, NCI
Matrice silicatica o carbonatica
Interstizio
f<31 micron
Cemento quarzoso, fillosilicatico, carbonatico etc.
Poro intergranulare
Ossatura + Interstizio
Indeterminati
Plaga autigena in posizione né di interstizio né di ossatura
Poro “oversized”
I componenti dell’interstizio
Matrice silicatica. Dimensioni < 31 micron
Matrice carbonatica. Detrito carbonatico con particelle < 31 micron
Cemento quarzoso: cristalli autigeni di Qz, precipitati negli interstizi
Cemento fillosilicatico: cristalli autigeni di fillosilicat (clorite o illite etc.),
precipitati negli interstizi
Cemento carbonatico
Poro intergranulare
Altro
I grani non carbonatici extrabacinali (NCE)
Quarzo policristallino o composito
Quarzo in frammento di roccia plutonico-gneissica o metamorfica
Selce (grano monomineralico micro o criptocristallino)
Feldspati: K-feldspato o plagioclasio in frammenti monocristallini o
In frammenti di rocce ignee o metamorfiche
[grani polimineralici a tessitura grossolana (rocce
Plutonoco-gneissiche o metamorfiche) o porfirica (rocce vulcaniche)]
Frammenti litici: metamorfico, vulcanico, serpentinite, litico clastico
Miche, cloriti e minerali pesanti
I grani carbonatici extrabacinali (CE)
Calcare spatico
Dolomia
Calcare impuro
Mudstone-wackstone; frammento di roccia carbonatica a tessitura
fango-sostenuta (Dunham, 1962)
Packstone-grainstone; frammento di roccia carbonatica a tessitura
grano- sostenuta (Dunham, 1962)
I grani non carbonatici intrabacinali (NCI)
Glauconia: grano verde micro-criptocristallino
Incluso pelitico
Altri NCI: grani solfatici (gesso), fosfatici,ferrosi, frustoli carboniosi etc.
I grani carbonatici intrabacinali (CI)
Bioclasto
Altri CI: ooliti, peloidi etc
Grani indeterminati e alterati
Grano carbonatico indeterminato
Alterite: grano alterato non riconoscibile
Pseudomatrice: grano silicatico ricristallizzato e deformato con tessitura
e origine non riconoscibile
La maturità tessiturale delle sabbie in funzione
dell’input di energia cinetica
Rimozione delle argille
Processo di
arrotondamento
sorting
..
Stadio maturitá tessiturale
Immaturo Submaturo
Argilla abbondante
Maturo
Supermaturo
Argilla scarsa o assente
Granuli ben selezionati
Granuli non ben selezionati
Granuli non arrotondati
Granuli arrotondati
Processo
completato
e
on
i
rz
po
sa
a rr
d am
oton
ento
se
le z
io
ne
ozio
n
ri m
Processo
largamente
completato
lo
argil
non
e
e
ll
gi
r
a
Inizio
Processo
Basso
Moderato
Alto
Input Energia cinetica
Estremo
Q
Dickinson
(selce inclusa)
Areniti quarzose
(1970)
75
areniti feldspatiche
Areniti litiche
areniti feldspatoliche
areniti feldspatiche
quarzareniti
subarcose
95
75
Q
F
3:1
1:1
Q
(selce esclusa)
sublitareniti
Pettijohn (1975)
Areniti arcosiche
L
1:3
Areniti litiche
subarcose
(selce esclusa)
sublitareniti
75
Folk
arcose
(1968)
litareniti
Arcose litiche
Litareniti
feldspatiche
F
(tutti i frammenti di rocce)
Rf
F
3:1
1:1
1:3
R
Da Pettijhohn, Potter & Siever, 1987
Composizione delle arenarie, provenienza e ambiente tettonico
Quarzo
Yerino & Maynard , 1984,
Distinguono 5 ambienti
Tettonici caratterizzati
Da ampie sovrapposizioni
MP
AC, Arco Continentale
AO, Arco Oceanico
SS
MP, margine Passivo
BA, back arc
SS, Strike-slip
Feldspati
AC
AC
MP
BA
AO
AO
BA
Litici
SS
Da Yerino & Maynard , 1984)
Composizione delle arenarie, provenienza e ambiente tettonico
Dickinson (1984) distingue quattro maggiori ambienti tettonici
Provenienza
Ambiente tettonico
Cratone stabile
Parte interna di un continnte o Sabbie ricche in Q con alti rapporti
margine passivo
Kfeld/Plag
Basamento sollevato
Spalle di Rift o zone trasormi
Arco magmatico
Orogene riciclato
Comp. delle sabbie derivate
Sabbie quarzo feldspatiche , povere in
litici
Arco continentale o oceanico
Sabbie vulcanoclastiche feldspatolitiche (L vulc.); alto Plag/Kfeld
Complessi subduttivi e cinture Sabbie Quarzo-litiche, basse in F e Lv
pigate e accavallate
I cratoni stabili e basamenti sollevti sono zone tettonicamente consolidate, erose fino ai più
profondi livelli
Gli archi magmatici comprendono sia i margini continentli attivi che gli archi oceanici;
i sedimenti comprendono componenti vulcanici, plutonici e metamorfici.
Gli orogeni riciclati sono costituiti da rocce sopracrostali deformate e sollevate che formano
Cinture di montgne; consistono dominantemente da sedimenti
Plate tectonics e composizione
Delle arenarie
Provenienza da un
blocco continentale
Interno di un cratone
Blocco sollevato
Zona di transizione
Provenienza da un
orogene riciclato
Complesso di subduzione
Orogene collisionale
Avanpaese sollevato
Provenienza da un
arco magmatico
Da Dickinson & Suczec, 1989)
Composizione chimica media di arenarie di vari ambienti tettonici
Arco
oceanico
Arco
continentale
Margine attivo
continentale
Margine
passivo
SiO2
58.83
70.69
73.86
81.95
TiO2
1.06
0.64
0.46
0.49
Al2O3
17.11
14.04
12.89
8.41
Fe2O3
1.95
1.43
1.30
1.32
FeO
MnO
MgO
CaO
Na2O
5.52
0.15
3.65
5.83
3.05
0.10
1.97
2.68
1.58
0.10
1.23
2.48
1.76
0.05
1.39
1.89
4.10
3.12
2.77
1.07
K2O
1.60
1.89
2.90
1.71
P2O5
0.26
0.16
0.09
0.12
100.06
99.77
99.66
100.16
Da Bhatia, 1983
Composizione chimica media dei principali tipi di arenarie
Q-areniti
Litareniti
Grovacche
Arcose
SiO2
95.4
66.1
66.7
77.1
TiO2
0.2
0.3
0.6
0.3
Al2O3
1.1
8.1
13.5
8.7
Fe2O3
0.4
3.8
1.6
1.5
FeO
MgO
MnO
CaO
Na2O
0.2
0.1
1.6
1.4
2.4
0.1
6.2
3.5
2.1
0.1
2.5
0.7
0.5
0.2
2.7
0.1
0.9
2.9
1.5
K2O
0.2
1.3
2.0
2.8
H2O
0.3
3.6
2.4
0.9
CO2
1.1
5.0
1.2
3.0
100.7
99.2
99.1
99.9
+
Da Pettijohn, 1963,
La classificazione chimica delle arenarie
grovacche
arcose
Log (SiO2/Al2O3)
quarzoareniti
Da Pettijohn et al., 1972
La classificazione chimica delle arenarie
1
Fe-sand
Fe-shale
0,4
shale
0
arcose
-0,4
0,4
0,8
1,2
Log (SiO2/Al2O3)
Da Herron 1986
Elementi in traccia e composizione dei sedimenti clastici
(proporzionalià diretta tra log del tempo di residenza e il log dell’abbondanza
dell’elemento in H2O di mare rispetto alla sua conc. nella crosta continentale superiore)
8
log t
REE, Y, Sc
6
4
2
0
Th
Fe
Si V
Ba
Hf CrNi
Zr Ti
Pb
Al CoMn
-8
-6
-4
Na
Mg
K
Sr
U Ca
Rb
K sw=conc. in H2 O mare/conc. in UCC
t = tempo di residenza
-2
log K sw
0
Gli elementi nella parte alta del diagramma (Na, Ca, Mg, Sr) sono
facilmente mobilizzati durante il processo sedimentario, mentre
quelli nell’angolo sinistro (Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Th, Ni, Co, REE) sono
sostanzialmente trasferiti dalla UCC nella massa dei sedimenti
clastici: saranno questi elementi i più utili per uno studio delle
zone di provenienza.
(da McLennan et al., 2003)
Elementi in traccia e composizione dei sedimenti clastici
10
Crosta Sup.
(granodiorite)
Riciclaggio
Sedimenti
(aggiunta Zircone)
1
Andesiti
Th/Sc
0.1
MORB
0.01
0.1
1
Zr/Sc
10
100
Th/Sc e Zr/Sc aumentano parallelamente con l’aumento della
differenziazione ignea nelle rocce sorgenti. Ripetuti riciclaggi di sedimenti
tendono ad arricchire la frazione sabbiosa in minerali pesanti,
particolarmente in zircone. Lungo la linea tratteggiata si dis pongono i
sedimenti turbiditici moderni dei margini attivi.
(da McLennan et al., 2003
Conglomerati e Brecce
Forma dei clasti
Comp. dei clasti
Comp. singola
Arrotondati
Comp. varia
Comp. singola
Nome
Conglomerato
+ nome clasto
(oligomittico)
Conglomerato
Polimittico
(petromittico)
Breccia + nome clasto
Angolari
Comp. varia
Arrotondasti
E/o Angolari
Breccia Polimittica
Diamittite
Polimittico o Oligomittica
Tilliti => origine glaciale
Argilliti
Silt
Siltite
Pelite
Shale
mudstone
Clay
Sedimento sciolto
fillade
Ardesia
Shale
Slate
Phillite
Claystone
Consolidato
(Diagenesi)
Fissile
Clivaggio
Ricristallizzato
(metamorfismo)
Argilliti (colore)
nero
30
% Materia organica
20
10
Grigio
scuro
0.5
Grigio
0.2
Grigio oliva
0.1
rosso
porpora
Grigio verdastro
0.2
0.6
1
RO=[Fe2+]/[Fe2+]+[Fe3+]
RO=rapporto di ossidazione (in moli)
Da Potter et al., 1980