Richiamo sulle proprietà fisiche e
mineralogiche dei sedimenti silicoclastici
Granulometria, forma dei clasti, colore, tessitura
delle rocce sedimentarie: implicazioni per
classificazione delle rocce, porosità e permeabilità,
processi di trasporto ed ambienti deposizionali;
Caratteri mineralogici: implicazioni per
classificazione delle rocce, provenienze dei
sedimenti, relazioni tra tettonica e clima
Dimensioni dei clasti e tipo di roccia madre
Suddivisione granulometrica dei sedimenti
silicoclastici
• E’ intuitivo descrivere i sedimenti e le rocce
silicoclastiche in termini della distribuzione dimensionale
delle particelle costituenti;
• Nella descrizione dimensionale dei sedimenti si
adotta la classificazione standard di Udden-Wentworth;
• Si tratta di una progressione logaritmica di range
dimensionali compresi tra 1/256 e 256 mm ;
• Questa progressione è in base logaritmica 2 (come se
una roccia si rompesse successivamente in 2, 4,
6,….clasti) ed è definita dal parametro
= -log2 diametro (mm)
Il segno negativo è una convenzione per la rappresentazione
grafica
blocchi
ciottoli
ghiaia
granuli
sabbia m. gros.
-log2 256= -8
ovvero 28=256
sabbia grossol.
sabbia media
sabbia fine
sabbia m. fine
limo
argilla
Stima visuale della granulometria di un sedimento
-1 -2
0-1
8-4
1-0
4-3
2-1
3-2
Come si determina la distribuzione granulometrica?
• setacciatura a secco o con acqua: metodo più usato per
popolazioni granulometriche tra 4 (sabbie fini) e -6 (ciottoli)
Le analisi granulometriche dei sedimenti tra 4
(sabbie fini) e 8 (argille) si effettuano con altri
metodi
• Pipetta di sedimentazione: legge di Stokes
• metodi densimetrici (assorbimento raggi X,
conduttività elettrica…)
Sedigraph
Coulter Counter
Analisi dei dati granulometrici
Rappresentazione grafica della distribuzione granulometrica
Porosità e permeabilità: proprietà petro-fisiche delle
rocce in funzione dei caratteri tessiturali, forma e
dimensione
•Porosità totale: Volume totale dei vuoti
(pori)/volume del campione di roccia
• Porosità efficace: si riferisce alla quantità di
pori interconnessi. E’ importante per la
permeabilità delle rocce
Porosità primaria e secondaria
•Porosità primaria: deriva principalmente
dalle modalità di deposizione o da caratteri
intrinseci dei granuli nel sedimento:
• Porosità secondaria: deriva da processi
post-deposizionali come la fratturazione
delle rocce
Porosità primaria: forma dei pori
Porosità
intergranulare:
es. un’areanaria
Porosità
intragranulare:
es. un calcare
conchigliare
Porosità secondaria
fenestrale
intercristallina
dissoluzione
dissoluzione
fratturazione
Granulometria ed assortimento controllano il grado di
porosità primaria
Sedimenti più fini=porosità >
Sedimenti meglio cerniti=porosità >
Impacchettamento cubico
Porosità = 47%
impacchettamento romboedrico
Porosità = 26%
Permeabilità: una proprietà che indica la conduttività
idraulica dei mezzi porosi
L’esperimento di Darcy del 1856 sulla conduttività idraulica dei
mezzi porosi
Il flusso di acqua (Q) in una colonna
porosa è:
h1
L
QQ h1 - h2 (carico idraulico)
Q Q 1/L (lunghezza)
Q Q A (sezione)
Queste grandezze sono legate in una
espressione del tipo:
h2
Q = -KA (h2-h1)/L
Dove K è la permeabilità: la capacità di
un fluido o un gas di attraversare un
mezzo poroso; ha le dimensioni di una
velocità!
Rocce, porosità e permeabilità Modificazioni post-deposizionali
della porosità primaria: l’effetto del
costipamento
Forma dei clasti
Caratteristica dei clasti dipendente da:
Fattori intrinseci dei minerali costituenti
Trasporto dei clasti
Implicazioni per meccanismi di deposizione
e per ricostruzioni paleoambientali
Fattori intrinseci:
Il clivaggio delle varie specie mineralogiche può determinare
tipi di forma diversi
Minerale
Muscovite
Feldspato
Quarzo
Clivaggio
1 piano di clivaggio
2 piani di clivaggio
nessun clivaggio
Forma
lamellare
discoidale
sferica
La stratificazione e la fissilità possono impartire una forma
lamellare ai clasti
Forma e trasporto: arrotondamento
Spigoli dei clasti attenuati durante il trasporto attraverso collisioni ed
abrasione
L’arrotondamento aumenta con la durata del trasporto
Forma
Angolare
Sub-angolare/sub-arrotondato
Ben arrotondato
trasporto
corto (conoide alluvionale)
medio (fiume)
lungo (spiaggia)
I parametri morfologici vengono in gran parte riferiti ai
tre assi principali della particella: a: asse maggiore; b:
asse intermedio; c: asse minore
b
a
c
La morfologia delle
particelle clastiche
Viene definita dai
parametri di forma
(funzione delle
proporzioni tra gli
assi),
arrotondamento
(rispetto agli spigoli) e
rugosità (morfologia
superficiale) che
sono
indipendenti tra loro
Sfericità e Arrotondamento
Sfericità: approssimazione alla forma sferica
di una particella clastica
• Wadell (1932): rapporto tra il diametro di una sfera
di ugual volume della particella ed il diametro della più
piccola circonferenza che include la particella;
• Krumbein (1941): = (volume della particella/volume
della sfera che include la particella)1/3....approssimando
la forma della particella ad un ellisse con assi a, b, c si
definisce la sfericità operativa come
(/6 abc/ /6 a3)1/3 ovvero (bc/a2)1/3
• Folk (1968): p= (c2/ab)1/3 relazione che tiene conto della
modalità di sedimentazione delle particelle in acqua,
funzione della superficie ab….tanto > clasto tanto più
piatto..tanto più lenta la caduta
Sfericità e Arrotondamento
Arrotondamento: caratteristica morfologica relativa al grado
di smussamento degli spigoli di una particella clastica
Wadell (1932): arrotondamento= media
aritmetica del grado di arrotondamento
dei singoli spigoli nel piano di misurazione
• il grado di arrotondamento dei singoli
spigoli è determinato dal rapporto tra
raggio
di curvatura dei singoli spigoli (r) ed il
raggio
di curvatura della massima circonferenza
che include il clasto (R)
Rw= (r/R)/N ovvero (r)/RN dove N è il
numero di spigoli
Stima visuale della sfericità ed arrotondame
Il diagramma di Zing per definire le 4 principali morfologie
dei clasti in funzione dei rapporti tra assi a, b e c
Sferica o Equiassiale
Discoidale
aRb>c
aRbRc
Triassiale
a>b>c
Allungata
a>bRc
Rugosità (morfologia superficiale): funzione di processi
meccanici e chimici di degradazione dei clasti
Ciottoli “verniciati” in ambienti aridi
Ciottolo striato
da abrasione glaciale
Ciottoli con impronte di
pressione
Il colore delle rocce sedimentarie:
pigmenti naturali e condizioni
deposizionali
Il colore delle rocce sedimentarie:
pigmenti naturali ed ambienti
deposizionali
Il colore di una roccia
clastica può essere
ereditato da sedimenti
già colorati
Perché gli Scisti
Policromi (Scaglia
Toscana) sono spesso
rossastri?
tessitura delle rocce silicoclastiche
(impalcatura nello spazio delle varie
popolazioni granulometriche presenti)
Granuli
Matrice
Cemento
•costituenti la tessitura: granuli, matrice, cemento
• se granuli a contatto tra loro la tessitura sarà grano-sostenuta
• se granuli isolati nella matrice la tessitura sarà matricesostenuta
Tessitura matrice-sostenuta: molta matrice, clasti isol
Tessitura clasto-sostenuta: i clasti sono
prevalentemente a contatto
Tessitura openwork: in alcuni casi gli interstizi
possono essere vuoti
Maturità tessiturale
Cernita, forma e rapporto clasti/matrice
determinano la maturità tessiturale
Rocce mature tessituralmente
Clasti ben assortiti, ben arrotondati, clastosostenuta
Rocce immature tessituralmente
Clasti poco assortiti, angolari, matrice-sostenuta
Maturità tessiturale e classificazione delle
rocce silicoclastiche
Conglomerato=clasti da mediamente a ben arrotondati
Breccia: clasti angolosi e sub-angolosi
La presenza o meno di matrice nell’impalcatura dei clasti
definisce tessiture di tipo matrice-sostenuta
(paraconglomerati) o clasto-sostenuta (ortoconglomerati)
Classificazione delle Areniti su base tessiturale
Classificazione di Dunham: caratteri tessiturali per
classificare anche le rocce carbonatiche
Packstone: tessitura clasto-sostenuta con presenza di
fango micritico
Mudstone:
tessitura
matrice-sostenuta
Grainstone:
tessitura
clasto-sostenuta
senzacon
fango
Wakestone: tessitura matrice-sostenuta con
grani<10%
micritico
grani>10%
Caratteri mineralogici delle rocce
silicoclastiche: implicazioni per la classificazione
Sabbia grossolana immatura
Sabbia grossolana matura
Come sarà la maturità composizionale dei sedimenti prodotti in questo
ambiente desertico freddo?
Come sarà la maturità composizionale dei sedimenti prodotti in questo
ambiente tropicale caldo-umido?
Conglomerato poligenico
o polimittico
Conglomerato monogenico
o monomittico
Classificazione delle areniti in funzione della maturità
composizionale
Quarzoareniti: denotano un alta
maturità composizionale che esprime
materiali clastici derivati da rocce
molto alterate o elaborati in più cicli
sedimentari
Litoareniti: denotano un moderata maturità composizionale.
Esprimono materiali clastici in origine moderatamente
alterati (tali da non aver perso i feldspati ad es.).
“Grovacche”: denotano un bassa maturità sia composizionale
che tessiturale. Esprimono materiali clastici in origine poco
alterati (minerali e frammenti litici) e processi di trasporto
poco selettivi (che consentono la presenza di abbondante
matrice)
Maturità tessiturale e composizionale: un importante
carattere delle rocce silicoclastiche
identificabile dai caratteri fisici e mineralogici
Che tipo di roccia deriverà dai sedimenti di questo ambiente deposizionale?
Che tipo di roccia deriverà dai sedimenti di questo ambiente deposizionale?
Che tipo di roccia deriverà dai sedimenti di questo ambiente deposizionale?
Che tipo di roccia deriverà dai sedimenti di questo ambiente deposizionale?
