UNIVERSITÀ DELL’INSUBRIA
Anno accademico 2010 - 2011
Corso di
Geologia e Litologia
Laurea in Scienze dell’Ambiente e della
Natura
Stratigrafia
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DELL’INSUBRIA
DIPARTIMENTO DI SCIENZE CHIMICHE ED AMBIENTALI
Via Lucini, 3 22100 Como
Dai Principi di Stratigrafia
ai modelli di evoluzione
paleoambientale =
LA STRATIGRAFIA E’ LA
MAMMA DELLA GEOLOGIA
Sabrina CAPELLETTI
Strumento indispensabile per la ricostruzione
dell’evoluzione geologica della Terra è rappresentato
dalla STRATIGRAFIA e dai suoi principi
STRATIGRAFIA = Branca della
Geologia che si occupa dello
studio e dell'interpretazione dei
materiali stratificati (rocce,
sedimenti e suoli), esaminandone
l'origine
l'organizzazione tridimensionale
(verticale e orizzontale)
i rapporti cronologici
La stratigrafia si articola in vari campi di studio,
differenziati a seconda del parametro considerato;
si aggiunge il prefisso adeguato alla parola stratigrafia
(lito-, pedo-, crono-, bio-, magneto-, climato-, ecc)
Litostratigrafia
per rocce sedimentarie e sedimenti sciolti
si basa sulla analisi delle caratteristiche litologiche dei corpi
rocciosi e sulla loro posizione nella successione stratigrafica
unità fondamentale: strato – corpo tridimensionale
litologicamente,tessituralmente o strutturalmente distinguibile
dai materiali soprastanti, sottostanti o adiacenti
ogni strato rappresenta un evento deposizionale, cioè l'attuarsi
di un processo sedimentario in seguito all'attività di un
determinato agente sedimentario (= morfogenesi, resistasia)
strato
strato
Qualche principio…..
Ambienti sedimentari
Caso di studio
La STRATIGRAFIA studia gli strati di cui sono costituiti i corpi
rocciosi riconoscendone:
- forma
- distribuzione
- composizione litologica
- contenuto fossilifero
- proprietà geochimiche e geofisiche
- successione originaria
- relazioni d‘età
Questo rappresenta una base per la ricostruzione della
sequenza degli eventi geologici e climatici che hanno
portato alla formazione dei corpi rocciosi
D’ausilio alla Stratigrafia vi sono:
Sedimentologia
(ricostruzione delle processi e degli ambienti di
deposizione dei corpi litoidi sedimentari, descrizione
della natura dei sedimenti e della forma di tali corpi
sedimentari al momento della loro origine)
Tettonica
(dal greco “Tectàinomai” costruisco, studio delle
deformazioni e dei movimenti della litosfera che
hanno portato alla giacitura attuale delle rocce)
Studio della stratigrafia
Studio di un
affioramento
Carotaggio
Studio di
affioramenti
Un nostro esempio recente….
carotaggi
Elementi di Stratigrafia:
Facies
Dal latino “aspetto”= insieme dei caratteri litologici e
paleontologici di una roccia
Ogni facies dipende dall’ambiente fisico, chimico e
biologico in cui la roccia si è formata
La facies di un deposito sedimentario descrive
l’ambiente fisico e le condizioni ambientali in cui tale
deposito si è formato
Facies
Il termine facies si riferisce a tutte le caratteristiche di una
particolare unità di roccia (o sedimento)
Tali caratteristiche derivano dall’ambiente di deposizione
detto “AMBIENTE SEDIMENTARIO”
Ogni Ambiente Sedimentario imprime le proprie “impronte
distintive” sui sedimenti creando una facies particolare
Così, una facies rappresenta un tipo distinto di roccia per
una data area o ambiente
Facies di ambiente marino = Rosso ammonitico
Principi fondamentali della litostratigrafia
Principio di originaria sovrapposizione degli strati
Principio di originaria orizzontalità degli strati
Legge di Walther
Principio di originaria continuità laterale degli strati
Principio di intersezione
Principio di inclusione
Principio di successione faunistica
Leggi di Stenone
Principio di originaria orizzontalità degli strati
Principio di originaria superposizione degli strati
Principio di originaria continuità laterale degli strati
Principi applicabili con sicurezza alle
rocce sedimentarie
Principio di Sovrapposizione
In una sequenza di rocce sedimentarie (deposte
orizzontalmente), le rocce più vecchie giacciono al di sotto
delle più recenti. Ciò è sempre vero ma attenzione alla
tettonica!
Sovrapposizione stratigrafica: in condizioni normali, osservando una successione
sedimentaria gli strati più antichi si trovano inferiormente, e viceversa gli strati più
recenti si trovano in posizione più elevata o superiore. In altre parole ogni strato e'
piu' recente di quello che e' a lui sottostante ed e' piu' antico di quello che lo
sovrasta.
Principio di sovrapposizione
Il principio geologico fondamentale della stratigrafia, applicata alla
sequenze sedimentarie, è quello della sovrapposizione per il quale le
successioni sedimentarie sono originariamente ordinate con gli strati
inferiori più antichi di quelli superiori, riflettendo la meccanica della
deposizione dei sedimenti, che avviene infatti dall' alto verso il basso,
per cui ogni nuovo strato ricopre il precedente. Questo principio puo'
non essere applicabile nel caso di sedimenti deposti in ambiente
continentale o quando si tratta di stratigrafia in aree coinvolte da altri
processi geologici, quali per esempio intrusioni filoniane
Il principio stratigrafico della sovrapposizione e' anche alla base della
metodologia di datazione usata durante gli scavi archeologici, in cui
vengono spesso riconosciuti livelli archeologici piu' antichi man mano
che lo scavo si approfondisce.
Principio di originaria sovrapposizione
Strati giovani
Strati vecchi
Principio di Orizzontalità originaria
Le rocce sedimentarie si depongono con geometrie
(sub)orizzontali parallelamente alla superficie terrestre (sul
particolato sedimentario agisce la forza di gravità)
Se non sono intervenuti movimenti tettonici gli strati si depositano orizzontalmente.
Questo principio non sempre e' valido, in quanto in ambienti deposizionali particolari,
come margini di piattaforma, depositi esterni di scogliere, la stratificazione avviene
lungo superfici inclinate, in questo caso si parla di clinostratificazione.
Principio di orizzontalità originaria
Principio di originaria continuità laterale
all’atto della formazione, gli strati si estendono in tutte le direzioni fino a
ridursi ad uno spessore nullo o a terminare contro i bordi del bacino di
deposizione. L’originaria continuità laterale degli strati è spesso persa per
erosione e/o tettonica (faglie).
Lateral Continuity
Quindi: le rocce sedimentarie si
formano orizzontalmente le une sulle
(dopo le) altre (e sono spesso separate
da discordanze con associate lacune
temporali). Così i metodi per datarle e
correlarle si basano su informazioni
fossilizzate le une sulle (dopo le) altre
(spesso separate da discordanze con
lacune temporali).
Charles Lyell (1797-1875)
Principio di intersezione
Principio di inclusione
Principio di intersezione (cross-cutting)
Un evento che interrompe una roccia tagliandola trasversalmente
(intersecandola) è più giovane della roccia tagliata. Gli eventi possono
essere: paraconcordanze, discordanze angolari, intrusioni magmatiche e
faglie.
Faglia (giovane)
che taglia una
sequenza sedimentaria
(vecchia)
Principio di Intersezione
Se entro una serie di strati
si incontra un livello
litologico che interseca gli
altri, quest‘ ultimo è
sicuramente più giovane
della serie di strati
attraversati ( esempio dicco)
Dicco magmatico (giovane)
che intrude una
sequenza sedimentaria (vecchia)
Paraconcordanza
Discordanza angolare
Discordanza angolare
Principio di inclusione
una roccia inclusa in un’altra è più vecchia della roccia includente.
Principio di successione faunistica
Leonardo Da Vinci (1452-1519) si occupa dei fossili che si trovano
sui monti e ironizza con coloro che credono nel Diluvio Universale: "Della
stoltizia e semplicità di quelli che vogliono che tali animali fussin in tal lochi distanti dai mari
portati dal diluvio. Come altra setta d'ignoranti affermano la natura o i celi averli in tali lochi
creati per infrussi celesti....E se tu dirai che li nichi [le conchiglie] che per li confini d'Italia,
lontano da li mari, in tanta altezza si vegghino alli nostri tempi, sia stato per causa del
diluvio che lì li lasciò, io ti rispondo che credendo che tal diluvio superassi il più alto monte
di 7 cubiti - come scrisse chi 'l misurò! - tali nichi, che sempre stanno vicini a' liti del mare,
doveano stare sopra tali montagne, e non sì poco sopra la radice de' monti...."
William Smith (1769-1839)
Principio di successione faunistica
" . . . each stratum contained
organized fossils peculiar to itself,
and might, in cases otherwise
doubtful, be recognized and
discriminated from others like it,
but in a different part of the series,
by examination of them.”
Legge di Walther
Johannes Walther
(1860-1937)
Concetto di facies sedimentaria
Depositional Environments
Facies
Una facies sedimentaria è l’insieme delle caratteristiche di una roccia
sedimentaria che derivano dall’ambiente deposizionale.
Ogni facies rappresenta un ambiente di
sedimentazione
Quando un ambiente di sedimentazione cambia per
variazioni di condizioni, allora si avrà anche un cambio
di facies che riscontrerò in un corpo sedimentario sia
verticalmente che lateralmente
(per la legge di Walther)
Legge di Walther
"Facies adjacent to one another in a
continuous vertical sequence also
accumulated adjacent to one another laterally"
Different kinds of sediments are deposited adjacent to each
other as result of lateral variation in depositional environments.
A vertical sequence of different sedimentary rocks must record
the superimposition of those same environments over time.
Legge di Walther
I sedimenti della stessa facies si depositano gli uni accanto agli altri.
I sedimenti di facies contigue si depositano gli uni accanto agli altri
(eteropia laterale). A causa di trasgressioni e regressioni, i depositi di
facies migrano lateralmente e si sovrappongono a depositi di facies
contigue
Calcare
Reef
Argilla
Siltite
Piattaforma Spiaggia
subtidale
Arenaria
Spiaggia
intertidale
Esempi di variazione laterale e verticale di facies nel tempo
Trasgressione = innalzamento relativo del livello del
mare
Legge di Walther
Regressione = abbassamento relativo
del livello del mare
Trasgressioni, regressioni e migrazioni di
facies
Ambienti sedimentari
Ambienti di Sedimentazione =
Aree e condizioni ambientali in cui sedimenti vengono
depositati ed accumulati, distinte da altre aree di
sedimentazione sulla base di caratteristiche:
Fisiche (geomorfologia dell’area, tipologia del materiale
deposizionale, temperatura, attività energia e direzione degli agenti
di trasporto ecc….)
Chimiche (parametri chimici come salinità, pH, O2, CO2 ecc…,
reazioni chimiche come precipitazione, dissoluzione ecc…)
Biologiche (attività biologiche degli organismi, resti organici ecc…)
Ambiente = insieme delle condizioni e dei processi
dominanti nel tempo e nel luogo dove le rocce si
formavano, un “paesaggio” del passato.
Utilizzo delle rocce sedimentarie per le ricostruzioni
paleogeografiche, cioè degli ambienti e delle
vicende geologiche del passato
L’interpretazione e la ricostruzione degli ambienti di
deposizione passati dipendono dall’identificazione
delle caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche di
una roccia sedimentaria che possono essere
relazionate ai parametri ambientali
I più importanti criteri per l’interpretazione dell’ambiente di
sedimentazione includono lo studio dei caratteri litologici, delle
associazioni di facies e delle strutture sedimentarie
Ambienti di sedimentazione
Continentale
Di Transizione
Marino
Ambienti di sedimentazione
Classificazione degli ambienti sedimentari
AMBIENTE
DEPOSIZIONALE
PRIMARIO
AMBIENTE PRINCIPALE
Fluviale
SUB - AMBIENTE
Braided system (anastomizzato)
Meandering system (a meandri)
Alluvial fan (conoide alluvionale)
Desertico
Continentale
Lacustre
Glaciale
Palustre
Di delta
Estuario
Di transizione
Di spiaggia
Lagunare
Tidale
Neritico
Marino
Oceanico
Piattaforma continentale
Barriera corallina
Scarpata continentale
Piana abissale
Ambienti Continentali
Vi sono 5 principali sistemi continentali
di deposizione:
FLUVIALE
DESERTICO
LACUSTRE
GLACIALE
PALUSTRE
…tra loro comunque collegati!
Ambienti Continentali
Sistemi fluviali
Ambienti Continentali
Conoidi alluvionali
Ambienti Continentali
Sistemi Lacustri
Ambienti Continentali
Sistemi Glaciali
Ambienti Continentali
Ambienti Palustri
Ambienti di transizione
DELTA
SPIAGGIA
ESTUARIO
LAGUNARI
TIDALI
Ambiente marino
Neritico
Oceanico
Ambiente marino
Ambiente neritico
Continental shelf
(piattaforma
continentale)
Reef (barriera
corallina)
Ambiente marino
Ambiente oceanico
Abyssal plain
(Scarpata
continentale)
Continental slope
(Piana abissale)
Valutazione degli ambienti
sedimentari:
un caso reale
Progetto di Ricerca
“STUDIO DEI SEDIMENTI RECENTI NELLA CITTÀ DI
COMO: ANALISI MULTIDISCIPLINARI ED
IMPLICAZIONI PER L’EVOLUZIONE AMBIENTALE
DEL BACINO IDROGRAFICO LARIANO”
Dottorato di Ricerca in Scienze Ambientali XX ciclo
Dottoranda: Sabrina Capelletti
Ricostruzione di dettaglio dell’assetto dei depositi recenti e
dell’evoluzione paleoambientale recente del ramo terminale
del Bacino di Como successivamente alla fine dell’ultima fase
di massima espansione glaciale
Progetto CARG
(Realizzazione Foglio 75 Como in scala 1:50000)
Progetto CDP
(Como Drilling Project)
(Progetto di ricerca multidisciplinare per lo studio
del sottosuolo nell’area urbana di Como)
Contribuire alla realizzazione di una migliore
modellazione del comportamento fisico e delle
caratteristiche meccaniche dei depositi recenti nel
sottosuolo della città di Como
Le attività di studio e d’indagine previste consentono, oltre a una
ricostruzione dell’assetto del sottosuolo della città di
Como, una caratterizzazione geotecnica dei terreni presenti –
comprendenti elevati spessori di sedimenti soffici molto
compressibili - e un inquadramento dei fenomeni fisici in atto
Le carote di S. Abbondio
SAI
La carota SAI è composta (dall’alto in basso) da materiale di riporto, ghiaia e
sabbia di ambiente di conoide e di versante e da sabbia di spiaggia lacustre
(fino a fondo foro)
SAII
La carota SAII a partire da 540 cm è costituita da limi glacio-lacustri e da argille
glacio-lacustri (fino a fondo foro)
SAII
13.230 +/- 120 anni BP
Dettaglio della carota con indicazione del
punto dove è stato trovato un macroresto organico
COORDINAMENTO CAMPAGNA GEOGNOSTICA NELL’AREA
URBANA COMO
Università degli Studi dell’Insubria – Dip. Scienze Chimiche ed Ambientali – in
convenzione con il Comune di Como (Assessorato ai LL.PP.) nell’ autunno
2005 ha dato il via alla realizzazione di 2 nuove perforazioni nell’area dei
giardini di Piazza Verdi in Como
Area di cantiere
CAMPAGNA GEOGNOSTICA NELL’AREA URBANA COMO
S1
70 m di
profondità
Carote a vista
in cassette
Piezometro
S2
70 m di
profondità
Carote
sigillate in
fustelle di pvc
Assestimetro
Analisi geotecniche
Analisi litostratigrafiche
Analisi fisiche
Analisi chimiche
Analisi biostratigrafiche
Sondaggio 1
Stratigrafia
Esempi di evidenze stratigrafiche
Sondaggio 1
Sondaggio 1
Serie di campionamenti per
analisi:
chimiche,
archeobotaniche,
palinologiche,
granulometriche
Sondaggio 1
Frammento di legno ritrovato
a 14,60 m dal p.c.
Radici e carbone ritrovati a
16,50 m dal p.c.
Frammenti di gusci ritrovati a 14,55 m dal p.c.
Metri
Stratigrafia essenziale di S1
0
7
Riporti antropici
Depositi alluvionali (sabbia, ghiaia)
17
Limi lacustri e palustri con presenza di
sedimenti organici
32
Argille glacio - lacustri
con intercalazioni di sabbia
e ghiaia
70
0
7
17
Datazione Radiocarbonio
Campione ricco di carboni alla profondità di
31,95 m ha
mostrato un’età 14C di 15140±70 yr B.P.
32
(GrA-30878 sample, Rijkuniversiteit Groningen).
70
Analisi stratigrafica area urbana Como
Sono state raccolte e catalogate 147 stratigrafie di sondaggi geologici e pozzi per acqua
realizzati dagli anni ’60 ad oggi nell’area urbana di Como.
Tale materiale è stato fornito da Comune di Como, A.C.S.M. e Studi Geologici privati
Carta Ubicazione Sondaggi Como
Elaborazione dati stratigrafici
Traccia della sezione
Elaborazione dati stratigrafici
Sezione interpretata in Capelletti 2002, e Comerci 2004.
Modello geologico 3D della geometria spaziale dei depositi di Como
Interpretazione paleoambientale delle prime fasi del Tardiglaciale nell’area comasca
Interpretazione paleoambientale di una fase avanzata del Tardiglaciale nell’area comasca
Interpretazione paleoambientale a circa 13.000 anni BP
Interpretazione paleoambientale. Evoluzione della piana di Como nell’Olocene
Per concludere…..
Un simile insieme di dati, confortato anche
dai risultati delle altre analisi in corso sul
bacino sommerso, sulla circolazione
idrogeologica profonda, e sui parametri
chimico-fisici del corpo idrico lacustre,
dovrebbe consentire di costruire un
MODELLO ragionevolmente completo dell’
EVOLUZIONE OLOCENICA DELL’AREA
URBANA DI COMO, e delle tendenze
evolutive di una serie di fenomeni
ambientali connessi.
Tale modello fornirà quindi indicazioni
rilevanti anche per il resto del bacino
lariano, e per altri bacini lacustri alpini con
caratteri analoghi.
Fine
