H) Strutture sedimentarie - Ordine dei Geologi del Lazio
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Strutture sedimentarie RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. H) Strutture sedimentarie Per strutture sedimentarie in questa sede si intendono le strutture primarie o singenetiche, cioè originatesi contemporaneamente al sedimento. Uno strato privo di strutture si dice massivo. Da Ricci Lucchi (1996) Strutture sedimentarie RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. H) Strutture sedimentarie Uno strato massivo può essere: omogeneo, ossia costituito da un solo componente granulometrico o da due, ma con tessitura a supporto di clasti; disomogeneo, cioè costituito da più componenti granulometriche distribuite in modo caotico. Quest’ultimo tipo di deposito viene anche chiamato diamicton. Strati massivi omogenei e disomogenei (da Bosellini, Mutti & Ricci Lucchi, 1978). Strutture sedimentarie RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. H) Strutture sedimentarie Per quanto riguarda i depositi massivi disomogenei, in geologia del Quaternario si usa il termine diamicton o diamict. Per diamicton si intende un miscuglio di ghiaia (spesso anche blocchi), sabbia e sedimenti fini, mal selezionato, senza riferimenti alla sua origine. Con questo termine si possono designare non solo la maggior parte dei depositi glaciali, ma anche depositi di versante, di trasporto in massa, ecc. Versante interno del cordone morenico laterale sinistro del Ghiacciaio del Morteratsch (Bernina - Svizzera). Si notano blocchi di varie dimensioni, anche plurimetriche. Tali blocchi sono immersi caoticamente in una matrice sabbiosa e limosa. Strutture sedimentarie RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. H) Strutture sedimentarie Strati disomogenei organizzati. Strati disomogenei organizzati (da Bosellini, Mutti & Ricci Lucchi, 1978). Strutture sedimentarie: Lamine RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. H) Strutture sedimentarie: Lamine Sono strutture della stessa natura degli strati, ma di grado gerarchico inferiore e rappresentano le unità di sedimentazione più piccole. Sono strutture interne allo strato. La laminazione può essere: I. Laminazione piano-parallela II. Laminazione incrociata od obliqua III. Laminazione convoluta Schema di classificazione di strati e lamine in base al loro spessore (modificato da Campbell, 1967) Strutture sedimentarie: Lamine RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. H) Strutture sedimentarie: Lamine I. Laminazione piano-parallela Può essere: • Orizzontale • Ondulata Laminazione piano-parallela orizzontale in corrispondenza del limite superiore della battigia di una spiaggia sabbiosa (da Ricci Lucchi, 1996). Limi e argille a laminazione piano-parallela orizzontale, deposti in ambiente lacustre di contatto glaciale (Val Fornace - VA). Strutture sedimentarie: Lamine RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. Laminazione Ondulata Laminazione piano-parallela ondulata prodotta dalla sovrapposizione di ripples sinusoidali da corrente (da Ricci Lucchi, 1996). Strutture sedimentarie: Lamine RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. II. Laminazione incrociata od obliqua La laminazione incrociata od obliqua è costituita da set di lamine o strati inclinati rispetto alle superfici di strato principali. Laminazione incrociata nei depositi eolici antichi dell’Isola d’Elba Strutture sedimentarie: Lamine RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. II. Laminazione incrociata od obliqua La laminazione incrociata od obliqua può essere definita a: Basso angolo quando ha un’inclinazione inferiore ai 15 - 20°, ed è solitamente dovuta alla presenza di ripples. Foreset quando l’inclinazione è maggiore di 20 - 35°. Si formano per deposizione sulla superficie sottocorrente di particelle migranti; i singoli foreset sono visibili per le variazioni granulometriche tra un foreset e l’altro. Le laminazioni incrociate (ad esclusione della epsilon cross stratification, che vedremo successivamente) sono utili per determinare il verso delle correnti: infatti le lamine sono inclinate nel senso della corrente. Ovviamente la giacitura delle lamine va misurata su sezioni diversamente orientate. Strutture sedimentarie: Lamine RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. II. Laminazione incrociata od obliqua La laminazione incrociata viene classificata sulla base di: Forma e disposizione delle lamine: in una sezione parallela all’immersione i foreset possono essere: Tangenziali: sono concavi verso l’alto e intersecano la superficie inferiore del set a basso angolo. Planari: sono piani e intersecano la superficie inferiore dei set con un angolo relativamente alto. Forma dei foreset. A = tangenziale; B = planare (da Lindholm, 1987). Strutture sedimentarie: Lamine RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. Foreset di tipo tangenziale. Antichi depositi eolici (Isola d’Elba. Strutture sedimentarie: Lamine RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. Conca di Carsoli (Oricola – AQ) Strutture sedimentarie in sabbie fluviali grossolane generate da correnti trattive. Si tratta di laminazione incrociata ad alto angolo (foreset) di tipo planare. I foreset hanno un’inclinazione > 20° (direzione parallela alla corrente). I singoli foreset sono visibili per le variazioni granulometriche tra un foreset e l’altro. Strutture sedimentarie: Lamine RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. H) Strutture sedimentarie: Lamine II. Laminazione incrociata od obliqua Spessore dei set: A grande scala: (spessore set 5 cm - 2 m) si parla di stratificazione incrociata. A piccola scala: (spessore set < 5 cm) si parla di laminazione incrociata. Una varietà di stratificazione incrociata (a grande scala) è data dalla epsilon cross stratification, costituita da sabbie e ghiaie in set poco inclinati (5 15°) che si estendono per tutto lo spessore dell’unità. Epsilon cross stratification, sezione di barra di meandro (point bar). (da Bosellini, Mutti & Ricci Lucchi, 1989) Strutture sedimentarie: Lamine RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. H) Strutture sedimentarie: Lamine III. Laminazione convoluta E’ caratterizzata da una complessa pieghettatura delle lamine compresa tra strati indeformati di spessore uniforme. Si originano in sedimenti di granulometria compresa tra sabbie fini e limo grossolano, formanti strati spessi da 2 cm a diversi dm. Le creste anticlinali sono strette, spesso acute, le sinclinali sono più larghe ed aperte. L’origine è incerta, si parla di: liquefazione, stress causato da un altro fluido più denso che scorre a tetto degli strati convoluti, espulsione di acqua dai pori, carico contemporaneo alla deposizione, flusso laterale di sedimenti liquefatti. Lamine convolute dovute all’azione di taglio (o trascinamento) della corrente che depositava le lamine. Essa scorreva da destra a sinistra (da Ricci Lucchi, 1996) Strutture sedimentarie: Gradazione RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. H) Strutture sedimentarie: Gradazione Variazione progressiva della granulometria da tetto a letto di un’unità sedimentaria; può essere normale o inversa o in sequenze miste (normali-inverse, inversenormali). Gradazione normale e inversa (da Lindholm, 1987) Strutture sedimentarie: Gradazione RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. H) Strutture sedimentarie: Gradazione normale o diretta Gradazione normale o diretta in una carota prelevata in mare. Si passa gradualmente da un livello di sabbia, prima massivo e poi grossolanamente laminato, a silt ben laminato, fino ad un livello argilloso omogeneo. La base dello strato gradato è nettissima (da Ricci Lucchi, 1996). Strutture sedimentarie: Gradazione RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. H) Strutture sedimentarie: Gradazione La gradazione normale riflette in genere una rapida decelerazione della corrente, che si può osservare in molti ambienti sedimentari. La gradazione inversa indica generalmente deposizione in massa, ed è frequente in ambienti continentali: frane, parti prossimali di delta, colate di detrito , ecc… Sequenze deposizionali illustranti le diverse caratteristiche dei depositi di debris flow e fluviali (da Marchetti, 2000) Strutture sedimentarie: Gradazione RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. Gradazione inversa Deposito di debris flow con tipica gradazione inversa (Colle d’Orano – Isola d’Elba) Strutture sedimentarie erosive RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. H) Strutture sedimentarie: Strutture di erosione Canali e tasche d’erosione Canale fluviale inciso in depositi sabbiosi e riempito da ghiaie eterometriche (Monte Calamita - Isola d’Elba). Sezione nei sedimenti fluviali del Fiume Cesano (da Marchetti, 2000). Strutture sedimentarie trattive RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. H) Strutture sedimentarie: Strutture da trazione Ciottoli embricati Ghiaie embriciate (da Ricci Lucchi, 1996) Strutture sedimentarie da deformazione RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. H) Strutture sedimentarie: strutture da deformazione Impatto di oggetti: dropstone (da Ricci Lucchi, 1978). Fessure da disseccamento (mud crack) (da Ricci Lucchi, 1996). Colore RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. I) Colore Il colore di un sedimento ha interesse solo per quanto concerne l’alterazione. Non ha senso perciò valutare il colore di tutti i depositi, ma solo degli orizzonti pedogenizzati. Con l’età della pedogenesi i sedimenti assumono un colore sempre più rosso, legato alla presenza di ossidi di ferro. Il colore quindi, insieme agli altri caratteri legati all’alterazione, può essere un indicatore per caratterizzare depositi di età diversa. Il colore, però, come gli altri parametri dell’alterazione, dipende non solo dall’età, ma anche dal materiale originale su cui si sviluppa il suolo, dalla posizione topografica e dal clima. Le scale di età relativa stabilite in base all’alterazione hanno quindi un valore solo locale, bacino per bacino. Limiti degli strati RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. L) Limiti Alla fine della descrizione dello strato vanno descritti i limiti. Il limite può essere: per erosione; per interruzione della sedimentazione; per variazioni delle condizioni di sedimentazione (granulometria …). Il contatto può essere: netto; graduale; sfumato. Il suo andamento può essere: rettilineo; ondulato; deformato per ……; irregolare. Facies RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. M) Facies Come ultima cosa va annotata la litofacies dello strato descritto. Per litofacies si intende l’insieme degli aspetti litologici che caratterizzano una roccia sedimentaria. Le litofacies vengono attribuite per mezzo di schemi e codifiche. Purtroppo non esiste una codifica unica per tutti i tipi di depositi. Le codifiche più utilizzate in geologia del Quaternario sono quelle di Miall (1977; 1978; 1984; 1985), Eyles & Miall (1983), Gnaccolini, Coltorti et alii (1983). Aspetti particolari Coltri eluvio-colluviali RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. Che cos’è un eluvio ? Eluvio Insieme di particelle da fini a grossolane, prodotte dal disfacimento delle rocce ad opera degli agenti atmosferici, che si sono accumulate in posto. A lato formazione di un materiale eluviale grossolano (breccia di degradazione). B: frammenti angolosi sciolti (non cementati) liberati dalla roccia madre. C, D, E: stadi successivi di cementazione del detrito, da una patina iniziale che ricopre i frammenti (C) all’occlusione completa degli interstizi (E). (da Ricci Lucchi, 1978). Aspetti particolari Coltri eluvio-colluviali RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. Che cos’è un colluvio ? Colluvio Materiali fini limoso argillosi massivi, in genere con ciottoli sparsi che interessano, anche con spessori metrici, la parte superiore degli affioramenti. Questi sedimenti, dopo un movimento lento grano a grano lungo il versante, si sono deposti alla base del pendio. Sono in genere di epoca storica (romana o medioevale), coincidente con grandi disboscamenti. La presenza di carboni è molto comune nei depositi colluviali (disboscamento e incendi). Datazioni RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. Datazioni relative principali Criteri paleontologici: resti di vertebrati, gusci di molluschi, ostracodi, denti di roditori, ecc. Criteri paleobotanici: foglie, legni fossili, semi, pollini. Criteri geoarcheologici: manufatti litici e cornei, industrie ceramiche, ecc. Criteri pedologici: analisi dei suoli. Varve: successioni di livelli sedimentari depositati sul fondo dei laghetti (soprattutto proglaciali). Si tratta di una sedimentazione continua ma con caratteri alternativamente diversi in estate ed in inverno. Datazioni RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO E GEOLOGICO DEL QUATERNARIO – A CURA DI: D’OREFICE M. & GRACIOTTI R. Datazioni radiometriche principali Si basano sul decadimento di elementi radioattivi. Le determinazioni vengono effettuate misurando la quantità di materiale decaduto in rapporto a quella presente nel deposito al tempo della sua formazione, essendo noti i tempi per il decadimento. Le principali datazioni radiometriche sono: Carbonio 14. Si basa sulla misura dell’abbondanza dell’isotopo 14 del carbonio. Possono essere applicate a tutti i materiali in cui sia presente sostanza organica (torbe, paleosuoli, carboni, legni, ossa, ecc.) ed alle concrezioni carbonatiche (speleotemi, travertini, ecc.), purché la loro età sia compresa tra i 350 anni ed i 35-50.000 anni. Metodi particolari, basati sull’uso del sincrotrone, consentono però di estendere le datazioni a 70.000 anni. 230Th/234U e 234U/238U. Si basano sul disequilibrio nelle serie di decadimento dell’Uranio. Possono essere applicati a campioni di rocce ignee (plagioclasio e pirosseno), carbonati e fosfati con età fino a circa 300-350.000 anni. 40K/40Ar. Si basano sul rapporto tra gli isotopi 40 del potassio e dell’argon. Si utilizzano per le rocce ignee intrusive ed effusive ( K-feldspato, leucite, mica ed anfibolo). 39Ar/40Ar. Si basano sul rapporto tra gli isotopi 39 e 40 dell’argon. Si utilizzano per le rocce ignee intrusive ed effusive (K-feldspato, leucite, mica ed anfibolo). Tracce di fissione. Si applica sui minerali contenenti isotopi della serie dell’uranio e del torio. Tali minerali devono essere resistenti all’alterazione (apatite e zircone). Il metodo è adatto per le rocce sedimentarie e metamorfiche. Le analisi richiedono molta cautela nella elaborazione dei dati. Si possono datare rocce di varie centinaia di milioni di anni.
