capitolo 3

LE ROCCE SEDIMENTARIE – vs. 2005
CAPITOLO 3
CARATTERISTICHE DEI SEDIMENTI CARBONATICI
PARTICELLARI
Descrizione:
1- COLORE
2- NATURA DEI COMPONENTI E LORO RAPPORTI TESSITURALI
3- STRUTTURE SEDIMENTARIE
4- CLASSIFICAZIONE
5- AMBIENTI SEDIMENTARI
1- COLORE
Il colore della frazione granulometrica più fine dei sedimenti carbonatici particellari,
tipicamente la micrite (si veda più avanti), da indicazioni sulle condizioni chimicofisiche, riducenti o ossidanti, dell’ambiente di deposizione. Si parla in questo caso di
colore autigeno della micrite (anche del cemento, si veda oltre).
Ambiente riducente ---------------------------------‡ Ambiente ossidante
Nero, grigio, bruno, verde, azzurro, giallo, ocra, arancio, rosso, violetto.
Lo spettro verso il nero indica condizioni via via più riducenti. Lo spettro verso il
viola indica condizioni via via più ossidanti.
2- NATURA DEI COMPONENTI E LORO RAPPORTI TESSITURALI
Una roccia carbonatica particellare è costituita da granuli biogeni e/o chimici immersi
in una massa di fondo data da micrite e/o cementati tra loro da cemento calcitico o di
altra natura.
2-1 GRANULI BIOGENI
I GRANULI BIOGENI o bioclasti derivano nella maggior parte dei casi dalla
disgregazione di gusci o parti scheletriche di organismi marini.
I gruppi fossili più comuni che vanno a costituire i bioclasti delle rocce carbonatiche
particellari sono: molluschi, coralli, echinodermi, foraminiferi, alghe calcaree,
gasteropidi, brachiopodi, ecc. La loro abbondanza relativa nel tempo geologico è
variata, come illustrato nello schema di Figura 3-1 (P è Paleozoico, M è Mesozoico e
C è Cenozoico).
3. 1
LE ROCCE SEDIMENTARIE – vs. 2005
Fig. 3-1
Nelle figure che seguono, da Figura 3-2 a Figura 3-12, sono riportati alcuni esempi di
fossili presenti comunemente nelle rocce carbonatiche particellari. Il riconoscimenti di
tali fossili richiede basi di Paleontologia e non puo' essere affrontato in queste
dispense. Tra i granuli biogeni ricordo le oncoliti: granuli subsferici di dimensioni
maggiori di 2 mm dati dalla crescita di feltri di alghe blu-verdi attorno ad un nucleo
centrale (Fig. 3-9).
Fig. 3-2. Fusulina.
Fig. 3-3. Fusuline.
3. 2
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Fig. 3-4. Alveoline , Orbitoline.
Fig. 3-6. Gasteropodi.
Fig. 3-8. Brachiopodi (Tetractinella).
Fig. 3-5. Nummuliti, Discocicline.
Fig. 3-7. Bivalvi (Daonelle).
Fig. 3-9. Oncoliti (feltri di alghe blu-verdi
che intrappolano sedimento calcareo).
3. 3
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Fig. 3-10. Columnalia di crinoidi.
Fig. 3-11. Crinoide.
Fig. 3-12. Alghe Dasycladacee.
Per una visione completa dei principali gruppi fossili, si consulti la pagina della
collezione paleontologica del Dipartimento di Scienze della terra di Milano presso:
http://users.unimi.it/vertpal/collezione%20paleontologica/apertura.htm
2-2 GRANULI CHIMICI
Tra i piu' importanti granuli chimici vi sono le OOLITI e gli OOIDI. Le ooliti sono
piccoli granuli di dimensioni inferiori ai 2 mm, costituiti da lamine concentriche di
carbonato di calcio precipitate chimicamente attorno ad un granulo di qualunque
origine (e.g., bioclasto). Si formano in acque soprassature, tipicamente (ma non
esclusivamente) in ambienti ad alta energia, e hanno strutture costituite da cristalli
disposti tangenzialmente alla superficie. Sono, in altre parole, strutture con un nucleo
rivestito da involucri regolari di forma simmetrica, globosa o ovoidale con un nucleo
di varia natura rivestito da involucri concentrici. Nomenclatura: Ooliti, quando lo
spessore degli involucri supera le dimensioni del nucleo. Ooliti superficiali, quando lo
spessore degli involucri è inferiore o uguale alle dimensioni del nucleo. Ooidi,
termine generico quando non si riconoscono gli involucri (per esempio, le ooliti
micritizzate per attività batterica).
3. 4
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Fig. 3-13. Ooliti con cemento calcitico.
Fig.3-14. Ooidi con cemento calcitico.
PISOLITI e PISOIDI sono invece strutture subsferiche con un nucleo rivestito da
involucri regolari molto ravvicinati di carbonato di calcio di precipitazione; hanno
quindi origine chimica, come le ooliti. Il nucleo è in genere formato da frammenti
litici; sono frequentemente associati a croste inorganiche (paleosuoli); si distinguono
dalle ooliti essenzialmente su base granulometrica, avendo dimensioni maggiori di 2
mm. Attenzione inoltre a non confondere le pisoliti con le oncoliti.
Fig. 3-15. Esempio di Pisoliti
vadose con tipica gradazione inversa
2-3 MICRITE E CEMENTO
La matrice carbonatica, detta micrite, è la frazione granulometrica ben selezionata
(omogenea) presente tra particelle (biogene o chimiche; vedi sopra) di granulometria
maggiore. La matrice è costituita da fango microcristallino di granulometria inferiore
a 4 microns; è solitamente scura e composta da carbonato a grana finissima. Essa
deriva da: disintegrazione di alghe calcaree verdi; disintegrazione di coccolitoforidi;
abrasione di parti dure di organismi; precipitazione chimica diretta.
3. 5
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Fig. 3-16. matrice micritica (micrite) marrone scuro presente tra bioclasti.
Il cemento è costituito da cristalli di calcite che riempiono gli spazi tra i granuli
(porosità) lasciati liberi dalla matrice, provocando la cementazione del sedimento.
Generalmente sono cristalli limpidi e trasparenti di abito aciculare (cemento a
palizzata) o euedrale (cemento a mosaico).
Fig. 3-17.
Nella foto di Figura 3-17, il cemento a palizzata riveste i granuli (in questo caso
ooliti) formando una palizzata di cristalli con asse maggiore perpendicolare alla
superficie del granulo, mentre il cemento a mosaico riempie gli spazi vuoti tra i
granuli (porosità) formando un mosaico di cristalli euedrali. Il cemento a palizzata è
quindi di prima generazione mentre quello a mosaico di seconda generazione.
3. 6
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3- STRUTTURE SEDIMENTARIE
Le strutture sedimentarie delle rocce carbonatiche particellari possono essere di
origine biogena (bioturbazioni; vale quanto detto al Capitolo 2), fisica (gravità,
correnti, moto ondoso; vale quanto detto al Capitolo 2), o chimica. Tra le tante
strutture chimiche tipiche delle rocce carbonatiche vi sono le stiloliti, le fenestrae, i
riempimenti geopetali.
Fig. 3-18. Stiloliti.
Fig. 3-19. Fenestrae in sedimenti
sopratidalli.
Le stiloliti (Fig. 3-18) sono il risultato dello scioglimento di parte del sedimento
calcareo in seguito a presso-soluzione per carico litostatico e/o tettonico. Le stiloliti
hanno la forma di 'suture craniche' sottolineate da veli scuri di materiale argilloso
insolubile. Le Fenestrae (Fig. 3-19) si formano in ambienti sopratidali per
disseccamento e contrazione del sedimento carbonatico che provoca la formazione di
cavità millimetriche riempite da cemento calcitico. Nei riempimenti geopetali (Fig. 320), il cemento calcitico tardivo riempie una cavità nel sedimento lasciata libera dalla
matrice. Ad esempio, la camera di abitazione di un gasteropodo, parzialmente
riempita da micrite (scura) e cemento calcitico (bianco). L'interfaccia micrite/cemento
indica la superficie paleo-orizzontale.
Fig. 3-20. Riempimenti geopetali. Il cemento
(bianco) ha riempito la cavità di un
gasteropode lasciata libera dalla matrice
(scura).
3. 7
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4- CLASSIFICAZIONE GRANULOMETRICA
Le rocce carbonatiche particellari si classificano su base granulometrica utilizzando la
tabella seguente. (Altri schemi di classificazione delle rocce carbonatiche - non
utilizzati in questo Corso - sono quello di FOLK, 1959 e DUNHAM, 1982).
Dimensione granuli
Nome roccia
Classe granulometrica
Maggiori di 2 mm
Tra 2 e 0.0625 mm
Calciruditi
Calcareniti
Ruditica
Arenitica
Minori di 0.0625 mm
Calcilutiti
Lutitica
Classe granulometrica
Ruditica
Arenitica
Lutitica
Visibilità dei granuli
Visibili ad occhio nuto, maggiori di 2 mm
Visibili ad occhio nuto, minori di 2 mm
Invisibili ad occhio nudo
5- AMBIENTI SEDIMENTARI
L'ambiente di deposizione principale dei sedimenti carbonatici è quello di piattaforma
carbonatica (Fig. 3-21).
Nella parte interna della laguna (area ‘0’ in Fig. 3-21), verso cioè la zona costiera
soggetta all'azione delle maree (piana tidale), abbiamo, in codizioni di clima arido, la
deposizione di croste evaporitiche con strutture a tepee, laminazioni e croste di gesso,
duomi anidritici, suoli calcarei con pisoliti vadose (Fig. 3-22); inoltre, presenza di
alternanze di feltri algali e livelli ricchi in particolato carbonatico che prendono il
nome di stromatoliti (Fig. 3-23).
Fig. 3-21. Bora Bora. Da ‘0’ a ‘5’ gli ambienti sedimentari discussi nel testo.
3. 8
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Fig. 3-22
Fig. 3-23
Nella laguna dominano calcilutiti con bioturbazioni, calcilutiti/calcareniti a bioclasti
(bivalvi, gasteropodi, foraminiferi), calcilutiti/calciruditi ad oncoliti, accumuli di
alghe Dasycladacee (biocalcareniti e biocalciruditi ad alghe Dasycladacee), ecc., reefs
"secondari" (patch reefs, knobs ecc.). In Figura 3-24 esempio di calcilutite/calcirudite
a oncoliti, in Figura 3-25 biocalcirudite ad alghe Dasycladacee.
Fig. 2-24
Fig. 3-25
Nella porzione di laguna verso la barriera corallina e il mare aperto dominano le barre
costituite da accumuli di bioclasti e/o ooliti. Quando fossilizzano questi sedimenti
diventano bio-calcareniti (Fig. 3-26) e oo-calcareniti (Fig. 3-27).
3. 9
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Fig. 3-26
Fig. 3-27
Nella zona del reef (barriera corallina; Fig. 3-28) ad altissima energia dove frangono
le onde oceaniche dominano le biocostruzioni a coralli, spugne, briozoi, ecc., che
quando fossilizzano danno origine alle biolititi (Fig. 3-29).
Fig. 3-28
Fig. 3-29
Verso il mare aperto, oltre la barriera corallina, lungo la scarpata che collega la
barriera alla piana abissale, si deposita detrito di biocostruzioni smantellato
dall'azione meccanica delle onde oceaniche. Tale detrito carbonatico ha granulometria
decrescente dal reef verso la piana abissale (da calciruditi subito sotto il reef a
calcareniti fino a code fini calcilutitiche di torbide calcaree verso la piana abissale).
3. 10
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Fig. 3-30
In Figura 3-30 una calcirudite a brachiopodi e bioclasti di scarpata..
Nella piana abissale lontano dalla scarpata dominano le emipelagiti date dalla
decantazione al fondo di gusci di organismi planctonici che vivono nella zona fotica
soprastante. Le emipelagiti possono essere costituite da resti di organismi a guscio
siliceo (radiolari, diatomee) o carbonatico (nannofossili, foraminiferi planctonici).
Esse hanno granulometria lutitica, sono cioè delle calcilutiti (o radiolariti, diatomiti).
In Figura 3-30 la distribuzione delle emipelagiti negli oceani attuali.
Fig. 3-30
---FINE SEDIMENTI CARBONATICI PARTICELLARI--3. 11