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LE ROCCE SEDIMENTARIE – vs. 2005
LE ROCCE SEDIMENTARIE
Dispense delle esercitazioni di Geologia per Scienze Naturali, UNIMI,
versione 2005
Giovanni Muttoni
Dipartimento di Scienze della Terra, Via Mangiagalli 34, I-20133 Milano
DISPENSE DISPONIBILI IN RETE ALL’INDIRIZZO:
http://users.unimi.it/paleomag/Rocce/RocceEsercitazioni.html
PER OGNI INFORMAZIONE RIVOLGERSI A:
[email protected]
Milano, Primavera 2005
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LE ROCCE SEDIMENTARIE – vs. 2005
CAPITOLO 1
INTRODUZIONE
Le rocce sedimentarie si formano per accumulo di materiali di tipo diverso, ad opera
di agenti esogeni, in ambiente subaereo o subacqueo. Alcune rocce! sedimentarie
derivano dall'accumulo di fossili di organismi marini, altre sono!il risultato di
precipitazione chimica diretta di sostanze disciolte nell'acqua marina,! altre sono il
risultato dell'accumulo di frammenti erosi da rocce pre-esistenti.!
Nella foto qui sotto alcuni esempi di rocce sedimentarie, contenenti fossili (in alto a
sinistra), derivanti da precipitazione di veli di carbonato di calcio! (in alto a destra) e
date dall'accumulo di particelle anteriormente erose (in basso).
Il CICLO delle ROCCE - THE ROCK CYCLE
Le rocce sedimentarie si formano in conseguenza di processi geologici complessi
all'interno del CICLO DELLE ROCCE, illustrato qui sotto:
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James Hutton (1727–1797), the eminent 18th century gentleman farmer and founder
of modern geoscience, authored the concept of the rock cycle, which depicts the
interrelationships between igneous, sedimentary, and metamorphic rocks. The upper
part of the earth (mantle, crust and surface) can be envisioned as a giant recycling
machine; matter that makes up rocks is neither created nor destroyed, but is
redistributed and transformed from one rock type to another.
Nella figura qui sopra, una sezione verticale di un segmento di litosfera ove
avvengono i vari processi che portano alla formazione delle rocce, in particolare delle
rocce sedimentary.
Figure Explanation:
Magma is molten silicate material generated by melting deep within the Earth. High
temperatures are generated by radioactive decay and pressure is provided by the
overlying pile of rock. Crystallization forms bodies of crystalline intrusive igneous
rock as the magma! rises through the crust. Igneous extrusive rocks (volcanic rocks)
are formed if the!magma reaches the surface. Weathering is the process of
breakdown of rocks at the Earth's surface by the action of wind, rain and ice. Water,
wind and ice are also the agents of transportation for rock particles both in suspension
and solution. Deposition is the process of particles falling from suspension or being
precipitated from solution to form layers of sediments. As the sediments are buried
they are compacted and cemented. This process of lithification creates sedimentary
rocks. Metamorphism is the deep subsurface process by which sedimentary (and
igneous) rocks are changed by the action of temperature, pressure and fluids. New
minerals grow and a metamorphic rock is the product of the change. Melting of
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deeply buried rocks generates new magma and the cycle is complete. Hot material
rising in the Earth generates uplift which in turn promotes erosion so the cycle, driven
by radioactive heating, is self-sustaining for thousands of millions of years.
Per quanto visto sul ciclo delle rocce, risulta ovvio che la geologia delle rocce
sedimentarie è una disciplina complessa che presenta legami con altre discipline delle
Scienze della Terra quali la paleontologia, la petrologia e la tettonica.
ROCCE SEDIMENTARIE: PROCESSI E CLASSIFICAZIONE
Vediamo ora in maggior dettario il CICLO DELLE ROCCE SEDIMENTARIE.
Un deposito sedimentario è il risultato della disgregazione ad opera dei processi di
alterazione meteorica, fisici e chimici di rocce preesistenti di vario tipo (ignee,
metamorfiche o sedimentarie). I prodotti che derivano dai processi di alterazione
meteorica, trasportati come particelle solide o in soluzione, vengono ridistribuiti da
correnti e onde. I frammenti detritici vanno a costituire i sedimenti terrigeni. Parte
sel materiale in soluzione, estratto dall'acqua marina da organismi che lo utilizzano
per le proprie parti scheletriche è all'origine dei depositi organogeni. La
precipitazione diretta di materiali in soluzione dà, infine, origine ai depositi di
precipitazione chimica. I materiali sono continuamente rimossi dall'erosione e dagli
agenti di trasporto da porzioni di crosta in sollevamento verso porzioni in subsidenza.
Qui il materiale si accumula, viene seppellito e tramutato in roccia dalla diagenesi.
Il seguente diagramma riassume i processi di formazione delle rocce sedimentarie:
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Il primo passo per formare una roccia terrigena (vedere parte sinistra del diagramma
qui sopra) è la disgregazione (erosione) della roccia madre. Le forze fisiche di
disgregazione possono essere:
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Il ghiaccio, in ambienti artici e subartici e a latitudini temperate ad alta quota.
*
Le variazioni diurne di temperatura, che creano fenomeni di espansione e
contrazione delle rocce. Ad esempio nelle aree desertiche in cui l'escursione termica
diurna è molto ampia.
*
L'aumento in volume della roccia per il rilascio di pressione che
accompagna l'erosione degli strati sovrastanti.
*
I fattori biologici, ad esempio licheni e vermi scavatori la cui azione puo'
contribuire a disgregare la roccia
Tali forze fisiche aumentano la superficie dei minerali contenuti nelle rocce ignee e
metamorfiche esposta agli agenti chimici (meteorici), accellerando il processo di
alterazione della roccia.
Una volta disgregati, i frammenti di roccia vengono trasportati. Gli agenti di
trasporto possono avere differente densità, velocità e durata. Questi parametri
influenzano la composizione mineralogica e la selezione del sedimento finale, e la
forma e arrotondamento delle particelle costituenti. Gli agenti di trasporto sono (1)
l'acqua, (2) le correnti di densità, (3) il ghiaccio e (4) il vento. Quantità e dimensioni
delle particelle trasportate dall'acqua dipendono dalla portata e velocità della corrente.
Le particelle sono trasportate per soluzione, sospensione, trascinamento, saltazione e
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rotolamento. Il vento trasporta sedimenti fini e ben selezionati, ad esempio sabbie di
dune. Ogni mezzo di trasporto imprime sulla superficie delle particelle trasportate un
suo marchio caratteristico (visibile al microscopio SEM) per il diverso modo di
cozzare tra loro delle particelle stesse.
Dopo il trasporto, le particelle vengono accumulate; avvienecioé la sedimentazione,
causata dal superamento da parte della forza di gravità delle forze tangenziali agenti
durante i processi di trasporto. Per le rocce sedimentarie di precipitazione chimica
diretta, ad esempio gesso e sale, le fasi di erosione e trasporto NON si verificano cosi' pure per certi calcari biogenici.
In seguito alla sedimentazione, avviene la diagenesi, che comprende quell'insieme di
processi chimici e fisici che portano alla litificazione del sedimento dopo il
seppellimento. Esistono diversi tipi di diagenesi.
*
Sindiagenesi: avviene quasi contemporaneamente alla deposizione.
*
Anadiagenesi: diagenesi propriamente detta in cui avvengono vari processi,
tra cui compattazione (riduzione di porosità), cementazione, autigenesi (formazione in
posto di nuovi minerali), differenziazione, ricristallizzazione, soluzione intrastratale
(stiloliti), metasomatosi (scambio di ioni).
*
Epidiagenesi: alterazione a contatto con l'aria in seguito ad emersione.
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Anchimetamorfismo: precede il metamorfismo vero e proprio. Comprende i
cambiamenti che si verificano a temperature tra 150 e 400°C.
I processi diagenetici possono cambiare la composizione e la tessitura del sedimento.
Inotre hanno un impatto fondamentale sulla porosità e la permeabilità di un
sedimento, tanté che lo studio della diagenesi è molto importante per l'industria
petrolifera.
---FINE INTRO---
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