CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE SEDIMENTARIE

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1 CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE SEDIMENTARIE Le rocce sedimentarie, dal punto di vista compositivo, sono costituite fondamentalmente da tre componenti presenti in quasi tutte le proporzioni: - componenti terrigeni: generati dalla disgregazione e frammentazione di rocce preesistenti generalmente esposte in un area continentale (granuli di quarzo e feldspato, minerali pesanti, lamelle di mica, minerali argillosi, frammenti di calcare e selce, ecc...); - componenti allochimici: generati per precipitazione chimica o secrezione organica (gusci interi o in frammenti, ooliti, granuli di glauconite, cristalli di aragonite, di gesso, ecc...); - componenti ortochimici: veri e propri precipitati chimici (minerali evaporitici, cementi, concrezioni, minerali di sostituzione, ecc...). 1

2 Le rocce sedimentarie, dal punto di vista sedimentologico, possono essere suddivise in quattro gruppi principali: - rocce a tessitura particellare o granulari: sono costituite da elementi singoli e separati che subiscono trasporto e vengono accumulati (rocce terrigene o epiclastiche: conglomerati, arenarie, argille; rocce piroclastiche: tufi, ialoclastiti; rocce allochimiche: molti calcari, certi depositi evaporitici o silicei) sistema poroso; - rocce a tessitura cristallina: derivano essenzialmente da processi chimici (salgemma, anidrite, certi calcari concrezionati, molte dolomie epigenetiche, ecc...) non esiste un sistema di pori; - rocce biocostruite: sono accresciute in situ fabbricate interamente da organismi (alghe, coralli, briozoi) estremamente porose; - rocce residuali: si formano in situ per degradazione o decomposizione di materiali preesistenti (suoli, carbone, ecc...) possono essere porose. 2

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4 COMPONENTI TESSITURALI Il 90% dei sedimenti appartiene al gruppo con tessitura particellare: L impalcatura granulare (granuli), il fango detritico (matrice) ed i precipitati chimici (cemento) sono gli elementi portanti di molte rocce sedimentarie. 4

5 IMPALCATURA Può essere costituita da particelle di natura clastica o da particelle derivanti dalla frammentazione di strutture organiche o infine da rocce biocostruite, accresciutesi in situ, mediante secrezione biochimica di carbonato di Ca. Sistema di pori può anche essere di origine secondaria (dissoluzione selettiva) MATRICE Definita in rapporto al ruolo dell intelaiatura granulare. Rocce carbonatiche fango carbonatico (micrite); Rocce terrigene silt (limo) e argilla. Può riempire totalmente o parzialmente il sistema di pori. Se la matrice diventa il componente principale della roccia e i granuli presenti non sono in contatto tra di loro roccia fango-sostenuta. CEMENTO Precipitato chimico che occlude parzialmente o del tutto le cavità: - Rocce carbonatiche calcite, più raramente dolomite; - Rocce terrigene calcite, quarzo; - Altri tipi di cemento minerali evaporitici (gesso, anidrite, sale). 5

6 ROCCE SILICOCLASTICHE Le rocce terrigene silicoclastiche vengono distinte in base alla dimensione dei granuli. 6

7 SCALA GRANULOMETRICA Nel 1898 Udden propose una scala dimensionale in progressione geometrica di ragione 2 che partiva dal valore di 1 mm (quindi i limiti delle classi erano 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, ecc...). La scala è stata modificata da Wentworth (1922) ed è tuttora in uso. 7

8 CONGLOMERATI E BRECCE Conglomerato ghiaia cementata (accumulo consolidato di ciottoli più o meno arrotondati); Breccia Roccia sedimentaria formata da ciottoli o frammenti litici più o meno spigolosi. L origine è varia: può infatti formarsi per deposizione dopo breve trasporto, in situ, o per fenomeni di carattere tettonico. Brecce di collasso Sono il risultato di collassi o sprofondamenti di strati rocciosi a causa della rimozione di materiali altamente solubili ad essi associati. 8

9 CLASSIFICAZIONE DEI CONGLOMERATI E DELLE BRECCE I conglomerati e le brecce si possono dividere in extraformazionali (extrabacinali) ed intraformazionali (intrabacinali). In base all intelaiatura, si possono suddividere in: - ortoconglomerati impalcatura clasto-sostenuta; - paraconglomerati matrice dominante di materiale fine in cui i clasti maggiori sono flottanti. In base alla composizione si possono suddividere in: - oligomittici costituiti da ciottoli con litologia uniforme, materiali molto resistenti: selce, quarziti, quarzo filoniano; - polimittici costituiti da una notevole varietà di tipi litologici; esempio: tilloidi, diamictiti, pebbly mudstone e megabrecce) 9

10 ARENITI Arenite Sedimenti particellari aventi la taglia della sabbia (2-1/16 mm) A seconda della provenienza si possono distinguere: - areniti intrabacinali si formano all interno dello stesso bacino; - areniti extrabacinali derivano dall erosione di rocce preesistenti al di fuori del bacino di deposizione. 10

11 ARENARIE Criteri classificativi fondamentali: maturità tessiturale e composizionale. I tre componenti più comuni (quarzo, feldspati e frammenti di roccia) formano la base della classificazione composizionale che si può rappresentare in un diagramma triangolare. Qtz > 95% Kfs prevalenti e qtz < 75% Frammenti litici prevalenti quarzareniti arcosi litareniti 11

12 MATRICE DELLE ARENARIE Le arenarie non sono sempre delle areniti pulite, cioè sedimenti costituiti da una impalcatura granulare; esiste una apprezzabile percentuale di silt o argilla come matrice interstiziale. La matrice non è sempre connessa a meccanismi deposizionali primari, ma può essere il risultato di processi postdeposizionali o diagenetici. 12

13 SCHEMA CLASSIFICATIVO DELLE GROVACCHE 13

14 ROCCE CARBONATICHE Rappresentano il 20-25% delle rocce sedimentarie, si trovano in tutti i continenti ed in orizzonti stratigrafici che vanno dal Precambrico al Quaternario recente. Differenze rispetto alle altre rocce. - stretta connessione con il mondo biologico; - produzione e deposizioni locali; - diagenesi precoce, continua e penetrante. 14

15 COMPOSIZIONE DELLE ROCCE CARBONATICHE I più importanti minerali che compongono i sedimenti carbonatici sono: - calcite; - aragonite; - dolomite. 15

16 CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE CARBONATICHE SCALA GRANULOMETRICA È doppia poiché tiene conto del fatto che le rocce carbonatiche siano costituite sia da particelle trasportate fisicamente (classe a tessitura particellare) sia da mosaici cristallini derivanti da precipitazione chimica diretta o da modificazioni diagenetiche tardive (mosaici neomorfici). Suddivisione dei sedimenti granulari (Grabau) in tre classi principali: - ruditi calciruditi doloruditi - areniti calcareniti doloareniti - lutiti calcilutiti dololutiti 16

17 Scala granulometrica dei carbonati Micrite precipitato ortochimico avente dimensioni granulometriche massime di 4 micron. 17

18 CLASSIFICAZIONE DI FOLK Si basa sulla constatazione che le rocce carbonatiche sono costituite da tre componenti: - gli allochimici (grani, particelle, ooliti, intraclasti, peloidi); - la matrice (micrite); - il cemento (calcite spatica). Gli allochimici vengono identificati da una abbreviazione. bio grani scheletrici oo ooliti pel peloidi intra intraclasti sono i prefissi della roccia seguiti da micrite (matrice) o sparite (cemento). 18

19 CLASSIFICAZIONE DI DUNHAM È quella più usata sia nel campo accademico che in quello industriale. La distinzione è fatta in base all originaria tessitura deposizionale. Dunham fa una distinzione tra i carbonati grano-sostenuti (particelle o grani in contatto tra loro), e quelli fango-sostenuti (i grani sono dispersi e flottanti nella matrice di fango carbonatico). 19

20 Mudstone micriti pure o al massimo con rari e piccoli granuletti sparsi; Wackestone le particelle costituiscono più del 10% della roccia, sono disperse nella matrice; Packstone tra i grani esiste una certa percentuale di micrite; Grainstone non esiste matrice, e quindi è precipitato il cemento; Boundstone rocce bio-costruite o accresciutesi in situ; Carbonati cristallini 20

21 DOLOMIE Dolomia: roccia composta prevalentemente dal minerale dolomite CaMg(CO 3 ) 2. POROSITÀ Dolomie molto più porose dei calcari (la maggior parte del petrolio estratto dalle rocce carbonatiche proviene dalle dolomie) poichè il processo di dolomitizzazione porta ad una riduzione di volume del 12-13%. Densità > 12-13% rispetto alla calcite. Tuttavia secondo Michard (1969) durante il processo di dolomitizzazione non si ha uno sviluppo significativo di porosità. Egli mette l accento sulla lisciviazione selettiva in dolomie calcitizzate e sulla fratturazione. Le dolomie sono rocce molto fragili che, sottoposte a sforzi tettonici, non tendono a deformarsi plasticamente o a ricristallizzare come i calcari, ma a fratturarsi, anche assai minutamente. 21

22 EVAPORITI Evaporiti: depositi salini che si formano per precipitazione diretta, da soluzioni concentrate, dette salamoie (brine). Più comuni ed importanti sali minerali conosciuti nelle evaporiti: - gesso (CaSO 4-2H 2 O); - anidrite (CaSO 4 ); - salgemma (NaCl). In base alla composizione chimica, i minerali evaporitici si dividono in cinque gruppi: - cloruri; - solfati; - carbonati; - nitrati; - borati. Evaporiti importanti economicamente sia per il loro valore commerciale, sia perchè sono spesso associate a giacimenti di petrolio, gas e solfuri. 22

23 SEDIMENTI SILICEI Sono composti essenzialmente da SiO 2 biogenica (ad es. spugne, diatomee e radiolari organismi che hanno l intero scheletro o parti di esso costituito da silice). diatomiti o farine fossili: rocce silicee bianche o giallognole leggerissime, porose e friabili, formate essenzialmente da diatomee e radiolari; tripoli: roccia costituita dall alternanza di livelli diatomitici e strati marnoso calcarei (formazione ben conosciuta in Italia meridionale ed in Africa). Le rocce silicee vere e proprie sono molto dure, compatte, tenaci e sono costituite da selce. Selce: roccia molto fine, composta da microquarzo (cristalli di pochi micron) e megaquarzo (cristalli fino a 500 micron). 23

24 La selce si può presentare: - sotto forma di segregazioni nodulari e lentiformi in rocce carbonatiche; - come deposito stratificato. SELCI STRATIFICATE Variamente denominate: - radiolariti; - diaspri (rossi per le inclusioni ematitiche); - ftaniti (grige o nere per la materia organica inclusa); - novaculite (molto pura e bianca a causa del relativamente alto contenuto di acqua extracristallina circa 1%); - porcellanite (tessitura e frattura porcellanacee per la presenza di impurità argillose e calcaree); - opale (silice amorfa) 24

25 SEDIMENTI FERRO-MANGANESIFERI Rocce sedimentarie con contenuto in ossidi o silicati di ferro > 15% rocce ferrifere (costituiscono i più grandi giacimenti di Fe esistenti sulla Terra). Due gruppi di rocce ferrifere: - banded iron formations (BIF): Precambriano, dette taconiti, potenti alternanze di rocce ferrifere e selci stratiformi; - ironstones: Fanerozoico, normali sedimenti ferriferi, di spessore ed estensione limitata, generalmente oolitici. 25

26 NODULI ED INCROSTAZIONI Fe- Mn Noduli e incrostazioni ferro-manganesifere sono estremamente abbondanti sui fondali oceanici con tasso di sedimentazione molto basso o spazzati da forti correnti marine (fianchi di rilievi sottomarini, seamounts, guyot, piane abissali). Sono costituiti da goethite e ossidi di Mn; particolarmente interessanti per l elevato contenuto in metalli quali Co, Ni, Cu, Cr, V, Zn. Tuttavia ancora di difficile sfruttamento economico. Tipici dei cosiddetti hardground giurassici e cretacei facies pelagiche condensate; Es: associati al Rosso Ammonitico e alla Scaglia Rossa cretacea. 26

27 DEPOSITI FOSFATICI I sedimenti fosfatici (fosforiti) costituiscono materie prime di estrema importanza per l industria chimica e dei fertilizzanti. Sono prevalentemente composte da fluoroapatite carbonatica: Ca 10 (PO 4,CO 3 ) 6 F 2-3. Il fosforo ha origine da resti di ossa e cartilagini di pesci e crostacei morti in massa, e liberato mediante ossidazione o azione di batteri. Un altra sorgente di depositi fosfatici è costituita dal guano degli uccelli. 27