STRATIGRAFIA SEQUENZIALE STRATIGRAFIA SEQUENZIALE

Transcript

1 STRATIGRAFIA SEQUENZIALE La stratigrafia sequenziale è considerata una delle più importanti discipline di sintesi della geologia del sedimentario, poiché cerca di spiegare l architettura deposizionale dei sedimenti a scala del bacino in base alle variazioni del livello del mare ed alla subsidenza tettonica. STRATIGRAFIA SEQUENZIALE è l analisi delle successioni sedimentarie in termini di sequenze deposizionali. La sequenza deposizionale è l unità fondamentale di questa disciplina Altre unità base di rango inferiore sono rispettivamente i systems tract e le parasequenze

2 STRATIGRAFIA SEQUENZIALE SEQUENZA DEPOSIZIONALE Vail et al. 1977: corpo sedimentario complesso, costituito da più formazioni e/o sistemi deposizionali (system tract), sviluppatosi in virtuale continuità di sedimentazione su spessori compresi dalle decine sino alle migliaia di metri e delimitato verticalmente da due superfici di discontinuità e dalle corrispondenti superfici di continuità esistenti nel bacino. Tucker, 2010: le sequenze deposizionali sono successioni di strati geneticamente legati tra loro, delimitate da superfici di discordanza (e dalle corrispondenti superfici di continuità bacinale).

3 La Stratigrafia sequenziale nasce dapprima per interpretare i profili sismici (Sismostratigrafia o Stratigrafia sismica); il concetto di sequenza deposizionale è perciò sostanzialmente basato su dati forniti dalla sismica a riflessione. L espressione sismica di una sequenza deposizionale è una sequenza sismica. Risoluzione sismica a riflessione max.: qualche decina di metri. Le riflessioni sismiche non individuano strati ma gruppi o pacchi di strati. Le riflessioni sismiche forniscono la geometria stratificazione a grande scala. La sismica a riflessione permette di sviluppare modelli stratigrafici che servono da traccia o ipotesi di lavoro per analisi di superficie Le superfici fisiche che causano riflessioni sismiche sono superfici di contrasto densità-velocità sviluppate parallelamente a: - superfici stratali: la riflessione sismica assume il significato di una linea tempo (orizzonte sismico) - superfici di discordanza: la riflessione sismica assume significato cronologico (separa strati recenti da vecchi).

4 Il tempo geologico può esser registrato in strati troppo sottili per avere un espressione sul profilo sismico: spesso unconformities o discontinuità non sono altro che il risultato del limitato potere di risoluzione sismica da Bosellini et al., 1989

5 Visualizzazione dei concetti fondamentali relativi alle sequenze deposizionali Limiti di sequenza

6 Le sequenze deposizionali (margini passivi maturi) sono separate da 2 tipi principali di discontinuità stratigrafica che si formano durante i periodi di stazionamento basso del livello marino (Low Stand) 2 differenti limiti di sequenza

7 Limiti di sequenza di di tipo 1 Rapida caduta del livello relativo del mare al disotto del margine di piattaforma, che perciò emerge (tasso subsidenza < tasso caduta livello relativo mare) discontinuità assume marcato carattere erosivo, sia subaereo che sottomarino durante abbassamento e periodo di stazionamento basso del livello del mare (Low Stand) aree costiere e di piattaforma (emerse) vengono incise ed erose da corsi d acqua si generano depositi di stazionamento basso (Low Stand System Tract) (conoidi sottomarine/depositi torbiditici bacinali) relazione geometrica tra depositi bacinali suborrizontali e sedimenti di scarpata a cui si appoggiano: onlap marino

8 SEDIMENTAZIONE ASSOCIATA ALLA GENESI DEL LIMITE DI SEQUENZE DI TIPO T 1

9 Limiti di sequenza di tipo 2 Caduta relativamente lenta del livello relativo del mare tale che il margine non emerge (tasso subsidenza > tasso caduta livello relativo mare) discontinuità assume carattere erosivo meno prominente, solo subaereo durante abbassamento e periodo di stazionamento basso del livello del mare (Low Stand) solo aree di piattaforma più interna (emerse) vengono erose non si generano depositi di stazionamento basso

10 CONFRONTO TRA LE CARATTERISTICHE DEI LIMITI DI SEQUENZA DI TIPI 1 e di TIPO 2 da Bosellini et al., 1989

11

12 Tettonica, subsidenza, eustatismo e apporto sedimentario controllano le caratteristiche e le relazioni laterali e verticali dei sistemi deposizionali che costituiscono la sequenza. Bosellini, 1991 L'eustatismo e la tettonica (Jervey, 1998) controllano lo spazio disponibile per l'accumulo dei sedimenti o accomodamento (accommodation); gli stessi inoltre interagiscono con il clima per influire sugli apporti sedimentari e colmare in quantità variabile l accomodamento. Coe, 2003

13 Ordini dei cicli di variazione relativa del livello marino e la loro durata in milioni di anni Ma (tratto da Bosellini, 1991) (da Tucker, 2010)

14 GERARCHIA NELLA STRATIGRAFIA SEQUENZIALE SEQUENZA DEPOSIZIONALE SYSTEMS TRACT (Unità fondamentale della Stratigrafia sequenziale) SISTEMI DEPOSIZIONALI ELEMENTI DEPOSIZIONALI ASSOCIAZIONI DI FACIES FACIES Parasequenza: unità elementare corrispondente ad una successione relativamente continua di strati geneticamente legati tra loro, delimitata da superfici di ingressione marina e dalle loro superfici correlative (sono equivalenti a cicli o sequenze di facies). Si sviluppano alla scala di Ka Systems tract: insieme di parasequenze. Si sviluppano alla scala 0,5 1 Ma Sequenza deposizionale: insieme di systems tract. Si sviluppano alla scala 1 10 Ma

15 SYSTEMS TRACT Una sequenza deposizionale è il prodotto sedimentario corrispondente ad un ciclo di variazione relativa del livello del mare ovvero degli onlap costieri. Durante ogni ciclo di variazione si sviluppano diversi GRUPPI DI SISTEMI DEPOSIZIONALI ovvero SYSTEMS TRACT, ciascuno caratteristico di un tratto specifico del ciclo stesso. La sovrapposizione dei diversi systems tract determina l organizzazione interna delle sequenze. SYSTEMS TRACT : unione di sistemi deposizionali contemporanei, dove un sistema deposizionale è un insieme tridimensionale di litofacies, legate geneticamente da un processo e ambiente attivo (moderno) o dedotto (antico). (Brown & Fischer, 1977) SEQUENZA DEPOSIZIONALE SYSTEMS TRACT HST TST LST SMST

16 SYSTEMS TRACT Al di sopra di un limite di sequenza di tipo 1 si sviluppa: Apparato o sistema deposizionale di Stazionamento Basso - Low stand Systems Tract LST Apparato o sistema deposizionale Trasgressivo - Transgressive Systems Tract TST Apparato o sistema deposizionale di Stazionamento Alto - High stand Systems Tract HST Al di sopra di un limite di sequenza di tipo 2 si sviluppa: Apparato o sistema di margine di piattaforma - Shelf Margine Systems Tract SMST Apparato o sistema deposizionale Trasgressivo - Transgressive Systems Tract TST Apparato o sistema deposizionale di Stazionamento Alto - High stand Systems Tract HST Superficie di prima inondazione - First Flooding Surface FFS: limite tra LST e TST Superficie di massima ingressione - Surface of Maximum Flooding SMF: limite superiore del TST spesso associata a successione condensata ---- Le parti distali del TST e del soprastante HST è caratterizzata dalla genesi di una successione condensata. Questa funge da superficie di downlap, in quanto ricoperta da depositi con rapporti geometrici del tipo appena citato. Alla base della successione condensata può invece esserci apparente troncatura.

17 ELEMENTI e GEOMETRIE DI UNA SEQUENZA DEPOSIZIONALE IDEALE da Christie Blick, 1991

18 Principali discontinuità geometriche e stratigrafiche associate ad una sequenza deposizionale onale

19 HIGH STAND SYSTEMS TRACT (1) Posamentier et al., 1988

20 Basin Floor Fan LOW STAND SYSTEMS TRACT (BFF) BFF: si forma durante l'abbassamento relativo del livello del mare Posamentier et al., 1988

21 Incised Valley Fill LOW STAND SYSTEMS TRACT (LSW, IVF) LSW: si deposita durante le prime fasi di risalita relativa del livello marino Posamentier et al., 1988

22 TRANSGRESSIVE SYSTEMS TRACT Posamentier et al., 1988

23 HIGH STAND SYSTEMS TRACT (2) Posamentier et al., 1988

24 SHELF MARGIN SYSTEMS TRACT Posamentier et al., 1988

25

26 da Bosellini et al., 1989

27 da Bosellini et al., 1989

28 Discordanza di tipo 1 Discordanza di tipo 2

29 SEQUENZE DEPOSIZIONALI: IL SISTEMA CARBONATICO

30 ALCUNE PRECISAZIONI: IL SISTEMA SILICOCLASTICO e IL SISTEMA CARBONATICO Le assunzioni derivate dal modello della stratigrafia sequenziale classica basato su successioni silicoclastiche (slide precedenti), non si adattano a successioni carbonatiche, poiché: il sedimento non è di origine extrabacinale, ma prodotto in situ nel bacino. la produttività dei carbonati è influenzata da vari fattori (tra cui luce, temperatura, nutrienti). nel sistema silicoclastico l aggradazione è governata essenzialmente dalla quantità di sedimento introdotto, che si può deporre fino a livello del mare partendo da qualsiasi profondità. nel sistema carbonatico i sedimenti, essendo di origine prevalentemente biogenica, possono raggiungere il livello del mare solo se il margine della piattaforma carbonatica (shelf margin) rimane all interno della zona fotica. Inoltre, il potenziale di crescita è differente nelle varie zone della piattaforma carbonatica, essendo più elevato in corrispondenza del margine biocostruito e minore nella laguna o in altre zone. Infine, se il sistema silicoclastico è governato da processi fisici costanti, estendibili a tutto il passato geologico, i sistemi deposizionali carbonatici risultano profondamente influenzati dall evoluzione dagli organismi biocostruttori

31 DISTRIBUZIONE TIPICA DEI VARI TIPI DI SEDIMENTI CARBONATICI NELL AMBITO DI UNA SEQUENZA DEPOSIZIONALE E DEI SYSTEMS TRACT CHE LA COMPONGONO da Bosellini et al., 1989

32 Handford & Loucks, 1993

33 Handford & Loucks, 1993

34 da Bosellini, 1991

35 HIGHSTAND e LOWSTAND Diversamente da quelli silicoclastici, i sistemi carbonatici sono caratterizzati da massima produttività durante le fasi di stazionamento alto, dovuta alla maggiore estensione della fascia superficiale di massima produttività (fase di highstand shedding). Quindi, durante tale fase la piattaforma carbonatica produce materiale in eccesso rispetto a subsidenza e innalzamento eustatico, eccesso che si traduce in geometrie di aggradazione e progradazione, con trasporto di carbonati in acque profonde. da Handford & Loucks, 1993 Il modello di highstand shedding non risulta applicabile alle rampe, che sono prive di una parte superiore piatta (flat top), poiché in queste non si individua una zona a più elevata produttività, che decresce progressivamente con la minore penetrazione della luce

36 HIGHSTAND e LOWSTAND (carbonati) (Sequenza di tipo 1) da Bosellini et al., 1989

37 Durante la fase di stazionamento basso la produttività di materiale carbonatico è fortemente (se non totalmente) interrotta; l erosione della piattaforma carbonatica è inoltre molto limitata, in quanto prevalgono i processi di dissoluzione chimica e di cementazione.

38 Piattaforma carbonatica bordata

39 LIMITI DI SEQUENZA DI TIPO 1 e DI TIPO 2 da Bosellini et al., 1989

40 LOWSTAND SYSTEM TRACT (carbonati) Durante la fase di lowstand la produttività di materiale carbonatico è interrotta e l erosione della piattaforma carbonatica è comunque molto limitata (poiché prevalgono processi di dissoluzione chimica e cementazione). LOW STAND PRONUNCIATO (Sequenza di tipo 1) LOW STAND POCO PRONUNCIATO (Sequenza di tipo 2) da Bosellini et al., 1989 Depositi carbonatici di lowstand consistono fondamentalmente di prodotti patologici generati cioè da processi distruttivi dei margini (megabrecce, torbiditi bioclastiche grossolane) ridepositati sui fianchi o alla base delle scarpate (A), ma possono anche essere sedimenti di alta energia (leggermente aggradanti e progradanti) accumulati sul margine inferiore della piattaforma (B).

41 TRASGRESSIVE SYSTEMS TRACT e HIGHSTAND SYSTEMS TRACT (carbonati) TST HST Gli HST carbonatici sono caratterizzati tipicamente da uno stile aggradante negli stadi iniziali e solo successivamente da geometrie e caratteri progradazionali via via più pronunciati (rallentamento della subsidenza o dell innalzamento eustatico).

42 AGGRADAZIONE e PROGRADAZIONE da Bosellini et al., 1989 da Bosellini et al., 1989