Successioni concordanti e discordanti, continue e discontinue

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1 LAUREA TRIENNALE IN GEOLOGIA E RISORSE NATURALI Successioni concordanti e discordanti, continue e discontinue Modificato da F. Podda; 2015

2 SUCCESSIONI CONCORDANTI E DISCORDANTI Dal punto di vista puramente geometrico due unità stratigrafiche possono avere, lungo le superfici limite, rapporti reciproci di concordanza o di discordanza. Si definisce come concordante la successione verticale di due unità che abbiano strati tra loro paralleli, orizzontali o inclinati che siano. Si definisce invece come discordante la successione che mostri un non parallelismo tra gli strati, con angoli più o meno accentuati. Nella figura a destra possono essere osservati quattro casi di rapporti angolari. I principali tipi di relazioni angolari che si osservano tra successioni di strati (da Bosellini et al., 1989, ispirato a Vail et al., 1977)

3 SIGNIFICATO TEMPORALE DEI LIMITI STRATIGRAFICI Successioni continue e discontinue I contatti litologici graduali esprimono una continuità di sedimentazione; quelli netti invece possono riflettere sia situazioni di continuità, sia interruzioni più o meno lunghe nella deposizione. Un contatto di tipo erosivo comporta implicitamente una discontinuità temporale dal momento che, in ogni caso, una parte dell unità sottostante è stata rimossa per erosione. Una discontinuità temporale acquista significato di discontinuità stratigrafica quando rappresenta un intervallo di tempo significativo alla scala geologica e quindi esprimibile in termini geocronologici e cronostratigrafici. In presenza di una discontinuità stratigrafica la successione sarà discontinua. Le discontinuità stratigrafiche possono avere carattere locale, regionale o globale e quindi avranno un rango di importanza crescente: rispettivamente si parlerà quindi di discontinuità di III (e IV), II e I ordine. Le discontinuità possono svilupparsi in successioni interamente marine, continentali o miste.

4 Il tempo geologico non rappresentato da sedimento lungo una superficie di discontinuità stratigrafica è definito come LACUNA STRATIGRAFICA. In essa si possono riconoscere due componenti: 1)lo hiatus deposizionale: è il tempo non materializzato da sedimento per non deposizione ed è quindi esprimibile in termini geocronologici. 2)la vacuità erosiva: è il volume di roccia, espresso in termini cronostratigrafici, che, originariamente presente, è stato successivamente rimosso dall erosione. La lacuna stratigrafica è quindi esprimibile come il risultato di non deposizione, di erosione o della combinazione dei due processi. Una discontinuità temporale associata ad una superficie limite è definita come diastema quando la lacuna sia insignificante e si traduce in momentanei arresti nella sedimentazione.

5 Lacuna stratigrafica: mancata sedimentazione o erosione? Per mancata deposizione o per erosione Per erosione

6 Ma dove si sviluppano preferenzialmente le discontinuità e le discordanze stratigrafiche? Lungo i margini dei bacini sedimentari, tra il bordo esterno della piattaforma e le zone di piana costiera ed alluvionale. Infatti, in un bacino sedimentario, spostandoci dalle zone di depocentro verso margini o bordi del bacino, si può andare evidenziando una discordanza stratigrafica angolare dovuta al processo di on-lap. Le discordanze di questo tipo saranno quindi maggiormente evidenti nelle zone di margine piuttosto che in aree bacinali, dove la discordanza si può trasformare in una concordanza. Superficie di discontinuità stratigrafica che passa verso destra ad una successione temporalmente continua. Lo schema mostra le relazioni tra continuità e discontinuità, concordanza e discordanza tra successioni di strati che vengono a contatto fra loro.

7 Tipi di discontinuità e discordanze stratigrafiche Teniamo sempre distinto il termine di discontinuità stratigrafica (termine temporale) dal termine di discordanza stratigrafica (termine geometrico). Unconformity: è il termine in inglese per indicare, in senso generico, una discontinuità e/o una discordanza stratigrafica, e cioè una superficie di separazione tra 2 unità litologiche in cui è avvenuta una interruzione significativa nella sedimentazione e/o erosione. Vi sono 4 tipi principali di unconformity: 1. discordanza basale (nonconformity): la successione sedimentaria indisturbata ricopre il basamento metamorfico cristallino (deformato); 2. disconformità (disconformity): è riservato a discontinuità stratigrafiche prodottesi attraverso erosione subaerea, spesso non accompagnata da deformazione tettonica, di rocce emerse a seguito di abbassamenti del livello marino; 3. paraconcordanza (paraconformity): è riservato a successioni geometricamente concordanti ma discontinue; non c è stata emersione, né piegamento, né erosione, ma solo una stasi nella sedimentazione. 4. discordanza angolare (angular unconformity): si usa quando l interruzione nella sedimentazione sia stata preceduta da deformazione tettonica ed erosione sub-aerea; gli strati sottostanti sono quindi variamente inclinati.

8 1 nonconformity 4 angular unconformity 2 disconformity 3 paraconformity

9 Principali tipi di discontinuità stratigrafiche e loro relazioni angolari (da Bosellini et al., 1989) concordanti discordanti NB: Le discontinuità sono originate o da eventi orogenetici o da variazioni eustatiche del livello del mare

10 DISCORDANZA ANGOLARE (angular unconformity) Una discordanza angolare evidenzia un gap significativo in una successione geologica. sedimentazione Viene detta discordanza angolare una discontinuità in corrispondenza della quale i piani di stratificazione delle unità sottostanti e soprastanti formano un angolo gli uni rispetto agli altri, indicando deformazione tettonica prima dell erosione oppure un onlap molto marcato. deformazione erosione TEMPO1 I sedimenti si accumulano in strati successivi sul fondo del mare. TEMPO3 L erosione produce man mano uno spianamento, asportando completi livelli o parte di essi, lasciando una superficie irregolare. Nuova sedimentazione TEMPO2 Successivamente la tettonica orogenica produce un sollevamento, il piegamento e la deformazione degli strati. TEMPO4 La subsidenza riporta il bacino sotto il mare e permette la deposizione di nuovi sedimenti sulla superficie di erosione. La superficie tra gli strati piegati e quelli orizzontali è una discordanza angolare.

11 LA GRANDE DISCORDANZA DI HUTTON Questa evidenza fu notata da Hutton (la sua Theory of the Earth è del 1785) che, per primo, la interpretò come una prova fondamentale per la scansione temporale degli eventi geologici. Le Old red sandstones (Devoniano) si appoggiano in modo indeformato sugli strati piegati dall orogenesi Caledoniana. La celebre discordanza angolare di Siccar Point, in Scozia.

12 Le discordanze nella successione del Grand Canyon

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14 angular unconformity

15 Caso molto evidente di discordanza angolare Photo A. Ronchi Discordanza angolare tra Permiano e Giurassico (Bacino di Perdasdefogu, Sardegna SE)

16 Photo A. Ronchi La discordanza angolare C2, presso Carlyn Canyon, Nevada

17 DISCONFORMITA (disconformity) Una disconformità (disconformity) si ha quando l erosione subaerea (ad esempio dovuta alla caduta del livello del mare) spesso non accompagnata da deformazione tettonica, produce una vacuità erosiva tra strati sedimentari paralleli (successione concordante discontinua). Non è sempre facile da individuare, soprattutto se non si ha un marcato stacco litologico tra le unità sedimentarie sottostanti e soprastanti. La troncatura erosiva (foto) può ad esempio essere confusa con una semplice struttura canalizzata.

18 PARACONCORDANZA o PARACONFORMITA (paraconformity): E una discontinuità tra successioni geometricamente concordanti. E rappresentata da una superficie non sempre facile da identificare sul terreno, nella quale non è riconoscibile alcuna erosione o nella quale il contatto è una semplice superficie di strato o nella quale gli strati al di sopra e al di sotto della paraconformità sono paralleli. E generalmente il prodotto di una nondeposizione (hiatus deposizionale) piuttosto che di erosione (vacuità erosiva). Una paraconcordanza all interno di rocce aventi la stessa litologia è particolarmente difficile da riconoscere. 3. paraconcordanza (paraconformity): è riservato a successioni geometricamente concordanti ma discontinue; non c è stata emersione, né piegamento, né erosione, ma solo una stasi nella sedimentazione. Nella foto, caso più semplice, si osserva una paraconcordanza tra sedimenti molto differenti per colore, granulometria e composizione. Paraconcordanza tra la Formazione di Saint Mandrier (Permiano medio) e la Poudingue de Port-Issol (Triassico inferiore) (Bau-Rouge, Toulon, Provenza) Photo A. Ronchi

19 Cosa ci può indicare la presenza di una paraconformity in una successione composta tutta dalla stessa litologia?? Fig. 5: Occurrence of benthic foraminifers from locality 4 and locality 1 of Teichert et al. (1973), according to D. Altiner, in Altineret al., 1980.

20 Formazione di una paraconcordanza paraconformity TEMPO 1 I sedimenti si accumulano in fondo al mare (strati A- D). TEMPO 2 Successivamente, un sollevamento tettonico, espone gli strati all erosione. TEMPO 3 l erosione asporta lo strato D e parte del C, lasciando una superficie irregolare di rilievi e valli. ESEMPIO SBAGLIATO. PERCHE? Dalla definizione che abbiamo dato di paraconcordanza (paraconformity) abbiamo visto che: è riservata a successioni geometricamente concordanti ma discontinue; non c è stata emersione, né piegamento, né erosione, ma solo una stasi nella sedimentazione. L esempio illustrato non rappresenta quindi una paraconformity ma una disconformity!!! TEMPO 4 La subsidenza riporta il tutto in ambiente marino, permettendo la deposizione di un nuovo strato E, che si depone irregolarmente su C. La superficie irregolare tra C ed E è una paraconformity.

21 NON-CONFORMITA (non-conformity) Discontinuità in corrispondenza della quale le unità soprastanti si depongono in maniera indisturbata su di un basamento cristallino e/o metamorfico più antico e deformato (è detta anche discordanza basale). Spesso, appena sopra ad una non-conformity ci sono delle brecce o un Conglomerato basale. Photo A. Ronchi Non-conformity tra basamento cambro-ordoviciano e depositi transizionali giurassici (Sardegna SE) Photo A. Ronchi Non-conformity tra basamento cambriano e formazioni del Triassico medio (Escalaplano, Sardegna SE) Non-conformity tra Permiano e Basamento devoniano (Bulgaria nord-occidentale) Photo A. Ronchi

22 Cambro-Ordoviciano Precambriano Photo A. Ronchi Non-conformity tra strati deformati del basamento precambriano (sotto) e le Nubian Sandstones indisturbate Cambro-Ordoviciano). Wadi Rum, Giordania.

23 .lasciando da parte le discordanze..entriamo nel mondo dell arenaria: PETRA, Giordania

24 Eccezionale esempio di non-conformity (discordanza semplice) tra strati deformati del basamento namuriano (sotto) e livelli indisturbati del Triassico superiore (sopra). Sao Vicente, Portogallo.

25 Altro esempio eccezionale di NONCONFORMITY. (Grand Canyon) 25

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30 PALEOSUOLI E DISCORDANZE I paleosuoli (paleosoils o paleosols) sono un elemento diagnostico importante per l individuazione di una stasi più o meno prolungata nella sedimentazione. Il loro sviluppo indica un interruzione nella sedimentazione. Spesso in corrispondenza delle discordanze si rinvengono dei paleosuoli. Photo A. Ronchi Paleosuolo violaceo (vertisoil) nei depositi Triassici della Nurra (Sardegna NO) Photo A. Ronchi Paleosuolo grigio-azzurro al limite Permiano-Triassico (alta Provenza, Gorges de Daluis)

31 Photo A. Ronchi La classica Discordanza sarda, detta anche Fase sarda, osservabile presso il paese di Nebida (Iglesiente). L appoggio discordante della Formazione di M. Argentu (conglomerati ordoviciani) sugli scisti della Formazione di Cabitza (Cambriano medio) evidenzia l importante fase tettonica che si ebbe nell Ordoviciano medio.

32 USING INCLUSIONS TO RECOGNIZE A NONCONFORMITY Qual è nei due casi la superficie di nonconformity?