AMBIENTI DI SEDIMENTAZIONE SEDIMENTOLOGIA: parte della Geologia che studia la genesi dei sedimenti negli ambienti sedimentari AMBIENTE SEDIMENTARIO: complesso delle condizioni fisiche, chimiche e biologiche in cui un sedimento si accumula o anche: parte della superficie terrestre che è fisicamente, chimicamente e biologicamente distinta dalle parti adiacenti 195 PRINCIPALI AMBIENTI DI SEDIMENTAZIONE Facies: insieme dei caratteri fisici di un pacco di strati o di un singolo strato legati ad un ben definito processo (ambiente) sedimentario Facies Ambienti sedimentari Associazione di facies: successione (ciclo o sequenza) non casuale di facies 196
PRINCIPALI AMBIENTI DI SEDIMENTAZIONE T = terrigeno C = carbonatico 197 SEDIMENTI CONTINENTALI: SISTEMA ALLUVIONALE Principali suddivisioni del sistema alluvionale 198
SISTEMA ALLUVIONALE Ambienti e depositi fluviali: depositi ghiaiosi o sabbiosi (alveo), limoso argillosi (pianura inondabile, riempimento canali abbandonati) Due principali modelli deposizionali fluviali: canali intrecciati e meandriforme (si veda anche lezione Geomorfologia Fluviale) 199 SISTEMA ALLUVIONALE 1: depositi più antichi; 2: argine naturale; 3: barra; 4: piana inondabile; 5: ventaglio di rotta; 6: fondo canale; 7: riempimento canali morti 200
SISTEMA ALLUVIONALE Conoidi alluvionali: corpi detritici più o meno grossolani (prevalentemente ciottoli, ghiaia) formati da un corso d acqua al suo sbocco in pianura. 201 SISTEMA ALLUVIONALE Conoidi alluvionali Blocco diagramma di un conoide che evidenzia i notevoli spessori di depositi grossolani 202
SEDIMENTI CONTINENTALI: SISTEMI LACUSTRI Laghi: deposizione di sedimenti eterogenei, variabili da ghiaie sui conoidi dei corsi d acqua alimentanti, fino a limo e argilla prevalenti nelle parti più profonde (correnti debole intensità o acque ferme) 203 SEDIMENTI CONTINENTALI: SISTEMI EOLICI L azione del vento è dominante in zone in cui, per motivi climatici e geomorfologici, la superficie del terreno non è protetta dalla vegetazione e dal suolo; le più estese tra queste sono i deserti sabbiosi e le steppe, che si possono considerare sistemi deposizionali eolici. 204
Deserto caldo (subtropicale) SISTEMI EOLICI Materiali forniti al vento da: degradazione, erosione idrica, preesistenti depositi alluvionali, precipitati chimici Pedimento: superficie debolmente inclinata di erosione o non deposizione soggetta all azione del vento e percorsa da torrenti intrecciati effimeri (o intermittenti) Lago di playa: le zone tra conoidi e dune (zone di interduna) possono essere temporaneamente sommerse o umide 205 SISTEMI EOLICI Piana periglaciale (deserto freddo) Materiali forniti al vento da: ghiacciaio (degradazione e triturazione), depositi fluvio-glaciali Coltri di Loess: caratterizzano soprattutto zone di steppa. Si tratta di polveri eoliche costituite prevalentemente da particelle di silt (60 80%). I più importanti depositi di loess si accumularono nel Pleistocene durante le epoche glaciali, su aree di migliaia di km2 e spessori fino a 50 m. Il loess è privo di stratificazione, molto poroso, di colore giallastro chiaro o grigio, coesivo 206
SISTEMI DI TRANSIZIONE: SISTEMA DELTIZIO I sistemi di transizione o misti sono quelli costieri: essi occupano una posizione intermedia tra quelli continentali e marini - Sistema deltizio - Sistemi litorali 207 SISTEMA DELTIZIO Sistema deltizio: sedimenti eterogenei, da ghaioso sabbiosi (canali, cordoni litorali) a limoso argillosi (piane, paludi) 208
SISTEMI LITORALI Sono compresi tutti i sistemi deposizionali costieri non deltizi che si presentano in fasce strette e lunghe, parallele alla costa, dominate dall azione delle onde e delle correnti marine. Questa fascia contiene ambienti e sedimenti sommersi e subaerei, acque marine, salmastre e dolci. Comprendono: - Sistemi litorali dominati dalle onde: piana costiera fangosa, barriera- laguna, piana sabbiosa (spiaggia) - Sistemi litorali dominati dalle maree: piane di marea, canali delta di marea 209 SISTEMI LITORALI Sistemi litorali dominati dalle onde Piana costiera fangosa: le maggiori piene introducono grandi quantità di sedimenti in sospensione dei fiumi alla foce, una parte dei quali si deposita rapidamente nelle immediate adiacenze creando piane di fango (A-A ) 210
SISTEMI LITORALI Sistemi litorali dominati dalle onde Barriera - laguna: comprende la barriera vera e propria (sabbiosa), la laguna dietro di essa e le bocche lagunari o marea (si veda sistemi dominati da maree) (B-B ) 211 SISTEMI LITORALI Sistemi litorali dominati dalle onde Piana sabbiosa (spiaggia): sedimenti prevalentemente sabbiosi che si depositano e vengono rimodellati dall azione del moto ondoso (si veda per maggiori dettagli lezione Geomorfologia costiera) 212
SISTEMI LITORALI Sistemi litorali dominati dalle maree Si tratta degli ambienti detti di marea o tidali e si riferiscono a quelle aree dove l escursione di marea è molto alta (più di 2 m) e le correnti di marea (flusso verso terra, riflusso verso mare) costituiscono l agente meccanico principale. Correnti di marea: possono raggiungere considerevoli velocità (superiori a 1 m/sec), soprattutto nei canali fluviali o veri e propri canali di marea (vedi dopo) dove il flusso è confinato. Estuario: foce fluviale influenzata da maree. 213 SISTEMI LITORALI Sistemi litorali dominati dalle maree Piana di marea: ampia zona costiera soggetta alternativamente a emersione e inondazione. Si sviluppa lungo coste basse caratterizzate da ampie escursioni di marea (es. Olanda, Danimarca, ecc.) Piane di marea lungo la costa del Mare del Nord: sviluppo di 450 km e larghezza di 7-10 km. 214
SISTEMI LITORALI Piana di marea: caratterizzate da sedimenti fini (da sabbia fine a fango) Distribuzione areale del sedimento in una piana di marea (Baia di Jade, Mare del Nord) 215 SISTEMI LITORALI Sistemi litorali dominati dalle maree Canali di marea: questo sistema si individua in corrispondenza delle bocche lagunari, dette anche bocche di marea, perché qui le correnti di marea possono raggiungere velocità elevate a causa della costrizione laterale tra due barriere. 216
SISTEMI LITORALI Sistemi litorali dominati dalle maree I canali di marea assumono un andamento meandriforme o meandriforme intrecciato. Sedimenti: prevalentemente sabbiosi Configurazione di canali di marea in caso di presenza di vegetazione (mangrovie: A) o assenza (B). 217 AMBIENTI MARINI La maggior parte delle particelle prodotte dalla degradazione delle terre emerse giunge al termine del suo viaggio nei mari e negli oceani. Mentre i continenti costituiscono fonti o sorgenti di sedimento, gli oceani sono dei bacini colossali che li accolgono. I materiali sedimentari, quelli clastici in particolare, si vengono a trovare in un ambiente notevolmente complesso in cui operano numerosi agenti e fattori. 218
SEDIMENTI MARINI: SISTEMI DI PIATTAFORMA Piattaforma continentale Zona a debolissima inclinazione che borda le terre emerse (ampia da pochi km fino a 300 km, profondità fino circa 200 m). Argille, calcari marnosi Sottofondi sabbiosi, calcarei Sabbie fini, argille, calcari a strati sottili, dolomie, evaporiti Sedimenti marini di profondità inferiore a 200 m: neritici o di mare basso 219 SISTEMI DI PIATTAFORMA La maggior parte delle piattaforme attuali sono di tipo continentale, ma vi sono anche piattaforme isolate dall oceano come il Grande Banco delle Bahamas. Le prime ricevono sedimentazione prevalentemente terrigena, le seconde indigena ovvero carbonatica. 220
SISTEMI DI PIATTAFORMA Piattaforme carbonatiche (1) Piattaforma carbonatica aperta: anche alcune piattaforme continentali di zone tropicali aride (es. Golfo Persico) sono caratterizzate da sedimentazione organogena carbonatica Piattaforme carbonatiche attuali: la sedimentazione nel Golfo Persico. Ooliti: sferette calcaree di dimensioni inferiori a 2 mm, generate da precipitazione di calcite intorno ad un nucleo. 221 SISTEMI DI PIATTAFORMA Piattaforme carbonatiche (1) Piattaforma carbonatica aperta: scogliera corallina determina la formazione di calcari biocostruiti 222
SISTEMI DI PIATTAFORMA (2) Piattaforma carbonatica sbarrata o protetta: si erge con pareti relativamente ripide su fondali profondi (es. Banco delle Bahamas) Piattaforme carbonatiche attuali: l arcipelago e i banchi delle Bahamas 223 SEDIMENTI MARINI PROFONDI: TORBIDITI Sedimenti di mare profondo comprendono due gruppi: sedimenti torbiditici e sedimenti pelagici (vedi dopo). Entrambi consistono di materiali sia terrigeni che indigeni, tuttavia la maggior parte di quelli terrigeni (soprattutto i più grossolani) è compresa nelle torbiditi. Torbiditi: generate da flussi gravitativi o correnti di torbida intermittenti e catastrofici, generate da differenze di densità Sedimenti non torbiditici e pelagici: depositati soprattutto per decantazione, che avviene lentamente e tende a formare fanghi. 224
SEDIMENTI MARINI PROFONDI: TORBIDITI Sistema scarpata canyon conoide- piana sottomarina Scarpata continentale: zona ad inclinazione maggiore di raccordo tra piattaforma e piana abissale (ampia da 20 a 150 km, profondità fino a 3000 m). 225 TORBIDITI Canyon sottomarini: valli e canali sottomarini con profilo a V e pareti alte anche centinaia di metri, dove si muovono periodicamente le correnti di torbida 226
TORBIDITI 227 Conoidi sottomarine: accumuli di sedimento allo sbocco dei canyon sottomarini nella zona di raccordo tra scarpata e fondo del bacino (dette anche conoidi torbiditiche) TORBIDITI 228
TORBIDITI Sezione attraverso una conoide sottomarina: alternanza di sabbie e sedimenti più fini (limi e argille) 229 TORBIDITI Rocce derivanti da sedimenti torbiditici (spesso indicate con termine Flysch ): alternanze di banchi di arenaria (correnti di torbida) e livelli argillitici (periodi tra una corrente di torbida e la successiva) 230
SEDIMENTI MARINI PROFONDI: PELAGICI Oltre che dai flussi gravitativi, i materiali terrigeni sono dispersi negli oceani da correnti, sospensioni superficiali alla foce di grandi fiumi, ghiacciai, vento, eruzioni vulcaniche, ecc. Sedimenti marini profondi: pelagici I sedimenti pelagici derivano da sostanze sospese o sciolte negli oceani, soprattutto dalla fissazione biochimica di queste ultime (attività planctonica). Il loro tasso di sedimentazione è molto basso, per cui sono identificabili solo dove altri processi di sedimentazione più rapidi non sono attivi. 231 SEDIMENTI MARINI PROFONDI: NON TORBIDITICI E PELAGICI Piana abissale Parti prospicienti a scarpata: fanghi di vario tipo (limi e sabbie fini predominanti su argilla) Parti distali: predominanza di argille (fanghi calcarei, fanghi silicei, argille rosse, argille brune) 232
SEDIMENTI PELAGICI Tipica sequenza oceanica: - nuova crosta oceanica creata dalle dorsali - fanghi silicei (periodi di alta produttività planctonica) sotto il CCD (livello di compensazione dei carbonati) - argilla abissale (periodi di produttività planctonica inferiore) contenente quantità inferiori di resti silicei 233 SEDIMENTI PELAGICI Fascia equatoriale: il tasso di sedimentazione calcarea supera quello di dissoluzione anche sotto il CCD, pertanto si forma una lente di melma calcarea ( gobba equatoriale ) 234
EVAPORITI MARINE Sedimenti evaporitici costituiti da Sali minerali precipitati da una soluzione per evaporazione del solvente: si dicono marini quando derivano da acqua marina, continentali quando precipitano da soluzioni diverse da quella dell acqua marina Principali minerali delle evaporiti marine 235 EVAPORITI MARINE Acqua marina: salinità del 35 per mille, cioè 1 kg contiene 35 g di Sali, di cui quasi l 80% è cloruro di sodio I Sali precipitano in ordine di solubilità: 1. Carbonati (calcare, dolomia) (volume iniziale della soluzione non è ridotto alla metà); 2. Solfato di calcio (gesso) (volume ridotto di 4/5 circa); 3. Cloruro di Na (volume ridotto dei 9/10) 4. Sali potassici (serie di cloruri e solfati di K, Na, Mg, Ca) (quando resta solo l 1.5 % della soluzione originaria) 236
EVAPORITI MARINE Per realizzare condizioni di sedimentazione evaporitica, c è bisogno di un sistema aperto: acqua perduta per evaporazione sia sostituita da altra acqua in modo che la quantità di sali aumenti in un volume ridotto di acqua, fino a raggiungere le condizioni richieste per la precipitazione * Modello di bacino evaporitico con soglia e afflusso dal mare aperto. * Condizioni eusiniche: alta salinità, scarso ricambio ed ossigenazione strati profondi, eutrofizzazione 237 EVAPORITI MARINE Modello più ricorrente: (A) Afflusso di acqua marina continuo (soglia continuamente aperta): zonazione a lacrima 238
EVAPORITI MARINE Modello applicabile a laghi effimeri e bacini disconnessi dal mare per alcuni periodi: (B) Bacino completamente chiuso almeno per lunghi periodi: zonazione a lacrima 239 EVAPORITI MARINE Mediterraneo: fase evaporitica nel Miocene superiore o Messiniano (circa 10 milioni d anni fa) Evaporiti individuate sotto i sedimenti pliocenici marini e quaternari, con spessore dei Sali stimato fino a 2000 m o più Depositi evaporitici messiniani in Italia 240
EVAPORITI MARINE Ipotesi genetica: interruzione del collegamento Oceano Atlantico Mar Mediterraneo attraverso stretto di Gibilterra. (a) L intera evaporazione del Mediterraneo si realizzò in circa 1000 anni, durante i quali si depositano Sali marini e all interno del bacino si trovavano laghi salati o asciutti. Una tracimazione di più piccola portata del Mar Rosso interessò la parte più orientale del Mediterraneo. 241 EVAPORITI MARINE Ipotesi genetica: interruzione del collegamento Oceano Atlantico Mar Mediterraneo attraverso stretto di Gibilterra. (b) Depositi di rocce evaporitiche (soprattutto salgemma e gessi) spessi fino a 2000 m, presenti sotto il fondo di questi bacini, indicano che il ciclo di riempimento, evaporazione e nuovo riempimento di acqua marina si ripeté numerose volte. 242