Prof.ssa Patrizia Moscatelli Liceo Scientifico Statale Vito Volterra Pagina 1 di 10 ROCCE SEDIMENTARIE Poiché gli ambienti in cui si formano le rocce sedimentarie sono molto vari e diversificati, per classificarle ci si basa sulle loro modalità di formazione, suddividendole in: ROCCE CLASTICHE (O DETRITICHE) ROCCE ORGANOGENE (O BIOGENE) ROCCE CHIMICHE La maggior parte delle rocce sedimentarie è prodotta dall accumulo meccanico di frammenti derivanti da rocce preesistenti,spesso alterate chimicamente dal contatto con i fluidi e gas contenuti nell atmosfera e disgregate ad opera di agenti quali il gelo, le acque dilavanti, i fiumi, il vento, la caduta per gravità (il nome di tali rocce deriva dal greco clazomai =rompere). Sui fondali marini o nelle scogliere vi è un forte accumulo di resti organici derivanti da alghe, molluschi, coralli che danno origine a questo tipo di rocce definite organiche poiché derivano dai resti di organismi viventi o dalla loro attività. Sono rocce che derivano dalla precipitazione chimica di vari sali, come ad esempio il carbonato di calcio. 1. Rocce Clastiche Sono rocce formate da frammenti (clasti) di rocce, che si accumulano in genere in zone ribassate (trappole di sedimentazione), quando l agente che li trasporta (acqua, vento, ghiaccio) perde la sua energia. Nella classificazione si tiene conto: della dimensione dei clasti della loro forma. La dimensione delle rocce permette di risalire all ambiente di formazione; più sono piccole e più bassa sarà stata l energia che ne ha determinato la formazione. La loro forma riflette il processo di sedimentazione: se non avviene la dia-
Prof.ssa Patrizia Moscatelli Liceo Scientifico Statale Vito Volterra Pagina 2 di 10 genesi, i clasti si presenteranno in granuli sfusi incoerenti, se invece vengono consolidati e litificati daranno rocce coerenti. Diametro dei clasti maggiore di 2 mm compreso tra 2 e 1/16 mm inferiore a 1/256 mm Nome generico Sedimenti incoerenti Rocce coerenti rudite ghiaia conglomerato arenite sabbia arenaria pelite argilla argillite 1.1 Rudite Ha un sedimento di dimensioni superiori ai 2 mm. Qualora si presenti in forma incoerente prende il nome di ghiaia; il carbonato di calcio può agire da elemento cementante trasformando il clasto in roccia coerente alla quale viene attribuito il nome di conglomerato. GHIAIA I conglomerati a loro volta possono essere classificati in base al grado di arrotondamento, che ci dà un idea dell intensità del processo di trasporto che ha interessato il sedimento. CONGLOMERATI brecce clasti a spigoli vivi a seguito di un modesto trasporto, come accade ai detriti caduti ai piedi dei versanti montuosi puddinghe clasti arrotondati per un lungo trasporto come avviene, ad esempio, nei depositi alluvionali lasciati dai fiumi e dai torrenti.
Prof.ssa Patrizia Moscatelli Liceo Scientifico Statale Vito Volterra Pagina 3 di 10 1.2 Arenite Ha clasti di dimensioni comprese tra i 2 e 0,0625 mm (1/16 mm). Le rocce coerenti sono le arenarie, che rivano dalla cementazione delle sabbie, sedimenti erenti ricchi di granuli di quarzo, o di frammenti di dspati o di detriti calcarei. Hanno colori variabili dal rosso al verde, al bruno, al giallo, al bianco, al grigio. arenaria Le sabbie possono essere di natura desertica, costiera, fluviale, lacustre, deltizia o marina; possono accumularsi in dune litorali. In Cina e Russia e in altre distese continentali vi sono depostiti giallastri di sabbia finissima, trasportata su lunghe distanze dal vento, che prendono il nome di loess. Famoso l Altopiano del Loess in Cina dove furono ritrovate le 8000 statue dell Esercito di terracotta. 1.3 Pelite Ha dimensioni comprese tra 0,0625 e 0,004 mm (tra1/16 e 1/256 mm). Le argille e le argilliti son addirittura inferiori a 1/256 m m. Le argille si depositano in prevalenza sul fondo dei laghi, al largo dei delta, in mare aperto, in pieno oceano.. Quando questi sedimenti a causa della diagenesi diventano più compatti prendono il nome di argilliti. Largamente usata nella produzione di ceramica grazie alla sua malleabilità se idratata, secca risulta rigida, sottoposta ad alte temperatura diventa compatta e solida. Utilizzata già dai popoli antichi per la produzione di manufatti. L argilla è impermeabile perché è formata da granelli minuti che a contatto con l acqua si gonfiano, aderiscono tra loro chiudendo gli eventuali spazi presenti. 1.4 Marne Derivano dalla mescolanza di calcare e argilla in varie proporzioni. Le marne sono la materia prima per la preparazione del cemento usato per l edilizia.
Prof.ssa Patrizia Moscatelli Liceo Scientifico Statale Vito Volterra Pagina 4 di 10 1.5 Piroclastiti Depositi di materiali di varie dimensioni (ceneri e lapilli) emessi da esplosioni vulcaniche. Per il loro processo di frammentazione e per le loro traiettorie e percorsi più o meno lunghi prima del deposito e accumulo si considerano come sedimentarie anche se derivano da materiale magmatico. 2. Rocce organogene Sono rocce formate quasi esclusivamente da accumulo di sostanze legate ad un attività biologica. In base alle modalità di origine e formazione possono essere classificate in tre gruppi: Bioclastiche Biocostruite Depositi organici Semplici accumuli di gusci e apparati scheletrici Ammassi di organismi costruttori i cui apparati scheletrici esterni possono saldarsi l uno all altro Accumuli di sostanza organica vera e propria, vegetale o animale, dalla cui trasformazione nel tempo si originano depositi particolari. In base alla natura chimica delle rocce possono essere classificate in: Carbonatiche Silicee Fosfatiche 2.1 Rocce carbonatiche Sono formate quasi esclusivamente da carbonato di calcio (CaCO 3, calcite) ottenuto da scheletro di organismi viventi unicellulari come i Foraminiferi o pluricellulari come l endoscheletro (spicole) dei Poriferi o l esoscheletro dei Celenterati (coralli) o da conchiglie prodotte da Molluschi. Molto comuni sono i calcari organogeni neritici che si formano in acque basse (ambiente neritico) per l'attività di esseri viventi benthonici (benthos = esseri viventi fissi sul fondo o in grado di eseguire piccoli movimenti). Tipici sono gli accumuli di gusci di molluschi che spesso rimangono in parte ancora visibili all'interno della roccia
Prof.ssa Patrizia Moscatelli Liceo Scientifico Statale Vito Volterra Pagina 5 di 10 e i calcari di scogliera, prodotti dall'attività costruttrice di celenterati (coralli e madrepore) che vivono fissati alle scogliere. Un esempio di calcare biocostruito può essere rappresentato da una roccia detta lumachelle, dove la matrice è rappresentata da sedimenti di conchiglie ben visibili, cementate. Meno frequenti sono i calcari organogeni pelagici che si formano in acque profonde (ambiente pelagico) per la sedimentazione dei croscopici gusci calcarei di organismi planctonici (plancton = esseri viventi, per lo più unicellulari che vivono in sospensione, trasportati passivamente dall'acqua), quali i foraminiferi. Nelle acque basse tropicali si possono formare dei tappeti algali formati da Cianobatteri, alghe unicellulari procariote che fissano il carbonato di calcio presente nelle acque, formando delle strutture a cupola dette stromatoliti. Sono deposte nella stessa zona di formazione e rappresentano un esempio di rocce biocostruite. Molte di queste rappresentano dei veri e propri fossili risalenti a tre miliardi di anni fa, a testimonianza del fatto che i Cianobatteri sono stati i primi colonizzatori della Terra. L accumulo prolungato di gusci di Foraminiferi in epoche preistoriche ha determinato la formazione delle bianche scogliere di Dover. In mare aperto i depositi del plancton precipitano sui fondali. Tali gusci soprattutto di Foraminiferi formano distese di fanghi detti fanghi a globigerine. A profondità superiori ai 4000-4500m il carbonato non si accumula più in quanto passa in soluzione. Qualora il carbonato subisca modificazioni chimiche con aggiunta di magnesio, si può formare il carbonato doppio di calcio e magnesio detto dolomite; la catena montuosa omonima è un esempio di aggregato di scogliere coralline fossili di circa 200 milioni di anni fa.
Prof.ssa Patrizia Moscatelli Liceo Scientifico Statale Vito Volterra Pagina 6 di 10 2.2 Rocce silicee Sono formate da resti di organismi a guscio siliceo del plancton, come i radiolari (protozoi del zooplancton) o diatomee (protozoi foto sintetici del fitoplancton) oppure dalla sedimentazione degli aghi silicei delle spugne. Tali rocce prendono il nome di selci. Possono depositarsi anche a profondità superiori ai 4500 m dando fanghi silicei. 2.3 Rocce fosfatiche Sono ricche di fosfato di calcio e sono dette fosforiti. Si formano in seguito ad accumulo di scheletri di vertebrati o da escrementi di uccelli marini. Abbondanti sulle coste del Cile e del Perù dove rappresentano una risorsa economica considerevole per il commercio di concimi e fertilizzanti. Si pensi che lo spessore di questi depositi in questi paesi può raggiungere i 50 metri. 2.4 Rocce da deposito organico Sono rocce che mantengono una componente organica a differenza delle precedenti, formate esclusivamente da materiale inorganico. Normalmente le sostanze organiche vanno incontro ad un processo di putrefazione operato dalla presenza di ossigeno libero nell atmosfera o disciolto nell acqua. Se tali sostanze organiche rimangono ricoperte da materiale argilloso impermeabile e quindi isolate dall ossigeno, possono conservarsi e, in tempi molto lunghi, trasformarsi in carbon fossili ed idrocarburi. 2.4.1 Carbon fossili Si producono a partire da grandi masse di organismi vegetali morti rimasti sepolti in paludi ed acquitrini. L'acqua stagnante povera di ossigeno sottrae la materia organica alla decomposizione aerobia (ossidazione). E così che si assiste ad una serie di trasformazioni chimiche sostenute dall'attività di organismi
Aumento della pressione e della temperatura. Arricchimento di carbonio APPUNTI DI SCIENZE DELLA TERRA Prof.ssa Patrizia Moscatelli Liceo Scientifico Statale Vito Volterra Pagina 7 di 10 anaerobi che impoveriscono gradualmente la materia organica di ossigeno ed idrogeno, senza intaccare i legami C-C ricchi di energia. In tal modo aumenta la percentuale relativa di carbonio, permettendo la formazione di rocce di vario tipo a diverso potere calorico (il potere calorico aumenta parallelamente alla quantità di carbonio presente). E possibile quindi classificare i carbon fossili in: torba Si forma nel sottosuolo, in ambiente paludoso con abbondante vegetazione. lignite si forma dalla torba spinta a profondità ridotta. litantrace Si forma dalla lignite per ulteriore seppellimento e aumento di pressione. antracite Prende vita dalla litantrace sottoposta ad alte pressioni e temperature L antracite è il carbon fossile più antico, contiene fino al 95% di carbonio e produce fino a 9000 calorie per kg. I maggiori giacimenti risalgono al Carbonifero nell era Paleozoica. In Italia non abbiamo giacimenti di antracite, perché nel Carbonifero era sommersa dalle acque. 2.4.2. Idrocarburi Sono composti organici binari, formati da due elementi: idrogeno e carbonio.
Prof.ssa Patrizia Moscatelli Liceo Scientifico Statale Vito Volterra Pagina 8 di 10 Esistono nei tre stati fisici della materia: aeriforme (metano) liquido (petrolio) solido (asfalto e bitume) Il petrolio è una miscela di idrocarburi che si formano dalla decomposizione di sostanze animali e vegetali depositate nei fondali marini ad opera di batteri a- naerobi. Per la sua formazione è necessario che i sedimenti organici siano sottoposti ad alte pressioni e ad alte temperature. Una volta formatosi, il petrolio tende a migrare verso l alto, attraverso rocce porose. Qualora incontri materiale impermeabile, viene trattenuto nella risalita formando un giacimento. 3. Rocce chimiche Si formano in seguito a processi chimici. Il più diffuso è quello di precipitazione di sali disciolti in acqua, soprattutto in zone soggette ad alta evaporazione, per formazione di soluzioni sature. In tal caso le rocce prendono il nome di e- vaporiti. La precipitazione è frazionata, i sali precipitano rispettando il grado di solubilità, dal meno solubile al più solubile. Il primo a precipitare è il carbonato di calcio seguito dal gesso, dall'anidrite, dal cloruro di sodio e dal cloruro di potassio. Si sono formati in tal modo estesi giacimenti di sali, con spessori anche di decine di metri, sfruttati industrialmente già da lungo tempo. La precipitazione può avvenire anche per raffreddamento delle acque, in quanto la diminuzione di temperatura è responsabile di una minore solubilità dei sali disciolti. Essendo poco solubile e precipitando per primo, il carbonato di calcio forma la maggior parte delle rocce di deposito chimico. Rocce di natura calcarea si possono formare anche per nebulizzazione dell acqua in caduta dalle cascate.
Prof.ssa Patrizia Moscatelli Liceo Scientifico Statale Vito Volterra Pagina 9 di 10 Un esempio è rappresentato dal tino (lapis tiburtinus = pietra di Tivoli) un calcare bianco formatosi milioni di anni fa dalle cascate dell'aniene ed utilizzato per costruire la maggior parte dei monumenti romani. Anche in biente continentale possono formarsi calcàri: come ad esempio le stalattiti e stalagmiti. L attività chimica che ne determina la formazione è detta carsismo, in quanto tipica della regione del Carso e si esplica attraverso due diversi cessi: di dissoluzione e di precipitazione. Il primo è un processo di erosione con formazione di grotte e foibe. L acqua in cui è disciolta anidride carbonica reagisce con il carbonato di calcio solubile trasformandolo in bicarbonato solubile che abbandona la roccia creando ampie cavità. La reazione è reversibile, per cui eliminando acqua e anidride carbonica il bicarbonato si trasforma in carbonato tornando lubile e determinando concrezioni calcaree come ad esempio le stalattiti (affioranti dall alto) o le stalagmiti (affioranti dal basso). Anche alcune rocce silicee possono derivare direttamente da precipitazione chimica, con la deposizione di silice in corrispondenza di sorgenti termali di origine vulcanica. Infine, la silice che circola nel sottosuolo in soluzioni acquose può sostituire, molecola per molecola e conservandone tutte le strutture, il legno di alberi sepolti; hanno così origine le foreste cate e i legni silicizzati.
Prof.ssa Patrizia Moscatelli Liceo Scientifico Statale Vito Volterra Pagina 10 di 10 Le acque piovane inoltre, specie in ambienti tropicali caldo-umidi, possono alterare rocce ignee o metamorfiche solubilizzandone una parte. Si formano così rocce residuali definite così in quanto il loro accumulo non si è determinato per trasporto dei materiali, ma la roccia è rimasta sul posto. In tali condizioni, rimangono accumuli rossi di laterite (idrossidi e ossidi di ferro) e depositi biancastri di bauxiti (idrossidi di alluminio, sfruttati per estrarre il metallo).