Rocce Carbonatiche

Le rocce Carbonatiche, dopo le clastiche sono quelle più diffuse.
Sono rocce essenzialmente monomineraliche e la loro origine è legata in maniera diretta o indiretta alla Biosfera.
Per questo motivo le rocce Carbonatiche presentano differenze composizionali, tessiturali e strutturali in funzione delle variazioni ambientali e in funzione del cambiamento di biosfera.

Come nelle rocce calstiche anche nelle carbonatiche è possibile distinguere tre componenti principali:

1) Clasti.
1) Matrice.
1) Cemento.

La composizione chimica delle rocce carbonatiche è sostanzialmente data da CaCO₃ e da CaMg(CO₃)₂. I minerali più comuni che formano i sedimenti carbonatici sono Calcite, Aragonite e Dolomia, meno comuni sono la Siderite (Fe), la Magnesite (Mg), l'Ankerite ecc ecc. Pur avendo Ca²⁺ raggio ionico più grande del Mg²⁺, è possibile che la Calcite contenga quantitativi fino al 4% di Mg. La Dolomia si forma sia per origine evaporitica che per processi di tipo diagentico. L'Aragonite si forma per precipitazione primaria, ma difficilamete si mantiene nelle rocce pre-quaternarie in quanto tende a trasformarsi in Calcite.

Granuli

I principlai tipi di granuli che formano la struttura delle rocce carbonatiche sono:

Granuli Scheletrici
Sono formati da scheletri calcarei di bioorganismi.
Possono essere sia interi che frammentati (Bioclasti). La grnade varietà di bioorganismi (forma, tipo, struttura, mineralogia) influisce in maniera molto forte sul comportamente idrodinamico e sulla successiva diagenesi del sedimento.

Ooliti
sono granuli rivestiti di forma sferica e di dimensioni arenitiche (0,2-2mm) con al nucleo frammenti di roccia, minerali, fossili ecc ecc.
La loro struttura concentrica è formata da una successione di strati calcitici i cui cristalli hanno un andamento generalmente perpendicolare al nucleo.
Gli Ooidi con taglia superiore a 2mm vengono detti Pisoliti.

Oncoliti e noduli algali
Sono strutture concentriche dovute all'attività di alghe incrostanti (Cianoficee e Rodoliti). La loro taglia può raggiungere anche i 10cm di diametro.

Peloidi e Botroidi
I peloidi sono granuli sferici di dimensione variabile spesso aggregati in grappoli (Botroidi).
La loro origine è spesso poco chiara ma spesso sono di prigine fecale (fecal Pellets).

Granuli Clastici
Possono essere di svariata origine, sia intrabacineli che extrabacinali.
Se provengono dal bacino di sedimentazione vengono detti Intraclasti altrimenti Extraclasti.

Strutture Biocostruite

Biolititi Le principali strutture biocostrute sono le barriere coralline, queste sono create da organismi marini quali coralli, spugne, crinoidi ecc e la loro dimensione ed estensione raggiunge spesso le decine di km in lunghezza.

Stromatoliti Le stromatoliti sono rocce formate dall'azione di cianobatteri, organismi unicellulari procarioti.
L'importanza di questi organismi come biocostruttori è andata però diminuendo nel corso degli ultimi 500 milioni di anni, fino a divenire attualmente di scarsa o nulla imprtanza.
Questi organismi hanno permesso la formazione di rocce a sviluppo tabulare e colonnare (forme dovute al loro modo di crescita).

Matrice

Come avviene nelle rocce clastiche, la Matrice delle rocce carbonatiche è costituita da materiale nettamente più piccolo rispetto ai grani.
Nella matrice è molto probabile trovare anche materiale di tipo ooidico, peloidico ecc ecc di taglia più piccola rispetto ai loro corrispettivi presenti come granuli.

Spesso la Matrice è composta da Micrite, cioè da calcite con granulometria siltitica.
Se la Calcite costituente la Matrice è formata da cemento viene detta Sparite.

La Matrice carbonatica può formarsi ad opera di diversi fattori:

- Disintegrazione post mortem di Alghe Verdi con struttura calcitica o aragonitica.
- Precipitazione diretta da acque sovrassature in carbonato.
- Formazione di fango calcitico per via di fenomeni biologici quali la perforazione da parte di spugne e/o organismi perforatori o la masticazione di coralli da parte di pesci.
- Precipitazione in ambiente di mare profondo di microorganismi planctonici (Coccoliti, Dinoflagellati ecc ecc).

Cemento

Il materiale interstiziale presente tra i singoli granuli e nelle cavità può essere materiale fine (matrice) di deposizione contemporanea o penecontemporanea (di poco successivo alla formazione della roccia) o matriale precipitato chimicamente in tempi anche lontani alla formazione della roccia (Cemento).

Il Cemento può essere suddiviso in 2 classi entrambe comprendenti 2 sottoclassi.

1) Cemento Freatico: marino e Continentale.
2) Cemento Vadoso: Marino e Continentale.

Il cemento freatico è quello che si forma nelle zone freatiche, continentali e marine, cioè in quelle zone in cui i granuli sono sempre immersi in acqua.Il cemento freatico ha la caratteristicha di essere Isopaco, cioè di avere lo stesso spessore attorno al granulo.

Il cemento Vadodo si forma invece in quelle zone in cui si ha oscillazione del livello piezometrico e la caratteristica del cemento Vadoso è quella di essere maggiormente spesso nel senso di oscillamento dell'acqua. Generalmente i granuli rivestiti da cemento Vadoso hanno la forma a ellisse.

La differenza tra Cemento (freatico o vadoso) Continentale e Marino stà nel fatto che il cemento Continentale è formato da singolo romboedri di calcite mentre quello marino è formato da sottili fibre di calcite e/o aragonite.

Classificazione delle Rocce Carbonatiche

La mineralogia in questo caso gioca un ruolo del tutto minore rispetto alle rocce Clastiche dato che i costituenti fondamentali sono calcite e Dolomite.
Il passaggio tra rocce propriamente Carbonatiche a rocce Dolomitiche è spesso discriminato in base alle percentuali di Calcite e Dolomite.

Le attuali classificazioni si basano per lo più sul rapporto granuli - micrite e sulla natura dei granuli. Le classificazione maggiormente utilizzate sono quelle di Folk e Dunham.

La classificazione di Folk si basa sulla natura dei granuli e sulle loro rispettive percentuali.

La classificazione di Dunham (largamente più utilizzata) si basa invece sul rapporto Granuli/Matrice per le rocce grano sostenute e sul tipo di strutture organogene per le rocce Biocostruite.

Figura 3: Classificazione delle rocce carbonatiche.
Immagine tratta dalle dispense del corso di Geologia fisica e stratigrafica della prof. E. Patacca