Le Rocce Sedimentarie

Processi Genetici

I vari processi genetici coinvolti nella formazione delle rocce Sedimentarie sono principalmente:

- Degradazione
- Trasporto/erosione
- Deposizione
- Diagenesi

Degradazione

è il processo di frammentazione dovuto a molteplici fattori come:

- Crioclastimo.
- Termoclastismo.
- Aloclastismo (dovuto alla crescita di cristalli di sale nelle cavità).
- Diminuzione del carico litostatico che libera tensioni resudue.

La degradazione viene suddivisa in due classi principali:

1) Degradazione Fisica o meccanica.
2) Degradazione Chimica.

I processi di degradazione Fisica causano la diminuzione di grana dei frammenti rocciosi e l'aumento della loro superficie totale e agisce in particolare in regioni a clima arido e in zone soggette a forti escursioni termiche.

La degradazione Chimica è un processo causato dall'azione del vapore acqueo, dall'ossigeno, dall'anidride carbonica e dagli acidi organici e inorganici. I pricipali processi della degradazione chimica sono:

- Idrolisi.
- Ossidazione.
- Soluzione.
- Idratazione.

Questi processi sono tanto più efficaci quanto è minore la stabilità dei minerali costituenti le rocce e quanto più sono presenti condizioni ambientali favorevoli (presenza di acqua, alte temperature ecc ecc.

L'entità della degradazione fisica e chimica è notevole, basti pensare che ogni anno l'insieme di questi fenomeni mette a disposizione ai processi di trasporto una quanità di materiale pari a 4 miliardi di tonnelate di soluti e 18 miliardi di tonnellate materiali solidi.

Trasporto, Erosione e Deposizione

Il Trasporto dei prodotti (chimici e solidi) della degradazione è legato alle caratteristiche climatiche, geomorfologiche e regionali del'area considerata.
I materiali prodotti dalle degradazione possono rimanere In Situ, formando rocce dette regoliti oppure essere trasportati ed allontanati dal luogo di formazione da parte di agenti.

L'allontananmento può avvenire sia per trasporto in soluzione che per trasporto meccanico (sospensione, galleggiamento, flottazione, rotolamento, saltazione ecc).
Le modalità e i tempi di erosione e trasporto dipendono essenzialmente dalle caratteristiche dei granuli (dimensione, arrotondamento ecc) che dalle caratteristiche del mezzo di trasporto (velocità del vento, dell'acqua ecc ecc).

Il trasporto meccanico in acqua è indubbiamnete il processo più comune ed è legato alle leggi della caduta di gravi in un mezzo fluido e alle leggi del moto di un corpo in un fluido.

Correnti che posseggono un limitato carico in sospensione permettono, a tempi diversi, la deposizione di quelle classi granulometriche compatibili con la loro capacità di trasporto.

Correnti con un eccesso di carico in sospensione invece lasciano sedimentare oltre alle frazioni grossolane anche le porzioni più fini.

All'aumentare del carico in sospensione si sviluppa tutta una gamma di processi denominati col termine generale di Correnti di Torbindità e colate di fango, fino al limite dei fenomeni di franamneto e colata che vengono raggruppati nei processi di trasporto in massa.

Il trasporto chimico dei soluti rilasciati dalle degradazione è un processo essenzialmente controllato dall0acidità e dall'alcalinità del mezzo di trasporto (pH).

Compsizione, Tessiture e Strutture sedimentarie

Una roccia sedimentaria è definita da:

P = f (m, s, sh, p, o)

Cioè le rocce, ma sopratutto le loro teassiture sono in funzione di questi parametri dove:

m = Composizione della roccia (e dei granuli).
s = Tipo di processo sedimentario che ha portato alla formazione della roccia.
sh = Forma dei granuli.
p = Addensamento dei granuli (Packing).
o = Orientazioni dei granuli.

Con il termine composizione mineralogica si indica la natura mineralogica dei granuli che costituiscono le rocce sedimentarie. I vari tipi di granuli possono essere granuli monomineralici (cioè singoli minerali), frammenti di rocce preesistenti o fossili.

La tessitura di una roccia sedimentaria è data principalmente da tre fattori:

- Granuli.
- Matrice.
- Cemento.

I granuli, oltre che in base alla loro natura mineralogica, vengono distinti in base alle loro dimensioni, alla forma, all'orientazione e alla coesione.
le relazioni tre i granuli dipendono dalla forma e dalle dimensioni dei granuli stessi e dall loro disposizione tridimensionale.
I granuli a contatto tra loro costituiscono un impalcatura, o scheletro, che si sostiene da se, indipendentemente dalla presenza o meno di materiale interstiziale (tessitura granosostenuta).

In particolari ambienti di sedimentazione, dove si ha un grande apporto di materiale fine, la percentuale di matrice può essere notevolmente alta tanto che i singoli granuli non risultano più a contatto tra loro, ma immersi nella matrice (tessitura fangosostenuta).

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 Vadoso 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.

Processi Diagenetici

I processi diagenetici sono tutto quell'insieme di processi che tendono a trasformare un sedimento in una roccia.

La Diagenesi ha inizio non appena si ha sedimentazione, e le prime fasi della Diagenesi avvengono mentre il sedimento è ancora a contatto con l'ambiente di sedimentazione.
Man mano che si ha deposizione di nuovi sedimenti, quelli vecchi vengono man mano seppelliti e allontanati dal loro ambiente di deposizione e sottoposti a pressioni e temperature via via crescenti. In questo caso intervengono i processi principali della Diagenesi, fino ai limiti inferiori col metamorfismo.

I principali processi Diagenetici sono:

Processi Biologici che comprendono l'azione di rimescolamento dei sedimenti da parte di organismi limivori (Burrowing), l'azione di perforazione di molluschi e/o gasteropodi (Boring).

Processi Chimici che comprendono pricipalmente cementazione e dissoluzione.
Altri processi diagenetici di tipo chimico sono:

- Costipamento: Consiste nella riorganizzazione dei granuli in una disposizione più compatta con conseguente diminuzione del contenuto in acqua e della porosità.

- Cementazione: La Cementazione è uno tra i processi di litificazione più importanti e consiste nella precipitazione di nuovi minerali (Carbonato e Silice) negli spazi intragranulari.

- Dissoluzione: La Dissoluzione consiste nella soluzione di minerali metastabili o instabili in ambiente diagenetico (Aragonite), con formazione di cavità di dimensioni e conessioni variabili da roccia a roccia e con precipitazione o meno di nuove fasi mineralogiche stabili. Comunemente la Dissoluzione se accompagnata da pressione (costipamento ecc) crea strutture dette Stiloliti.

- Autigenesi: Formazione di nuoi minerali (Quarzo, Feldspati ecc ecc) in ambiente diagenetico.

- Neomorfismo: Un minerale sostituisce un altro minerale generalmente con la stessa composizione chimica.

- Metasomatismo: reazioni chimiche di vario tipo portano alla liberazione di una grande quantità di Ioni che poi possono riprecipitare o legarsi tra loro per formare minerali Autigeni (di genesi sedimentaria).

- Inversione: Sostituzione di un minerale instabile da parte di un suo polimorfo stabile (Aragonite -- Calcite).

- Ricristallizzazione: Variazione delle dimensioni e delle forma dei cristalli senza necessariamente un cambiamento di composizione. Le strutture preesistenti vengono di norma del tutto o parzialmente cancellate.

Processi Fisici Il principale processo fisico post-deposizionale è il Costipamento (Compaction), che permette la riorganizzazione dei granuli in forme maggiormente addensate, questo processo tende a far diminuire anche sensibilmente la Porosità totale dell roccia.

Classificazione delle Rocce Sedimentarie

La formazione delle rocce Sedimentarie può essere brevemente schematizzata in quattro "tappe" fondamentali:

1) Degradazione.
2) Trasporto.
1) Deposizione.
2) Diagenesi.

In relazione a questi processi genetici si può operare una prima classificazione delle rocce Sediemtarie, distinguendole in rocce residuali e rocce non residuali.

Le rocce residuali sono quelle rocce che vengono prodotte in situ dai vari processi di degradazione e di allontanamento dei materiali prodotti.

Le rocce non resuduali, che rappresentano la maggior parte delle rocce sedimentarie, sono quelle rocce prodotte dai fenomeni di erosione, trasporto, deposizione e diagenesi, e possono essere a loro volta suddivise in rocce detritiche e rocce non detritiche.

Le rocce detritiche o clastiche che rappresentano la maggior parte delle rocce non residuali vengono prodotte da meccanismi genetici di tipo prevalemtemente fisico.

Le rocce non detritiche comprendono due sotto gruppi, le rocce di origine organica (rocce carbonatiche e silicee) e le rocce evaporitiche (gessi, anidriti, salgemma ecc ecc).

Da un punto di vista composizionale le rocce Sedimentarie possono essere suddivise in:

Rocce Silicoclastiche
Rocce Carbonatiche
Rocce Evaporitiche
Rocce Ricche in Si, Mn, P, Fe