I processi di formazione delle rocce sedimentarie – Fase 3 – La sedimentazione

La sedimentazione

Dopo il trasporto, le particelle prodotte dalla disgregazione subiscono il processo di sedimentazione fisica quando si azzera l’energia prodotta dalle forze (spinta dell’acqua o del vento, forza di gravità, ecc.) che le fanno muovere. La sedimentazione in acqua può avvenire per decantazione in cui granuli, particelle di specie minerali cristalline di neoformazione o particelle colloidali flocculate, sotto l’azione della gravità si depositano sul fondo partendo dal materiale più denso. La decantazione è perciò anche un processo di separazione che avviene in base alla densità del materiale. La velocità di caduta di ogni singola particella è sempre influenzata dalla presenza delle particelle circostanti. La frazione di sedimento trasportata in soluzione da origine a depositi sedimentari di tipo chimico.

I depositi sedimentari di orgine clastica

I depositi sedimentari di origine clastica sono originati dalla semplice deposizione in ambiente subaereo o sottomarino di frammenti litici di altre rocce alterate trasportati in genere da agenti esogeni diversi (corsi fluviali, correnti marine, venti, ecc.).

I depositi sedimentari di origine piroclastica

Sono depositi composti esclusivamente da materiali derivanti da eruzioni vulcaniche. Dove il materiale vulcanico è stato trasportato e rielaborato si parla di depositi vulcanoclastici. I piroclasti caduti a seguito di un evento vulcanico esplosivo, come ceneri disperse nell’aria, lapilli e bombe formano depositi di caduta che costituiscono i tufi vulcanici. Una miscela di gas e ceneri in scorrimento lungo le falde durante le eruzione di tipo pliniano forma invece depositi di flusso che costituiscono le ignmibriti. Le eruzioni di tipo freatomagmatico invece producono depositi di s   Comunemente associato ad attività vulcanica non setacciata – come stili di eruzione pliniana o krakatoan, o eruzioni freatomagmatiche – depositi piroclastici sono comunemente formati da ceneri disperse nell’aria, lapilli e bombe o blocchi espulsi dal vulcano stesso, mescolati con rocce di campagna frantumate.

Una delle forme più spettacolari di deposito piroclastico sono gli ignimbriti, depositi formati dalla miscela di gas e ceneri ad alta temperatura di un evento di flusso piroclastico.

I depositi sedimentari di origine chimica 

Sedimenti carbonatici

Sono costituiti principipalmente da carbonati di calcio e magnesio (CaCO₃ aragonite/calcite e dolomite CaMg(CO₃)₂) precipitati direttamente da acque sature o generati da organismi viventi (alghe, briozoi, polipi di coralli,molluschi, ecc.) in grado di assorbire il carbonato dall’acqua e fissarlo in strutture scheletriche o gusci. I sedimenti carbonatici danno origine ai seguenti tipi di rocce:

• calcari continentali
• dolomie
• calcari marini

Sedimenti evaporitici

Derivano dalla precipitazione diretta da acque concentrate in sali dette salamoie (in particolare in ambiente marino o, in alcuni casi, anche lacustre), nomalmente in condizioni di clima arido, con scarsissima acqua di precipitazione ed HT. Il risultato di questo processo porta alla formazione di minerali evaporitici secondo un preciso ordine di precipitazione legato alla % di riduzione del volume originario d’acqua.

1) Calcite (CaCO₃) e dolomite (CaMg(CO₃)₂).
2) Gesso (CaSO₄*2H₂O) e/o anidrite (CaSO₄).
3) Halite (NaCl).
4) Sali di K e Mg: silvite (KCl), carnallite (KMgCl₃*6H₂O), polyhalite (K₂Ca₂Mg(SO₄)4*2H₂O), kainite (KMg(SO₄)2*H₂O), kieserite (Mg SO₄*H₂O).

Sedimenti silicei

Sono composti essenzialmente da SiO₂ di origine terrigena oppure biogena, ovvero generata da organismi (ad es. spugne, diatomee o radiolari) che hanno lo scheletro o parti di esso costituito da silice  Questi sedimenti formano i seguenti tipi di rocce:

da sedimenti silicei di origine biogenica

• radiolariti
• spongoliti
• diatomiti o farine fossili
• tripoli
• selce biogenica
• diaspri
• ftaniti
• novaculite
• porcellanite
• opale (silice amorfa)

da sedimenti silicei di origine terrigena o vulcanica

• selce
• legni silicizzati
• alabastri silicei (onice)

Sedimenti ferro-manganesiferi

Sono sedimenti derivati da precipitazione chimica o biochimica e sono rappresentati da due  gruppi di rocce ferrifere:

• taconiti o banded iron formations (BIF):  potenti alternanze di rocce ferrifere e selci
  stratiformi;
• ferro-ooliti o ironstones sedimenti ferriferi, di spessore ed estensione limitata, generalmente oolitici.

Sedimenti fosfatici

Fosforiti primarie di origine marina

Tutti i sedimenti marini, in particolar modo quelli carbonatici, contengono una percentuale di fosfato e, in particolari condizioni, questa percentuale può aumentare notevolmente (calcari fosfatici) e più raramente raggiungere anche una concentrazione tale da poter essere sfruttata da un punto di vista economico.

I depositi fosfatici  solitamente sono il risultato di una lisciviazione selettiva del CaCO₃ o della estrazione di fosfato dai livelli più alti seguita dalla concentrazione delle acque liscivianti verso il basso. La presenza di idrocarburi e glauconite in molti fosfati primari suggerisce l’ipotesi che tali detriti si siano formati in condizioni anaerobiche. Le condizioni favorevoli alla deposizione dei fosfati è evidentemente rara, dal momento che non sono comuni nei sedimenti.

Fosforiti organogene

Sono prevalentemente composti da fluoroapatite carbonatica Ca₁₀(PO₄,CO₃)₆F_2-3 che contiene fosforo derivato da resti ossa, denti e cartilagini di pesci e crostacei,  coproliti e liberato mediante ossidazione con l’ausilio di batteri. Un’altra sorgente di depositi fosfatici è costituita dal guano degli uccelli.

Guano

E’ un deposito fosfatico costituito da accumuli di deiezioni di uccelli marini o pipistrelli. Per la sua formazione richiede un clima secco.

Sedimenti chimici residuali

Sedimenti alluminiferi

Provengono dalla degradazione chimica subaerea in posto delle argille, ossia la frazione indissolubile delle rocce carbonatiche, accumulatesi localmente in seguito alla dissoluzione di queste rocce (lateriti e bauxiti).

Sedimenti carboniosi

Sono sedimenti che si formano per riduzione di resti vegetali continentali (carbone, antracite, torba).

Sedimenti bituminosi

Sono depositi ad alta concentrazione di materia organica derivata da resti di organismi vegetali planctonici o di organismi animali. Questi sedimenti costituiscono le più importanti rocce madri (source rocks) degli idrocarburi liquidi (petrolio) e gassosi. Si tratta di depositi spesso associati a peliti e più in generale a sedimenti argillosi depositatisi in bacini lacustri o marini, in condizioni di scarsa circolazione e stratificazione delle masse d’acqua, con stagnazione e scarsa ossigenazione al fondo.

Sedimenti ferro-manganesiferi

Noduli e incrostazioni ferro-manganesifere sono estremamente abbondanti
sui fondali oceanici con tasso di sedimentazione molto basso o spazzati da
forti correnti marine (fianchi di rilievi sottomarini, seamounts, guyot, piane
abissali). Sono costituiti da goethite e ossidi di Mn, con elevato contenuto in metalli quali Co, Ni, Cu, Cr, V, Zn.