Esiste
la diagenesi precoce
(importante per le rocce carbonatiche) e quella tardiva
(importante per le rocce silico-clastiche).
Distinguiamo poi i processi fisici, chimici e misti.
I primi sono ad esempio la compattazione (il sedimento si
riduce per il peso della compattazione, si trasforma in roccia). I
processi misti, pressione-dissoluzione, generano di solito le
stiloliti. I processi chimici infine sono la cementazione,
la dissoluzione (minerali poco stabili in fase di
seppellimento) e i processi di sostituzione (mantenendo ad
esempio la stessa forma). Un processo chimico è legato a condizioni
di eh e ph e sopratutto alla possibilità dei fluidi di circolare e
creare condizioni di sopra o sotto saturazione all'interno del nostro
sistema. Dobbiamo avere quindi sedimenti permeabili altrimenti i
fluidi non circolerebbero (nell'argilla i fluidi non circolano).
La
diagenesi dipende dall'ambiente deposizionale, dal clima, dalla
composizione tessiturale originaria del nostro sedimento, dalla
permeabilità e dalla profondità di seppellimento.
Esiste poi un campo di esistenza della diagenesi, ben preciso, legato
alle condizioni di temperatura e pressione in quanto se superiamo un
certo limite di temperatura si andrà a finire nel campo del processo
metamorfico. Ci saranno poi condizioni non presenti in natura: avremo
quindi delle zone in cui in natura non c'è niente.
I controlli sulla diagenesi sono la temperatura e la pressione, la
composizione e circolazione dei fluidi e composizione rocce. Nei
carbonati avremo dei fenomeni diversi rispetto ad un sedimento
silicoclastico. Un calcare aragonitico si comporterà diversamente ad
un fluido circolante.
La diagenesi avviene con un certo percorso: è un equilibrio dinamico
fisico chimico che muta con la variazione di pressione. Le rocce
tendono a stabilire equilibrio con le condizioni che trovano. Man
mano che procede il seppellimento avremmo una densità della roccia
maggiore. L'effetto del costipamento darà una densità maggiore.
Questo si rifletterà nei pori, produce infatti una riduzione della
porosità. Quest'ultima si riflette a sua volta sulla permeabilità e
sulla circolazione dei fluidi. Si modificherà così la tessitura
primaria.
I feldspati creano minerali argillosi (sostituzione).
Ci saranno delle rocce sopratutto terrigene che sono più soggette a
questo fenomeno. Questo specialmente in relazione alla presenza di
materiale argilloso o meno. Le quarzo areniti per esempio subiranno
meno questo fenomeno in quanto oltre ad essere stabili hanno anche
una alta maturità tessiturale. Hanno poi una forma sferica e per
quanto li si possa compattare la porosità rimarrà quella. Se li
continuo a compattare al limite si romperanno.
CEMENTI
I processi di micritizzazione sono tipici delle rocce carbonatiche ed
influiscono sulla diagenesi. Questo processo potrebbe preservare il
grano dalla dissoluzione.
Esistono cementi tipici delle rocce carbonatiche i quali ci indicano
la loro storia. È importante quindi avere una terminologia nel
chiamare morfologicamente i cristalli. Abbiamo quindi il cemento
fibroso (allungamento rispetto allo spessore), isopaco
(avente dimensione omogenea) e cemento a drusa o equant.
La cementazione assume connotazioni diverse a seconda degli ambienti
diagenetici delle rocce carbonatiche. Ad esempio ci sono cementi
particolari delle aree emerse nel contesto meteorico, tipici della
zona freatica (zone marine e di spiaggia).
Dal punto di vista idrologico distinguiamo le zona vadosa,
freatica, di mixing e freatica profonda. La zona
vadosa è quella compresa tra la superficie e la falda (zona di
infiltrazione); la zona freatica è quella occupata
dall'acquifero, la zona di mixing invece è in relazione al
fatto che l'acqua della falda freatica galleggia su quella salata
(zona di passaggio, isole).
Esistono dei fattori di controllo interni ed esterni al sistema: i
primi sono in relazione alla mineralogia (se ho aragonite è un conto
se ho la calcite un altro), alla granulometria (influisce sulla
diagenesi, sulla dimensione dei pori, ghiaia e silt) e alla porosità
e permeabilità; i secondi invece sono la vegetazione, il clima
(influisce su quei processi diagenetici precoci, influisce sulla
cementazione e dissoluzione, dipende se sono in un clima caldo secco
o caldo umido. In Egitto esiste un carsismo sviluppato? Ovviamente
no, piove pochissimo. Se non abbiamo quindi dissoluzione forse non ci
sarà pure la cementazione dato che ciò che viene disciolto
precipita da un'altra parte).
Passaggio da zona vadosa a freatica: contesto clima caldo
umido, isoletta, formazione di morfologie carsiche.
Nel passaggio alla zona freatica avremo le grotte che sono in
relazione al livello della falda, quando questa si stabilizza formano
le grotte. Se il livello varia avremo vari livelli di grotte.
Se siamo in presenza di duna eolica siamo in zona vadosa dove
cioè avviene l'infiltrazione d'acqua (dissoluzione del carbonato di
calcio e precipitazione). Se queste dune fossero di ooliti queste si
discioglierebbero e precipiterebbero. Esiste un certo livello di
cementazione legato alla possibilità di far precipitare cemento tra
un grano e l'altro il che crea queste strutture a rocce (diagenesi
effettiva).
Calcrete:
suoli carbonatici delle zone vadose.
Microcodio:
(cementazioni biochimiche) è tipica dei suoli carbonatici e ci
permette di dire che determinate strutture e laminazioni strane sono
in collegamento con un ambiente emerso
Cementi della zona vadosa
Sono legati alla gravità o la tensione capillare:
- a menisco;
- microstalattitici o a goccia.
Quelli a menisco avranno un corpo ben arrotondato che si forma nella
zona di contatto tra un grano e l'altro, morfologie tondeggianti e
concave.
Quelli microstalattitici invece dipendono un fattore: se c'è la
forza di Gravità questi precipitano in basso. Questi sono utili dal
punto di vista della progressione della polarità degli strati,
strutture che ci fanno capire dov'è l'alto e il basso, com'è il
riempimento delle cavità geopetali tipiche delle zone vadose.
Cementi zone freatiche
- Isopaci, si formano attorno ai granuli;
- a blocchi o drusa, riempie la porosità rimanente.
In genere abbiamo prima la formazione dei cementi isopaci (a dente di
cane) e poi di quelli a blocchi. I cementi a blocchi sono simili a
quelli che si creano in ambienti di seppellimento profondo.
Come avviene?
Abbiamo la cementazione sul bordo del nostro grano e la porosità
rimasta viene occlusa dai cementi a blocchi o a mosaico. Durante o
prima di questa precipitazione potrebbe esserci della dissoluzione
che può continuare (sono cementi con basso contenuto di magnesio,
calcitici).
La dissoluzione non avviene solo perchè siamo in ambiente vadoso,
anche perchè questa può avvenire anche in ambiente marino. Essa
infatti dipende dalla situazione di sovra o sottosaturazione
dell'acqua.
Quello che osserviamo nelle rocce è solo una piccola parte di quello
che c'è in quanto il 95% di carbonato di calcio è disciolto e
quindi non si presenta. È importante quindi la cementazione anche in
ambito sottomarino oltre ai processi di micritizzazione.
Cementi ambiente marino
- Calcitici e aragonitici;
- calcitici con alto contenuto di magnesio;
- aragonitici di tipo fibrosi e potroidali.
Tipici di questi cementi sono le Beach Rock (crostoni cementati) come
ad esempio nelle Bahamas e nel Mar Rosso.
Queste sono legate a processi di cementazione, spesso in sabbie
silicoclastiche, zone intertidali. Nel Mar Rosso non abbiamo depositi
carbonatici, o meglio, c'è carbonato di calcio dato dai frammenti di
coralli o bivavli che forniscono il cemento calcitico che precipita
in queste Beach Rock..
Su una scarpata di una piattaforma carbonatica abbiamo una
cementazione importante, ovviamente se le condizioni permettono la
precipitazione di cemento.
Cementi da seppellimento profondo
- Sintassiali;
- Poichilotopici, molto grandi.
Vedi anche l'articolo "La diagenesi" sempre all'interno del blog cliccando qui.
Fonti: appunti tratti dalle lezioni del corso di Sedimentologia (Scienze Geologiche) - Università degli Studi di Ferrara
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