venerdì 23 agosto 2013

FINAL REPORT IP GLOGE 2013


INTRODUCTION

The IP GLOGE 2013 (Global Heritage and Sustainability: Geological, Cultural and Historical) in Salamanca is an international Erasmus Program which included students from different universities in Europe: University of Salamanca, University of Budapest, University of Coimbra and University of Ferrara.
The main topics covered during this project were the following: The Stone: heritage and importance in our history, Petrography and Mineralogy, Natural Radioactivity, Computer Modeling, Weathering agents and processes: Rock pathologies Conservation treatments, Risk assessment in urban area and the use of the Remote Sensing, Geo-education and Geo-ethics and Geo-diversity and environment.

MAIN TOPICS AND EXPLANATION

There is many definitions of rock but we focused our study on the architecture and geology field. In architectural terms a rock is the basic building material of the earth’s crust and the original material used by man in monuments; in geological terms a rock is an aggregate of minerals; according to the changes in the size, shape and percentage of the presence of the constituent minerals, we can recognize different origin and composition of the rocks. The structure of a rock allows to obtain information on the physical conditions of the environment of formation.

The rocks are classified according to their genesis, dividing them into:
  •         IGNEUS;
  •         SEDIMENTARY;
  •         METAMORPHIC.
  •       IGNEUS

Formed by solidification of a melt (mainly Silicate), formed in the interior of the Earth (Mantle or Crust). These rocks are also divided into different categories:

  •         PLUTONIC: massive, non-porous, usually isotropic and sometimes oriented (Gabbro, Diorite, etc.…);
  •         VOLCANIC: porous, isotropic structure (Basalt, Andesite, etc.…).

These kinds of rocks are classified in accordance with the classification of Streckeisen.

SEDIMENTARY

Aggregates of granules mineral, more or less rounded, whose interstices are filled by fine material. The dimensions of the granules are an index of the mechanical energy of the environment of deposition.
According to the origin the materials that compose them are divided into:
  •     TERRIGENOUS CLASTIC ROCKS: formed by the deposit of detrital material torn from the erosion of pre-existing rocks, could be loose or cemented, compacted during a process called diagenesis (Quartz, Feld spat and Rocks fragments). This rocks are classified according to the clasts size:
    • Conglomerates > 2 mm; 
    • Sandstone à 2 > x > 0,0625 mm; 
    • Limolites à 0,06 > x > 0,002 mm.   
  •     CHEMICAL ORIGIN: formed consequently at the precipitation of dissolved substances in water, by evaporation of the water and transformation into insoluble substances. They are divided into:


    •      Limestone: formed near or in the site of the final accumulation of the sediments, materials produced by biological processes, composed from the main minerals Calcite and Dolomite;
    •      Evaporates: an example is the Gypsum, the most used evaportitic rock for the construction of the buildings.

METAMORPHIC

Formed by the result of the transformation of igneous or sedimentary rocks that must be adapted to new physicochemical conditions (temperature and pressure) that are operating along a time, usually non porous and classified according to the type of the metamorphism process.
Metamorphic rocks, apart from those originating from the contact metamorphism and dynamo metamorphism, have a schistose texture, in which it has an orientation of the crystals in parallel planes which allows them to be divided into slabs.

Another important topic, which has generated a lot of my interest, was concerning the radioactivity of rocks and what society today thinks about it.
All natural rocks contain minerals that have radioactive elements in their constitution, even if they are only present in insignificant amounts. Three important elements to the study of radioactivity are Potassium (K), Thorium (Th) and Uranium (U), but only the isotopes 40K, 232Th, 238U/235U are radioactive, which means, they release radiation α, β and γ radiation. We usually measure this radiation in Becquerel (Bq), which is a measure of the physical/real amount of radiation. We can also use Sievert (Sv), which measures the biological effect of radiation. When working in the field of radioactivity one should never forget the importance of radon, a noble gas that is involved in the decaying of 238U and is harmful for the environment in high doses.
Regarding the type of rocks we talked above we can say that the igneous, metamorphic and sedimentary rocks have different radioactive emission. According to the measurements that all of us made, with the Geiger-Muller counter, is evident that the values of radioactivity were higher to the igneous rocks (150 Bq, the highest), and lower to the sedimentary rocks, particularly in the limestones (30 Bq, the lowest); the metamorphic rocks showed high levels but still lower than the igneous.
The background radiation (including natural and industrial) affects the human health, so the radiation of the residential building needs to be controlled. The radioactivity might be higher if the surrounding rock is mainly igneous, so we need that the buildings are constructed in a way that considers Radon emission of the surrounding ground. Furthermore, the building materials itself emit radiation.
This thought leads us to the significance of the radioactive emission of the stones: in certain areas the radioactivity of the ground or the building materials is an important aspect of design.
It is curios how society think that the artificial radioactivity, like thermoelectric power plants, nuclear power plants, nuclear accidents, military tests, etc…, are much more than the natural one, like for example the Radon. In reality the artificial radioactivity is much less in comparison to the natural one and people can’t realize it properly. According to this, people are not worryied about natural radiation because, for my point of view, there is no good exchange of information. It could be a good idea find a good way to communicate at the population the real potentials danger of Radon, in fact it is cancerogenic to humans, as recognized for several years by the World Health Organization.

Changing topic, is important to know that lots of our buildings and monuments are built with stones: in Salamanca those are mostly built with Villamayor Sandstone and Martinamor Granite. The first type is extracted from a quarry nearby Salamanca and its use is mandatory in new buildings downtown and it is also used in restoration. The second type is used in combination with the sandstone in most monuments and historical buildings of Salamanca. The granite is used in the base of the building due to the high porosity of the sandstone and the lower absorption of granite. Granite preserves sandstone in a better condition over time. Similarly, the increased resistance of granite holds the large volume of building structures (for example the bell tower of the New Cathedral).
These monuments do not remain impassive with the passage of time. Depending on their structure and composition, historical buildings, which are part of our heritage, can start to deteriorate, or by relentless action of time and weather agents, or because the Human activity and air pollution.
It is important reduce these damages following maybe some kind of hints: it should take into account that not always the cheapest materials are the most suitable for the climatic conditions of the area of interest, in fact is important to have a good knowledge of the place to evaluate the best type of material to use; the pathology caused by air pollution could be reduced with a simple limitation of the traffic in the areas surrounding the monuments; the decrease of the number of pigeons in the city centre could reduce the damage and etch caused from their excrement; increasing the vigilance, especially during the night, with the help of automation systems surveillance (cameras) and with the awareness of the population to report any forbidden acts, it could be cancel the problem of vandalism (Graffiti).

Another important topic is the Risk of monuments being damaged, particularly natural’s one. It was useful, in our case, the study of the vulnerability of the area around the Tormes river of Salamanca. Building a flooding risk map it helped to realize how important is protect monuments and buildings near the river with some defensive actions or measures taken to reinforce embankments.
In order to have a major control of the flooding risk of the area is important to know the meteorological situation of the area and the historical events of the natural disasters.

Last topic, but not  less important, is Geo-ethics, a new subject that focused his main aim in the enhancement and in the safeguarding of the Geosphere. It deals with some of the most significant environmental emergencies: pollution and problems of waste, greenhouse and climatic variations. It cares to encourage a critical analysis on the use of natural resources, to promote the correct information on hazardous and risks of the territory, to promote the development of environmentally friendly technologies. It promotes too the role of the Geologist.
It would be appropriate to dwell on the issue of responsibility of who works in the field of Geosciences, calling to intervene, in what concern the ethic issue, the Geologist, someone who should be an expert of the area and of all its dangers, both operating in the field of research and the public and institutional framework, both working in professional activities and in teaching and scientific dissemination.
It’s important change the way people think in order to reach a better world for us but especially for the future generation. It’s important start to introduce this concept already from the childhood, because children are our future. It should start with words and communication because these things are that that stay imprinted in the memories, especially if assimilated during the child age. 

CONCLUSION 

The IP GLOGE is an opportunity for students to improve their knowledge and the use of their English and not only: in fact I found it very suitable for students who, like me, come from a different background from geology. This experience allowed me to store lots of new information and concepts never dealt before and it has also improved my basis of Geology's knowledge, mostly starting from the most elementary topics that may be obvious to geologists but, for example, not for who has a degree in Geography, Art or Languages. I have memorized better this kind of concepts thank to the help both of the professors and of the other participants.

I’m sure that this kind of international project can give to all of us, at least it gave to me, a very good help in order to learn different methods of studies and research, exchange different ways to assimilate data and topics and improve our interpersonal relationship, without counting the importance of receive an international certificate that is always good in the view of the future applications for Jobs. 

Fieldworks were essential in order to let me understand better what I studied and I’m still studying from books and from frontal classes. For the first time I can say that I was a really geology student, because, in my opinion, a geology student has to match the theory with excursions and field works.
Another thing that this project has taught me is how to write a report, alone and in team. Always because I come from a Bachelor of Geography and because until now, during my master degree, was more rare than common write a report, I have found this experience like something useful for my future like Geologist. In fact, it’s not  necessary to say it, reports are almost the life for this kind of Job. 

Finally, I can tell that there is something (besides my thesis topic) that come out during the last week of the course, that I would like to investigate more and more: the Geo-ethic. It is a very important topic and, who knows that, in the future after my graduation, this can give me the chance to offer my contribution in what I really think is necessary for increase the importance of my role as geologist and, even more important, do something good for all that concerns the Geosciences and the "health" of the Earth. 



REFERENCES

giovedì 11 luglio 2013

IP GLOGE 2013 - RADIOATTIVITA'


 Fonte: https://moodle.usal.es/course/view.php?id=9764 (11.07.2013 ore 18.34) 

Dopo un po’ di tempo riprendo a scrivere sul mio blog. Questa volta per raccontarvi della mia esperienza che sto vivendo proprio ora (7-20 luglio 2013) a Salamanca (Spagna). Ho preso infatti parte ad un progetto chiamato “IP GLOGE 2013”, un Corso Erasmus Intensivo organizzato dalle università di Ferrara, Coimbra (Portogallo), Budapest (Hungary) e Salamanca. Al corso, svolto in lingua inglese, hanno preso parte in tutto 4 italiani, 6 ungheresi, 5 portoghesi e 3 spagnoli con altrettanti professori .

 L’obiettivo del progetto “Global Heritage and Sustainability: Geological, Cultural and Historical” è, oltre che lo scambio interculturale di conoscenze tra i vari partecipanti, quello di studiare le rocce dal punto di vista culturale e storico oltre che da quello strettamente geologico, al quale noi geologi siamo abituati a fare . Gli argomenti trattati sono molteplici e li scopriremo piano piano. Inizio però già nel pubblicare la mia prima relazione riguardante la radioattività dove abbiamo potuto osservare le diverse emissioni di radiazioni che le rocce emettono (ignee, sedimentarie e metamorfiche). 


Group report
-
Natural radioactivity in different natural
stones

Theoretical Introduction

All natural rocks contain minerals that have radioactive elements in their constitution, even
if they are only present in insignificant amounts. Three important elements to the study of
radioactivity are Potassium (K), Thorium (Th) and Uranium (U), but only the isotopes 40K, 232Th,
238U/235U are radioactive, which means, they release radiation - α, β and γ radiation. We usually
measure this radiation in Becquerel (Bq), which is a measure of the physical/real amount of
radiation. We can also use Sievert (Sv), which measures the biological effect of radiation.
When working in the field of radioactivity one should never forget the importance of radon –
a noble gas that is involved in the decaying of 238U and is harmful for the environment in high
doses.

Purpose of the experiment
  • Learn the techniques/methods used to measure radioactivity, as well as, learning which apparatuses/equipment are better suited for this kind of work.
  • Measure the natural radioactivity (in counts/minute*) of 38 different kinds of rocks – (igneous, metamorphic and sedimentary rocks).
  • Compare the data acquired (on a table) on the experiment, in terms of radioactivity, with the three different groups of rocks.
  • Brief explanation, at the end of the main experience described above, of how to measure the amount of the qualitative radon being released from rocks (granites).

This is done specific equipment that we will talk about later on the Procedure.

Procedure

Using the equipment shown on the picture below (Figure 1), a Geiger-Muller counter, we
measured the amount of radiation (α, β and γ radiation) associated to the 38 rocks of the
experiment.

Figure 1 - Geiger-Muller counter 

On the second part of the class, we simulated a routine experiment for measuring the
amount of radon in rocks. Radon has a half-life of 21 days. We put the rock into a special and
sealed container (Figure 2) connected to an alpha pump and alpha guard professional radon
monitor. After those 21 days we would be able to measure directly the amount of radon 222Rn in
the air, because it is equal to the quantity of 226Ra in the rock – isotropic equilibrium.

Figure 2 – sealed container connected to an alpha pump and alpha guard professional radon monitor

Results

The results of this experiment are displayed through a graphical way, on the table below
(Table 1). Together with the results, there are some representative photographs of certain rocks.
Table 1 – Measurements of rock’s radioactivity

We took a photograph of four rocks, from the different rock groups (Figure 3)

Figures 3 – Different types of rock, in order: Igneous, metamorphic, sedimentary (limestone) and
sedimentary (carbonate) 

Discussion of the results 


Graph 1 – Graphical representation of the measurements of rock’s radioactivity

The natural radioactivity of several different rocks was examined. The radioactivity was
measured with Geiger-Muller counter. According to the measurement the igneous, metamorphic
and sedimentary rock have different radioactive emission. It is in great agreement with the
presumptions. The values of radioactivity measured were higher to the igneous rocks (150 Bq –
the highest), and lower to the sedimentary rocks, particularly in the limestones (30 Bq – the
lowest); the metamorphic rocks showed high levels but still lower than the igneous (Graph 1).
Graph 1 – Graphical representation of the measurements of rock’s radioactivity.
The background radiation (including natural and industrial) affects the human health, so the
radiation of the residential building needs to be controlled. The radioactivity might be higher if the
surrounding rock is mainly igneous, so we need that the buildings are constructed in a way that
considers Radon emission of the surrounding ground. Furthermore, the building materials itself
have a radiation.
This thought leads us to the significance of the radioactive emission of the stones: in certain
areas the radioactivity of the ground or the building materials is an important aspects of design.


domenica 20 gennaio 2013

Appunti di Sedimentologia - STRUTTURE SEDIMENTARIE DEFORMATIVE


 
Fonte: http://www.viaggiaresempre.it/fotogallery51zPalmarolaTramontanaVerdella.html (20.01.2013 ore 11.08) 

Distinguiamo tra: 

  • Sin-deposizionali --> 

    • Da disseccamento (MUD CRACKS); 
    • Da cementazione precoce (TEPEE) --> la produzione di cemento aumenta il volume e pertanto la superficie tende a deformarsi verso l’alto. Da non confondersi con la fluidificazione che è un fenomeno isolato che si instaura sui depositi sabbia fango, mentre i tepee sono tanti --> c’è continuità laterale e si instaurano su depositi fangosi; 
    • Da gocce di pioggia (RAIN DROP); 
    • Da crescita di cristalli di ghiaccio o sale

  • Post-deposizionali --> 

    • Da carico --> 

      • LOAD CASTS; 
      • BALL and PILLOWS (pseudonoduli) --> si trovano comunemente nei depositi torbiditici; 

    • Da iniezione --> vulcanetti di sabbia-fango (sarse di mirano);
    • Da espulsione --> strutture da sfuggita di acqua; 
    • Convoluzioni --> lamine deformate;
    • Brecce e megabrecce --> le più importanti post-deposizionali di brecce sono le “brecce ad iniezione”, da forma cilindrica dovute ad espulsione dal basso che genera queste strutture verticali con clasti di dimensioni variabili; 
    • Piegamenti intraformazionali (SLUMPINGS) --> sono degli intervalli intraformazionali deformati che si sviluppano in condizioni plastiche. Possibili fautori di movimenti di Slumpings possono essere: piccoli terremoti, piccole pendenze di scarpata o piattaforma sottomarina o per frane sottomarine.
Fonte: Appunti del dott. Gilberto Cerasuolo 


Appunti di Sedimentologia - STRUTTURE DEFORMATIVE BIOGENE


 
Fonte: http://www.geol.umd.edu/~jmerck/geol342/lectures/03.html (20.01.2013 ore 10.38) 

Distinguiamo le strutture sedimentarie biogene:
  • DA ACCUMULO --> 
    • Resti scheletrici --> accumuli detti “panchina” di gusci spiaggiati che indicano un evento di tempesta e che possono andare a costituire dei livelli nella successione di spiaggia;
    • Biocostruzioni --> es reef, rudiste, stromatoliti;
  • DA BIOTURBAZIONE --> le più importanti strutture deformative da bioturbazione sono quelle generate dalla attività di organismi bentonici sia sulla ID (= interfaccia deposizionale) che interne al sedimento (= burrows).
    Seilacher, nel 1967, ha distinto le morfologie da escavazione ad opera di organismi, mettendole in  relazione con la profondità, distinguendo così le cosiddette ICNOFACIES, ossia delle tracce fossili molto importanti perché in assenza di fossili ci permettono di rilevare la profondità alla quale si trovava il sedimento quando l’organismo ha generato quella traccia fossile. 
Pertanto le icnofacies sono delle associazioni di tracce fossili che permettono una zonazione dell’ambiente e della batimetria sottomarina:
    • SKOLITHES --> icnofacies da aree costiere con fondi sabbiosi e/o fangosi (quindi da zona litorale), costituite da tracce superficiali e gallerie semplici (burrows) di rifugio e abitazione a sviluppo verticale, prodotte da organismi marini sospensivari o filtratori; 
    • LIRUZIANA --> icnofacies da ambiente sublitorale (entro i 200 m di profondità), costituite da prevalenti tracce superficiali di ripasso e reptazione e da gallerie orizzontali semeplici o ramificate; 
    • ZOOPHYCOS --> icnofacies più tipiche da ambiente marino profondo (abissale, tra i 200 e i 2 000 m di profondità), con gallerie più elaborate, spiralate; 
    • NEREITES --> icnofacies da zone abissali, con piste e tracce superficiali di escrezione e nutrizione, spiralate, meandriformi, a riempimento sabbioso-siltoso, in formazioni torbiditiche.
Ognuna di queste associazioni di tracce fossili è composta da più tracce di bioturbazone che evidenziano attività diverse dagli organismi biotrurbanti sia sulla ID (interfaccia deposizionale) che interne al sedimento (burrows).

Distinguiamo quindi:

  • BIOTURBAZIONE SULLA ID -->
    • Da RIPOSO (CUBICHINIA); 
    • Da LOCOMOZIONE (REPICHINA); 
    • Da PASCOLO-NUTRIZIONE (PASSICHINIA) --> 

      Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo 

  • INTERNE (BURROWS) -->
    • Da ABITAZIONE (DOMICHINIA); 
    • Da NUTRIZIONE (FODINICHNIA) --> generalmente comporta una bioturbazione; 
    • Da FUGA

       
      Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo 
  • DA BIOEROSIONE --> le perforazioni ad opera degli organismi di solito si localizzano nelle zone di battigia, quindi sono perfetti indicatori della linea di costa.

Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo


sabato 19 gennaio 2013

Appunti di Sedimentologia - CLASSIFICAZIONE STRUTTURE DEPOSIZIONALI - STRUTTURE SEDIMENTARIE EROSIVE


 
Fonte: http://www.dicom.uninsubria.it/campusweb/corsi/sc_amb/stage/stage_2003/aspetti_geologici%20dolomiti.htm (19.01.2013 ore 16.25) 

Le strutture erosive sono le impronte di erosione che si sono formate e preservate nei sedimenti. In generale le strutture erosive si dispongono parallelamente alla direzione principale di flusso e quindi possono indicare quelle che erano le paleolinee di costa, i paleopendii: pertanto sono spesso “indicatori paleogeografici”. 

Strutture erosive: 

  • CANALI
     
  • DA FLUSSI --> sono le strutture erosive scolpite e cesellate da vortici di turbolenza alla base dello strato. Riconosciamo i FLUTE CASTS, ossia dei calchi naturali di piccoli spazi vuoti erosi da turbolenza di correnti. La direzione della corrente è stimabile dalla osservazione dei calchi: la punta della forma a V indica il senso da cui si allarga la direzione; 

    Fonte: appunti del dott. gilberto Cerasuolo

  • DA OGGETTI --> sono le strutture erosive generate per impatto di oggetti (tool mark) trasportati dalla corrente. Distinguiamo 3 tipi di strutture sedimentarie da oggetti: 
    • Da trascinamento (GROOVE CAST), sono dei solchi da trascinamento di oggetti, il solco può essere continuo, oppure costituti da tracce a V (chiamati “chevrou casts”), oppure ancora da rotolamento e rimbalzo dell’oggetto (chiamate “roll-skip”); 
    • Da impatti (SCOUR MARKS); 
    • Da rotolamenti

  • DA OSTACOLI --> sono le strutture erosive che si generano in seguito ad un ostacolo che blocca un flusso. 

     
    Fonte: appunti dell dott. Gilberto Cerasuolo 
     
  • DA RUSCELLAMENTO --> strutture erosive generate in seguito al ruscellamento di corsi d’acqua (RILL). 

Ciò che l’erosione ad opera di un flusso idrico può generare sono anche i cosiddetti INDICATORI DI EROSIONE. 

Ad esempio i CLAY CHIPS, ossia dei ciottoli argillosi, generati per erosione, che si vanno a depositare alla base del deposito di flusso, permettono anche a volte uno studio della direzione del flusso stesso, mediante embriciatura dei ciottoli. 

Il RIP-UP CLASTS è proprio il deposito alla base formato dai CLAY CHIPS, questi frammenti di erosione di ciottoli o schegge di fango, che possono anche assemblarsi a formare palle di fango corazzate (armored balls). 

Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo 

Appunti diSedimentologia - MARGINE


Fonte: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0037073805000539 (19.01.2013 ore 14.30) 
    
Il margine di una piattaforma carbonatica può essere: 

  • Sabbioso
  • Biocostruito

MARGINE SABBIOSO 

Trova la sua ubicazione prevalentemente nel margine riportato dai venti (ossia margine leeward = sottovento), ma si possono trovare anche nel margine che riceve i venti dominanti (ossia margine windward = sopravento). Nei leeward margins la zona di formazione delle ooliti sarà quella di mare basso (in quanto le ooliti si formano in ambienti con una certa energia). Nei windward margins i sedimenti sabbiosi si spostano verso la laguna (caratterizzata da fondo scuro per presenza di alghe Athalassia) e prendono il nome di SHOALS OOLITICI (= banch oolitiici). 

Prevalentemente la loro composizione è costituita da ooliti (ossia grani carbonatici costituite da aragonite), ma a seconda della percentuale di aragonite disciolta in mare (curva di Sandberg), la composizione dei margini sabbiosi può variare tra sabbie oolitiche e sabbie scheletriche. Entrambe queste sabbie si accumulano in dune sottomarine, in barre tidali, delta tidali, sabbie di periscogliera (= rottura di scogliere per meccanica delle onde o per attività organica), in spiagge, dune eoliche o in lobi spiaggiati. 

Dal punto di vista delle geometria, il margine protegge la laguna e pertanto può essere regolato da: 

  • Moto ondoso --> in questo caso il moto ondoso che proviene generalmente dal margine windward, sviluppa dei cordoni di sabbia oolitica; 
  • Maree --> le sabbie oolitiche tendono ad organizzarsi parallelamente al movimento di flusso e riflusso della marea, generando dei canali tidali sottomarini poco profondi e dei banchi oolitici perpendicolari alla costa, chiamati TIDAL BAR FELT o JOULTER OOIDS SHOALS (a volte coperti da vegetazione). 

Gli shoals oolitici hanno un evoluzione strettamente legata agli eventi di tempesta, in quanto spinti dai venti dominanti (windward) e dalle tempeste, tendono a spostarsi gradualmente verso la laguna. 
Sul margine sopravento di uno shoals oolitico, detto lobo attivo, possono svilupparsi i SPILLOVERS LOBES

Fonte: appunti  del dott. Gilberto Cerasuolo 

Dal punto di vista sedimentario, gli shoals ooliti si possono riconoscere sul record stratigrafico per: 

  • Granulometria ad ooliti; 
  • Foreset inclinati che mi danno la direzione di accrezione (spesso non si preservano e per poterli riconoscere bisogna vedere i sedimenti associati, ossia vedere per esempio se ci sono depositi subtidali, ossia di laguna); 
  • Da laminazioni oblique bisensoriali (Herringbone cross lamination) che indicano il senso di marea. 

Dal punto di vista applicativo, i margini sabbiosi sono importanti in quanto possono diventare degli ottimi reservoir, in quanto hanno una perfetta porosità (= grainstone) mentre la permeabilità è buona e dipende dal tipo di diagenesi. Uno dei reservoir da margine sabbioso attualmente più importante è la SMACKOVER formation, sviluppatasi nel Giurassico Medio nel sud degli USA quando avvenne un alto sviluppo di margini oolitici. 

ISOLE 

Nel caso in cui questi accumuli di sabbia vengano ricoperti di vegetazione, possiamo parlare di isole, ossia di sistemi di spiaggia duna lungo questi margini sabbiosi. 

Un sistema di barriera-isola (BARRIER ISLAND) si presenta in questo modo:

Fonte: appunti  del dott. Gilberto Cerasuolo

Dal punto di vista sedimentario avremo festoni nello shoreface (con hummocky nella zona più profonda) chiusi superiormente da laminazioni incrociate (foreset) del forshore. Quindi rispetta il classico log da spiaggia. 

Regressive Barrier Model (si abbassa livello del mare, quindi la linea di costa va verso il mare aperto. Quindi dove c’era bacino diventa spiaggia. Quindi progradazione del sistema). 

Fonte: appunti  del dott. Gilberto Cerasuolo

Trasgressive Barrier Model (si alza il livello del mare, arretra la linea di costa. Quindi retrogradazione del sistema. Laddove c’era laguna diventa spiaggia). 

Fonte: appunti  del dott. Gilberto Cerasuolo

Barrier Iulet Model (insenatura) 

Fonte: appunti  del dott. Gilberto Cerasuolo 

Le dune superficiali spesso possono essere costituire da dune oolitiche generate dal vento, che prendono il nome di EOLIANITI. 
Queste dune eoliche si generano per diagenesi molto veloce, senza compattazione. Sono caratterizzate da foreset più inclinati. Spesso in caso di esposizione subaerea possono generarsi delle tracce di esposizione. Le più comuni sono le terre rosse; altre sono gli elementi bauxitici. 

Bluettole = dolomia subacquea nel reef. 

MARGINE BIOCOSTRUITO (REEF) 

Quando si parla di piattaforma orlata (RIMMED PLATFORM), si parla di margine biocostruito (REEF), ossia un margine sviluppato dall'azione dei coralli (nell'attuale). 
Riconosciamo una zonazione sedimentologica, biologica e morfologica di un margine biocostruito. 

Fonte: appunti  del dott. Gilberto Cerasuolo 

Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo 


Appunti di Sedimentologia - GLI AMBIENTI DEPOSIZIONALI CARBONATICI


Fonte: http://www.wwf.it/client/render.aspx?root=996 (19.01.2013 ore 12.28) 

Distinguiamo: 

  • Piattaforma interna
  • Margine
  • Scarpata
  • Bacino

PIATTAFORMA INTERNA 

È costituita da 2 zone: m

  1. Piana tidale
  2. Laguna

Entrambe le zone sono a bassa energia, dove pertanto prevalgono sedimenti fini. 

PIANA TIDALE 

È la zona soggetta agli andamenti di marea, difatti ricca di canali tidali. 

Distinguiamo la zona subtidale (zona marina), la zona intertidale (ossia la zona canalizzata), e la zona sopratidale (ossia la palude algale, ricca di mangrovie). 
Lungo i canali tidali le zone più chiare sono gli argini costituiti da fango, a cui seguono subito dopo delle zone più scure, costituire da alghe e mangrovie. Quindi nella piana tidale prevalgono fanghi con tappeti algali, a formare strutture MUD CRAPS. 
La piana riceve sedimento (sopratutto fango e poco silt) solo durante gli eventi di tempesta o durante le maree. 
Lungo i canali abbiamo depositi da CREVASSE, ossia depositi da rottura di argine. 

Dalla sezione di un canale tidale appare evidente la similitudine con un canale da meandro (entrambi si muovono nello spazio). Si può riconoscere un log basale, chiamato CHANNEL LOG. In sommità possono generarsi dei crostoni dolomitici, ossia fenomeni di cementazione con formazione di intraclasti. 

Osservando una carta della zona sopratidale, distinguiamo:

  • Parti più scure --> laminazioni algali, stromatolitiche piano parallele; 
  • Parti più scure --> micrite e fango carbonatico, la micrite può giungere anche da eventi di tempesta, andando  a decantarsi tra i livelli stromatolitici. 

Lo spessore di questi sistemi deposizionali da piana tidale si aggira sui 4 m (o comunque spessore esiguo) in quanto rispecchia una sedimentazione recente, in quanto il livello del mare ha raggiunto il livello attuale circa 6 500 anni fa (nel Pleistocene). 

Log da piana tidale Bahamas 

Fonte: appunti del dott. gilberto Cerasuolo 

Nel Golfo Persico, la piana tidale è più sviluppata perché c’è un regime mareale maggiore, quindi un ambiente a maggiore energia, con canali più grandi, e con frequenti fenomeni di avulsione e abbandono. 
Nel Golfo Persico i livelli tra le laminazioni algali possono essere legati anche a cicli di marea stagionali (quindi non per forza legati a eventi di tempesta, come è per la Florida). 

LAGUNA 

È la zona subtidale per eccellenza della piattaforma interna. In questa zona mi aspetto di trovare sedimenti fini (quindi micrite e fango carbonatico) in quanto è un ambiente a bassa energia. 

La produzione di sedimento è data da alghe come il PENICILLUS o l’ALIMEDA (alghe verdi) o per precipitazione chimica di aghetti aragonitici da parte di microorganismi (gli WHITINGS sono delle chiare branche nella laguna dove avviene forte precipitazione chimica di questi aghetti). 
Nelle aree lagunari c’è fortissima bioturbazione. Il fondo è costellato da vulcanetti di sabbia prodotti da crostacei (callianassa). 

Nella laguna sono state scoperte anche stromatoliti subtidali (anche se molto rare) che non sono depositi relitti ma sono attualmente in produzione. Possono avere dimensioni colonari dentro sabbie oolitiche (CWUB SHAPE), oppure forma a molari (MOLAR SHAPE), oppure con allungamento lineare (LINEAR SHAPE). 

CICLI PERITIDALI (Dolomia principale) 

I cicli peritidali sono delle successioni sedimentarie dei 3 ambienti tidali (inter, sopra e subtidale), legati ai cicli di Milankovic (eccentricità, precessione, obliquità). 

Log di zona lagunare 

Fonte: appunti di Gilberto Cerasuolo 

Log di piana tidale

Fonte: appunti di Gilberto Cerasuolo

Log di ciclo peritidale

Fonte: appunti di Gilberto Cerasuolo

Lo spessore della zona subtidale va dai pochi cm ai 10-15 m. 
Il ciclo peritidale si forma dipendentemente alla produzione di sedimenti ma anche per parametri esterni (nel Latemar, un ciclo è stato misurato di 21 000 anni, pari alla precessione terrestre). 

Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo 

venerdì 18 gennaio 2013

Appunti di Sedimentologia - AREE A SEDIMENTAZIONE CARBONATICA ATTUALI


Esse  sono:

  • PIATTAFORMA FLORIDA OCCIDENTALE --> la produzione di CaCO3 nella zona di mare basso è relegata ad una massima zona di scogliera corallina, poiché ci troviamo vicino al Delta del Mississippi, ossia dove confluisce un forte apporto terrigeno-silicoclastico lungo la costa. Lungo tutta la piattaforma, ad una profondità tra 80 e 100 m, è particolare notare una fascia di eoliti, oggi interpretati come sedimenti relitti quando il livello del mare era più basso. Le ooliti infatti dovrebbero stare nella zona di margine, cioè nella zona più superficiale, in quanto le ooliti per formarsi devono stare in movimento;
  • PIATTAFORMA YUCATAN OCCIDENTALE --> Famosa per il cratere d’impatto di un asteroide 65 Ma fa. Caratterizzata da una larghissima piattaforma interna (130-190 Km) costituita da sabbia e molluschi, a cui segue una scarpata che si approfondisce fino a 200 m, caratterizzata da sedimenti relitti di ooliti (legati a livello del mare più basso);
     
  • BELIZE --> la piattaforma del Belize è a sud della penisola dello Yucatan. L’alto tasso di nutrienti per la confluenza di fiumi lungo costa determina uno sviluppo delle barriere coralline a largo, sviluppando piattaforme orlate;
  • PIATTAFORMA DEL BRASILE --> abbiamo una zonazione in 3 settori in funzione della latitudine: 
    • Zona tropicale, con associazione CHLOROALGAL (alghe rosse, holimesa e alghe verdi, amphistegine); 
    • Zona di transizione, con alghe rosse e briozoi; 
    • Zona fredda temperata (più a sud), con associazioni foramol. 
           Le barriere coralline si instaurano solo a partire dalla foce del Rio delle Amazzoni Sud;

  • BARRIERA AUSTRALIANA ORIENTALE (Great Barrier Reef) --> barriera più lunga attualmente nel mondo (lunghezza 2 000 Km), con larghezza fino a 290 Km, ed è composta da più di 2 500 reefs che nel complesso formano la barriera;
  • SHARK BAY (AUSTRALIA OCCIDENTALE) --> il clima arido-semiarido, associato alla bassa energia del moto ondoso nella baia, determina una forte evaporazione, generando così il contesto ideale per la formazione delle stromatoliti;
  • GOLFO PERSICO (ABU DHABI) --> il Golfo Persico è un esempio attuale di rampa carbonatica. Le troviamo in ambiente mesotidale (marea di 2 m), con clima arido (16-44°C), bassissime precipitazioni (3-4 cm/anno), tettonica e subsidenza praticamente assenti, alta salinità (40-45°/00) (che comporta la precipitazione di depositi evaporitici: sabbia), dominate da venti che vengono dall'area continentale, e un input terrigeno moderato. 

Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo 

          Delta di marea:

    • Flusso (verso l’interno); 
    • Riflusso (verso l’esterno). 

           Abbiamo:

    • Sabbie oolitiche nei delta di riflusso; 
    • Patch reefs (reef isolati) tra una zona oolitica e l’altra (non si innestano sulle sabbie oolitiche perché non trovano l’appoggio ideale per crescere, preferendo zone dove non c’è movimento di sedimento verso il fondo); 

           TAPPETI ALGALI nella zona intertidale, al passaggio laguna-sbteha;

  • FLORIDA MERIDIONALE --> li troviamo in ambiente meridionale (range di marea 0.5), con tettonica quiescente e subsidenza moderata, precipitazioni relativamente alte (100-150 cm/anno), temperature moderate (10-35°C), tasso di evaporazione moderato, venti prevalentemente continentali con frequenti tempeste tropicali. Costituita da 3 Km di barriera biocostruita, che bordano una baia interna con prevalente associazione FORAMOL (molluschi + foraminiferi) e sedimenti fini-fangosi. 

Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo 

  • BAHAMAS --> ambiente microtidale (< 1  m), tettonica e subsidenza quiescenti, altorilievi sottomarini e zona di piattaforma bassa, piogge stagionali, temperature moderate (20-30°C), salinità normale, tempeste tropicali comuni, nessun input terrigeno. Ci troviamo in un banco oceanico isolato da terra con un accrescimento della piattaforma carbonatica nella zona fotica che raggiunge quote molto alte, anche al livello del mare. La distribuzione dei sedimenti è in funzione dell’organizzazione dei venti. 

          I reef sono abbondanti lungo le zone dove c’è maggiore ricambio d’acqua, quindi il mare aperto,        
          da cui giungono i venti principali.

    • GRAINSTON A PELOIDI --> dominano nelle zone dove c’è continuo rimaneggiamento (difatti il fango non si riesce a depositare); 
    • PACKSTONE A PELOIDI --> si trovano nelle zone più protette dalle isole, che li proteggono dai venti e dalle correnti; 
    • WACKESTONE A PELOIDI --> anche questi abbondano nelle zone protette dalle isole barriere; 
    • GRAINSTONE OOLITICI --> sono dominati dalle correnti tidali. 
Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo 

Appuntidi Sedimentologia - TIPI DI PIATTAFORME CARBONATICHE


Fonte: http://storiadellageologia.blogspot.it/2011/10/frana-nel-latemar.html (18.01.2013 ore 15.25)

Esistono diversi tipi di classificazione delle piattaforme carbonatiche, in funzione dei loro caratteri. 

In funzione del loro profilo distinguiamo: 

  • RIMMED SHELF (larghezza 10-100 km) o PIATTTAFORMA ORLATA: superficie piatta con margine più o meno rilevato rispetto alla zona interna, presenta scarpata con angoli di 35-40° (ciò le differisce dalle scarpate silicoclastiche, che hanno angoli più bassi); 
  • RAMP (larghezza 10-100 Km) o OMOCLINALE --> superficie senza rottura di pendio, con inclinazione <= 1,5°. 
Considerando la dimensione, parliamo di: 
  • PIATTAFORME EPEIRICHE --> estese da 100 a 10 000 Km. 
Considerando la disposizione, abbiamo: 
  • PIATTAFORMA ATTACCATA
  • PIATTAFORMA ISOLATA o BANCO OCEANICO
Tenendo conto dell’evoluzione del sistema, abbiamo: 
  • PIATTAFORMA ANNEGATA --> DROWNED PLATFORM. 

Una piattaforma carbonatica orlata è divisa principalmente in 4 parti:  

  1. TRANSIZIONE AL BACINO; 
  2. SCARPATA --> l’angolo di inclinazione delle scarpate si riflette sul tipo di geometrie deposizionali: con angoli > 25° avrò erosione, con angoli 10-12° by-pass, con angoli bassi (2-3°) avrò fenomeni di accrezione; 
  3. ZONA DI MARGINE --> vedi sotto;  
  4. PIATTAFORMA INTERNA --> PIATTAFORMA DI MARE BASSO --> zona di margine e piattaforma interna. 
La zona di margine è occupata dai coralli che creano una barriera idrodinamica rispetto al moto ondoso che viene dal mare aperto e quindi permette lo sviluppo di una zona protetta interna lagunare che può essere soggetta ad escursione di marea (piana tidale). In generale il margine può essere biocostruito o sabbioso (di tipi eoilitico) o entrambi. 

Una piattaforma carbonatica a rampa si divide in 3 zone: 

Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo 

Queste 3 zone si ottengono in funzione del livello di base delle onde. 

Non esiste un modello generale per spiegare le facies da piattaforma carbonatica, pertanto in caso di esplorazioni petrolifere e pozzi non ho idea di cosa posso trovare lateralmente: posso cioè avere un’idea delle geometrie deposizionali, delle litofacies e quindi del livello di porosità e permeabilità delle rocce all'interno. 

Quindi conoscere al meglio quali sono stati i fattori di controllo e i processi di deposizione (tipi di associazione faunistica, paleotopografia, eustatismo, zona fotica, ecc…) può aiutarci nella interpretazione e nella predizione del modello di facies del sistema carbonatico. 

Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo

Appunti di Sedimentologia - INTRODUZIONE AI CARBONATI, LA SEDIMETAZIONE CARBONATICA


Fonte: http://www.digilands.it/natura-illustrata/scienzacultura/triassico/index.html (18.01.2013 ore 13.36) 
CARBONATE ARE BORN, NOT MADE (frase di un geologo canadese), questa frase rispecchia il centro focale della sedimentazione carbonatica. 

Al contrario dei depositi silicoclastici, infatti, i depositi carbonatici hanno una stretta correlazione con il mondo biologico, e gli organismi nel particolare. 

I 3 principali principi della sedimentazione carbonatica sono quindi: 

  1. ORIGINE ORGANICA; 
  2. AUTOCOSTRUENTI; 
  3. LABILITA’ DIAGENETICA (ossia hanno una cementazione precoce). 

A questi va ad aggiungersi il fatto che la produzione dei carbonati è molto localizzata. 

La CRESCITA e PRODUZIONE dei carbonati ha quindi stretti legami con l’ambiente oceanico, e ai fattori biologici, geografici, fisici e chimici degli ambienti oceanici, ossia: 

  1. CHIMISMO DELLE ACQUE; 
  2. LUCE;
  3. PROFONDITA’; 
  4. LATITUDINI; 
  5. TEMPERATURA E SALINITA’; 
  6. NUTRIENTI; 
  7. CORRENTI.

Si analizzano ora i diversi fattori di controllo in una deposizione carbonatica: 

CHIMISMO DELLE ACQUE --> 

Nel caso del tempo geologico, la composizione chimica del mare è stata soggetta a cicli secolari di fluttuazione di calcite e aragonite. La curva di Sandberg ha messo in evidenza come esista una buona correlazione o corrispondenza (anche se non perfetta) tra i periodi di mare aragonitico e i periodi di mare calcitico, e gli episodi climatici di Greenhouse (quando non abbiamo calotte glaciali) e di Icehouse (quando ci sono calotte glaciali). Per la precisione: 
  • Greenhouse --> mare calcitico; 
  • Icehouse --> mare aragonitico. 
Attualmente ci troviamo in un periodo di Icehouse (aragonite). Il chimismo calcitico o aragonitico delle acque ovviamente si riflette sugli organismi, sulle loro strutture o gusci. Ci sono organismi che sviluppano un guscio aragonitico (come i coralli, infatti oggi c’è diffusione dei coralli come produttori di barriere), mentre altri che prediligono un guscio calcitico (le rudiste). Altri organismi invece hanno famiglie sia con guscio aragonitico e altre con guscio calcitico come le rudiste. 

Altro fattore chimico condizionante nelle acque è il rapporto Mg/Ca. Questo rapporto è inversamente proporzionale al contenuto di calcite nelle acque: la calcite più stabile è quella a basso contenuto di Mg (LOW-Mg CALCITE), e corrisponde ai periodi di mare calcitico (greenhouse), mentre nei periodi di mare aragonitico privilegiava una calcite meno stabile, ad alto contenuto di Mg (HIGH-Mg CALCITE), che provoca la deposizione di depositi evaporitici in gesso (MgSO4) (tantè che nel messiniano, miocene, ci fu una diffusa deposizione di gesso nel Mar Mediterraneo che corrispondeva ad un passaggio a Mare aragonitico). 

LUCE --> 

La penetrazione della luce segue una curva che decresce in maniera esponenziale all'aumentare della profondità. Quindi la massima produzione carbonatica, almeno nell'attuale avviene nei primi 10-20 m. Ovviamente più l’acqua risulta trasparente, più questa zona di produzione può spingersi in profondità. Nelle zone carbonatiche o del Pacifico si ha produzione di CaCo3 anche fino a 80-100 m, tuttavia 100 m è il limite massimo della zona eufotica, ossia il livello dove l’O2 prodotto per fotosintesi e quello consumato per la respirazione sono bilanciati. 

ZONA OLIGOFOTICA --> zona con poca luce dominata dalle alghe rosse. 

NUTRIENTI --> 

Un fattore limitante alla penetrazione della luce sono i nutrienti disciolti in acqua. Per esempio, in Sud America, abbiamo ad Est bassa penetrazione della luce per l’immissione di sedimenti da parte del Rio delle Amazzoni, mentre ad W per la risalita di correnti di upwelling (correnti fredde ricche di nutrienti) abbiamo diminuzione della trasparenza dell’acqua. Anche nel Mediterraneo la produzione dei coralli è ostacolata dai troppi nutrienti: difatti i coralli sono abituati a zone con pochi nutrienti quindi vivono in ambiente OLIGOTROFICO (nel Mediterraneo penetrazione luce: 90m). 

PROFONDITA’ --> 

La produzione carbonatica si concentra nella zona fotica, zona di penetrazione della luce. 

LATITUDINE --> 

La latitudine è un altro fattore condizionante la distribuzione e crescita delle facies carbonatiche. 
Difatti i coralli riescono a sopravvivere fino a latitudine di 35° Nord e Sud (l’Italia si trova sui 40° Nord); le Holimea (alghe verdi) fino a 30°; le alghe rosse e i foraminiferi si trovano sia in contesti tropicali che temperati. Molluschi, briozoi e brachiopodi diventano più abbondanti man mano che ci si sposta verso le alte latitudini. 
In generale la zona di crescita attuale e maggiore delle facies carbonatiche si ha tra gli 0° e i 20° di latitudine, scomparendo oltre i 40°. 

PRINCIPALI PRODUTTORI CaCO3

Cretacico sup --> rudiste; terziario, nell’intervallo paleogenico --> LBF (large Beuttric Foraminifer = Numuliti); terziario più attuale --> coralli. 

Tutti questi fattori, più temperatura e salinità, hanno portato gli autori a distinguere 2 principali associazioni faunistiche di produzione di CaCO3: 

  1. I CHLOROZOAN (alghe verdi + coralli) --> rispecchiano tipiche associazioni da onda tropicale; 
  2. I FORAMOL (foraminiferi + molluschi) --> associazioni tipiche di aree temperate fredde. 

Le associazioni foramol tendono ad avere distribuzione di temperatura più ampia, difatti nel cretacico sup, nonostante le diffuse condizioni tropicali (greenhouse), avevamo il momento di massima espansione delle piattaforme carbonatiche ad opera della prevalente associazione foramol. 

Pertanto per ogni zona di produzione carbonatica (tropicale >22°C, Subtropicale 22-18°C, temperata 18-10°C, fredda 10-5°C e polare <5°C) gli autori hanno associato una associazione faunistica preponderante. Fu James, nel 1997, a semplificare queste associazioni distinguendo l’associazione PHOTOZOAN, ossia organismi legati alla luce (ad es alghe verdi e coralli) come tipiche associazioni di climi tropicali e subtropicali, e l’associazione HETEROZOAN, ossia organismi eterotrofi (ad es bivalvi) come tipici di acque temperate-fredde. 

In generale, la crescita degli organismi che producono CaCO3 segue una curva sigmoidale chiamata CURVA DI CRESCITA (Neumann, 1976). 

Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo 

Riassumendo in un grafico generale la precipitazione carbonatica in contesti marini può essere di 2 tipi: 

  1. ABIOTICA --> per precipitazione da acque sovrasature in CaCO3; 
  2. BIOTICA --> legata al mondo biologico, agli organismi --> 
    • INDOTTA dagli ORGANISMI --> ad es le stromatoliti che generano depositi a MUD-MOUND; 
    • CONTROLLATA dagli ORGANISMI --> per es dei grani scheletrici --> 
      • ORGANISMI ETEROTROFI (bivalvi) --> ambiente temperato freddo; 
      • ORGANISMI AUTOTROFI (coralli, alghe verdi) --> ambiente tropicale.

Fonte: Appunti del dott. Gilberto Cerasuolo