Appunti di Sedimentologia - STRATIGRAFIA SEQUENZIALE NEI DEPOSITI CARBONATICI AMBIENTI SEDIMENTARI

Fonte: http://www.istitutosangiovannibosco.net/cennini_donbosco/e-learning/percorsi%20di%20scienze/ecosistemi/Ciclo%20del%20carbonio.htm 15.01.2013 ore 21.38 

Gli ambienti sedimentari vengono distinti in: 

• Ambienti continentali --> eolico, lacustre, glaciale, alluvionale; 
• Ambienti di transizione --> deltizio, costieri; 
• Ambienti marini --> di piattaforma, marino profondo. 

Gli ambienti carbonatici possono svilupparsi in tutti e tre gli ambienti citati ma vengono trattati a parte in quanto hanno una stretta correlazione col biologico. 

La ricostruzione degli ambienti sedimentari avviene tramite la descrizione delle rocce (affioramento, carote, laboratorio), tramite l’interpretazione dei processi (meccanici, tettonici, climatici, diagenetici), e tramite la conoscenza degli ambienti attuali (principio dell’attualismo). 

AMBIENTE ALLUVIONALE

Tipiche morfologie da ambiente alluvionale sono: 

• I conoidi; 
• Il sistema fluviale in senso stretto. 

CONOIDI

Per conoide si intende un deposito con superficie a segmento di cono che si irradia alla base del pendio. Distinguiamo 3 categorie principali di conoidi: 

1. CONOIDE DI DETRITO

Sono depositi che si sviluppano per caduta gravitativa caratterizzati da gradazione diretta (fini in alto) in seguito ad una pressione dispersiva dei ciottoli negli urti durante la caduta (trasferimento di energia per collisione). Dal punto di vista stratigrafico e sedimentologico, questi depositi non hanno nessun potere di preservazione (col tempo vengono eliminati), pertanto possiamo solo andarli a vedere in natura; 

2. CONOIDI ALLUVIONALI

Sono depositi torrentizi con geometria a cono che si irradiano alla base del pendio nel punto in cui il corso d’acqua esce da un’area montuosa. Al contrario dei conoidi di detrito, sono molto importanti dal punto di vista sedimentologico in quanto si registrano nel record stratigrafico. Dal punto di vista morfologico ha una pianta a forma di ventaglio, sviluppatasi in seguito alla migrazione di “lobi di colate” con angoli fino a 180° (aperture del ventaglio). 

In pianta riconosciamo una apice, una parte intermedia e una base. I lobi migrano nel tempo, pertanto avremo lobi attivi (alimentati dai canali distributori) e vecchi lobi ormai inattivi. Si dice avulsione la disattivazione dei canali e lobi. Segue migrazione del canale. 

In sezione il profilo è concavo verso l’alto o quasi rettilineo. Da sottolineare il punto di intersezione che è legato al profilo di equilibrio del conoide: il punto di intersezione distingue una zona superiore in erosione a discapito dei sedimenti precedenti (canali incassanti nel conoide) da una zona inferiore dove avviene una deposizione. 

Tagliando il conoide lungo la verticale avrò diversi intervalli legati a rovesci di piena e altri intervalli legati a situazioni di stasi in cui si deposita il sedimento più fine. C’è un’aggradazione del sedimento dalla zona di apice alla zona di piede: infatti nella parte apicale (dove il corso d’acqua perde energia per lo sbocco in uno spazio aperto) avrò sedimenti più grossolani rispetto alla zona del piede, dove avrò sedimenti più fini. Tutto questo avviene solo in condizioni di trasporto trattivo (in caso di debris flow, la situazione sarà diversa, caotica). 

CARATTERISTICHE 

Il trasporto di materiale avverrà sempre in condizioni di energia molto elevata, ossia in regime supercritico. Questo ovviamente influisce sulla capacità (portata solida) e sulla competenza del materiale. Dato il bacino di alimentazione piccolo e il trasporto breve, i depositi saranno caratterizzati quindi da una cernita cattiva, da un’immaturità (tessiturale e composizionale), spigoli vivi (forma con arrotondamento lieve), ecc… 

Tramite la pendenza del conoide (angolo in sezione) possiamo distinguere i conoidi alluvionali dai conoidi deltizi. I conoidi alluvionali hanno infatti angoli molto elevati (fino a 25°), con pendenze tipiche dai 2° ai 12°. Al contrario, ad es., il sistema meandriforme (fluviale) si sviluppa su pendenze di 0,1°. 

Considerato il regime supercritico in cui si sviluppa questo deposito (competenza e capacità di trasporto elevate) il materiale preferibilmente messo in movimenti è quello grossolano pertanto il tipo di trasporto che mi aspetto di trovare in questi sistemi è il trasporto sul fondo (BEDLOAD TRANSPORT) ossia il trasporto più efficiente a trasportare dai FINE BOLVDERS (blocchi fini) ai MEDIUM PEBBLE (ciottoletti medi). 

CLASSIFICAZIONE 

Si basa sui meccanismi di trasporto e deposizione del sedimento. In base a questi 2 meccanismi di deposizione distinguiamo 2 tipi di conoidi alluvionali: 

1. DEBRIS FLOW DOMINATED --> 
   
   
   
   Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo 

Caratteristiche peculiari:

• Paraconglomerato (matricesostenuta);
• Organizzazione caotica;
• Cernita bassa (molto bassa perché è un flusso laminare);
• Base non erosiva;
• Sedimenti > 50 cm.

È un conoide caratterizzato da trasporto di massa (debris flow) e che pertanto rispecchia le caratteristiche dei debris flow: depositi paraconglomeratici (matricesostenuta), organizzazione caotica (nessuna gradazione ne longitudinale ne laterale), trasporto fino a quando lo sforzo di taglio è al di sopra dei valori del taglio critico, quindi trasporto passivo sotto forma di tappo rigido (fin quando lo sforzo di taglio critico arriva alla base della colata e quindi diventa tutto tappo rigido = fenomeno di freezing); base non erosiva (perché è un trasporto di tipo laminare); posso avere un brusco passaggio dai depositi fini della valle che stanno sotto o lateralmente ai depositi dei debris flow. 

     2. SHEETFLOOD DOMINATED -->

Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo 

Caratteristiche peculiari: 

• Ortoconglomerati (clastosostenuta); 
• Carico di fondo e sospeso; 
• Gradazione diretta e longitudinale; 
• Embriciatura clasti; 
• Possibili laminazioni incrociate; 
• Antidunbe e backset; 
• Cernita da buona a moderata. 

Nel caso di conoidi alluvionali dominati da piene (sheetflood deposits), avrò in trasporto trattivo e mi aspetto di trovare una gradazione longitudinale con sedimenti che via via diventano più fini, e clasti grossolani nella parte iniziale. 

Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo 

 

3. DELTA CONOIDI (FAN DELTAS) 

Questi tipi di delta sono dei sistemi deposizionali che si sviluppano quando un sistema fluviale sbocca direttamente in mare (in prossimità di coste alte) o in un logo o comunque dove ha a disposizione una certa profondità del bacino dove scaricare il materiale. Altra caratteristica fondamentale è che sono caratterizzate da granulometrie grossolane (ghiaie o maggiori). Da ciò il nome COARSE-GRAINED DELTAS. 

Gilbert (1885) fu il primo a descriverli (nei depositi pleistocenici del lago Bonneville) e a distinguere 3 geometre all’interno di questi sistemi deposizionali: 

Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo  

Spesso in mare dove sfociano questi fan deltas si creano dei reef perché hanno un substrato solido dove attecchire. Si caratterizzano per dei foreset ad alta pendenza e dei topset superiori a questi foreset. Quindi prevale una geometria di tipo progradante e leggermente aggradante. 

Le condizioni di trasporto in questi sistemi deposizionali avvengono in condizioni di trasporto supercritico per cui si possono creare strutture di tipo antidune e gli chute&pools, che dal punto di vista sedimentario vengono chiamati BACK-SET. Qeust’ultimi sono dei foreset che si sviluppano in senso contrario alla direzione della corrente, e sono geneticamente legati a salti idraulici. 

Ad esempio una leggera irregolarità nel substrato favorisce la creazione del salto idraulico, e la migrazione sopracorrente con conseguente riempimento della struttura tramite backset. 

Fino a poco tempo fa i backset venivano interpretati come dune subacquee che migravano controcorrente. Tuttavia non esistono correnti che migravano perpendicolari alla linea di costa risalendo il pendio deposizionale (esiste l’up-welling, ma non ha forza sufficiente a trasportare ghiaia). Quindi la spiegazione più semplice è quella legata ai salti idraulici e l’ampliamento sulla verticale dei backset controcorrente. 

A Mallorca questi depositi da backset si sviluppano prevalentemente nelle zone in cui ci sono delle nicchie di distacco lungo la scarpata: durante una frana si genera una tensione di flusso che richiama una corrente sviluppando dei salti idraulici e la conseguente creazione di backset all’interno di queste nicchie di distacco. 

Esistono molteplici combinazioni di condizioni che intervengono nei fan delta (ad es l’azione delle onde). Tuttavia è possibile classificarli in virtù della profondità del bacino in cui sfociano questi delta: 

• HJUSTREM TYPE (o SHELF TYPE) --> che si formano nei bacini poco profondi, “Shallow Water Deltas”; si distinguono dai normali delta fluviali per il fatto che questi fan delta sono caratterizzati solo da sedimenti grossolani;
  
  
  Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo
  
• GILBERT TYPE --> da bacino profondo; sono i classici fan delta caratterizzati da foreset, tropset e bottonset;
  
  
  Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo
  
• SLOPE TYPE --> si sviluppano in prossimità di scarpate. 
  
  
  
  Fonte: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo