Corso di Geologia

Argomento: Processi e Prodotti Geologici

INDICE

6.3.1 - Rocce Terrigene (Silicoclastiche)

Per lo studio e la successiva identificazione delle rocce terrigene si consiglia di seguire uno schema di analisi sul campione roccioso che prenda in considerazione la natura composizionale dei granuli, la tessitura e le strutture sedimentarie.

6.3.1.1 - Composizione

I più comuni tipi di granuli sono rappresentati da:   •Quarzo sia monocristallino (grani singoli) che policristallino (es. selce) •Feldspati   •Frammenti litici (qualsiasi frammento di roccia pre-esistente).   Quarzo e feldspati Il quarzo, che in media raggiunge il 65% nelle arenarie e il 30% nelle peliti, costituisce la frazione prevalente e comunque importante delle rocce terrigene di qualsivoglia granulometria. Meno abbondanti sono i feldspati, pur rappresentando il secondo componente abituale (10-15% e 5% in media, rispettivamente nelle arenarie e nelle peliti). Per la sua inerzia chimica e la sua resistenza all’usura, il quarzo può essere riciclato più volte, concentrandosi spesso anche molto al di sopra dei valori medi su indicati. I feldspati invece sono soggetti ad un più rapido arrotondamento durante il trasporto e subiscono alterazione chimica, fatto che ne limita la possibilità di riciclaggio. Per questo motivo un’alta percentuale di granuli feldspatici (>25%) indica di regola una provenienza diretta da rocce cristalline.     Minerali argillosi I minerali argillosi, che formano circa il 25-35% di tutte le rocce terrigene, e oltre il 60% delle peliti, hanno dimensioni così piccole da richiedere per la loro identificazione metodi analitici, diversi da quello usuale della microscopia ottica, come le tecniche di diffrazione ai raggi X, la microscopia elettronica, ecc. Essi rientrano nel gruppo mineralogico dei fillosilicati tra cui i più comuni sono l’illite, la caolinite e la clorite. Questi minerali si formano prevalentemente durante i processi di degradazione superficiale ed idrolisi, ma possono anche formarsi in ambiente marino e durante il seppellimento (diagenesi). La stretta dipendenza delle caratteristiche dei minerali argillosi dai loro ambienti genetici ne fanno dei buoni indicatori (anche se talora controversi) delle originarie caratteristiche dei luoghi di degradazione (provenienza), trasporto e diagenesi (precoce e tardiva).   Frammenti litici. Nelle frazioni più grossolane delle rocce terrigene (conglomerati, brecce, arenarie), sono di regola prevalenti i frammenti di rocce preesistenti, detti anche frammenti litici. I più comuni frammenti litici sono quelli formati da quarzo, selce, rocce cristalline, arenarie, calcari e dolomie. La loro possibilità di essere riciclati cresce naturalmente con la loro inerzia chimica e con la loro resistenza all’usura meccanica.

6.3.1.2 - Cemento e matrice

Le rocce terrigene derivano, come tutte le rocce sedimentarie, dalla litificazione di sedimenti incoerenti. Oltre alla componente detritica, in esse si possono riconoscere una componente autigena, data dal cemento, ed una allotigena costituita dalla matrice. La matrice è un materiale di granulometria più fine di quella dei granuli, che riempie più o meno completamente gli spazi intergranulari; può anche differire in composizione rispetto ai granuli, dai quali si distingue essenzialmente in termini granulometrici (cioè tessiturali). Il cemento (quarzo, opale, calcite, gesso, barite, siderite ecc.) sovente ha la stessa composizione chimicha della frazione clastica.

6.3.1.3 - Maturità mineralogica

La maturità mineralogica delle rocce terrigene è relativa alle percentuali dei principali gruppi di granuli (quarzo, feldspati e frammenti di roccia). Essa dà indicazioni sulla provenienza degli elementi (“plutonica” (profonda), sopracrostale), sul clima che ha controllato la degradazione delle rocce madri e sulle condizioni geomorfologiche e tettoniche degli originari luoghi in cui si sono sviluppati questi processi.

6.3.1.4 - Tessitura e Strutture sedimentarie

La tessitura è il modo di organizzarsi dei  granuli nello spazio e dipende dalle loro dimensioni e forma. Se i granuli sono a contatto tra loro costituiscono uno scheletro o impalcatura che si sostiene da sé, indipendentemente dalla presenza di materiali intergranulari (tessitura granulo-sostenuta). Ciò che varia è l’orientamento nello spazio degli elementi e il modo con cui essi vengono a contatto, talora, fino a indentarsi o compenetrarsi, soprattutto per processi post-deposizionali. I pori di una roccia a tessitura granulo-sostenuta possono essere più o meno completamente occlusi da materiale detritico più fine di deposizione contemporanea o penecontemporanea (matrice) o anche, e talora soltanto, da precipitati chimici (cementi).   Nei depositi silicoclastici e in molti depositi carbonatici se la sedimentazione si verifica a causa di un processo di trasporto in massa (esempio correnti di torbida, colate di fango) la percentuale di matrice può essere alta, tanto che i granuli non sono più in contatto tra loro ma immersi nella matrice (tessiture fango-sostenute). In questo caso un sedimento si dice tessituralmente immaturo. Quando infine la frazione fangosa è totalmente prevalente si dice che le rocce hanno una tessitura pelitica.

6.3.1.5 - Maturità tessiturale

Gli spazi intergranulari delle rocce clastiche possono risultare occlusi solo da cemento, o solo da matrice, oppure da una combinazione di cemento e matrice. Inoltre, la matrice può essere tanto abbondante che i granuli non sono in contatto tra loro, ma sono più o meno isolati e immersi nella matrice. Queste diverse situazioni riflettono la maturità tessiturale delle rocce clastiche, che è inversamente proporzionale alla percentuale di matrice. La maturità tessiturale è legata anche alle caratteristiche del trasporto e del deposito (ad esempio i sedimenti torbiditici sono tessituralmente immaturi).

6.3.1.6 - Parametri tessiturali

I principali parametri tessiturali, utilizzati per la distinzione e classificazione di una roccia, sono la taglia granulometrica e il sorting o grado di selezionamento dei granuli.

6.3.1.7 - Granulometria

Gli elementi granulari, oltre che per la loro natura mineralogica, sono distinti in base alle loro dimensioni; una classificazione granulometrica, basata sulle dimensioni (diametro medio) dei granuli, molto usata è quella di Udden-Wentworth. La taglia dei granuli di una roccia è la proprietà tessiturale più importante per la classificazione delle rocce particellari.

6.3.1.8 - Grado di selezionamento

La distribuzione della taglia, cioè il grado di selezionamento dei granuli (sorting) viene stabilito sulla base di istogrammi della distribuzione della taglia dei granuli. Spesso si visualizzano usando carte come quelle riprodotte nella figura allegata. Questo parametro è utilizzato per determinare la maturità tessiturale.

6.3.1.9 - Classificazione delle Rocce Terrigene

Una classificazione delle rocce terrigene (silicoclastiche) molto semplice e che abbia implicazioni genetiche, pu¨° essere fatta in base alla granulometria degli elementi. Le rocce clastiche vengono cos¨¬ suddivise in ruditi, areniti e peliti Ruditi Le ruditi (Conglomerati e Brecce) costituiscono un gruppo di rocce in cui almeno il 30% degli elementi sono di taglia superiore ai 2mm. Esse vengono classificate con criteri in parte analoghi a quelli usati per le areniti. Per le ruditi comunemente si usa il termine conglomerato, quando gli elementi sono arrotondati, quando gli elementi sono spigolosi si usa il termine breccia. Soltanto per alcuni aspetti le brecce possono essere trattate insieme ai conglomerati: esse, infatti sono formate da materiali meno elaborati, cio¨¨ da un deposito di solito formatosi pressoch¨¦ in situ (detriti di falda, brecce di collasso ecc.). Gli elementi delle ruditi consistono in frammenti quarzosi, granitici e litici (questi ultimi provenienti da rocce sedimentarie, metamorfiche e ignee). La matrice ¨¨ costituita da granuli di quarzo, feldspato, minerali argillosi. Il cemento di regola ¨¨ calcitico o siliceo. I conglomerati extraformazionali, possono dividersi in ortoconglomerati (<15% di matrice) e paraconglomerati (>15% di matrice). Come nelle areniti, si possono distinguere due gruppi di conglomerati: granulo-sostenuti (elementi in contatto fra loro) e fango-sostenuti (elementi immersi nella matrice). Ortoconglomerati: Gli ortoconglomerati da un punto di vista composizionale si dividono in oligomittici, prevalentemente costituiti da elementi di un¡¯unica litologia (es. arenaria), e petromittici se gli elementi hanno litologia composita.   Paraconglomerati: L¡¯eccesso di matrice caratterizza i paraconglomerati; queste rocce si formanoin seguito  processi di vario tipo, dalle colate di fango subacquee (fanglomerati), al trasporto ad opera del ghiaccio (tilliti). Il passaggio da paraconglomerati a ortoconglomerati d¨¤ luogo a rocce di tipo intermedio. Areniti Si tratta di rocce costituite da granuli di taglia compresa tra 2 e 0,16 mm.  I criteri utilizzati per distinguere tra loro differenti gruppi di areniti sono essenzialmente basati sulla loro maturit¨¤: le proporzioni tra i tipi di granuli (quarzo, Q; feldspati, F; frammenti litici, L) e la percentuale di matrice presente. In genere le areniti con una bassa percentuale di matrice (fino al 15% nel diagramma di Chen), sono anche chiamate arenarie, mentre il termine grovacca, viene utilizzato per i corrispondenti tipi pi¨´ ricchi di matrice (fino al 50% nel citato diagramma). I principali tipi di areniti sono quarzareniti, areniti feldspatiche e areniti litiche o litareniti. Le quarzareniti o arenarie quarzose contengono oltre il 75% di granuli quarzosi e tale alta concentrazione denota in genere un processo di riciclaggio da altre arenarie. Il loro cemento ¨¨ frequentemente siliceo, ma pu¨° essere anche carbonatico e, pi¨´ raramente, di altra natura.  Le areniti feldspatiche (arcosi) sono tipicamente di colore rosa o rosso, ma anche bianco o grigio. Il quarzo ¨¨ molto abbondante e il feldspato pu¨° superare il 25%. In queste arenarie l¡¯entit¨¤ di trasporto (che in certi casi pu¨° essere molto scarsa, fino al caso di areniti ancora in contatto con il substrato cristallino di origine) influenza le loro caratteristiche composizionali e tessiturali. I principali tipi di frammenti litici provengono da preesistenti rocce metamorfiche, da materiali vulcanici (frequentemente lave basaltiche o andesitiche o ignimbriti) o da preesistenti rocce sedimentarie (arenarie, siltiti, selci, calcari, dolomie). I cementi pi¨´ comuni sono calcite e quarzo. La composizione di queste arenarie, che rappresentano circa un quarto di tutte le areniti, pu¨° fornire importanti informazioni sulla storia tettonica regionale dell¡¯area di origine. Peliti   Le peliti (lutiti, se vogliamo conservare la derivazione dal latino usata per areniti e ruditi), pur rappresentando il 50-60% delle rocce sedimentarie, sono le meno conosciute, per la oggettiva difficolt¨¤ di studiarle con le correnti metodologie analitiche. La loro granulometria (in genere inferiore ai 60¦Ì) e le condizioni d¡¯affioramento sempre precario per la forte erodibilit¨¤ e instabilit¨¤ di pendio che le caratterizza, rendono queste rocce di non agevole studio. I sedimenti pelitici (fanghi e argille) sono formati da particelle della taglia del silt (62 - 4¦Ì) e delle argille (< 4 ¦Ì); per consolidamento danno rispettivamente luogo a siltiti e argilliti. Notare come il termine argille venga usato sia per indicare la roccia che il minerale. I processi diagenetici modificano in maniera notevole gli originari sedimenti pelitici: questi possono inizialmente contenere in volume anche l¡¯ 80% d¡¯acqua, che poi pu¨° essere in gran parte espulsa riducendosi fino a meno del 30% per effetto di prolungato costipamento durante il graduale seppellimento, e poi fino a meno del 15%, per effetto della temperatura. Le rocce pelitiche acquistano in questo modo una chiara fissilit¨¤ secondo piani corrispondenti a sottili lamine, mentre si verificano variazioni mineralogiche, soprattutto nei minerali argillosi (per incremento della pressione litostatica e della temperatura).