Corso di Geologia

Argomento: Processi e Prodotti Geologici


INDICE


5 - I PROCESSI SEDIMENTARI (O DI ORIGINE ESTERNA)


5.1 - DENUDAMENTO

Il denudamento è il processo di smantellamento di rocce di varia natura sulla superficie terrestre e si esplica attraverso :

  • Degradazione meteorica o Alterazione superficiale (weathering)
  • Erosione


  5.1.1 - Degradazione meteorica

E’ il processo di alterazione delle rocce della superficie terrestre per l’azione del vento, della pioggia e del ghiaccio.

Definiamo come degradazione meteorica l’alterazione chimica e la frantumazione meccanica di rocce in seguito all’esposizione all’atmosfera e/o all’acqua e/o a sostanze organiche. L’effetto più importante dell’alterazione chimica è il frazionamento del materiale di origine; nel seguente esempio il granito (materiale di origine) viene separato in 3 frazioni principali corrispondenti ai prodotti di erosione.

Infatti l’alterazione chimica è preponderante quando l’acqua è presente in fase liquida; così essa non è sviluppata nei deserti caldi (dove l’evaporazione supera la precipitazione) o nelle zone glaciali (dove l’acqua è allo stato solido). L’esempio del granito riportato sotto è stato semplificato poiché in realtà in realtà l’alterazione chimica in genere attraversa due stadi prima quello alcalino e poi quello acido. Lo stadio acido si determina in seguito alla frantumazione di materiale organico dopo la colonizzazione del materiale alterato (il suolo) da parte delle piante.

Il comportamento dei diversi elementi che costituiscono i minerali silicatici dipende dai cambiamenti di pH. Durante la fase alcalina ioni K+, Na+, Ca+2, SO4-2- vengono rimossi in soluzione lasciando il suolo arricchito in Si, Fe, Al. Quando l’ambiente diventa acido la frantumazione dei silicati continua, in questo caso gli idrossidi di Al e Fe che possono migrare per un breve tratto, riprecipiteranno se le condizioni diventeranno leggermente alcaline.

La migrazione e deposito  porta spesso a concentrazioni di questi elementi che producono terreni ricchi di Fe (lateriti) o di Al o croste di Al (bauxite). Questi depositi residuali sono caratteristici dei climi tropicali dove sia le abbondanti precipitazioni sia le alte temperature assicurano una rapida alterazione chimica in condizioni acide. Se le condizioni acide del weathering sono provocate dalla frantumazione di materiale vegetale, è chiaro che le più antiche bauxiti devono essersi formate almeno contemporaneamente alla prima apparizione delle piante. In aggiunta all’erosione chimica delle rocce nell’area di origine si può anche verificare l’alterazione (weathering) meccanica.

L’alterazione meccanica o la frattura fisica di rocce in situ può essere prodotta dall’espansione e contrazione termica dovuta alle temperature del giorno e della notte; questo tipo di alterazione meccanica è tipica dei deserti, mentre nei nostri climi la forma più comune di weathering meccanico è la frantumazione a causa del gelo. Questo tipo di alterazione meccanica è causato dall’aumento di volume (circa il 9%) dell’acqua nei pori delle rocce, prodotto dall’espansione dell’ H2O che si trasforma in ghiaccio. La tremenda pressione esercitata fa letteralmente scoppiare la roccia riducendola in brandelli.



  5.1.2 - Erosione

Insieme ai lenti processi di degradazione meteorica che disgregano e alterano gli affioramenti rocciosi, riducendoli in frammenti litici e argille, prendono avvio altri meccanismi di erosione e trasporto dei materiali, che danno vita ai multiformi aspetti topografici e morfologici della Terra. I movimenti di massa, come le frane, intaccano marcatamente i versanti montuosi ed, insieme ad altri agenti erosivi, determinano il modellamento dei rilievi. Le forme e le pendenze dei rilievi sono strettamente legati agli agenti erosivi che vi hanno operato e vi operano, quali ad esempio, l’acqua, il ghiaccio o il vento, che agiscono tutti in contrasto con le forze tettoniche, cui va imputato l’innalzamento dei rilievi. L’evoluzione del paesaggio è determinata dalla tendiura alla compensazione, nel corso del tempo, tra i fenomeni di sollevamento e quelli di erosione.




5.2 - TRASPORTO

La degradazione meteorica è lo stadio iniziale del ciclo di eventi che portano alla formazione di sedimenti. Senza alcune forme di alterazione meteorica (che lo frantumano) il materiale roccioso non potrebbe essere trasportato. La velocità di erosione (scrivere una definizione di trasporto) dipende dalle fasce climatiche, fra cui in particolare si riconoscono due fasce ad alta velocità di erosione. La prima corrisponde ai climi tropicali e subtropicali (T=20°C, abbondanti precipitazioni), l’altra a regioni a clima temperato (T tra 0 e 10°C, precipitazioni 150-600 mm. per anno). Per di più in aree di alta quota l’erosione agisce più velocemente. Così la rimozione del materiale è correlabile sia col clima, sia col rilievo, e questi fattori influenzano la velocità e il tipo di degradazione. Naturalmente se il detrito viene rapidamente rimosso, non c’è tempo perché avvenga l’alterazione chimica. Il trasporto di materiale è influenzato dalle dimensioni dei granuli e dalle velocità del mezzo di trasporto. I prodotti dell’erosione possono essere trasportati: a) in soluzione, b) come particelle in sospensione o c) per saltazione, processo quest’ultimo per cui le particelle “saltano” lungo l’interfaccia solido-liquido o solido-aria.



5.3 - SEDIMENTAZIONE

La sedimentazione è lo stadio finale di un processo che inizia con la frantumazione, l’erosione e il trasporto dei materiali erosi. La sedimentazione fisica consiste nella deposizione di tali materiali nelle zone più depresse raggiunte dagli agenti di trasporto, come l’acqua e il vento. La sedimentazione chimica è legata alla precipitazione da una soluzione salina satura (prevalentemente acque marine e subordinatamente acque continentali). La maggior parte dei sedimenti di precipitazione chimica sono mineralogicamente costituite da carbonato di calcio, sottratto al mare in gran parte ad opera degli invertebrati, che lo utilizzano per costruire le loro conchiglie e apparati scheletrici. Anche i sedimenti ricchi di silice vengono spesso prodotti da organismi viventi, principalmente dalle diatomee. I batteri giocano un ruolo importante nella sedimentazione dei solfuri in ambienti privi di ossigeno.

Il gesso e il sale si formano per evaporazione dell’acqua marina in bacini a circolazione ristretta. Le caratteristiche deposizionali dei sedimenti mostrano l’impronta dell’ambiente geomorfico in cui sono stati deposti. Eventi tettonici controllano sia la subsidenza delle aree di deposizione sia la degradazione meteorica, che agisce alla fonte dei materiali detritici. Modificazioni chimiche e fisiche successive alla deposizione trasformano i materiali sciolti in rocce, e provocano molte altre alterazioni della composizione e tessitura (diagenesi).



  5.3.1 - Diagenesi

La diagenesi è il processo che trasforma i sedimenti sciolti in rocce sedimentarie.

 

Dopo la deposizione dei materiali detritici ulteriori cambiamenti possono alterare la composizione chimica, mineralogica e tessiturale dei sedimenti. Durante il seppellimento il carico degli strati sovrastanti i sedimenti causa la compattazione, per cui aumenta l’impacchettamento dei granuli.

Durante la compattazione l’acqua contenuta nei pori viene espulsa formando soluzioni che circolano negli interstizi, da cui precipitano nuovi minerali entro gli spazi intergranulari. Sia la compattazione che la cementazione vengono racchiusi nel termine di litificazione. I nuovi minerali formati dopo la deposizione vengono chiamati minerali autigeni.