Dal punto di vista geometrico le discordanze stratigrafiche possono essere ricondotte a quattro tipi (Fig. 21).

 ·         Discordanza semplice in cui la successione più recente poggia su un basamento cristallino non stratificato.

 ·         Discordanza angolare in cui la successione più recente poggia su una successione sedimentaria piegata.

 ·         Disconformità in cui la superficie d’erosione indica chiaramente una lacuna di sedimentazione alla quale non si accompagna discordanza angolare.

 ·         Paraconcordanza in cui la lacuna è evidenziabile datando le due successioni che appaiono geometricamente concordanti e non separate da una evidente superficie erosionale.

Figura 21: I principali tipi di discontinuità stratigrafiche e le loro relazioni angolari in riferimento ad una successione continua e concordante

Figura 22

 Figura 23

Figura 24

Figura 25

Figura 27: Superficie di discordanza angolare.

Figura 28: Esempio di superficie di paraconcordanza.

Figura 29: Schema di discordanza angolare tra strati piegati e orizzontali che mostra variazioni nell’angolo di discordanza in relazione alla posizione delle pieghe

Genesi diversa presentano i tipi di discordanza  che si osservano in una successione sedimentaria non deformata tettonicamente e dove la superficie limite tra due unità sia parallela alla stratificazione di una di queste. In queste condizioni, che sono quelle comunemente osservate nei profili sismici di margini continentali passivi maturi ( Vail et al., 1977), una discordanza è definita dal tipo di relazioni angolari che si osservano tra la superficie limite e la terminazione degli strati dell’altra unità che vi viene a contatto. Questi tipi di relazioni angolari sono schematicamente mostrati nella fig. 30.

Con riferimento ai rapporti tra gli strati dell’unità superiore e la superficie limite, si definisce come terminazione ad onlap l’appoggio di strati orizzontali su una superficie.

Figura 30

Figura 31 – Schema delle terminazioni riconoscibili in una sequenza sismica. (Modif. da Vail, 1987).

Per rendere più chiaro il significato di questi tipi elementari di discordanze, le relazioni di onlap e downlap possono essere rispettivamente immaginate come il risultato di strati orizzontali, costieri o alluvionali, che si appoggiano su una superficie emersa, leggermente inclinata verso il mare, e di depositi di scarpata, leggermente inclinati verso il largo che si appoggiano su strati bacinali orizzontali o suborizzontali. Le relazioni di toplap più comunemente osservabili sono prodotte da clinostratificazioni costiere (ad es.: progradazione di depositi deltizi o di spiaggia) che terminano, verso l’alto e verso terra, contro una superficie emersa di piana costiera. Relazioni di toplap sono facilmente riscontrabili anche nelle piattaforme carbonatiche progradanti, dove depositi spesso peritidali o di scogliera sormontano i sottostanti sedimenti clinostratificati di pendio.  Infine, la troncatura erosiva è da intendersi come la ripresa della sedimentazione su una superficie d’erosione subaerea. L’argomento è in realtà più complesso e sarà ripreso estesamente più avanti.

I caratteri geometrici dei limiti stratigrafici visti in precedenza introducono il problema della continuità o discontinuità temporale delle successioni sedimentarie lungo le superfici di sovrapposizione di due unità.

I contatti litologici caratterizzati da gradualità esprimono continuità di sedimentazione; quelli netti, invece, possono riflettere sia situazioni di continuità, pur attraverso un brusco cambio nel tipo di sedimentazione, sia interruzioni più o meno lunghe nella deposizione (contatto erosivo). Un contatto di tipo erosivo comporta implicitamente una discontinuità temporale, dal momento che, in ogni caso, una parte dell’unità sottostante è stata rimossa per erosione. Una discontinuità temporale viene chiamata discontinuità stratigrafica quando rappresenta un intervallo di tempo significativo alla scala geologica e quindi esprimibile, in generale, in termini geocronologici e cronostratigrafici.

Il tempo geologico non rappresentato da sedimento lungo una superficie di discontinuità stratigrafica è definito come lacuna stratigrafica (Fig. 32). In essa si possono riconoscere due componenti: lo hiatus deposizionale che è l’intervallo di tempo non materializzato da sedimento a causa della non deposizione di quest’ultimo; è quindi esprimibile in termini geocronologici; la vacuità erosiva,  fase corrispondente alla rimozione, per erosione, di volume roccioso originariamente presente. Questo volume roccioso rimosso è espresso in termini cronostratigrafici. La lacuna stratigrafica è quindi esprimibile come il risultato di non deposizione, erosione o della combinazione dei due processi.

Una discontinuità temporale è definibile come diastema (vedi discussione qui sotto) quando la lacuna è insignificante e corrisponde a momentanei arresti nella sedimentazione (ad esempio limite di strato).

La scoperta della radioattività, alla fine del secolo scorso, ha permesso di creare una scala assoluta del Tempo Geologico utilizzando i tempi di decadimento dei minerali radioattivi.

Quando Boltwood (1907) propose per primo di utilizzare il rapporto ²³⁵U/²⁰⁷Pb per risalire all'età di cristallizzazione di un minerale, gli scienziati erano ancora convinti che la Terra non avesse un'età superiore ai 200 milioni di anni. L'uso del rapporto ²³⁵U/²⁰⁷Pb dimostrò ben presto che l'età del pianeta Terra era di gran lunga maggiore e che l'inizio del Cambriano era databile a 500 milioni di anni.

Per gli stratigrafi più attenti questa scoperta rappresentò un vero e proprio dilemma poiché se tale era l'età delle successioni sedimentarie, considerando gli spessori delle rocce interessate si rilevava che i tassi di deposizione dovevano essere stati estremamente lenti, pur risultando evidente che i tempi di formazione dei singoli strati dovevano essere brevi.

Schuschert nel 1931 pensò di ricostruire una colonna geologica ideale sovrapponendo le une sulle altre le successioni rocciose più spesse di ogni Sistema dell'America settentrionale (vedi Scala Geocronologica): la colonna risultante avrebbe avuto uno spessore di circa 79000 m. Rapportando gli spessori ipotetici ricavati da Schuschert con l'estensione temporale delle ere cenozoica, mesozoica e paleozoica, si otterrebbero degli ipotetici tassi medi della sedimentazione, come si può osservare da questa tabella:

Ma sono proprio le caratteristiche peculiari delle successioni sedimentarie a contraddire tali affermazioni.

Nel bacino del Coal Measures in Nuova Scozia i ceppi ed i tronchi di numerosi alberi sono stati preservati in posizione di crescita, senza aver avuto il tempo di cadere o di decomporsi, data la rapidità con cui sono stati sepolti. In un simile caso occorre necessariamente supporre che la velocità di sedimentazione sia stata molto elevata. In altri depositi, dove sono stati rinvenuti scheletri di animali di grossa taglia, è lecito supporre che i sedimenti li abbiano ricoperti in pochi giorni. La presenza di notevoli quantità di conchiglie fossili implica tempi di seppellimento rapidi, poiché se le conchiglie rimanessero a lungo sui fondali verrebbero in breve abrase, corrose, incrostate da organismi sessili o perforate. Se invocassimo i tassi postulati da Schubert, per seppellire interamente una conchiglia del diametro di 12 cm occorrerebbero circa 1000 anni; tranne rarissime eccezioni le conchiglie fossili non mostrano alcun segno di periodi di esposizione così lunghi. Occorre allora ammettere una minore durata delle Ere geologiche o ipotizzare che le successioni sedimentarie non materializzino l'intero tempo geologico! Simili considerazioni portarono Barrell nel 1917 ad un'analisi critica delle modalità di sedimentazione. Secondo Barrell, le discontinuità stratigrafiche rappresenterebbero un intervallo di tempo mancante, ed i dati di Schuschert si riferirebbero solo agli spessori dei depocentri delle geosinclinali, dove la sedimentazione deve essere avvenuta in maniera più veloce e continua.

Per Barrell, il concetto di discontinuità era di per sé inadeguato a riconciliare l'immensità del tempo geologico con le evidenze fisiche della rapidità dei tassi di sedimentazione; la mancata preservazione stratigrafica del trascorrere del tempo poteva quindi essere legata a piccoli brevi iati, imputabili all'erosione o alla mancata deposizione.

Per queste interruzioni, Barrell coniò il termine diastema.

Come intuì James Hutton, una discontinuità stratigrafica implica una modificazione complessiva delle modalità della sedimentazione, indotte da variazioni regionali dal livello di base o dai processi erosivi, a meno che le successioni non sono state precedentemente deformate o siano soggette a metamorfismo. I diastemi rappresentano, al contrario, piccole interruzioni del ritmo normale della sedimentazione.

La distinzione è simile a quella tra regime e fase o tra clima e tempo. Le fasi del regime fluviale cambiano quotidianamente, stagionalmente ed annualmente, ma se non intervengono modificazioni sostanziali della piovosità media annua, o della distribuzione stagionale delle precipitazioni o nella morfologia del bacino idrografico, queste non sono altro che fluttuazioni minori all’interno della tendenza generale del regime.

L’insieme di queste variazioni costituisce il regime complessivo, che cambia completamente solo se intervengono delle modificazioni tali da alterare l’insieme delle fluttuazioni minori.

I diastemi corrispondono a brevi interruzioni indotte dalle fluttuazioni minori, mentre le discontinuità stratigrafiche corrispondono a rilevanti modificazioni del regime.

Questa diversità può essere riconosciuta in tutti gli ambienti sedimentari: naturalmente esistono innumerevoli casi limite in cui non si può fare una distinzione così netta ed inequivocabile ma d’altro canto è innegabile che esistono due tipi d’interruzioni del record sedimentario, gerarchicamente differenti e innescate da fenomeni differenti