Paleontologia generale

Le rocce sedimentarie

L'accumulo di materiali proveniendi dal continuo disfacimento delle rocce che costituiscono la crosta terrestre ed il loro successivo consolidamento, genera le rocce sedimentarie.




ROCCE, MINERALI E CRISTALLI

Nel linguaggio corrente spesso tendiamo ad adoperare dei termini che usiamo impropriamente: diversi di questi casi si riferiscono alla geologia.
Ad esempio se usiamo il termine "minerale", "sasso", "masso", "blocco" o "ciottolo", forse indichiamo una "roccia"...c'è effettivamente un po' di confusione!
Nel discorso corrente praticamente ci si capisce, però dal punto di vista geologico questi termini hanno un significato molto preciso!
I termini sasso (dal latino "saxum") e pietra (dal latino "petra", roccia) non costituiscono una terminologia geologica propria, ma fanno parte della letteratura indicando un qualsiasi oggetto di origine naturale composto da materiale litico (...dal greco: "lithos", pietra).
La terminologia geologica esatta la ritroveremo più avanti nella classificazione delle rocce sedimentarie.
Per ora è importante sapere che questi oggetti sono composti da roccia, e pertanto costituiscono delle forme fisiche che la roccia stessa ha acquisito, ma non la identificano o classificano.
Un ciottolo può infatti essere di granito, di arenaria, di basalto ...ecc.
Inizialmente vediamo la differenza tra i termini minerale, cristallo e roccia.

Minerale
Termine con il quale genericamente si indicano i solidi inorganici naturali che costituiscono la crosta terrestre da cui tutti gli esseri viventi traggono sostanze necessarie al loro metabolismo.
In geologia più precisamente viene detto minerale ogni corpo solido omogeneo con composizione chimica definita per composizione e struttura cristallina formatosi in modo naturale in seguito a processi inorganici.
Mentre il ghiaccio è un minerale, l'acqua non è considerata tale, in quanto liquido: l'unica eccezione è il mercurio. Il carbone, il petrolio ed il gas non sono minerali. Ma un cristallo di quarzo è un minerale sotto forma cristallina.

Cristallo
Formazione minerale solida caratterizzata da una disposizione periodica e ordinata di atomi ai vertici di una struttura reticolare che prende il nome di reticolo cristallino.
La presenza di una tale organizzazione atomica conferisce al cristallo una forma geometrica definita, dotata di particolari relazioni di simmetria e delimitata da superfici piane e lisce.
I cristalli si formano per solidificazione graduale di un liquido o per sublimazione di un gas (...a volte in miloni di anni). Fisicamente un cristallo può presentare una forma ben definita e visibile (con dimesione centimetrica) oppure risulta osservabile solo al microscopio: pertanto rappresenta uno stato ordinato della materia.
In conclusione un cristallo è un minerale di aspetto simile al vetro che, al contrario di quest'ultimo, presenta una disposizione ordinata degli atomi (v. cristalli di quarzo).
A parità di composizione chimica il vetro non è quindi un cristallo (v. ad es. l'ossidiana), ma un aggregato di microgranuli dovuto a rapido raffreddamento.
A volte i cristalli presentano una struttura talmente ben definita tando da presentare forme regolari bellissime che, oltre ad essere oggetto di studio e collezione, possono essere utilizzati come pietre preziose.

Roccia
Qualunque aggregato naturale di minerali più o meno coerente. Quindi i geologi considerano la sabbia una roccia in quanto composta da un insieme di particelle (granuli) costituite da vari minerali. I minerali presenti nelle rocce generalmente non presentano una struttura così ben definita da formare cristalli macroscopici.


Cristallo di quarzo ialino (Brasile).
Granito rosa di Baveno grezzo.
Granito rosa di Baveno in sezione lucida.

Rocce e cristalli. Nella foto, da sx a dx, ho riportato un minerale (cristallo) ed una roccia (granito) rispettivamente allo stato naturale e in sezione lucida. Nella foto a dx sono evidenziati i vari minerali che vanno a comporre il granito, roccia magmatica di tipo intrusivo. Questi minerali, che non presentano una cristallizzazione perfettamente visibile e ben definita come quella del cristallo di quarzo del Brasile, sono costituiti da: 1 - muscovite (mica con sfaldatura a lamine trasparenti); 2 - quarzo; 3 - feldispato; 4 - biotite (mica con sfaldatura a lamine scure).



FORMAZIONE E DIFFERENZAZIONE DELLE ROCCE

Per proseguire nell'argomento è fondamentale conoscere i fenomeni che hano portato alla formazione del nostro pianeta, delle rocce in genere ed alcune nozioni fondamentali che ho sintetizzato riportandole di seguito.

Origine della terra
La terra, subito dopo essersi originata (probabilmente dall’aggregazione gravitativa di materia vagante nello spazio), era probabilmente un corpo quasi omogeneo e relativamente freddo, ma la contrazione provocata dal progressivo accrescimento della massa produsse un aumento di temperatura, al quale contribuì senza dubbio il decadimento radioattivo di alcuni isotopi.
In una fase successiva, l'aumento di temperatura diede il via a un processo di parziale fusione del pianeta, causandone la differenziazione in crosta, mantello e nucleo: i silicati, più leggeri, tendevano a risalire verso la superficie, formando il mantello e la crosta, mentre gli elementi pesanti, soprattutto ferro e nichel, affondavano verso il centro.
Al tempo stesso, tramite eruzioni vulcaniche, gas leggeri venivano espulsi incessantemente dal mantello e dalla crosta. Alcuni di questi gas, in particolar modo anidride carbonica e azoto, andarono a costituire l'atmosfera primordiale, mentre il vapore acqueo condensava, dando origine ai primi oceani.

La struttura delle terra
Secondo i modelli più accreditati, il centro della terra è occupato da un nucleo del raggio di circa 3500 km, estremamente caldo e denso, solido nella sua parte più interna e dal comportamento paragonabile a quello di un fluido in quella più esterna. Nel nucleo terrestre gli elementi chimici dominanti sono il ferro e il nichel.
Il nucleo è avvolto dal mantello terrestre, dello spessore complessivo di circa 2800 km, la cui parte esterna ha comportamento plastico.
L’involucro solido più esterno del pianeta è costituito dalla litosfera (o crosta) che, in corrispondenza degli oceani, ha uno spessore di soli 6-7 km, mentre sui continenti può raggiungere una profondità variabile tra i 20 e i 70 km.
Praticamente è una sottile pellicola di "precaria stabilità" in senso geologico, su cui si svolge l'attività di tutti gli esseri viventi. Per avere un'idea corretta delle sue proporzioni prendiamo come esempio un pallone: al posto dell'aria che lo tiene gonfio immaginiamo il magma incandescente localizzato nel cuore del nostro pianeta, mentre il sottile strato di gomma rappresenta invece la crosta terrestre su cui viviamo.
In corrispondenza dei fondi oceanici, la crosta terrestre è composta da basalto, roccia costituita in gran parte da minerali di ferro e magnesio, pertanto più densa. Nei continenti la crosta è meno densa ed è costituita prevalentemente da minerali alluminosilicati.
Pertanto si può dire, in modo semplicistico, che le masse continentali (chiamate zolle) "galleggiano" sui fondi oceanici e, trasportati da movimenti convettivi delle masse calde fuse, migrano spostandosi con movimenti lentissimi (un metro all'anno al massimo).
Alfred Wegener (Berlino 1880 - Groenlandia 1930) scopre questo fenomeno e lo descrive nell'opera "La formazione dei continenti e degli oceani" (1915). Ma non ricevette una conferma scientifica fino agli anni sessanta, quando alcune ricerche oceanografiche rivelarono il fenomeno dell’espansione del fondo marino e portarono da lì a poco alla formulazione della teoria della tettonica a zolle. Wegener morì durante una spedizione in Groenlandia.

Morfologia della crosta terrestre
Le rocce emerse costituiscono gigantesche masse dette continenti. La parte sommersa della massa continentale costituisce la cosiddetta piattaforma continentale, che di norma scende mantenendo un’inclinazione molto bassa fino a una profondità di circa 200 m. A questa profondità, con una brusca rottura di pendenza, inizia la scarpata continentale, che scende con un’inclinazione maggiore fino alla piana abissale. Tale aspetto costituisce una morfologia comune a tutto il pianeta.
Più avanti vedremo che la zona compresa tra la linea di costa e la piana abissale sarà sede di grandi fenomeni geologici di deposito sedimentario e frane sottomarine.



Morfologia del fondo marino. Nello schizzo è rappresentato schematicamente l'aspetto della piattaforma continentale, della scarpata continentale e della piana abissale.



Origine delle rocce
Con il graduale raffreddamento della massa del nostro pianeta, avvenuto circa 4,5 miliardi di anni fa, sulla su superficie si forma una crosta fredda. Questo substrato, su cui comparirà la vita, viene chiamato litosfera (dal greco lithon = sasso). La litosfera è composta da rocce (inseme di minerali) formatesi per raffreddamento attraverso un processo di selezione gravitativa.
I minerali che compongono le rocce presentano peso specifico e temperatura di fusione differente tra loro: in caso di raffreddamento è intuibile che alcuni si solidifichino prima di altri e quelli più leggeri salgano in superficie. Tale fenomeno è responsabile della differeziazione delle rocce.

Classificazione delle rocce
Le rocce presentano differenti origini. Alcune si sono formate dal raffreddamento di immense masse fuse provenienti dalla parte interna calda della terra. Altre sono state espulse violentemente da eruzioni vulcaniche. Altre ancora si sono formate per erosione delle rocce preesistenti.
Vengono classificate sia in base alla loro origine che attraverso la loro composizione chimica. Le rocce che compongono la crosta terrestre sono rispettivamente:
- magmatiche (o ignee) sono quelle che provengono dall'interno della terra. Possono essere effusive (o laviche) se provengono da eruzioni vulcaniche, intrusive (o plutoniche) se provengono da un lento raffreddamento di masse calde poste in profondità, fíloniane se si insinuano in "fratture" della crosta terrestre e raffreddandosi formano dei filoni (o dicchi).
- metamorfiche sono rocce già esistenti che, sottoposte a particolari fenomeni fisici ( riscaldamento, pressione) e chimici, ricristallizzano modificando il loro aspetto iniziale (metamorfosi) fino a formare rocce diverse da quelle originali.
- sedimentarie (quelle che ci interessano perchè sono le uniche che possono contenere fossili) sono il prodotto di disfacimento fisico e chimico di tutte la altre rocce e costituiscono accumuli di aspetto stratificato. Tale degradazione è un ciclo continuo che dura dalla formazione della crosta terrestre.

Tessitura delle rocce
L'aspetto esteriore (macroscopico) di una roccia esaminato ad occhio nudo, o con una lente di ingrandimento, è molto utile per identificarla e viene chiamato tessitura. Questo sistema di valutazione è specialmente importante per i rilievi su terreno.
Esiste anche un aspetto più intimo, visibile solo al microscopio o attraverso esami particolari dei minerali componenti la roccia, che viene chiamato struttura.
Occorre puntualizzare che molti autori (specialmente gli anglosassoni) scambiano i termini dando loro un significato improrio e portano pertanto a confusione (F. Ricci Lucchi, Sedimentografia, Ed. Zanichelli, 1974, pag. 10-14).
Esistono molti tipi di tessiture come ad esempio la vacuolare, cioè che presenta piccole cavità vuote (bolle tipiche delle lave) e la scistosa. Quest'ultima, tipica appunto delle roccie chiamate argilloscisti, ha aspetto molto fine, compatto ed uniforme con straterelli millimetrici sovrapposti (ved. più avanti l'argomento
scisti).

Un esempio di tessitura vacuolare
Roccia vulcanica (largh. max.: 11cm) raccolta presso Macomer (Sardegna, 1977) con tessitura vacuolare, cioè che presenta molte cavità (vacuoli). I vacuoli, che testimoniano la presenza di gas, sono bolle che si sono formate quando ancora la roccia era fusa.

Un esempio di tessitura stratificata
Questo macrofotografia di una porzione di sedimento (arenaria) ne mette in evidenza la tessitura, che è di tipo clastico, cioè formata da minuti detriti, e stratificata.
La fotografia del campione completo la potrete osservare più avanti quando si parlera delle sabbie e delle arenarie.




IL FENOMENO DELLA SEDIMENTAZIONE

Le rocce sedimentarie (dal latino sedeo = sedersi, restare impresso) sono di norma le uniche rocce che possono contenere fossili: sono le rocce più diffuse sulla superficie terrestre e pertanto sono anche quelle su cui possiamo avere direttamente il maggior numero di informazioni.
Derivano dalla degradazione chimica e fisica superficiale delle rocce preesistenti. Sono costituite da accumuli che presentano un aspetto stratificato e solitamente sono composte da veri e propri strati rocciosi. Altre invece presentano un aspetto massivo (ad es. il calcare) dove tale struttura è meno evidente.
Ogni sedimento, attraverso la sua struttura, tessitura, modalità di formazione ed il suo contenuto in fossili, risulta essere una fonte preziosa di dati geologici. Pertanto lo studio delle delle rocce sedimentarie è indispensabile per affrontare l'argomento paleontologia.

Formazione delle rocce sedimentarie
L'azione chimica delle acque e dei gas presenti nell'atmosfera, quella fisica della temperatura e dei movimenti della crosta stessa (migrazione dei continenti e formazione delle catene montuose), le eruzioni vulcaniche, i terremoti, le frane, ecc. sottopongono la litosfera ad un continuo fenomeno di smantellamento superficiale. Questo fenomeno viene chiamato dai geologi con il termine generico di erosione.
Per effetto della forza di gravità la superficie terrestre in teoria tende alla peneplanarizzazione, cioè a diventare una superficie "piatta": una immensa, monotona e sconfinata pianura.
Le dinamicità della litosfera compensa questo fenomeno con i suoi movimenti, creando catene montuose e rilievi che, già ancor prima di essere formati, iniziano ad essere sottoposti all'erosione.
Il fenomeno dalla degradazione chimica e fisica superficiale delle rocce pre-esistenti è continuo e dura da che la terra si è formata ed è comparsa l'atmosfera e l'acqua (sulla Luna questo fenomeno non si verifica).
Datazioni assolute hanno infatti permesso di valutare che le più antiche rocce di origine sedimentaria, contenenti resti fossili (batteri), risalgono a circa 3.5 miliardi di anni fa e sono racchiuse in rocce del periodo Precambriano ("Archeozoico") dell'Australia.
I depositi sedimentari quindi seppelliscono anche gli organismi morti che, adagiatisi sul fondo di fiumi, laghi e mari, vengono inglobati e possono conservarsi sotto forma di fossili, oggetto di studio della paleontologia.


Un esempio di fenomeno erosivo
IL fiume Tanaro, nei pressi di Asti, rappresenta uno degli innumerevoli esempi di erosione: possiamo vedere sullo sfondo una parete di rocciosa (argille e marne del Miocene) tagliata dall'azione del corso d'acqua. Le tenere rocce sedimentarie vengono smantellate e trascinate dalle acque verso valle per essere nuovamente rideposte.


Tale degradazione porta alla formazione del detrito sedimentario (dal latino detritus = logoro). Esiste quindi una continua demolizione delle rocce (qualsiasi sia la loro origine) e una successiva creazione di altre (sedimentarie).
A questo fenomeno si può attribuire un aspetto ciclico la cui genesi viene detta appunto ciclo delle rocce sedimentarie (da non confondere con il fenomeno deposizionale del ciclo sedimentario, che vedremo pio avanti!).
Il ciclo delle rocce sedimentarie ha come protagonisti principali i fenomeni esogeni ed endogeni fisici di smatellamento superficiale della litosfera (erosione) e/o chimici (alterazione chimica), la forza di gravità, i mezzi di sedimetazione (acqua e vento) e vari processi chimici.
Il fenomeno presenta le seguenti fasi:

1) Degradazione superficiale, che determinata dai seguenti fenomeni.
- Alterazione: è una degradazione chimica; le acque e l'atmosfera (ossigeno) alterano la superficie delle rocce affioranti facilitandone i processi erosivi.
- Dissoluzione: di origine chimica dovuta alle acque che disciolgono i minerali solubili delle rocce, gusci, scheletri e resti animali e vegetali.
- Erosione: è la degradazione fisica (variazione di temperatura, rotolio dei ciottoli, frane, ecc.). Avremo: deflazione, se di origine eolica, corrosione se di origine marina ed esarazione se di origine glaciale.
- Processi biologici: anche gli organismi che utilizzano minerali per accrescersi possono contribuire notevolmente ad intaccare le rocce superficiali.
2) Trasporto: il materiale degradato di norma viene trasportato anche molto lontano dal punto di origine ove risiede la roccia madre. Concorrono nel trasporto acqua, vento, ghiaccio e forza di gravità che vengono detti mezzi di sedimentazione. Il mezzo più comune è l'acqua ed i più cospicui e ricorrenti sono i sedimenti marini.
3) Deposito. Quando viene a mancare l'energia di trasporto, il materiale si deposita (effetto fisico) o precipitata (effetto chimico). Esiste pertanto nella deposizione fisica una selezione granulometrica che rispecchia l'ambiente di deposizione.In tal modo si formano dei veri e propri strati. Uno strato viene costituisce un singolo evento deposizionale e possiede uno spessore variabile (detto potenza) che dipende dalla quantità di materiale depositato. La velocità di sedimentazione è dovuta alla quantità di apporto di materiale nel tempo. Pertanto i sedimenti rispecchiano le caratteristiche tipiche degli ambienti in cui sono stati depositati e quindi possiedono una facies (dal latino facies = faccia, aspetto) che li caratterizza.
4) Compattazione e consolidamento. Spesso le rocce sedimentarie risultano incoerenti (come ad es. la sabbia che, se pur composta da granuli di vari minerali, viene però considerata una roccia). Altrimenti, con il passare dei milioni di anni, si verifica un consolidamento che porta alla formazione di una roccia vera e propria attraverso un fenomeno di litificazione (dal greco lithon = sasso). Questo processo, che a volte può cambiare sostanzialmente l'aspetto iniziale del sedimento, è detto diagenesi.
Il fenomeno si verifica allorquando i depositi sedimentari si sono accumulati, raggiungendo a volte addirittura spessori chilometrici: la pressione degli starti sovrastanti, l'incremento della temperatura dovuta all'attrito delle particelle che compongono i sedimenti unitamente al l'azione chimica dovuta all'interazione tra le sostanze presenti, concorrono in questo fenomeno.
La diagenesi può quindi trasformare le rocce incoerenti prodotte dall'erosione (ad esempio la sabbia) in rocce coerenti (la sabbia diventa arenaria). Anche le rocce di origine chimica, come il calcare, possono subire questa trasformazione.
Pertanto, con il passare di migliaia, o milioni di anni, i sedimenti originali possono essere trasformati in rocce che compatte totalmente diverse da quelle originali. In certi casi la diagenesi risulta talmente spinta da causare un vero e prorio metamorfismo che trasforma la roccia in un'altra completamente diversa da quella d'origine distruggendo anche tutti i fossili in essa presenti.

La genesi delle rocce sedimentarie è stata riassunta nella sottostante tabella in cui compaiono le principali tappe della loro formazione.






GENESI E CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE SEDIMENTARIE

I geologi hanno lassificato le rocce sedimentarie in due categorie principali: le rocce clastiche (dette anche detritiche), originate dall'erosione delle rocce madri, e le rocce di origine chimica originate per alterazione. L'argomento è vasto, pertanto riporto solo le nozioni essenziali per avvicinarsi alla paleontologia in modo corretto, con delle fotografie utili al riconoscimento su terreno delle rocce più comuni.


1 - Rocce clastiche (o detritiche)
Sono le rocce sedimentarie più ricorrenti: il processo naturale che le genera in sintesi si riassume in tre tappe principali: erosione, trasporto e deposito. Originate dalla degradazione fisica delle rocce madri (smatellamento fisico delle rocce pre-esistenti) sono quindi di origine detritica. Sono composte da o elementi di varie dimensioni detti clasti (dal greco klastos = rotto in pezzi).
I clasti presentano un aspetto grezzo con spigoli vivi, pertanto per descrivere tale forma i geologi hanno introdotto l'aggettivo clastico.
Queste rocce possono esse incoerenti o, se hanno subito una diagenesi più o meno spinta, diventare coerenti. Concorrono a questo processo anche molti organismi viventi che, dopo la loro morte, contribuiscono con i loro gusci spezzati e sminuzzati alla formazione di rocce sedimentarie dette bioclastiche.


Genesi delle rocce clastiche (o detritiche)
Lo smatellamento delle rocce madri ha luogo ovunque queste affiorino, ma in teoria inizia dalle cime delle montagne. Le parti di rocce demolite (i clasti) e trasportate dalle acque verso valle acquistano sempre più una forma minuta e tondeggiante grazie all'erosione. Questo percorso millenario termina in bacini di sedimentazione, cioè punti localizzati in cui il materiale clastico si accumula in gran quantità depositandosi in strati sedimentari che a volte raggiungono spessori (potenza) chilometrici.


Ghiacciaio del Pre de Bar, Val Ferret, Aosta, 1978 (foto E. Briccarello).
Esarazione glaciale
L'erosione operata da dai ghiacciai prende il nome di esarazione: un tipico ghiacciao alpino a "coda di volpe" puo' essere il punto di partenza dei prodotti clastici che vengono trascinati a valle.
Nella foto si possono osservare le masse detrictiche di varia forma e dimensione che costituiscono il materiale morenico prodotto dall'azione di ghiacci. In alto è possibile vedere la massa di ghiaggio strabordare "colando" verso valle dal "circo glaciale costituente il bacino di alimentazione del ghiacciaio.


Fungo di ghiaccio
Un masso erratico dalla forma particolare ed altri detriti, costituenti il materiale morenico superficiale, vengono lentamente trascinati a valle dal ghiacciaio che si comporta come un nastro trasportatore.
Il masso erratico con la propria ombra impedice al ghiaccio di sciogliersi creando così un fungo di ghiaccio.
Ghiacciaio della Mer de Glace, Monte Bianco, 1978 (foto E. Briccarello).


Conoidi di deiezione
I conoidi di deiezione costituiscono delle strutture composte da materiale detritico che si accumula lungo gole e fianchi ripidi dei monti.
Il detrito, trascinato a valle dalle acque impetuose, si deposita dove termina il pendio acquistando una morfologia tipica a forma di cono.
Il materiale clastico dei conoidi di deiezione sarà da ora soggetto all'azione delle acque torrentizie che lo trascineranno a valle arrotondando gli spigoli degli elementri rocciosi che si trasformeranno in ciottoli. Le parti di materiale sminuzzato più piccole andranno a formare le sabbie.


Ciottoli   (foto a sx: torrente Stura presso Veneria, 1988; a dx: rive del Tanaro presso Asti, 2004).
Mentre i clasti presentano un aspetto grezzo e spigoloso, gli elementi arrotondati dall'azione erosiva delle acque prendono il nome di ciottoli. Per definizione hanno diametri che vanno da 4mm a 256mm. Vengono depositati temporaneamente sul greto dei corsi d'acqua e sono destinati a ridursi sempre di più, man mano che il loro lentissimo viaggio continua. Possono essere trasportati fino al mare con un viaggio lunghissimo e qui depositarsi.


Quando l'energia di trasporto delle acque si riduce i ciottoli vengono deposti e solo gli elementi più fini possono quindi essere trascinati a valle.
Per esempio il Po alla sua foce deposita solo sabbie: i ciottoli sono stati depositati a monte, il risultato sono belle spiaggie di sabbia finissima. Per contro i corsi d'acqua della Liguria che sono più brevi ed impetuosi, formano spiaggie a carattere ghiaioso.
I ciottoli al termine del loro viaggio, quando vengono deposti in strati, prendono il nome di ghiaia che, come la sabbia, costituisce una vera "roccia" ...anche se risulta incoerente. Per la presenza di materiale calcareo la ghiaia può cementarsi diventando una roccia coerente e prende il nome di conglomerato.



Conglomerati
A sinistra: conglomerati marini affiorano su una spiaggia del Mar Rosso (Nuweiba, Penisola del Sinai, 2002).
Sopra: microconglomerati (elementi con diametri di 2 - 4mm) del Pliocene superiore continentale (Villafranca d'Asti, 1976).


I granuli finissimi, prodotto dell'erosione, quando saranno deposti si trasformerenno in un'altra roccia sedimentarie incoerente: la sabbia. La sabbia presenta una granulonetria che va da 2 a 1/16mm e se, per la presenza di materiale calcareo si cementa trasformandosi in roccia coerente che prende il nome di arenaria.


Sabbie ed arenarie
A sinistra: sabbia marina dei bassi fondali del mare del Pliocene con i resti affiorati di conchiglie (lamellibranchi del gen. Glycimeris) fotografata in una cava nei pressi di Ferrere d'Asti (2003).
A destra: campione di arenaria dell'Oligocene delle Langhe: si noti la tessitura stratificata originale della sabbia cementata.

Prodotti bioclastici
E' possibile che parti consistenti di origine biolocica possano concorrere a formare rocce sedimentarie mescolandosi in gran numero con sabbia o ghiaietta.
Un esempio tipico lo si può osservare in molte spiagge constatando la quantità di pezzetti di conchigle frammentate presenti sulla battigia.
Nella foto compare un campione di sabbie bioclastiche cementate del Pliocene di Buttigliera d'Asti, chiaro testimone delle presenza di antichissime spiagge.


Il ciclo dei sedimenti termina con la deposizione, quando cioè viene a mancare l'energia di trasporto da parte dell'acqua. Ogni sedimento quindi rappresenta l'ambiente in cui è stato deposto. Avremo così sedimenti marini, se deposti in mare; lacustri, se deposti nei laghi; fluviali se deposti nelle anse dei fiumi ...e così via.
L'acqua non è il solo mezzo di sedimentazione in grado di trasportare parti rocciose: ne esistono altri quali ad esempio il vento. Anche se in grado di agire solo su granuli di piccole dimensioni, ne accumula considerevoli quantità fino a formare delle dune che a volte raggiungono proporzioni di piccole colline.
All'osservazione al microscopio queste particelle minute risultano sferiche grazie all'azione del vento. I sedimenti di questo tipo vengono chiamati eolici.
Un caratteristico sedimento eolico, di finissima granulometria, è il loess, tipico degli ambienti glaciali.



Sabbie eoliche
Sabbie di origine eolica costituiscono dune su cui sono evidenti le classiche ondulazioni causate dal vento. Si può notare anche che il vento trasporta le sabbie del deserto in mare: questo fenomeno di risedimentazione dimostra la complessità della classificazioe delle rocce sedimentarie (Ras Mohammed, penisola del Sinai , Egitto 2000).


Se i prodotti componenti la sabbia vengono ulteriormente ridotti dai fenomeni erosivi raggiungendo una granulometria finissima, inferiore ad 1/16 di mm, vengono chiamati particelle. Il sedimento generato è il silt o limo che è una tipica fanghiglia di origine fluviale.
La polvere di origine eolica avente questa granulametria prende il nome di loess; questo tipo di sedimento, proveniente dal disfacimento delle morene, è tipico delle fasi glaciali e nei dintorni della nostra città (Torino), si accumula in strati potenti anche diversi metri.
Se poi le dimensioni delle particelle scendono al di sotto di 1/256 di mm, si hanno le argille. L'argilla ha il potere di assorbire l'acqua rigonfiandosi fino alla saturazione, diventando impermeabile e malleabile.


L'argilla
L'aspetto dell'argilla è compatto ed a vista potrebbe essere scambiata per un calcare perchè non presenta una tessitura vera e propria, ma in effetti è molto tenera e friabile. Leggerissima quando è "secca", acquista peso quando è satura di acqua, rigonfiandosi ed incrementando di circa tre volte il suo peso originale.
Nella foto: campione di argilla pliocenica (facies piacenziana) raccolta sulle rive del torente Borbore nei pressi di Asti.


Diagenesi: dall'argilla allo gneiss
Le micro-lamelle di mica presenti nell'argilla, durante la diagenesi, si possono isorientare secondo piani paralleli creando una specie di tessitura stratificata chiamata scistosa. A questo punto l'argilla perde la propriètà di assorbire l'acqua. Quando la
diagenesi è spinta l'argilla si trasforma in argilloscisto che presenta appunto questo tipo di tessitura. Se poi il fenomeno si protrae ancora abbiamo una ulteriore trasformazione che muta l'argilloscisto in fillade. Infine, in seguito ad un vero e proprio metamorfismo, abbiamo come prodotto finale lo gneiss (termine tedesco, pron.= gnais), vera e propria roccia metamorfica.


Degli argilloscisti risalenti all'Ordoviciano affiorano nei pressi del colle di Tenda (Cuneo), in zona francese.
Filladi del Permiano di Levico (Trento).

Gneiss, Valli di Lanzo (Torino).



Un altro mezzo di sedimentazione che presenta però caratteristiche "distruttive" è l'energia sprigionata dalle eruzioni vulcaniche. Tale attività esplosiva, detta piroclastica, può dar luogo a strati di ceneri o sabbie vere e proprie che, espulse con violenza possono "piovere" letteralmente al suolo seppellendo ogni cosa (l'esempio tipico è quello di Pompei). Anche questi depositi fanno parte del fenomeno sedimentario.


Prodotti piroclastici
Una roccia sedimentaria particolare è il tufo composto da sabbie coerenti di origine piroclastica, cioè composte da particelle rocciose espulse da una eruzione vulcanica esplosiva.
I granuli che compongono gli strati di sabbie compatte ritratte nella foto formano strati sedimentari di origine vulcanica (dintorni del lago di Bolsena, Viterbo, 1999).


Classificazione delle rocce clastiche (o detritiche)
Le rocce clastiche vengono classificate in ordine decrescente in base alla loro granulometria (diametro massimo di ingombro dei clasti) perché tale misurazione suggerisce quale è stata l'energia di trasporto, in sono coaì suddivise in:

Ruditi (o psefiti): granuli >2mm (ghiaie, conglomerati, ecc.)
Areniti (o psammiti): granuli da 2 ÷ 1/16mm (sabbie, arenarie, tufi, ecc.)
Peliti (o lutiti): particelle <1/16 (silt, limo argille, argilliti, ecc.)



Classificazione delle rocce clastiche (da Introduzione Alle Scienze Della Terra, Pitagore Editrice Bologna, 1978). Nella tabella compaiono le rocce clastiche più ricorrenti, questa classificazione può presentarsi leggermente diversa da autore ad autore.



In natura esistono però rocce clastiche che hanno granulometria mista, un diagramma che ne permette la classificazione è lo schema triangolare di FOLK:


Un atro diagramma triangolare permette di classificare le arenarie. Sono sabbie compattate e diagenizzate fino a formare una roccia consistente, che appartengono al gruppo delle areniti, e vengono anche suddivise in:

arcose (dai greco arcaios = antico): arenarie grossolane
grovacche (dal tedesco grauwake = roccia grigia): arenarie mal classate




Le peliti (che possiedono granuli non visibili ad occhio nudo) sono difficili da classificare: occorrono particolari analisi al microscopio. Viene proposto il diagramma triangolare di Robinson (1949): al centro compare il loam che è una roccia contenente sabbia, silt ed argilla in parti uguali. Anche qui compare un diagranna triangonale per la loro classificazione:






2 - Rocce di origine chimica
Queste tipo di rocce sedimentarie ha origine in seguito a processi chimici complessi che iniziano con fenomeni di alterazione, degradazione e/o soluzione delle rocce madri, e si avvalgono di questi prodotti per formarsi.
Anche particolari organismi concorrono in gran parte alla loro formazione come ad esempio quelli biocostruttori come i "coralli". Inoltre molti esseri viventi dotati di guscio, come molti mollusci, dopo la loro morte, contribuiscono con i loro resti alla formazione di rocce sedimentarie di origine organogena (biochimica).

Genesi delle rocce di origine chimica
Solitamente il processo di formazione si origina per "precipitazione" chimica di vari elementi presenti nel mezzo di sedimentazione: l'acqua. I "sali" così accumulati danno luogo a dei veri e propri sedimenti che si compattano in rocce tramite diagenesi nello stesso modo già descritto per le rocce sedimentarie detritiche.
Questo processo dipende da:

1 - composizione chimica dei sali precipitati
2 - tipo di processo chimico che ne ha determinato la precipitazione
3 - tipo di ambiente in cui tali processi si sono verificati

Vediamo alcune tra rocce di origine chimica più conosciute e ricorrenti.

Il fenomeno della formazione di incrostazioni calcaree lo possiamo osservare quotidianamente sui rubinetti di casa nostra. Almeno un paio di volte all'anno siamo costretti a scrostare il calcare che impedisce il corretto funzionamento della rubinetteria.
Sappiamo quindi quanto sia tenace questa sostanza che si deposita in poco tempo, ma abbiamo anche imparato che nelle acque in genere, oltre a varie altre sostanze, è presente molto calcare.
In quelle marine in particolare concorre anche ad aumentare l'apporto di CaCO3 la presenza di ingenti quantità di gusci microscopici di esseri planctonici e parti di conchiglie abbandonate dopo la morte dell'organismo. Con il passare dei milioni di anni quindi si formano enormi depositi calcarei tando da dar luogo a delle rocce sedimentarie.
Queste rocce sedimentarie costituiscono la categoria delle rocce carbonatiche in quanto derivate da depositi di carbonato di calcio.
Nella successiva tabella ho rappresentato una classificazione semplificata di questo tipo di rocce.

Le rocce sedimentarie di pura origine carbonatica in genere non danno luogo a strutture stratificate vere e proprie, come quelle osservate in precedenza per le "detritiche": solitamente si accumulano in modo massivo.
A volte il calcio può però unirsi a granuli e particelle che compongono i sedimenti a carattere clastico dando luogo a rocce che presentano una composizione mista come le calcareniti, le marne o un più "puro" calcare stratificato dovuto a diversa composizione del medesimo. In questi casi si nota una vero e proprio aspetto stratificato.


Calcare
A sinistra: calcare massiccio dell'Oligocene dei dintorni di Schio (Vicenza), 1973.
In centro: marne del Miocene dei colli torinesi, 2004.
A destra: il calcare, detto Rosso Ammonitico, del Malm (Giurassico sup.) presenta in questo caso un aspetto stratificato (Altopiano di Asiago, 1974). Queste formazioni tabulari dovute all'erosione, presentano un accentuato aspetto stratificato in seguito a fenomeni dovuti all'azione disgregante del freddo sulle rocce (gelivazione) che avvengono in ambiente freddo (subnivale). La gelivazione, che frantuma esternamente la roccia più tenera, mette in risalto la differente composizione del calcare stesso (stratificazione).

Calcare micritico
Il calcare con grana finissima (cristalli di calcite di dimensione inferiore a 0,01mm) viene detto micritico.
Il calcare micritico ha un aspetto molto compatto ed addirittura presenta frattura concoide, cioè a forma di conchiglia, tipica delle sostanze vetrose quale l'ossidiana (vetro vulcanico) e della selce.
Campione di calcare del Cretaceo chiamato "scaglia rossa", proveniente dai Monti Lessini (Schio), 1974.

Calcare oolitico
Nella macro-fotogafia si possono vedere le sferette lucenti, gli ooliti, inglobati nella roccia. Queste particelle sono a bande concentriche e derivano dall'accrescimento intorno ad un piccolo frammento di fossile (microfossile o parti di conchiglia). Si generano in acque agitate che muovono le particelle in modo che l'accrescimento di calcio intorno al nucleo sia costante.
Campione del Bajociano sup. (Dogger, Giurassico) della Normandia , 1978.



Calcari organogeni
Alcuni esseri viventi, quali ad esempio i coralli, concorrono in modo considerevole alla formazione di rocce sedimentarie (per ulteriori informazioni collegarsi alle pagine sulle
barriere coralline su questo sito). Questi organismi sono infatti dei biocostruttori e possono creare gigantesche strutture sedimentarie originate da una enorme quantità di organismi fossili. Un esempio significativo è quello delle Dolomiti, intitolate al nome del professor Dolomieu (1759-1801) che ne studiò la loro origine geologica.


Organismi biocrostuttori.
Madrepore attuali: macrofotografia del "ramo" di colonia madreporica (Acropora sp.) e panoramica di scogliera madreporica a 5m di profondità (presso Sharm-El-Sheik, Egitto, 2000).
A partire da sx troviamo Favites sp., Pocillopora sp. e Millepora dichotoma, il pericoloso corallo di fuoco.



Diagenesi: dal corallo al marmo
Il calcare organogeno, se subisce una diagenesi spinta, si trasforma in dolomia. In questa roccia, avendo subito una profonda trasformazione, a volte risulta priva di fossili in quanto distrutti dai procesi diagenetici.
Anche il termine dolomia, roccia tipica delle Dolomiti, deriva dal nome del professor Dolomieu (1759-1801) di cui si è già detto. Se poi la diagensi continua ulteriormente abbiamo un vero e proprio metamorfismo che, in uno stadio successivo, può trasformare la dolomia in quella pregiata pietra da costruzione che è il marmo.

           
A sx: calcare dolomitico (dolomia) proveneinte dalle Dolomiti (Dolomia Principale di Cortina, Triassico).
A dx: un frammento di marmo del davanzale di una finestra (località sconosciuta).



Anche l'accumulo di grandi quantità di plancton, può concorrere alla formazione di rocce sedimentarie quali la selce, il diaspro o la radiolarite composta dal guscio siliceo di organismi microscopici (ved. microfossili) quali i radiolari.
I nummuliti (foraminiferi),contribuiscono a formare una roccia ricca di carbonato di calcio, (CaCO3) detta calcare a nummuliti, anche impiegata dagli antichi egiziani per costruire le piramidi.
Anche alcune alghe, come le diatomee, possono formare sottili strati di roccia leggera, porosa e fragile chiamata diatomite.

Selce
La selce, silice o pietra focaia, presente in calcari ricchi di silicio e derivante specialmente da gusci di micro-organismi planctonici, si concentra in "noduli" che compaiono a straterelli nella massa rocciosa.
Essendo la selce una roccia a struttura vetrosa, se spezzata, nel punto di percussione presenta una tipica frattura, detta concoide, cioè a forma di conchiglia. Per questo fatto (che ne permette la lavorazione), e per la sua durezza, venne sfruttata dagli uomini primitivi per costruire attrezzi litici (per ulteriori informazioni collegarsi alle pagine sulla tecnologia preistorica su questo sito)
Campione proveniente dalla Valle dei Re, Luxor (Egitto), 1995.


Calcate a nummuliti
Roccia organogena composta da una enorme quantità di gusci di foraminiferi del gen. Nummulites.
Campione di calcate nummulitico dell'Eocene delle isole Tremiti.




Classificazione delle rocce di origine chimica
Queste rocce sono classificate in base alla composizione chimica dei sali precipitati che le costituiscono, al tipo di processo chimico che le ha generate ed all'ambiente in cui hanno avuto origine.In genere abbiamo:

Rocce chimiche continentali: il carsismo, i fenomeni legati all’ambiente di grotta: calcare di grotta (alabastro, stalattiti e stalagmiti).
Rocce evaporitiche: gessi, cupole di sale, salgemma.
Rocce organogene: selci (radiolariti, diaspri, ftaniti), noduli e lenti di selce, tripoli (diatomiti = farina fossile).
Rocce carbonatiche: travertino, marne, calcare, dolomia, bioherme e biostrome (in posizione di vita) dovute ad organismi biocostruttori quali ad esempio le madrepore. Si ricorda il calcare oolotico, a rudiste, a crinoidi, la lumachella.
Rocce residuali: suoli derivanti da alterazione superficiale (copertura), la pedogenesi, ferretto, lateriti, caoliniti.

Nella prossima tabella compare una classificazione di massima in quanto una descrizione più particolare sarebbe molto complessa.