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Rocce sedimentarie

• Ci sono diversi processi geologici che portano

alla formazione di rocce sedimentarie, ma tutti

contraddistinti da condizioni di temperature e

pressione tipiche della superficie terrestre

• le rocce sedimentarie sono tipicamente

stratificate:

• le rocce magmatiche sono composte in prevalenza

da silicati, nelle r. sedimentarie assumono

particolare importanza i carbonati

Stratificazione

delle r. sedimentarie

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Monte Matajur ;

Forra del Vinadia (Tolmezzo)

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Classificazione classica

• R. sedimentarie clastiche, formate da granuli che

provengono dallo smantellamento di altre rocce. Ulteriori

classificazioni sulla base delle dimensioni dei granuli

Esempio: arenaria, ghiaia. Processi fisici e chimici

• r. sed. organogene, o bioclastiche formate da

frammenti di gusci di organismi marini. Es: calcari. Processi

biochimici

• r. sed. Chimiche (evaporitiche). Per

precipitazione in bacini chiusi o semichiusi, in condizioni di

sovra saturazione Esempio: Salgemma, gesso. Processi

chimici

NB: schema semplificato..

Alcuni esempi di r. sedimentarie

clastiche

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SabbieRoccia sciolta(Sedimento)

ArenariaRoccia litificata

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Ghiaia

e

conglomerato

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3

1 travertino: r. carbonatica

Precipitazione chimica

2 calcare fossilifero:

r. s. organogena

3 speleotemi (stalagmiti):

r. s. chimica

Alcuni esempi di r. carbonatiche.

2

2017-2018 04 GFGeol STAN 7

Schema Bosellini (e di molti

altri testi scolastici)

• Rocce clastiche o detritiche o terrigene

• Rocce piroclastiche (comp. mineralogica: da magmi silicatici, ma tessitura clastica)

• Rocce organogene (calcari di piattaforma e pelagici, diatomeiti, radiolariti)

• Rocce chimiche (evaporiti marine (sale e gesso), travertino, alabastro, concrezioni di grotta)

• Combustibili fossili (carboni, idrocarburi)

2017-2018 04 GFGeol STAN 8

http://ventotenemamiani.altervista.org/Descrizione_T

ra_Semaforo_e_Punta_Pascone.htmlFDF

R. clastica: Formazione Marnoso-

arenacea:

Litologia: marne+arenarie

Emilia RomagnaRocce piroclastiche

Isola di Ventotene

2017-2018 04 GFGeol STAN 9

Schema Nichols

2017-2018 04 GFGeol STAN 10

Definizione ampia di roccia carbonatica:

Qualsiasi roccia composta da più del 50%

di CaCO3

Ma allora gli speleotemi ?

Rocce carbonatiche

O rocce di precipitazione chimica

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1 r. clastiche fini; 2 rocce clastiche grossolane,

3 r. carbonatiche (calcari + dolomie)

Evaporiti, selci, altre r. sedimentarie chimiche: quantità molto modeste

Abbondanza relativa di tutte le r. sedimentarie:

75% della sup. terrestre. A sua volta questo 75 % è diviso in

1

2

3

?

2017-2018 04 GFGeol STAN 12

Sedimenti e Rocce sedimentarie clastiche:

Processi sedimentari (..un ciclo dentro il ciclo…)

Suolo

2017-2018 04 GFGeol STAN 13

Ambienti

sedimentari

Ambienti sedimentari continentali e di transizione in cui si ha trasporto e

sedimentazione (di sedimenti sciolti)

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Ambiente fluviale e pianure alluvionali

Ambiente glaciale e proglaciale

Lagune e stagni

Laghi

Deserti

2017-2018 04 GFGeol STAN 15

+ i carbonati !! Calcite e dolomite

2017-2018 04 GFGeol STAN 16

Formazione di sedimenti per

degradazione meteorica

• Alterazione fisica o

disgregazione

• Gelo e disgelo

(crioclastismo)

• azione di sali

(aloclastismo)

• termoclastismo

• vento

• Radici

• fulmini

• Alterazione chimica

e/o disfacimento o

dissoluzione

• Soluzione/dissoluzionr

• idrolisi dei silicati

• ossidazione dei solfuri e

dei silicati che

contengono ferro

I due processi si integrano tra loro, non sono mai del tutto separati.

A partire da un affioramento di roccia NON alterata / non degradata)

• L’alterazione fisica o disgregazione produce frammenti più piccoli della stessa composizione mineralogica della roccia originaria

• L’alterazione chimica produce nuovi minerali, diversi da quelli della roccia originaria oppure li riduce a ioni o molecole

2017-2018 04 GFGeol STAN 17

2017-2018 04 GFGeol STAN 18

Fattori che condizionano la degradazione

meteorica - 1

• Mineralogia e struttura della roccia madre

• clima (pioggia e temperatura):

• presenza di suolo: feedback positivo: la formazione del suolo favorisce ulteriormente la degradazione, determinando la formazione di nuovo suolo

• tempo

2017-2018 04 GFGeol STAN 19

Fattori che condizionano la degradazione meteorica - 2

• TIPO di ROCCIA: calcare + alterabile di un granito; argillite + alterabile di un’arenaria; fratturazione e stratificazione...

• CLIMA: caldo umido -> alterazione chimica freddo secco -> disgregazione fisica. Forte escursione termica: termoclastismo. Forte escursione termica sopra e sotto lo 0 °C: crioclastismo

• SUOLO: si crea un ambiente umido e acido, le radici facilitano la disgregazione, ma la vegetazione di regola favorisce la formazione di suolo e rallenta l’erosione

• TEMPO: la degradazione agisce dopo un certo tempo …….eruzioni vulcaniche, grandi opere stradali mettono in luce superfici fresche…

2017-2018 04 GFGeol STAN 20

Rapporti alterazione fisica – alterazione chimica

+ degradazione

chimica

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Fratture =

siti preferenziali per l’alterazione chimica

Affioramento di flysch presso Clastra (valli del Natisone)

2017-2018 04 GFGeol STAN 22

Formazione detrito di falda: crioclastismo e termoclastismo

Ma anche in climi temperati, se le rocce

sono molto fratturate, e la corrosione

chimica allarga le fratture. .

”

Antartide, deserto, alta montagna

Alterazione chimica o

disfacimento. Ci vogliono:

• Ossigeno

• Anidride carbonica

• Acqua

• Sostanze umiche, vegetazione

2017-2018 04 GFGeol STAN 23

2017-2018 04 GFGeol STAN 24

Alcune reazione di alterazione chimica-1 idrolisi

Feldspato (KAlSi3O8)+ CO2+ H2O --> caolinite (Al2

(OH)4Si2O5) + Silice disciolta + ione K disciolto + ione +HCO3 bicarbonato

Feldspato: spesso cristalli da 1 2 mm

Caolinite: fillosilicato, minerale argilloso, cristalli piccolissimi,

normalmente da pochi micron (m) a meno di 1 micron

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Altre reazioni di alterazione - 2

• Pirosseno ((Mg,Fe) SiO3) + ossigeno -->

ematite (Fe2O3)+ Mg++ + silice disciolta

(ossidazione)Nel Pirosseno ferro ferroso Fe2+ nell’ematite Ferro ferrico Fe3+

NB nei pirosseni con Ca e Mg altre reazione con formazione di

minerali argillosi

• Calcite (CaCO3) + CO2+ acqua --> ione calcio

+ ione bicarbonato (dissoluzione dei carbonati)

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Alterazione granito e basalto

Ossidi di Fe:

lateriti

Ossidi di Al:

bauxiti

Feldspati Pirosseni

Clima temperato

Clima tropicale

Lateriti (Fe) e bauxiti (Al) sono

rocce residuali

ovvero

quel che resta dopo una intensa

alterazione di altre rocce…sia

magmatiche che sedimentarie

(ovvero non solo graniti e basalti)

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Bauxiti: spesso associate a rocce carbonatiche

carsificate, come le “terre rosse”

2017-2018 04 GFGeol STAN 28

Le bauxiti sono rocce residuali costituite da una miscela di

idrossidi microcristallini di alluminio (prevalenti) ed ossidi ed

idrossidi di ferro ( in minor misura)

Gli idrossidi principali di alluminio sono presenti come

bohemite γ-AlOOH , gibbsite o idrargillite γ-Al(OH)3 e sostanze

amorfe come l’allumogel Al2O3 · n H2O.

Il Ferro è presente come ossido ferrico anidro Fe2O3 ed idrossido

ferrico FeOOH. In alcune bauxiti il Fe può essere presente anche

come carbonato ferroso FeCO3 (siderite).

Queste rocce possono contenere, in minor misura, quarzo,

fillosilicati (caolinite, clorite),

Cave di Bauxitevicino a Rovigno

2017-2018 04 GFGeol STAN 29

2017-2018 04 GFGeol STAN 30

Stabilità dei minerali

Oppure sempre degradazione media e

- tempo + tempo

Due variabili: CLIMA e TEMPO geologico

Minerali Degradazione

Bassa

Degradazione

media

Degradazione

Alta

Residuali Quarzo Quarzo Quarzo

Feldspati Feldspati Min. argillosi

Miche Miche

Pirosseni Min.

Argillosi

Anfiboli

Quarzo

Min.

residuali

(Ossidi e

idrossidi

Al e Fe)

Degradazione

molto alta

2017-2018 31

Stabilità dei minerali

1. Gesso, Salgemma,

2. Calcite, dolomite, aragonite, apatite

3. Olivina, pirosseni

4. Biotite (mica), Glauconite (anfibolo)

5. Albite-Anortite (Plagioclasi), Feldspati

6. Quarzo

7. Muscovite, Illite (miche)

8. Caolinite

9. Gibbsite, ematite, limonite (ossidi e idrossidi Fe

e Al)

10. Zircone, rutilo

Meno

stabili

Piu’

stabiliMeno stabili: i minerali solubili; più stabili: o gli inalterabili o i prodotti di alterazione

04 GFGeol STAN

2017-2018 04 GFGeol STAN 32

Riassunto: minerali più frequenti

sbagliato:

Argilla

(termine dimensionale)

Giusto_

Minerali argillosi

(caolinite,

montmorillonite,

Illite..):

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Dopo la degradazione il sedimento che si è formato può:

• alterarsi sul posto trasformandosi in

suolo

• essere trasportato altrove dall’acqua,

dal vento, da un ghiacciaio (erosione ->

trasporto)

fondamentale LA GRAVITA’ e quindi la

PENDENZA del versante

2017-2018 04 GFGeol STAN 34

Il suolo• È la pellicola più superficiale della geosfera (qualche

metro)

• Nomenclatura: Ingegneri civili definiscono suolo o terreno tutto quello che sta sopra la roccia non alterata; i geologi invece parlano di regolite o mantello detritico, mentre il suolo s.s. è solamente l’orizzonte più superficiale

• è una RISORSA (vegetazione, agricoltura) da gestire, ma da non sfruttare

• Se ne occupa la Pedologia..(Scienze Agrarie, Scienze Forestali, Geologia, Ingegneria)

Il suolo è costituito da sedimento che ha subito

trasformazioni alla superficie terrestre, l’aggiunta di

sostanza organica e PUO’ SOSTENERE

LA VITA VEGETALE

2017-2018 04 GFGeol STAN 35

Regolite (termine ingegneristico)

Processi chimico fisici di

degradazione meteorica:

disgregazione, alterazione

Dissoluzione...

Se a questi

processi di degradazione

si aggiungono

processi biologici

SUOLO:

ING

EG

NE

RIA

Regolite

GE

OL

OG

IA

2017-2018 04 GFGeol STAN 36

Definizione del suolo

• Miscela di particelle minerali alterate, organismi viventi, sostanza organica in decomposizione, gas (aria) e soluzioni liquide (acqua)

• Molto orientativamente: Particelle minerali: 45%, sost. Organica: 5%, vuoti (aria+acqua) 50 %

• Le particelle minerali rappresentano la. maggioranza relativa, per questo motivo i suoli sono considerati parte della litosfera

• il suolo è l’interfaccia dove atmosfera, idrosfera, litosfera e biosfera si incontrano..

2017-2018 04 GFGeol STAN 37

Fattori che influenzano la formazione e la

composizione del suolo

• Geologia: roccia madre

(roccia litificata ma anche

sedimento sciolto ..ghiaie

fluviali, morene glaciali…)

• Topografia: pendenza del

terreno

• Tempo: durata della

formazione del suolo

• CLIMA: temperatura e

precipitazioni

• Biologia: tipo di vegetazione

????

38

Climi e suoli

http://soils.usda.gov/

Mappa schematica dei climi

NB termine: “profilo di alterazione” simile a regolite o suolo poco sviluppato

2017-2018 04 GFGeol STAN

2017-2018 04 GFGeol STAN 39

Equilibrio tra il tasso di

formazione del suolo e

l’asportazione delle particelle

Concetto di paleosuolo,

Spiegato male ?

Suoli: ben sviluppati soprattutto su terreni

pianeggianti o sub pianeggianti (quasi pianeggianti)

2017-2018 04 GFGeol STAN 40

Colluviale/Colluvium/ depositi colluviali

Materiale trasportato da acqua di ruscellamento diffuso, o disceso per gravità, e deposto lungo

un versante o al suo piede. I depositi colluviali sono in genere costituiti da clasti di forma

angolosa e con composizione correlata a quella delle formazioni geologiche affioranti a

monte., ovvero dai detrito di falda e/o dalle argille del suolo…

2017-2018 04 GFGeol STAN 41

42

Struttura del suolo: orizzonti suborizzontali, la cui

sequenza verticale è detta profilo del suolo

0 (organico) composto da humus,

(materiale organico parzialmente

decomposto, degradato o rielaborato),

detrito vegetale (lettiera), resti di

animali, funghi..batteri..

A1: humus ulteriormente decomposto

+ particelle minerali (Qz, Felds,

Calcite, miche..di dimensioni

variabili da sabbia ad argilla)

A2 (anche E eluviale) colore + chiaro, -

sost. organiche. Massima rimozione

degli elementi fini (eluviazione)

Lisciviazione: dissoluzione chimica degli ioni ; Eluviazione:

rimozione fisica delle particelle fini NB il terreno eluviale è quello che

rimane, il residuo. Nei 2 casi: H2O che percola2017-2018 04 GFGeol STAN

2017-2018 04 GFGeol STAN 43

Struttura del suolo….II

B (suolo inerte): si accumula

l’argilla per trasporto

gravitativo (illuviazione),

precipitano i sali (ossidi di

Fe, noduli carbonatici) che

erano stati lisciviati dagli

orizzonti superiori; scarsa

sostanza organica

C materiale derivato dal

substrato, roccia madre

alterata (regolite)

2017-2018 04 GFGeol STAN 44

O in sintesi..

Orizzonti A (eluviale): colore scuro,

alterazione in loco, senza

spostamento: ricco di humus

(sostanza organica) e di materiali

insolubili, i minerali solubili sono

stati lisciviati, argille trasportate

verso..

Orizzonte B (colluviale): accumulo

gravitativo di particelle

dall’orizzonte A. + ossidi di ferro

Diminuisce la sostanza organica

Orizzonte C: frammenti di roccia in

posto, roccia in posto alterata +

argille, roccia sana

1-2 m

45

I principali regimi pedogenetici: laterizzazione

climi tropicali ad elevata Temp. e

pioggia

Forte lisciviazione nell’orizzonte A

(idrolisi dei silicati)

Accumulo di ossidi insolubili

di Fe ed Al in B (rosso)

• veloce decomposizione di sost.organica.

ed assorbimento dei nutrienti

• estesa vegetazione

• formazione di croste di composti di Al e

Fe > difficoltà nella coltivazione

2017-2018 04 GFGeol STAN

2017-2018 04 GFGeol STAN 46

Clima tropicale, substrato: r. femica

(basalto, ma non solo)

Orizzonte A sottile: la degradazione della

sost. organica è talmente veloce che non

si riesce ad evolvere un orizzonte stabile,

ampio e con tanto humus., ma

contemporaneamente la foresta

pluviale fornisce sempre nuovi materiali

vegetali all’orizzonte A,

ma se la foresta viene bruciata e coltivata

i terreni …nel giro di pochissimi anni

diventano improduttivi

Suoli lateritici o

bauxitici (se prevale l’alluminio)

47

I principali regimi pedogenetici:

carbonatazione e salinizzazione

climi aridi e semiaridi

Evapotraspirazione ≥ precipitazioni(praterie Nord America, savana e steppe

subtropicali)

precipitazioni

infiltrazione e acidificazione

dissoluzione dei carbonati

CaCO3 + H2O +CO2 > Ca (HCO3)2

evapotraspirazione > > precipitazionidrenaggio inadeguato no infiltrazione

precipitazione di cloruri e solfati

in superficie

vegetazione inibita

risalita di fluidi per capillarità

formazione di crostoni carbonatici

(diminuzione CO2 o aumento pH e T)

1a fase

2a fase

2017-2018 04 GFGeol STAN

2017-2018 04 GFGeol STAN 48

Suoli carbonaticiOrizzonte A sottile,

orizzonte B Crostoni carbonatici o caliche

Substrato: prevalgono r. sedimentarie

carbonatiche

Caliche

all’interno

delle arenarie

della Val

Gardena (400 Ma)

49

I principali regimi pedogenetici: podzolizzazione*

regione fredde e umide

delle alte latitudini

zone montuose di Alpi ed Appenini

foreste di conifere > vegetazione

acidificante a lenta decomposizione

PROFILO TIPICO

Orizz. A accumulo di sost.organica. poco

umificata

Orizz. E (A2) colore chiaro, cinereo, forte

eluviazione di argille e Fe, tessitura sabbiosa-

siltosa

Orizz. B arancione scuro deposito di idrossidi

di Al e Fe

accumuli di sostanza organica

*dal russo podzol = simile a cenere

Nuova Zelanda

ff

2017-2018

04 GFGeol STAN

50

I principali regimi pedogenetici: gleizzazione*

*dal polacco glej=terreno fangoso

climi freddi

zone pianeggianti o depresse

presenza della falda acquifera ristagno d’acqua

Fe3+ > Fe2+

no migrazione

Fe2+ associato a composti poco

solubili, alle argille, carbonato

ferroso, idrossido ferroso e pirite

orizzonti grigio, grigio-blu,

grigio-verdastri (gley

2017-2018 04 GFGeol STAN

2017-2018 04 GFGeol STAN 51

Suoli: enorme varietà, ancora un

esempio

Pedalfer: Pedon: in greco suolo

Al e Fe

Clima temperato umido, (USA

orientale, Canada, Europa)

Roccia madre: magmatica alcalina

Quindi un altra combinazione di clima

e roccia madre diversi

2017-2018 04 GFGeol STAN 52

53

Proprietà fisiche di un

suolo: il colore• Riflette le caratteristiche composizionali

originarie

• Dipende dall’umidità.

• Dipende dalla sostanza organica: +

sostanza organica > suoli marroni o neri.

• Dipende dallo stato di ossidazione: se

rosso > terreni ricchi in Fe ossidato, buon

drenaggio

giallo > ossidazione e drenaggio medi

grigio-verde > terreni ridotti e drenaggio

scarso

Blu azzurro: terreni pieni d’acqua

175 gradazioni di colore

I principali: nero, marrone, rosso, giallo,

grigio e bianco

2017-2018 04 GFGeol STAN

2017-2018 04 GFGeol STAN 54

Dimensioni e

percentuali dei granuli

minerali

Tanta sabbia («scheletro») terreno facile da lavorare, da arare, ma

trattiene poco l’umidità-

Tanta argilla: terreno difficile da lavorare, ma capacità di scambio ionico,

e buona capacità di trattenimento dell’acqua

Diagramma triangolare

diverso da quelli usati

In sedimentologia

2017-2018 04 GFGeol STAN 55

Come campionare un suolo in un campo…

2017-2018 04 GFGeol STAN 56

57

Classificazione dei suoli1) classificazione di tipo climatico (passato) + differenze composizionali

PEDALFER = climi umidi, suoli acidi, lisciviazione attiva in A, accumulo di argille ed

ossidi di Fe ed Al in B PEDOCAL = suoli alcalini, clima secco, accumulo di

carbonati

2) classificazioni nazionali (es. Francia, Canada, Russia, UK, Australia) (più moderne):

clima, tessitura, roccia madre, grado di maturità, estensione → uso del suolo

• Soil Taxonomy (1975) del Dipartimento dell’Agricoltura degli USA (USDA):

classificazione gerarchica e filogenetica

3) Classificazione FAO Unesco (1968)

IN SINTESI: un po’ di confusione….

In its present state, the WRB (IUSS Working Group WRB, 2006) is, by history

and practical purposes, mixing information about soil genesis (e.g.

podzolization – Podzol, gleysation – Gleysol), texture (e.g. Arenosol, skeletic,

arenic, siltic, and clayic subunits), parent materials (e.g. Anthrosols, Fluvisols,

calcaric, and gypsiric subunits) and others

2017-2018 04 GFGeol STAN

58

Classificazione suoli

FAO (Food Agriculture Organization)

2017-2018 04 GFGeol STAN

59

Classificazione dei suoli

(Soil Taxonomy, USDA)

12 ordini

sottordine

grande-gruppo

Gruppo(250)

sottogruppo

famiglia

serie190.000 !!!!

grado

di

similarità

+

-Ordini distinti in base a

orizzonti diagnostici: epipedon

(A o O/A) e orizzonte

subsuperficiale (B)

Un po’ troppi….!2017-2018 04 GFGeol STAN

Paleosuoli:

suoli sepolti

2017-2018 04 GFGeol STAN 60

In corrispondenza del coltellino, si vede uno strato di pomici bianche da caduta (eruzione del Vesuvio detta di Avellino),

con alla base un paleosuolo (Ischia)

Suolo

Paleosuolo

Livello di

piroclastiti

NB non solamente su rocce effusive !!!

2017-2018 04 GFGeol STAN 61

Paleosuolo lungo il F. Natisone a Remanzacco (UD)

Il paleosuolo rappresenta un periodo (102-103 anni) di equilibrio: no erosione, no sedimentazione