SEDIMENTAZIONE

SEDIMENTAZIONE

. Dalla geodinamica si apprende che l'alterazione chimica e i varî agenti della disgregazione meccanica, operando sulla superficie della terra, producono la degradazione dei rilievi (gliptogenesi). Il risultato finale di questo meccanismo è la sedimentazione, cioè la formazione di sedimenti o depositi, che daranno origine a nuove rocce (litogenesi). I prodotti dell'alterazione chimica e della denudazione si possono suddividere in due gruppi ben distinti: uno costituito da materiale che viene sciolto dal dilavamento e asportato sotto forma di soluzioni acquose, le quali finiscono col raccogliersi più o meno rapidamente nei laghi o nel mare; l'altro costituito da residui insolubili in forma di detriti di varia grandezza, che dopo un trasporto di assai varia portata vengono depositati dando origine a sedimenti clastici o detritici.

Depositi detritici. - Per ciò che riguarda l'origine, i depositi detritici si possono distinguere in depositi di origine eolica, in depositi trasportati e sedimentati dalle acque continentali, in depositi di origine marina e in quelli di origine glaciale.

Tra quelli eolici, i più noti sono i sabbiosi, costituenti quelle formazioni litorali o desertiche dette dune. La sabbia delle dune è per lo più costituita di detriti di medie o piccole dimensioni, a grana uniforme, per la cernita operata dal vento, che, in determinate condizioni di velocità, trasporta e accumula granuli compresi entro certi limiti di grossezza, mentre abbandona i più grossi e spinge lontano i più fini. La stratificazione delle sabbie eoliche non è di solito regolare e orizzontale; vi è invece una stratificazione detta discordante o incrociata, o anche diagonale.

Il fine pulviscolo trasportato dal vento, a distanze talora grandissime, può depositarsi abbondantemente, là dove la corrente atmosferica subisce una considerevole diminuzione di velocità, come nelle regioni steppose, per opera delle altissime erbe che le ricoprono. Il deposito che allora si forma è più uniforme di quelli che costituiscono le dune, coprendo spesso intere regioni con strati abbastanza regolari di materiale finissimo assai poroso, chiamato löss (v.). La regione classica dei löss è la Cina. Anche in Italia, p. es. nella Valle Padana, si hanno simili depositi.

Un mezzo più energico di trasporto e di sedimentazione è quello delle acque continentali. L'azione principale è quella dei torrenti e dei fiumi. Il rotolamento del materiale porta a un logoramento dei frammenti e all'arrotondamento di essi, quando la lunghezza del percorso sia sufficiente per operare tale logorio. Inoltre l'acqua in movimento può mantenere in sospensione frammenti di ben maggiori dimensioni di quanto non possa fare un vento di ordinaria velocità; la dimensione, limite minimo per un sensibile arrotondamento, è qui molto alta; per lo più solo i ciottoli e il ghiaietto presentano tale fenomeno in grado evidente, mentre le sabbie, anche grossolane, sono spesso a elementi angolosi; un coefficiente di cui bisogna tener conto a questo riguardo è la durezza del materiale.

La massa dei materiali solidi convogliati dai torrenti e dai fiumi è veramente enorme. Di queste sostanze, la quantità del materiale fino e finissimo portato in sospensione è molto più grande (10-15 volte) di quella dei materiali rotolati sul fondo. Certi fiumi che erodono intensamente territorî dove predominano rocce argillose, hanno, in periodi di piena, le loro acque addirittura fangose. Di questo fatto si profitta per bonificare le paludi col mezzo delle colmate, immettendosi queste acque torbide, affinché col rallentarsi del loro corso, dovuto al dilagare su larga superficie, esse vi depositino i materiali sospesi.

I sedimenti fluviali presentano ordinariamente una stratificazione abbastanza evidente, resa più netta dalle alternanze di depositi di materiali più grossi e più fini, in rapporto col variare della velocità del corso. In sezione trasversale, le alluvioni fluviali dànno l'impressione di essere costituite di una serie di lenti più o meno piatte, sabbiose, argillose, o ghiaiose, sovrapposte capricciosamente, non di rado con stratificazione incrociata, simile a quella delle sabbie eoliche; anche più irregolare è la stratificazione dei materiali costituenti le conoidi di deiezione allo sbocco delle valli, con rapide alternanze di materiali di diverso grado di finezza e d'inclinazione sensibile degli strati cuneiformi, dei quali le conoidi risultano costituite.

I materiali più fini, sospesi, si depongono poi per la massima parte là dove i fiumi vengono a sboccare in un largo bacino lacustre o marino, per formare un delta. Come è noto, la causa principale della deposizione è meccanica ed è data dalla brusca diminuzione di velocità delle acque, che si allargano stendendosi a ventaglio; ma per i delta marini la rapidità della deposizione delle particelle più fini è determinata da una causa fisico-chimica: dalla presenza cioè di certi elettroliti, tra cui il cloruro di magnesio, tanto copioso nelle acque marine e di un'efficacia tutta speciale.

I sedimenti marini possono risultare in parte da materiali strappati alle coste dall'abrasione marina, ma si tratta di depositi limitati alla zona litorale rapidamente decrescenti di spessore con l'aumento della profondità; in parte di materiale detritico di origine fluviale. Le sabbie si depositano subito, mentre i materiali più fini possono venire convogliati fino a notevole distanza dalla costa e dar luogo a depositi non più litorali, ma semipelagici.

A questi depositi di spiaggia seguono, allontanandosi dalla terra ferma, altri sedimenti detritici terrigeni, cioè derivanti dalle terre emerse, più fini, di tipo neritico e batiale o semipelagico, i quali ultimi si possono spingere anche a notevoli distanze dalla spiaggia e a rilevante profondità. Di questi depositi il più comune è la melma azzurra, fanghiglia argillosa o argilloso-sabbiosa, la cui tinta è dovuta a solfuro di ferro diffuso allo stato di estrema suddivisione. Nei mari tropicali vi è invece la melma rossa, analoga all'azzurra, tinta in rossastro da ossido di ferro, che le acque di scorrimento sottraggono alle rocce in preda all'alterazione lateritica.

Le formazioni sedimentarie di origine glaciale sono costituite essenzialmente dalle morene; in questi depositi è caratteristica la mancanza di stratificazione, la mescolanza caotica di detriti di svariate dimensioni; i blocchi sono per lo più intatti, e a spigoli vivi; ma fanno eccezione le morene di fondo, i cui ciottoli sono levigati e striati. Al trasporto glaciale devono la loro giacitura i massi erratici che si trovano abbandonati a notevole distanza dai loro luoghi d'origine.

Depositi chimici. - Anche le sostanze sciolte delle acque dilavanti le rocce in decomposizione possono essere rideposte o per via di processi semplicemente fisico-chimici, o per opera di organismi. L'analisi del residuo fino ottenuto con l'evaporazione totale dell'acqua dei fiumi, accuratamente filtrata per eliminare le parti solide sospese, può dare un'idea delle sostanze che in maggior copia vengono asportate allo stato di soluzione dalle acque dilavanti la superficie. Si tratta di soluzioni diluitissime: l'acqua del Reno, p. es., contiene sciolte, su 10.000 parti di acqua, 12,2 parti di sostanze fisse nei periodi di piena e 1,71 in quelli di magra, ossia meno di 1/5000. Ma la massa delle acque fluviali che continuamente corrono al mare è così colossale, che anche la quantità delle sostanze da esse portate allo stato di soluzione diventa enorme. Così, p. es., secondo il Russel, la quantità di materie solide portate al mare in un anno allo stato di soluzione sarebbe in tonnellate espressa dalle seguenti cifre: per il Tamigi, tonn. 613.930; per il Reno, tonn. 5.816.805; per il Nilo, tonn. 16.950.000; per il Mississippi, tonn. 112.832.171, ecc. Complessivamente il Murray stima a circa tonn. 4.975.000.000 la quantità di materie in soluzione, portate ogni anno da tutti i fiumi al mare. Per ciò che si riferisce alla natura chimica di tali soluzioni prevalgono di solito fortemente gli ioni Ca.. e CO₃″; poi vengono Mg.., Na., Cl′, SO₄″; e subordinati sono K. e SiO₄″″.

In contrasto notevole con questa composizione sta quella dell'acqua marina, in cui mancano quasi totalmente i carbonati, essendo invece molto prevalenti i cloruri e i solfati e particolarmente il cloruro di sodio. Nelle acque dei grandi oceani, la cui composizione varia poco da luogo a luogo, si può ritenere che su 1000 parti siano contenute 10,07 di Na; 0,30 di K; 0,40 di Ca; 1,20 di Mg; 19 di Cl; 2,10 di SO₄. La causa del fatto singolare che, nonostante la quantità enorme di CaCO₃ portata continuamente dai fiumi al mare, questo non ne contiene che tracce infinitesime, dipende senza dubbio dalla circostanza che gli organismi, che vivono nel mare, per foggiarsi un sostegno o un guscio di CaCO₃ sottraggono avidamente questo sale all'acqua marina.

Alcuni dei depositi chimici delle acque sono dovuti a semplice evaporazione del solvente: e tra questi sono da ricordare, per i primi, i giacimenti saliferi di origine marina. Un'evaporazione dell'acqua marina, tale da condurre alla deposizione anche solo di una parte dei sali in essa contenuti, non può evidentemente prodursi se non in circostanze particolarmente favorevoli, quali si verificano in un golfo ampio e poco profondo avente col mare libero una comunicazione molto limitata e soggetto a rapida evaporazione superficiale, per es., sotto l'effetto di un clima desertico. I primi sali che si depositano per evaporazione sono il solfato di calcio e il cloruro di sodio, anidro e idrato, secondo le circostanze; sono questi i minerali che formano la massa della maggior parte dei giacimenti saliferi.

Giacimenti saliferi possono però prendere origine anche per evaporazione di acque continentali, raccolte in regioni depresse, senza deflusso e a clima desertico. Le steppe e i deserti sono essenzialmente regioni salifere: nelle depressioni si raccolgono durante le stagioni piovose grandi quantità di acque, che col dilavamento della superficie si sono arricchite di sali alcalini; si formano così dei laghi salati, che nella successiva stagione arida si restringono o anche si asciugano completamente, formando dei veri banchi saliferi; ogni nuova stagione piovosa porta nuove quantità di sali, che si accumulano in misura sempre maggiore, poiché il deflusso è impossibile. I più ampî e i più noti laghi salati sono: l'El′ton nella Russia meridionale, il Mar Morto, il Gran Lago salato negli Stati Uniti, ecc. I sali contenuti nelle acque di questi bacini salati sono più varî di quelli di origine marina: prevale di solito il cloruro di sodio, ma sono pure presenti e talora prevalenti il carbonato di calcio e il solfato di calcio, a cui si aggiungono carbonati e solfati di calcio e magnesio. Un'origine analoga a questa, cioè continentale e desertica e non marina, avrebbero avuto alcuni importanti giacimenti saliferi della Baviera e dell'Austria.

Anche il carbonato di calcio viene frequentemente formato per deposizione chimica. Nelle acque dolci la formazione di calcare concrezionato o avviene per rapida evaporazione prodotta da cascate, nelle quali una parte dell'acqua è finemente polverizzata, o per lento sgocciolamento di acque sature di bicarbonato di calcio nelle grotte calcari (stalattiti, stalagmiti), o per azione di vegetali viventi nelle acque, alle quali sottraggono anidride carbonica, precipitando il carbonato di calcio in forma di incrostazioni: i travertini dell'Italia centrale hanno questa origine.

Nel mare il carbonato di calcio non può depositarsi per semplice evaporazione, non essendovi contenuto in quantità sufficiente; qualche volta viene deposto nei golfi poco profondi delle regioni calde, per precipitazione chimica determinata da carbonato ammonico derivante dalla decomposizione di organismi: in tal caso è spesso l'aragonite che si deposita in sferette fibroso-raggiate.

A deposito chimico nel mare si riferisce la formazione di noduletti di glauconite; quando questo minerale è notevole si ha la formazione di una melma o sabbia verde.

Finalmente nelle argille rosse costituenti il fondo degli abissi sono stati osservati cristallini autigeni di zeoliti (phillipsite) e noduli concrezionati di ossidi di manganese. I noduli manganesiferi, a struttura zonata, hanno di solito per nucleo un dente di squalo o una cassa timpanica di cetaceo o un frammento di vetro vulcanico; essi sono costituiti da idrossidi di magnesio e di ferro, la cui origine va cercata nel fino detrito vulcanico, che prende parte alla costituzione della melma abissale.

Masse minerali di deposito chimico possono formarsi sulla superficie e in seno alla litosfera per opera di sorgenti. Molte acque termali che sono fortemente calcarifere hanno un notevole potere incrostante. Le più note sono quelle di Carlsbad. Le sorgenti dell'antica Ieropoli (presso Smirne) hanno formato una massa di calcare bianco concrezionato, spessa circa 100 m., lunga 4 km., chiamata il "castello di bambagia". Anche in Italia esistono numerose sorgenti termali calcarifere.

Silicei sono i depositi e le incrostazioni dei geysers, di cui i principali sono quelli dell'Islanda, della Nuova Zelanda e del Parco nazionale degli Stati Uniti d'America.

Depositi organogeni. - Le sostanze minerali che molti organismi assimilano, per formarsi un guscio o un sostegno solido, sono spesso conservate dopo la loro morte, e non di rado accumulate in tale quantità da assumere un'importanza petrografica di prim'ordine. A ciò contribuiscono piante e animali: tra le prime sono specialmente le alghe calcaree; tra i secondi specialmente i Foraminiferi, le Spugne calcaree, i Coralli, gli Echinodermi, i Briozoi, i Brachiopodi, i Molluschi, ecc.

Un notevole deposito attuale di mare profondo è la melma a globigerine, che è largamente diffusa e si trova sino a m. 3500 di profondità; la quale, nei grandi abissi, viene sostituita da argilla rossa. Quando in questi aumenta la proporzione di avanzi organici silicei si passa alla melma a radiolari. Anche le diatomee, specie nei mari freddi subantartici, formano melme a diatomee.

Organogeni possono, in un certo senso, essere definiti anche i depositi fosfatici, d'origine marina, che in epoche geologiche passate hanno formato depositi di grande importanza industriale. Non si tratta di accumulamento diretto di avanzi fossili originariamente fosfatici, ma di deposito chimico dipendente dal passaggio in soluzione nell'acqua marina di fosfati derivanti dalla decomposizione di avanzi animali: si è formato probabilmente in questo modo del fosfato ammonico, il quale avrebbe poi reagito sulle spoglie e sui detriti calcari organogeni formanti il sedimento di plaghe marine poco profonde, trasformando detti avanzi in fosfato di calcio.

Questo processo avviene del resto in parecchi punti anche nei mari attuali. All'azione di organismi sono pure dovuti molti depositi ferriferi (ferro delle paludi), ecc.

Lo studio dei depositi attuali costituisce il fondamentdo della conoscenza delle rocce stratificate antiche, che si possono definire dei sedimenti fossili. Così analogamente si conoscono dei calcari che contengono innumerevoli avanzi di globigerine; arenarie formate dalla cementazione di depositi arenacei fossiliferi, di tipo marino litorale; i tripoli terziarî della Sicilia sono in tutto paragonabili a una fanghiglia a radiolari e diatomee, ecc.

Possiamo pure constatare che fra i depositi fossili, come tra gli attuali, numerosi sono i tipi misti di transizione; nei calcari mancano raramente le parti clastiche (calcari arenacei), o silicee organogene, queste anzi sono spesso abbondanti nei calcari siliciferi, nei quali un esame microscopico permette di riconoscere avanzi abbastanza ben conservati di radiolari e di spicule di spugne. In certi calcari anzi gli organismi silicei si trovano concentrati a formare strati o noduli calcedoniosi di rilevante sviluppo (calcari selciosi). Sedimenti di tipo misto in parte detritico e in parte organogeno rappresentano probabilmente la maggior parte delle marne e dei calcari marnosi. Depositi organogeni cospicui per estensione e importanza industriale sono infine quelli noti sotto il nome di combustibili fossili o carboni minerali, detti caustobioliti, in contrapposto alle rocce organogene non combustibili, dette acaustobioliti.

Depositi piroclastici. - Sono formati di ceneri, sabbie, lapilli, bombe e proietti vulcanici in strati più o meno regolari. Dalla loro cementazione si originano i tufi (v.), distinti in subaerei e subacquei, secondo che si sono deposti in seno all'aria o all'acqua.