sedimentazióne

Lessico

sf. [sec. XIX; da sedimentare].

1) In chimica, procedimento di separazione di una fase solida dispersa in un liquido, che sfrutta la differenza di peso dei componenti. Permette di ottenere una separazione sostanziale del solido per ricavare una fase liquida chiarificata e una fase solida addensata (si vedano anche i fenomeni e i processi di depurazione, flocculazione, flottazione).

2) In geologia, processo di deposizione e relativo accumulo di materiale di varia origine e natura sulla superficie terrestre in ambiente subaereo o subacqueo.

3) In diagnostica, velocità di sedimentazione (o di eritrosedimentazione), tempo necessario perché la parte corpuscolata di un campione di sangue, posto in speciali tubi sottili, sedimenti nel proprio plasma. L'analisi della velocità di sedimentazione (VES) si effettua per determinare lo stato patologico o meno di un organismo, in quanto aumenta in presenza di stati infiammatori, malattie reumatiche, infarto miocardico ecc.

Geologia: generalità

La sedimentazione può essere essenzialmente di tre tipi: meccanica, chimica o organogena. sedimentazione meccanica avviene quando il mezzo di trasporto, acqueo o aereo (correnti fluviali, vento ecc.) non è più in grado, per diminuzione della velocità e della turbolenza, di trascinare o di sostenere il materiale in sospensione. Nel caso di particelle in sospensione, queste sedimentano con velocità (v) che segue la legge di Stokes: v=kr² dove r è il raggio della particella considerata sferica, e k una costante il cui valore è direttamente proporzionale alla differenza tra le densità della particella e del mezzo di trasporto e all'accelerazione di gravità, e inversamente proporzionale alla viscosità del mezzo; più la particella s'allontana dalla forma sferica, più la velocità di sedimentazione diminuisce. Per particelle di diametro superiore a 0,1 mm, la legge assume l'espressione

k₁ diventa praticamente indipendente dalla viscosità dell'agente di trasporto. Se il materiale in sospensione è finissimo o allo stato colloidale, interviene il fenomeno della flocculazione, che determina prima la coagulazione e l'aggregazione delle particelle in fiocchi e grumi e successivamente la deposizione, fenomeno che avviene soprattutto quando il materiale colloidale trasportato dall'acqua di un fiume si mescola presso la foce con la soluzione salina marina. sedimentazione chimica è causata da reazioni tra le sostanze in soluzione nelle acque continentali o del mare con conseguente formazione di composti insolubili che precipitano. I principali fattori fisico-chimici che intervengono e controllano tale processo favorendo o meno le reazioni sono la temperatura, la concentrazione in ioni idrogeno (pH), i potenziali di ossido-riduzione e l'assorbimento ionico. La temperatura, generalmente bassa nelle soluzioni acquose, favorisce la differenziazione chimica e impedisce la formazione di cristalli misti e di soluzioni solide: ne consegue che i minerali possono più facilmente separarsi dalla soluzione e precipitare; le variazioni di temperatura modificano poi la solubilità di molti sali. Il valore del pH della soluzione regola direttamente la precipitazione di alcune sostanze: così, l'allumina si deposita in acque leggermente acide, il ferro ferrico precipita in acque acide mentre il ferro ferroso rimane più a lungo in soluzione, la silice aumenta di solubilità al crescere del pH. Lo stato di ossidazione di una sostanza determina il tipo di sedimento minerale; il ferro, per esempio, precipita allo stato ferrico come ossido formando ematite o come silicato formando glauconite, e allo stato ferroso come solfuro dando pirite o come carbonato dando siderite o ancora come silicato formando chamosite. L'assorbimento di ioni da parte di alcune sostanze colloidali priva le acque di alcuni elementi (potassio, zinco, rame ecc.) che passano così nei sedimenti. sedimentazione organogena, dovuta all'accumulo di conchiglie o resti di organismi fissatori di sali minerali, dipende, oltre che dai fattori accennati in precedenza, da fenomeni di ordine biologico e biochimico. La natura e le caratteristiche dei materiali che si depositano, cioè dei sedimenti (così come dei corrispondenti depositi e delle rocce che per diagenesi si formano), dipendono da una complessa combinazione di fattori comprendente tra l'altro il tipo di rocce soggette all'erosione, il processo di disgregazione, meccanico o chimico, che interessa tali rocce, le modificazioni del materiale sedimentario, che si verificano durante il trasporto, e le condizioni caratterizzanti l'ambiente di sedimentazione.

Geologia: classificazione dei sedimenti

I tipi di sedimenti distinguibili sono pertanto numerosi e altrettanto numerose sono le classificazioni possibili. Una suddivisione distingue i sedimenti in primari, costituiti da materiali alla loro prima formazione, e in secondari, derivati per erosione e rideposizione di sedimenti preesistenti. Un'altra classificazione tiene conto della presenza e dell'intervento di organismi animali o vegetali e divide i sedimenti in organici e in inorganici. Ai primi appartengono quelli costituiti prevalentemente dall'attività fisiologica diretta di organismi, bioliti, come le scogliere coralline, così come quelli dovuti a resti sia vegetali, caustobioliti (carboni e torbe) sia animali (calcari conchigliari, fanghi calcarei). Ai secondi appartengono sia i sedimenti di precipitazione chimica (depositi salini, travertini, stalattiti ecc.) sia i sedimenti di origine fisica (sedimenti detritici). Più comunemente seguita è la classificazione che divide i sedimenti secondo il tipo di processo sedimentario che li origina. Si distinguono così tre tipi di sedimenti: sedimenti clastici o detritici, deposti per azione meccanica, suddivisi, in base alla granulometria, in ciottoli, ghiaie, sabbie, limi, fanghi, siltargille; sedimenti chimici, formatisi per precipitazione chimica, distinguibili in base al prevalere di un determinato composto o minerale in sedimenti carbonatici, silicei, fosfatici, manganesiferi, evaporitici ecc.; sedimenti organogeni, distinguibili in sedimenti formatisi per fissazione di minerali da parte di organismi (più propriamente, sedimenti di origine biochimica) e sedimenti dovuti all'accumulo di resti di organismi (vedi anche roccia). La classificazione più completa, tuttavia, è quella che considera i sedimenti in relazione all'ambiente di sedimentazione e li studia tenendo conto delle diverse modalità di sedimentazione, della composizione del materiale sedimentario, dei relativi depositi che si formano e della loro trasformazione nel corso del tempo (serie sedimentarie).

Ambienti di sedimentazione: generalità

Sono definiti dall'insieme delle condizioni fisiche, chimiche e biologiche che operano sulla sedimentazioneentro un determinato complesso geomorfologico. Gli ambienti di sedimentazione sono molto variabili per estensione, uniformità delle loro caratteristiche, persistenza nel tempo. Si classificano in tre grandi categorie: ambiente marino, continentale e di transizione, ciascuno suddiviso secondo unità morfologiche minori o in base al prevalere di particolari fattori fisici o ambientali.

Ambienti di sedimentazione: l'ambiente marino

Per quanto riguarda l'ambiente marino, in base alla profondità del mare si distinguono tre zone: neritica, batiale e abissale. La zona neritica si estende dalla linea di costa al margine esterno della piattaforma continentale, con profondità gradualmente decrescenti fino a un limite variabile tra 200 e 500 m. La morfologia della zona neritica è determinata dall'azione delle onde e delle correnti e dalla costituzione delle rocce di fondo; la sua profondità non si mantiene costante nel tempo, ma oscilla, sempre entro limiti ristretti, in funzione della quantità di materiale sedimentato, di bradisismi e moti eustatici, dell'accumulo di organismi costruttori. I sedimenti che si depositano sono molto eterogenei dipendendo dalla natura dei materiali terrigeni, provenienti cioè dalla terraferma, e dall'abbondanza o meno di organismi vegetali e animali. In questa zona le correnti agiscono con effetto selezionatore, trasportando al largo verso maggiori profondità le frazioni detritiche più fini (silt e argille); tuttavia, non sempre i sedimenti clastici sono presenti essendo non raro trovare serie sedimentarie completamente organogene. Carattere comune alle serie neritiche è la grande variabilità delle facies, dovuta alla variabilità delle condizioni fisiche di sedimentazione e dello sviluppo biologico, in netto contrasto con le serie monotone che si formano nelle zone batiale e abissale. In queste i sedimenti sono litologicamente più uniformi rispetto a quelli neritici e il contenuto paleontologico, talvolta molto abbondante, è meno ricco di specie. L'apporto di elementi clastici è più scarso: predominano calcari fini, fanghi e melme a radiolari e a foraminiferi, argille abissali; la sedimentazione è in genere lenta e le serie poco potenti. Si possono trovare anche depositi a granulometria più grossolana che sono però dovuti a fenomeni sedimentari particolari, come correnti di torbidità causate da franamenti di materiale detritico accumulatosi ai bordi della piattaforma; si tratta in genere di serie arenaceo-argillose o arenaceo-calcaree in facies di flysch, caratteristiche di aree tettonicamente attive.

Ambienti di sedimentazione: gli ambienti continentali

Gli ambienti continentali sono molto numerosi e presentano grande varietà; si dividono in ambienti subaerei (glaciale e desertico) e in ambienti subacquei (fluviale, lacustre, palustre, di caverna). I depositi caratteristici dell'ambiente glaciale sono le morene, cui si accompagnano (nella fase di ritiro dei ghiacciai) i depositi fluvio-glaciali costituiti da sedimenti detritici non più caotici, ma parzialmente selezionati e stratificati; nelle aree periglaciali si possono formare sedimenti e depositi di tipo loess. Nell'ambiente desertico predominano i sedimenti clastici ai quali si aggiungono depositi di sedimentazione chimica nei temporanei bacini lacustri interni. Nell'ambiente fluviale è possibile distinguere due zone, una pedemontana e una valliva o di pianura. Nella prima la sedimentazione è molto attiva per la grande quantità di materiale proveniente dall'erosione dei rilievi; forme di accumulo tipiche sono i conoidi formati da sedimenti poco selezionati e con granulometria ampiamente variabile. Maggiormente selezionati sono invece i sedimenti fluviali di pianura: ciottoli, ghiaie e sabbie si depositano soprattutto nell'alveo, mentre i materiali argillosi sedimentano al di fuori dell'alveo durante le fasi di straripamento e di inondazione. Tuttavia, poiché l'alveo per il continuo accumulo tende a sopraelevarsi, il fiume spesso cambia corso, così che ai sedimenti fini già presenti si sovrappongono le ghiaie e le sabbie di nuovi alvei; le formazioni fluviali risultanti sono pertanto caratterizzate da alternanze di sedimenti a diversa granulometria con stratificazione incrociata. Gli ambienti lacustri sono caratterizzati da grande varietà per la notevole diversità della natura dei bacini. Quando sono presenti corsi d'acqua alimentatori si formano delta simili a quelli marini ma con forme più irregolari per le frequenti fluttuazioni di livello del lago; sedimenti clastici fini e stratificati si formano nella parte centrale del bacino, dove si possono anche formare depositi calcarei e silicei di precipitazione chimica; spesso le formazioni lacustri sono ricche di fossili, soprattutto di Vertebrati e di resti vegetali (torbe). Nei laghi periglaciali, sedimenti tipici sono le varve. Anche nell'ambiente palustre, caratterizzato da grande uniformità di condizioni, si depositano sedimenti fini ricchi di vegetali; se le acque contengono discrete quantità di silice, si possono sviluppare grandemente le Diatomee, che danno origine ad accumuli di farina fossile; sempre all'ambiente di palude sono talvolta associati depositi ferrosi (ferro delle paludi). All'ambiente di caverna sono associati sedimenti clastici alluvionali deposti dai fiumi sotterranei, alternati a materiali detritici derivanti dal crollo delle volte e accumuli fosfatici di escrementi dei Chirotteri e di brecce ossifere di Vertebrati. A questi si aggiungono depositi calcarei concrezionati come stalattiti, stalagmiti, travertini ecc.

Ambienti di sedimentazione: gli ambienti di transizione

Gli ambienti di transizione fanno da passaggio fra l'ambiente marino e quello continentale; hanno come caratteri comuni la limitata estensione areale e lo sviluppo in una direzione prevalente, la variazione continua delle condizioni fisico-chimiche e biologiche e la frequenza della transizione da un ambiente all'altro. I principali ambienti di transizione sono quelli litorale, deltizio lagunare e d'estuario. L'ambiente litorale è di passaggio, da una parte, al continentale, e dall'altra, all'ambiente neritico marino: i sedimenti, prevalentemente detritici, sono dovuti all'apporto alluvionale dei fiumi e, in minor misura, all'azione erosiva delle onde; il loro accumulo dipende in gran parte dal moto ondoso e dalle correnti marine costiere. Le serie litorali possono essere quantitativamente ricche di fossili, scarse però sono le specie per il difficile adattamento degli organismi al dinamismo dell'ambiente e alle periodiche emersioni e sommersioni corrispondenti al ciclo delle maree. Nell'ambiente deltizio i sedimenti sono tipicamente terrigeni e i depositi mostrano grande variabilità in senso sia orizzontale sia verticale, netta stratificazione incrociata, frequenti strutture di corrente e fratture nei sedimenti più fini. Il contenuto paleontologico è rappresentato da poche specie bentoniche, dotate di gusci robusti per resistere a questo ambiente nettamente sfavorevole alla vita per la forte agitazione delle acque (turbolenza, moto ondoso, correnti fluviali), per la notevole torbidità e le forti variazioni di salinità; talvolta sono presenti resti di Vertebrati e invertebrati trascinati dalle correnti fluviali. L'ambiente deltizio passa al continentale abbastanza bruscamente con interruzione della sedimentazione (area di denudamento), mentre più graduale è il passaggio all'ambiente marino che si manifesta con una diminuzione della dimensione degli elementi clastici, con minore pendenza degli strati e con arricchimento del contenuto biologico. Negli ambienti lagunari si presentano schematicamente due casi: la barriera detritica (lidi sabbiosi) e la barriera organica (scogliere coralline). Caratteristica del primo tipo lagunare è la bassa salinità, dovuta al contributo d'acqua dolce fluviale che consente la presenza di forme bentoniche e planctoniche differenziate da quelle marine. Nettamente prevalente è la sedimentazione finemente detritica sempre dovuta all'apporto di silt e argille in sospensione nelle correnti fluviali; i sedimenti che si formano sono regolarmente stratificati mancando l'azione del moto ondoso e delle correnti marine. Se la circolazione delle acque è molto scarsa, si possono sviluppare, specie in profondità, colonie di batteri dotati di potere riducente rispetto ai solfati: ha così origine il cosiddetto ambiente euxinico, caratterizzato da forte concentrazione negli strati d'acqua profondi di idrogeno solforato inibente la vita animale, mentre in superficie la maggiore ossigenazione permette la presenza di organismi. Tipica serie sedimentaria in facies euxinica è quella costituita da argille e marne bituminose nerastre. Nei climi aridi e caldi, dove l'evaporazione è superiore all'apporto sia dei fiumi che del mare, si possono formare, per precipitazione dei sali, potenti serie evaporitiche cui spesso sono associati strati argillosi dovuti ad apporti terrigeni. Nelle lagune sbarrate da scogliere la salinità è invece generalmente superiore a quella del mare aperto, mancando quasi sempre il contributo dei fiumi. Viene meno di conseguenza anche l'apporto di materiale clastico e la sedimentazione è prevalentemente calcarea, di precipitazione sia chimica che organogena, poiché le acque limpide e calde di questo ambiente sono favorevoli allo sviluppo organico. L'evoluzione ambientale può determinare anche in queste lagune sedimentazione di serie evaporitiche. Abbastanza simile all'ambiente lagunare è quello di estuario, caratterizzato da depositi fangosi e sabbiosi nei quali può comparire la stratificazione incrociata; manca invece la deposizione evaporitica; nei resti fossili è caratteristica l'associazione di Vertebrati e invertebrati di acqua dolce e di acque salmastre.