Classificazione delle rocce sedimentarie

Pur ricoprendo circa il 75% della superficie della Terra, le rocce sedimentarie rappresentano solo una piccola parte delle rocce che costituiscono la crosta terrestre, poiché formano uno strato molto sottile sopra i continenti e sui fondali oceanici. Esse si originano per sedimentazione di materiali solidi di varia natura, in diversi ambienti sedimentari e vengono classificate in base all'origine dei sedimenti in rocce clastiche, chimiche, organogene e piroclastiche.

Rocce clastiche

Le rocce clastiche (dal greco klázo, rompo), dette anche detritiche, si formano per sedimentazione di clasti, cioè frammenti di varie grandezze che derivano dalla degradazione meteorica di rocce affioranti sulla superficie terrestre, poi trasportati dalle acque, dai ghiacci, dal vento o dalla forza di gravità, e depositati in luoghi anche molto distanti da quello di origine. In una roccia sedimentaria, i clasti sono immersi in una sostanza cementante che prende il nome di matrice o cemento .

Dall'analisi dei clasti, si possono ricavare molte informazioni circa l'ambiente di formazione e l'età della roccia stessa; dalla forma e dalle dimensioni dei clasti si può dedurre se questi frammenti hanno subìto un notevole trasporto, oppure se si sono depositati a breve distanza dal luogo di origine (le particelle arrotondate indicano un lungo trasporto, a differenza di quelle che presentano spigoli vivi) e si può anche risalire all'agente di trasporto (un ciottolo di forma sferica è rotolato lungo il corso di un fiume; se appiattito, probabilmente è stato modellato dall'azione delle onde del mare). In base alla loro granulometria, cioè alle dimensioni dei clasti che le costituiscono, le rocce clastiche sono suddivise in quattro gruppi: i conglomerati, le arenarie, le siltiti e le argilliti (tab. 9.1).

I conglomerati si formano in seguito all'accumulo di detriti grossolani, di dimensioni maggiori di 2 mm, detti anche ghiaie, e si distinguono in puddinghe, se i ciottoli sono arrotondati, e in brecce, se i frammenti presentano spigoli vivi. È inoltre possibile procedere a un'ulteriore suddivisione dei conglomerati. In base alla natura delle rocce originarie dei clasti, i conglomerati si suddividono inoltre in monogenici, se la roccia è costituita da frammenti della stessa natura, oppure poligenici, se i clasti costituenti provengono da almeno due tipi di rocce.

Le arenarie sono rocce sedimentarie originate per sedimentazione di minutissimi frammenti con dimensioni comprese fra 2 e 1/16 mm, detti sabbie; questi sedimenti sono estremamente comuni in ambienti sia marini, sia continentali. La composizione delle sabbie non dipende solo dalla roccia originaria, ma anche dall'intensità dei fenomeni erosivi subiti.

Siltiti e argilliti sono composte da particelle a grana molto fine, rispettivamente il silt (dimensioni comprese tra 1/16 e 1/256 mm) e l'argilla (dimensioni inferiori a 1/256 mm), che sedimentano in mare aperto, sul fondo dei laghi, negli ambienti palustri e lagunari. Essendo facilmente trasportabili, questi sedimenti possono quindi trovarsi anche a notevoli distanze dal luogo di formazione. Le siltiti e le argilliti sono usate nell'industria dei laterizi, delle terrecotte e nell'industria chimica.

Rocce chimiche

Le rocce chimiche derivano dalla sedimentazione di sostanze presenti in soluzione nelle acque marine o lacustri, che poi precipitano a causa del mutare delle condizioni chimico-fisiche della soluzione: ciò accade quando, per evaporazione del solvente, la soluzione diventa satura. Esse comprendono i calcari, le dolomie, le evaporiti e le selci.

Calcari e dolomie derivano, rispettivamente, dalla precipitazione del carbonato di calcio, CaCO3, e del carbonato doppio di calcio e magnesio, CaMg(CO3)2, nelle acque di mari poco profondi e caldi, in seguito a evaporazione molto intensa.

I calcari possono formarsi anche in ambiente continentale, come avviene nel caso del travertino, roccia chimica formata da carbonato di calcio precipitato per saturazione di acque sorgive. Affiorando, l'acqua delle sorgenti si trova in condizioni di minore pressione e maggiore temperatura: il cambiamento fisico improvviso determina una precipitazione di parte del carbonato di calcio presente in soluzione, che va a incrostare i resti di vegetali che crescono abbondanti in vicinanza delle sorgenti. Con il tempo, la sostanza organica vegetale si decompone e la roccia risulta quindi ricca di pori, che la rendono leggera e molto caratteristica. Il travertino fu una delle rocce più ampiamente usate dagli ingegneri di Roma antica.

Anche le evaporiti derivano dalla precipitazione di sali contenuti in acque marine rese sature per l'intensa evaporazione. L'ordine di precipitazione dei sali dipende dalla loro solubilità: precipitano per primi i sali meno solubili – la calcite, CaCO3, e la dolomite, CaMg(CO3)2 – e poi via via gli altri, terminando con quelli più solubili (nell'ordine, il gesso, CaSO4 · 2H2O, l'anidrite, CaSO4 e il salgemma, NaCl).

Le selci si formano per precipitazione della silice, SiO2, che risulta in un deposito di cristalli microscopici di quarzo. Le selci sono rocce durissime, sovente costituite da noduli di quarzo globosi del diametro da qualche centimetro a qualche decimetro, utilizzate in frammenti dall'uomo nell'età della pietra per costruirsi utensili. Un particolare deposito di silice in ambiente continentale, per precipitazione di SiO2 da acque calde di origine vulcanica, forma la geyserite.

Rocce organogene

Le rocce sedimentarie organogene possono derivare dalla sedimentazione di resti di organismi viventi che, soprattutto in ambiente marino, estraggono sostanze disciolte nell'acqua (in genere carbonato di calcio o silice) e se ne servono per costruire gusci o scheletri, oppure da biocostruzioni, cioè impalcature rigide costruite da alcuni organismi (scogliere coralline). Gli organismi che contribuiscono alla formazione di rocce organogene sono soprattutto molluschi, spugne, coralli, alghe unicellulari ecc., i cui gusci e scheletri, dopo la loro morte, si accumulano sui fondali marini in quantità cospicue, dando origine alle rocce organogene, tra cui ricordiamo i calcari, le dolomie e le selci.

Anche i carboni fanno parte delle rocce organogene, poiché formati da resti di origine organica, ma la loro genesi presenta aspetti peculiari rispetto alle precedenti.

I calcari organogeni hanno la stessa composizione di quelli chimici, con la differenza che il carbonato di calcio costituente deriva da resti di organismi.

Le dolomie organogene sono composte da carbonato doppio di calcio e magnesio e si formano attraverso un processo detto dolomitizzazione, a carico di rocce calcaree, in cui parte del calcio viene sostituito dal magnesio presente in soluzione nelle acque (sostituzione metasomatica). Queste rocce hanno dato il nome al gruppo montuoso delle Dolomiti, in cui sono molto diffuse.

Le selci organogene sono composte da silice, proveniente dai gusci di diatomee (alghe unicellulari) e radiolari (protozoi), oppure dalle spicole silicee di alcune spugne.

Rocce piroclastiche

Le rocce piroclastiche (dal greco pirós, fuoco) presentano una genesi intermedia fra quella delle rocce ignee e quella delle rocce sedimentarie: sono rocce detritiche, formate dalla sedimentazione di materiali solidi proiettati in aria dai vulcani (detti piroclasti) durante violente esplosioni (l'agente di trasporto dei frammenti, in questo caso, è l'aria). Come le altre rocce sedimentarie, anche le piroclastiche si presentano in vari strati sovrapposti e possono contenere fossili (caratteri che mancano, invece, nelle rocce ignee). I materiali solidi eiettati dai vulcani si distinguono, a seconda delle loro dimensioni via via decrescenti, in blocchi, lapilli, sabbie e ceneri vulcaniche. I materiali più grossolani si distribuiscono a minore distanza dal cratere, mentre quelli più fini possono essere trasportati, con il favore del vento, anche a centinaia di chilometri.

Un esempio di roccia piroclastica è il tufo, composto principalmente da ceneri e lapilli.

I clasti e le rocce sedimentarie clastiche SEDIMENTO DIMENSIONI (mm) ROCCIA CLASTICA ghiaia >2 conglomerato (puddinga o breccia) sabbia 1/16 ÷ 2 arenaria silt 1/256 ÷ 1/16 stiltite argilla < 1/256 argillite

Classificazione dei carboni TIPO CARATTERISTICHE torbe depositi vegetali d'incipiente carbonizzazione: sono pessimi combustibili, ma discreti correttivi acidi di terreni ligniti sono i carboni fossili geologicamente più recenti; hanno già perso, nei processi di trasformazione, una notevole quantità di acqua e anidride carbonica, ma sono ancora ricchi di anidride solforosa e quindi inquinanti litantraci sono prodotti di carbonizzazione spinta; buoni combustibili a struttura compatta, nero-opachi o lucenti, trovano i maggiori impieghi pratici. Vengono suddivisi in 4 categorie in base al potere calorifico e al tipo di coke che si produce nella combustione antraciti carboni quasi puri, per perdita spinta di zolfo e azoto (oltre che di tutto l'ossigeno) dai tessuti vegetali d'origine; ottimi combustibili, ma poco coerenti (friabili)