Lezione 10 · Ruditi, areniti e classificazione dei calcari

Comunicazioni

• Domani, venerdì 16 ottobre, c’è lezione con Piazza. Riprende dai calcari alloctoni, la parte dello schema di Embry e Klovan lasciata in sospeso (“domani la ragioniamo”).
• Il prof ha accennato ai laboratori dedicati alle sedimentarie, “toccando le rocce”, come per le magmatiche: date non registrate.
• Righello sempre dietro: serve per il taglio dei 2 mm. E foto sempre con unità di misura (una monetina), per sapere poi cosa si sta guardando.

Le ruditi

Si parte dalle ruditi, il termine più grossolano delle clastico-terrigene, cioè la classe delle ghiaie.

Quando una roccia è una rudite

Rudite è il nome della ghiaia litificata; si distingue in brecce (clasti dello scheletro angolosi, con gli spigoli vivi) e conglomerati (clasti smussati). Il taglio dimensionale è sempre quello dei 2 mm, ma bisogna quantificare quanta parte dello scheletro è più grande di 2 mm per poter dire “rudite”. Dagli studi degli anni ‘60 e ‘70 ci sono due criteri:

Si usa più spesso il 10%, per omogeneità: quel valore ricorre anche per altre rocce. Basta dichiarare quale si segue (“seguo Pettijohn, quindi 10%”).

Procedura: decidere se è una rudite

1. Appoggia il righello sulla roccia e stima la percentuale in volume dello scheletro fatta da clasti > 2 mm.
2. Applica la soglia: 10% (Pettijohn) o 30% (Folk).
3. Se è una rudite, guarda i clasti: angolosi o molto angolosi → breccia; da subangolosi a ben arrotondati → conglomerato.
4. Se è un conglomerato, distingui orto-, para- e fan- (sezione successiva).

Ortoconglomerati, paraconglomerati e fanconglomerati

Con la tessitura e le percentuali di matrice si fa un passo ulteriore: più la matrice è abbondante, più i clasti dello scheletro sono dispersi; più è ridotta, più sono ravvicinati, fino a toccarsi.

“Scheletro-sostenuta”, “grano-sostenuta” e “portante” sono sinonimi. Il fanconglomerato non si riconosce dal campione ma dal contesto deposizionale (sistema alluvionale o deltaico), cioè da strutture e organizzazioni che si vedranno più avanti. Su tutti i campioni si distingue in ogni caso tra orto- e paraconglomerati.

Perché si forma un ortoconglomerato

Il ragionamento che il prof ha fatto fare in aula, sull’ambiente di deposizione.

Quando l’atto di deposizione del sedimento, in questo caso (ghiaie clastico-terrigene), non coincide con la litificazione, tra i due passa del tempo, durante il quale i fluidi agiscono e possono cambiare l’aspetto di ciò che si ottiene. Per esempio nelle scogliere coralline il carbonato si deposita già litificato: lì deposito e litificazione coincidono.

• Per energia del mezzo: l’energia seleziona. Più cresce, più si allontanano frazioni via via più grosse, finché resta solo la ghiaia. Quindi un ortoconglomerato è legato ad ambienti ad alta energia: più l’energia cresce, più le matrici vengono allontanate.
• Per i fluidi: da un paraconglomerato si può passare a un ortoconglomerato. I fluidi che circolano nel sedimento possono allontanare la matrice, i clasti si addensano e la tessitura cambia da “dominata dalla matrice” a “dominata dai clasti”.
• Se i fluidi non hanno l’energia di portarsi via le matrici, possono invece precipitare sali e tappare i vuoti con un cemento autigeno postdeposizionale.

Composizione dello scheletro

In base alla natura litologica dei clasti dello scheletro, un conglomerato si descrive come:

Un conglomerato in affioramento può ricordare un calcestruzzo. Nell’esempio fotografato, i ciottoli sono più grandi di 2 mm (la monetina dà la scala), ben arrotondati ma poco sferici (tendono a essere discoidali) e a contatto: è un ortoconglomerato. Da una foto non si può dire se sia monomittico o polimittico. Nell’altro esempio i clasti sono angolosi, quasi molto angolosi: è una breccia.

Le areniti

Nome e classazione

Si possono dare i nomi dimensionali: arenaria molto fine, fine, media, grossa, molto grossa, riprendendo la nomenclatura del sedimento. Se meno del 10% dei clasti è più grosso di 2 mm, si trascura quella frazione e si considera il resto: se è sabbia, il sedimento era una sabbia litificata.

Classazione. In un’arenaria in cui i granuli ricadono quasi tutti nella stessa sottoclasse, per esempio tutti nelle sabbie molto grosse, la classazione è molto buona; se ci sono in proporzioni confrontabili tutte le sottoclassi, è pessima. Un’altra caratteristica ricorrente delle sedimentarie è la stratificazione, spesso con laminazione: gli elementi si dispongono secondo superfici ben definite.

La classificazione di Pettijohn

Oltre alla dimensione, esistono molte classificazioni delle areniti, tutte basate soprattutto sulla composizione, cioè sulla maturità composizionale: le proporzioni tra quarzo, feldspati e frammenti litici e la percentuale di matrice. Le grovacche (wacke) sono le areniti molto ricche di matrice, nella classe delle sabbie, in posizione tra i fanghi e le arenarie in senso stretto; le altre, con matrice subordinata, sono le areniti. Sono termini estremi che si possono mescolare in qualunque proporzione.

• Prefissi: arcose quando dominano i feldspati, litarenite quando dominano i litici, quarzoarenite quando domina il quarzo.
• Limite della classificazione: tra le arcose e le sublitareniti non c’è una linea netta, “il campo è sfumato”: chi cade vicino non sa da che parte spostarsi.

Il triangolo di McBride

La classificazione che si userà di più, “quella che serve di più”; del 1963, gli “anni d’oro” in cui le compagnie petrolifere finanziavano gli studi sedimentologici.

I tre vertici:

• Quarzo, quarzite e selce: sono tutti SiO₂. Quarzo = clasto fatto da un singolo cristallo di quarzo (o dal frammento di un cristallo): monocristallino. Quarzite = clasto policristallino, fatto da due o più cristalli di quarzo: deriva da una roccia a grana abbastanza fine da avere più cristalli in 2 mm. Selce (in italiano anche pelite silicea; in inglese chert) = roccia a grana finissima nella classe dei fanghi, o da un gel; se ne parlerà con le rocce silicee.
• Feldspati.
• Frammenti di roccia (litici).

Si possono mescolare in tutte le proporzioni (non ci sono vincoli fisici o chimici: è un’azione meccanica). I campi sono delimitati da soglie del 5%, 25% e 50% sul triangolo.

• Quarzoarenite: almeno il 95% dei clasti dello scheletro è quarzo, quarzite o selce.
• Se la si “inquina” con litici → sublitarenite; con feldspati → subarcose.
• Arcose se ricchissimo in feldspati; litarenite se ricchissimo in litici.
• Litarenite feldspatica (litarenite + feldspati), arcose litica (arcose + litici), subarcose litica (campo centrale, “il mischiamecchia”).

Non esistono campi per “feldspatarenite” o “litarenite purissima”: in natura sono praticamente impossibili da realizzare, e non meritano un campo tutto loro.

Procedura: dare un nome a un’arenaria

1. Controlla che sia clastico-terrigena pura: se ci sono componenti carbonatiche, autigene o carbonacee significative, è un’arenite ibrida e questa classificazione non vale.
2. Taglia la granulometria: i clasti stanno tra 2 mm e 0,0625 mm? Se > 10% sono più grossi di 2 mm, va ragionata come rudite.
3. Con la lente stima la granulometria (fine, media…) e la classazione.
4. Valuta la matrice: oltre il 15% → grovacca (wacke); meno → arenite.
5. Stima le percentuali di quarzo (con quarzite e selce), feldspati e litici, e collocale nel triangolo di McBride.
6. Aggiungi il nome composizionale (quarzoarenite, arcose, litarenite…) e l’aggettivo dimensionale.

I carbonati

Scala e nomenclatura

Le rocce carbonatiche hanno come elemento dominante il carbonato (CO₃). La scala dimensionale è la stessa vista per le clastico-terrigene (Udden–Wentworth, qui da Flügel, 2004), con il taglio dei 2 mm sopra il quale ci sono le ghiaie carbonatiche. Cambiano i nomi, con il prefisso calci-:

Micrite: roccia a grana finissima, nella classe dimensionale delle argille, interamente costituita da carbonato di calcio. Non si dice “argillite”, che indica un fango argilloso, fatto di minerali argillosi.

Questa tabella si basa solo sulla granulometria: non entra in gioco la composizione, perché la roccia è per definizione carbonatica.

La classificazione di Embry e Klovan

Non basta la granulometria: serve uno schema più completo. Embry e Klovan (1971) hanno raccolto tutte le classificazioni disponibili per i calcari in uno schema unico (estendendo quella di Dunham). La prima domanda è se il calcare è autoctono o alloctono.

Tutti i calcari autoctoni biomediati si chiamano boundstone, in italiano biolititi.

I tre tipi di boundstone

Nello schema, in giallo sono gli scheletri degli organismi, in bianco e nero le frazioni di sedimento negli spazi liberi (qui “matrice”).

I rapporti tra scheletro e sedimento fanno la differenza: coralli laminari alternati al sedimento fanno bindstone, non framestone, perché il rapporto scheletro-sedimento è circa 1

I calcari alloctoni (solo avviata)

Per gli alloctoni la distinzione parte da quanti componenti hanno taglia > 2 mm: meno del 10% oppure più del 10% (la regola di Pettijohn per le ruditi). Più del 10% → calcirudite. Questo schema riorganizza la granulometria (calcirudite, calcarenite, calcisiltite, micrite) in uno più articolato.

Se lo scheletro è fatto da materiale della biosfera (fossili), si aggiunge il prefisso bio-: biocalcirudite, biocalcarenite, biocalcisiltite (e micrite). È la nomenclatura che si usa di più in italiano.