Paleontologia generale

Le rocce sedimentarie Il continuo disfacimento delle rocce della crosta terrestre genera le rocce sedimentarie: le uniche rocce che possono contenere dei fossili, pertanto sono importantissime dal punto di vista paleontologico.

Rocce, minerali e cristalli
Nel linguaggio corrente spesso tendiamo ad adoperare dei termini che usiamo impropriamente: diversi di questi casi si riferiscono alla geologia.
Ad esempio se a livello discorsivo usiamo il termine "minerale", "sasso", "masso", "blocco" o "ciottolo", forse indichiamo una "roccia"...c'è effettivamente un po' di confusione.
Nel discorso corrente praticamente ci si capisce, però dal punto di vista geologico questi termini hanno un significato molto preciso.
I termini sasso (dal latino "saxum") e pietra (dal latino "petra", roccia) non costituiscono una terminologia geologica propria, ma fanno parte della letteratura indicando un qualsiasi oggetto di origine naturale composto da materiale litico (...dal greco: "lithos", pietra).
La terminologia geologica esatta la ritroveremo più avanti nella classificazione delle rocce sedimentarie.
Per ora è importante sapere che questi oggetti sono composti da roccia, e pertanto costituiscono delle forme fisiche che la roccia stessa ha acquisito, ma non la identificano o classificano.
Un ciottolo può infatti essere di granito, di arenaria, di basalto, ecc.
Inizialmente vediamo la differenza tra i termini che a livello scientifico chiamiamo minerale, cristallo e roccia .

Minerale
Termine con il quale genericamente si indicano i solidi inorganici naturali che costituiscono la crosta terrestre da cui tutti gli esseri viventi traggono sostanze necessarie al loro metabolismo.
In geologia più precisamente viene detto minerale ogni corpo solido omogeneo con composizione chimica definita per composizione e struttura cristallina formatosi in modo naturale in seguito a processi inorganici.
Mentre il ghiaccio è un minerale, l'acqua non è considerata tale, in quanto liquido: l'unica eccezione è il mercurio. Il carbone, il petrolio ed il gas non sono minerali. Ma un cristallo di quarzo è un minerale sotto forma cristallina.

Cristallo
Formazione minerale solida caratterizzata da una disposizione periodica e ordinata di atomi ai vertici di una struttura reticolare che prende il nome di reticolo cristallino.
La presenza di una tale organizzazione atomica conferisce al cristallo una forma geometrica definita, dotata di particolari relazioni di simmetria e delimitata da superfici piane e lisce.
I cristalli si formano per solidificazione graduale di un liquido o per sublimazione di un gas (...a volte in miloni di anni). Fisicamente un cristallo può presentare una forma ben definita e visibile (con dimesione centimetrica) oppure risulta osservabile solo al microscopio: pertanto rappresenta uno stato ordinato della materia.
In conclusione un cristallo è un minerale di aspetto simile al vetro che, al contrario di quest'ultimo, presenta una disposizione ordinata degli atomi (ad es. cristalli di quarzo).
A parità di composizione chimica il vetro non è quindi un cristallo (ad es. l'ossidiana), ma un aggregato di microgranuli dovuto a rapido raffreddamento.
A volte i cristalli presentano una struttura talmente ben definita tando da presentare forme regolari bellissime che, oltre ad essere oggetto di studio e collezione, possono essere utilizzati come pietre preziose.

Roccia
Qualunque aggregato naturale di vari minerali più o meno coerente. Quindi i geologi considerano la sabbia una roccia in quanto composta da un insieme di particelle (granuli) costituite da vari minerali. I minerali presenti nelle rocce generalmente non presentano una struttura così ben definita da formare cristalli macroscopici.

Cristallo di quarzo ialino (Brasile)

Granito rosa di Baveno (Piemonte)

Rocce e cristalli. Nella foto, da sx a dx, ho riportato un minerale (cristallo) ed una roccia (granito) in sezione lucidata. Si distinguono i vari minerali che vanno a comporre il granito, roccia magmatica di tipo intrusivo. Questi minerali, che non presentano una cristallizzazione perfettamente visibile e ben definita come quella del cristallo di quarzo del Brasile.

Granito rosa di Baveno in sezione lucidata

Roccia di granito in sezione lucida. Nella foto sopra ho riportato l'ingrandimento della sezione lucidata di granito di Baveno (Piemonte). Si distinguono i vari minerali che vanno a comporre la roccia. Non presentano una cristallizzazione ben definita come quella del cristallo di quarzo del Brasile. Si possono distinguere: 1 - quarzo; 2 feldispato; 3 - biotite (mica a lamine scure).



Formazione e differenzazione delle rocce
Per proseguire nell'argomento è fondamentale conoscere i fenomeni che hano portato alla formazione del nostro pianeta, delle rocce in genere ed alcune nozioni fondamentali che ho estremamnete sintetizzato riportandole di seguito.

Origine della terra
La terra, subito dopo essersi originata (per aggregazione gravitativa di materia vagante nello spazio, come asteroi, comete e altri corpi), era probabilmente una corpo quasi omogeneo e relativamente freddo, ma la contrazione provocata dal progressivo accrescimento della massa produsse un aumento di temperatura, al quale contribuì senza dubbio il decadimento radioattivo di alcuni isotopi.
In una fase successiva, l'aumento di temperatura diede il via a un processo di parziale fusione del pianeta, causandone la differenziazione in crosta, mantello e nucleo: i silicati, più leggeri, tendevano a risalire verso la superficie, formando il mantello e la crosta, mentre gli elementi pesanti, soprattutto ferro e nichel, affondavano verso il centro.
Al tempo stesso, tramite eruzioni vulcaniche, gas leggeri venivano espulsi incessantemente dal mantello e dalla crosta. Alcuni di questi gas, in particolar modo anidride carbonica e azoto, andarono a costituire l'atmosfera primordiale, mentre il vapore acqueo condensava, dando origine ai primi oceani. Occorre precisare che gran parte dell'acqua del nostro pianeta proviene da primordiali impatti con comete che, come ormai comprovato, contegono una certa quantità di ghiaccio.

La struttura delle terra
Secondo i modelli più accreditati, il centro della terra è occupato da un nucleo del raggio di circa 3500 km, estremamente caldo e denso, solido nella sua parte più interna e dal comportamento paragonabile a quello di un fluido in quella più esterna. Nel nucleo terrestre gli elementi chimici dominanti sono il ferro e il nichel.
Il nucleo è avvolto dal mantello terrestre, dello spessore complessivo di circa 2800 km, la cui parte esterna ha comportamento plastico.
L’involucro solido più esterno del pianeta è costituito dalla litosfera (o crosta) che, in corrispondenza degli oceani, ha uno spessore di soli 6-7 km, mentre sui continenti può raggiungere una profondità variabile tra i 20 e i 70 km.
Praticamente è una sottile pellicola di "precaria stabilità" in senso geologico, su cui si svolge l'attività di tutti gli esseri viventi. Per avere un'idea corretta delle sue proporzioni prendiamo come esempio un pallone: al posto dell'aria che lo tiene gonfio immaginiamo il magma incandescente localizzato nel cuore del nostro pianeta, mentre il sottile strato di gomma rappresenta invece la crosta terrestre su cui viviamo.
In corrispondenza dei fondi oceanici, la crosta terrestre è composta da basalto, roccia costituita in gran parte da minerali di ferro e magnesio, pertanto più densa. Nei continenti la crosta è meno densa ed è costituita prevalentemente da minerali alluminosilicati.
Pertanto si può dire, in modo semplicistico, che le masse continentali (chiamate zolle) "galleggiano" sui fondi oceanici e, trasportati da movimenti convettivi delle masse calde fuse, migrano spostandosi con movimenti lentissimi (un metro all'anno al massimo).
Alfred Wegener (Berlino 1880 - Groenlandia 1930) scopre questo fenomeno e lo descrive nell'opera "La formazione dei continenti e degli oceani" (1915). Ma non ricevette una conferma scientifica fino agli anni sessanta, quando alcune ricerche oceanografiche rivelarono il fenomeno dell’espansione del fondo marino e portarono da lì a poco alla formulazione della teoria della tettonica a zolle. Wegener morì durante una spedizione in Groenlandia.

Morfologia della crosta terrestre
Le rocce emerse costituiscono gigantesche masse dette continenti. La parte sommersa della massa continentale costituisce la cosiddetta piattaforma continentale, che di norma scende mantenendo un’inclinazione molto bassa fino a una profondità di circa 200 m. A questa profondità, con una brusca rottura di pendenza, inizia la scarpata continentale, che scende con un’inclinazione maggiore fino alla piana abissale. Tale aspetto costituisce una morfologia comune a tutto il pianeta.
Più avanti vedremo che la zona compresa tra la linea di costa e la piana abissale sarà sede di grandi fenomeni geologici di deposito sedimentario e frane sottomarine.

Morfologia del fondo marino. Nello schizzo è rappresentato schematicamente l'aspetto teorico comune a i mari. La piattaforma continentale, con lieve pendenza, termina a poca distanza dalla costa con la scarpata continentale (sede di ingenti frane sottomatine), segue la vasta piana abissale interrotta dalle fosse abissali. Il fondo oceanico è sede di attivitività vulcanica.

Origine delle rocce
Con il graduale raffreddamento della massa del nostro pianeta, avvenuto circa 4,5 miliardi di anni fa, sulla su superficie si forma una crosta fredda. Questo substrato, su cui comparirà la vita, viene chiamato litosfera (dal greco lithon = sasso). La litosfera è composta da rocce (inseme di minerali) formatesi per raffreddamento attraverso un processo di selezione gravitativa.
I minerali che compongono le rocce presentano peso specifico e temperatura di fusione differente tra loro: in caso di raffreddamento è intuibile che alcuni si solidifichino prima di altri e quelli più leggeri salgano in superficie. Tale fenomeno è responsabile della differeziazione delle rocce.

Classificazione delle rocce
Le rocce presentano differenti origini. Alcune si sono formate dal raffreddamento di immense masse fuse provenienti dalla parte interna calda della terra. Altre sono state espulse violentemente da eruzioni vulcaniche. Altre ancora si sono formate per erosione delle rocce preesistenti.
Vengono classificate sia in base alla loro origine che attraverso la loro composizione chimica. Le rocce che compongono la crosta terrestre sono rispettivamente classificate come:
- magmatiche (o ignee) sono quelle che provengono dall'interno della terra. Possono essere effusive (o laviche) se provengono da eruzioni vulcaniche, intrusive (o plutoniche) se provengono da un lento raffreddamento di masse calde poste in profondità, fíloniane se si insinuano in "fratture" della crosta terrestre e raffreddandosi formano dei filoni (o dicchi).
- metamorfiche sono rocce già esistenti, di tutti le tipologie, che sottoposte a particolari fenomeni fisici ( riscaldamento, pressione) e chimici, ricristallizzano modificando il loro aspetto iniziale (metamorfosi) fino a formare rocce diverse da quelle originali.
- sedimentarie (quelle che ci interessano perchè sono le uniche che possono contenere fossili) sono il prodotto di disfacimento fisico e chimico di tutte la altre rocce già esistenti (dette "rocce madri") e costituiscono accumuli (di norma) di aspetto stratificato. Tale degradazione è un ciclo continuo che dura dalla formazione della crosta terrestre.

Tessitura delle rocce
L'aspetto esteriore (macroscopico) di una roccia esaminato ad occhio nudo, o con una lente di ingrandimento, è molto utile per identificarla e viene chiamato tessitura. Questo sistema di valutazione è specialmente importante per i rilievi su terreno.
Esiste anche un aspetto più intimo, visibile solo al microscopio o attraverso esami particolari dei minerali componenti la roccia, che viene chiamato struttura.
Occorre puntualizzare che molti autori (specialmente gli anglosassoni) scambiano i termini dando loro un significato improrio e portano pertanto a confusione (F. Ricci Lucchi, Sedimentografia, Ed. Zanichelli, 1974, pag. 10-14).
Esistono molti tipi di tessiture come ad esempio la vacuolare, cioè che presenta piccole cavità vuote (bolle tipiche delle lave) e la scistosa. Quest'ultima, tipica appunto delle roccie chiamate <argilloscisti, ha aspetto molto fine, compatto ed uniforme con straterelli millimetrici sovrapposti (vedere più avanti l'argomento).

Un esempio di tessitura vacuolare Roccia vulcanica (largh. max.: 11cm) raccolta presso Macomer (Sardegna, 1977) con tessitura vacuolare, cioè che presenta molte cavità (vacuoli). I vacuoli, che testimoniano la presenza di gas, sono le tracce di "bolle" che si sono formate quando ancora la roccia era fusa.

Un esempio di tessitura stratificata Questo macrofotografia di una porzione di sedimento (arenaria) ne mette in evidenza la tessitura, che è di tipo clastico, cioè formata da minuti detriti, e stratificata.La fotografia del campione completo la potrete osservare quando si parlera delle sabbie e delle arenarie.

Il fenomeno della sedimentazione
Le rocce sedimentarie (dal latino sedeo = sedersi, restare impresso) sono di norma le uniche rocce che possono contenere fossili: sono le rocce più diffuse sulla superficie terrestre e pertanto sono anche quelle su cui possiamo avere direttamente il maggior numero di informazioni.
Derivano dalla degradazione chimica e fisica superficiale delle rocce preesistenti. Sono costituite da accumuli che presentano un aspetto stratificato e solitamente sono composte da veri e propri strati rocciosi. Altre invece presentano un aspetto massivo (ad es. il calcare) dove tale struttura a volte è meno evidente o assente.
Ogni sedimento, attraverso la sua struttura, tessitura, modalità di formazione e contenuto in fossili, risulta essere una fonte preziosa di dati geologici. Pertanto lo studio delle delle rocce sedimentarie è indispensabile per affrontare l'argomento paleontologia.

Formazione delle rocce sedimentarie
L'azione chimica delle acque e dei gas presenti nell'atmosfera, quella fisica della temperatura e dei movimenti della crosta stessa ("migrazione" dei continenti e formazione delle catene montuose), le eruzioni vulcaniche, i terremoti, le frane, ecc. sottopongono la litosfera ad un continuo ed incessante fenomeno di smantellamento superficiale. Questo fenomeno viene chiamato dai geologi con il termine generico di erosione.
Per effetto della forza di gravità la superficie terrestre in teoria tende alla peneplanarizzazione, cioè a diventare una superficie "piatta": cioè una immensa, monotona e sconfinata pianura.
Le dinamicità della litosfera compensa questo fenomeno con i suoi movimenti, creando catene montuose e rilievi che, già ancor prima di essere formati, iniziano ad essere sottoposti all'erosione.
Il fenomeno dalla degradazione chimica e fisica superficiale delle rocce pre-esistenti è continuo e dura da che la terra si è formata ed è comparsa l'atmosfera e l'acqua (sulla Luna questo fenomeno non si verifica).
Datazioni assolute hanno infatti permesso di valutare che le più antiche rocce di origine sedimentaria, contenenti resti fossili (batteri), risalgono a circa 3.5 miliardi di anni fa e sono racchiuse in rocce del periodo Precambriano ("Archeozoico") dell'Australia.
I depositi sedimentari quindi seppelliscono anche gli organismi morti che, adagiatisi sul fondo di fiumi, laghi e mari, vengono inglobati e possono conservarsi sotto forma di fossili, oggetto di studio della paleontologia.

Un esempio di fenomeno erosivo. IL fiume Tanaro, nei pressi di Asti, rappresenta uno degli innumerevoli esempi di erosione: possiamo vedere sullo sfondo una parete di rocciosa (argille e marne del Miocene) tagliata dall'azione del corso d'acqua. Le tenere rocce sedimentarie vengono smantellate e trascinate dalle acque, lungo le valli, verso il mare per essere poi nuovamente rideposte.

Tale degradazione porta alla formazione del detrito sedimentario (dal latino detritus = logoro). Esiste quindi una continua demolizione delle rocce (qualsiasi sia la loro origine) e una successiva creazione di altre (sedimentarie).
A questo fenomeno si può attribuire un aspetto ciclico (fenomeno erosione - deposito) la cui genesi viene detta appunto ciclo delle rocce sedimentarie (da non confondere col ciclo sedimentario un fenomeno tettonico che interessa vaste aeree di depositi sedimentari).
Il ciclo delle rocce sedimentarie ha come protagonisti principali i fenomeni esogeni ed endogeni fisici di smatellamento superficiale della litosfera (erosione) e/o chimici (alterazione chimica), la forza di gravità, i mezzi di sedimetazione (acqua e vento) e vari processi chimici. Il fenomeno presenta le seguenti fasi:

1) Degradazione superficiale, che determinata dai seguenti fenomeni.
- Alterazione: è una degradazione chimica; le acque e l'atmosfera (ossigeno) alterano la superficie delle rocce affioranti facilitandone i processi erosivi.
- Dissoluzione: di origine chimica dovuta alle acque che disciolgono i minerali solubili delle rocce, gusci, scheletri e resti animali e vegetali fossili.
- Erosione: è la degradazione fisica (variazione di temperatura, rotolio dei ciottoli, frane, ecc.). Avremo: deflazione, se di origine eolica, corrosione se di origine marina ed esarazione se di origine glaciale.
- Processi biologici: anche gli organismi che utilizzano minerali per accrescersi possono contribuire notevolmente ad intaccare le rocce superficiali.

2) Trasporto: il materiale degradato di norma viene trasportato anche molto lontano dal punto di origine ove risiede la roccia madre. Concorrono nel trasporto acqua, vento, ghiaccio e forza di gravità che vengono detti mezzi di sedimentazione. Il mezzo più comune è l'acqua ed i più cospicui e ricorrenti sono i sedimenti marini.

3) Deposito. Quando viene a mancare l'energia di trasporto, il materiale si deposita (effetto fisico) o precipitata (effetto chimico). Esiste pertanto nella deposizione fisica una selezione granulometrica che rispecchia l'ambiente di deposizione. In tal modo si formano dei veri e propri strati. Uno strato viene costituisce un singolo evento deposizionale e possiede uno spessore variabile (detto potenza) che dipende dalla quantità di materiale depositato. La velocità di sedimentazione è dovuta alla quantità di apporto di materiale nel tempo. Pertanto i sedimenti rispecchiano le caratteristiche tipiche degli ambienti in cui sono stati depositati e quindi possiedono una facies (dal latino facies = faccia, aspetto) che li caratterizza.

4) Compattazione e consolidamento. Spesso le rocce sedimentarie risultano incoerenti (come ad es. la sabbia che, se pur composta da granuli di vari minerali, viene però considerata una roccia). Altrimenti, con il passare dei milioni di anni, si verifica un consolidamento che porta alla formazione di una roccia vera e propria attraverso un fenomeno di litificazione (dal greco lithon = sasso). Questo processo, che a volte può durare milioni da anni, può cambiare sostanzialmente l'aspetto iniziale del sedimento, è detto diagenesi.
Il fenomeno si verifica allorquando i depositi sedimentari si sono accumulati, raggiungendo a volte addirittura spessori chilometrici: la pressione degli starti sovrastanti, l'incremento della temperatura dovuta all'attrito delle particelle che compongono i sedimenti unitamente all'azione chimica dovuta all'interazione tra le sostanze presenti, concorrono in questo fenomeno.
La diagenesi può quindi trasformare le rocce incoerenti prodotte dall'erosione (ad esempio la sabbia) in rocce coerenti (la sabbia diventa arenaria). Anche le rocce di origine chimica, come il calcare, possono subire questa trasformazione.
Pertanto, con il passare di migliaia, o milioni di anni, i sedimenti originali possono essere trasformati in rocce molto compatte totalmente diverse da quelle originali. In certi casi la diagenesi risulta talmente spinta da causare un vero e prorio metamorfismo che trasforma la roccia in un'altra completamente diversa da quella d'origine distruggendo anche tutti i fossili in essa presenti.
La genesi delle rocce sedimentarie è stata riassunta nella sottostante tabella swemplificata in cui compaiono le principali tappe della loro formazione.

I granuli finissimi, prodotto finale dell'erosione, quando saranno deposti si trasformerenno in un'altra roccia sedimentarie incoerente: la sabbia. La sabbia presenta una granulonetria che va da 2 a 1/16mm e se, per la presenza di materiale calcareo si cementa trasformandosi in roccia coerente che prende il nome di arenaria.

Sabbie ed arenarie A sinistra: sabbia marina dei bassi fondali del mare del Pliocene con i resti affiorati di conchiglie (lamellibranchi del gen. Glycimeris) fotografata in una cava nei pressi di Ferrere d'Asti. A destra: campione di arenaria dell'Oligocene delle Langhe (unghezza cm 9): si noti la tessitura stratificata originale della sabbia cementata.

Sedimenti bioclastici E' possibile che parti consistenti di origine biologica possano concorrere a formare rocce sedimentarie mescolandosi in gran numero con sabbia o ghiaietta. Un esempio tipico lo si può osservare in molte spiagge attuali constatando la quantità di pezzetti di conchigle frammentate presenti sulla battigia. Nella foto compare un campione di sabbie arenacee bioclastiche del Pliocene provenientie da una cava nei pressi di Montafia d'Asti, chiaro testimone delle presenza di antichissime spiagge.

Il ciclo dei sedimenti termina con la deposizione, quando cioè viene a mancare l'energia di trasporto da parte dell'acqua. Ogni sedimento quindi rappresenta l'ambiente in cui è stato deposto. Avremo così sedimenti marini, se deposti in mare; lacustri, se deposti nei laghi; fluviali se deposti nelle anse dei fiumi ...e così via.
L'acqua non è il solo mezzo di sedimentazione in grado di trasportare parti rocciose: ne esistono altri quali ad esempio il vento. Anche se in grado di agire solo su granuli di piccole dimensioni, ne accumula considerevoli quantità fino a formare delle dune che a volte raggiungono proporzioni di piccole colline.
All'osservazione al microscopio queste particelle minute risultano sferiche grazie all'azione del vento. I sedimenti di questo tipo vengono chiamati eolici.
Un caratteristico sedimento eolico, di finissima granulometria, è il loess, tipico degli ambienti glaciali.

Sedimenti eolici Parco naturale di Ras Mohammed, penisola del Sinai Egitto, 2000. A sinistra: sabbie di origine eolica costituiscono dune su cui sono evidenti le classiche ondulazioni causate dal vento. A destra: Si può notare anche che il vento trasporta le sabbie del deserto in mare: questo fenomeno di risedimentazione dimostra la complessità della classificazioe delle rocce sedimentarie.

Se i prodotti componenti la sabbia vengono ulteriormente ridotti dai fenomeni erosivi raggiungendo una granulometria finissima, inferiore ad 1/16 di mm, vengono chiamati particelle. Il sedimento generato è il silt o limo che è una tipica fanghiglia di origine fluviale.
La polvere di origine eolica avente questa granulametria prende il nome di loess; questo tipo di sedimento, proveniente dal disfacimento delle morene, è tipico delle fasi glaciali e nei dintorni della nostra città (Torino), si accumula in strati potenti anche diversi metri.
Se poi le dimensioni delle particelle scendono al di sotto di 1/256 di mm, si hanno le argille. L'argilla ha il potere di assorbire l'acqua rigonfiandosi fino alla saturazione, diventando impermeabile e malleabile.

Le argille Rive del torrente Borbore nei pressi di Revignano (AT). L'aspetto dell'argilla è compatto ed a vista potrebbe essere probabilimente scambiata per un calcare perchè non presenta una tessitura vera e propria, ma in effetti è molto tenera e friabile. Leggerissima quando è "secca", acquista peso quando è satura di acqua, rigonfiandosi ed incrementando di circa tre volte il suo peso originale. Nelle foto: livelli di argille e un campione di argilla pliocenica (facies piacenziana) raccolta in situ.

Il fenomeno della diagenesi
Le micro-lamelle di mica presenti nell'argilla, durante la diagenesi, si possono isorientare secondo piani paralleli creando una specie di tessitura stratificata chiamata scistosa. A questo punto l'argilla perde la propriètà di assorbire l'acqua. Quando la diagenesi è spinta l'argilla si trasforma in argilloscisto che presenta appunto questo tipo di tessitura. Se poi il fenomeno si protrae ancora abbiamo una ulteriore trasformazione, con la formazione di vere prorie rocce metamorfiche. L'argilloscisto diventeà una fillade, mentre se il processo continua si formerà lo gneiss (termine tedesco, pronuncia = "gnais).

Gli argilloscisti Zona nei pressi del colle di Tenda (Cuneo), in zona francese. A sinistra: strati di argilloscisti di colore violetto, risalenti all'Ordoviciano, affiorano nei pressi del colle di Tenda, in zona francese. A destra un campione di roccia proveninte dal sito.

Campioni di rocce metamorfiche A sinistra: filladi del Permiano di Levico (Trento). A destra: gneiss, Valli di Lanzo (Torino).

Un altro "mezzo" delle sedimentazione che presenta però caratteristiche "distruttive" è l'energia sprigionata dalle eruzioni vulcaniche. Tale attività esplosiva, detta piroclastica, può dar luogo a strati di ceneri o sabbie vere e proprie che, espulse con violenza possono "piovere" letteralmente al suolo seppellendo ogni cosa (l'esempio tipico è quello di Pompei). Anche questi depositi fanno parte del fenomeno sedimentario.

Depositi piroclastici Dintorni del lago di Bolsena, Viterbo, 1999. Una roccia sedimentaria particolare è il tufo composto da sabbie coerenti di origine piroclastica, cioè particelle rocciose espulse da una eruzione vulcanica esplosiva. I granuli che compongono gli strati di sabbie compatte ritratte nella foto formano strati sedimentari di origine vulcanica di cui si vede un campione ingrandito.

Classificazione delle rocce clastiche (o detritiche)
Le rocce clastiche vengono classificate in ordine decrescente in base alla loro granulometria (diametro massimo di ingombro dei clasti) perché tale misurazione suggerisce quale è stata l'energia di trasporto, informalmente sono suddivise nelle seguenti categorie (denominazione ora desueta, ma che compare ancora in divesi testi):

Ruditi (o psefiti): granuli >2mm (ghiaie, conglomerati, ecc.)
Areniti (o psammiti): granuli da 2 ÷ 1/16mm (sabbie, arenarie, tufi, ecc.)
Peliti (o lutiti): particelle <1/16 (silt, limo argille, argilliti, ecc.)

Classificazione delle rocce clastiche (da Introduzione Alle Scienze Della Terra, Pitagore Editrice Bologna, 1978). Nella tabella compaiono le rocce clastiche più ricorrenti, questa classificazione può presentarsi diversa da autore ad autore.

In natura esistono però rocce clastiche che hanno granulometria mista, un diagramma che ne permette la classificazione è lo schema triangolare di FOLK:

Genesi delle rocce di origine chimica
Solitamente il processo di formazione si origina per "precipitazione" chimica di vari elementi presenti nel mezzo di sedimentazione: l'acqua. I "sali" così accumulati danno luogo a dei veri e propri sedimenti che si compattano in rocce tramite diagenesi nello stesso modo già descritto per le rocce sedimentarie detritiche.
Questo processo dipende da:

1 - composizione chimica dei sali precipitati
2 - tipo di processo chimico che ne ha determinato la precipitazione
3 - tipo di ambiente in cui tali processi si sono verificati

Vediamo alcune tra rocce di origine chimica più conosciute e ricorrenti.

Il fenomeno della formazione di incrostazioni calcaree lo possiamo osservare quotidianamente sui rubinetti di casa nostra. Almeno un paio di volte all'anno siamo costretti a scrostare il calcare che impedisce il corretto funzionamento della rubinetteria.
Sappiamo quindi quanto sia tenace questa sostanza che si deposita in poco tempo, ma abbiamo anche imparato che nelle acque in genere, oltre a varie altre sostanze, è presente molto calcare.
In quelle marine in particolare concorre anche ad aumentare l'apporto di CaCO3 la presenza di ingenti quantità di gusci microscopici di esseri planctonici e parti di conchiglie abbandonate dopo la morte dell'organismo. Con il passare dei milioni di anni quindi si formano enormi depositi calcarei tando da dar luogo a delle rocce sedimentarie.
Queste rocce sedimentarie costituiscono la categoria delle rocce carbonatiche in quanto derivate da depositi di carbonato di calcio.
In una tabella più avanti ho rappresentato una classificazione semplificata di questo tipo di rocce.
Le rocce sedimentarie di pura origine carbonatica in genere non danno luogo a strutture stratificate vere e proprie, come quelle osservate in precedenza per le "detritiche": solitamente si accumulano in modo massivo.
A volte il calcio può però unirsi a granuli e particelle che compongono i sedimenti a carattere clastico dando luogo a rocce che presentano una composizione mista come le calcareniti, le marne o un più "puro" calcare stratificato dovuto a diversa composizione del medesimo. In questi casi si nota una vero e proprio aspetto stratificato.

Stratificazioni calcaree Zona dell'Altopiano di Asiago, 1974. In quete zone affiora un tipico calcare, detto Rosso Ammonitico, del Malm (Giurassico sup.) che in questo caso ha un aspetto stratificato Si vedono formazioni tabulari dovute all'erosione, che presentano un accentuato aspetto stratificato in seguito a fenomeni dovuti all'azione disgregante del freddo sulle rocce (gelivazione) che avvengono in ambiente freddo (subnivale). La gelivazione, che frantuma esternamente la roccia più tenera, mette in risalto la differente composizione del calcare stesso (stratificazione).

Rocce calcaree A sinistra: calcare massiccio dell'Oligocene dei dintorni di Schio (Vicenza), 1973. A destra: campione di calcare del Cretaceo chiamato "scaglia rossa", proveniente dai Monti Lessini (Schio), 1974. È questo un calcare a grana finissima (cristalli di calcite di dimensione inferiore a 0,01mm) che viene detto micritico. Il calcare micritico ha un aspetto molto compatto ed addirittura presenta frattura concoide, cioè a forma di conchiglia, tipica delle sostanze vetrose quale l'ossidiana (vetro vulcanico) e della selce.

Calcare oolitico Campione del Bajociano sup. (Dogger, Giurassico) della Normandia , 1978. A sinistra: campione di calcare oolitico che ingloba resti di un bivalve. A destra: macro-fotogafia in cui si possono vedere le sferette lucenti, gli ooliti, inglobati nella roccia. Queste particelle sono a bande concentriche e derivano dall'accrescimento intorno ad un piccolo frammento di fossile (microfossile o parti di conchiglia). Si generano in acque agitate che muovono le particelle in modo che l'accrescimento di calcio intorno al nucleo sia costante.

La marna Campione provenienti da livelli del Miocene dei colli torinesi, 2004. A sinistra: strati di marne affiorano lungo la strada. A destra:un campione raccolto in situ. Le marne sono rocce composte da una frazione argillosa e da una frazione carbonatica data generalmente da carbonato di calcio (calcite) CaCO3 , oppure da carbonato doppio di magnesio e calcio (dolomite) [MgCa(CO3)2]. Nelle marne tipiche la percentuale di carbonato di calcio va dal 35% al 65%. Questo tipo di roccia deriva da sedimenti fangosi, di origine prevalentemente marina.

Le spugne clionidi perforanti È una categoria di spugne Monassonidi la cui famiglia più importante è quella delle Clionidi, diffusa ampliamente anche nel Mediterraneo. Hanno la caratteristica di forare, forse per mezzo della secrezione di un acido, sia le rocce calcaree che i gusci dei molluschi a cui aderiscono. L’azione delle spugne perforanti rappresenta un importante elemento nei processi di erosione delle rocce calcaree e quindi di conseguente di grande produzione di sedimenti. A sinistra: campione di roccia calcarea che presenta una vena di calcite vistosamente perforata dalle spugne (piagge di San Bartolomeo, Imperia). A destra: un gasteropode fossile (Strombus coronatus) del Pliocene di Ceriale (SV) completamente distrutto dalle spugne.

Calcari organogeni
Alcuni esseri viventi, quali ad esempio i coralli, concorrono in modo considerevole alla formazione di rocce sedimentarie (per ulteriori informazioni collegarsi alle pagine sulle barriere coralline su questo sito). Questi organismi sono infatti dei biocostruttori e possono creare gigantesche strutture sedimentarie originate da una enorme quantità di organismi fossili. Un esempio significativo è quello delle Dolomiti, intitolate al nome del famoso geolo Dolomieu (1759-1801) che ne studiò la loro origine geologica ed a cui sono intitolate.

Organismi biocrostuttori A sinistra: panoramica di scogliera madreporica a 5m di profondità (presso Sharm-El-Sheik, Egitto, 2000). A partire da sx troviamo Favites sp., Pocillopora sp. e Millepora dichotoma, il pericoloso corallo di fuoco. A destra: madrepore attuali (Acropora sp.) provenienti dagli atolli delle Maldive.

La diagenesi: dal corallo al marmo
Il calcare organogeno, se subisce una diagenesi spinta, si trasforma in dolomia. In questa roccia, avendo subito una profonda trasformazione, a volte risulta priva di fossili in quanto distrutti dai procesi diagenetici.
Anche il termine dolomia, roccia tipica delle Dolomiti, deriva dal nome del geologo Dolomieu (1759-1801) di cui si è già detto. Se poi la diagensi continua ulteriormente abbiamo un vero e proprio metamorfismo che, in uno stadio successivo, può trasformare la dolomia in quella pregiata pietra da costruzione che è il marmo.

Diagenesi del calcare A sinistra: campione di calcare dolomitico (detto dolomia) del Triassico proveneinte dalle Dolomiti (formazioni della "Dolomia Principale" di Cortina). A destra: un frammento di marmo del davanzale di una finestra (località sconosciuta).

Anche l'accumulo di grandi quantità di plancton, può concorrere alla formazione di rocce sedimentarie quali la selce, il diaspro detto anche radiolarite composta dal guscio siliceo di organismi microscopici ed nummuliti (della categoria dei foraminiferi), contribuiscono a formare una roccia ricca di carbonato di calcio, (CaCO3) detta calcare a nummuliti, anche impiegata dagli antichi egiziani per costruire le piramidi. Anche alcune alghe, come le diatomee, possono formare sottili strati di roccia leggera, porosa e fragile chiamata diatomite.

La selce La selce, silice o pietra focaia, presente in calcari ricchi di silicio e deriva anche da gusci di micro-organismi planctonici, si concentra in "noduli" di varia grandezza o straterelli che compaiono nella massa rocciosa. Essendo la selce una roccia a struttura vetrosa (composta da Silicio), se spezzata, nel punto di percussione presenta una tipica frattura, detta concoide (cioè a forma di conchiglia). Per questo fatto (che ne permette la lavorazione), e per la sua durezza, venne sfruttata dagli uomini primitivi per costruire attrezzi litici (per ulteriori informazioni collegarsi alle pagine sulla tecnologia preistorica su questo sito). A sinistra: campione di selce proveniente dal promontorio del Gargano. A destra: campione di diaspro, detto anche radiolarite, proveniente dalla Sardegna.

Calcate a nummuliti Campione di calcate nummulitico dell'Eocene delle isole Tremiti. Si tratta di una roccia organogena composta, oltre che da una certa percentulale calcarea, da una enorme massa di gusci di foraminiferi del gen. Nummulites. .

Classificazione delle rocce di origine chimica
Queste rocce sono classificate in base alla composizione chimica dei sali precipitati che le costituiscono, al tipo di processo chimico che le ha generate ed all'ambiente in cui hanno avuto origine.In genere abbiamo:

Rocce chimiche continentali: il carsismo, i fenomeni legati all’ambiente di grotta: calcare di grotta (alabastro, stalattiti e stalagmiti).
Rocce evaporitiche: gessi, cupole di sale, salgemma.
Rocce organogene: selci (radiolariti, diaspri, ftaniti), noduli e lenti di selce, tripoli (diatomiti = farina fossile).
Rocce carbonatiche: travertino, marne, calcare, dolomia, bioherme e biostrome (in posizione di vita) dovute ad organismi biocostruttori quali ad esempio le madrepore. Si ricorda il calcare oolotico, a rudiste, a crinoidi, la lumachella.
Rocce residuali: suoli derivanti da alterazione superficiale (copertura), la pedogenesi, ferretto, lateriti, caoliniti.

Nella prossima tabella compare una classificazione di massima in quanto una descrizione più particolare sarebbe molto complessa.