Rocce Carbonatiche

Le rocce carbonatiche, dopo quelle clastiche, sono le più diffuse tra le rocce sedimentarie. Esse sono essenzialmente monomineraliche e lo loro genesi è strettamente legata all'azione diretta o indiretta della biosfera. Pertanto le rocce carbonatiche mostrano differente composizione, tessitura e struttura oltre che per il variare delle condizioni ambientali anche per i mutamenti di composizione della biosfera che i processi evolutivi provocano con il trascorrere del tempo geologico. Analogamente alle rocce clastiche, anche nelle rocce carbonatiche si può riconoscere una tessitura caratterizzata da tre componenti:

a) granuli, formati da materiale organogeno (frammenti di gusci, foraminiferi ecc.), ooidi e frammenti di rocce carbonatiche preesistenti;
b) matrice, formata da materiali di taglia minore che riempie gli spazi interstiziali;
c) cemento, formato da cristalli spatici (calcite spatica) che si formano nelle varie fasi della diagenesi.

A differenza delle rocce clastiche, le rocce carbonatiche sono costituite da strutture organogene che si formano e si accrescono nel luogo della deposizione, per l'azione di organismi di vario tipo che secernono carbonato di calcio (es. coralli) o ne favoriscono la precipitazione anche all'interno dei loro tessuti (es. coralli, spugne, alghe calcaree).

Chimicamente le rocce carbonatiche sono essenzialmente composte da CaCO3 e da CaMg(CO3)2. I più comuni minerali che formano i sedimenti carbonatici sono la calcite, l'aragonite, e la dolomite; meno comuni sono la siderite, la rodocrosite, la magnesite, l'ankerite, ecc. Pur avendo il Ca2+ raggio ionico più grande di 2+++, è possibile che nel reticolo cristallino della calcite ci sia un contenuto variabile di magnesio (fino a oltre il 4% di MgCO3) che dà luogo alla metastabile e disordinata calcite magnesiaca.

Granuli
I principali tipi di granuli che formano l'impalcatura delle rocce carbonatiche sono:

- Granuli scheletrici:
scheletri calcarei di organismi, interi e/o in frammenti (questi ultimi chiamati bioclasti). La grande varietà degli organismi e delle loro strutture scheletriche (forma, struttura interna, mineralogia) influisce sia sul comportamento idrodinamico che sulla successiva diagenesi del sedimento carbonatico. Il riconoscimento dei granuli scheletrici è di grande importanza nella interpretazione genetica dei sedimenti carbonatici.

- Ooliti:
Sono formate da granuli subsferici di taglia arenitica (in maggioranza compresa tra 0.2 e 2 mm.), con un nucleo e una serie di inviluppi concentrici di aghetti di aragonite o calcite; questi possono avere disposizione tangenziale, ovvero essere disposti radialmente attorno un nucleo (ooliti fibroso-raggiate). Talora processi di micritizzazione possono colpire le ooliti (ooliti micritizzate). Quando le ooliti hanno taglia superiore a 2 mm prendono il nome di pisoliti. Tuttavia l'origine delle pisoliti è molto variabile; esse possono anche formarsi per processi diagenetici in ambiente meteorico (ad es. pisoliti vadose).

- Oncoliti e noduli algali:
Sono strutture più o meno concentriche dovute all'attività di alghe incrostanti (cianoficee, rodoficee); possono raggiungere anche i 10 cm di diametro.

- Peloidi e botroidi:
I peloidi sono granuli subsferici di variabili dimensioni, talvolta aggregati in grappoli (botroidi); di non sempre chiara origine (fecale, diagenetica), essi sono caratterizzati dall'assenza di una chiara struttura interna.

- Granuli clastici:
Possono essere di natura extraformazionale (litoclasti) ovvero derivare dal bacino di deposizione (intraclasti). In quest'ultimo caso possono raggiungere notevole sviluppo volumetrico, derivando dalla frammentazione di depositi semiconsolidati, che vengono ridistribuiti precocemente.

Matrice
Come nelle rocce clastiche, la matrice delle rocce carbonatiche è costituita da materiali di taglia nettamente minore di quella degli elementi e può occludere gli spazi intergranulari. In essa possono perciò riconoscersi molti dei granuli descritti prima (es. peloidi, piccoli intraclasti e bioclasti) nei sedimenti di mare basso, o microfossili nei sedimenti di mare aperto. Talora la matrice risulta composta da calcite microcristallina (micrite) con cristalli della taglia del silt o minore. La micrite caratterizza molte rocce carbonatiche antiche (vedi calcilutite) ed è presente nei sedimenti attuali come fango, formato prevalentemente da aragonite in microcristalli aciculari.

Cementi
Nelle rocce carbonatiche i processi di cementazione avvengono molto precocemente, soprattutto nelle favorevoli condizioni climatiche tropicali (mari poco profondi, scogliere, zonecostiere intertidali e di spiaggia, e perfino zona vadosa).

Classificazione di Dunham

Divide i carbonati sulla base dell'originaria tessitura deposizionale. La distinzione è basata su carbonati grano-sostenuti (particelle a contatto fra loro) e fango-sostenuti (grani dispersi nella micrite). I primi sono detti "grainstone", se la micrite è inesistente e quindi se è precipitata sparite, "packstone" se esiste una certa quantità di micrite. I "wackestone" sono calcari con una percentuale di grani superiore al 10% a tessitura fango-sostenuta; il termine "mudstone" identifica la roccia con grani inferiori al 10% a tessitura fango-sostenuta. La classe a parte è quella dei "boundstone" (rocce biocostruite) e dei carbonati cristallini, che indicano il fenomeno della ricristallizzazione., specialmente quando la roccia è aragonitica, tendente a ricristallizzare perché instabile a condizioni ambientali subaeree, oppure viene sostituita da cristalli di calcite sotto la pressione di altri sedimenti (in tal caso si parlerà di neomorfismo che aumenta le dimensioni dei cristalli ed elimina eventuali particelle scheletriche).

L'importanza della classificazione di Dunham sta nel suo significato idrodinamico: sabbie senza fango indicano ambienti dilavanti ad elevata energia, fanghi mescolati con grani indicano condizioni ambientali idrodinamiche tranquille. Va sottolineato che ci riferiamo sempre a rocce carbonatiche di mare sottile, cioè di ambiente neritico (0-200 metri di profondità).



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Classificazione di Dunham.

Classificazione di Folk

In un calcare o in una dolomia, Folk distingue, su basi composizionali, gli ortochimici (prodotti di precipitazione chimica che non hanno subito trasporto) e gli allochimici (frammenti di composizione calcitica che hanno subito trasporto).
Tra i componenti ortochimici si distingue la calcite (fango) microcristallina (1-5 micrometri) e la calcite spatica (10 micrometri). In un calcare o in una dolomia essi costituiscono la massa di fondo o matrice. Tra gli allochimici si distinguono: gli intraclasti (frammenti irregolari), le ooliti (corpuscoli tondeggianti a struttura concentrica originati da deposizione di veli calcitici intorno ad un nucleo detritico; il deposito di veli di calcite avviene per rotolamento del nucleo in un fango calcareo di precipitazione chimica in mari con acque basse e calde), i fossili (parti di gusci o gusci interi di organismi), i pellets (frammenti di forma elissoidale). In un calcare o in una dolomia essi sono immersi nella matrice.

In generale, calcari e dolomie sono costituiti da ortochimici e da allochimici, ma esistono rocce costituite solo dai componenti ortochimici.

Sulla base della natura degli ortochimici la classificazione comprende due serie ognuna delle quali è a sua volta suddivisa in quattro tipi a seconda dei diversi allochimici presenti (indicati con un prefisso di poche lettere: intra=intraclasto, oo=oolite, bio=fossile, pel=pellet).
In presenza di calcite microcristallina (identificate dal suffisso "micrite") si distinguono: intramicrite, oomicrite (rara), biomicrite e pelmicrite. Testimoniano un ambiente con moto medio o intermittente delle acque. In presenza di calcite spatica (identificate dal suffisso "sparite") si distinguono: intrasparite, oosparite, biosparite e pelsparite. Testimoniano un ambiente con forte moto delle acque.
Le rocce con sola calcite microcristallina sono dette micriti. Testimoniano un ambiente privo di moto e di apporti esterni. Termini più complessi sono intrabiomicrite, oopelsparite, intraoomicrite. Le rocce calcaree composte solo da resti fossili sono dette biolititi.



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Classificazione di Folk.



Rocce Carbonatiche Massive

Si originano per biocostruzione diretta a opera di organismi incrostanti come Alghe e Briozoi o costruttori di scogliere come Coralli, spugne o altro.
Possono contenere anche granuli o matrice che veniva intrappolata all’interno di cavità della biocostruzione o coinvolta direttamente nei processi di incrostazione.
Mentre Dunham definisce queste rocce come Boundstones e Folk come Biolithite, Embry e Klovan(1971) propongono una classificazione tessiturale dei calcari di scogliera.

- Floatstones: >10% di granuli di dimensioni assolute >2mm biocostruiti, matrice sostenuto, componenti originari non legati assieme nella biocostruzione
- Rudstones: sostenuto dai granuli biocostruiti di dimensioni assolute >2mm con matrice interstiziale, componenti originari non legati assieme nella biocostruzione.
- Bafflestone: Componenti originari cementati assieme durante la deposizione da organismi che deviavano il sedimento ai loro lati, causando un forte accumulo di esso attorno a loro.
- Bindstone: Costruita e cementata totalmente da organismi di tipo incrostante.
- Framestone: costruita e cementata da organismi che producevano una struttura o scheletro rigido.

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Classificazione di-Embry & Klovan.





Bibliografia



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