Rocce sedimentarie

Questa lezione riguarda le rocce sedimentarie.

Trasporto

Come fanno i clasti, quelli che saranno i componenti della futura roccia sedimentaria, a spostarsi dal luogo dove sono affiorati al luogo dove alla fine si depositeranno? Seguiamo una roccia lungo un ipotetico percorso.

All'inizio la roccia, un granito ad esempio, si trova, compatta in grandi blocchi, a formare la parete di una montagna. Col passare delle stagioni, ciclicamente l'acqua piovana si infiltra tra le fessure della roccia, e in inverno ghiaccia, espandendosi, allargando le fessure e frammentando le rocce. In primavera, quando il ghiaccio si scioglie e toglie il suo sostegno, alcune pietre si trovano in posizioni instabili, e crollano: ecco la frammentazione dovuta all'acqua e alla temperatura, e un primo, breve, trasporto dovuto alla semplice forza di gravità.

I detriti caduti dalla parete rocciosa, difficilmente vanno subito a finire in una posizione stabile: molto probabilmente si accumulano in ghiaioni, in un miscuglio di frammenti di varia taglia, in particolare di grandi dimensioni. Se la semplice forza di gravità non basta a spostarli di nuovo (perché, per esempio, sono finiti su un pendio non sufficientemente ripido), ci penserà l'acqua: in periodi di pioggia intensa, i detriti, insieme a terra e polvere, formano grandi masse fangose che possono franare verso valle, muovendosi come un unico fluido denso, finché la pendenza è sufficiente a vincere la viscosità del fango. Questo è un trasporto fluido di massa, in cui tutti i componenti della massa si muovono pressoché come un fluido solo, senza grandi separazioni.

Dove la pendenza è minore, difficilmente abbiamo crolli o frane, ma quello che trasporta i clasti, quelli che erano i componenti della parete rocciosa, è soprattutto l'acqua corrente: acqua piovana che, scorrendo lungo ruscelli e torrenti, trascina con sé sabbie, polveri e ciottoli. In questo caso però i detriti non si muovono più come massa unica, anzi, già in partenza, nel momento in cui l'acqua erode il suolo, strappando via le particelle più o meno grandi, c'è una distinzione, che dipende soprattutto dalla granulometria (la dimensione dei clasti): più facilmente si muoveranno le sabbie, che verranno trascinate via anche da acque che scorrono lente; un po' più difficilmente le polveri argillose, che nonostante siano di taglia molto più piccola, proprio per la loro taglia sono unite da forze di coesione che le rendono meno erodibili dall'acqua; infine solo le correnti più rapide riusciranno a smuovere i sassi e i ciottoli di dimensioni superiori ai due millimetri.

Anche durante il viaggio lungo il corso d'acqua i detriti si comportano in maniera diversa a seconda della loro taglia: i più piccoli e leggeri, le polveri, rimarranno a lungo in sospensione, e si depositeranno solo dove l'acqua si ferma per lungo tempo; le sabbie viaggeranno anch'esse sospese nella massa d'acqua quando la corrente è rapida, ma tenderanno a spostarsi verso il basso e depositarsi non appena la velocità diminuisce; i clasti più grossi, infine, rimaranno sul fondo, muovendosi rotolando e saltando quando la corrente è sufficientemente forte da spostare la loro massa, a velocità ovviamente molto minori a quelle del fluido che li spinge. A volte, soprattutto in presenza di sassi di forma piatta, la corrente è in grado di muoverli ma non trascinarli, così ogni sasso si disponde contro gli altri nel modo da offrire meno resistenza possibile al flusso della corrente, il che in genere significa appoggiarsi agli altri, lievemente inclinati contro il senso della corrente, come a formare le tegole di un tetto.

Ma se il fluido trascinante non è acqua? Se è, ad esempio, il vento, o i flussi piroclastici (gas caldi misti a frammenti di lava e cenere) emessi da un'eruzione vulcanica? I concetti sono sempre gli stessi del trasporto dei clasti in un flusso di acqua: anzi, a seconda della velocità e della densità del fluido la capacità di trasporto e la separazione delle diverse granulometrie potrà variare, ad esempio il vento, a causa della sua bassa densità, potrà trascinare solo polveri, sabbie o ghiaie estremamente fini. I flussi piroclastici presenteranno invece spesso un'ottima separazione della granulometria dei clasti: questo perché la loro densità, maggiore dell'aria ma minore dell'acqua, e la loro grande velocità, sono sufficienti a trasportare i detriti, lasciando però, rispetto all'acqua, più libertà ai detriti di taglia diversa di spostarsi tra le diverse zone del flusso, e quindi a stratificarsi più efficacemente.

Ripples, dune e onde di sabbia

Un segno particolare del trasporto dei detriti attraverso un fluido (normalmente acqua o aria) sono quelle chiamate genericamente dune, o più precisamente ripples se si tratta di "mini-dune" alte fino a 5 cm, o onde di sabbia se sono più alte di 1 m. Viste in sezione, hanno un pendio dolce nella direzione da cui proviene il flusso, e un pendio opposto, frontale, più ripido. Le dune si spostano: la corrente, scorrendo lungo il loro lato più dolce, acquista velocità man mano che si avvicina alla cima ( la duna alzandosi costringe il flusso a concentrarsi e aumentare la velocità) trascinando via le particelle più superificiali; superata la cima invece il flusso si trova improvvisamente un grande spazio a disposizione e rallenta, lasciando cadere le particelle che stava trascinando. Così la sabbia viene progressivamente spostata dal lato posteriore a quello anteriore, dove si deposita e rotola lungo il pendio fino a stabilizzarsi (infatti il lato ripido della duna ha un angolo, di solito 30°-40°, che corrisponde all'angolo di accumulo del materiale di cui è costituita). Questo spostamento dal dietro al davanti, complessivamente si traduce in un lento avanzamento della duna.