Corso di Sedimentologia: Black Shales e Serie Sedimentaria Sudalpina

Black Shales

Corso di SEDIMENTOLOGIA
BLACK SHALES
Prof. Giovanni Vezzoli
Università di Milano-Bicocca (DISAT)
November 26, 2024
1/12Black Shales
In particolari bacini sedimentari si possono instaurare sul fondo condizioni anossiche
(euxiniche da Pontus Euxinus nome latino del Mar Nero) perché le acque
superficiali ricche di ossigeno non riescono a rimescolare le acque più profonde.
Al fondo, quindi i sedimenti saranno di colore scuro (grigio o neri) perché ricchi in
materia organica.
molta acqua dolce
1.m.
1

• acqua stagnante: H2 S, FeS2, sostanza
  organica; diatomeiti
  Egco
  soglia
  del
  Bosforo
  sapropel
  C. Deflusso di acqua superficiale, scarso afflusso di acqua profonda (Mar Nero o Eusino -
  bacino eusinico).

Importanza dei Black Shales

2/12Black Shales
Questi sedimenti/rocce sono importanti dal punto
di vista:

• scientifico perché preservano le parti molli
  degli organismi (Lagerstätten)
• applicativo perché sono le rocce "madri" per
  il petrolio. Quelle più ricchi di idrocarburi
  sono chiamati "oil shale" e contengono circa
  il 10% di materia organica
  NATURE(Vol 460|20 August 2009
  OPINION
  D. COLLINS / PALEONTOL. 70, 280-293 (1996)
  Anomalocaris, once described as a shrimp, was revealed by Desmond Collins's Burgess Shale fossil find in 1991 (above) as a 'terrible crab' (reconstruction inset).

Associazione con Evaporiti

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Molte volte i sedimenti/rocce ricchi in materia organica sono associati anche alle
evaporiti
1
S
5
5
5
1
b)
@ 1,10- 1,08 - 4
1,06
1,02
- L'evaporazione eccede
l'apporto delle acque superficiali
e delle precipitazioni.
1,07
0
- Il bacino è stagnante al
di sotto della profondità
delle soglie.
- Persiste il fondo stagnante
1,08
1,08
- I primi sali precipitano alla
superficie ma si disciolgono
mentre decantano sul fondo
- L'acqua di fondo è povera
di ossigeno.
- La fauna è sparsa o assente
- Il benthos è di tipo anaerobico
mentre il nekton è marino normale
1
5
3
c)
1,20
1,16 ~ 1,12 4
1.08
4-1,02
1,25 KD
1,25
0
0
- Il bacino viene riempito
di sali
- La salamoia di fondo si
satura in alite
0
0
0
0
- Si formano dei sali potassici
- Alite e gesso che precipitano
in superficie riescono a giungere
sul fondo senza sciogliersi
sali potassici
alite (NaCI)
arenarie
sedimenti euxinici
- La salamoia di fondo viene
spostata dai sali che vi si accumulano
carbonati dolomitizzati
gesso, anidrite
1,06
densità delle
salamoie in g/cc
₹ 1,40 1.20
5
d)
STADIO TERMINALE
4 1.02
-1.25
STADIO EVAPORITICO
PERMANENTE
- L'evaporazione eccede l'apporto
delle acque superficiali e
delle precipitazioni
- L'evaporazione eccede
l'apporto delle acque superficiali
e delle precipitazioni
0
- Alla superficie esistono condizioni
ossidanti, con laghetti salati,
sedimenti eolici ed efflorescenze
di croste di sale
0
a
STADIO EUXINICO
1,06
4 1,04
1.02
1.06
STADIO EFFIMERO

Serie Sedimentaria Sudalpina

Calcare di Prezzo

4/12La Serie Sedimentaria Sudalpina
Calcare di Prezzo (Triassico Medio, Anisico superiore)
Litologia: alternanza di calcari marnosi neri ricchi di
fossili e marne nere.
Ambiente deposizionale: Deposizione in un bacino di
mare relativamente profondo (100 - 300m) con
circolazione al fondo ristretta (locali condizioni
anossiche). Contenuto fossilifero: ricchi di ammonoidi
(Paraceratites), lamellibranchi pelagici (Daonella) e
brachiopodi. Alla base dell'unità vi è un livello marker
costituito da calcari scuri e calcareniti ricche in crinoidi e
in brachiopodi ("Banco a Brachiopodi").

Fossili Guida del Calcare di Prezzo

5/12La Serie Sedimentaria Sudalpina
Calcare di Prezzo (Triassico Medio, Anisico superiore)

• Paraceratites è un FOSSILE GUIDA dell'Anisico (il
  genere comprende AMMONITI dell'ordine Ceratitida)
• Daonella è un FOSSILE GUIDA del Triassico Medio
  (il genere comprende molluschi BIVALVI appartenenti
  all'ordine Ostreida (phylum: Mollusca; classe: Bivalvia).

Evoluzione Geodinamica

6 /12La Serie Sedimentaria Sudalpina
Verso la fine del Triassico un aumento delle spinte geodinamiche legate alla fase
estensionale diretta est-ovest fa si che il tetto della Dolomia Principale venga dislocato
da faglie normali con la formazione di una topografia sottomarina a "Horst e Graben" e
con la formazione di bacini relativamente profondi con condizioni anossiche al fondo.
a
1km
Lombardy Basin
Giuducarie
Line
Brenta
Dolomites
4
Dolomites
5
20 km
1
2
3
Prevailing limestones (late Norian-Rhaetian)
Prevailing shales(late Norian-Rhaetian)
Margin facies of the Dolomia Principale
Inner platform (Dolomia Principale)
Intraplatform basins limestones (middle Norian)
Carnian units
Emerged High
(Camissinone)
Drowned High with phosphatic
crust (S. Pellegrino T.)
Emerged High
(Val Bracca)
poņds
F
s.l.
7
W
RSS
E
RSS
Zo
7
Upper
Dolomia Principale
1
b
T ZO

Depositi nei Bacini

7/12La Serie Sedimentaria Sudalpina
All'interno di questi bacini si sono deposti:

• Calcare di Zorzino - Zo (Norico Medio; 215 Ma).
  Calcilutiti nere o grigio-scuro con sottili livelli di
  marne nerastre.
• Argillite di Riva di Solto - RSS (Norico Sup; 210
  Ma). Alternanze di argilliti e marne di colore scuro e
  calcari marnosi. Livelli di tempestiti (granuli
  bioclasti) e slumping.
  Cicli argilliui nere-calcari( Argillite di Riva
  di Solo, della Valle Imagna)(32)
  Queste due unità diverranno le rocce madri (per ~ 90%) degli idrocarburi che sono
  stati estratti in Italia

Oceanic Anoxic Events (OAEs)

Intervalli Cretacei

8/12Oceanic Anoxic Events (OAEs)
Nel Periodo Cretaceo (in tutto il mondo) si trovano in particolare 3
intervalli in cui si sono deposti dei sedimenti anossici.

• Barremiano - Aptiano - Albiano (~ 125-100 Ma)
• Cenomaniano - Turoniano (~ 100-90 Ma)
• Coniaciano - Santoniano (~ 90-80 Ma)
  Questi intervalli di tempo definiscono gli eventi oceanici anossici
  mondiali

Livello Bonarelli

9 /12Oceanic Anoxic Events
OAEs
)
In Italia abbiamo il Livello
Bonarelli (Marche-Umbria)
scoperto da Guido Bonarelli nel
1891.
Livello guida del Turoniano
(~94-90 Ma)
Epoch Planktonic
foram
Biostrat
Nanno-
fossil
87Sr/86Sr
813C carb
Sea level
Eustatic cycles and
sequence boundaries
Plankton evolutionary events
(Speciation and Extinction)
Biostrat 0.7072 0.7073 0.7074 0.7075 1 2 3 4
Fall
Calcareous
Planktonic
Rise Nannofossils Foraminifers
Radiolarians
M. sigali
K. magnificus
(NC14
Ontong Java and
Caribbeang
from Erbacher et al., 1996
Tur.
H. helvetica
Rasper
INC12)
94
Cenom.
R. cushmani
L. acutum
(NC11)
R. reichel
NC10B
98
R. brotzeni
Central
Kerguelen
OAE1d "Breistroffer
26%-309
28%
R. ticinensis
102
subticinen.
OAE1c
5%
104
praeticinen. A. albianus NC9B
(NC9)
Age (Ma)
106
middle
T. primula
108
P. columnata NC8B
(NC8)
Kerguelen
(Elan
Bank)
"Leenhardt"
*Urbino*
20% 2
1276
OAE1b
H. planispira
NC8A
T. bejaouaensis
NC7C
short-term cycles
31%
116
G. algerianus
$ NC7B
S. Kerguelen
and Rajmahal
G. ferreolensis
NC7A
L. cabri
NC6B
120 -
C. Itterarius
(NC6)
NC6A
122-
G. blowi
W. oblonga NC5E
(NC5)
Ontong Java-
Manihiki and
Nova-Canton
Trough
124 -
from Bralower et al., 1999
from Haq et al., 1988
Erbacher and
Thurow, 1997
-26 -25 -24 -23
813Corg
6%
speciation
49%
813C carb
OAE2
"Bonarelli'
9%
extinction
OAE?
2370
R. appenninica
(NC10)
NC10A
100 -
27%
late
B. breggien.
Albian
NC9A
NC8C
110-
early
"Paquier"
"M.te Nerone"
"Jacob"
*113*
69% 23%
114-
H. trocoidea
late
Aptian
P. angustus
(NC7)
OAE?
long-term-cycles-
118
813Corg
10:207
262
OAE1a
"Goguel"
"Selli"
7%
Barrem.
92
W. archaeocret.
96
112-
Increased
Spreading
Rates
early
from Bralower et al., 1997
10/12