Corso di Sedimentologia: Golfo Persico, evaporiti e dolomie

Corso di Sedimentologia

Corso di SEDIMENTOLOGIA Il GOLFO PERSICO - LE EVAPORITI - LE DOLOMIE Prof. Giovanni Vezzoli Università di Milano-Bicocca (DISAT) November 14, 2024

La Piattaforma del Golfo Persico

1/35La Piattaforma del Golfo Persico La piattaforma carbonatica del Golfo Persico è legata ad un mare poco profondo in seguito alla trasgressione (post LGM) sulla piana deltizia dei fiumi Tigri e Eufrate. La piattaforma carbonatica del Golfo Persico si trova in un clima arido caratterizzato da un'intensa evaporazione e un ridotto rifornimento idrico.

48 50 52 54 56 IRAQ & KUWAIT MESOPOTAMIAN SHALLOW SHELF Z . 40 IRAN 20 40 -28 28 DEPTHS IN METERS 0 KM 250 ÉSWE STRAIT OF HOR MUZ -26 26 - ARABIAN SHELF 100 MUSANDAM PENINSULA 140 QATAR 20 GULF OF OMAN 9 Study Area OMAN -24 - Tropic of Cancer - 50 52 UNITED ARAB 54 EMIRATES 56 C.G. St.C. Kendall & A. Alsharhan. 2008 (after Purser 1973) 30- WESTERN BASIN 60 CENTRALS SWELL SAUDI ARABIA ARABIAN SHALLOW SHELF OR HOMOCLINE GREAT PEARL BANK 48

Le Evaporiti

2/35Le Evaporiti Questo è il clima ideale dove possono precipitare i minerali evaporitici. Le evaporiti sono infatti depositi salini che si formano per precipitazione diretta da soluzioni concentrate dette "salamoie o brine" in zone costiere.

Nel Golfo Persico la zona costiera sopratidale (spiaggia emersa) viene chiamata sabkha. In natura la concentrazione necessaria per la precipitazione dei sali è dovuta all'evaporazione e da ciò deriva la denominazione generale di questo gruppo di minerali.

3/35Le Evaporiti In questi ambienti sedimentari costieri possiamo definire la salina (naturale/artificiale) come una vasta e bassa (profondità dell'acqua da cm a m) depressione adiacente alla costa (laguna marina) separata dal mare aperto mediante uno una soglia morfologica (strutturale e/o sedimentaria o antropica) che delimita la salina dal mare aperto.

Schema ideale dell'ambiente di salina

4/35Le Evaporiti Schema ideale dell'ambiente di salina lago ipersalino r flusso circolazione capillare oceano + gesso e aragonite · sedimenti aragonitici scheletrici + + + + + + basamento + +

Movimento delle acque costiere

5/35Le Evaporiti Nella zona tidale e sopratidale (sabkha) si innesca un movimento di risalita delle acque costiere e contemporaneamente un movimento delle acque continentali verso mare (evotraspirazione).

5-20 km laguna, piattaforma piana tidale sabkha 5-10 m sabbie fanghi saturati di acqua La perdita d'acqua per evaporazione è rimpiazzata dalla continua introduzione nel sistema di nuova acqua marina.

Minerali evaporitici

6/35Le Evaporiti I minerali evaporitici che precipitano sono soprattutto Gesso (CaSO4 * 2H2O); Anidride (CaSO4) e Salgemma (Halite, NaCl).

N24'15' N24'15' N Islands Nucleated about outcrops of Pleistocene Deeply Incised Tidal Channel & Ebb Scars Low Intertidal Hardgrounds N24'10' N24*10" Low Intertidal Hardgrounds Gypsum to Anhydrite Intertidal Cyanobacterial Mats Early Holocene Beach Ridges N24'5' O 3 6 Halite Encrusted Coastal Sabkha N24'5' Kilometers Anhydrite Cyanobacterial Peat Intertidal Muds

Gesso (CaSO4 * 2H2O)

7/35Le Evaporiti Gesso (CaSO4 * 2H2O) geminato a ferro di lancia o coda di rondine a) b) C) Fig. 6.14 - Cristalli di gesso; (a), strato di cristalli di gesso semi-geminati; (b), cristalli successivi in continuità ottica (crescita epitassiale, v. fig. 6.15a); (c), strati indipendenti di cristalli di gesso (a palizzata, v. fig. 6.16a). (Da Schreiber, 1978.) La posizione di crescita è con le punte dei cristalli rivolte verso il basso (e ci rivela quindi la polarità stratigrafica)

8/35Le Evaporiti Gesso (CaSO4 * 2H2O). I processi di dissoluzione chimica possono "sciogliere" i cristalli gessosi oppure produrre un detrito gessoso di granulometria varia (la roccia sedimentaria è chiamata gesso arenite)

Anidrite (CaSO4)

9 / 35Le Evaporiti Anidrite (CaSO4). La crescita dell'anidride (fase anidra del Gesso) è detta "esclusiva", cioè non si vedono i singoli cristalli (microscopici a forma allungata) ma l'intelaiatura e il contorno dei noduli (bianchi e spugnosi). I noduli spostano fisicamente il sedimento dove si sviluppano e si possono unire lateralmente in croste soffici (enterolitiche) oppure aggregarsi a mosaico (chickenwire).

Anhydrite da nodulare (fig. 6.18 a) a mosaico (chickenwire) (fig. 6.18 b) Cyanoı ed enterolitica (fig. 6.19)

La Piattaforma del Golfo Persico - Mappa

10/35La Piattaforma del Golfo Persico 48 50 52 54 56 IRAQ 30- " KUWAIT MESOPOTAMIAN SHALLOW SHELF N 40 IRAN 20 40 -28 28- DEPTHS IN METERS 0 KM 250 60 SWELL B 80 E SW STRAIT OF HOR MUZ -26 26 60 ARABIAN SHELF 100 MUSANDAM PENINSULA 140 0 QATAR 20 REP Study Area A RL BANK B OMAN -24. - - Tropic of Cancer - 50 48 1 52 UNITED ARAB 54 EMIRATES 56 C.G. St.C. Kendall & A. Alsharhan. 2008 (after Purser 1973) 11/ 35 WESTERNBASIN 60 CENTRAL SAUDI ARABIA ARABIAN SHALLOW SHELF OR HOMOCLINE GULF OF OMAN GREAT"

Struttura Monoclinale della Piattaforma del Golfo Persico

aLa Piattaforma del Golfo Persico B A Struttura monoclinale Piana Tidale + Spiaggia 1 1 1 intertidale Bacino laguna 1 supratidale (sabkha) 1 1 80m ooliti ) calcilutite dolomi- tica con gesso e anidrite 1 calcarenite organogena Reef stromatolite algale glauconite calcilutite argillosa, con conchiglie calcilutite a pellets 12/35 6La Piattaforma del Golfo Persico B - A I 1 1 alaale

Glauconite nelle zone più profonde

13 /35La Piattaforma del Golfo Persico Nelle zone più profonde (verso l'Iran) troviamo la Glauconite (K,Na)(Fe3+,Al,Mg)2(Si,Al)4O10(OH)2 Minerale prodotto dell'alterazione diagenetica marina in acque relativamente basse e in condizioni riducenti delle miche ricche in ferro (biotite). La glauconite è un minerale diagnostico di ambiente deposizionale marino (continental shelf marine depositional environments) con bassi tassi di sedimentazione. Le arenarie contenenti glauconite sono di colore verde acceso e vengono chiamate greensand

La Serie Sedimentaria Sudalpina

Formazione a Bellerophon (Permiano Superiore)

14 /35La Serie Sedimentaria Sudalpina Formazione a Bellerophon (Permiano Superiore) · Litologia: dolomie chiare, marne da grigie a nere, evaporiti fosfatiche (gessi e anidriti) e calcari scuri (contenenti i gasteropodi del genere Bellerophon). · Ambiente deposizionale: simile alle piane costiere attuali aride del Golfo Persico (sabkha). · Contenuto fossilifero: Hoernes (1876) fu il primo a descrivere la Formazione a Bellerophon nel Tirolo sudorientale. Il nome ha origine dalla comune presenza del gasteropode Bellerophon peregrinus. W

Evaporiti in ambienti sedimentari continentali

Mar Caspio

15/35Le Evaporiti I minerali evaporitici si possono poi formare in ambienti sedimentari continentali come le zone di acqua dolce interne ai continenti (p. es. laghi salati).

• Il Mar Caspio (S = 13%%) è un lago chiuso (o endoreico) alimentato dal fiume Volga. All'interno del lago c'è Il golfo di Kara-Bogaz (Salinità max 350%%) che è una estesa laguna (18000 km2) profonda qualche m.

. Il Mar Caspio si trova al di sotto del livello medio del mare e il KBG è ~ 2/3 m più basso del Mar Caspio. In questo modo l'acqua entra nel golfo attraverso un piccola apertura dove poi evapora concentrando i sali.

Salar de Uyuni

16 /35Le Evaporiti I minerali evaporitici si possono poi formare in ambienti sedimentari Continentali come le zone di acqua dolce interne ai continenti (p. es. laghi salati).

• Il Salar de Uyuni (12.000 km2) è la più grande distesa salata del mondo. È situato nell'altopiano andino della Bolivia (3.650 m s.l.m). I depositi evaporitici si sono formati dall'essiccamento di un lago avvenuto nel Pleistocene superiore (circa 40 ka) legato al cambiamento climatico (da umido a arido).
• Il Salar de Uyuni contiene 10*109 ton di sale (estrazioni 25*103 ton/a) ed è formato da 11 strati con spessori che variano tra i 2 e 10 m che rappresentano ~ 1/3 delle riserve di litio del pianeta.

Diapiri Salini

17 /35Le Evaporiti - Diapiri Salini I diapiri salini sono corpi evaporitici che si formano perchè i sedimenti evaporitici seppelliti al di sotto di altre rocce, hanno generalmente una densità inferiore (2.3 g/cm3 gesso e 2.2 gr/cm3 sale) che gli permette di fluire verso la superficie. Il diapiro salino (salt dome) può quindi "intrudersi" verso l'alto come un corpo discordante

Oil Cap rock + +1 + Sulfur Sulfur Oil Rock salt

Esempi di Diapiri Salini

18 /35Le Evaporiti - Diapiri Salini Kuh-e Bukhow, Kuh-e Namak, Salt Dome, Qeshm, Iran Salt Domes of Interior Oman 19 / 35