Rocce sedimentarie: cosa sono, formazione e classificazione

Le rocce sedimentarie sono rocce composte da sedimenti e in base al loro processo di formazione possono essere suddivise in tre categorie: clastiche, chimiche e organogene.

In natura esistono molti tipi di rocce e, alcune di esse, hanno la straordinaria capacità di “riciclare” rocce che si sono rotte e sgretolate in passato. Le rocce sedimentarie più diffuse in natura, le cosiddette “clastiche”, non sono altro che accumuli di materiale eroso che viene trasportato verso valle, deposto e trasformato in roccia dalla diaganesi, cioè un insieme di reazioni chimico-fisiche. Questo è solo uno dei numerosi meccanismi di formazione e ciò comporta un’enorme variazione tra i diversi tipi di roccia.

A differenza delle magmatiche, le rocce sedimentarie non sono quindi legate a raffreddamento di magma e, a differenza delle metamorfiche, non hanno subito trasformazioni legate a forti aumenti di temperatura o pressione.

non perderti questo articolo

Classificazione dei tipi di rocce: magmatiche, sedimentarie e metamorfiche

Conoscere le rocce sedimentarie significa comprendere come si sono formate e, perciò, riuscire a visualizzare un'immagine di com’era il mondo a quei tempi. In più, alcune delle risorse economicamente più importanti dei giorni nostri come carbone e idrocarburi sono strettamente legate alle rocce sedimentarie.

Come si formano le rocce sedimentarie

La formazione di rocce sedimentarie è governata nella maggior parte dei casi dal cosiddetto processo sedimentario. Schematicamente si può riassumere così:

• alterazione ed erosione → gli agenti atmosferici alterano ed erodono i rilievi rocciosi generando i sedimenti (clasti più o meno grandi);
• trasporto → i frammenti vengono trasportati dai corsi d’acqua e dal vento, da monte a valle;
• deposizione → gli agenti trasportatori lasciano depositare i sedimenti sul fondale, solitamente di un mare o di un lago;
• seppellimento e diagenesi → i sedimenti vengono seppelliti da altri strati di sedimenti, subiscono compattazione e vanno incontro alla diagenesi, un lungo processo chimico-fisico (composto da costipazione, cementazione, dissoluzione e ricristallizzazione) che li trasforma in roccia.

Questa sequenza di passaggi è comune per le rocce sedimentarie clastiche, quelle più abbondanti. Altri meccanismi di formazione possono riguardare la precipitazione chimica (rocce sedimentarie chimiche) oppure l’accumulo di resti di organismi sul fondale marino (rocce sedimentarie organogene).

Classificazione rocce sedimentarie

Esiste un’ampia varietà di tipi di rocce sedimentarie e anche i meccanismi di formazione possono essere molto differenti gli uni dagli altri. Le principali tipologie sono: clastiche, chimiche e organogene.
Comprenderli ci permetterà di capire come mai, tra le altre cose, le rocce che vediamo in montagna contengono fossili marini: la creazione della catena Alpina, ad esempio, ha permesso il sollevamento di porzioni di terreno che, una volta, facevano parte di una barriera corallina!
Scopriamo insieme quanti tipi di rocce sedimentarie esistono e, soprattutto, perché è così importante conoscerle e studiarle.

Le rocce sedimentarie clastiche

Le rocce sedimentarie clastiche costituiscono la tipologia di rocce sedimentarie più diffuse e, come suggerisce il nome, sono formate dall’unione di clasti, ovvero parti di rocce preesistenti che si sono sgretolate nel corso delle ere geologiche. La loro formazione è legata essenzialmente a tre processi: erosione, trasporto e diagenesi. Detto in altri termini, si ha una sorgente di materiale (rilievi montuosi) che viene erosa e genera dei “sedimenti” (di roccia o di altra natura) che saranno le unità di base della nostra roccia sedimentaria clastica.
I sedimenti vengono trasportati da monte a valle attraverso i corsi d’acqua e il vento.

Prima o poi si ritroveranno in una depressione, ovvero un punto più “basso” rispetto all’ambiente che lo circonda, come il fondale di un lago o il fondale marino. In questi punti di “minimo topografico” i frammenti si depositano e vanno incontro al cosiddetto processo di diagenesi, ovvero una serie di reazioni chimico-fisiche che trasforma il sedimento sciolto in roccia. Per visualizzare meglio questo concetto, immaginiamo di prendere un secchiello pieno di sabbia e aggiungere della colla super adesiva. Questo ci permette di unire i singoli granelli di sabbia per formare una roccia compatta e, nell’esempio, la colla è il processo di diagenesi. Ovviamente questo processo non si svolge dall’oggi al domani ma, a seconda dei casi, può richiedere dalle migliaia ai milioni di anni.

Dal momento che la creazione di queste rocce si basa sulla deposizione di materiale su un fondale, possiamo dire che le particelle che atterrano per prime si troveranno più in basso rispetto a quelle che si depositano dopo, ovvero la roccia sarà costituita da strati dove quelli più profondi sono più antichi di quelli superficiali.
Un tipico esempio di roccia sedimentaria clastica è l’arenaria, usata tipicamente come materiale da costruzione. Per riconoscere una roccia sedimentaria clastica e classificarla ci si basa soprattutto sulla natura dei suoi granuli: dalla loro dimensione al colore, passando per durezza e mineralogia!

Rocce sedimentarie chimiche

Per la rocce sedimentarie chimiche è necessario fare un discorso a parte. La loro formazione infatti non è legata ad un processo di erosione-trasporto-diagenesi come nel caso precedenti ma, per l’appunto, a processi chimici. Il processo di precipitazione chimica è uno dei più frequenti in natura.
Per capirci, immaginiamo una pentola piena d’acqua nella quale versiamo del sale. Questo si scioglierà ma, se lasciamo evaporare l’acqua, questa diventerà sempre più satura di sale. Una volta superato il cosiddetto punto di sovrasssaturazione, il sale torna solido e si deposita sul fondo della pentola. Questo processo è quello che permette la formazione delle evaporiti, cioè rocce che si formano in seguito all'evaporazione di masse d'acqua – tipicamente queste rocce contengono minerali come halite e gesso.

È anche possibile ottenere calcari e dolomie, cioè rocce costituite in prevalenza da carbonato di calcio in un caso e da carbonato di calcio e magnesio nell'altro. Un esempio caratteristico di roccia sedimentaria chimica del nostro Paese è il travertino, tipicamente estratto nel Lazio nei pressi di sorgenti termali.

Un'altra tipologia di roccia chimica estremamente importante è quella residuale. Si tratta di una roccia che si forma per accumulo di sostanze che sono state in grado di resistere all'erosione o alla lisciviazione: in altre parole, una roccia viene alterata e, ciò che ne rimane, prende il nome di roccia – o per meglio dire "deposito" – residuale. Queste possono costituire giacimenti importanti dal punto di vista estrattivo come le lateriti (estratte per il ferro) oppure le bauxiti (estratte per l'alluminio).

Rocce sedimentarie organogene

Le rocce sedimentarie organogene hanno un processo di formazione del tutto simile a quello delle rocce clastiche. La differenza fondamentale è legata alla tipologia di frammenti che costituiscono la litologia: se nelle clastiche i sedimenti sono di rocce preesistenti, in questo caso si tratta prevalentemente di resti di organismi unicellulari e gusci e frammenti di organismi.

Per “organismi” si intendono sia animali (es. molluschi) sia vegetali (es. alghe) e la loro erosione è legata per lo più al moto ondoso e alle correnti marine. Nonostante questi agenti erosivi possano sembrare meno efficaci di vento o pioggia, sono in realtà capaci di produrre particelle della dimensione dell’argilla, ovvero circa un millesimo di millimetro!

Tra le rocce più conosciute di questa famiglia abbiamo:

• i calcari organogeni, cioè rocce carbonatiche formate dall’accumulo di gusci calcarei costituiti da carbonato di calcio (CaCO3 –  calcite)
• la selce, formata dall’accumulo di gusci di organismi dal guscio siliceo (SiO2 ); usata dagli uomini primitivi per fare le punte delle lance (anche se la selce può avere origine chimica). In questa categoria rientrano persino le fosforiti, ottenute perlopiù…da guano degli uccelli!

Il re assoluto delle rocce sedimentarie organogene è però il carbone, vista la sua enorme importanza economica. La sua origine è legata alla decomposizione di grandi foreste che, dopo essere state sepolte da altri sedimenti, hanno iniziato il processo diagenetico.

Rocce piroclastiche

Le rocce piroclastiche sono un ponte tra le rocce sedimentarie e quelle vulcaniche. La loro origine è legata alle eruzioni vulcaniche: le ceneri, i lapilli e i brandelli di lava una volta atterrati al suolo iniziano ad accumularsi. Potenzialmente questi accumuli possono dar vita a depositi piroclastici (come i tufi), la cui distribuzione è legata alla vicinanza di un vulcano e il loro spessore solitamente diminuisce all’aumentare della distanza dal cratere.

Perché le rocce sedimentarie sono a strati?

Per capire l’origine della stratificazione dobbiamo fare un passo indietro. Vi ricordate come si formano le rocce sedimentarie clastiche?

Una volta giunti alla foce del fiume, i sedimenti erosi dalle montagne si depositano in acqua, dando inizio a quel lento processo attraverso il quale diventano roccia. I granelli vengono distribuiti sul fondale marino grazie alle correnti e, poiché l’apporto da monte è più o meno continuo, questi verranno seppelliti da altri giunti in un secondo momento, tendendo a stratificarsi.

Ecco spiegato come mai le rocce sedimentarie, nella maggior parte dei casi, sono caratterizzate da una stratificazione, come una torta a più piani! Questo principio è conosciuto come Legge della sovrapposizione ed è stato enunciato da Stenone nella seconda metà del ‘600.

Questo principio potrà sembrare oggi banale e scontato ma fornisce uno strumento di datazione relativa delle rocce per cui in una successione di rocce sedimentarie ogni strato è più antico dello strato soprastante e più recente di quello sottostante.