Il record geologico conservato in una sequenza di rocce sedimentarie silicoclastiche

Fig. 1 - Localizzazione area.

Le rocce sedimentarie silicoclastiche si formano in tutto il mondo, e in tutte le condizioni climatiche, in fiumi, estuari, piane tidali, delta, spiagge, piattaforme e pendii continentali, bacini oceanici profondi, deserti e regioni glaciali.  Questo tipo di rocce sedimentarie ha la distribuzione più ampia di tutte le altre rocce sedimentarie e contiene molte informazioni sulla regione sorgente del sedimento (provenienza), sul clima e sull'ambiente di deposizione. Il rilievo necessario per causare erosione e trasporto di sedimento e per creare gli ambienti deposizionali è intimamente collegato ai processi della tettonica  a placche. La composizione, le tessiture e le strutture delle rocce sedimentarie silicoclastiche possono quindi permettere di intravedere qualcosa di questi antichi processi tettonici. Prendiamo qui un breve riassunto del record geologico conservato in una spessa sequenza di rocce sedimentarie silicoclastiche mesozoiche che affiorano nel Capitol Reef National Parck, Utah.

Durante il tardo Triassico, la costa occidentale del Nord America era il sito di un arco vulcanico localizzato approssimativamente dove si trova oggi la California (Fig. 1).  Ad est di questo arco vulcanico c'era un bacino di retroarco che riceveva sedimento dall'arco e dalle aree sollevate ad est. Il sistema di drenaggio era orientato verso nord, dove il bacino scaricava in mare. Questo bacino è stato l'ambiente di deposizione della Chinle Formation (Triassico superiore), una delle formazioni affioranti nella piega monoclinale lunga 160 km nel Capitol Reef National Park (Fig. 2). 

Fig. 2 - affioramento delle unità geologiche: Moenkopi Formation (Mk, Triassico Inferiore); Chinle Formation (C, tardo Triassico), formata da Shinarump Conglomerate (S); Monitor Butte Member (M); Petrified Forest Member (P); Owl Rock Member (O); al di sopra Wingate Sandstone (W).
Capitol Reef National Parck, Utah.

Queste rocce conservano il record geologico di convergenza di placche, orogenesi, vulcanismo, subsidenza del bacino di retroarco e, infine, dei cambiamenti climatici causati dal riposizionamento globale delle placche tettoniche. Le rocce sedimentarie affioranti in questa parete sono, dal basso verso l'alto, la Moenkopi Formation (Mk, Triassico Inferiore), la Chinle Formation (C, tardo Triassico), che è formata da Shinarump Conglomerate (S), il Monitor Butte Member (M), di colore verde, il Petrified Forest Member (P) e l'Owl Rock Member (O). La Wingate Sandstone (W), dall'inizio del Giurassico, si trova sulla cima della parete.

La Chinle Formation ricopre in discordanza la Moenkopi Formation (tardo Triassico, Fig. 3) e la sua base è evidenziata dalla presenza del Shinarump Conglomerate, ricco di quarzo. Questo conglomerato riempie valli erose dentro le rocce sottostanti ed è quindi di spessore variabile (0-27 m). La deposizione del conglomerato avvenne quando l'incisione della valle fu fermata dalla risalita del livello di base regionale. Con il continuo sollevamento del livello di base, i fiumi scorrevano più lentamente e si potevano formare laghi e paludi in cui si depositò l'argillite grigio-verde di Monitor Butte. Quest'unità contiene molta bentonite formata dall'alterazione chimica della cenere vulcanica. Il Monitor Butte Member, quindi, registra la nascita dell'arco vulcanico a ovest (Fig. 1). Il colore di quest'unità è dovuto al suo contenuto di materia organica che mantiene il ferro ridotto. 

Fig. 3 - arenarie feldspatiche rosso-brune di Moenkopi (Triassico inferiore) e peliti in contatto discordante con il sovrastante Shinarump Conglomerate (terdo Triassico),
Capitol Reef National Park, Utah.

Quest'argillite passa verso l'alto al Petrified Forest Member di colore lavanda, costituito da arenarie fluviali e peliti di piana fluviale inondabile che contiene molta bentonite. Questa è la stessa unità in cui sono conservati gli alberi pietrificati del Painted Desert National Park, Arizona (Fig. 4). I fossili di questa unità indicano un clima tropicale umido. Il Petrified Forest Member passa gradualmente verso l'alto nell'Owl Rock Member, che è costituito da alternanze di arenarie, peliti e calacri lacustri legate a fluttuazioni climatiche. 

Fig. 4 - albero fossile silicizzato nella pelite ricca
di cenere vulcanica.

Sopra alla Chinle Formation si trova il deposito eolico della Wingate Sandstone (Giurassico inferiore), in cui le grandi stratificazioni incrociate, formate dalla migrazione di dune, registrano un importante cambio climatico. Misure paleomagnetiche indicano che questa regione si trovava tra i 15° e 18° di latitudine nord durante la deposizione della Chinle Formation. Il clima tropicale umido legato a questa posizione geografica spiega i depositi fluviali e le piante fossili della Chinle Formation. Nel Giurassico, invece, il movimento della placca del Nord America verso nord, verso latitudini dove i deserti sono comuni (da 20° a 30°), spiega i depositi eolici della Wingate Formation.

Fonte

Klein C., Philpotts A.R., 2018 - Mineralogia e petrografia. Zanichelli Ed.