Sedimentazione
La sedimentazione può essere descritta in termini di afflusso di sedimenti in un’area deposizionale (cioè fornitura di sedimenti), o in termini di tassi di sedimentazione. L’apporto di sedimenti e i tassi di sedimentazione sono due parametri distinti, la cui relazione è mediata dall’energia degli agenti di trasporto che distribuiscono i sedimenti nel bacino. Per esempio, un’alta fornitura di sedimenti non si traduce necessariamente in alti tassi di sedimentazione, poiché il sedimento può bypassare le aree ad alta energia e accumularsi in aree a bassa energia dove l’agente di trasporto non è in grado di spostare l’intero carico di sedimenti. Pertanto, dato il fatto che il flusso di energia ambientale può limitare l’accumulo di sedimenti, il descrittore di “sedimentazione” che è rilevante per la formazione di modelli di impilamento stratale è il tasso di sedimentazione piuttosto che la fornitura di sedimenti. Anche senza considerare il ruolo del flusso di energia ambientale, i calcoli volumetrici in condizioni teoriche di aumento relativo costante del livello del mare e di fornitura costante di sedimenti indicano che i modelli di accatastamento stratale possono ancora cambiare da progradazione a retrogradazione, a causa di una diminuzione dei tassi di sedimentazione, poiché i sedimenti sono sparsi su aree più ampie durante la progradazione (cioè il processo di autoretrattamento di Muto e Steel, 2002). Questo illustra ulteriormente il punto che il tasso di sedimentazione sulla linea di riva, piuttosto che la fornitura di sedimenti, è la variabile rilevante nella formazione dei modelli di impilamento che definiscono i tratti di sistema. La differenza tra la fornitura di sedimenti e il tasso di sedimentazione è ancora più evidente nel mondo reale, dove le variazioni dell’energia degli agenti di trasporto giocano un ruolo importante nei modelli di dispersione e nei tassi di accumulo dei sedimenti in ogni particolare luogo all’interno di un bacino. Sia l’apporto di sedimenti che il flusso di energia fluttuano su varie scale temporali, dando luogo a tassi di sedimentazione altamente variabili che tendono a diminuire con l’aumentare della scala di osservazione, poiché più iati sono incorporati all’interno delle sezioni misurate (Miall, 2015). Questo è sempre più evidente verso i margini del bacino, che sono più suscettibili di bypass e/o erosione dei sedimenti. A qualsiasi scala di osservazione, l’equilibrio tra i tassi di accomodamento e di sedimentazione può cambiare lungo un litorale, con la conseguente deposizione coeva di diversi tratti di sistemi lungo lo strike, e la formazione di confini diacroni dei tratti di sistemi (ad esempio Catuneanu et al, 1998a; Posamentier e Allen, 1999; Catuneanu, 2006; Csato e Catuneanu, 2014).
Il tasso di sedimentazione in ogni luogo specifico è controllato da tutti i fattori che modificano l’apporto di sedimenti e l’energia degli agenti di trasporto dei sedimenti, tra cui la sistemazione (subsidenza ± eustatismo), il clima, il sollevamento dell’area sorgente e i processi autogeni che influenzano il modello di distribuzione dei sedimenti all’interno del bacino (Fig. 23.10). La fornitura di sedimenti extrabasinali (ad esempio nel caso di ambienti siliciclastici) è indipendente dalla sistemazione, mentre la fornitura di sedimenti intrabasinali (ad esempio nel caso di carbonati ed evaporiti) dipende in parte dalla sistemazione. Tuttavia, indipendentemente dall’ambiente deposizionale e dall’origine dei sedimenti, i tassi di accomodamento e di sedimentazione possono essere misurati indipendentemente l’uno dall’altro (cioè creazione o consumo di spazio), e la loro interazione negli ambienti costieri controlla le traiettorie della linea di riva e i modelli “convenzionali” associati di impilamento degli strati.
La distinzione tra sistemazione e sedimentazione come controlli separati sull’architettura stratigrafica è più significativa in ambienti controllati a valle, dove i modelli di accatastamento stratigrafico si riferiscono alle traiettorie della linea di riva (Fig. 23.10). Questa distinzione è critica in ambienti costieri, dove l’interazione di accomodamento e sedimentazione controlla la traiettoria della linea di riva. Lungo la linea di costa, i cambiamenti nell’accomodamento sono misurati dagli spostamenti relativi nell’elevazione delle rollover clinoformi subaeree (cioè upstepping vs downstepping), mentre la sedimentazione è quantificata dai tassi di accumulo dei sedimenti (cioè i cambiamenti nell’elevazione del livello del mare e della superficie deposizionale, rispettivamente, rispetto a un orizzonte di riferimento; Fig. 23.12). In qualsiasi luogo, i tassi di accomodamento e di sedimentazione sono tipicamente diversi. Per esempio, un aumento del livello relativo del mare in un ambiente costiero è quantificato dall’aumento relativo dell’elevazione della linea di riva, mentre, allo stesso tempo, la quantità di accumulo di sedimenti dipende dall’equilibrio locale tra la fornitura di sedimenti e il flusso di energia ambientale.
La separazione tra alloggio e sedimentazione diventa meno significativa lontano dalla linea di riva, sia in direzione ascendente che discendente. All’interno delle aree controllate a valle, la linea di riva rimane il riferimento per la formazione di schemi di accatastamento convenzionali e tratti di sistemi associati. Nelle aree che sono al di là dell’influenza delle traiettorie della linea di riva, la sedimentazione diventa il controllo dominante sull’architettura stratigrafica, con o senza il contributo dei cambiamenti nella sistemazione. Tali aree includono impostazioni continentali controllate a monte (per esempio Shanley e McCabe, 1994; Boyd et al., 2000; Catuneanu e Bowker, 2001; Catuneanu e Elango, 2001; Leckie et al., 2004) e impostazioni di acque profonde controllate dal tettonismo locale (per esempio Fiduk et al., 1999). In questi contesti, i cicli di aggradazione e degradazione generano sequenze deposizionali con una tempistica vincolata dai controlli locali sulla sedimentazione. Per esempio, la sedimentazione in acque profonde può, in particolari circostanze (es. inclinazione tettonica, tettonica salina), essere indipendente dalle traiettorie della linea di riva e dalla quantità di alloggi disponibili. In questi casi, i processi di aggradazione e degradazione riflettono gli aggiustamenti del profilo di equilibrio del fondo marino in risposta ai controlli locali che modificano l’equilibrio tra l’energia e il carico di sedimenti delle correnti di acque profonde, indipendentemente dalla quantità di alloggi disponibili sopra il fondo marino. La relazione tra la fornitura di sedimenti e il flusso di energia è spiegata dal concetto di livello di base, che controlla i processi di aggradazione e degradazione in tutti i contesti deposizionali, dalla scala sedimentologica a quella stratigrafica.