Gli evaporati sono un tipo di roccia sedimentaria che si forma attraverso l'evaporazione dell'acqua, lasciandola disciolta minerali e sali. Questi rocce tipicamente sono costituiti da minerali come salgemma (salgemma), gesso, anidritee vari sali di potassio. Le evaporazioni sono spesso associate ad ambienti aridi o semiaridi dove il tasso di evaporazione supera il tasso di precipitazione.
Definizione e caratteristiche:
Gli evaporati sono caratterizzati dalla loro composizione minerale, che è dominata dai minerali dell'evaporite. Alcuni minerali comuni dell'evaporite includono:
- Salgemma (salgemma): Il cloruro di sodio (NaCl) è il componente principale dell'salgemma. Forma cristalli cubici e si trova comunemente in letti massicci o come strati cristallini all'interno di sequenze sedimentarie.
- Gesso: Composto da solfato di calcio diidrato (CaSO4·2H2O), il gesso si forma spesso come cristalli piatti e traslucidi o come materiale massiccio a grana fine.
- Anidrite: Questo minerale è composto da solfato di calcio (CaSO4) e manca di molecole d'acqua rispetto al gesso. L'anidrite può essere trovata in varie forme cristalline e il suo colore può variare dal bianco al blu.
- Sali di potassio: Anche i sali contenenti potassio, come la silvite (cloruro di potassio) e la carnallite (un cloruro complesso), sono comuni nell'evaporite depositi.
Gli evaporati mostrano spesso strutture sedimentarie distintive, inclusi pseudomorfi nodulari o cristallini, strati e, in alcuni casi, "cuscini di sale" o diapiri, che sono strutture formate dal movimento verso l'alto del sale a causa del suo comportamento plastico sotto pressione.
Processo di formazione:
La formazione degli evaporati è strettamente legata al processo di evaporazione. In ambienti aridi o semi-aridi, corpi idrici come laghi o mari poco profondi possono presentare tassi di evaporazione elevati rispetto all’ingresso di acqua dolce attraverso le precipitazioni o l’afflusso dai fiumi. Man mano che l'acqua evapora, i minerali e i sali disciolti diventano sempre più concentrati. Alla fine, la soluzione diventa sovrasatura, portando alla precipitazione dei minerali e alla formazione di depositi di evaporite.
La sequenza della precipitazione minerale segue spesso uno schema specifico noto come sequenza evaporitica. In questa sequenza, precipitano prima i minerali meno solubili come il gesso e l’anidrite, seguiti da minerali più solubili come l’alite.
Importanza in geologia:
Gli evaporati sono di grande importanza in geologia per diversi motivi:
- Risorse economiche: Molti depositi evaporitici contengono minerali e sali preziosi che sono economicamente importanti. Il salgemma e la potassa, ad esempio, sono risorse vitali in vari settori, tra cui quello chimico, agricolo e di trasformazione alimentare.
- Indicatori paleoambientali: La presenza di evaporiti nella documentazione geologica fornisce informazioni sulle condizioni climatiche passate. La loro presenza indica periodi di aridità o significativa evaporazione nella storia della Terra.
- Processi geologici: Gli evaporati svolgono un ruolo nei processi geologici come la formazione dei diapiri, che possono influenzare gli strati rocciosi sovrastanti e contribuire allo sviluppo di alcune caratteristiche strutturali nella crosta terrestre.
- Esplorazione di petrolio e gas: I depositi di evaporazione possono influenzare la distribuzione e la migrazione dei fluidi nel sottosuolo terrestre, influenzando l’esplorazione e l’estrazione di petrolio e gas.
Comprendere la formazione e le caratteristiche delle evaporiti è essenziale per i geologi per interpretare le condizioni ambientali del passato ed esplorare potenziali risorse economiche.
Contenuti
Tipi di evaporati
Gli evaporati comprendono una varietà di composizioni minerali e diversi tipi di evaporati si formano a seconda della combinazione specifica di minerali presenti. Ecco alcuni tipi comuni di evaporati in base alla loro composizione minerale:
- Salgemma (salgemma): L'halite è uno dei tipi di evaporati più diffusi ed è costituito principalmente da cloruro di sodio (NaCl). Spesso forma letti massicci, saline e strati in sequenze sedimentarie.
- Gesso: Il gesso è un altro minerale comune dell'evaporite, composto da solfato di calcio diidrato (CaSO4·2H2O). Può formarsi come cristalli piatti e traslucidi o come un materiale massiccio a grana fine. Il gesso è spesso associato ad ambienti sedimentari che subiscono una parziale evaporazione.
- Anidrite: L'anidrite è un minerale solfato di calcio (CaSO4) privo di molecole d'acqua rispetto al gesso. Si forma in ambienti dove l'evaporazione continua oltre il punto di precipitazione del gesso. L'anidrite può presentarsi come noduli, strati o letti massicci.
- Sali di potassio: La potassa si riferisce ai sali contenenti potassio e diversi minerali rientrano in questa categoria. La silvite, ad esempio, è un minerale di cloruro di potassio che si trova comunemente nei depositi di evaporite. La carnallite è un altro minerale di potassio, costituito da un cloruro complesso.
- Nitro: Il nitro, o nitratina, è un minerale composto da nitrato di sodio (NaNO3). Si può formare in ambienti aridi dove i nitrati si accumulano attraverso l'evaporazione dell'acqua contenente sali nitrati disciolti.
- Seggiolone: Trona è un minerale di carbonato di sodio (Na3(CO3)(HCO3)·2H2O) che si forma spesso in laghi salini e alcalini. È economicamente significativo come fonte di carbonato di sodio, che viene utilizzato in vari processi industriali.
- Borati: Alcuni depositi di evaporite contengono minerali di borato, come ad esempio borace (borato di sodio decaidrato, Na2B4O7·10H2O) e ulexite (borato di sodio e calcio idrato, NaCaB5O6(OH)6·5H2O). Questi minerali possono precipitare in ambienti con alte concentrazioni di boronico.
- Epsomite (sale di Epsom): L'epsomite è un minerale solfato di magnesio idrato (MgSO4·7H2O) che può formarsi nei laghi salini e nelle spiagge attraverso l'evaporazione dell'acqua ricca di magnesio.
I tipi specifici di evaporiti che si formano in una determinata posizione dipendono da fattori quali la composizione iniziale dell'acqua, la velocità di evaporazione e le condizioni geologiche e climatiche locali. I depositi di evaporazione sono diversi e hanno importanti implicazioni per varie industrie e studi geologici.
Ambienti di formazione dell'evaporite
Gli evaporatori si formano tipicamente in ambienti in cui il tasso di evaporazione supera il tasso di ingresso dell'acqua, portando alla concentrazione e alla precipitazione dei minerali disciolti. I seguenti sono ambienti comuni in cui possono formarsi evaporiti:
- Laghi salini:
- I laghi salini, soprattutto quelli nelle regioni aride o semiaride, sono ambienti favorevoli alla formazione di evaporite. Man mano che l'acqua di questi laghi evapora, la concentrazione dei sali disciolti aumenta, portando alla precipitazione di vari minerali evaporitici come salgemma, gesso e sali di potassio.
- Spiagge:
- Le spiagge sono aree pianeggianti e aride che possono subire inondazioni periodiche e successiva evaporazione. Quando l'acqua evapora dalla superficie della playa, i minerali disciolti si concentrano, formando depositi di evaporite. Le spiagge sono spesso associate alla formazione di salgemma e altri sali.
- Sabkha:
- I Sabkha sono aree costiere basse soggette all'influenza delle maree. In questi ambienti, l’acqua di mare può infiltrarsi in depressioni poco profonde e, man mano che l’acqua evapora, i minerali vengono lasciati indietro. Gesso e salgemma sono evaporati comuni trovati nei sabkha.
- Bacini del deserto:
- I bacini desertici interni, dove il drenaggio è limitato e i tassi di evaporazione sono elevati, favoriscono la formazione di evaporiti. Questi bacini possono contenere laghi o stagni effimeri che subiscono cicli di riempimento ed essiccamento, che portano alla precipitazione dei sali.
- Chiuse le vie marittime:
- Le vie marittime chiuse sono corpi d'acqua con un collegamento limitato con l'oceano aperto. Quando l'acqua in queste vie marine viene isolata e l'evaporazione supera l'afflusso, i minerali dell'evaporite possono precipitare. Il Mediterraneo e il Mar Rosso sono esempi di regioni in cui si sono formate evaporiti in vie marittime chiuse.
- Evaporazione sotterranea:
- I minerali evaporati possono formarsi anche in ambienti sotterranei dove le acque sotterranee ricche di minerali disciolti salgono in superficie ed evaporano. Questo processo può portare alla formazione di depositi evaporitici in grotte o altri ambienti sotterranei.
- Pentole saline:
- Le vasche saline sono depressioni superficiali e temporanee che possono accumulare sali attraverso l'evaporazione dell'acqua stagnante. Questi ambienti sono comuni nelle regioni aride e contribuiscono alla formazione di vari minerali evaporitici.
- Bacini di evaporazione profonda:
- Alcuni evaporati possono formarsi in bacini profondi dove il tasso di evaporazione è significativo. Questi bacini possono includere grandi specchi d'acqua, come antichi mari o laghi, dove la concentrazione di minerali disciolti avviene per periodi prolungati.
Comprendere le condizioni specifiche e i fattori ambientali di questi ambienti è cruciale per interpretare la storia geologica dei depositi evaporitici e per identificare potenziali risorse economiche. Le formazioni di evaporiti forniscono preziose informazioni sui climi passati e sui processi geologici in diverse regioni della Terra.
Minerali negli evaporati
Gli evaporati lo sono rocce sedimentarie che si formano attraverso la precipitazione di minerali da soluzioni concentrate per evaporazione dell'acqua. Vari minerali possono essere trovati negli evaporiti, a seconda di fattori quali la composizione dell'acqua originale, la velocità di evaporazione e le condizioni geologiche locali. Ecco alcuni minerali comuni presenti negli evaporiti:
- Salgemma (salgemma):
- Formula chimica: NaCl (cloruro di sodio)
- caratteristiche: Forma cristalli cubici, spesso presenti in letti massicci o come strati cristallini.
- Gesso:
- Formula chimica: CaSO₄·2H₂O (solfato di calcio diidrato)
- caratteristiche: Può formare cristalli piatti e traslucidi o presentarsi come materiale massiccio a grana fine. È comunemente associato ad ambienti sottoposti ad evaporazione parziale.
- Anidrite:
- Formula chimica: CaSO₄ (solfato di calcio)
- caratteristiche: Manca di molecole d'acqua rispetto al gesso. L'anidrite può presentarsi in varie forme e colori cristallini, dal bianco al blu.
- Sylvite:
- Formula chimica: KCl (cloruro di potassio)
- caratteristiche: Un sale contenente potassio che è un componente comune dei depositi evaporitici. Si trova spesso in associazione con l'halite.
- Carnallite:
- Formula chimica: KMgCl₃·6H₂O (cloruro di potassio e magnesio esaidrato)
- caratteristiche: Un minerale cloruro complesso contenente potassio e magnesio. Si trova spesso nei depositi evaporitici, soprattutto quelli ricchi di sali di potassio.
- Nitro (nitratina):
- Formula chimica: NaNO₃ (nitrato di sodio)
- caratteristiche: Si forma in ambienti aridi dove i nitrati si accumulano attraverso l'evaporazione dell'acqua contenente sali nitrati disciolti.
- Borace:
- Formula chimica: Na₂B₄O₇·10H₂O (borato di sodio decaidrato)
- caratteristiche: Un minerale borato che può formarsi nei depositi evaporitici. È economicamente significativo e ha varie applicazioni industriali.
- Seggiolone:
- Formula chimica: Na₃(CO₃)(HCO₃)·2H₂O (carbonato di sodio/bicarbonato diidrato)
- caratteristiche: Comune nei laghi alcalini e salini. Trona è una fonte di carbonato di sodio utilizzato nei processi industriali.
- Epsomite (sale di Epsom):
- Formula chimica: MgSO₄·7H₂O (solfato di magnesio eptaidrato)
- caratteristiche: Solfato di magnesio idrato che si forma nei laghi salini e nelle spiagge attraverso l'evaporazione dell'acqua ricca di magnesio.
- Polialite:
- Formula chimica: K₂Ca₂Mg(SO₄)₄·2H₂O (potassio calcio magnesio solfato diidrato)
- caratteristiche: Contiene potassio, calcio e magnesio. Si trova comunemente nei depositi evaporitici.
Questi minerali spesso precipitano in sequenze distinte, note come sequenza evaporite, con la formazione di minerali meno solubili come gesso e anidrite, seguiti da minerali più solubili come salgemma e sali di potassio. La composizione minerale specifica degli evaporiti fornisce preziose informazioni sulle condizioni ambientali e sui processi geologici che si sono verificati durante la loro formazione.
Processi geologici coinvolti
La formazione di evaporiti coinvolge diversi processi geologici, guidati principalmente dall'evaporazione dell'acqua da vari ambienti. Ecco i principali processi geologici associati alla formazione di evaporiti:
- Evaporazione dell'acqua:
- Gli evaporati si formano quando l'acqua evapora da una soluzione, lasciando dietro di sé minerali disciolti. Questo processo è fondamentale negli ambienti aridi o semi-aridi dove il tasso di evaporazione supera il tasso di ingresso dell'acqua.
- Concentrazione di minerali disciolti:
- Man mano che l'acqua evapora, la concentrazione dei minerali disciolti nell'acqua rimanente aumenta. Questa concentrazione si verifica perché le molecole d'acqua vengono perse attraverso l'evaporazione, mentre i minerali rimangono.
- Punto di saturazione:
- Alla fine, la concentrazione dei minerali disciolti nell’acqua raggiunge un punto in cui la soluzione diventa sovrasatura. Ciò significa che l'acqua non può più trattenere minerali disciolti, con conseguente precipitazione di questi minerali.
- Sequenza di evaporazione:
- Il processo di formazione dell'evaporite spesso segue una sequenza di precipitazione minerale, nota come sequenza evaporitica. I minerali meno solubili come il gesso e l'anidrite tendono a precipitare per primi, seguiti da minerali più solubili come l'alite. Questa sequenza è influenzata dal cambiamento della solubilità dei minerali man mano che l'acqua evapora.
- Strutture nodulari e stratificate:
- Gli evaporati mostrano comunemente strutture sedimentarie distintive, comprese formazioni nodulari o stratificate. I noduli possono formarsi a seguito della precipitazione periodica dei minerali, creando strutture arrotondate all'interno del deposito evaporitico.
- Crepe da essiccazione:
- Man mano che l'acqua continua ad evaporare, il sedimento può subire un essiccamento, portando alla formazione di crepe negli strati sedimentari. Le crepe da essiccazione sono caratteristiche comuni nei depositi di evaporite e possono fornire informazioni sulle condizioni di essiccazione durante la loro formazione.
- Diapirismo salino:
- In alcuni casi, soprattutto negli ambienti sotterranei, gli strati salini possono subire deformazioni plastiche dovute alla pressione, determinando il movimento verso l'alto di masse saline sotto forma di diapiri. Questo processo, noto come diapirismo salino, può influenzare gli strati rocciosi sovrastanti e contribuire alla complessità strutturale dei bacini sedimentari.
- Compattazione e litificazione:
- Una volta che i minerali dell'evaporite sono precipitati e accumulati, il successivo seppellimento da parte di ulteriori sedimenti può portare alla compattazione e alla litificazione, trasformando il sedimento sciolto in roccia solida.
- Deformazione strutturale:
- Gli evaporati possono essere soggetti a vari processi di deformazione strutturale su scale temporali geologiche. Ciò include piegature, faglie e altri processi tettonici che possono influenzare la distribuzione e la geometria dei depositi di evaporite.
- Deposizione ciclica:
- Alcune formazioni evaporitiche sono associate alla deposizione ciclica, dove periodi alternati di evaporazione e immissione di acqua dolce creano strati ripetitivi di minerali evaporitici e altre rocce sedimentarie.
Comprendere questi processi geologici è fondamentale per interpretare la storia dei depositi evaporitici, ricostruire le condizioni ambientali passate e identificare potenziali risorse economiche all'interno di queste formazioni. Gli evaporati sono preziosi archivi della storia geologica della Terra e dei cambiamenti climatici.
Importanza economica
Gli evaporati hanno un'importanza economica significativa a causa della presenza di preziosi minerali e sali in queste formazioni. Gli usi economici degli evaporati si estendono a vari settori, rendendoli importanti risorse naturali. Ecco alcuni aspetti chiave dell’importanza economica degli evaporiti:
- Produzione di sale:
- L'halite (salgemma) è un componente importante di molti depositi di evaporite. È una risorsa cruciale per la produzione di sale, che trova applicazione nella lavorazione alimentare, nella produzione chimica, nel trattamento delle acque e nello sbrinamento delle strade durante l'inverno.
- Estrazione di potassio:
- I depositi di evaporazione spesso contengono sali di potassio come silvite e carnallite. La potassa è un fertilizzante agricolo vitale, poiché fornisce potassio, un nutriente essenziale per la crescita delle piante. L’estrazione mineraria e l’estrazione di potassio dagli evaporiti contribuiscono in modo significativo all’agricoltura globale.
- Gesso per materiali da costruzione:
- Il gesso, un altro minerale comune di evaporite, è ampiamente utilizzato nel settore delle costruzioni. È un componente chiave nella produzione di intonaco, cartongesso e cemento. I prodotti a base di gesso contribuiscono alla costruzione di edifici, infrastrutture e vari elementi architettonici.
- Industria chimica:
- Gli evaporati sono una fonte di vari composti chimici. Ad esempio, il carbonato di sodio e il bicarbonato di sodio ottenuti da trona o il nitrato di sodio da nitro trovano applicazioni nell'industria chimica per la produzione di detergenti, vetro e altri prodotti chimici.
- Minerali borati per usi industriali:
- I minerali di borato presenti in alcuni depositi di evaporite, come il borace, hanno diverse applicazioni industriali. I borati sono utilizzati nella produzione di fibra di vetro, ceramica, detergenti e ritardanti di fiamma.
- Esplorazione di petrolio e gas:
- I depositi di evaporazione possono influenzare l’esplorazione di petrolio e gas. La presenza di evaporiti può creare intrappolamenti strutturali e influenzare la migrazione degli idrocarburi. Comprendere la geologia delle regioni contenenti evaporite è essenziale per il successo dell'esplorazione in queste aree.
- Estrazione di altri minerali:
- Alcuni depositi di evaporite contengono minerali economicamente preziosi oltre al sale e al potassio. Ad esempio, i depositi possono includere sali di magnesio, litioe altri minerali speciali, che hanno applicazioni in vari settori.
- Industria della desalinizzazione:
- L’industria della desalinizzazione si basa sull’estrazione del sale dall’acqua salata. Gli evaporati, ricchi di sale, possono essere una potenziale fonte per la produzione di sale utilizzato nei processi di dissalazione.
- Trattamento ambientale e delle acque:
- Gli evaporati possono svolgere un ruolo nella gestione ambientale e nel trattamento delle acque. Il gesso, ad esempio, viene utilizzato per trattare i terreni colpiti da condizioni sodiche, migliorandone la struttura e la fertilità.
- Studi sul paleoclima:
- I depositi evaporitici forniscono anche preziose informazioni per gli studi paleoclimatici. L’esame della composizione e della struttura delle antiche evaporiti può fornire informazioni sulle condizioni climatiche passate e sui cambiamenti ambientali.
In sintesi, gli evaporiti non sono solo archivi geologici essenziali ma anche preziose risorse naturali che contribuiscono in modo significativo a varie industrie, all’agricoltura e allo sviluppo delle infrastrutture. L’importanza economica degli evaporiti sottolinea la necessità di una gestione ed esplorazione sostenibile di queste formazioni geologiche.
Casi di studio: famosi depositi di evaporazione
- Bacino del Permiano (Stati Uniti):
- Il bacino del Permiano, situato nel Texas occidentale e nel New Mexico sud-orientale, contiene estesi depositi di evaporite, comprese spesse sequenze di sale (salgemma) e gesso. L'occhiolino Doline, che si sono formati a causa della dissoluzione degli strati di sale, sono caratteristiche notevoli in questa regione.
- Bacino di Qaidam (Cina):
- Il bacino del Qaidam, situato nella parte nord-orientale dell'altopiano tibetano, è noto per le sue vaste distese saline e depositi evaporitici. È uno dei laghi salini più grandi della Cina ed è un'importante fonte di produzione di sale.
- Bacino del paradosso (Stati Uniti):
- Il bacino del Paradox, che si estende su parti del Colorado, dello Utah, del Nuovo Messico e dell'Arizona, è famoso per i suoi depositi di evaporite dei periodi Pennsylvaniano e Permiano. L'aspetto paradossale è la convivenza dei ricchi uranio depositi all'interno degli evaporiti.
- Bacino dello Zechstein (Europa):
- Il bacino dello Zechstein in Europa, in particolare in Germania e Polonia, contiene spessi strati di evaporiti del tardo Permiano. Questo bacino è rinomato per i suoi giacimenti di sali di potassio, tra cui silvite e carnallite.
Formazioni insolite di evaporazione:
- Deserto di Atacama (Cile):
- Il deserto di Atacama è uno dei luoghi più aridi della Terra e presenta vaste distese saline conosciute come salar. Il Salar de Atacama, in particolare, contiene depositi di evaporite ricchi di litio, che lo rendono una fonte significativa per la produzione di litio.
- Depressione di Danakil (Etiopia):
- La depressione della Dancalia è un ambiente estremo noto per le sue alte temperature e l'attività vulcanica. Ospita formazioni evaporitiche uniche, tra cui vaste e colorate saline depositi minerali. La Tripla Giunzione di Afar, dove si incontrano tre placche tettoniche, contribuisce all'attività geologica della regione.
- Mar Morto (Giordania e Israele):
- Il Mar Morto è un lago ipersalino che confina con Giordania e Israele. È uno dei corpi idrici più salati del mondo ed è famoso per i suoi depositi di evaporite unici, inclusi spessi strati di salgemma e minerali come la carnallite. Il contenuto di sale è così elevato che le persone possono galleggiare senza sforzo in superficie.
- Campo da golf Devil's (California, USA):
- Situata in Valle della Morte Parco Nazionale, il campo da golf del diavolo è un'insolita salina con cristalli di sale di salgemma esposti. La superficie salata è così aspra e tagliente che si dice sia una sfida per il golf, da qui il nome.
- Struttura Richat (Mauritania):
- La struttura Richat, conosciuta anche come "Occhio del Sahara", è un'importante formazione geologica caratterizzata da una grande struttura circolare. Sebbene non sia principalmente una formazione evaporitica, presenta anelli concentrici di rocce sedimentarie, inclusi alcuni strati evaporitici, che contribuiscono al suo aspetto unico.
Questi casi di studio e le insolite formazioni di evaporite evidenziano i diversi contesti geologici in cui si possono trovare le evaporiti e le straordinarie caratteristiche che possono creare. Ciascuno di questi luoghi offre approfondimenti sulla storia geologica e sulle condizioni ambientali che hanno modellato queste formazioni nel tempo.
