La stratigrafia sequenziale è un'importante materia di sintesi per tutta la geologia del sedimentario, che a partire dagli anni 1970 costituisce la più recente e radicale innovazione nei metodi di analisi di facies e di analisi stratigrafica. Questa disciplina infatti spiega l'evoluzione e l'architettura dei bacini sedimentari basandosi essenzialmente sulle variazioni relative del livello marino e sugli eventi tettonici che i bacini stessi hanno subito nel corso del tempo geologico. Per questo scopo si utilizzano le geometrie deposizionali dei depositi e le superfici di discordanza come guida, integrando nell'interpretazione dati biostratigrafici, paleoecologici e sedimentologici, sia di affioramento che di sottosuolo (sismica a riflessione e dati di pozzo). Questa disciplina ha quindi il pregio di trattare i bacini sedimentari da un punto di vista olistico, come sistemi dinamici studiati nella loro genesi e nel loro sviluppo.
D'altro canto questo tipo di approccio, per essere applicato correttamente, richiede una notevole mole di dati da fonti diverse e a scale diverse, e un elevato livello di integrazione multidisciplinare. Esige inoltre flessibilità nella scelta dei modelli interpretativi che, al di là dell'applicazione dei concetti generali e dell'ottimizzazione delle procedure tecniche, sono difficilmente standardizzabili..
Origine e sviluppo dell'approccio sequenziale La stratigrafia sequenziale è strettamente connessa al concetto di "unconformity", una superficie in corrispondenza della quale si ha una interruzione nel trend deposizionale e che rappresenta una lacuna temporale significativa, spesso accompagnata da una discordanza geometrica tra gli strati sovrastanti e quelli sottostanti. L'interpretazione di tali superfici fu concettualizzata per la prima volta nel XVIII secolo da James Hutton e integrata nella sua visione ciclica (sorprendentemente moderna per l'epoca) della storia della Terra, in cui i sedimenti sono soggetti a ripetuti processi di:. deposizione sollevamento e deformazione ad opera delle forze endogene terrestri erosione e rideposizione. Hutton fu anche il primo a intuire l'importanza delle variazioni degli apporti sedimentari e dell'interazione tra apporto di sedimenti continentali e processi marini nel determinare la migrazione dei sistemi deposizionali costieri verso mare o verso terra: questa intuizione fu successivamente accolta e portata avanti con ulteriori evidenze geologiche da Charles Lyell, nella prima metà del 1800 L'opera fondamentale di Lyell: Principles of Geology, uscita in tre volumi fra il 1830 e il 1833, utilizzava il metodo di indagine di Hutton per sostenere, in base anche a ulteriori evidenze geologiche, che i processi fisici, chimici e biologici ordinari presenti attualmente in natura spiegano pienamente i fenomeni geologici del passato, e che tali processi non sono variati in tipologia e magnitudine dal passato geologico all'attuale (Uniformitarismo, contrapposto al Catastrofismo ancora diffusamente sostenuto a quei tempi). L'opera di Lyell in campo geologico ebbe una notevole influenza sul giovane Charles Darwin. (Encyclopaedia Britannica ). La storia della ricerca in questo campo, per il secolo XIX e la prima parte del secolo XX, vede lo sviluppo graduale del collegamento fra la dinamica trasgressivo - regressiva marina e le variazioni del livello di base, e l'evoluzione concettuale di quello che sarà successivamente definito come accommodation space ("spazio disponibile per la sedimentazione").. Su questo tema, si può ricordare tra gli autori Joseph Barrell (1869-1919), un geologo americano che per primo suggerì un collegamento sistematico tra le fasi di erosione e di sedimentazione presenti entro il record sedimentario e le variazioni del livello di base, secondo un'interazione di tipo ciclico su differenti ordini di scala temporale e di magnitudine.. In questo lasso di tempo, le unconformity furono considerate un valido strumento di correlazione in campo stratigrafico per la definizione dell'evoluzione geologica della Terra. Permaneva tuttavia l'incertezza sull'origine di queste superfici, di chiara origine erosiva: in diversi casi sussisteva il dubbio se fossero dovute a sollevamento tettonico piuttosto che ad abbassamento del livello del mare (eustatismo),.Sia un sollevamento di origine tettonica, sia un abbassamento del livello marino causano un aumento dell'erosione, in quanto entrambi inducono un abbassamento relativo del livello di base. In entrambi i casi, aree prima sommerse vengono ad essere in esposizione subaerea e le acque superficiali tendono a erodere il territorio per adeguare il profilo topografico al nuovo livello di base. Quest'ultimo evento causa un aumento della pendenza topografica, che a sua volta risulta in un aumento di velocità delle correnti e in generale di energia del mezzo, e quindi in un ulteriore incremento dei processi erosivi, per un processo di retroazione positiva. e su questa tematica si focalizzarono gli sviluppi successivi della ricerca.
La stratigrafia sequenziale ha iniziato a costituire una disciplina autonoma a partire dai tardi anni 1940, con il lavoro fondamentale di Lawrence Sloss et al. (1949),. che definì il termine "sequenza" come unità stratigrafica delimitata da superfici di discordanza (unconformity) a grande scala (da regionale a continentale). Nei lavori successivi, Sloss e i suoi collaboratori svilupparono l'interpretazione delle unconformity come episodi di erosione e mancata sedimentazione dovuti a estesi fenomeni orogenici di sollevamento tettonico.
Sul finire degli anni 1950 e nei primi anni 1960, i lavori successivi di Harry E. Wheeler. e collaboratori introdussero un nuovo modello di sequenza in cui i parametri fondamentali erano il regime degli apporti sedimentari e l'innalzamento e l'abbassamento del livello di base dell'erosione. Questi studi evidenziarono due elementi principali: le unconformity riconosciute da Wheeler erano prevalentemente di magnitudine ed estensione inferiori rispetto a quelle determinate da Sloss; le unconformity che delimitano le sequenze di Wheeler, in generale, sono evidenti e facilmente riconoscibili ai margini dei bacini sedimentari e in direzione perpendicolare ai margini stessi, ove sono sottolineate da discordanze angolari prevalentemente subaeree, mentre non lo sono più nelle parti depocentrali dei bacini, ove le unità stratigrafiche sono sostanzialmente concordanti.
A seguito di queste diverse interpretazioni, si sviluppò un doppio filone di ricerca. Da un lato le unconformity di magnitudine maggiore (continentale) portarono Sloss ad elaborare il concetto di "ciclo tettonico". Dall'altro lato, il metodo di Wheeler portò alla distinzione di sequenze di ordine minore, spesso con difficoltà di definizione e di nomenclatura dovute alla concordanza delle unità stratigrafiche nella parte centrale dei bacini e in direzione parallela ai margini continentali. Questa duplice accezione di sequenza, con approccio e interpretazione distinti, è proseguita fino ai primi anni 1970..
La stratigrafia sequenziale si è sviluppata in tutte le sue implicazioni a partire dagli anni settanta-ottanta del XX secolo, prendendo le mosse da indagini geologiche stratigrafiche maturate nell'ambito delle ricerche petrolifere della compagnia Exxon (una delle cosiddette "sette sorelle"). Tali ricerche, condotte da Peter Vail e collaboratori (per la maggior parte ex-studenti e allievi di L. Sloss), sono basate su una mole di dati di sottosuolo: pozzi per idrocarburi (log, carotaggi, dati biostratigrafici e paleoambientali), registrazioni digitali della sismica a riflessione, integrati a loro volta con dati di affioramento...
La stratigrafia sequenziale, nella sua accezione moderna, divide le successioni stratigrafiche di un bacino in sequenze deposizionali, utilizzando principalmente le superfici di discordanza (unconformity) per individuare ciascuna sequenza. Quindi una sequenza deposizionale è compresa tra due successivi episodi di abbassamento relativo del livello marino (o del livello di base). All'interno delle singole sequenze vengono riconosciute, a loro volta, diverse unità stratigrafiche di rango inferiore, dette systems tract, in base all'architettura interna dei corpi sedimentari: geometrie di progradazione sono messe in relazione con fasi di decremento (regressione) del livello marino, mentre geometrie di aggradazione e retrogradazione sono associate a fasi di incremento (trasgressione) del livello del mare. .Per quanto esposto, la terminologia relativa a questa disciplina è essenzialmente in inglese e la maggior parte dei termini tecnici non ha un corrispettivo in italiano: gli autori italiani li utilizzano normalmente in inglese anche in articoli scientifici redatti in italiano (oppure, in qualche caso, vengono "coniati" anglicismi chiaramente modellati sul termine inglese, decisamente inaccettabili sul piano linguistico). Perciò, in questa sede, è inevitabile utilizzare i termini originali, anche allo scopo di consentire al lettore una maggiore accessibilità alla letteratura scientifico-tecnica relativa, per eventuali approfondimenti. Per maggiore chiarezza, quando possibile, vengono indicati termini italiani di significato equivalente. I principi della stratigrafia sequenziale sono in gran parte indipendenti dal tipo di contesto ambientale instauratosi in un determinato bacino sedimentario, anche se i sedimenti silicoclastici, su margini continentali di tipo passivo sono utilizzati normalmente per esemplificare i concetti di base; tuttavia, questa disciplina si estende a contesti strutturali più complessi, con tettonica di tipo compressionale, e a sedimenti carbonatici e misti, scenari che presentano peculiarità e scostamenti rispetto al modello "standard"..
Lo sviluppo di questa disciplina ha rappresentato un vero e proprio spartiacque nell'approccio allo studio della stratigrafia, che ha influenzato fortemente tutti i successivi sviluppi in questo campo, costituendo una cesura netta rispetto agli studi tradizionali che privilegiavano un approccio formazionale di tipo litostratigrafico. Una sequenza deposizionale è infatti definita da un punto di vista genetico (variazioni del livello marino, subsidenza, tettonica) e non litostratigrafico, e può comprendere diverse formazioni geologiche sia verticalmente sia lateralmente (anche nell'ambito delle sue suddivisioni di ordine inferiore, i cosiddetti systems tract)..
L'unità stratigrafica corrispondente alla sequenza deposizionale, delimitata da due unconformity, si definisce sintema. Il sintema può essere definito a varie scale ed eventualmente, se necessario, gerarchizzato (subsintemi, di ordine inferiore, e supersintemi, di ordine superiore)..
Concetti fondamentali e terminologia
Limiti di sequenza (sequence boundary) Sono le superfici più significative: si tratta di discordanze angolari di tipo erosivo presenti sul margine del bacino, che, verso il centro del bacino, sono correlabili a superfici geometricamente concordanti (correlative conformity). Queste superfici si formano a seguito di una brusca caduta del livello del mare, che lascia esposta all'erosione subaerea gran parte della piattaforma continentale. Questi limiti di sequenza sono generalmente caratterizzati da lacune stratigrafiche più o meno accentuate. Una sequenza deposizionale è compresa tra due sequence boundary..
Unità di Systems tract