I carbonati e le evaporiti possono essere equivalenti laterali sia in ambienti stressati sia nei bacini evaporitici. La ricostruzione delle relazioni tra evaporiti e depositi di piattaforma carbonatica, includenti biocostruzioni o build-ups stromatolitici, è ancora problematica. La verifica della continuità laterale, dalle aree prossimali a quelle distali, così come il sincronismo nella deposizione tra carbonati ed evaporiti richiede l’uso combinato di diversi approcci. La continuità laterale tra unità carbonatiche ed evaporitiche, osservata in affioramento o nelle registrazioni sismiche, può essere considerata una prova della loro equivalenza. Sedimenti carbonatici ed evaporatici possono essere associati lateralmente e verticalmente come risultato di variazioni idrologiche (piovosità, apporti fluviali, ecc.) e nel
grado di connessione con il mare aperto. Si può quindi sviluppare una successione di depositi che registra l’evoluzione da condizioni marine normali ad evaporitiche. Queste successioni spesso producono l’accumulo di grandi quantità di sali; come per esempio lo Zechstein dell’Europa centrale e nord-occidentale (Tucker, 1991; Kiersnowski et al., 1995; Strohmenger et al., 1996), il Messiniano del Mediterraneo (Esteban, 1979; Rouchy, 1982; Decima et al., 1988; Rouchy & Saint-Martin, 1992; Esteban et al., 1996), il Carbonifero-Permiano dell’Arcipelago Artico del Canada (Davies, 1977) e l’Eocene dei Pirenei (Busquets et al., 1985; Rosell & Pueyo, 1997).
Le relazioni spazio-temporali di questi depositi possono essere ricavate anche dalle relazioni geometriche tra i corpi sedimentari, anche se è difficoltoso ricostruire gli ambienti deposizionali con le sole relazioni geometriche (Orszag-Sperber et al., 2001).
Bellanca et al. (2001) con uno studio integrato basato sulla biostratigrafia, ciclostratigrafia e composizione degli isotopi stabili del carbonio hanno dimostrato che lo sviluppo delle condizioni ipersaline messiniane sono avvenute diacronalmente nei diversi sub-bacini della Sicilia.
L’associazione sedimentaria di carbonati ed evaporiti è presente anche sui continenti. Quì i carbonati si depositano in aree marginali rispetto alle evaporiti, in laghi effimeri e in laghi salati perenni. Nei laghi effimeri, la sedimentazione carbonatica è connessa a fasi climatiche di allagamento. Esempi tipici sono i laghi salini quaternari dell’Altopiano Andino dove biocostruzioni algali si sviluppavano sui paleoslop e paleoterrazzi lacustri durante i periodi di livello alto delle acque, mentre le evaporiti si depositavano nelle aree centrali del bacino durante i periodi secchi (Rouchy et al., 1996). I carbonati possono essere anche connessi ad influssi di acque profonde in bacini periferici ed essere coevi alla deposizione evaporitica nei laghi effimeri (Carmona et al., 2000).
Evaporiti e piattaforme carbonatiche
Le piattaforme carbonatiche includono diverse morfologie di depositi: vere piattaforme, rampe, barriere, banchi, ecc. Le biocostruzioni (scogliere, buildups algali e microbialitici) e i relativi grani scheletrici, ooliti, intraclastici, sono considerate depositi di piattaforma carbonatica.
Poichè le comunità recifali a coralli non tollerano salinità significativamente più alte di quelle delle acque marine normali, l’associazione di queste biocostruzioni con evaporiti implica che la loro deposizione sia separata nello spazio o nel tempo.
A differenza delle scogliere a coralli, i buildups microbialitici possono formarsi in ambienti molto differenti, da salini a ipersalini. Le microbioaliti possono tollerare ampie variazioni dei parametri fisico-chimici delle acque (salinità, contenuto in ossigeno, temperatura). Comunità microbiche continuano a svilupparsi anche quando la salinità supera il livello di saturazione del gesso, anche se lo sviluppo dei grandi accumuli microbialitici generalmente avviene a bassa salinità, come ad Hamelin Pool, Shark Bay, Australia (Logan et al., 1970; Playford & Cockbain, 1976). I mounds microbialitici del Complesso Terminale Messiniano del Mediterraneo (Rouchy & Saint Martin, 1992; Esteban et al., 1996), del Miocene Medio del Mar Rosso (Monty et al., 1987) o dell’Eocene superiore dei Pirenei meridionali (Busquets et al., 1985), possono essere interpretati come degli analoghi geologici di questi buildups microbialitici, formati in condizioni ristrette o durante le prime fasi di incremento della salinità. I mounds microbialitici del passato geologico contenenti ancora una fauna marina, come gli attuali depositi di Shark Bay, rappresenterebbero le prime fasi di aumento della salinità durante la restrizione di un bacino prima della deposizione evaporitica.
Negli antichi ambienti marini, in base alla paleogeografia, possono essere distinte due tipi di relazioni tra carbonati ed evaporiti:
(1) bacini semiristretti, orlati da piattaforme carbonatiche;
(2) bacini evaporitici e lagune, posti dietro i margini carbonatici che li separano dal mare aperto (Tucker, 1991; Warren, 1991; James & Kendall, 1992).
Bacini semiristretti
Un classico esempio di bacino semiristretto è rappresentato dal Mediterraneo durante il Messiniano. Le connessioni con il mare aperto oscillavano in risposta alle fluttuazioni del livello oceanico globale e rappresentavano il principale meccanismo di controllo della precipitazione evaporitica. Sequenze evaporitiche molto spesse si depositano nell’area centrale come conseguenza della restrizione delle connessioni con il mare aperto. Le piattaforme carbonatiche e le biocostruzioni a coralli, in questo caso, predatano le evaporiti, che aggradano e progressivamente coprono in onlap i margini bacinali e le piattaforme carbonatiche. Queste ultime mostrano spesso evidenze di esposizione subaerea durante la deposizione evaporitica, che avveniva in acqua bassa ai piedi dei pendii dei margini delle piattaforme stesse. I rapporti stratigrafici tra margini carbonatici ed evaporiti riflettono le fasi di livello marino basso con deposizione evaporitica seguite da condizioni di stazionamento alto e sviluppo di piattaforme carbonatiche.
Bacini evaporitici e lagune
Il secondo tipo di relazione tra piattaforme carbonatiche ed evaporati riguarda i settori evaporitici che si sviluppano dietro i margini o barriere carbonatiche. In questi contesti ambientali la restrizione con il mare aperto, causata dai margini carbonatici, insieme a condizioni climatiche aride può causare precipitazione carbonatica ed evaporitica in svariati sub-ambienti: lagune, laghi di acque soprassature, piane fangose ed aree sopratidali.
Spesso la deposizione evaporitica in aree lagunari è innescata dall’abbassamento del livello marino che isola gli ambienti a circolazione ristretta dal mare aperto. Durante tali periodi di stazionamento basso, le barriere carbonatiche possono essere erose e carsificate (Purser, 1985; Warren, 1991; Orszag-Sperber et al., 2001; Rouchy et al., 2001; Sarg, 2001). Le evaporiti possono formarsi anche in stagni o piane sopratidali all’interno di reef mentre la scogliera prograda verso il mare, come avviene attualmente nel Golfo Persico (Butler et al., 1982). In questo caso i carbonati si formano simultaneamente a piccoli depositi evaporitici.