I materiali della Terra solida Alfonso Bosellini I materiali della Terra solida

Capitolo 8 La Terra deformata: faglie, pieghe, orogenesi Lezione 19 Comportamento reologico delle rocce

8.1 Le deformazioni delle rocce Nelle pareti delle montagne ci sono rocce stratificate, spesso con strati inclinati, ondulati e contorti.

8.1 Le deformazioni delle rocce Questi strati sedimentari, che spesso contengono fossili marini, si formarono sul fondo del mare. Poiché ora si trovano a quote molto elevate, essi devono essere stati sollevati fino a quelle altezze. La reologia è una branca della fisica che studia l’origine, la natura e le caratteristiche di deformazione dei corpi sotto l’azione di forze esterne.

8.1 Le deformazioni delle rocce Il sollevamento e la concomitante deformazione sono fenomeni successivi alla formazione delle rocce. La deformazione e il sollevamento possono seguire l’evento formativo di decine o centinaia di milioni di anni.

Di ogni affioramento è necessario conoscere la giacitura: 8.2 Giacitura delle rocce Solitamente solo limitate porzioni di rocce, dette affioramenti, sono esposte in superficie. Studiando gli affioramenti i geologi possono ricostruire l’andamento generale degli strati e dei corpi rocciosi, quindi la struttura geologica di una zona. Di ogni affioramento è necessario conoscere la giacitura: la giacitura è la disposizione nello spazio di una massa rocciosa relativamente omogenea o dei singoli strati che costituiscono un affioramento.

8.2 Giacitura delle rocce Uno strato roccioso è assimilabile a un piano nello spazio, per il quale sono identificabili: direzione è l’angolo, misurato in senso orario, che la retta orizzontale risultante dalla intersezione del piano dello strato con il piano orizzontale forma con la direzione del nord;

8.2 Giacitura delle rocce Uno strato roccioso è assimilabile a un piano nello spazio, per il quale sono identificabili: inclinazione è l’angolo, misurato su un piano verticale, che la superficie di stratificazione forma col piano orizzontale;

che indica verso quale punto dell’orizzonte la superficie è inclinata; 8.2 Giacitura delle rocce Uno strato roccioso è assimilabile a un piano nello spazio, per il quale sono identificabili: Lo strato in figura, ad esempio, ha direzione 330°, inclinazione 50°, immersione 60° E. immersione è la linea di massima pendenza, perpendicolare alla direzione, che indica verso quale punto dell’orizzonte la superficie è inclinata; è definita da un angolo orizzontale, misurato dal nord in senso orario.

8.2 Giacitura delle rocce La direzione, l’inclinazione e l’immersione sono parametri rilevabili con una bussola da geologo.

8.2 Giacitura delle rocce La direzione, l’inclinazione e l’immersione sono parametri rilevabili con una bussola da geologo.

8.3 Come si deformano le rocce Se si applica a un corpo una forza deformante e non si supera un certo valore, definito limite elastico, il corpo riprende la forma originaria, quando la forza cessa: il corpo ha un comportamento elastico.

8.3 Come si deformano le rocce Se la forza applicata supera il valore del limite elastico, la deformazione diventa permanente: il corpo ha un comportamento plastico.

8.3 Come si deformano le rocce L’applicazione di una forza può comportare anche la rottura di un corpo.

8.3 Come si deformano le rocce Le rocce fragili (come il vetro) si fratturano senza mostrare alcuna plasticità; le rocce duttili (come l’argilla) si fratturano solo dopo una considerevole deformazione plastica.

le argilliti, le marne e i gessi 8.4 Fattori che influenzano le deformazioni delle rocce La natura e la composizione delle rocce influenza il loro comportamento: i graniti, le arenarie e i calcari hanno un comportamento marcatamente fragile; le argilliti, le marne e i gessi hanno un comportamento tipicamente plastico.

Ogni roccia si comporta diversamente, in modo rigido o plastico, 8.4 Fattori che influenzano le deformazioni delle rocce Ogni roccia si comporta diversamente, in modo rigido o plastico, a seconda della profondità in cui si trova: in prossimità della superficie tende con più facilità a fratturarsi; in profondità tende a deformarsi plasticamente. Con l’aumentare della profondità aumentano sia la temperatura sia la pressione litostatica, cioè la pressione esercitata su una porzione di roccia dal peso delle rocce soprastanti.

Sia la pressione, sia la temperatura, sia la presenza di acqua 8.4 Fattori che influenzano le deformazioni delle rocce Sia la pressione, sia la temperatura, sia la presenza di acqua favoriscono il comportamento plastico delle rocce.

8.4 Fattori che influenzano le deformazioni delle rocce Anche il fattore tempo influenza il comportamento dei corpi sottoposti a forze deformanti. Quando le forze agiscono per tempi brevi, i corpi mostrano un comportamento rigido e fragile. Quando le forze agiscono regolarmente per tempi lunghi, i corpi mostrano un comportamento fluido e plastico.

8.5 Movimenti regionali della crosta terrestre Periodicamente la Terra è interessata da movimenti in blocco, indicati col termine epirogenesi, senza deformazione delle rocce. Il Serapeo di Pozzuoli è un esempio di sollevamenti e abbassamenti del suolo, testimoniati dai segni dell’immersione lasciati da organismi litodomi sulle colonne del tempio romano.

8.5 Movimenti regionali della crosta terrestre Il lento e graduale abbassamento del substrato roccioso su cui si depositano i sedimenti prende il nome di subsidenza. La costa adriatica tra Ravenna e Venezia, in particolare la zona del delta del Po, è soggetta a subsidenza. La subsidenza della costa tra Venezia e Ravenna (circa 4 mm all’anno) è dovuta in parte a cause naturali, quali la dinamica crostale e il costipamento dei materiali alluvionali. Intervengono però anche cause artificiali, quali l’estrazione di metano da livelli poco profondi e l’emungimento di acqua per uso industriale.

8.6 Il principio dell’isostasia Il termine isostasia o equilibrio isostatico indica l’ideale condizione di equilibrio gravitazionale che determina, in accordo con la densità delle rocce, le quote cui si ergono le varie parti di continenti e oceani. I corpi galleggiano sull’acqua mantenendosi in equilibrio idrostatico: quanto più alta è la parte che emerge, tanto più essi affondano nell’acqua. Il galleggiamento, una vera e propria spinta verticale, è dovuto al fatto che il volume dell’oggetto che si trova sott’acqua è più leggero dell’equivalente volume di acqua spostata.

8.6 Il principio dell’isostasia Allo stesso modo, la crosta «galleggia» sul mantello più denso in equilibrio isostatico con esso. La nascita di una catena montuosa determina un notevole ispessimento della crosta e la formazione di radici profonde; quando la catena viene spianata dall’erosione, il limite inferiore delle radici si alza per compensazione isostatica.

8.6 Il principio dell’isostasia L’isostasia è documentata da un esperimento fornitoci dalla natura stessa. Ghiacciaio Crosta Mantello Durante l’ultima glaciazione molti territori ad alte latitudini furono ricoperti da una coltre di ghiaccio e la crosta si depresse per l’enorme carico. Quando ritornò il clima caldo il ghiaccio mano a mano si sciolse e la crosta cominciò a sollevarsi per ritornare in equilibrio isostatico.