Tettonica e Stratigrafia Elementi di geologia stratigrafia e geologia strutturale A.S. 2007-08 Prof. Augusto Festino

Deformazione delle Rocce

La Deformazione delle Rocce Le rocce, sottoposte a sforzi (generati da processi attivi all’interno della terra), possono deformarsi in maniera: .Elastica (fragile)  Fratturazione .Plastica  Piegamenti .Elastoplastica  Condizioni intermedie

Fattori che influenzano il tipo di deformazione in una roccia 1. Natura della roccia 2. Pressione litostatica (rocce sovrastanti) 3. Temperatura 4. Presenza di fluidi circolanti 5. Velocità dello sforzo applicato A basse Pressioni e Temperature, le rocce tendono a deformarsi elasticamente, ad alte P e T tendono a deformarsi plasticamente

Fattori che influenzano il tipo di deformazione in una roccia La variazione di questi fattori determina il formarsi di una faglia o una piega

Le Faglie Per FAGLIA si intende una frattura nella roccia con spostamento relativo delle parti (a destra e a sinistra della frattura) La superficie lungo cui si verifica il taglio è chiamata Piano di Faglia. L’entità dello spostamento è detta Rigetto. Se il Piano di faglia è inclinato, i due blocchi si distinguono in Tetto (quello che guarda verso il basso) e Letto (quello che guarda verso l’alto) Le faglie possono avere dimensioni molto diverse (da pochi centimetri ad alcuni kilometri) Le faglie sono associate a deformazioni fragili che portano a rottura

Faglie a piccola scala Fig. 10.2 Tom Bean

Tipi di Faglie Faglia Diretta: Ha il Tetto ribassato rispetto al Letto e testimonia una distensione del tratto di crosta. Faglia Inversa: Ha il Letto ribassato rispetto al Tetto e testimonia una compressione del tratto di crosta Faglia Trascorrente: Ha il piano di rottura verticale ma il movimento delle parti è orizzontale (lungo il piano) Faglia verticale: ha il piano di rottura verticale ed il movimento è verticale

Classificazione delle Faglie Tetto hanging wall Letto footwall cross section

Classificazione delle Faglie Tetto hanging wall Letto footwall cross section

Faglie dirette (Normal Fault) Tetto hanging wall Letto footwall cross section

Faglie Inverse (Reverse Fault) Tetto hanging wall Letto footwall cross section

Fig. 10.22

Faglia Diretta

Faglia Inversa

Strike-slip Fault Faglia Trascorrente Fig. 10.21 Gudmundar E. Sigvaldason Fig. 10.21

Faglia Trascorrente Sinistra Left-lateral Strike Slip Fault

Faglia trascorrente destra Right-lateral Strike Slip Fault map view

Compressione Azione di forze uguali e opposte che agiscono l’una contro l’altra Generano Faglie INVERSE

Tensione (Distensione) Azione di forze uguali e opposte che agiscono allontanandosi l’una dall’altra Generano Faglie DIRETTE

Sforzi tettonici e deformazioni risultanti

Fosse Tettoniche Una associazione di faglie dirette costituita da due sistemi paralleli di faglie con interposta una parte di crosta ribassata, prende il nome di Graben o Fossa Tettonica Più Graben paralleli possono essere separati da Pilastri Tettonici (Horst) L’espressione morfologica di una Fossa Tettonica prende il nome di Rift Valley (Africa Orientale, Valle del Reno, Dorsali Oceaniche)

Rift Valley formata per distensione Fig. 10.25

Wildrose Graben, Southern California

NASA/TSADO/Tom Stack Fig. 10.26

Le Pieghe Sono deformazioni continue che si verificano nelle rocce quando assumono un comportamento plastico (rocce tenere, ben stratificate, ad alta T) Si dividono in: Anticlinali: Hanno la convessità verso l’alto Sinclinali: Hanno la convessità verso il basso Ampiezza, raggio di curvatura e lunghezza delle pieghe possono essere molto variabili.

Deformazione duttile (plastica) La deformazione è permanente e non si annulla quando lo sforzo applicato viene rimosso

Anticlinali e Sinclinali Fig. 10.9

Anticlinale Axial plane Bill Evarts Fig. 10.11

Pieghe a piccola scala Fig. 10.1 Phil Dombrowski

Sinclinale rovesciata Fig. 10.13 Geological Survey of Israel

Sovrascorrimenti e Falde Spinte laterali nella crosta terrestre intense e prolungate, possono determinare rovesciamenti di pieghe e/o accavallamenti di faglie inverse. In tal caso si parla di Sovrascorrimento. Se il sovrascorrimento interessa intere regioni (da decine a centinaia di kilometri), si parla di falde o coltri di ricoprimento, accavallate l’una sull’altra. I terreni sovrascorsi sono detti alloctoni, quelli rimasti in sede sono detti autoctoni. L’erosione può creare finestre o scogli tettonici (klippen)

Sovrascorrimento Fig. 10.23

French Thrust, Wyoming Mississippian Limestone Cretaceous Shale Kurt N. Coonstenius

Definizioni Stratigrafia: disciplina che fornisce gli strumenti per ricostruire le giaciture originali delle rocce e l’ordine in cui si sono formate nel tempo Tettonica: disciplina che studia le deformazioni che si possono manifestare nel tempo in una successione di rocce Entrambe servono a ricostruire le forme tridimensionali dei corpi rocciosi (originarie o acquisite), i loro rapporti reciproci e l’ordine temporale di formazione

Formazione Geologica Corpo roccioso avente natura litologica uniforme, distinto dai corpi circostanti, riferito ad uno specifico ambiente di formazione. Pur esistendo Formazioni Ignee e Formazioni Metamorfiche, di solito ci si riferisce a Formazioni Sedimentarie Una formazione di rocce sedimentarie può apparire massiva oppure stratificata.

Formazione sedimentaria stratificata Tom Bean/DRK

Dall’analisi delle formazioni geologiche sedimentarie è quasi sempre possibile risalire all’ambiente di formazione delle stesse.

Principali Ambienti Sedimentari Fig. 7.5

Principi di stratigrafia Si applicano per stabilire: - se una roccia ha subito spostamenti e/o deformazioni dal momento della sua formazione - l’ordine temporale di formazione di rocce diverse affiancate

Principi di stratigrafia Principio di orizzontalità originaria I sedimenti si depositano, di regola, in strati orizzontali Principio di sovrapposizione stratigrafica Ogni strato è più antico dello strato soprastante e più recente di quello sottostante Principio di intersezione Rocce o faglie che tagliano altre rocce sono più giovani di quelle

Principi di Orizzontalità e Sovrapposizione Rocce giovani Rocce Antiche Fig. 9.3b Jim Steinberg/Photo Researchers

Principi di orizzontalità originaria e sovrapposizione Fig. 9.3a

Trasgressioni: Regressioni e Ingressioni La sequenza A si forma durante l’abbassamento del livello del mare (regressione)

La sequenza B si è formata durante l’innalzamento del livello del mare (ingressione)

Gli strati a contatto in corrispondenza della lacuna possono Lacune e Discordanze Interruzioni nella continuità della sedimentazione (ad es. per provvisoria emersione ed erosione) creano delle lacune stratigrafiche. Gli strati a contatto in corrispondenza della lacuna possono Essere paralleli  Discordanza semplice Non essere paralleli (ad es. per una deformazione intervenuta nel frattempo negli strati inferiori)  Discordanza angolare. Non stratificati (solitamente quelli sottostanti)  Nonconformity

Formazione di una discordanza semplice Sedimentazione degli strati A-D sotto il livello del mare Fig. 9.6

Sollevamento ed esposizione di D all’erosione Fig. 9.6

L’erosione continuata rimuove D ed espone C Fig. 9.6

Abbassamento (subsidenza) e sedimentazione di E su C Discordanza: Superficie di erosione sepolta Fig. 9.6

Formazione di una Discordanza Semplice Fig. 9.6

Formazione di una discordanza angolare Sedimentazione degli strati A-D sotto il livello del mare Fig. 9.8

Deformazione ed Erosione durante il sollevamento delle montagne Fig. 9.8

La superificie di erosione taglia le rocce deformate Fig. 9.8

Subsidenza e susseguente deposizione con seppellimento della superifice di erosione Discordanza Angolare Fig. 9.8

Formazione di una discordanza angolare (angular unconformity) Fig. 9.8

La grande discordanza angolare del Gran Canyon Fig. 9.7 Geoscience Features Picture Libraryc

Nonconformity in the Grand Canyon

Nonconformity in the Grand Canyon Arenaria (~550 milioni di anni ) Scisti (~1700 milioni di anni)

Ciclo di Hutton Formazione di rocce Deformazione di rocce Erosione di rocce Formazione di nuove rocce che ricoprono la superficie di erosione

FINE