Carte e Sezioni Geologiche

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di Siena Centro di GeoTecnologie

Carte e Sezioni Geologiche

Paolo Conti

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Carte e Sezioni Geologiche

Paolo Conti

CGT Centro di GeoTecnologie, Università degli Studi di Siena

San Giovanni Valdarno, Italy

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' CGT Centro di Geotecnologie dell Universit degli Studi di Siena via Vetri Vecchi, 34

52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Italy

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Edizione: Febbraio 2008

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Università di Siena Carte e Sezioni Geologiche

Sommario 3

Sommario

1 Introduzione. . . 5

2 Lettura e interpretazione delle carte geologiche . . . 9

2.1 Elementi di una carta geologica . . . 9

2.2 Superfici geologiche e forma degli affioramenti. . . . 12

2.2.1 Tipi di superfici geologiche . . . . 12

2.2.2 Forma degli affioramenti, inclinazione e topografia. . . . 12

2.2.3 Spessore reale e spessore apparente . . . . 15

2.2.4 Stratimetria . . . . 18

2.2.5 Superfici non piane . . . . 19

2.3 Misure di strutture geologiche . . . . 19

2.4 Rappresentazione di superfici geologiche mediante curve di livello. . . 20

2.5 Inclinazione reale e inclinazione apparente . . . . 24

3 Faglie . . . . 27

3.1 Faglie nelle carte geologiche . . . . 27

3.2 Determinare il rigetto e lo spostamento lungo una faglia . . . . 28

4 Pieghe . . . . 33

4.1 Riconoscimento di pieghe . . . . 33

4.2 Sovrapposizione di pieghe e faglie . . . . 34

4.3 Pieghe in carta e in proiezione stereografica . . . . 34

4.3.1 Pieghe cilindriche e pieghe coniche . . . . 36

4.3.2 Angolo di apertura e piano assiale . . . . 38

4.3.3 Geometria delle pieghe . . . . 39

4.3.4 Orientazione di pieghe . . . . 41

4.3.5 Asse, piano assiale e misure di strato. . . . 41

5 Sezioni geologiche . . . . 47

5.1 Introduzione. . . . 47

5.2 Scegliere l’orientazione della sezione . . . . 47

5.3 Fasi di realizzazione di una sezione geologica . . . . 48

5.4 Trasferire informazioni dalla carta alla sezione geologica . . . . 49

5.4.1 Sezioni geologiche ortogonali alla direzione degli strati, superfici planari . . . . 49

5.4.1.1 Costruzione con curve di livello . . . . 49

5.4.1.2 Proiezione di misure . . . . 54

5.4.1.3 Proiezione di contatti . . . . 55

5.4.2 Sezioni geologiche oblique alla direzione degli strati, solo superfici planari . . . . 55

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4 Sommario

5.4.3 Sezioni in pieghe con asse orizzontale, asse ortogonale rispetto alla

sezione geologica . . . . 58

5.4.4 Sezioni in pieghe con asse orizzontale, asse obliquo rispetto alla sezione geologica . . . . 62

5.4.5 Sezioni in pieghe con asse inclinato . . . . 63

6 Depositi quaternari e intrusioni. . . . 67

6.1 Depositi quaternari . . . . 67

6.2 Intrusioni. . . . 68

7 Bibliografia . . . . 71

APPENDICI . . . . 73

A Funzioni trigonometriche . . . . 75

B Superfici geologiche da dati di sottosuolo e puntuali . . . . 77

B.1 Superfici geologiche da dati di sottosuolo . . . . 77

B.2 Contatti geologici da informazioni puntuali . . . . 77

C Variazione della scala verticale . . . . 81

D Metodi geometrici di costruzione di pieghe . . . . 83

D.1 Metodo degli archi di cerchio . . . . 83

D.2 Metodo delle bisettrici . . . . 85

E Costruzione di profili geologici . . . . 89

F Strutture lineari . . . . 93

F.1 Tipi di strutture lineari . . . . 93

F.2 Intersezione tra piani. . . . 93

G Determinare il rigetto di una faglia . . . . 95

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1 Introduzione 5

1 Introduzione

Queste dispense illustrano varie tecniche per la lettura e l’interpretazione di carte geologiche e per la realizzazione di sezioni geologiche. Particolare attenzione è posta nella discussione degli aspetti geometrici della rappresentazione geologica cartograﬁca necessari per la costruzione di sezioni geologiche e per la risoluzione di altri problemi geologici particolari.

Una discussione dettagliata dei vari tipi di strutture geologiche non rientra tra i fini di queste dispense, di conseguenza verrà assunto che lo studente abbia familiarità con le varie strutture geologiche originate da processi sedimentari (contatti stratigrafici, discordanze, ecc.), magmati- ci (intrusioni, strutture vulcaniche, filoni, ecc.) e tettonici (pieghe, faglie, scistosità, lineazioni, piani assiali, anticlinali, sinclinali, antiformi, sinformi, ecc.).

Viene inoltre assunto che lo studente conosca gli aspetti fondamentali della rappresentazione cartografica (scala, isoipse, ecc.), che sia in possesso delle basi per la lettura delle carte topografiche, quali il riconoscimento di valli, zone montuose, principali forme del rilievo e che sia in grado di realizzare profili topografici. Per affrontare gli argomenti del Capitolo 4.3 è necessario conoscere i metodi di realizzazione delle proiezioni stereografiche.

Lettura carte e sezioni geologiche?

La realizzazione di sezioni geologiche è illustrata solo nel Capitolo 5 di queste dispense: perché è necessario conoscere quanto riportato nei capitoli precedenti prima di potere costruire una sezione geologica?

Realizzare una sezione geologica implica trasferire le informazioni presenti nella carta geologica sulla sezione geologica. Le informazioni presenti sulla carta che sono di importanza per la costruzione di una sezione geologica sono le misure di giacitura degli strati, misure degli assi delle pieghe, posizione delle cerniere delle pieghe, posizione dei piani assiali di pieghe, punti di intersezione tra contatti stratigraﬁci e contatti tettonici, ecc. .

Trasferire queste informazioni dalla carta alla sezione è la parte più difﬁcile nella costruzione di una sezione geologica. Per fare questo vi sono alcune regole geometriche da seguire che saranno illustrate in queste dispense, ma la cui applicazione dipende da (Figura 5-5):

• tipo di struttura geologica presente in carta (solo strati planari oppure strutture a pieghe);

• orientazione della sezione geologica rispetto alla direzione degli strati o rispetto all’asse delle pieghe (sezione ortogonale oppure obliqua rispetto all’asse delle pieghe).

• inclinazione dell’asse delle pieghe (pieghe con asse orizzontale o inclinato).

La difﬁcoltà che esiste nella realizzazione di una sezione geologica deriva proprio da questo: la sezione ge- ologica serve per rappresentare in due dimensioni una struttura geologica presente in carta, per costruire una sezione ci sono delle regole da seguire, ma per sapere quali regole seguire è necessario conoscere quali sono le strutture geologiche presenti in carta !!!

Per superare questa apparente difﬁcoltà per realizzare una sezione geologica è necessario proce- dere in questo modo:

1. Inizialmente è fondamentale un’analisi accurata della carta geologica (lettura della carta) sta- bilendo:

i) se in carta sono presenti solo strutture geologiche planari (contatti stratigraﬁci, contatti tettonici, faglie, sovrascorrimenti, ecc.);

ii) se in carta sono presenti delle pieghe con asse orizzontale;

iii) se in carta sono presenti pieghe con asse inclinato;

iv) se la sezione geologica è ortogonale oppure obliqua rispetto alla direzione degli strati;

v) se la sezione geologica è ortogonale oppure obliqua rispetto all’asse delle pieghe.

Questa analisi è basata solamente sull’analisi dell’andamento dei contatti in carta, cioè dal loro andamento rispetto alle isoipse. In questa fase bisogna accuratamente considerare tutte

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6 1 Introduzione

le informazioni fornite con la carta (legenda, simbologia usata, schemi tettonici e stratigraﬁ- ci, ecc.);.

2. Stabilito quali strutture sono presenti in carta si passa alla costruzione vera e propria della sezione, costruendo il profilo topografico e riportando sulla sezione le misure presenti in carta, la posizione delle cerniere delle pieghe, la posizione dei piani assiali di pieghe, punti di intersezione tra contatti stratigrafici e contatti tettonici, ecc. .

Se si è correttamente riconosciuto quali sono le strutture presenti in carta è facile riportare le misure sulla sezione in quanto sicuramente si ricade in uno dei seguenti cinque casi (Figura 5-5):

i) se sono presenti in carta solo strutture planari e la sezione è ortogonale rispetto alla dire- zione degli strati (Figura 5-3a) le misure vanno riportate sulla sezione parallelamente alla loro direzione, con la loro inclinazione (inclinazione reale) e alla quota che hanno in carta. La procedura per realizzare una sezione in questo caso è illustrata nel Capitolo 5.4.1 a pag. 49.

ii) se sono presenti in carta solo strutture planari e la sezione è obliqua rispetto alla direzione degli strati (Figura 5-3b) le misure vanno riportate sulla sezione parallelamente alla loro direzione, con la loro inclinazione apparente e alla quota che hanno in carta. La procedura per realizzare una sezione in questo caso è illustrata nel Capitolo 5.4.2 a pag. 55.

iii) se sono presenti in carta strutture a pieghe, l’asse delle pieghe è orizzontale e la sezione è ortogonale rispetto all’asse delle pieghe (Figura 5-3c) le misure vanno riportate sulla sezione parallelamente all’asse della piega, con la loro inclinazione reale e alla quota che hanno in carta. La procedura per realizzare una sezione in questo caso è illustrata nel Capitolo 5.4.3 a pag. 58.

iv) se sono presenti in carta strutture a pieghe, l’asse delle pieghe è orizzontale e la sezione è obliqua rispetto all’asse delle pieghe (Figura 5-3d) le misure vanno riportate sulla sezione parallelamente all’asse della piega, con la loro inclinazione apparente e alla quota che hanno in carta. La procedura per realizzare una sezione in questo caso è illustrata nel Capitolo 5.4.4 a pag. 62.

v) se sono presenti in carta strutture a pieghe e l’asse della piega è inclinato (Figura 5-3e), comunque sia orientata la sezione geologica le misure vanno riportate sulla sezione parallelamente all’asse della piega, con la loro inclinazione apparente e ad una quota che è diversa rispetto a quella che le misure hanno in carta. La procedura per realizzare una sezione in questo caso è illustrata nel Capitolo 5.4.5 a pag. 63.

Queste considerazioni e questo modo di affrontare la realizzazione di una sezione geologica serve anche a spiegare come sono organizzate queste dispense:

a) inizialmente sono illustrate le varie parti che compongono una carta geologica e quali informazioni sono in essa riportate (legenda, simbologia, ecc.) (Capitolo 2.1 “Elementi di una carta geologica”);

b) vengono forniti poi gli elementi necessari per la lettura delle carte geologiche, cioè tutte le informazioni necessarie per riconoscere la giacitura dei contatti geologici dalla sola analisi dell’andamento del contatto in carta (Capitolo 2.2 “Superﬁci geologiche e forma degli afﬁo- ramenti”);

c) vengono quindi richiamati alcuni concetti base sulle misure (Capitolo 2.3 “Misure di strutture geologiche”) e introdotti alcuni concetti che risulteranno utili in seguito per la costruzione di sezioni geologiche (Capitolo 2.4 “Rappresentazione di superﬁci geologiche mediante curve di livello” e Capitolo 2.5 “Inclinazione reale e inclinazione apparente”);

d) viene poi discusso come riconoscere faglie (Capitolo 3 “Faglie”) e pieghe (Capitolo 4 “Pie- ghe”) in una carta geologica, per le pieghe viene illustrato come determinare la giacitura dell’asse mediante le proiezioni stereograﬁche;

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1 Introduzione 7

e) viene inﬁne illustrato come eseguire una sezione geologica (Capitolo 5 “Sezioni geologiche”).

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8 1 Introduzione

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2 Lettura e interpretazione delle carte geologiche 9

2 Lettura e interpretazione delle carte geologiche

2.1 Elementi di una carta geologica

Una carta geologica riporta le seguenti informazioni, alcune fondamentali e altre facoltative (Figura 2-1).

Il campo carta

E’ la parte centrale della carta geologica, costituita dalla base topograﬁca su cui sono riportate con colori differenti le varie formazioni geologiche.

I limiti tra le varie formazioni, cioè le linee che in carta dividono aree di colore differente, sono detti contatti geologici. I contatti geologici possono essere di origine primaria (contatti stratigraﬁ- ci, discordanze, intrusioni, ecc.) oppure di origine tettonica (faglie, sovrascorrimenti, ecc.) Il titolo

Illustra il tipo di carta (es. carta geologica, carta geologico-strutturale, ecc.) e l’area interessata (es. Carta geologica dell’Appennino settentrionale).

La scala

La scala della carta viene rappresentata da una scala graﬁca, con indicazione dell’equidistanza delle curve di livello della topograﬁa.

La legenda

Riporta tutte le unità litostratigraﬁche (formazioni, depositi quaternari, ecc.) presenti nella carta geologica. Le unità litostratigraﬁche sono riportate dalla più recente alla più antica, dall’alto verso il basso e sono accompagnate da una breve descrizione litologica con indicazione dell’età.

A ﬁanco della descrizione litologica è presente una casella con l’indicazione del colore e della si- gla con cui l’unità litostratigraﬁca è rappresentata nella carta. In aree deformate le formazioni sono solitamente raggruppate in unità tettoniche, in legenda vengono riportate prima le unità tettoniche che si trovano in alto nella struttura, mentre successivamente vengono riportate le unità tettoniche sottostanti.

I segni convenzionali

Devono essere riportati tutti i simboli usati nella carta. Sono i simboli con cui si indicano informazioni puntuali come le misure di stratificazione, di foliazioni, fluidalità magmatica, di assi di pieghe, località fossilifere, ecc. . Devono essere indicati i simboli lineari usati per i contatti stratigrafici, le faglie, i sovrascorrimenti, piani assiali, ecc. e quelli areali per l’indicazione di zone di taglio duttile o cataclastiche, aree interessate da metamorfismo di contatto, ecc. . I più comuni segni convenzionali sono riportati in Figura 2-2.

Il quadro dei rilevatori

Riporta le aree rilevate dai singoli rilevatori, con indicazione del periodo in cui è stato effettuato il lavoro sul terreno.

Sezioni geologiche

Le strutture presenti in una carta geologica sono comunemente rappresentate mediante sezioni geologiche. Una sezione geologica è una rappresentazione delle strutture geologiche su di un piano ver- ticale. Una o più sezioni geologiche sono utili per illustrare l’assetto geologico dell’area, nella carta devono essere riportate le tracce delle sezioni. La Figura 2-3 riporta i più comuni ﬁgurati per rappresentare varie litologie nelle sezioni geologiche.

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10 2 Lettura e interpretazione delle carte geologiche

Figura 2-1 Carta geologica, con indicate le varie parti che la compongono.

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2 Lettura e interpretazione delle carte geologiche 11 Figura 2-2 Segni convenzionali in una carta geologica. Solitamente i contatti tettonici (faglie, sovrascorrimenti) sono riportati con il colore rosso.

Figura 2-3 Figurati per rappresentare varie litologie nelle sezioni geologiche.

stratificazione verticale stratificazione

stratificazione rovesciata

contatto stratigrafico

contatto stratigrafico incerto stratificazione

faglia incerta o sepolta faglia

asse di piega

lineazione di estensione

A

A’

superficie di scistosità

traccia di superficie assiale di anticlinale

traccia di superficie assiale di sinclinale traccia di superficie assiale di

antiforme

traccia di superficie assiale di sinforme

faglia diretta (i trattini indicano la parte ribassata)

sovrascorrimento o faglia inversa (i triangoli indicano la parte sovrascorsa)

traccia di sezione geologica

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Schema tettonico

Uno schema tettonico ha il compito di rappresentare le strutture geologiche presenti nella carta in un contesto più ampio.

Colonne litostratigrafiche

Le formazioni riportate in carta sono rappresentate anche come colonne litostratigraﬁche con indicazione della litologia e degli spessori.

Colori per le unità litostratigrafiche

Nelle carte e nelle sezioni geologiche le varie unità litostratigrafiche (formazioni, depositi quaternari, complessi metamorfici, ecc.) sono riportate con colori differenti. E’ entrato nell’uso co- mune utilizzare alcuni colori per formazioni di età definite, come riportato in Figura 2-4. Questi colori sono stabiliti soprattutto per le formazioni del Mesozoico e del Terziario e solitamente vengono usate varie tonalità del viola-rosa per formazioni triassiche, celeste per il Giurassico, verde per il Cretacico, marrone per il Paleogene e giallo per il Neogene. I depositi quaternari sono solitamente riportati in tonalità azzurro chiaro.

2.2 Superfici geologiche e forma degli affioramenti

2.2.1 Tipi di superfici geologiche

Per un’analisi completa di una carta geologica è necessario conoscere i tipi di rocce affioranti nell’area della carta e conoscere origine e natura delle varie superfici che si ritrovano al loro interno. Le superfici che sono riportate in una carta geologica possono essere di origine primaria o di origine tettonica.

Le superﬁci geologiche di origine primaria sono quelle che si sviluppano in un corpo roccioso durante la sua formazione. Rientrano in questo gruppo superﬁci legate a:

a) processi di sedimentazione (contatti stratigraﬁci, stratiﬁcazione, discordanze, ecc.);

b) messa in posto di rocce intrusive (contatti tra corpi granitici, contatti tra graniti, ﬁloni e rocce incassanti, ecc.);

c) messa in posto di rocce effusive (contatti tra vari tipi di lave, stratiﬁcazione in depositi di ca- duta pliniani, ecc.).

La Figura 2-5a illustra alcune superﬁci di origine primaria.

Le superfici di origine tettonica si sviluppano in una roccia successivamente alla sua formazione a seguito di processi deformativi e metamorfici. Rientrano in questo gruppo superfici quali foliazioni, sovrascorrimenti, faglie, giunti di fratturazione, ecc. (Figura 2-5b).

Tutti i tipi di superfici viste finora, primarie e tettoniche, avranno diverse espressioni nelle carte geologiche e ciò dipenderà da vari fattori, quali la forma della superficie geologica stessa, la sua orientazione nello spazio, il rilievo topografico e la presenza di coperture quaternarie che possono limitarne l’affioramento. E’ l’interpretazione dell’andamento tridimensionale delle superfici presenti in una carta geologica che permette la realizzazione di sezioni geologiche e la corretta interpretazione dell’evoluzione geologica dell’area.

2.2.2 Forma degli affioramenti, inclinazione e topografia

Per interpretare le strutture presenti in una carta geologica è necessario conoscere l’orientazione dei contatti stratigraﬁci e tettonici in essa riportati. Questo è facilitato dalla presenza di misure

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2 Lettura e interpretazione delle carte geologiche 13 Figura 2-4 Scala geocronologica con l’indicazione dei colori.

Famennian Givetian Eifelian LochkovianPragianFrasnian Emsian Ludfordian Gorstian Homerian Sheinwoodian Telychian Aeronian Rhuddanian

P h a n e r o z o i c P a l e o z o i c

Pridoli Ludlow Wenlock Llandovery

Upper Middle Lower

Devonian

411.2 ±2.8 416.0 ±2.8 422.9 ±2.5 428.2 ±2.3 Lopingian Guadalupian Cisuralian

Upper UpperMiddle MiddleLower Lower Upper UpperMiddle MiddleLower Lower

P h a n e r o z o i c

P a l e o z o i c M e s o z o i c

Carboniferous Permian

Jurassic Triassic

150.8 ±4.0 155.7 ±4.0 161.2 ±4.0 164.7 ±4.0 167.7 ±3.5 171.6 ±3.0 175.6 ±2.0 183.0 ±1.5 189.6 ±1.5 196.5 ±1.0 199.6 ±0.6 203.6 ±1.5 216.5 ±2.0 228.0 ±2.0 237.0 ±2.0 245.0 ±1.5 249.7 ±0.7 251.0 ±0.4 318.1 ±1.3 260.4 ±0.7 253.8 ±0.7 265.8 ±0.7 268.0 ±0.7 270.6 ±0.7 275.6 ±0.7 284.4 ±0.7 294.6 ±0.8 299.0 ±0.8 303.9 ±0.9 306.5 ±1.0 311.7 ±1.1

Tithonian Kimmeridgian Oxfordian Callovian BajocianBathonian Aalenian Toarcian Pliensbachian Sinemurian Hettangian Rhaetian Norian Carnian Ladinian Anisian Olenekian Induan Changhsingian Wuchiapingian Capitanian Wordian Roadian Kungurian Artinskian Sakmarian Asselian Gzhelian Kasimovian Moscovian Bashkirian Serpukhovian Visean Tournaisian

Penn- sylvanian

Missis- sippian

359.2 ±2.5

345.3 ±2.1

326.4 ±1.6

374.5 ±2.6 385.3 ±2.6 391.8 ±2.7 397.5 ±2.7 407.0 ±2.8 443.7 ±1.5 436.0 ±1.9 439.0 ±1.8 418.7 ±2.7

Ediacaran Cryogenian Tonian Stenian Ectasian Calymmian Statherian Orosirian Rhyacian Siderian

Neo- proterozoic Neoarchean Mesoarchean Paleoarchean Eoarchean

Meso- proterozoic Paleo- proterozoic

Archean Proterozoic

P r e c a m b r i a n

~630 850 1000 1200 1400 1600 1800 2050 2300 2500 2800 3200 3600

Upper Middle Lower SelandianTortonian Serravallian Langhian Burdigalian Aquitanian Ypresian Chattian Rupelian Priabonian Danian

Thanetian

Bartonian Lutetian Campanian Santonian Turonian

Coniacian Albian Aptian BerriasianBarremian Valanginian

Hauterivian

Maastrichtian Cenomanian

Piacenzian Messinian^Zanclean

Gelasian

P h a n e r o z o i c

C e n o z o i c M e s o z o i c

1.806

0.126 0.781 2.588 5.332 7.246 11.608 13.82 15.97 20.43 70.6 ±0.6 65.5 ±0.3 83.5 ±0.7 85.8 ±0.7 89.3 ±1.0 93.5 ±0.8 40.4 ±0.2 37.2 ±0.1 33.9 ±0.1 28.4 ±0.1 23.03 48.6 ±0.2 55.8 ±0.2 58.7 ±0.2 61.7 ±0.2 99.6 ±0.9 112.0 ±1.0 125.0 ±1.0 130.0 ±1.5 136.4 ±2.0 140.2 ±3.0 145.5 ±4.0

Cretaceous Paleogene

Neogene

System Period

Eonothem Eon

Erathem Era

Stage Age Age Ma GSSP

Epoch Series

Eonothem Eon

Erathem Era

System Stage Age Age Ma GSSP

Epoch Series

Period Eonothem Eon

Erathem Era Age Ma GSSP GSSA

System Period

Eonothem Eon Era Sub-Era Stage Age Age Ma GSSP

Epoch Series

Period

3.600 Oligocene Eocene Paleocene

Pliocene Miocene

Pleistocene Upper Lower

Holocene 0.0118

INTERNA TIONAL STRA TIGRAPHIC CHAR T

International Commission on Stratigraphy 421.3 ±2.6 426.2 ±2.4 Tremadocian DarriwilianHirnantian Paibian

Upper Middle Lower Series 3 Stage 3 Stage 2 Stage 1Stage 5 DrumianStage 7 Stage 9 Stage 10 FloianStage 3

Sandbian

Katian Stage 4 Series 2 Series 1Furongian

Cambrian Ordovician

~ 503.0 * ~ 506.5 * ~ 510.0 * ~ 517.0 * ~ 521.0 * ~ 534.6 *

460.9 ±1.6 471.8 ±1.6 488.3 ±1.7 ~ 492.0 * ~ 496.0 * 501.0 ±2.0 542.0 ±1.0

455.8 ±1.6

445.6 ±1.5 468.1 ±1.6 478.6 ±1.7

Lower limit is not defined

Silurian

Quaternary*: Formal chronostratigraphic unit sensu joint ICS-INQUA taskforce (2005) and ICS. Tertiary*: Informal chronostratigraphic unit sensu Aubry et al. (2005, Episodes 28/2).

Erathem System

542359.2 ±2.5 145.5 ±4.0

Quaternary *

Subdivisions of the global geologic record are formally defined by their lower boundary. Each unit of the Phanerozoic (~542 Ma to Present) and the base of Ediacaran are defined by a basal Global Standard Section and Point (GSSP ), whereas Precambrian units are formally subdivided by absolute age (Global Standard Stratigraphic Age, GSSA). Details of each GSSP are posted on the ICS website (www.stratigraphy.org). International chronostratigraphic units, rank, names and formal status are approved by the International Commission on Stratigraphy (ICS) and ratified by the International Union of Geological Sciences (IUGS). Numerical ages of the unit boundaries in the Phanerozoic are subject to revision. Some stages within the Ordovician and Cambrian will be formally named upon international agreement on their GSSP limits. Most sub-Series boundaries (e.g., Middle and Upper Aptian) are not formally defined. Colors are according to the Commission for the Geological Map of the World (www.cgmw.org). The listed numerical ages are from 'A Geologic Time Scale 2004', by F.M. Gradstein, J.G. Ogg, A.G. Smith, et al. (2004; Cambridge University Press).

This chart was drafted by Gabi Ogg. Intra Cambrian unit ages with * are informal, and awaiting ratified defnitions.

Tertiary*

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nella carta, ma nella maggior parte dei casi l’assenza di misure implica che la giacitura dei contatti deve essere stabilita durante la lettura della carta dal loro andamento in carta. E’ quindi di fondamentale importanza riconoscere direzione e inclinazione di uno strato dalla semplice analisi della carta geologica, basandosi sull’intersezione dello strato con la superﬁcie topograﬁca.

In Figura 2-6 e in Figura 2-7 sono riportate le possibili giaciture di uno strato rispetto al pendio.

Dalle due ﬁgure si vede come le possibili giaciture di uno strato rispetto al versante sono le seguenti.

1. Strato orizzontale (Figura 2-6a, Figura 2-7a). L’intersezione di uno strato orizzontale con una qualsiasi superficie topografica genera contatti sempre paralleli alle isoipse della carta topografica.

2. Strato inclinato a reggipoggio (Figura 2-6b, Figura 2-7e). Strati inclinati con direzione di immersione opposta a quella del versante (strati a reggipoggio) producono contatti con andamento sinuoso che in corrispondenza delle valli hanno una forma a “v” e in corrispondenza dei dossi una forma concava. Nelle valli la punta della “v” è diretta verso la formazione sovrastante, mentre in corrispondenza dei dossi è la concavità ad essere rivolta verso la formazione sovrastante. 3. Strato verticale (Figura 2-6c, Figura 2-7d). Nel caso di uno strato verticale i contatti sono retti-

linei, indipendentemente dalla topograﬁa dell’area. La direzione dei contatti in carta ci forni- sce la direzione dello strato.

4. Strato inclinato a franapoggio, con inclinazione maggiore del versante (Figura 2-6d, Figura 2-7c).

Strati inclinati con direzione di immersione concordante con quella del versante (strati a franapoggio) e inclinazione maggiore di quella del versante producono contatti con andamento sinuoso che in corrispondenza delle valli hanno una forma a “v” e in corrispondenza dei dossi una forma concava, analogamente a quanto visto per gli strati a reggipoggio. Nelle valli Figura 2-5 (a) Rappresentazione schematica di contatti stratigrafici, discordanze e contatti di rocce intrusive.

(b) Rappresentazione schematica di superfici di origine tettonica.

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la punta della “v” è diretta verso la formazione sovrastante, mentre in corrispondenza dei dossi è la concavità ad essere rivolta verso la formazione sovrastante.

5. Strato inclinato a franapoggio, con inclinazione minore del versante (Figura 2-6e, Figura 2-7b).

Strati inclinati con direzione di immersione concordante con quella del versante (strati a franapoggio) e inclinazione minore di quella del versante producono contatti con andamento molto sinuoso che in corrispondenza delle valli hanno una forma a “v” e in corrispondenza dei dossi una forma concava. Anche in questo caso nelle valli la punta della “v” è diretta verso la formazione sovrastante, mentre nei dossi è la concavità ad essere rivolta verso la formazione sovra- stante.

Gli esempi precedenti illustrano come diverse giaciture di uno strato producano contatti con andamento differente in carta. Altri esempi sono riportati in Figura 2-8.

E’ importante notare che uno strato con spessore e inclinazione costante può avere un andamento molto sinuoso in carta se la topograﬁa ha un andamento complicato. I contatti cambiano andamento dove il versante cambia di pendenza, in zone pianeggianti i contatti hanno orientazione circa parallela alla direzione dello strato, mentre nelle zone più acclivi questo non avvie- ne.

2.2.3 Spessore reale e spessore apparente

L’intersezione di uno strato con la superficie topografica determina la forma di affioramento di questo strato sulla carta geologica. La forma dell’affioramento sarà determinata dallo spessore dello strato, dall’orientazione dello strato (immersione e inclinazione) e dalla forma della superficie topografica. In una carta geologica si vede come per strati di inclinazione costante l’ampiezza dell’affioramento in carta aumenta con l’aumentare dello spessore dello strato (Figura 2-9a); un aumento in carta dell’ampiezza dell’affioramento può essere prodotto anche da una diminuzione dell’inclinazione degli strati (Figura 2-9b), anche se il loro spessore rimane costante. Nel caso di strati verticali lo spessore misurato in carta è uguale allo spessore reale.

Figura 2-6 Schemi tridimensionali delle possibili giaciture di una superficie geologica (strato in nero) rispetto al versante. (a) Strato orizzontale. (b) Strato a reggipoggio. (c) Strato verticale. (d) Strato a franapoggio, più inclinato del versante. (e) Strato a franapoggio, meno inclinato del versante.

(17)

Figura 2-7 Carte e sezioni geologiche illustranti le possibili giaciture di un contatto rispetto al versante. (a) Stra- to orizzontale. (b) Strato a franapoggio, meno inclinato del versante. (c) Strato a franapoggio, più inclinato del versante. (d) Strato verticale. (e) Strato a reggipoggio.

a)

b)

c)

d)

e)

200 250 300 400 450

350 A B

303.4

359.4 408.2 FOSSO

COSTA 250

300

350

400 240.7

455.4 A B 303.4

359.4 408.2 FOSSO

COSTA 250

300

350

400 240.7

455.4 A B

303.4

359.4 408.2 FOSSO

COSTA 250

300

350

400 240.7

455.4 A B

303.4

359.4 408.2 FOSSO

COSTA 250

300

350

400 240.7

455.4 A B

200 250 300 400 450

350 A B

200 250 300 400 450

350 A B

303.4

359.4 408.2 FOSSO

COSTA 250

300

350

400 240.7

455.4 A B

200 250 300 400 450

350 A B

200 250 300 400 450

350 A B

(18)

In generale l’ampiezza dell’affioramento è funzione dell’angolo tra lo strato e la superficie topografica. Se i due sono ad alto angolo (affioramento “1” in Figura 2-9c) l’ampiezza dell’affioramento è minima, aumenta invece se l’angolo tra i due è piccolo (affioramento “2” in Figura 2-9c).

Figura 2-8 Sinuosità in carta di un contatto a franapoggio in funzione della sua inclinazione.

Figura 2-9 (a) Schema tridimensionale mostrante i rapporti tra spessore di uno strato e ampiezza dell’affioramento. La superficie orizzontale rappresenta la carta geologica. (b) Schema tridimensionale mostrante i rapporti tra inclinazione di uno strato e ampiezza dell’affioramento. (c) Sezione in un rilievo montuoso orientata ortogonale alla direzione dello strato. w è l’ampiezza dell’affioramento sul terreno, u è l’ampiezza dell’affioramento misurata sulla carta geologica, t è lo spessore reale dello strato.

t

w

w u

1 u

2

(a) (b) (c)

(19)

2.2.4 Stratimetria

In questo capitolo vedremo i metodi per ricavare indirettamente lo spessore di uno strato nei casi in cui in campagna non sia possibile misurare direttamente il suo spessore.

Il caso più semplice si ha nel caso di una topografia orizzontale, per misurare uno strato inclina- to è sufficiente misurare l’ampiezza dell’affioramento nella direzione di immersione, cioè nella direzione ortogonale alla direzione. Lo spessore dello strato è: (Figura 2-10a).

Se la superficie topografica non è orizzontale il calcolo dello spessore reale di uno strato richie- de di conoscere l’ampiezza dell’affioramento come misurabile in campagna, l’inclinazione dello strato e l’inclinazione del pendio. Le formule trigonometriche sono riportate in Figura 2-10b per strati a franapoggio meno inclinati del pendio, in Figura 2-10c per strati orizzontali, in Figura 2-10d, e, f per strati a reggipoggio, in Figura 2-10g per strati verticali e in Figura 2-10h per strati a franapoggio più inclinati del pendio.

Se la superficie topografica non è orizzontale e se non è possibile conoscere l’ampiezza dell’affioramento in campagna, è comunque possibile misurare lo spessore dello strato ricavando dalla carta geologica l’ampiezza dell’affioramento e il dislivello tra il contatto superiore e inferiore, oltre all’inclinazione dello strato e all’inclinazione del pendio. Le formule trigonometriche sono riportate in Figura 2-10i per strati a franapoggio meno inclinati del pendio, in Figura 2-10l per strati a reggipoggio e in Figura 2-10m per strati a franapoggio più inclinati del pendio.

Figura 2-10 Misura dello spessore di uno strato. Lo spessore reale dello strato è t, w è l’ampiezza dell’affiora- mento misurabile in campagna, h è l’ampiezza dell’affioramento ricavabile dalla carta geologica, v è il dislivello tra il contatto superiore e inferiore, δ è l’inclinazione dello strato e σ è l’inclinazione del pendio. (a) Misura nel caso di topografia orizzontale. (b-h) Misura dello spessore conoscendo l’ampiezza in campagna dell’affioramen- to (w). (i-m) Misura dello spessore ricavando l’ampiezza dell’affioramento dalla carta geologica e il dislivello tra i due contatti.

t = wsinδ

(20)

2.2.5 Superfici non piane

In tutti gli esempi visti in precedenza abbiamo trattato superfici geologiche piane, cioè con inclinazione costante in tutta l’area di affioramento. Questa condizione solo raramente si verifica in natura o comunque solo per aree limitate, nella maggior parte dei casi l’inclinazione di una superficie geologica non è costante, ma varia da punto a punto in una carta geologica.

La carta geologica di Figura 2-11 mostra un esempio di un contatto geologico che varia di inclinazione. Dall’analisi dell’andamento del contatti si vede che questo immerge verso sud-ovest.

Nella zona topograﬁcamente più elevata (area “b”), il contatti taglia ad alto angolo le isoipse e quindi sono abbastanza inclinato, nella valle il contatti è circa parallelo alle isoipse e quindi circa suborizzontale. Il contatto è orizzontale nella valle, nella parte occidentale della carta.

2.3 Misure di strutture geologiche

L’orientazione (o giacitura) di una struttura geologica planare (es. stratificazione, foliazione, ecc) o lineare (es. flute cast, asse di piega, strie di faglia, ecc.) può essere indicata in una carta ge- ologica mediante una misura. Vediamo come si rappresentano misure, ricordando che in geolo- gia i termini “direzione”, “direzione di immersione”, “linea di massima pendenza” e “inclinazione” non sono sinonimi e hanno significato ben preciso che il geologo deve assolutamente conoscere.

Alcune deﬁnizioni per strutture geologiche planari (Figura 2-12):

• l’intersezione tra una superficie geologica inclinata (es. uno strato, una foliazione, una faglia, ecc.) e un piano orizzontale definisce una linea, questa linea è la direzione (ingl. strike) di tale superficie geologica; la direzione è l’unica linea orizzontale esistente sulla superficie geologica e varia tra 0° e 180°, potendo essere misurata sia in senso orario sia in senso antiorario;

Figura 2-11 Contatto geologico con inclinazione variabile. Dove il contatto taglia ad alto angolo le isoipse (α) il contatto è abbastanza inclinato, dove l’angolo è minore (β) il contatto ha inclinazione minore, dove è parallelo alle isoipse (γ) il contatto è orizzontale.

1900

1700

1500 1300

1100

1500

1700

1300

α

β

γ

5 10

20

(21)

• la linea che giace su una superﬁcie geologica e che è ortogonale alla direzione è detta linea di massima pendenza del piano;

• la direzione di immersione o immersione di un piano è l’angolo, misurato in senso orario, tra il Nord geograﬁco e la proiezione della linea di massima pendenza su di un piano orizzontale;

questo angolo è indicato con α in Figura 2-12a e varia da 0° a 360°;

• l’inclinazione di un piano è l’angolo che la linea di massima pendenza fa con l’orizzontale e varia tra 0° e 90° (angolo β in Figura 2-12a).

Un piano è quindi sempre indicato da una coppia di valori angolari, di cui il primo è la direzione di immersione e il secondo l’inclinazione (es. 78/25, 125/34, 247/68, 355/8)¹.

Per strutture geologiche lineari, in modo analogo a quanto deﬁnito per le strutture planari:

• la direzione di immersione o immersione di una linea è l’angolo, misurato in senso orario, tra il Nord geograﬁco e la proiezione della linea su di un piano orizzontale; questo angolo è indicato con α in Figura 2-12b e varia da 0° a 360°;

• l’inclinazione di una linea è l’angolo che la linea fa con l’orizzontale e varia tra 0° e 90° (ango- lo β in Figura 2-12b).

• il pitch (o rake) di una linea su di una superﬁcie geologica è l’angolo che la linea fa con la dire- zione di tale superﬁcie (angolo γ in Figura 2-12b).

Nel caso di strutture geologiche lineari ovviamente non è deﬁnita né la direzione né la linea di massima pendenza.

Una linea si indica con una coppia di valori angolari, di cui il primo è la direzione di immersione e il secondo l’inclinazione (es. 40/20, 120/64, 244/55, 302/6). Se invece (in casi particolari quali lineazioni molto inclinate, ecc.) l’orientazione di una linea si vuole riportare utilizzando il pitch, bisogna indicare la misura del piano su cui giace la linea e il valore angolare del pitch, ac- compagnato dall’indicazione del punto cardinale verso cui si misura il pitch cioè della direzione verso cui immerge la linea (es. 125/32 pitch 20°SE).

In una carta geologica l’orientazione di una struttura planare (es. giacitura di uno strato) si riporta con il simbolo della stratiﬁcazione (vedi simboli di Figura 2-2) e si scrive a ﬁanco il valore dell’immersione e dell’inclinazione (Figura 2-12d). Solitamente nelle carte geologiche a stampa è indicata solo l’inclinazione. Se si deve riportare in carta una struttura lineare (es. un asse di una piega) analogamente si userà il simbolo corrispondente e si indicherà l’immersione e l’inclinazione della linea.

Il riporto delle misure in una carta geologica è di fondamentale importanza in quanto le misure forniscono le informazioni necessarie per la corretta lettura delle carte geologiche e per la realizzazione delle sezioni geologiche. In Figura 2-13 è riportata l’orientazione di alcune misure in carta.

2.4 Rappresentazione di superfici geologiche mediante curve di livello

Nelle carte topografiche la forma del terreno è rappresentata dalle curve di livello (isoipse), cioè dalle intersezioni tra la superficie topografica e una serie di piani orizzontali a varia altezza ri-

1. Questa è la convenzione usata in tutte queste dispense, ma esistono molte altre notazioni per indicare la giacitura di un piano. Per esempio può essere indicata la direzione del piano e il valore angolare dell’inclinazione, con il punto cardinale verso cui immerge il piano (es. N135E 68SW). Per indicare la direzione (strike) di un piano, si usa riportare l’angolo che la direzione fa rispetto al Nord, indicando se questo angolo è misurato verso E o verso W (es. N120E, N070W, ecc). I valori di direzione variano da 0°

a 180°.

(22)

2 Lettura e interpretazione delle carte geologiche 21 Figura 2-12 (a-c) Definizione di direzione, direzione di immersione (α) e inclinazione (β) di uno strato. (d) Giaci- ture di stratificazione e di assi in una carta geologica.

Figura 2-13 Stralcio di carta geologica con misure. Misure di colori differenti si riferiscono a fasi deformative dif- ferenti (in questo caso nere sono le misure riferite alla prima fase deformativa, blu le misure riferite alla seconda fase deformativa).

direzione di immersione α

N

β

γ pitch

(a) (b)

Nord

60

135 20 246

40 34 331

8

(d)

direzione

direzione di immersione α

N

β

linea di massima pendenza piano

orizzontale

308

66 20

58

205 12

(c)

(23)

spetto al livello del mare e spaziatura costante. Questo concetto può essere applicato anche alle superﬁci geologiche per rappresentare la loro orientazione e forma.

La Figura 2-14a riporta uno schema tridimensionale con uno strato inclinato che interseca una superficie topografica, sul terreno lo strato affiora nell’area rappresentata in grigio. Dalla figura si vede che i punti x, y e z giacciono tutti alla quota di 400 m sopra il livello del mare. Poiché questi punti sono tutti alla solita altezza sulla solita superficie, la linea che li unisce definirà la curva di livello di 400 m sulla superficie dello strato. Tale curva è meglio visualizzata in Figura 2-14b dove rispetto alla Figura 2-14a è stata rimossa la parte di terreno sovrastante lo strato. Queste curve sono del tutto equivalenti alle curve di livello della carta topografica e nel caso particolare dell’esempio di Figura 2-14b la curva è una linea retta perché la superficie è un piano.

Nella Figura 2-14c sono state costruite le curve di livello per il limite superiore (tetto) dello stra- to per le quote di 400, 500, 600 e 700 metri, unendo i punti in cui il contatto a tetto dello strato incon- tra queste isoipse. Da questi punti è possibile costruire un piano che rappresenta il limite superio- re dello strato, dalla Figura 2-14d si vede come una parte del piano, quella rappresentata in grigio, è al di sotto del terreno, mentre la parte in bianco è al di sopra dell’attuale morfologia.

Poiché la superﬁcie geologica è piana la spaziatura delle curve di livello è costante e le curve sono delle linee tra loro parallele.

Figura 2-14 (a) Contatti geologici per uno strato inclinato. (b) Superficie superiore dello strato e relative curve di livello. (c) Vista dall’alto, in carta, delle curve di livello per il tetto dello strato. (d) Prolungamento verso l’alto della superficie planare che rappresenta il tetto dello strato.

(24)

Nella realtà solo raramente e ad una piccola scala di osservazione le superfici geologiche sono piane, nella maggior parte dei casi si tratta di superfici curve. Superfici geologiche curve avranno curve di livello rappresentate da linee curve, con spaziatura variabile. La Figura 2-15a mostra una superficie curva di direzione costante ma inclinazione variabile, le curve di livello su questa superficie saranno rettilinee, ma di spaziatura variabile (Figura 2-15b, c). La Figura 2-15d Figura 2-15 Rappresentazione mediante curve di livello di superfici geologiche non piane.

(25)

mostra una superficie curva di inclinazione costante, ma direzione variabile, in questo caso le curve di livello saranno delle linee curve, ma di spaziatura costante (Figura 2-15e, f). In natura solitamente si ha a che fare con superfici geologiche non piane e con inclinazione e direzione variabile, le curve di livello delle superfici geologiche quindi saranno linee curve di spaziatura variabile.

La rappresentazione della geometria di una superﬁcie geologica mediante curve di livello è molto importante se vogliamo stabilire se una superﬁcie è planare, piegata, ecc. ed è fondamentale per la realizzazione di sezioni geologiche.

La Figura 2-16 illustra vari contatti in una carta geologica, i contatti hanno inclinazioni differenti nei vari casi.

2.5 Inclinazione reale e inclinazione apparente

Come illustrato in Figura 2-14 l’inclinazione di una superficie geologica rispetto all’orizzontale è per definizione misurata ortogonalmente alla direzione, cioè nella direzione di immersione dello strato. Questa considerazione, assieme a quanto visto nel Capitolo 2.4 (le curve di livello su una superficie geologica piana sono linee tra loro parallele e di spaziatura costante) permette di calcolare l’inclinazione di una superficie.

Consideriamo una superficie inclinata di cui vogliamo conoscere l’inclinazione, come quella in Figura 2-17a su cui è riportata la direzione e la direzione di immersione. La Figura 2-17b mostra le curve di livello su questa superficie, mentre la Figura 2-17c rappresenta la vista dall’alto, cioè la rappresentazione in carta. Sulla superficie inclinata consideriamo due punti (a e c) che in Figura 2-16 Contatti geologici originati da uno strato di spessore costante variamente inclinato rispetto al ver- sante. (a) Strato orizzontale. (b) Strato a reggipoggio debolmente inclinato. (c) Strato a reggipoggio mediamente inclinato. (d) Strato a reggipoggio fortemente inclinato.(e) Strato verticale. (d) Strato a franapoggio, più inclinato del versante. (e) strato a franapoggio, meno inclinato del versante. (h) Variazioni di spessore dovute alla topografia.

(26)

Figura 2-17b hanno dislivello verticale di 100 m e distanza orizzontale, misurata in Figura 2-17c, di 120 m. Come si vede in Figura 2-17d l’inclinazione della superﬁcie è l’angolo la cui tangente è bc/ab, cioè 100/120=0,83. L’inclinazione è quindi 40°.

Se l’inclinazione del piano viene misurata in qualsiasi altra direzione diversa dalla direzione di immersione, l’angolo di inclinazione risulta inferiore. In Figura 2-17e misuriamo l’inclinazione tra il punto d e il punto c, il punto d ha la stessa quota del punto a visto in precedenza. L’inclina- zione in questo caso sarà data da bc/bd=100/225=0,444, cioè l’angolo è 24°. L’inclinazione di una superﬁcie misurata non nella sua direzione di immersione è detta inclinazione apparente, ed è sempre minore dell’inclinazione, in altre parole l’inclinazione di uno strato su una sezione geologica non parallela alla direzione di immersione è minore dell’inclinazione reale dello strato. E’ intui- tivo che l’inclinazione apparente misurata su una sezione parallela alla direzione dello strato è zero, cioè lo strato appare orizzontale in sezione.

La determinazione dell’inclinazione apparente di una misura su di un piano verticale è molto importante per la realizzazione di sezioni geologiche. Ritorneremo su questo argomento in seguito.

(27)

Figura 2-17 Calcolo dell’inclinazione (a, b, c, d) e apparente (e, f, g, h) di uno strato. L’inclinazione apparente è sempre minore dell’inclinazione.

(28)

3 Faglie 27

3 Faglie

3.1 Faglie nelle carte geologiche

Nelle carte geologiche le faglie sono indicate di solito con un apposito simbolismo (vedi Figura 2-2), le faglie dirette solitamente con una linea rossa con dei trattini ortogonali alla linea stessa, rivolti verso il blocco che si è spostato verso il basso. Per le faglie inverse o i sovrascorrimenti si usa di solito una linea rossa con dei triangoli rivolti verso il tetto della faglia, cioè verso il blocco sovrascorso. Le faglie sono comunque facilmente riconoscibili in una carta geologica in quanto interrompono la continuità dei contatti geologici e portano a diretto contatto formazioni di età diversa che normalmente non lo sono.

Le informazioni ricavabili da una carta geologica spesso consentono di stabilire il tipo di movimento relativo delle due parti di una faglia (diretto, inverso, trascorrente), ma di solito è molto difﬁcile stabilire l’esatta direzione ed entità del movimento (rigetto) lungo la superﬁcie di faglia.

Questo perché le solite forme di afﬁoramento nella carta geologica possono essere generate da differenti tipi di movimento.

Nell’esempio di Figura 3-1a si vede come appaiono in una carta geologica (superﬁcie orizzontale) e in sezione geologica (superﬁcie verticale) due contatti dislocati da una faglia. Questo andamento dei contatti può essere dovuto ad un movimento obliquo delle due parti della faglia (Figura 3-1b) oppure ad un movimento di tipo trascorrente (Figura 3-1c, d). In assenza di altre informazioni dalla semplice analisi della carta è impossibile stabilire l’esatto tipo di movimento (obliquo o trascorrente), ma però è possibile stabilire quale è la parte della faglia che viene ab- bassata o alzata durante il movimento o se il movimento è destro o sinistro.

Faglie con rigetto essenzialmente verticale si riconoscono se nella carta non spostano contatti verticali (es. ﬁloni, contatti tra rocce intrusive e incassante, piani assiali di pieghe, ecc.). Faglie trascorrenti si riconoscono in quanto in carta non spostano contatti orizzontali, ma i contatti inclinati sono tutti spostati nella solita direzione e della solita entità.

Figura 3-1 In una carta geologica (superficie orizzontale dei blocchi) i soliti affioramenti possono essere gene- rati da movimenti differenti lungo una faglia.

(29)

28 3 Faglie

L’analisi di una carta geologica permette anche di stabilire l’intervallo di tempo durante il quale è stata attiva una faglia. Il limite inferiore di questo intervallo di tempo è dato dall’età della più recente formazione o struttura (piegamento, metamorﬁsmo, ecc.) tagliata dalla faglia. Il limite superiore di questo intervallo di tempo è dato dall’età della più antica formazione geologica o struttura che non è tagliata dalla faglia. Il limite superiore può essere rappresentato da discordanze che suturano la faglia o intrusioni che attraversano la faglia senza essere dislocate. Se sono presenti pieghe che ripiegano la faglia questo implica che la faglia è più antica del piegamento.

3.2 Determinare il rigetto e lo spostamento lungo una faglia

Determinare la reale entità e direzione di movimento lungo una faglia è possibile se è possibile riconoscere, sulla carta, due oggetti o strutture geologiche che prima della deformazione si trovavano a diretto contatto e che ora invece si trovano ad una certa distanza l’uno dall’altro dalle due parti opposte della superficie di faglia. Oggetti o strutture di questo tipo non sono molto diffusi nelle carte geologiche e si tratta essenzialmente di elementi lineari quali cerniere di pieghe, intersezioni tra due superfici, intersezione tra una superficie e una discordanza, ecc. La Figura 3-2 mostra due esempi di elementi lineari dislocati da una faglia, è evidente che i punti x e x’, ora distanti, prima del movimento lungo la faglia erano a contatto. Se è possibile determinare la distanza tra x e x’ è determinato in modo univoco lo spostamento lungo la superficie di faglia.

Quando in una carta geologica è presente una faglia che disloca una struttura lineare o comunque si riconoscono due punti che prima del movimento dovevano essere a contatto, per quella faglia è possibile deﬁnire:

Figura 3-2 Casi in cui è possibile calcolare il reale movimento lungo una faglia (la superficie di faglia è indicata in grigio). (a) Cerniera di una piega dislocata da una faglia. (b) Dislocazione di una linea (L) data dall’intersezione di due superfici (S₁ e S₂).

(30)

3 Faglie 29

• il rigetto, cioè il reale spostamento dei due blocchi lungo la superﬁcie di faglia (la distanza x- x’ in Figura 3-2 e la distanza ns in Figura 3-3a);

• il rigetto verticale, cioè la componente del rigetto lungo la linea di massima pendenza della fa- glia (ds in Figura 3-3a);

• il rigetto orizzontale, cioè la componente del rigetto lungo la direzione della faglia (ss in Figura 3-3a).

Quando in una carta geologica è presente una faglia che disloca una struttura planare (un contatto, un ﬁlone, ecc.) e non si hanno altre informazioni, non è possibile determinare il rigetto, ma è possibile deﬁnire solamente lo spostamento, o rigetto apparente, e più in dettaglio:

• lo spostamento orizzontale, cioè lo spostamento del contatto misurato lungo la direzione della faglia (la distanza r in Figura 3-3a);

• lo spostamento lungo la faglia, cioè lo spostamento del contatto misurato lungo la direzione di immersione della faglia (la distanza s in Figura 3-3a);

• lo spostamento verticale, cioè lo spostamento verticale del contatto come appare su una sezio- ne verticale ortogonale alla direzione della faglia (la distanza u in Figura 3-3a);

• lo spostamento stratigraﬁco, cioè lo spostamento dello strato misurato ortogonalmente alla gia- citura del contatto stesso (distanza d in Figura 3-3a).

Alcuni di questi spostamenti possono essere misurati anche in una sezione geologica non ortogonale alla direzione della faglia (Figura 3-3b), in questo caso si parla di spostamenti apparenti.

All’inizio di questo capitolo abbiamo detto che per determinare la reale entità e direzione di movimento di una faglia bisogna necessariamente riconoscere due oggetti geologici che prima della deformazione si trovavano a diretto contatto e che ora invece sono dislocati dalla faglia. In alcuni casi però il rigetto reale di una superﬁcie planare può essere determinato anche senza riconoscere due oggetti geologici che precedentemente alla faglia erano a contatto, questo è possibile se sul terreno si riconoscono delle strie sulla superﬁcie di faglia, cioè se conosciamo la direzione di movimento della faglia.

Dalla Figura 3-4 si vede che se riconosciamo sul terreno le strie e osserviamo il punto A, questo deve trovare il suo corrispondente nel punto A’. In questo modo è noto il rigetto reale della fa- Figura 3-3 (a) Schema tridimensionale di uno strato dislocato da una faglia, il piano di faglia è rappresentato in grigio. I punti A e A’ erano in contatto prima dello spostamento, δ è l’inclinazione reale della faglia. (b) Sposta- menti misurati in una sezione geologica.

s d

u

(b)

(31)

30 3 Faglie

glia (ns in Figura 3-4). L’angolo π in Figura 3-4 è l’angolo che le strie formano rispetto all’oriz- zontale sulla superﬁcie di faglia, cioè il pitch delle strie sulla superﬁcie di faglia. A questo punto è facile noto ns e π, con semplici relazioni trigonometriche determinare anche il rigetto orizzontale (ss) e verticale (ds) della faglia.

Nel caso di sovrascorrimenti regionali, cioè con estensione di parecchie decine o centinaia di km, può essere quasi impossibile in una carta geologica riconoscere una struttura geologica che è stata dislocata dal sovrascorrimento, ma invece può essere possibile da osservazioni di campagna (indicatori cinematici) stabilire la direzione e senso di movimento del sovrascorrimento.

In questi casi è possibile fare una stima “di minima” dello spostamento, questa distanza (distanza A in Figura 3-5) è la distanza misurata parallelamente alla direzione di movimento del sovrascorrimento che intercorre tra il punto più “interno” di afﬁoramento della successione autocto- na (punto 1 in Figura 3-5) e il punto più “esterno” raggiunto dalla successione alloctona (punto 1’ in Figura 3-5).

Figura 3-4 Elementi per calcolare il rigetto (ns), il rigetto orizzontale (ss) e il rigetto verticale (ds) nel caso siano presenti strie di faglia. L’angolo π è il pitch delle strie sulla superficie di faglia.

(32)

3 Faglie 31 Figura 3-5 Stima dello spostamento minimo lungo un sovrascorrimento. La distanza A è l’entità minima dello spostamento lungo il sovrascorrimento.

(33)

32 3 Faglie