Deformation of Rocks

Deformation of rocksDeformation of rocks

• Folds and faults are geologicstructures.

• Structural geology is thestudy of the deformation ofrocks and the effects of thismovement.

Phil Dombrowski Fig. 10.1

Small-scale Folds

Small-scale Faults

Tom Bean Fig. 10.2

Giacitura degli stratiAl momento in cui si originano, gli strati hanno una giacitura cioè una disposizione nellospazio, che può essere considerata suborizzontale all’interno del bacino di deposizione.Le forze deformative che si generano all’interno della crosta possono successivamentepiegare e/o fratturare gli strati. Inoltre l’erosione modella in maniera diversa i versanti equindi le giaciture attuali degli strati possono non corrispondere a quelle originarie. Sipossono trovare infatti strati inclinati e verticali.

Piano di strato

Inclinazione dello strato:Angolo che il piano di stratoforma con il piano orizzontale

Immersione verso nel quale lo strato èinclinato, viene indicata con ipunti cardinali

12°

Giacitura di uno strato in una carta geologicaGiacitura di uno strato in una carta geologica

inclinazione

direzione

immersione

N direzione angolo formato da una retta intersezione delpiano di strato con l’orizzontale e il N magnetico

Orientation of deformed rocksOrientation of deformed rocksWe need some way to describe the

distribution of geologic structures.StrikeStrike: bearing of a line defined by

the intersection of the plane inquestion and the horizontal

DipDip: acute angle between the planeand the horizontal, measuredperpendicular to strike.

Fig. 10.4

Fig. 10.4

Dipping Sedimentary Beds

Chris Pellant Fig. 10.3

Cockscomb Ridge, S. Utah

Dip

Strike

P.L. Kresan

GeologicGeologicMap andMap and

CrossCrossSectionSection

Fig. 10.5

CompressionCompressionAction of coincident oppositely directed forcesacting towards each other

TensionTensionAction of coincident oppositely directedforces acting away from each other

ShearShearAction of coincident oppositely directedforces acting parallel to each otheracross a surface in a couple

StrengthStrength• Ability of an object to resist

deformation• Compressive or tensile

StrainStrainAny change in original shape or sizeof an object in response to stressacting on the object

Types of deformationTypes of deformation

• Elastic• Ductile (plastic)• Brittle (rupture)

Elastic deformationElastic deformation

Temporary change in shape orsize that is recovered whenthe deforming force isremoved

Ductile (plastic) deformationDuctile (plastic) deformation• Permanent change in

shape or size that is notrecovered when the stressis removed

• Occurs by the slippage ofatoms or small groups ofatoms past each other inthe deforming material,without loss of cohesion

Brittle deformation (ruptureBrittle deformation (rupture))• Loss of cohesion of a

body under theinfluence of deformingstress

• Usually occurs alongsub-planar surfacesthat separate zones ofcoherent material

Factors that affect deformationFactors that affect deformation

• Temperature

• Pressure

• Strain rate

• Rock type

The variation of these factorsdetermines if a rock will fault or fold.

Effects of rock type on deformationEffects of rock type on deformationSome rocks arestronger thanothers.

competent:competent: rocks thatdeform only undergreat stresses

incompetent:incompetent: rocksthat deform undermoderate to lowstresses

Tectonic Forces and ResultingTectonic Forces and ResultingDeformationDeformation

Fig. 10.6

Experimental Deformation of Marble

M.S. Patterson

Fig. 10.7

Brittle DeformationDuctile Deformation

Types of foldsTypes of folds (bent planar structures)

anticlineanticline: older rocks on the insidesynclinesyncline: older rocks on the outside

(scale(scale - from mm to tens of km)

Anticlines and SynclinesAnticlines and Synclines

Fig. 10.9

Fold terms• axial Plane: the plane of mirror

symmetry dividing the fold into twolimbs

• axis: line formed by the intersection ofthe axial plane and a bedding plane

• horizontal fold: where the fold axis ishorizontal

• plunging fold: where the fold axis isnot horizontal

Fold TerminologyFold Terminology

Fig. 10.10

Bill Evarts Fig. 10.11

Symmetrical, AsymmetricalSymmetrical, Asymmetricaland Overturned Foldsand Overturned Folds

Fig. 10.12

Bill Evarts

Axial plane

AnticlineAnticline

Fig. 10.11

J. Shelton, Geology illustratedJ. Shelton, Geology illustrated Fig. 10.15

Plunging Folds in thePlunging Folds in theValley and RidgeValley and Ridge

Valley andValley andRidgeRidge

Province ofProvince ofthethe

AppalachianAppalachianMountainsMountains

Fig. 10.19

Raplee Anticline, S.E. Utah

Raplee Anticline on the San Juan River, Utah

Domes and BasinsDomes and Basins

Fig. 10.16

John S. Shelton Fig. 10.17

Sinclair Dome, Wyoming

FaultsFaultsFractures in rocks created byearthquakes

(hanging wall, footwall, displacement)

• Dip-slip faults— normal— reverse

• Strike-slip faults• Oblique-slip faults

Le Le fagliefaglie..

La superficie più o meno inclinata lungo la quale avviene il movimento dei due blocchidi roccia è detta piano di faglia. In base ai movimenti di un blocco di roccia rispettoall'altro avremo differenti tipi di faglie.Qui di seguito descriviamo i principali tipi di faglie:

Faglia normale Faglia normale oo diretta direttaIn questo tipo di faglia, c'è uno scivolamento delblocco roccioso al disopra della parete di faglia(detto "hanging wall") rispetto all'altro. Questotipo di faglia si trova in aree caratterizzate daestensione (i due blocchi di roccia si allontananol'uno rispetto all'altro).

Faglia inversaFaglia inversaIn questo tipo di faglia, il blocco roccioso al disopra dellaparete di faglia sale rispetto all'altro (in figura, quello didestra rispetto a quello di sinistra). Questa faglia è tipica deiregimi di compressione (i due blocchi di roccia spingonol'uno verso l'altro).

Faglie trascorrentiFaglie trascorrentiIn questo caso, i due blocchi di roccia scorrono uno di fiancoall'altro. Il piano di faglia è verticale. Considerando il senso dimovimento relativo della faglia, si parlerà di faglia trascorrentedestra quando da un lato della faglia si vede muovere l'altro latoverso destra. Quando invece da un lato della faglia si vede muoverel'altro lato verso sinistra, si parlerà di faglia trascorrente sinistra.

Fig. 10.22

Fig. 10.22a

Normal Dip-slip Fault

Fig. 10.22b

Reverse Dip-slip Fault

Strike-slip faultsStrike-slip faults

Motion of the fault blocks,parallel to the strike direction.

Left-lateral Strike Slip FaultLeft-lateral Strike Slip Fault

map view

Right-lateral Strike Slip FaultRight-lateral Strike Slip Fault

map view

Fig. 10.22c

Gudmundar E. SigvaldasonFig. 10.21

Strike-slipFault

Large-scale Large-scale Overthrust Overthrust SheetSheet

Fig. 10.23

Keystone Thrust Fault, S. Nevada

John S..Shelton Fig. 10.24

Cambrian Limestone

Jurassic Sandstone

LewisThrust,

SawtoothRange,

Wyoming

Kurt N. Coonstenius

French Thrust, Wyoming

Cretaceous Shale

MississippianLimestone

Kurt N. Coonstenius

Fig. 10.25

Rift Valley Formed by ExtensionRift Valley Formed by Extension

Wildrose Graben, Southern California

NASA/TSADO/Tom Stack Fig. 10.26

1872 Fault Scarp, Southern California

1988 Armenian Earthquake Fault Scarp

Fig. 10.28Armando Cisternas

1992Landers

EarthquakeFault Scarp