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G E O L O G I A E G E O L O G I A A P P L I C A T A

C O M P O R T A M E N T I C A R A T T E R I S T I C I D E L L E R O C C E

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2. LA STRATIGRAFIA E LA TETTONICA NELLO STUDIO DELLE SCIENZE DELLA TERRA

2.1 INFORMAZIONI DALLE ROCCE

• La stratigrafia si occupa di ricostruire le forme dei corpi rocciosi, la loro disposizione

nello spazio. Le giaciture originarie delle rocce e soprattutto l'ordine con cui le rocce

stesse si sono formate.

• La tettonica studia le deformazioni che si manifestano, con il passare del tempo, in

una successione di rocce, come conseguenza dei movimenti di abbassamento,

sollevamento e spostamenti laterali della crosta terrestre.

2.2 RICOSTRUIRE STORIE GEOLOGICHE

La stratigrafia studia la successione cronologica dei vari corpi litoidi e i rapporti geometrici

tra tali corpi al momento della loro formazione; il problema è che ogni roccia, prima o poi,

subisce l'azione di qualche forza che ne provoca la deformazione; bisogna ricorrere per

cui alla tettonica, che studia il modo in cui i materiali della crosta possono deformarsi, le

strutture che i corpi litoidi possono assumere con la deformazione e i movimenti che

hanno subito e che hanno fatto loro acquisire la giacitura attuale.

3. ELEMENTI DI STRATIGRAFA

La stratigrafia si prefigge due obiettivi principali:

• risalire alla natura e all'estensione geografica dei singoli ambienti fisici che hanno

originato (nel tempo) i tipi di rocce che formano la crosta;

• ricostruire l'ordine in cui si sono formate nel tempo tali rocce, cioè stabilire la loro

cronologia relativa.

La stratigrafia studia le formazioni geologiche. Una formazione geologica è un corpo

roccioso caratterizzato da natura litologica uniforme, riferibile a un ambiente di formazione



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rimasto omogeneo per un certo intervallo di tempo. (formazioni sedimentarie, formazioni

ignee, formazioni metamorfiche).

Lo strato è l'unità più piccola di una serie rocciosa ed è delimitato, nei confronti di altri

strati, da superfici di discontinuità, più o meno parallele fra loro, dette piani di

stratificazione.

3.1 LE FACIES SEDIMENTARIE

Il termine facies indica l'insieme delle caratteristiche litologiche di una roccia. Riconoscere

una determinata facies significa quindi identificare l'ambiente fisico di formazione della

roccia e poter risalire alla forma complessiva del corpo litoide. In base all'ambiente di

formazione le rocce sedimentarie si possono distinguere in tre gruppi:

• le facies continentali,

• le facies di transizione,

• le facies marine.

Le facies continentali sono riconoscibili in rocce depostesi su terre emerse in ambiente

subaereo, cioè a diretto contatto con l'aria; tra queste sono molto diffuse le facies fluviali,

le facies moreniche e le facies desertiche. Le facies deducibili dalle rocce permettono di

stabilire la presenza di antichi ghiacciai in zone in cui sono totalmente scomparsi, o di

ricostruire il percorso di fiumi che non esistono già o, di documentare l'esistenza, per un

certo periodo di tempo, di climi diversi dall'attuale, ecc.

Le facies di transizione sono tipiche della fascia di passaggio delle terre emerse al mare;

es.: le facies palustri, le facies lagunari, le facies ad estuario e di delta, le facies delle dune

costiere.

Le facies marine sono tra le più diffuse. Esse possono essere schematicamente

raggruppate in tre grandi suddivisioni: le facies litorali, le facies neritiche

(nerites=conchiglia, fondi sabbiosi o fondi rocciosi) le facies pelagiche (deposizione di

argille e fanghi nei fondi oceanici).

I sedimenti delle facies marine si accumulano strato per strado per centinaia di metri,

prendono origine così corpi litoidi tabulari, con spessori costanti su grandi distanze. Si

tenga conto inoltre che il passaggio laterale, da un tipo di facies all'altro può avvenire

bruscamente o in modo graduale e sfumato. In entrambi i casi si parla di eteropia di facies.



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3.2 I PRINCIPI DELLA STRATIGRAFIA

• Principio di orizzontalità originaria: i sedimenti si depositano, di regola, in strati

pressoché orizzontali e, una volta divenuti rocce, dovrebbero continuare ad

apparire come strati più o meno orizzontali.

• Principio di sovrapposizione stratigrafica: in una successione di rocce sedimentarie

ogni strato è più antico dello strato soprastante e più recente di quello sottostante.

• Principio di intersezione: intrusioni di magma che tagliano altre rocce sono più

giovani di queste.

3.3 IL MARE VA E VIENE: TRASGRESSIONI E LACUNE

• Regressione: fenomeno del ritirarsi del mare

• Trasgressione: fenomeno dell'avanzare del mare ricoprendo un'area emersa.

Una discordanza angolare mette in luce che nel passato una data regione appartenente a

uno strato inferiore è stata deformata fino ad emergere e ad assumere una giacitura

tendente al verticale, di solito sotto forma di catena montuosa. Essa è stata poi erosa fino

ad essere quasi spianata, infine sull'antica superficie è ritornato il mare e si sono

accumulati nuovi sedimenti.

In una discordanza semplice si presenta quando gli strati rimangono paralleli.

In entrambi i casi discordanza, per un certo intervallo di tempo si è avuta erosione e non si

sono deposte nuove rocce: questi fenomeni danno luogo a una lacuna di sedimentazione.

4. ELEMENTI DI TETTONICA

Osservando diversi affioramenti rocciosi si noterà che la loro giacitura non corrisponde a

quella originaria, questo perché le rocce sono state spostate (<<dislocate>>) o compresse

(<<corrugate>>) da movimenti terrestri che si manifestano sulle rocce sotto forma di

pressione litostatica.

4.1 COME SI DEFORMANO LE ROCCE



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Quando la pressione litostatica è abbastanza forte da deformare le rocce si dice che si è

raggiunto il limite di elasticità e quindi che la deformazione è plastica, cioè permanente.

Aumentando lo sforzo il corpo si rompe in corrispondenza di un valore di sollecitazione

chiamato carico di rottura.

La natura delle rocce influisce sul loro comportamento: alcune si comportano in modo

elastico ma fragile, altre in modo plastico o duttile. All'interno della crosta le rocce sono

sottoposte a una pressione citostatica dovuta alle altre rocce che la circondano.

All'aumentare della pressione litostatica aumenta l'intervallo in cui si registra la

deformazione plastica. All'aumentare della temperatura diminuisce l'intervallo di elasticità

e risulta facilitato un comportamento plastico. La presenza di fluidi fa abbassare il limite di

elasticità e facilità la deformazione plastica.

Velocità di deformazione: materiali che si comportano in modo fragile se sollecitati

bruscamente si rompono, se sollecitati per lunghi tempi invece si comportano in modo

plastico.

Bassa pressione e temperatura: comportamento elastico. Alta pressione e temperatura:

comportamento plastico.

4.2 QUANDO LE ROCCE SI ROMPONO: LE FAGLIE

Quando viene applicato uno sforzo molto intenso a una roccia si forma una lunga e

profonda lacerazione che porta allo scivolamento delle due parti per parecchi metri: questa

frattura viene detta faglia. La superficie lungo cui si è verificato il taglio si chiama superficie

di faglia. Le rocce ai lati della faglia risultano spesso frantumate e si chiamano brecce di

frizione. L'entità dello spostamento di una parte rispetto all'altra si chiama rigetto. Le faglie

si dividono in:

• Faglie con piano di taglio inclinato: possono essere dirette o inverse. Si parla di faglia

diretta quando il blocco di rocce che si trova sopra il piano di taglio risulta spostato verso il

basso rispetto a quello contiguo.

Si parla di faglia inversa quando invece è spostato verso l'alto.

• Faglie con piano di taglio verticale: i blocchi risultano uno sollevato e uno abbassato; il

movimento può essere avvenuto lungo la verticale oppure obliquamente, questo lo si può

dedurre dalle strie che si sono formate. Quando però le strie indicano che il movimento è

stato orizzontale si parla di faglie trascorrenti.



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Spesso le faglie sono associate in sistemi, ad esempio quelle che determinano una fossa

tettonica: in questo caso due sistemi paralleli di faglie disposte a gradinata provocano

l'abbassamento della striscia di crosta tra essi interposta (fossa).

4.3 QUANDO LE ROCCE SI PIEGANO: LE PIEGHE

Se le rocce si deformano incurvandosi senza rompersi si formano le pieghe.

Le pieghe si dividono in diversi tipi. Qui ricordiamo i più importanti:

• Monoclinale: strati paralleli con inclinazione costante

• Anticlinale: piega simmetrica convessa verso l’alto

• Sinclinale: piega concava verso l’alto

Monoclinale:

Di seguito alcuni esempi di pieghe Monoclinale:



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Pieghe Anticlinali e sinclinali:



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Esempi di pieghe rovesciate, coricate:

4.4 LE FAGLIE

In conseguenza degli sforzi crostali le rocce possono rompersi dando origine a fratture e

faglie, con relativo spostamento delle parti. LA FAGLIAZIONE

• Il processo di fogliazione si verifica generalmente lungo zone di debolezza della

crosta o dell’ammasso roccioso.

• Il movimento può essere verticale o orizzontale

• Il movimento può essere lento e continuo, ma anche improvviso ed a scatti

• Lo spostamento può essere da pochi centimetri a 10 m



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Tipi di faglie:

• Faglie inverse

• Faglie normali

• Faglie trascorrenti

Esempi di faglie:



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EFFETTI DELLE FAGLIE

• Alle attività delle faglie si possono accompagnare i terremoti

• Generalmente la loro capacità di modellamento è modesta (piccoli spostamenti del

terreno, max10 m, innesco di frane)

Le zone di faglia possono essere vie di

risalita preferenziale di acque sotterranee



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SCARPATE DI FAGLIA

• Le faglie sono spesso evidenziate da particolari caratteristiche topografiche, in

particolare le scarpate di faglia che rappresentano il bordo di un blocco spostato

• Si tratta di pareti verticali alte fino a 3 km e lunghe fino a 160 km.



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HORST (pilastro tettonico)

Horst indica un blocco sollevato tra due faglie parallele. Dal punto di vista topografico può

assumere la forma di un altipiano con due fianchi rettilinei e ripidi

GRABEN (fosse tettoniche)

Graben indica una porzione di terreno ribassato delimitata da faglie parallele che danno

origine ad una valle strutturale, con scarpate di faglie ripide

SISTEMA HORTSE GRABEN

In natura sono frequentemente associati. Esempi sono la regione di Basinand Range(Valle

della Morte, USA), l’isola di Malta



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RIFTVALLEY

Quando i graben si estendono per parecchie centinaia di chilometri e formano lunghi

lineamenti strutturali, questi si definiscono Rift Valley, o fosse tettoniche. (es. Etiopia)



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COMPLESSITÀ DEI MOVIMENTI E DELLE FORME

L’analisi del singolo processo non deve far dimenticare che la realtà è ben più complessa.

Solitamente nella realtà faglie, pieghe e strutture tettoniche si presentano

simultaneamente e possono sovrapporsi nel corso della storia geologica.

5. CICLO GEOLOGICO

La serie stratigrafica di un'area descrive la successione verticale delle formazioni che

affiorano. La lettura e l'interpretazione delle serie stratigrafiche mette in luce delle

ripetizioni cicliche di alcuni eventi.

Il ciclo geologico (o ciclo di Hutton) comprende tipicamente:

• la formazione di rocce, in genere sul fondo del mare;

• la deformazione tettonica di tali rocce per movimenti della crosta, con sviluppo di

magmatismo e metamorfismo e con sollevamento di catene montuose;



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• la demolizione e l'erosione delle strutture prodotte dalla deformazione tettonica, fino allo

spianamento della superficie.

Dopo tempi lunghissimi il mare può ricoprire la superficie di erosione (trasgressione): inizia

così una nuova fase di accumulo di rocce, alla quale seguirà un'altra fase di deformazioni

e così via.

6. LA DEGRADAZIONE DELLE ROCCE ED I SUOLI

disfacimento: insieme delle modificazioni fisico-meccaniche e chimiche che subisce

a roccia al contatto con gli agenti meteorici, fisici e biologici.

disgregazione: modificazione fisico-meccaniche che sfruttano le discontinuità insite

nella roccia

-distacco cristalli (pori, contatti intergranulari, sfaldature)

-distacco di clasti (superfici di scistosità, fratture)

alterazione: modificazioni chimiche

PROCESSI DI ALTERAZIONE CHIMICA

Carbonatazione: l’anidride carbonica presente nell’aria o nel suolo può sciogliersi in

acqua piovana e in quella presente nel suolo conferendole un grado di acidità che la rende

aggressiva soprattutto nei confronti delle rocce carbonatiche

Idrolisi: attacco diretto dell’acqua che scissa in ioni può attaccare chimicamente i silicati

sostituendo l’idrogeno ai cationi metallici presenti nel reticolo cristallino i quali si

combinano con l’ossidrile; questo processo porta alla formazione di prodotti residuali poco

o per nulla alterabili (argille).

Ossidazione: l’ossigeno presente nell’aria o disciolto nell’acqua può interagire con i

minerali con produzione di ossidi o idrossidi in particolare di ferro o manganese

Processi biologici: attacco da parte della microflora e dei batteri che possono produrre

sostanze che passano in soluzione nell’acqua e contribuiscono all’alterazione (anidride

carbonica, ammoniaca, acidi umici) oppure svolgere un’attività biomeccanica di tipo diretto

favorendo la disgregazione meccanica della roccia (licheni→producono anche sostanze

chelanti che legano uno o più atomi metallici presenti nel substrato favorendo ancora di

più la disgregazione ).



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PROCESSI DI DEGRADAZIONE FISICO-CHIMICA

In condizioni di forte inquinamento atmosferico sono presenti elevate quantità di anidride

solforosa e solforica che combinate con acqua intaccano le rocce

carbonatiche favorendone la trasformazione in solfato di calcio idrato (+ solubile) e

significative variazioni di volume (degradazione meccanica).

PROCESSI DI DEGRADAZIONE FISICA

Processi biologici: gli apparati radicali delle piante svolgono azione di divaricazione e

disarticolazione dei clasti rocciosi

Termoclastismo: processo di frantumazione della roccia dovuto a variazioni di

temperatura (stress meccanico per dilatazione/contrazione termica) →formazione di split

boulder

Crioclastismo: in presenza di acqua, processo causato dalle variazioni di temperatura al

di sopra e al di sotto del punto di congelamento.

Aloclastismo: effetto di frantumazione della roccia per effetto dell’evaporazione di acque

interstiziali ricche di soluti (cristallizzazione dei Sali per l’evaporazione e quindi aumento di

pressione).

Idratazione: dovuto all’assorbimento di molecole d’acqua nel reticolo cristallino di alcuni

minerali che provoca un aumento di volume (da anidrite a gesso → irreversibile; argille

montmorillonitiche → reversibile).

Pressure release: legata all’esumazione di rocce intrusive con struttura interna isotropa

(assenza di discontinuità); quando affiorano subiscono un detensionamento che causa lo

sviluppo di sistemi di fratturazione paralleli al versante. A scala locale possono verificarsi

fenomeni di esfoliazione superficiale; possono svilupparsi a scale da centimetriche a

ettometriche.

I minerali che sono cristallizzati a temperature più elevate sono quelli che alla temperatura

ambiente mostrano una maggiore instabilità (maggiore propensione all’alterazione); ad es.

il quarzo che nella serie di Bowen cristallizza per ultimo, quindi a temperatura minore, è

quello che più difficilmente si altera...mentre l’olivina che cristallizza per prima a

tempersature elevate è il minerale più in stabile in superficie. I processi di alterazione

chimica differenziale determinano lo sviluppo di micro morfologie che mettono in luce,

esaltandole, le caratteristiche tessiturali di una roccia. Le rocce vengono spesso più

agevolmente identificate dai rilevatori in base al loro aspetto esteriore.



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Nelle aree con morfologia subpianeggiante (assenza di erosione) lo sviluppo dei processi

di alterazione chimica e degradazione fisica del substrato lapideo o delle coltri di depositi

superficiali si svolge con completezza dando luogo ad un profilo pedogenetico ben

strutturato e con orizzonti ben definiti.

In ambiente collinare o montano lo sviluppo dei processi pedogenetici è sempre

accompagnato da processi di denudamento superficiale che tendono ad asportare i

prodotti dell’alterazione (o apportandone di nuovi) con sviluppo di suoli decapitati.



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INDICE

2. LA STRATIGRAFIA E LA TETTONICA NELLO STUDIO DELLE SCIENZE DELLA TERRA ...... 1

2.1 INFORMAZIONI DALLE ROCCE ........................................................................................ 1

2.2 RICOSTRUIRE STORIE GEOLOGICHE............................................................................. 1

3. ELEMENTI DI STRATIGRAFA.................................................................................................... 1

3.1 LE FACIES SEDIMENTARIE .............................................................................................. 2

3.2 I PRINCIPI DELLA STRATIGRAFIA.................................................................................... 3

3.3 IL MARE VA E VIENE: TRASGRESSIONI E LACUNE ....................................................... 3

4. ELEMENTI DI TETTONICA ........................................................................................................ 3

4.1 COME SI DEFORMANO LE ROCCE.................................................................................. 3

4.2 QUANDO LE ROCCE SI ROMPONO: LE FAGLIE.............................................................. 4

4.3 QUANDO LE ROCCE SI PIEGANO: LE PIEGHE ............................................................... 5

4.4 LE FAGLIE.......................................................................................................................... 8

5. CICLO GEOLOGICO ................................................................................................................ 15

6. LA DEGRADAZIONE DELLE ROCCE ED I SUOLI................................................................... 16

FONTE: CENNI DI GEOMORFOLOGIA STRUTTURALE A CURA DI S. FURLANI

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