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UniversitàdegliStudidi Siena Centro di GeoTecnologie

CGT

Carte e SezioniGeologiche

Paolo Conti

Carte e Sezioni Geologiche

Paolo Conti

CGT Centro di GeoTecnologie, Università degli Studi di SienaSan Giovanni Valdarno, Italy

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CGT Centro di Geotecnologie dell Universit degli Studi di Siena

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Edizione: Febbraio 2008

Questi appunti sono scaricabili dal sito: www.cgtlearning.unisi.it per tutti gli studenti delCentro di GeoTecnologie dell’Università di Siena. Questo volume è in vendita, al prezzo di costo della stampa, presso il Centro di Geotecnologiedell’Università di Siena (www.geotecnologie.unisi.it).

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Centro di Geotecnologie Università di Siena Carte e Sezioni Geologiche

Sommario

1 Introduzione. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2 Lettura e interpretazione delle carte geologiche . . . . . . . . . . . 92.1 Elementi di una carta geologica . . . . . . . . . . . . . . . 92.2 Superfici geologiche e forma degli affioramenti. . . . . . . . . . 12

2.2.1 Tipi di superfici geologiche . . . . . . . . . . . . . . 122.2.2 Forma degli affioramenti, inclinazione e topografia. . . . . . 122.2.3 Spessore reale e spessore apparente . . . . . . . . . . . 152.2.4 Stratimetria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.2.5 Superfici non piane . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.3 Misure di strutture geologiche . . . . . . . . . . . . . . . 192.4 Rappresentazione di superfici geologiche mediante curve di livello. . . 202.5 Inclinazione reale e inclinazione apparente . . . . . . . . . . . 24

3 Faglie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.1 Faglie nelle carte geologiche . . . . . . . . . . . . . . . . 273.2 Determinare il rigetto e lo spostamento lungo una faglia . . . . . . 28

4 Pieghe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.1 Riconoscimento di pieghe . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.2 Sovrapposizione di pieghe e faglie . . . . . . . . . . . . . . 344.3 Pieghe in carta e in proiezione stereografica . . . . . . . . . . . 34

4.3.1 Pieghe cilindriche e pieghe coniche . . . . . . . . . . . 364.3.2 Angolo di apertura e piano assiale . . . . . . . . . . . 384.3.3 Geometria delle pieghe . . . . . . . . . . . . . . . 394.3.4 Orientazione di pieghe . . . . . . . . . . . . . . . 414.3.5 Asse, piano assiale e misure di strato. . . . . . . . . . . 41

5 Sezioni geologiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475.1 Introduzione. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475.2 Scegliere l’orientazione della sezione . . . . . . . . . . . . . 475.3 Fasi di realizzazione di una sezione geologica . . . . . . . . . . 485.4 Trasferire informazioni dalla carta alla sezione geologica . . . . . . 49

5.4.1 Sezioni geologiche ortogonali alla direzione degli strati, superfici planari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495.4.1.1 Costruzione con curve di livello . . . . . . . . . 495.4.1.2 Proiezione di misure . . . . . . . . . . . . . 545.4.1.3 Proiezione di contatti . . . . . . . . . . . . . 55

5.4.2 Sezioni geologiche oblique alla direzione degli strati, solo superfici planari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555.4.2.1 Costruzione con curve di livello . . . . . . . . . 565.4.2.2 Proiezione di misure . . . . . . . . . . . . . 565.4.2.3 Proiezione di contatti . . . . . . . . . . . . . 58

Sommario 3


5.4.3 Sezioni in pieghe con asse orizzontale, asse ortogonale rispetto alla sezione geologica . . . . . . . . . . . . . . . . . 585.4.3.1 Costruzione con curve di livello . . . . . . . . . 605.4.3.2 Proiezione di misure . . . . . . . . . . . . . 625.4.3.3 Proiezione di contatti . . . . . . . . . . . . . 62

5.4.4 Sezioni in pieghe con asse orizzontale, asse obliquo rispetto alla sezione geologica . . . . . . . . . . . . . . . . . 625.4.4.1 Costruzione con curve di livello . . . . . . . . . 635.4.4.2 Proiezione di misure . . . . . . . . . . . . . 635.4.4.3 Proiezione di contatti . . . . . . . . . . . . . 63

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

6 Depositi quaternari e intrusioni. . . . . . . . . . . . . . . . . 676.1 Depositi quaternari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 676.2 Intrusioni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

7 Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

APPENDICI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

A Funzioni trigonometriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

B Superfici geologiche da dati di sottosuolo e puntuali . . . . . . . . . 77B.1 Superfici geologiche da dati di sottosuolo . . . . . . . . . . . 77B.2 Contatti geologici da informazioni puntuali . . . . . . . . . . . 77

C Variazione della scala verticale . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

D Metodi geometrici di costruzione di pieghe . . . . . . . . . . . . 83D.1 Metodo degli archi di cerchio . . . . . . . . . . . . . . . . 83D.2 Metodo delle bisettrici . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

E Costruzione di profili geologici . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

F Strutture lineari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93F.1 Tipi di strutture lineari . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93F.2 Intersezione tra piani. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

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

4 Sommario


1 Introduzione

Queste dispense illustrano varie tecniche per la lettura e l’interpretazione di carte geologiche eper la realizzazione di sezioni geologiche. Particolare attenzione è posta nella discussione degliaspetti geometrici della rappresentazione geologica cartografica necessari per la costruzione disezioni 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 questedispense, di conseguenza verrà assunto che lo studente abbia familiarità con le varie strutturegeologiche 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 rappresentazionecartografica (scala, isoipse, ecc.), che sia in possesso delle basi per la lettura delle carte topogra-fiche, quali il riconoscimento di valli, zone montuose, principali forme del rilievo e che sia ingrado di realizzare profili topografici. Per affrontare gli argomenti del Capitolo 4.3 è necessarioconoscere 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: perchéè necessario conoscere quanto riportato nei capitoli precedenti prima di potere costruire una se-zione geologica?Realizzare una sezione geologica implica trasferire le informazioni presenti nella carta geologi-ca sulla sezione geologica. Le informazioni presenti sulla carta che sono di importanza per la co-struzione di una sezione geologica sono le misure di giacitura degli strati, misure degli assi del-le pieghe, posizione delle cerniere delle pieghe, posizione dei piani assiali di pieghe, punti diintersezione tra contatti stratigrafici e contatti tettonici, ecc. .Trasferire queste informazioni dalla carta alla sezione è la parte più difficile nella costruzione diuna sezione geologica. Per fare questo vi sono alcune regole geometriche da seguire che sarannoillustrate 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 del-

le 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 costruireuna sezione ci sono delle regole da seguire, ma per sapere quali regole seguire è necessario conoscere qualisono 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, con-

tatti 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 dalloro andamento rispetto alle isoipse. In questa fase bisogna accuratamente considerare tutte

1 Introduzione 5


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 dellasezione, costruendo il profilo topografico e riportando sulla sezione le misure presenti in car-ta, la posizione delle cerniere delle pieghe, la posizione dei piani assiali di pieghe, punti diintersezione tra contatti stratigrafici e contatti tettonici, ecc. .Se si è correttamente riconosciuto quali sono le strutture presenti in carta è facile riportare lemisure 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 parallelamentealla loro direzione, con la loro inclinazione (inclinazione reale) e alla quota che han-no in carta. La procedura per realizzare una sezione in questo caso è illustrata nelCapitolo 5.4.1 a pag. 49.

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

iii) se sono presenti in carta strutture a pieghe, l’asse delle pieghe è orizzontale e la sezione èortogonale rispetto all’asse delle pieghe (Figura 5-3c) le misure vanno riportate sulla se-zione parallelamente all’asse della piega, con la loro inclinazione reale e alla quotache hanno in carta. La procedura per realizzare una sezione in questo caso è illu-strata 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 èobliqua rispetto all’asse delle pieghe (Figura 5-3d) le misure vanno riportate sulla sezio-ne parallelamente all’asse della piega, con la loro inclinazione apparente e alla quo-ta che hanno in carta. La procedura per realizzare una sezione in questo caso èillustrata 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 sezioneparallelamente all’asse della piega, con la loro inclinazione apparente e ad una quo-ta che è diversa rispetto a quella che le misure hanno in carta. La procedura per rea-lizzare 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 geologicaserve anche a spiegare come sono organizzate queste dispense:a) inizialmente sono illustrate le varie parti che compongono una carta geologica e quali infor-

mazioni sono in essa riportate (legenda, simbologia, ecc.) (Capitolo 2.1 “Elementi di una car-ta geologica”);

b) vengono forniti poi gli elementi necessari per la lettura delle carte geologiche, cioè tutte le in-formazioni necessarie per riconoscere la giacitura dei contatti geologici dalla sola analisidell’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 struttu-re geologiche”) e introdotti alcuni concetti che risulteranno utili in seguito per la costruzionedi sezioni geologiche (Capitolo 2.4 “Rappresentazione di superfici geologiche mediante cur-ve 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 giacituradell’asse mediante le proiezioni stereografiche;

6 1 Introduzione


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

1 Introduzione 7


8 1 Introduzione


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 cartaE’ la parte centrale della carta geologica, costituita dalla base topografica su cui sono riportatecon colori differenti le varie formazioni geologiche.I limiti tra le varie formazioni, cioè le linee che in carta dividono aree di colore differente, sonodetti contatti geologici. I contatti geologici possono essere di origine primaria (contatti stratigrafi-ci, discordanze, intrusioni, ecc.) oppure di origine tettonica (faglie, sovrascorrimenti, ecc.)

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

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

La legendaRiporta tutte le unità litostratigrafiche (formazioni, depositi quaternari, ecc.) presenti nella cartageologica. Le unità litostratigrafiche sono riportate dalla più recente alla più antica, dall’altoverso 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 formazionisono solitamente raggruppate in unità tettoniche, in legenda vengono riportate prima le unitàtettoniche che si trovano in alto nella struttura, mentre successivamente vengono riportate leunità tettoniche sottostanti.

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

Il quadro dei rilevatoriRiporta le aree rilevate dai singoli rilevatori, con indicazione del periodo in cui è stato effettuatoil lavoro sul terreno.

Sezioni geologicheLe strutture presenti in una carta geologica sono comunemente rappresentate mediante sezionigeologiche. 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, nellacarta devono essere riportate le tracce delle sezioni. La Figura 2-3 riporta i più comuni figuratiper rappresentare varie litologie nelle sezioni geologiche.

2 Lettura e interpretazione delle carte geologiche 9


Fig

ura

2-1

Car

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ono.

10 2 Lettura e interpretazione delle carte geologiche


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 diantiforme

traccia di superficie assiale disinforme

faglia diretta (i trattini indicano la parteribassata)

sovrascorrimento o faglia inversa (itriangoli indicano la parte sovrascorsa)

traccia di sezione geologica



Schema tettonicoUno schema tettonico ha il compito di rappresentare le strutture geologiche presenti nella cartain un contesto più ampio.

Colonne litostratigraficheLe formazioni riportate in carta sono rappresentate anche come colonne litostratigrafiche conindicazione della litologia e degli spessori.

Colori per le unità litostratigraficheNelle carte e nelle sezioni geologiche le varie unità litostratigrafiche (formazioni, depositi qua-ternari, 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. Questicolori sono stabiliti soprattutto per le formazioni del Mesozoico e del Terziario e solitamentevengono 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 quaternarisono 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 affiorantinell’area della carta e conoscere origine e natura delle varie superfici che si ritrovano al loro in-terno. Le superfici che sono riportate in una carta geologica possono essere di origine primaria odi origine tettonica.Le superfici geologiche di origine primaria sono quelle che si sviluppano in un corpo rocciosodurante 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 formazio-ne a seguito di processi deformativi e metamorfici. Rientrano in questo gruppo superfici qualifoliazioni, sovrascorrimenti, faglie, giunti di fratturazione, ecc. (Figura 2-5b).Tutti i tipi di superfici viste finora, primarie e tettoniche, avranno diverse espressioni nelle cartegeologiche e ciò dipenderà da vari fattori, quali la forma della superficie geologica stessa, la suaorientazione nello spazio, il rilievo topografico e la presenza di coperture quaternarie che pos-sono limitarne l’affioramento. E’ l’interpretazione dell’andamento tridimensionale delle super-fici presenti in una carta geologica che permette la realizzazione di sezioni geologiche e la cor-retta 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’orientazionedei contatti stratigrafici e tettonici in essa riportati. Questo è facilitato dalla presenza di misure



Figura 2-4 Scala geocronologica con l’indicazione dei colori.

Fam

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n

Giv

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Eifelia

n

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Pra

gia

n

Fra

snia

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n

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nia

n

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n

P h a n e r o z o i c

P a l e o z o i c

Pridoli

Ludlo

w

Wenlo

ck

Lla

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Upper

Mid

dle

Low

er

Devonian

411.2

±2.8

416.0

±2.8

422.9

±2.5

428.2

±2.3

Lopin

gia

n

Guadalu

pia

n

Cis

ura

lian

Upper

Upper

Mid

dle

Mid

dle

Low

er

Low

er

Upper

Upper

Mid

dle

Mid

dle

Low

er

Low

er


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

CarboniferousPermianJurassic 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

Tithonia

n

Kim

meridgia

n

Oxfo

rdia

n

Callo

via

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Bajo

cia

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Bath

onia

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Aale

nia

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ian

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Sin

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Hettangia

n

Rhaetian

Norian

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ian

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ian

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ian

Ole

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n

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an

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Capitania

n

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ian

Roadia

n

Kungurian

Art

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n

Sakm

arian

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n

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n

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n

Moscovia

n

Bashkiria

n

Serp

ukh

ovi

an

Vis

ean

Tourn

ais

ian

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

Edia

cara

n

Cry

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n

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n

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n

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Pale

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tero

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ArcheanProterozoic

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

Mid

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n

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n

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ian

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n

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ian

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n

Pia

cenzia

n

Messin

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Gela

sia

n


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

1.8

06

0.1

26

0.7

81

2.5

88

5.3

32

7.2

46

11.6

08

13.8

2

15.9

7

20.4

3

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

23.0

3

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nella carta, ma nella maggior parte dei casi l’assenza di misure implica che la giacitura dei con-tatti deve essere stabilita durante la lettura della carta dal loro andamento in carta. E’ quindi difondamentale importanza riconoscere direzione e inclinazione di uno strato dalla semplice ana-lisi 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 se-guenti.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 topo-grafica.

2. Strato inclinato a reggipoggio (Figura 2-6b, Figura 2-7e). Strati inclinati con direzione di immer-sione opposta a quella del versante (strati a reggipoggio) producono contatti con andamentosinuoso che in corrispondenza delle valli hanno una forma a “v” e in corrispondenza deidossi 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 fra-napoggio) e inclinazione maggiore di quella del versante producono contatti con andamentosinuoso che in corrispondenza delle valli hanno una forma a “v” e in corrispondenza deidossi 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.



la punta della “v” è diretta verso la formazione sovrastante, mentre in corrispondenza dei dossi è laconcavità 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 fra-napoggio) e inclinazione minore di quella del versante producono contatti con andamentomolto sinuoso che in corrispondenza delle valli hanno una forma a “v” e in corrispondenzadei dossi una forma concava. Anche in questo caso nelle valli la punta della “v” è diretta verso laformazione 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 an-damento 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 anda-mento molto sinuoso in carta se la topografia ha un andamento complicato. I contatti cambianoandamento dove il versante cambia di pendenza, in zone pianeggianti i contatti hanno orienta-zione 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 diquesto strato sulla carta geologica. La forma dell’affioramento sarà determinata dallo spessoredello strato, dall’orientazione dello strato (immersione e inclinazione) e dalla forma della super-ficie topografica. In una carta geologica si vede come per strati di inclinazione costante l’am-piezza 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 ancheda una diminuzione dell’inclinazione degli strati (Figura 2-9b), anche se il loro spessore rimanecostante. 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 alversante. (a) Strato orizzontale. (b) Strato a reggipoggio. (c) Strato verticale. (d) Strato a franapoggio, più incli-nato del versante. (e) Strato a franapoggio, meno inclinato del versante.



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 delversante. (d) Strato verticale. (e) Strato a reggipoggio.

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In generale l’ampiezza dell’affioramento è funzione dell’angolo tra lo strato e la superficie topo-grafica. Se i due sono ad alto angolo (affioramento “1” in Figura 2-9c) l’ampiezza dell’affiora-mento è minima, aumenta invece se l’angolo tra i due è piccolo (affioramento “2” inFigura 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’affiora-mento. La superficie orizzontale rappresenta la carta geologica. (b) Schema tridimensionale mostrante i rapportitra inclinazione di uno strato e ampiezza dell’affioramento. (c) Sezione in un rilievo montuoso orientata ortogo-nale alla direzione dello strato. w è l’ampiezza dell’affioramento sul terreno, u è l’ampiezza dell’affioramento mi-surata sulla carta geologica, t è lo spessore reale dello strato.

t

w

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u

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2

(a) (b) (c)



2.2.4 Stratimetria

In questo capitolo vedremo i metodi per ricavare indirettamente lo spessore di uno strato neicasi 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 nelladirezione 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 dellostrato e l’inclinazione del pendio. Le formule trigonometriche sono riportate in Figura 2-10b perstrati a franapoggio meno inclinati del pendio, in Figura 2-10c per strati orizzontali, inFigura 2-10d, e, f per strati a reggipoggio, in Figura 2-10g per strati verticali e in Figura 2-10hper strati a franapoggio più inclinati del pendio.Se la superficie topografica non è orizzontale e se non è possibile conoscere l’ampiezza dell’af-fioramento in campagna, è comunque possibile misurare lo spessore dello strato ricavando dal-la 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 sonoriportate in Figura 2-10i per strati a franapoggio meno inclinati del pendio, in Figura 2-10l perstrati 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 dislivellotra il contatto superiore e inferiore, δ è l’inclinazione dello strato e σ è l’inclinazione del pendio. (a) Misura nelcaso 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 idue contatti.

t w δsin=



2.2.5 Superfici non piane

In tutti gli esempi visti in precedenza abbiamo trattato superfici geologiche piane, cioè con incli-nazione costante in tutta l’area di affioramento. Questa condizione solo raramente si verifica innatura o comunque solo per aree limitate, nella maggior parte dei casi l’inclinazione di una su-perficie 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 incli-nazione. 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 equindi sono abbastanza inclinato, nella valle il contatti è circa parallelo alle isoipse e quindi cir-ca 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 “inclina-zione” non sono sinonimi e hanno significato ben preciso che il geologo deve assolutamenteconoscere.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 talesuperficie geologica; la direzione è l’unica linea orizzontale esistente sulla superficie geologi-ca 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) ilcontatto è abbastanza inclinato, dove l’angolo è minore (β) il contatto ha inclinazione minore, dove è paralleloalle isoipse (γ) il contatto è orizzontale.

1900

1700

1500 1300

1100

1500

1700

1300

α

β

γ5

10

20



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

• la direzione di immersione o immersione di un piano è l’angolo, misurato in senso orario, tra ilNord 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 evaria 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 direzio-ne 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 indi-cato 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 dimassima pendenza.Una linea si indica con una coppia di valori angolari, di cui il primo è la direzione di immersio-ne e il secondo l’inclinazione (es. 40/20, 120/64, 244/55, 302/6). Se invece (in casi particolariquali lineazioni molto inclinate, ecc.) l’orientazione di una linea si vuole riportare utilizzando ilpitch, 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 direzioneverso 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 ri-porta con il simbolo della stratificazione (vedi simboli di Figura 2-2) e si scrive a fianco il valoredell’immersione e dell’inclinazione (Figura 2-12d). Solitamente nelle carte geologiche a stampaè indicata solo l’inclinazione. Se si deve riportare in carta una struttura lineare (es. un asse diuna piega) analogamente si userà il simbolo corrispondente e si indicherà l’immersione e l’incli-nazione della linea.Il riporto delle misure in una carta geologica è di fondamentale importanza in quanto le misureforniscono le informazioni necessarie per la corretta lettura delle carte geologiche e per la realiz-zazione delle sezioni geologiche. In Figura 2-13 è riportata l’orientazione di alcune misure incarta.

2.4 Rappresentazione di superfici geologiche mediante curve di livello

Nelle carte topografiche la forma del terreno è rappresentata dalle curve di livello (isoipse), cioèdalle 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 indicarela giacitura di un piano. Per esempio può essere indicata la direzione del piano e il valore angolaredell’inclinazione, con il punto cardinale verso cui immerge il piano (es. N135E 68SW). Per indicare ladirezione (strike) di un piano, si usa riportare l’angolo che la direzione fa rispetto al Nord, indicando sequesto angolo è misurato verso E o verso W (es. N120E, N070W, ecc). I valori di direzione variano da 0°a 180°.



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 secondafase deformativa).

direzione diimmersione

α

N

βγ pitch

(a) (b)

Nord

60

135

20

246

40

34331

8

(d)

direzione

direzione diimmersione

α

N

β

linea di

massima pendenzapianoorizzontale

308

6620

58

205

12

(c)



spetto al livello del mare e spaziatura costante. Questo concetto può essere applicato anche allesuperfici geologiche per rappresentare la loro orientazione e forma.La Figura 2-14a riporta uno schema tridimensionale con uno strato inclinato che interseca unasuperficie topografica, sul terreno lo strato affiora nell’area rappresentata in grigio. Dalla figurasi vede che i punti x, y e z giacciono tutti alla quota di 400 m sopra il livello del mare. Poichéquesti punti sono tutti alla solita altezza sulla solita superficie, la linea che li unisce definirà lacurva di livello di 400 m sulla superficie dello strato. Tale curva è meglio visualizzata inFigura 2-14b dove rispetto alla Figura 2-14a è stata rimossa la parte di terreno sovrastante lostrato. Queste curve sono del tutto equivalenti alle curve di livello della carta topografica e nelcaso particolare dell’esempio di Figura 2-14b la curva è una linea retta perché la superficie è unpiano.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 ingrigio, 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 curvesono delle linee tra loro parallele.

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



Nella realtà solo raramente e ad una piccola scala di osservazione le superfici geologiche sonopiane, nella maggior parte dei casi si tratta di superfici curve. Superfici geologiche curve avran-no curve di livello rappresentate da linee curve, con spaziatura variabile. La Figura 2-15a mo-stra una superficie curva di direzione costante ma inclinazione variabile, le curve di livello suquesta 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.



mostra una superficie curva di inclinazione costante, ma direzione variabile, in questo caso lecurve di livello saranno delle linee curve, ma di spaziatura costante (Figura 2-15e, f). In naturasolitamente si ha a che fare con superfici geologiche non piane e con inclinazione e direzione va-riabile, le curve di livello delle superfici geologiche quindi saranno linee curve di spaziatura va-riabile.La rappresentazione della geometria di una superficie geologica mediante curve di livello èmolto importante se vogliamo stabilire se una superficie è planare, piegata, ecc. ed è fondamen-tale per la realizzazione di sezioni geologiche.La Figura 2-16 illustra vari contatti in una carta geologica, i contatti hanno inclinazioni differen-ti nei vari casi.

2.5 Inclinazione reale e inclinazione apparente

Come illustrato in Figura 2-14 l’inclinazione di una superficie geologica rispetto all’orizzontaleè per definizione misurata ortogonalmente alla direzione, cioè nella direzione di immersionedello strato. Questa considerazione, assieme a quanto visto nel Capitolo 2.4 (le curve di livellosu una superficie geologica piana sono linee tra loro parallele e di spaziatura costante) permettedi calcolare l’inclinazione di una superficie.Consideriamo una superficie inclinata di cui vogliamo conoscere l’inclinazione, come quella inFigura 2-17a su cui è riportata la direzione e la direzione di immersione. La Figura 2-17b mostrale curve di livello su questa superficie, mentre la Figura 2-17c rappresenta la vista dall’alto, cioèla 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 mediamenteinclinato. (d) Strato a reggipoggio fortemente inclinato.(e) Strato verticale. (d) Strato a franapoggio, più inclinatodel versante. (e) strato a franapoggio, meno inclinato del versante. (h) Variazioni di spessore dovute alla topo-grafia.



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 èbc/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 diimmersione, l’angolo di inclinazione risulta inferiore. In Figura 2-17e misuriamo l’inclinazionetra 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 unasuperficie misurata non nella sua direzione di immersione è detta inclinazione apparente, ed è sempreminore dell’inclinazione, in altre parole l’inclinazione di uno strato su una sezione geologicanon 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, cioèlo strato appare orizzontale in sezione.La determinazione dell’inclinazione apparente di una misura su di un piano verticale è moltoimportante per la realizzazione di sezioni geologiche. Ritorneremo su questo argomento in se-guito.



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



3 Faglie

3.1 Faglie nelle carte geologiche

Nelle carte geologiche le faglie sono indicate di solito con un apposito simbolismo (vediFigura 2-2), le faglie dirette solitamente con una linea rossa con dei trattini ortogonali alla lineastessa, rivolti verso il blocco che si è spostato verso il basso. Per le faglie inverse o i sovrascorri-menti si usa di solito una linea rossa con dei triangoli rivolti verso il tetto della faglia, cioè versoil blocco sovrascorso. Le faglie sono comunque facilmente riconoscibili in una carta geologica inquanto interrompono la continuità dei contatti geologici e portano a diretto contatto formazionidi età diversa che normalmente non lo sono.Le informazioni ricavabili da una carta geologica spesso consentono di stabilire il tipo di movi-mento relativo delle due parti di una faglia (diretto, inverso, trascorrente), ma di solito è moltodifficile 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 dadifferenti tipi di movimento.Nell’esempio di Figura 3-1a si vede come appaiono in una carta geologica (superficie orizzonta-le) e in sezione geologica (superficie verticale) due contatti dislocati da una faglia. Questo anda-mento 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 altreinformazioni 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 contattiverticali (es. filoni, contatti tra rocce intrusive e incassante, piani assiali di pieghe, ecc.). Faglietrascorrenti si riconoscono in quanto in carta non spostano contatti orizzontali, ma i contatti in-clinati 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.

3 Faglie 27


L’analisi di una carta geologica permette anche di stabilire l’intervallo di tempo durante il qualeè stata attiva una faglia. Il limite inferiore di questo intervallo di tempo è dato dall’età della piùrecente formazione o struttura (piegamento, metamorfismo, ecc.) tagliata dalla faglia. Il limitesuperiore di questo intervallo di tempo è dato dall’età della più antica formazione geologica ostruttura che non è tagliata dalla faglia. Il limite superiore può essere rappresentato da discor-danze che suturano la faglia o intrusioni che attraversano la faglia senza essere dislocate. Sesono presenti pieghe che ripiegano la faglia questo implica che la faglia è più antica del piega-mento.

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 possibilericonoscere, sulla carta, due oggetti o strutture geologiche che prima della deformazione si tro-vavano a diretto contatto e che ora invece si trovano ad una certa distanza l’uno dall’altro dalledue parti opposte della superficie di faglia. Oggetti o strutture di questo tipo non sono moltodiffusi nelle carte geologiche e si tratta essenzialmente di elementi lineari quali cerniere di pie-ghe, intersezioni tra due superfici, intersezione tra una superficie e una discordanza, ecc. LaFigura 3-2 mostra due esempi di elementi lineari dislocati da una faglia, è evidente che i punti xe x’, ora distanti, prima del movimento lungo la faglia erano a contatto. Se è possibile determi-nare la distanza tra x e x’ è determinato in modo univoco lo spostamento lungo la superficie difaglia.

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

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

28 3 Faglie


• 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 inFigura 3-3a).

Quando in una carta geologica è presente una faglia che disloca una struttura planare (un con-tatto, un filone, ecc.) e non si hanno altre informazioni, non è possibile determinare il rigetto, maè 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 orto-gonale 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 dimovimento di una faglia bisogna necessariamente riconoscere due oggetti geologici che primadella deformazione si trovavano a diretto contatto e che ora invece sono dislocati dalla faglia. Inalcuni casi però il rigetto reale di una superficie planare può essere determinato anche senza ri-conoscere due oggetti geologici che precedentemente alla faglia erano a contatto, questo è possi-bile se sul terreno si riconoscono delle strie sulla superficie di faglia, cioè se conosciamo la dire-zione di movimento della faglia.Dalla Figura 3-4 si vede che se riconosciamo sul terreno le strie e osserviamo il punto A, questodeve 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 ingrigio. 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)

3 Faglie 29


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 puntoè facile noto ns e π, con semplici relazioni trigonometriche determinare anche il rigetto orizzon-tale (ss) e verticale (ds) della faglia.Nel caso di sovrascorrimenti regionali, cioè con estensione di parecchie decine o centinaia dikm, può essere quasi impossibile in una carta geologica riconoscere una struttura geologica cheè stata dislocata dal sovrascorrimento, ma invece può essere possibile da osservazioni di cam-pagna (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 (distan-za A in Figura 3-5) è la distanza misurata parallelamente alla direzione di movimento del sovra-scorrimento 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 (punto1’ in Figura 3-5).

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

30 3 Faglie


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

3 Faglie 31


32 3 Faglie


4 Pieghe

4.1 Riconoscimento di pieghe

In una carta geologica pieghe sono evidenziate da variazioni giacitura della stratificazione (odella foliazione) varia e descrive delle strutture concave verso l’alto (sinformi) o verso il basso(antiformi), in cui possono affiorare rocce più giovani di quelle circostanti (sinclinali) o più anti-che (anticlinali). Nella carta strutture antiformi e sinformi sono facilmente riconoscibili quandole pieghe hanno asse inclinato (Figura 4-1a) piuttosto che quando hanno asse orizzontale(Figura 4-1b), lo stesso vale per le anticlinali e le sinclinali (Figura 4-1c e Figura 4-1d). Non èdetto che tutte le anticlinali siano antiformi (e viceversa) e che tutte le sinclinali siano sinformi (eviceversa). Nel caso di pieghe ripiegate, affioramenti nei due fianchi di una piega di prima fasepossono dare pieghe di seconda fase che possono essere delle sinclinali sinformi in un fianco eanticlinali sinformi nell’altro fianco (Figura 4-1e).

Sulla base di quanto visto nei capitoli precedenti è possibile determinare la geometria di struttu-re a pieghe mediante l’analisi dell’andamento dei contatti in una carta geologica. Quando l’an-

Figura 4-1 (a) Affioramenti di antiformi e sinformi con asse inclinato. (b) Antiformi e sinformi con asse orizzon-tale). (c) Affioramenti di anticlinali e sinclinali con asse inclinato. (d) Anticlinali e sinclinali con asse orizzontale.(e) Sinclinali sinformi e anticlinali sinformi su due fianchi di una piega.

4 Pieghe 33


damento sinuoso che solitamente ha un contatto in una carta geologica non è dovuto all’anda-mento della topografia, allora significa che siamo in presenza di una piega.

4.2 Sovrapposizione di pieghe e faglie

La sovrapposizione di una faglia ad una piega provoca la dislocazione della cerniera della pie-ga, come già illustrato in Figura 3-2, ed è utile per determinare con esattezza il rigetto della fa-glia. Se non si vuole determinare esattamente il rigetto di una faglia, la semplice analisi di unacarta geologica in cui è presente una piega tagliata da una faglia può fornirci rapidamente utiliinformazioni, sebbene qualitative, sul movimento della faglia.In Figura 4-2a e in Figura 4-2d sono raffigurati due sistemi pieghe asimmetriche con piano as-siale subverticale tagliate da una faglia. Nel primo caso il rigetto della faglia è verticale (fagliadiretta), nel secondo la faglia è trascorrente. In Figura 4-2b e in Figura 4-2e sono raffigurati gliaffioramenti su una superficie d’erosione orizzontale, la Figura 4-2c e la Figura 4-2f rappresen-tano quindi due carte geologiche schematiche.In Figura 4-2b si vede che l’erosione ha messo a nudo due livelli diversi della piega dalle dueparti della faglia diretta: a Sud della faglia è esposto un livello strutturale più superficiale dellapiega, a Nord uno più profondo. Questo implica che l’ampiezza degli affioramenti (w) nelle an-ticlinali è maggiore a Nord della faglia che a Sud, mentre l’opposto accade per le sinclinali. Poi-ché le pieghe sono asimmetriche, in carta (Figura 4-2c) si ha uno spostamento dei piani assiali edei contatti che però non è legato ad alcuna componente di trascorrenza, questo è evidente inquanto alcuni contatti sono dislocati con un senso di movimento sinistro, mentre altri lo sonocon movimento destro.Nel caso di una faglia trascorrente (Figura 4-2d) dalle due parti della faglia viene esposto sem-pre il solito livello della piega (Figura 4-2e). Questo implica che l’ampiezza degli affioramentinon cambia dalle due parti della faglia e che tutti i contatti e piani assiali sono dislocati nel soli-to modo, sinistro in Figura 4-2f e della solita entità.Casi più complicati si possono avere quando abbiamo a che fare con pieghe rovesciate. In que-sto caso i due fianchi della piega immergono nella stessa direzione e questo può portare ad erro-nee interpretazioni del rigetto della faglia. In Figura 4-3a è riportata una piega rovesciata taglia-ta da una faglia diretta e come in Figura 4-2c si ha una variazione dell’ampiezza degliaffioramenti. In questo caso tutti i contatti risultano però spostati verso sinistra (Figura 4-3c) ilche ad una prima analisi potrebbe fare pensare ad una faglia trascorrente.

4.3 Pieghe in carta e in proiezione stereografica

Sul terreno spesso non è possibile misurare direttamente con la bussola l’orientazione degli ele-menti geometrici che costituiscono una piega, cioè l’asse della piega, il piano assiale, ecc.. Que-sto perché le condizioni di affioramento possono essere non ottimali (coperture quaternarie, al-terazione, coperture vegetali, ecc.) e non permettere l’osservazione dei suddetti elementi,oppure perché le pieghe possono essere di grandi dimensioni, per esempio strutture chilometri-che, e non possono permettere il riconoscimento contemporaneo nell’area di rilevamento dellazona di cerniera, del piano assiale, o degli altri elementi strutturali. Tutti questi elementi sonoperò di fondamentale importanza per la realizzazione di sezioni geologiche in aree con struttu-re a pieghe.In molti casi la raccolta di misure in campagna della superficie che viene piegata e la loro suc-cessiva elaborazione mediante proiezioni stereografiche permette di ricavare molte informazio-

34 4 Pieghe


ni sulla struttura, specialmente nel caso di pieghe cilindriche, informazioni altrimenti non otte-nibili durante le fasi di rilevamento sul terreno.Questo capitolo illustra lo studio delle strutture a pieghe per mezzo delle proiezioni strereogra-fiche, è quindi assunto che lo studente abbia familiarità con i concetti e i metodi di proiezionestereografica, cioè con tutto quanto riportato nelle dispense “Proiezioni Stereografiche”.

Figura 4-2 Schemi di pieghe tagliate da faglie.

Figura 4-3 Pieghe rovesciate tagliate da una faglia diretta.

4 Pieghe 35


4.3.1 Pieghe cilindriche e pieghe coniche

Se si riportano in proiezione stereografica le misure raccolte in un’area interessata da piegamen-to (Figura 4-4) è possibile stabilire se siamo in presenza di pieghe cilindriche, coniche oppure dipieghe con geometria più complessa.

Nel caso di pieghe cilindriche, cioè di superfici piegate ottenute traslando una linea parallela ase stessa e quindi con assi rettilinei, è importante ricordare che due piani qualsiasi tangenti lasuperficie piegata si intersecano secondo una linea che è parallela all’asse della piega(Figura 4-5a). Da questo deriva che se raccogliamo in campagna una serie di misure in vari pun-ti di una piega cilindrica (fianchi, cerniera) e se riportiamo queste misure in proiezione stereo-grafica come tracce ciclografiche, queste si intersecheranno tutte in un punto, l’asse della piega(Figura 4-5b). L’asse della piega ricavato in questo modo è detto asse β.Un’altra proprietà delle pieghe cilindriche è che se si considerano varie superfici tangenti allapiega, le direzioni normali a queste superfici giacciono tutte sul solito piano, il piano π(Figura 4-5c). Se si riportano quindi in proiezione stereografica le misure raccolte in vari puntidi una piega non come tracce ciclografiche ma come poli dei piani, i poli andranno a trovarsi sudi un grande cerchio (Figura 4-5d). Il grande cerchio così ricavato è detto cerchio π. L’asse dellapiega sarà la direzione ortogonale al piano π, cioè il polo del cerchio π, l’asse della piega ricava-to in questo modo è detto asse π.Se siamo in un’area in cui le pieghe hanno una geometria conica, le misure della superficie pie-gata (es. misure della stratificazione) si disperderanno non secondo un grande cerchio come inFigura 4-5d, ma secondo un piccolo cerchio. Il centro del piccolo cerchio rappresenta l’asse dellapiega (Figura 4-6). Questo perché tutte le superfici piegate fanno un angolo costante con l’assedella piega, l’angolo di apertura del piccolo cerchio.

Figura 4-4 Area in cui la stratificazione risulta piegata. Sono indicati i piani tangenti alla stratificazione che rap-presentano le misure raccolte. Queste misure sono successivamente riportate in proiezione stereografica.

36 4 Pieghe


E’ importante ricordare che nel caso di proiezioni stereografiche con il reticolo di Wulff il centrogeometrico del piccolo cerchio non è l’asse del cono e quindi non rappresenta l’asse della piega.Nella realtà non si avrà quasi mai una disposizione esatta delle tracce ciclografiche o dei polidelle misure su grandi o piccoli cerchi come riportato in Figura 4-5 o Figura 4-6, questo perchéin natura raramente le pieghe sono perfettamente cilindriche o perfettamente coniche e perchéerrori dell’ordine di qualche grado possono essere commessi con la bussola in campagna nelmisurare le superfici piegate.

Figura 4-5 (a) Piega cilindrica, sono rappresentati due piani tangenti alla superficie piegata. B è l’asse dellapiega. (b) Costruzione dell’asse β di una piega. (c) Piega cilindrica, con riportate le direzioni ortogonali alla su-perficie piegata. (d) Costruzione del cerchio π per una piega. Si noti che B, β e π rappresentano il solito elemen-to geometrico (l’asse della piega), varia solo il modo di determinarlo.

(a)

piano π

asse π

B

B

(b)

(d)(c)

asse π

cerchio π

asse β

asse β

4 Pieghe 37


4.3.2 Angolo di apertura e piano assiale

L’angolo di apertura di una piega è l’angolo tra i due fianchi se i due fianchi sono dei piani, op-pure l’angolo che fanno tra loro le due superfici tangenti ai fianchi in corrispondenza delle lineedi flesso. L’angolo di apertura di una piega deve essere misurato sul piano ortogonale all’assedella piega (vedi dispense “Strutture geologiche”). L’angolo di apertura di una piega può esseremaggiore o minore di 90°.Il caso più semplice è quello di una singola piega con fianchi rettilinei, cioè planari(Figura 4-7a). In proiezione stereografica l’angolo di apertura può essere determinato proiettan-do come poli o tracce ciclografiche le misure raccolte nei due fianchi della piega.In proiezione stereografica è possibile leggere due angoli, uno acuto e uno ottuso, quale dei dueangoli scegliere come angolo di apertura della piega (e quindi il piano bisettore come piano as-siale) richiede:a) di avere un’idea, anche approssimativa, dell’angolo di apertura della piega da osservazioni

di campagna (es. sapere se è maggiore o minore di 90°, cioè sapere se è una piega aperta ochiusa), oppure;

b) conoscere da osservazioni di campagna la giacitura, anche approssimativa, del piano assiale(es. sapere se è circa orizzontale o circa verticale, cioè se è una piega verticale o coricata, peresempio dall’analisi delle pieghe minori).

Il piano assiale per una singola superficie piegata è il piano bisettore dell’angolo di apertura, ilpiano assiale quindi può essere ricavato esattamente in proiezione stereografica.Supponiamo di volere determinare il piano assiale della piega 2 di Figura 4-7a di cui conoscia-mo da osservazioni sul terreno la giacitura del piano assiale, circa verticale e la geometria, cioè èuna piega chiusa. Si procede nel seguente modo (si ricorda che in proiezione stereografica latraccia ciclografica del piano assiale deve passare per l’asse della piega):a) si proiettano in uno stereogramma (Figura 4-7a) i poli dei due fianchi (piani A e B) e si deter-

mina il cerchio π e l’asse della piega;b) si determina l’angolo di apertura della piega (angolo β in Figura 4-7b misurato tra le due

tracce ciclografiche);

Figura 4-6 (a) Piega conica. (b) Piega conica in proiezione stereografica.

asse

(a)

(b)

38 4 Pieghe


c) all’interno dell’angolo di apertura β si ricava il punto mediano (punto M in Figura 4-7c);d) il piano assiale della piega è la traccia ciclografica che passa per l’asse e il punto M, cioè la

traccia PA1.Si noti che in proiezione stereografica è possibile un altro piano bisettore le due misure (PA2),questo è il piano ortogonale al piano assiale della piega.

4.3.3 Geometria delle pieghe

Se si raccolgono varie misure in un’area interessata da piegamento e se riportiamo queste misu-re in proiezione stereografica, la loro distribuzione ci permette di fare importanti considerazionisulla geometria della piega, considerazioni che spesso sono difficili (se non impossibili) da effet-tuare in campagna specialmente se abbiamo a che fare con strutture piegate di dimensioni chi-lometriche.Come abbiamo visto nel Capitolo 4.3.1 la distribuzione dei poli di una superficie piegata dipen-de dal tipo di piega (cilindrica, conica), dall’orientazione dell’asse della piega e dalla giacituradel piano assiale. Oltre a questi fattori bisogna considerare però anche l’angolo di apertura dellepieghe e il grado di arrotondamento della cerniera. Vedremo ora alcuni esempi basandoci, persemplicità, sull’analisi di pieghe cilindriche.La Figura 4-8 riporta varie pieghe con differente angolo di apertura e grado di arrotondamentoe le rispettive proiezioni stereografiche. Per semplicità tutte le pieghe rappresentate hanno pia-no assiale verticale, asse inclinato verso sud e i due fianchi di uguale lunghezza. In proiezionestereografica i due fianchi sono quindi ugualmente rappresentati (solito numero di misure).Dalla Figura 4-8 si vede come l’aumentare dell’angolo di apertura della piega provochi un “av-vicinamento” delle misure in proiezione stereografica. Lungo la traccia ciclografica che passa

Figura 4-7 (a) Piega con angolo di apertura β. (b) Determinazione del piano assiale in proiezione stereografica.Fianco A: 280/60, fianco B: 150/70, asse: 221/42, bisettore angolo acuto (e piano assiale della piega PA1):306/83, bisettore angolo ottuso (PA2): 240/43. I due fianchi sono stati riportati sia come tracce ciclografiche checome poli.

(a) (b)

β

βasse

BA

piano assiale

A

cerchio π

B

B

PA1

PA2

asse

M

M

4 Pieghe 39


Figura 4-8 Vari tipi di pieghe con angolo di apertura e grado di arrotondamento della cerniera differente, e rela-tive proiezioni stereografiche.

40 4 Pieghe


per le misure, l’angolo tra i due massimi delle misure ci fornisce un’indicazione dell’aperturadella piega.Per quanto riguarda il grado di arrotondamento della cerniera, dalla Figura 4-8 si vede come nelcaso di pieghe “a cuspide” (cerniere non arrotondate, Figura 4-8a, d, e) si hanno due massimiben distinti in proiezione stereografica, perché i fianchi sono rettilinei e nella zona di cernieranon ci sono giaciture della stratificazione ortogonali alla giacitura del piano assiale.Nel caso di pieghe con cerniera arrotondata (Figura 4-8c, f, i) si ha una variazione continua dellagiacitura della stratificazione, questo si traduce in proiezione stereografica in una maggiore di-spersione dei punti sul cerchio π. Lungo questo grande cerchio la parte non occupata da punti èla misura dell’angolo di apertura della piega (α in Figura 4-8f).Se abbiamo a che fare con pieghe asimmetriche i fianchi avranno lunghezza differente, sul fian-co più corto sarà più difficile raccogliere misure e quindi ci saranno meno punti in proiezionestereografica che rappresenteranno questo fianco.

4.3.4 Orientazione di pieghe

Oltre a quelli già visti, altri due importanti parametri che determinano la distribuzione delle mi-sure in proiezione stereografica sono l’inclinazione dell’asse e l’inclinazione del piano assiale.Sulla base dell’inclinazione dell’asse si possono distinguere pieghe con asse orizzontale, pieghecon asse inclinato e pieghe con asse verticale. In base all’inclinazione del piano assiale si posso-no distinguere pieghe con piano assiale verticale, pieghe con piano assiale inclinato e pieghecon piano assiale orizzontale. La Figura 4-9 mostra le possibili orientazioni di pieghe. La Figura 4-10 mostra invece le proiezioni stereografiche per pieghe con asse o piano assiale va-riamente inclinato.Combinando le possibili orientazioni dell’asse di una piega (Figura 4-10a, b, c) con le possibiliorientazioni del piano assiale (Figura 4-10d, e, f) si ottengono le proiezioni stereografiche per:a) pieghe con asse orizzontale e piano assiale verticale (Figura 4-11a);b) pieghe con asse inclinato e piano assiale verticale (Figura 4-11b);c) pieghe con asse verticale e piano assiale verticale (Figura 4-11c);d) pieghe con asse orizzontale e piano assiale inclinato (Figura 4-11d);e) pieghe con asse inclinato e piano assiale inclinato, in cui è possibile distinguere:

i) il caso generale, con direzione del piano assiale obliqua rispetto alla direzionedell’asse (Figura 4-11e);

ii) il caso particolare in cui la direzione del piano assiale è ortogonale rispetto alla dire-zione dell’asse (Figura 4-11f);

f) pieghe con asse orizzontale e piano assiale inclinato (Figura 4-11g).Dalla Figura 4-11 si vede che non tutte le combinazioni sono possibili in natura, come ad esem-pio pieghe con asse verticale e piano assiale inclinato, asse inclinato e piano assiale orizzontale easse verticale e piano assiale orizzontale.E’ importante ricordare che:a) la direzione del piano assiale coincide con la direzione dell’asse solo in alcuni casi particola-

re, mentre generalmente sono diverse;b) il cerchio π su cui si disperdono i poli della superficie piegata contiene sempre il polo del pia-

no assiale.

4.3.5 Asse, piano assiale e misure di strato

Vediamo ora con esempio di chiarire i rapporti tra misure, asse, piano assiale e traccia del pianoassiale in una carta geologica e in proiezione stereografica.

4 Pieghe 41


In Figura 4-12a è rappresentata una piega generica con piano assiale inclinato e asse inclinato, ladirezione del piano assiale è obliqua rispetto alla direzione di immersione dell’asse. A, B, C e Dsono quattro misure di stratificazione raccolte nei fianchi (A, B, D) e nella zona di cerniera (C)della piega.Dalla Figura 4-12b e dalla Figura 4-12c si possono trarre le seguenti conclusioni, valide perqualsiasi piega generica:a) la direzione del piano assiale della piega è differente dalla direzione di immersione dell’asse

della piega;

Figura 4-9 Possibili orientazioni di pieghe al variare della giacitura dell’asse e del piano assiale.

42 4 Pieghe


b) nella carta geologica la traccia del piano assale (P.A. in Figura 4-12b) avrà un andamento dif-ferente rispetto alla direzione di immersione dell’asse;

c) se la piega ha un fianco verticale, la direzione (strike) della misura verticale (misura A) è an-che la direzione di immersione dell’asse della piega;

d) se la piega ha un fianco verticale, la misura la cui direzione è ortogonale alla misura verticale(misura C) è, tra tutte le possibili misure, quella con inclinazione minore, e tale valore di in-clinazione è uguale al valore di inclinazione dell’asse della piega.

Figura 4-10 Proiezioni stereografiche per pieghe con asse (a, b, c) e piano assiale (d, e, f) variamente inclinato.

(c)(b)(a)

O r i e n t a z i o n e d e l l ’ a s s e

direzione dell’asse

direzione del piano assiale

traccia ciclografica del piano assiale

polo del piano assiale

asse della piega

poli dei piani (definiscono il piano π)

orizzontale inclinato verticale

(f)(e)(d)

O r i e n t a z i o n e d e l p i a n o a s s i a l e

verticale inclinato orizzontale

4 Pieghe 43


Figura 4-11 Possibili proiezioni stereografiche per pieghe con varie orientazioni dell’asse e del piano assiale.

(g)

(c)

O r i e n t a z i o n e d e l l ’ a s s e

direzione di immersione dell’asse (B’)

direzione del piano assiale (A’)

traccia ciclografica del piano assiale

polo del piano assiale (A)

asse della piega (B)

poli dei piani (definiscono il cerchio π)

v e r t i c a l e

(a)

o r i z z o n t a l e

(b)

i n c l i n a t o

(e)(d)

Or

ie

nt

az

io

ne

d

el

p

ia

no

a

ss

ia

le

ve

rtic

ale

ori

zz

on

tale

inc

lin

ato

B=B’=A’

B

B’=A’

B

A

A

A’

A

B=B’=A’

direzione del P.A. obliquarispetto alla direzione dell’asse

direzione del P.A. ortogonalerispetto alla direzione dell’asse

B=B’

A’

B’

A’

B

A

B’

A’

B

A

(f)

44 4 Pieghe


Figura 4-12 (a) Piega con asse inclinato e piano assiale inclinato. (b) La solita piega in una carta geologica. (c)Rappresentazione stereografica degli elementi della piega..

A

B

CD

nord

A

B

CD

(a)

(b)

asseasse

P.A.

P.A.

��

��

��

��

��

(c)

4 Pieghe 45


46 4 Pieghe


5 Sezioni geologiche

5.1 Introduzione

Una sezione geologica è la rappresentazione delle strutture presenti in una carta geologica su di un pianoverticale. La realizzazione di una sezione geologica è un momento molto importante nello studiogeologico di un’area, in quanto essa permette di incorporare in un unico elaborato informazionidedotte dalla carta geologica, informazioni raccolte in campagna, interpretazioni del geologo,idee sull’evoluzione tettonica dell’area, ecc. La realizzazione di una sezione geologica permetteinoltre di controllare e perfezionare l’interpretazione tettonica presentata nella carta geologica:alcuni errori presenti nella carta geologica possono essere messi in evidenza (e quindi corretti)durante la realizzazione di una sezione, alcune strutture geologiche non molto evidenti in cartapossono essere riconosciute solo quando si realizza una sezione. Le sezioni geologiche sono ilmetodo migliore per rappresentare la struttura geologica tridimensionale di un’area.Una sezione geologica corretta deve essere perfettamente compatibile con tutte le strutture geo-logiche presenti in carta. E’ importante ricordare che con gli stessi affioramenti spesso sono pos-sibili interpretazioni del tutto diverse di una struttura geologica, come evidenziato inFigura 5-1. Sarà la competenza del geologo nel riconoscere i rapporti geometrici tra le varie for-mazioni che permetteranno di realizzare la sezione geologica corretta.

5.2 Scegliere l’orientazione della sezione

Le sezioni geologiche sono costruite per rappresentare le strutture geologiche presenti inun’area, le sezioni devono essere realizzate perpendicolarmente rispetto alla direzione deglistrati, rispetto alla direzione degli assi delle pieghe, rispetto alla direzione dei contatti tettonici(faglie, sovrascorrimenti) presenti. Solo in alcuni casi sezioni geologiche sono richieste con dire-zioni particolari, come ad esempio per la realizzazione di strade o linee ferroviarie (la sezionedeve essere realizzata in coincidenza del futuro tracciato) oppure per l’apertura di cave o minie-re, nei quali casi possono essere richieste anche sezioni geologiche orizzontali per una migliorevalutazione volumetrica del giacimento.

Figura 5-1 Sezioni geologiche schematiche che illustrano differenti interpretazioni geologiche partendo dai so-liti dati di superficie.

5 Sezioni geologiche 47


La ragione per cui si realizzano sezioni ortogonali alla direzione degli strati e degli assi è moltosemplice. Se si realizzano sezioni ortogonali alla direzione degli strati, tutti gli strati che sarannoriportati in sezione mostreranno la loro vera inclinazione (l’inclinazione reale) e il loro verospessore, mentre se la sezione è obliqua rispetto alla direzione degli strati questi saranno rap-presentati in sezione non con la loro inclinazione reale, ma con la loro inclinazione apparente(vedi Capitolo 2.5 “Inclinazione reale e inclinazione apparente”) e con uno spessore che non èquello reale.Allo stesso modo se una sezione è ortogonale alla direzione dell’asse di una piega, la piega saràrappresentata con la sua geometria reale (spessore degli strati reale, angolo di apertura dellapiega reale, ecc.), come rappresentato in Figura 5-3c. Se invece la sezione è obliqua rispettoall’asse della piega (Figura 5-3d) l’angolo di apertura della piega risulterà maggiore del realenella sezione geologica e anche lo spessore degli strati sarà diverso.Per tutte queste ragioni prima di scegliere l’orientazione di una sezione è bene riflettere moltosulla sua direzione perché una sezione realizzata con una direzione non adatta potrebbe rappre-sentare in modo non reale o non rappresentare del tutto alcune strutture geologiche invece pre-senti in carta.

5.3 Fasi di realizzazione di una sezione geologica

Dopo avere stabilito la traccia della sezione e avere attentamente esaminato la carta geologica estimato l’andamento dei contatti, la realizzazione di una sezione geologica avviene attraverso leseguenti fasi successive:1. Realizzazione del profilo topografico (Figura 5-2a). La realizzazione del profilo topografico

non viene descritta in queste dispense, durante i corsi di Geomorfologia lo studente dovreb-be avere acquisito le nozioni base di cartografia necessarie per la realizzazione del profilo to-pografico. Le lettere A-A’ indicano l’orientazione della sezione in carta.

2. Nella sezione vengono riportate tutte le informazioni facilmente deducibili dalla carta geolo-gica senza particolari elaborazioni. Si riportano in questa fase iniziale tutti i contatti geologiciche si incontrano lungo la traccia della sezione geologica (Figura 5-2b). Preliminarmente lagiacitura dei contatti viene indicata sulla sezione in modo approssimato, ricavandola dallalettura della carta geologica cioè dall’andamento dei contatti in carta e dalla forma degli af-fioramenti. In questa fase è utile riportare le sigle delle formazioni e colorare la parte superfi-ciale della sezione osservando le formazioni geologiche che affiorano lungo la le sezione.

3. Devono essere, a questo punto, riportate in modo esatto tutte le informazioni presenti in car-ta sulla sezione geologica (Figura 5-2c). E’ questa la fase più critica della realizzazione di unasezione geologica, in cui si proiettando i contatti stratigrafici, i contatti tettonici e le misuresulla sezione. E’ a questo punto che il geologo sapendo se ha a che fare con contatti planari,pieghe con asse orizzontale o pieghe con asse inclinato, in quanto ognuna di queste situazio-ni adotta metodi di proiezione differenti. Quali metodi di proiezione adottare nei vari casi èillustrato nel Capitolo 5.4.In questa fase vengono considerate anche le strutture geologiche che si trovano ad una certadistanza dalla sezione, in questo modo viene estrapolato l’andamento degli strati e dei con-tatti tettonici in profondità.

4. Alla sezione vengono aggiunte le sigle delle varie formazioni, vengono disegnati con trattocontinuo i contatti e con un tratteggio i contatti ricostruiti al di sopra della superficie topo-grafica (Figura 5-2d). Con uno spessore diverso e un colore differente (solitamente in rosso)vengono indicati i contatti tettonici.

5. La sezione è ulteriormente completata con i figurati di Figura 2-3 e colorata con i colori diFigura 2-4.

48 5 Sezioni geologiche


6. Il risultato finale è rappresentato in Figura 5-2e.

5.4 Trasferire informazioni dalla carta alla sezione geologica

Prima di trasferire le informazioni presenti in carta (andamento dei contatti, misure, ecc.) sullasezione geologica è necessario analizzare l’andamento dei contatti in carta e stabilire se ci sonosolo superfici geologiche planari oppure anche superfici piegate.Se nell’area sono presenti solo superfici geologiche planari bisogna a questo punto stabilire se:1. la traccia della sezione è ortogonale rispetto alla direzione delle superfici geologiche;2. la traccia della sezione è obliqua rispetto alla direzione delle superfici geologiche;Se sono presenti superfici piegate bisogna invece stabilire se:3. l’asse delle pieghe è orizzontale e la sezione è ortogonale rispetto all’asse delle pieghe;4. l’asse delle pieghe è orizzontale e la sezione è obliqua rispetto all’asse delle pieghe;5. l’asse delle pieghe è inclinato.

Una volta stabilito in quale dei cinque casi ci si trova, si devono usare varie tecniche di proiezio-ne, che differiscono notevolmente da caso a caso (Figura 5-4). Nei capitoli seguenti saranno illu-strate le tecniche di proiezioni che devono essere usate in ognuno di questi cinque casi: a) se sono presenti in carta solo strutture planari e la sezione è ortogonale rispetto alla direzione degli

strati (Figura 5-3a) la procedura per realizzare una sezione è illustrata nel Capitolo 5.4.1;b) se sono presenti in carta solo strutture planari e la sezione è obliqua rispetto alla direzione degli

strati (Figura 5-3b) la procedura per realizzare una sezione è illustrata nel Capitolo 5.4.2 apag. 55.

c) se sono presenti in carta strutture a pieghe, l’asse delle pieghe è orizzontale e la sezione è ortogonalerispetto all’asse delle pieghe (Figura 5-3c) la procedura per realizzare una sezione è illustrata nelCapitolo 5.4.3 a pag. 58.

d) se sono presenti in carta strutture a pieghe, l’asse delle pieghe è orizzontale e la sezione è obliqua ri-spetto all’asse delle pieghe (Figura 5-3d) la procedura per realizzare una sezione è illustrata nelCapitolo 5.4.4 a pag. 62.

e) se sono presenti in carta strutture a pieghe e l’asse della piega è inclinato (Figura 5-3e), la proce-dura per realizzare una sezione è illustrata nel Capitolo 5.4.5 a pag. 63.

5.4.1 Sezioni geologiche ortogonali alla direzione degli strati, superfici planari

E’ il caso più semplice di sezione geologica (vedi Figura 5-3a). La traccia della sezione è ortogo-nale alla direzione degli strati presenti in carta e a eventuali contatti tettonici, faglie, ecc. Tuttigli strati e tutti i contatti tettonici sono superfici planari, cioè non sono presenti pieghe. E’ possi-bile realizzare una sezione in tre modi: con la costruzione mediante curve di livello, proiettandoin sezione le misure presenti in carta, oppure proiettando in sezione contatti presenti in carta.

5.4.1.1 Costruzione con curve di livello

Vediamo la procedura per realizzare una sezione geologica con l’uso delle curve di livello, at-traverso la semplice struttura di Figura 5-5: Per realizzare questa costruzione ci si basa sullarappresentazione delle superfici geologiche mediante curve di livello, come illustrato nelCapitolo 2.4 a pag. 20. Per realizzare la sezione si deve (Figura 5-5):



Figura 5-2 Fasi di realizzazione di una sezione geologica. (a) Profilo topografico. (b) Giaciture dei contatti sullasezione. (c) Ricostruzione dell’andamento dei contatti e delle strutture geologiche. In rosso sono riportate le mi-sure proiettate. (d) Disegno dei contatti e sigle delle formazioni. (e) Sezione geologica completata con figurati ecolori.



Figura 5-3 Rapporti tra strutture e orientazione delle sezioni geologiche. (a) Sezione geologica in area con solosuperfici planari, la sezione è orientata ortogonale alla direzione degli strati. (b) Sezione in area con superficiplanari, ma la sezione è obliqua rispetto alla direzione degli strati. (c) Sezione in una piega con asse orizzontale,la sezione è ortogonale all’asse della piega. (d) Sezione in una piega con asse orizzontale, la sezione è obliquarispetto all’asse della piega. (e) Sezione in una piega con asse inclinato.

(a) (b)

(d)(c)

(e)

AB

C

asse

AB

C

asse

sezione

sezione

sezione sezione

A

B

C

asse

A’

B’

sezione

c’

45°

<45°



Car

tage

olog

ica

supe

rfic

i pla

nari

(str

ati o

rizzo

ntal

i,in

clin

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fagl

ie,

thru

st)

supe

rfic

i pie

gate

(pie

ghe)

proi

etta

re lu

ngo

la d

irezi

one

proi

etta

re lu

ngo

l’ass

e de

lla p

iega

sezi

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geol

ogic

aor

togo

nale

alla

dire

zion

ede

gli s

trat

i

sezi

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geol

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aob

liqua

ris

petto

alla

dire

zion

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gli s

trat

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asse

oriz

zont

ale

asse

incl

inat

o

sezi

one

geol

ogic

aor

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nale

all’

asse

sezi

one

geol

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aob

liqua

ris

petto

all’

asse

sezi

one

geol

ogic

aob

liqua

ris

petto

all’

asse

Incl

inaz

ione

rea

le,

stes

sa q

uota

Incl

inaz

ione

app

aren

te,

stes

sa q

uota

Incl

inaz

ione

rea

le,

stes

sa q

uota

Incl

inaz

ione

app

aren

te,

stes

sa q

uota

Incl

inaz

ione

app

aren

te,

diffe

renz

a di

quo

ta

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

TIP

I DI S

UP

ER

FIC

IO

RIE

NTA

ZIO

NE

DE

LLA

SE

ZIO

NE

CO

ME

PR

OIE

TTA

RE

proi

etta

re lu

ngo

l’ass

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lla p

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proi

etta

re lu

ngo

l’ass

e de

lla p

iega

proi

etta

re lu

ngo

la d

irezi

one

PR

OIE

ZIO

NE

MIS

UR

E

Fig

ura

5-4

Pos

sibi

li m

odal

ità d

i pro

iezi

one

di m

isur

e in

bas

e al

le s

trut

ture

pre

sent

i in

cart

a.



1. Su un foglio di carta millimetrata realizzare il profilo topografico in corrispondenza dellatraccia della sezione geologica. Marcare chiaramente l’inizio e la fine della sezione geologicae le lettere che identificano le estremità (A e A’).

2. Sulla carta geologica costruire le linee che rappresentano le curve di livello del tetto dellostrato a varie quote, unendo i due punti in cui il contatto geologico interseca la solita isoipsa.Siccome lo strato e planare e l’inclinazione è costante (lo strato non è piegato) le curve di li-vello dello strato saranno linee rette tra loro parallele.

3. Porre il foglio di carta millimetrata parallelo alla traccia della sezione geologica e su di essomarcare i punti in cui le curve di livello dello strato intersecano la traccia della sezione geolo-gica. Usare simboli diversi per questi punti a seconda se si tratta del tetto o della base dellostrato e annotare a fianco la quota in metri.

4. Sul foglio di carta millimetrata posizionare i punti così determinati alla corrispondente quo-ta.

5. Unire i punti relativi al tetto dello strato e quelli relativi alla base, le due linee così costruiterappresentano la base e il tetto dello strato, cioè due contatti litologici, sulla sezione geologi-ca.

6. Prolungare eventualmente verso il basso e verso l’alto, al di sopra dell’attuale topografia, idue contatti.

Dalla sezione geologica così costruita è possibile ricavare informazioni quali l’inclinazione dellostrato, il suo spessore, ecc. .

Figura 5-5 Metodo di proiezione per una sezione geologica attraverso uno strato inclinato. Sono riportati solo ipunti per il tetto dello strato.

(b)

profilotopografico

700

600

500

400

300

600

500

400

300

600

A A’

A A’800

600

400

200

400



5.4.1.2 Proiezione di misure

Nella maggior parte delle carte geologiche vi sono delle misure di strato utili alla ricostruzionedell’andamento dei contatti. Queste misure possono essere facilmente riportate sulla sezionegeologica se i contatti sono delle superfici piane e se la direzione degli strati è ortogonale allatraccia della sezione, come ad esempio illustrato in Figura 5-6 e in Figura 5-7.

Se la direzione della misura è ortogonale alla traccia della sezione geologica (per esempio la mi-sura 1 in Figura 5-8c) si riporta innanzi tutto la misura sulla traccia della sezione geologica pro-lungandone la direzione (Figura 5-7, Figura 5-8c). Il punto così trovato deve avere la quota della

Figura 5-6 Proiezione di una misura su una sezione A-A’ ortogonale alla direzione dello strato;.

Figura 5-7 Proiezione di misure in strati con direzione ortogonale alla traccia della sezione.

90°

40

40°

A

A’

A B28¡

28¡ 28¡

300

400

448



misura (la quota del punto 1) e nella sezione geologica sarà riportato con questa elevazione. Ciòsignifica che una misura potrà cadere sul profilo morfologico (punto 2 in Figura 5-8d), ma ancheinferiormente o superiormente rispetto alla superficie topografica (punti 1’ e 1” in Figura 5-8d).Nella sezione geologica la misura andrà comunque riportata con l’inclinazione indicata in carta(30° nell’esempio di Figura 5-8).

5.4.1.3 Proiezione di contatti

Come già visto nel Capitolo 2.4, in una carta geologica la direzione di un contatto può essere ri-cavata quando il contatto interseca in due punti la solita isoipsa. Se questo avviene per molteisoipse è possibile riportare correttamente il contatto in una sezione geologica (Figura 5-5).In molti casi reali però può verificarsi il caso in cui un contatto geologico taglia in due punti unasola isoipsa, mentre la maggior parte delle isoipse vengono tagliate una volta sola (Figura 5-9).Questo può avere luogo per particolari andamenti della morfologia oppure perché il contatto ècoperto da depositi recenti o frane, perché tagliato da faglie o sovrascorrimenti, ecc. . In questi casi un modo per riportare i contatti in sezione, anche se in modo non accurato, è illu-strato in Figura 5-9. Se il contatto taglia almeno un’isoipsa in due punti (punto 1 e 2 inFigura 5-9a) è possibile ricavare la direzione del contatto (linea a tratto e punto in Figura 5-9a).Assumendo poi che il contatto mantenga la solita direzione e inclinazione anche in profondità,si possono proiettare secondo la direzione prima ricavata sulla sezione geologica i punti in cui ilcontatto taglia le altre isoipse (punti 3, 4, 5). Il risultato è la sezione in Figura 5-9b.

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

E’ un caso semplice di sezione geologica (vedi Figura 5-3b). La traccia della sezione è obliqua ri-spetto alla direzione degli strati presenti e a eventuali contatti tettonici, faglie, ecc. Tutti gli stratie tutti i contatti tettonici sono superfici planari, cioè non sono presenti pieghe. Anche in questocaso è possibile realizzare una sezione in tre modi: con la costruzione mediante curve di livello,

Figura 5-8 (a) Misura lungo la traccia della sezione geologica. (b) Inclinazione riportata nella sezione. (c) Pro-iezione di una misura. (d) Misure proiettate a quote differenti.



proiettando in sezione le misure presenti in carta, oppure proiettando in sezione contatti pre-senti in carta.


La costruzione con il metodo delle curve di livello, già illustrato nel Capitolo 5.4.1.1, è applica-bile esattamente con la stessa modalità e procedura anche al caso di sezioni geologiche obliquerispetto alla direzione.


Misure con direzione obliqua rispetto alla traccia della sezione possono essere facilmente ripor-tate sulla sezione geologica se i contatti sono delle superfici piane, come ad esempio illustrato inFigura 5-10 e in Figura 5-11. Rispetto a quanto visto nel Capitolo 5.4.1 sono però necessarie alcu-ne correzioni all’inclinazione, per tenere conto dell’inclinazione apparente delle misure sulla se-zione (per informazioni sull’inclinazione apparente vedi Capitolo 2.5) Analogamente a quanto già visto, se la misura non è raccolta lungo la traccia della sezione geo-logica la sua posizione sulla sezione sarà determinata prolungando la direzione fino ad intercet-tare la traccia della sezione, mantenendo la sua quota come già visto in precedenza. A questopunto però la misura non dovrà essere riportata sulla sezione geologica con l’inclinazione misu-rata in campagna (inclinazione reale dello strato, inclinazione indicata in carta), ma con la suainclinazione apparente.

Determinare l’inclinazione apparente di uno stratoL’inclinazione apparente di uno strato (vedi Capitolo 2.5) è un’inclinazione minore rispettoall’inclinazione riportata in carta perché l’inclinazione di uno strato su una sezione verticalenon parallela alla direzione di immersione è minore dell’inclinazione reale dello strato. Per cal-colare l’inclinazione apparente di una misura da riportare nella sezione geologica consideriamol’esempio di Figura 5-12, in cui è raffigurato in grigio uno strato la cui direzione forma un ango-lo γ con la traccia della sezione geologica, l’inclinazione reale è α e l’inclinazione apparente è ω.Dal triangolo ABE si ricava: mentre dal triangolo AEF si ha: .Ne deriva:

Figura 5-9 Proiezione di contatti.

500

500

400

300

200

100

0 (a)

A

A

1

2

direzione

3

4

5

400

200

0

(b)

34

5

AE BE αtan⋅= AE EF ωtan⋅=



cioè

Dal triangolo BEF ricaviamo:

cioè

Figura 5-10 Proiezione di una misura su di una sezione obliqua rispetto alla direzione.

Figura 5-11 Sezioni geologiche non in prossimità di misure. (a) Direzione degli strati ortogonale alla traccia del-la sezione. (b) Direzione degli strati obliqua rispetto alla traccia della sezione geologica.

40

25°

B’

B

A

B

28¡

28¡ 28¡

300

400

448

BE αtan EF ωtan= ωtan BEEF-------- αtan=

BE EF γsin= γsin BEEF--------=



Ne consegue che:

5-1

L’Equazione 5-1 ci permette di calcolare ω, cioè l’inclinazione apparente, conoscendo l’inclina-zione reale α e l’angolo tra la direzione dello strato e la traccia della sezione geologica γ. L’incli-nazione apparente ω varia tra 0° e α. Vale 0° quando è nulla l’inclinazione reale (strati orizzonta-li) oppure quando è nullo l’angolo γ (la sezione geologica è parallela alla direzione degli strati).L’inclinazione apparente coincide invece con l’inclinazione reale quando γ=90° (la traccia dellasezione geologica è ortogonale alla direzione degli strati) oppure quando gli strati sono vertica-li.

Se non si vuole risolvere l’Equazione 5-1 per ogni misura per ricavare l’inclinazione apparente,si possono usare dei diagrammi che offrono una soluzione grafica di tale equazione. Una diqueste scale grafiche è riportata in Figura 5-13.Un altro modo pratico per il calcolo dell’inclinazione apparente di una misura su una sezionegeologica è l’utilizzo delle proiezioni stereografiche. Il calcolo in proiezione stereograficadell’inclinazione apparente di una misura su una sezione geologica equivale al calcolo dell’in-tersezione tra due piani: tra una superficie inclinata (la misura) e una superficie verticale (la se-zione geologica). in proiezione stereografica l’inclinazione apparente è l’inclinazione della lineaintersezione tra i due piani.


Anche in questo caso è possibile la proiezione dei contatti, esattamente come già illustrato nelCapitolo 5.4.1.3.

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

Quando in una carta geologica sono presenti delle pieghe, le misure presenti in carta devono essereriportate in sezione traslandole parallelamente alla direzione dell’asse della piega e non parallelamente

Figura 5-12 Proiezione di una misura obliqua rispetto alla traccia della sezione geologica. (b) Elementi per ilcalcolo dell’inclinazione apparente. γ: angolo tra direzione dello strato e la traccia della sezione, α: inclinazionereale dello strato, ω: inclinazione apparente dello strato sulla sezione.

ωtan α γsin⋅tan=



Figura 5-13 Diagramma per determinare l’inclinazione apparente in una sezione geologica, nota l’inclinazionereale e l’angolo tra la traccia della sezione e la direzione degli strati. Con una linea retta si unisce il valore dell’in-clinazione reale (scala a sinistra) con il valore dell’angolo tra la traccia e la direzione degli strati (scala a destra),nella scala centrale si legge il corrispondente valore dell’inclinazione apparente. Per la definione degli angolivedi Figura 5-12.



alla direzione della misura. Questa regola è molto importante ed è valida sempre, per qualsiasitipo di piega, con qualsiasi orientazione dell’asse!!!Solo nel caso particolare di sezioni in pieghe con asse orizzontale (Figura 5-14) la direzionedell’asse coincide sempre con la direzione delle misure (qualsiasi inclinazione esse abbiano), edè quindi indifferente affermare in questo caso che la proiezione avviene parallelamente alla di-rezione delle misure o parallelamente alla direzione dell’asse.

Poiché l’asse è anche ortogonale rispetto alla sezione geologica, non è necessaria alcuna corre-zione per l’inclinazione apparente: le misure possono essere riportate in sezione con la loro in-clinazione reale, cioè con l’inclinazione indicata in carta.Possono essere quindi applicati i vari metodi di proiezione.


Può essere applicato senza problemi questo metodo, come già illustrato nel Capitolo 5.4.1.1.La costruzione mediante curve di livello in una struttura piegata (Figura 5-15b) permette di rea-lizzare una sezione geologica (Figura 5-15c) e quindi di localizzare nella sezione geologica ipunti di cerniera per i vari livelli piegati. I punti di cerniera possono quindi essere riportati nellacarta geologica (Figura 5-15d) e la loro unione definisce una linea, la traccia del piano assialedella piega (Figura 5-15e). E’ importante ricordare che sul terreno la traccia del piano assiale può essere riconosciuta comela linea che:a) unisce tutti i punti in cui le pieghe sono simmetriche e hanno un profilo a "M";b) unisce tutti i punti in cui la stratificazione è ortogonale alla foliazione di piano assiale della

piega (oppure una S1 è ortogonale alla S2);c) separa domini in cui le pieghe a piccola scala hanno un'asimmetria a "S" da quelli in cui le

pieghe hanno un'asimmetria a "Z" (attenzione: sempre guardando nella stessa direzione!),d) separa domini con diversi rapporti stratificazione/foliazione;e) separa domini con diverse direzioni di ringiovanimento degli strati (se è conosciuta la suc-

cessione stratigrafica).L’andamento dei contatti permette anche di stabilire la forma della piega. E’ possibile, per esem-pio, distinguere tra una piega parallela con cerniera arrotondata (Figura 5-16a, b) e una piegacon fianchi rettilinei e cerniera ispessita (Figura 5-16c, d).

Figura 5-14 (a) Piega con asse orizzontale. (b) Sezione geologica ortogonale all’asse della piega. Le tre misu-re A, B e C sono riportate sulla sezione geologica.

(a) (b)

AB

CA

B

C

Asse della piega

sezione



Figura 5-15 Ricostruzione della geometria di pieghe e traccia del piano assiale di pieghe mediante curve di li-vello.




Le misure possono essere riportate sulla sezione geologica parallelamente alla loro direzio-ne/parallelamente all’asse, come già illustrato nel Capitolo 5.4.1.2.


Anche i contatti posso essere riportati in sezione esattamente come già illustrato nelCapitolo 5.4.1.3.

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

Essendo anche questo un caso di pieghe con asse orizzontale (Figura 5-17), come già discussonel capitolo precedente la direzione dell’asse coincide sempre con la direzione di tutte le misure

Figura 5-16 Carte geologiche e sezioni di pieghe con differente profilo.



(qualsiasi inclinazione esse abbiano). La proiezione delle misure sulla sezione avverrà quindisempre secondo questa direzione.

L’asse però in questo caso è obliquo rispetto alla direzione della sezione geologica, questo impli-ca che le misure non devono essere riportate in sezione con la loro inclinazione reale, ma è ne-cessaria la correzione per l’inclinazione apparente. Possono comunque essere applicati i varimetodi di proiezione.


Può essere applicato senza problemi questo metodo, come già illustrato nel Capitolo 5.4.1.1.


Le misure possono essere riportate sulla sezione geologica parallelamente alla loro direzio-ne/parallelamente all’asse, come già illustrato nel Capitolo 5.4.1.2.Le misure però devono essere riportate sulla sezione con la loro inclinazione apparente, comediscusso nel Capitolo 5.4.2.2, calcolata o determinata in modo grafico utilizzando il diagrammadi Figura 5-13.


I contatti posso essere riportati in sezione esattamente come già illustrato nel Capitolo 5.4.1.3.

5.4.5 Sezioni in pieghe con asse inclinato

Se vogliamo realizzare una sezione in una struttura a pieghe con asse inclinato la cosa è piùcomplicata perché in questo caso direzione delle misure e direzione dell’asse della piega noncoincidono. Coincidono solo nel caso particolare di misure verticali.

Figura 5-17 (a) Piega con asse orizzontale. (b) Sezione geologica obliqua all’asse della piega. Le tre misure A,B e C sono riportate sulla sezione geologica.

(a)(b)

AB

CA

B

C

Asse della piega

sezione geologica



Come si è già detto in precedenza (Capitolo 5.4.3 a pag. 58), le misure degli strati piegati devono es-sere riportate in sezione traslandole parallelamente alla direzione dell’asse della piega e non parallelamen-te alla direzione della misura. Questo è bene evidente nel caso di una piega con asse inclinato,come illustrato in Figura 5-18a.

Differentemente rispetto ai casi visti in precedenza in pieghe con asse inclinato non è possibile appli-care la costruzione con il metodo con le curve di livello e non è possibile la proiezione di contatti, è solopossibile proiettare le misure sulla sezione e con queste ricostruire l’andamento degli strati.In Figura 5-18a è riportata una struttura a pieghe in cui sono rappresentate tre misure della su-perficie piegata:a) la misura A è verticale (quindi la direzione di questa misura ci fornisce la direzione dell’asse

della piega);b) la misura B tra tutte le misure è quella con l’inclinazione minore e la sua direzione è ortogo-

nale alla direzione della misura A, la misura B è quindi stata raccolta nella cerniera della pie-ga e la sua inclinazione è l’inclinazione dell’asse della piega;

c) la misura C ha direzione e inclinazione intermedie tra quelle della misura A e B e quindi èraccolta sul fianco della piega.

Dalla Figura 5-18a è evidente che la misura A dovrà essere proiettata parallelamente all’assedella piega nel punto A’ (fianco verticale della piega), la misura B nel punto B’ (cerniera dellapiega) e la misura C tra le due, nel fianco della piega. E’ importante notare in Figura 5-18 che:a) tutte le misure dovranno avere in sezione una quota maggiore di quella che avevano nella

realtà (sulla carta);b) la quota delle misure in sezione dipenderà dalla quota che avevano nella realtà, dalla loro di-

stanza dalla sezione e dall’inclinazione dell’asse;c) tutte le misure devono essere riportate in sezione con la loro inclinazione apparente.Nella pratica se vogliamo proiettare una misura localizzata sulla carta in un punto x, di quota hsu una sezione geologica distante d, parallelamente ad un asse di inclinazione δ, possiamo ba-sarci sulla costruzione di Figura 5-18b dove si vede che il punto avrà quota

5-2

rispetto ad una superficie orizzontale di riferimento (es. livello del mare).

Figura 5-18 (a) Schema tridimensionale di una struttura a pieghe cilindriche con asse inclinato e asse ortogo-nale alla sezione. (b) Proiezione di un punto (x) secondo un asse inclinato. La superficie orizzontale di riferimen-to può essere il livello del mare (l.m.), in questo modo h è la quota della misura letta sulla carta topografica. Asecondo di dove si trova il punto rispetto alla traccia della sezione geologica, esso andrà alzato o abbassato didtanδ rispetto alla sua quota sulla carta..

asse

A

B

C

asse

A’

B’

sezione

c’

(a) (b)

sezione

h

δx

x’

l.m.

x’ = h + d tanδ

d

δ hy’

d

yy’ = h - d tanδ

x′ h δtan d⋅+=



L’Equazione 5-2 vale per punti che vanno proiettati al di sopra della loro quota in carta, cioè perpunti che stanno tutti dalla stessa parte della traccia della sezione geologica. Se ci sono puntiche vanno proiettati al di sotto della loro quota in carta, cioè per i punti che stanno dalla parteopposta della traccia della sezione geologica, essi vanno riportati in sezione utilizzando la se-guente relazione:

5-3

Se si vuole una soluzione veloce ma meno esatta senza risolvere l’Equazione 5-2 e 5-3 è possibi-le ricorrere alla costruzione grafica di Figura 5-19. Su carta millimetrata si riporta una retta conl’inclinazione dell’asse (δ=30° nell’esempio), il punto O è il punto dove questa retta incontra unasse orizzontale di riferimento. Se, per esempio, si vuole riportare in sezione una misura che di-sta 7 cm dalla traccia della sezione (d=7 cm), si conta 7 cm sull’asse orizzontale partendo dalpunto O e in verticale si può leggere in centimetri (x’) di quanto va innalzata la misura rispettoalla quota indicata in carta (x’=3,5 cm nell’esempio).

E’ evidente che qualsiasi tipo di proiezione di misure può essere effettuato solo se le pieghe pre-senti sono cilindriche, cosa che può essere dedotta da uno studio geologico completo dell’area.Per questo tipo di analisi (valutazione del grado di cilindrismo della piega, inclinazione dell’as-se, ecc.) di sono di fondamentale importanza i metodi di analisi delle superfici piegate medianteproiezioni stereografiche discussi nel Capitolo 4.3. Come già detto, una volta trovata la posizione della misura sulla sezione, la misura andrà ripor-tata con la sua inclinazione apparente utilizzando l’Equazione 5-1 oppure il diagramma diFigura 5-13.

Figura 5-19 Soluzione grafica per determinare l’elevazione di una misura (x’) rispetto alla sua misura in carta infunzione della distanza dalla sezione (d) e dell’inclinazione dell’asse (δ).

x′ h δtan d⋅( )–=



6 Depositi quaternari e intrusioni

6.1 Depositi quaternari

Nel rilevamento geologico e nella realizzazione di sezione geologiche attraverso depositi qua-ternari bisogna tenere sempre conto che i limiti tra le varie unità litostratigrafiche non sono ne-cessariamente rappresentati da variazioni litologiche, ma morfologiche, e che le informazioniche vengono raccolte in superficie difficilmente sono estrapolabili in profondità.Lungo un corso d’acqua le fasi erosive e fasi di deposizione portano alla formazione di terrazzialluvionali a differente altezza rispetto al corso d’acqua attuale (Figura 6-1a). Questi depositisono caratterizzati da una superficie suborizzontale e da una scarpata, alla base della quale è ilcontatto con il deposito più giovane (Figura 6-1a). La differenza di quota tra i terrazzi non è as-solutamente indicativa dello spessore del deposito. Un esempio di sezione geologica in depositialluvionali terrazzati è riportato in Figura 6-1b e in Figura 6-2.

Figura 6-1 (a) Depositi alluvionali terrazzati. (b) Sezione geologica attraverso depositi alluvionali terrazzati, ivari ordini di terrazzi sono indicati da numeri romani, i numeri arabi indicano le varie scarpate.

Figura 6-2 Sezione attraverso depositi alluvionali terrazzati.

6 Depositi quaternari e intrusioni 67


Dal punto di vista geometrico l’andamento dei contatti geologici alla base dei depositi alluvio-nali quaternari o tra vari tipi di depositi non segue le regole esposte nel Capitolo 2.2.2 “Formadegli affioramenti, inclinazione e topografia”, in quanto questi depositi colmano vecchie morfo-logie e il contatto con le rocce sottostanti è determinato dalla morfologia del substrato preesi-stente. Un esempio dell’andamento particolare di questi contatti è illustrato in Figura 6-3. Nellafigura si vede che il contatto fra i depositi alluvionali e la roccia in posto penetra nella valle pre-sentando una forma a punta verso la roccia in posto (r). Questo non significa però che la forma-zione “r” giace sopra alle alluvioni, è solo la morfologia che determina l’andamento del contat-to.

6.2 Intrusioni

In caso di intrusioni (plutoni, stock, filoni, ecc.) il contatto tra il corpo magmatico intruso e lerocce incassanti generalmente ha in carta un andamento complesso, che dipende solamente dal-la geometria del contatto intrusivo. Talvolta il contatto in carta ha un andamento che potrebbeessere interpretato come dovuto a pieghe, ma in questo caso è solo un effetto della natura intru-siva molto irregolare del contatto. Con questi tipi di contatti si possono realizzare sezioni geolo-giche usando il metodo delle curve di livello ma, proprio per la natura intrusiva, è molto diffici-le estrapolare il suo andamento in profondità.

Figura 6-3 Porzioni di carte geologiche con riportati i contatti tra depositi alluvionali (in celeste) e substrato roc-cioso.

68 6 Depositi quaternari e intrusioni


Figura 6-4 Contatto intrusivo tra un granito (γ, formazione in rosa) e altre formazioni. Il contatto intrusivo tagliavari contatti stratigrafici (frecce blu) e vari sovrascorrimenti (frecce gialle).

6 Depositi quaternari e intrusioni 69


70 6 Depositi quaternari e intrusioni


7 Bibliografia

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7 Bibliografia 71


72 7 Bibliografia


Appendici

Appendici 73


74 Appendici


A Funzioni trigonometriche

Gradi (°) sen cos tan Gradi (°) sen cos tan1 0,01745 0,99985 0,01746 46 0,71934 0,69466 1,035532 0,03490 0,99939 0,03492 47 0,73135 0,68200 1,072373 0,05234 0,99863 0,05241 48 0,74314 0,66913 1,110614 0,06976 0,99756 0,06993 49 0,75471 0,65606 1,150375 0,08716 0,99619 0,08749 50 0,76604 0,64279 1,191756 0,10453 0,99452 0,10510 51 0,77715 0,62932 1,234907 0,12187 0,99255 0,12278 52 0,78801 0,61566 1,279948 0,13917 0,99027 0,14054 53 0,79864 0,60182 1,327049 0,15643 0,98769 0,15838 54 0,80902 0,58779 1,3763810 0,17365 0,98481 0,17633 55 0,81915 0,57358 1,4281511 0,19081 0,98163 0,19438 56 0,82904 0,55919 1,4825612 0,20791 0,97815 0,21256 57 0,83867 0,54464 1,5398613 0,22495 0,97437 0,23087 58 0,84805 0,52992 1,6003314 0,24192 0,97030 0,24933 59 0,85717 0,51504 1,6642815 0,25882 0,96593 0,26795 60 0,86603 0,50000 1,7320516 0,27564 0,96126 0,28675 61 0,87462 0,48481 1,8040517 0,29237 0,95630 0,30573 62 0,88295 0,46947 1,8807318 0,30902 0,95106 0,32492 63 0,89101 0,45399 1,9626119 0,32557 0,94552 0,34433 64 0,89879 0,43837 2,0503020 0,34202 0,93969 0,36397 65 0,90631 0,42262 2,1445121 0,35837 0,93358 0,38386 66 0,91355 0,40674 2,2460422 0,37461 0,92718 0,40403 67 0,92050 0,39073 2,3558523 0,39073 0,92050 0,42447 68 0,92718 0,37461 2,4750924 0,40674 0,91355 0,44523 69 0,93358 0,35837 2,6050925 0,42262 0,90631 0,46631 70 0,93969 0,34202 2,7474826 0,43837 0,89879 0,48773 71 0,94552 0,32557 2,9042127 0,45399 0,89101 0,50953 72 0,95106 0,30902 3,0776828 0,46947 0,88295 0,53171 73 0,95630 0,29237 3,2708529 0,48481 0,87462 0,55431 74 0,96126 0,27564 3,4874130 0,50000 0,86603 0,57735 75 0,96593 0,25882 3,7320531 0,51504 0,85717 0,60086 76 0,97030 0,24192 4,0107832 0,52992 0,84805 0,62487 77 0,97437 0,22495 4,3314833 0,54464 0,83867 0,64941 78 0,97815 0,20791 4,7046334 0,55919 0,82904 0,67451 79 0,98163 0,19081 5,1445535 0,57358 0,81915 0,70021 80 0,98481 0,17365 5,6712836 0,58779 0,80902 0,72654 81 0,98769 0,15643 6,3137537 0,60182 0,79864 0,75355 82 0,99027 0,13917 7,1153738 0,61566 0,78801 0,78129 83 0,99255 0,12187 8,1443539 0,62932 0,77715 0,80978 84 0,99452 0,10453 9,5143640 0,64279 0,76604 0,83910 85 0,99619 0,08716 11,4300541 0,65606 0,75471 0,86929 86 0,99756 0,06976 14,3006742 0,66913 0,74314 0,90040 87 0,99863 0,05234 19,0811443 0,68200 0,73135 0,93252 88 0,99939 0,03490 28,6362544 0,69466 0,71934 0,96569 89 0,99985 0,01745 57,2899645 0,70711 0,70711 1,00000 90 1,00000 0,00000 -

A Funzioni trigonometriche 75


76 A Funzioni trigonometriche


B Superfici geologiche da dati di sottosuolo e puntuali

B.1 Superfici geologiche da dati di sottosuolo

Spesso oltre ad informazioni geologiche di superficie è possibile disporre di informazioni geolo-giche che derivano da sondaggi o da pozzi minerari, anche questi dati permettono di stabilire lageometria di corpi geologici nel sottosuolo. Vediamo come questi dati possono essere elaboraticon un esempio.In Figura B-1a sono illustrati tre pozzi che at-traversano un livello di carbone, che per sem-plicità considereremo piano; per ogni pozzosono disponibili le informazioni riportate inTabella B-1. Per ogni pozzo si conosce l’altez-za, cioè la posizione, sulla superficie topografi-ca (Figura B-1b) e la profondità a cui si incon-tra il tetto del livello di carbone. Incorrispondenza del pozzo a il tetto del livellodi carbone sarà quindi a quota 250 m (350-100), mentre per il pozzo b sarà a quota 200 me il pozzo c a quota 350 m. Se si assume che il livello di carbone sia una superficie planare incli-nata, il tetto del livello di carbone dal pozzo a al pozzo b passa da 250 m a 200 m, dal pozzo b alpozzo c aumenta da 200 m a 350 m e dal pozzo c al pozzo a diminuisce di quota da 350 m a 250m. Se nella carta geologica se dividiamo la distanza a-c in due parti troveremo la posizione dellaquota di 300 m (punto nero in Figura B-1c), allo stesso modo se dividiamo la distanza b-c in treparti uguali possiamo stabilire la posizione delle quote 250 m e 300 m.Tutti i punti così ricavati ci danno informazioni sulla quota della superficie geologica in esame,cioè del tetto del livello di carbone. Se si uniscono con delle rette i punti con uguale quota(Figura B-1d), avremo costruito una carta a curve di livello del tetto della nostra superficie geo-logica, da cui è possibile determinare in modo esatto immersione e inclinazione della superficie.La Figura B-1e mostra questa superficie all’interno dello schema tridimensionale.Quanto visto finora ci permette di affermare che con informazioni sulla quota in sottosuolo ditre punti non allineati su una superficie geologica, si può ricavare la giacitura di tale superficie,ammesso che essa sia piana.

B.2 Contatti geologici da informazioni puntuali

Generalizzando quanto visto nel capitolo precedente si può affermare che se conosciamo la po-sizione e la quota di tre punti non allineati su una superficie geologica piana, si può ricavare lagiacitura (direzione e inclinazione) di tale superficie. Questo naturalmente vale anche se questeinformazioni puntuali relative alla posizione e alla quota di un punto sono ricavate non in pro-fondità, ma sulla superficie topografica. In questo caso applicando le procedure viste nel capito-lo precedente è possibile ricostruire l’andamento della superficie piana mediante curve di livel-lo, ma soprattutto è possibile ricostruire anche i contatti geologici sulla superficie, cioèdisegnare una vera e propria carta geologica. Vediamo con un esempio come questo sia possibi-le.

Tabella B-1 Dati relativi ai tre pozzi (vedi Figura B-1).

pozzoaltezza pozzo (s.l.m.)

profondità del tetto del livello di carbone dalla superficie

a 350 m 100 m

b 300 m 100 m

c 450 m 100 m

B Superfici geologiche da dati di sottosuolo e puntuali 77


Figura B-1 Costruzione di una superficie geologica piana, es. il tetto di un livello di carbone, da informazioni datre pozzi.

78 B Superfici geologiche da dati di sottosuolo e puntuali


In Figura B-2a è illustrata una carta topografica in cui sono riportati alcuni contatti osservati sulterreno. Sulla base di quanto visto nel capitolo precedente è possibile costruire l’andamento acurve di livello del contatto argille-conglomerati (punti di osservazione a, b, c) e del contattoarenarie-conglomerati (punti di osservazione d, e, f). Poiché si suppone che i contatti siano dellesuperfici piane, le curve di livello saranno delle linee rette come illustrato in Figura B-2c. DallaFigura B-2c si vede inoltre che alcune rette che rappresentano le curve di livello sui contatti geo-logici tagliano le isoipse della carta topografica con la stessa quota (es. la retta 450 m taglia inquattro punti l’isoipsa di 450 m); i loro punti di incontro sono rappresentati dai punti bianchi diFigura B-2d. Unendo in modo continuo i punti così trovati si può tracciare l’andamento dei varicontatti (Figura B-2d) e costruire la carta geologica.

Figura B-2 Costruzione di una carta geologica da informazioni di tipo puntuale lungo alcuni contatti.

B Superfici geologiche da dati di sottosuolo e puntuali 79


80 B Superfici geologiche da dati di sottosuolo e puntuali


C Variazione della scala verticale

Solitamente una sezione geologica si costruisce in modo tale che la scala della carta topograficasia uguale alla scala verticale del profilo topografico e della sezione geologica, cioè la scala oriz-zontale e verticale sono uguali. Questo solitamente è il modo corretto di costruzione di una se-zione in quanto produce una rappresentazione reale della struttura geologica, ma in alcuni casiparticolari la scala verticale della sezione geologica può essere diversa da quella orizzontale. Sela scala verticale della sezione è maggiore di quella orizzontale della carta, la sezione ha una“esagerazione verticale” che deve essere sempre indicata in calce alla sezione geologica (es.“esagerazione verticale 3x” per indicare che la scala verticale è tre volte quella orizzontale).Un’esagerazione verticale induce una generale apparente distorsione delle strutture geologiche,come un’apparente aumento dello spessore delle formazioni, che è maggiore negli strati oriz-zontali che in quelli verticali, e della forma delle strutture a pieghe (Figura C-1). Sezioni geolo-giche con esagerazione verticale sono talvolta costruite in aree in cui i contatti tra le varie forma-zione sono suborizzontali e quindi è difficile disegnare e illustrare i rapporti stratigrafici etettonici tra le varie formazioni o in casi in cui lo spessore delle formazioni rispetto alla scaladella carta è molto piccolo e impossibile da rappresentare.

Figura C-1 Distorsione della forma di uno strato (a) a seguito di un’esagerazione verticale (b).

esagerazione verticale: 2x(b)(a)

C Variazione della scala verticale 81


82 C Variazione della scala verticale


D Metodi geometrici di costruzione di pieghe

D.1 Metodo degli archi di cerchio

In aree in cui sono presenti pieghe parallele, cioè pieghe in cui lo spessore degli strati rimane co-stante e le cerniere sono arrotondate, la costruzione di sezioni geologiche è facilitata dall’appli-cazione di alcuni metodi geometrici di costruzione, tra questi il più usato è il metodo degli archi dicerchio, anche detto metodo di Busk. Il metodo di Busk si basa sul fatto che:a) in una piega parallela una linea ortogonale ad uno strato è ortogonale anche agli strati sovra-

stanti e sottostanti;b) una qualsiasi superficie curva può essere espressa da una serie di archi di cerchio tangenti

alla curva.Per realizzare una sezione geologica con questo metodo si inizia tracciando l’andamento deglistrati tra due giaciture adiacenti lungo la traccia della sezione geologica. Per fare questo si devo-no tracciare le due normali alle misure (misura 1 e 2 in Figura D-1), che si incontreranno nelpunto O. Dal punto O si tracciano degli archi di cerchio che passando anche dalle misure 1 e 2descriveranno l’andamento degli strati al di sotto e al di sopra della superficie topografica. Que-sto procedimento sarà esteso a tutte le misure presenti lungo la traccia della sezione geologica,tenendo sempre presente che tra due misure adiacenti il centro del cerchio che descrive l’anda-mento degli strati viene determinato sempre nel modo appena visto. In questo modo l’anda-mento degli strati può essere disegnato da una giacitura all’altra. E’ importante notare che ilcentro dei cerchi che descrivono l’andamento degli strati in alcuni casi è al di sotto della super-ficie topografica, mentre in altri casi è al di sopra (Figura D-2a).

Casi particolari si possono avere:a) quando due inclinazioni sono uguali, in questo caso gli strati avranno un andamento paral-

lelo tra gli archi di cerchio adiacenti (Figura D-2b);b) quando due misure hanno un’inclinazione che differisce di pochi gradi, il centro del cerchio

in questo caso si troverà ad una distanza molto grande dalla sezione e sarà impossibile dise-gnarlo. In questo caso, illustrato in Figura D-2c, bisogna:

Figura D-1 Costruzione di archi tra due giaciture adiacenti di inclinazione differente.

D Metodi geometrici di costruzione di pieghe 83


i) tracciare la retta AC che rappresenta la giacitura della stratificazione e la retta AE,perpendicolare a CD (CD è la retta ortogonale all’altra misura);

ii) trovare la bisettrice dell’angolo CAE, che interseca la retta CD nel punto G;iii) costruire la retta GF perpendicolare a CD;iv) il punto G è l’intersezione dell’arco di cerchio che parte dal punto A con la retta CD,

l’arco di cerchio può quindi essere tracciato manualmente da A a G aiutandoci dalfatto che l’arco deve essere tangente con le rette AF e FG.

Sezioni geologiche costruite con questo metodo mostrano le seguenti particolarità (Figura D-3):a) tutti gli strati mantengono spessore costante;b) tutte le pieghe hanno una forma lobata all’estradosso e forma a cuspide all’intradosso

(Figura D-2a), questo provoca un’improvvisa variazione delle giaciture nell’intradosso dellepieghe e una non conservazione della lunghezza degli strati;

c) l’ampiezza delle pieghe diminuisce allontanandoci dalla superficie topografica (dove sonoubicate le misure utilizzate per la costruzione);

d) all’intradosso delle pieghe si possono avere variazioni di giacitura molto repentine che portaa problemi geometrici di incompatibilità e all’impossibilità di mantenere costante lo spessoredegli strati, in questo caso la sezione geologica deve essere completata a mano libera.

Tutte queste particolarità fanno si che la geometria delle pieghe costruite con questo metodo siavvicini solo parzialmente alla geometria reale delle pieghe, nonostante queste limitazioni ilmetodo di Busk è comunque utile per la realizzazione di sezioni geologiche in terreni non meta-morfici o comunque non molto deformati.

Figura D-2 (a) Metodo di Busk per la ricostruzione dell’andamento di un contatto. La formazione sottostante èrappresentata in grigio (b) Costruzione tra due giaciture parallele. (c) Costruzione tra due giaciture (nel punti A enel punto G) con una minima variazione di inclinazione.

84 D Metodi geometrici di costruzione di pieghe


D.2 Metodo delle bisettrici

Anche questo metodo assume che tutte le pieghe presenti abbiano fianchi con uguale spessore,ma piuttosto che avere una cerniera arrotondata come assunto nel metodo di Busk, si supponeche siano delle pieghe a kink (o a chevron), cioè pieghe con fianchi rettilinei e cerniera a cuspide.Sul terreno pieghe con questa geometria si riconoscono in quanto per ampie aree si hanno incli-nazioni costanti degli strati, che in breve spazio cambiano di giacitura (Figura D-4 eFigura D-5). Pieghe a kink con fianchi di uguale spessore hanno necessariamente il piano assiale bisettore trai due fianchi della piega, cioè (Figura D-4). Nella pratica se ci sono sufficienti misureper definire l’inclinazione dei due fianchi della piega, è possibile tracciare il piano assiale dellapiega e in questo modo conoscendo lo spessore di tutte le formazioni coinvolte nel piegamentosi può ricostruire tutta la piega.Se due piani assiali si incontrano si svilupperà una singola superficie assiale, che nuovamentedeve soddisfare la relazione (Figura D-4).Questo metodo può essere applicato anche a pieghe che non hanno una vera e propria geome-tria a chevron. Questo può essere fatto perché una superficie curva può essere approssimata conuna linea spezzata, a cui può essere applicato questo metodo. Una volta costruita la sezione conquesto metodo, successivamente a mano possono essere “lisciati” i contatti.E’ importante notare che questo metodo e il Metodo di Busk producono il solito risultato conpieghe concentriche, perchè in questo caso il piano assiale della piega a kink corrisponde allanormale agli strati nella zona di massima curvatura nel Metodo di Busk.Sia con questo metodo che con il metodo di Busk la costruzione della sezione è molto facilitatase si conoscono gli spessori delle varie formazioni affioranti. Un modo pratico molto semplice

Figura D-3 Ricostruzione dell’andamento di una successione stratigrafica in una sezione geologica mediante ilmetodo di Busk.

γ1 γ2=

γ’1 γ’2=



Figura D-4 Costruzione di una sezione geologica con il metodo delle bisettrici. Si noti che per conservare lospessore degli strati in entrambi i fianchi il piano assiale deve essere bisettore dei due fianchi, cioè e

.

Figura D-5 Carta geologica in cui sono evidenziatei i domini omogenei,cioè le aree (delimitate dalle linee trat-teggiate) caratterizzate da una giacitura costante degli strati.

γ1 γ2=γ’1 γ’2=

A B C

29

29 29

40 40

40

40

64

64

535

586

237

105

307

232

267



per disegnare i contatti in modo tale che gli spessori delle formazioni siano conservati è illustra-to in Figura D-7. Su una striscia di carta millimetrata si riportano gli spessori delle formazioni(con le rispettive sigle), questa striscia di carta può essere spostata e tenuta sempre ortogonalealla giacitura degli strati (ricavata da misure in superficie o ricavata con il metodo di Busk o del-le bisettrici), in questo modo si ha la posizione degli altri contatti in profondità. Unendo la posi-zione dei contatti in profondità così determinata si ottengono sezioni in cui lo spessore delle for-mazioni è costante.

Figura D-6 Piega con cerniera arrotondata ricostruita approssimandola ad una serie di pieghe a kink.



Figura D-7 Costruzione di una sezione geologica quando sono noti gli spessori delle formazioni.



E Costruzione di profili geologici

Un profilo geologico è la rappresentazione di strutture geologiche su un piano inclinato, a diffe-renza di una sezione geologica che è la rappresentazione delle strutture geologiche su un pianoverticale (Figura E-1). La costruzione di un profilo può risultare utile quando si vogliono rap-presentare strutture geologiche inclinate. Nel caso di strutture a pieghe la costruzione di un pro-filo geologico ortogonale all’asse delle pieghe è utile e spesso usata in quanto ha il vantaggio dirappresentare la vera forma delle pieghe, con i corretti spessori degli strati, angoli di aperturadelle pieghe, ecc.. E’ evidente che nel caso di una piega con asse orizzontale sezione geologica eprofilo geologico coincidono. Come per le sezioni geologiche, profili geologici possono esserecostruiti se le pieghe presenti nella carta geologica e che devono essere proiettate sono di tipo ci-lindrico.

Per realizzare un profilo bisogna stabilire la traccia del profilo e l’inclinazione del profilo rispet-to alla verticale (es. ortogonale all’asse di eventuali pieghe), di conseguenza è stabilita anche ladirezione di proiezione che è ortogonale al piano del profilo. Ogni punto sulla carta geologicapuò essere riportato sul profilo tenendo conto della costruzione di Figura E-1c, il punto deve es-sere trasferito sul profilo seguendo la direzione di proiezione e ad una quota x’ rispetto ad unasuperficie orizzontale di riferimento, che può essere il livello del mare (l.m.) se si fa uso dellequote riportate sulla carta topografica. La quota x’ sul profilo geologico è funzione della quotadel punto sulla carta geologica (h), dell’inclinazione della direzione di proiezione (δ) e della di-stanza del punto dalla traccia del profilo (d), dalla Figura E-1c si vede come .Una volta che sono stati riportati sufficienti punti dalla carta geologica sul profilo (es. punti datidall’intersezione di un contatto con una isoipsa) questi possono essere interpolati e può esseredisegnato il profilo. Come esempio di quanto detto finora nella Figura E-2 è raffigurata una carta geologica in unazona con pieghe cilindriche ad asse inclinato, un profilo geologico in questa area costruito se-condo indicazioni sopra riportate è illustrato in Figura E-3.

Figura E-1 (a) Sezione geologica di una superficie piegata. (b) Profilo geologico di una struttura piegata, il pro-filo è inclinato in modo tale da essere ortogonale all’asse della piega. (c) Proiezione di un punto x su un profilogeologico. Il punto sarà ad una quota x’ rispetto al livello di riferimento (l.m.).

x′ h δ d δsin+cos=

E Costruzione di profili geologici 89


Figura E-2 Carta geologica semplificata attraverso cui si vuole costruire un profilo geologico. Nell’area sonopresenti pieghe cilindriche con asse orientato 60/30, il profilo quindi avrà direzione N150°E e inclinazione di 30°rispetto alla verticale. La traccia del profilo geologico è la linea A-B, la quota della traccia del profilo è zero, cioèè sul livello del mare. Il profilo geologico risultante è illustrato in Figura E-3.

90 E Costruzione di profili geologici


Figura E-3 Profilo attraverso la carta geologica di Figura E-2. Ogni punto usato nella costruzione del profilocorrisponde nella carta geologica all’intersezione del contatto stratigrafico con un’isoipsa.

E Costruzione di profili geologici 91


92 E Costruzione di profili geologici


F Strutture lineari

F.1 Tipi di strutture lineari

Strutture lineari possono originarsi in molti modi, per esempio dall’intersezione di due superfi-ci planari (intersezione tra stratificazione, filoni, discordanze, ecc.), oppure a seguito di piega-mento (cerniera di pieghe, ecc.).La Figura F-1 mostra esempi di tali strutture lineari in corrispondenza di una discordanza. InFigura F-1a una successione sedimentaria si depone sopra un basamentro in cui sono intrusi deifiloni e in cui è presente una successione sedimentaria inclinata. Se ipoteticamente si toglie l’in-tera successione sedimentaria al di sopra della discordanza (Figura F-1b), si vede come l’inter-sezione dei filoni con la discordanza formi delle strutture lineari, lo stesso l’intersezione delladiscordanza con la successione sedimentaria inclinata. Allo stesso modo strutture lineari si ori-ginano dall’intersezione tra la discordanza e elementi planari al di sopra della discordanza,come ad esempio uno strato di arenarie.

F.2 Intersezione tra piani

Spesso è necessario determinare l’intersezione tra due superfici, in linea di principio l’interse-zione tra due piani definisce una linea retta, ma questa linea retta può essere definita anchedall’intersezione delle curve di livello con la stessa quota su i due piani (Figura F-2a).Vediamo un caso di intersezione tra piani, per esempio l’intersezione tra una discordanza e uncontatto geologico.Dall’analisi della carta geologica di Figura F-2b si vede che i conglomerati in discordanza rico-prono il contatto tra i calcari e le arenarie in quanto la base dei conglomerati taglia tale contatto,l’intersezione tra il contatto calcari-arenarie e la base del conglomerato è quindi una linea retta.Se si costruiscono le curve di livello per le varie superfici si ottiene la giacitura delle superficistesse (Figura F-2c), ma dall’intersezione di curve di livello con la stessa quota per le due super-fici si ottiene la linea di intersezione (Figura F-2d). Se si esegue un profilo in corrispondenzadella linea di intersezione è possibile determinare l’inclinazione della linea di intersezione.

Figura F-1 Strutture lineari originate dall’intersezione tra superfici geologiche con una discordanza.

F Strutture lineari 93


Figura F-2 Linea di intersezione tra un contatto e una discordanza.

94 F Strutture lineari


G Determinare il rigetto di una faglia

Vediamo ora con un esempio pratico come determinare il rigetto reale di una faglia che tagliadue filoni verticali che a loro volta si intersecano (Figura 7-1a). Dall’analisi della carta geologica(Figura 7-1b) si vede che entrambi i filoni sono dislocati con movimento sinistro, ma lo sposta-mento (s) è differente per i due filoni indicando che il movimento della faglia non è semplice-mente orizzontale. La linea da utilizzare per determinare il rigetto della faglia è l’intersezionedei due filoni che essendo entrambi verticali, è una linea verticale. La linea intersezione al disotto del piano di faglia intersecherà il piano di faglia nel punto w, mentre la linea intersezioneal di sopra del piano di faglia intersecherà il piano di faglia nel punto x (Figura 7-1c). La distan-za tra w e x rappresenta il rigetto della faglia e il vettore tra w e x ci fornisce l’indicazione delladirezione di spostamento della faglia. E’ evidente che il tetto della faglia si è mosso verso il bas-so (faglia diretta) con un movimento obliquo verso sud-est.Poiché i punti w e x giacciono sul piano di faglia, se si costruisce il piano di faglia mediante cur-ve di livello si può determinare la quota dei punti w e x (80 m, Figura 7-1d). A questo punto sipuò determinare l’inclinazione apparente del piano di faglia nella direzione di movimento dellafaglia (42°), la distanza tra w e x (87 m) e il rigetto lungo il piano di faglia (120 m).

Figura 7-1 Calcolo del rigetto reale di una faglia mediante la misura dello spostamento dell’intersezione tra duefiloni verticali.

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96 G Determinare il rigetto di una faglia

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