GEOLOGIA APPLICATA

Maria Clorinda Mandaglio

Università Mediterranea di Reggio Calabria

FACOLTA’ DI ARCHITETTURA

Anno Accademico 2008-09

Corso di

GEOLOGIA Scienza che studia la costituzione e la struttura della terra, nonché le cause che ne

hanno determinato e ne determinano l’evoluzione

GEOLOGIA APPLICATA Scienza che studia e risolve i problemi di carattere ingegneristico ed ambientale che sorgono dall'interazioneinterazione fra componente geologica di un territorio e attività umane

svolte su di esso

GEOMORFOLOGIA Scienza che studia ed interpreta le formeforme della superficie terrestre

DIFESA DEL SUOLOComplesso di azioni riguardanti la sistemazione idrogeologica e la conservazione

del territorio. Comprende: la difesa degli abitati, la regolazione dei corsi d’acqua, le azioni contro la subsidenza, l’utilizzazione ed il corretto sfruttamento delle risorse

naturali, l’individuazione ed attivazione delle competenze e delle strutture operative ed istituzionali.

PAESAGGIO

Espressione geodinamicageodinamica integrata di molteplici componenti naturali e antropiche

(Panizza, 1998)

Forme diverse del paesaggio, a causa di:- Rocce- Ambienti climatici- Agenti del modellamento (gravità, acque, vento, esseri viventi)

ImprovviseImprovvise(eruzioni vulcaniche, inondazioni fluviali, frane, mareggiate)

LenteLente(formazioni di valli, deserti, montagne)

Trasformazioni e continua evoluzione nel tempo

Il rilievo terrestre come risultato della combinazione di processi

La superficie terrestre, in quanto superficie-limite, è sede dell’interferenza tra processi della dinamica dell’atmosfera, dell’idrosfera, della litosfera e della biosfera.

AtmosferaAtmosfera: Involucro gassoso che circonda la terra.IdrosferaIdrosfera: Insieme di tutte le acque della superficie della Terra, comprendente oceani, acque superficiali, falda idrica e acqua nell’atmosfera.LitosferaLitosfera: Strato roccioso esterno.BiosferaBiosfera:Tutti gli organismi viventi della Terra e gli ambienti con cui essi interagiscono.

Processi endogeni ed esogeni

Esogeni

legati all’atmosfera, biosfera, idrosfera

Endogeni

legati alla tettonica, sismica e ai vulcani

Forme endogeneForme endogene Forme esogeneForme esogene

Forme causate o influenzate dall’attività umana

- Forme artificiali, forme del paesaggio elaborate direttamente dall’attività umana (cave, rilevati artificiali, bacini artificiali)

- Opere mirate a derivare, correggere o attenuare particolari processi naturali. Gli effetti possono andare al di là delle previsioni. (Abbassamenti del suolo causati da aumento del carico, da estrazioni di fluidi, da opere di bonifica)

- Forme che derivano da modifiche dei processi naturali che risultano indirettamente dall’attività umana (Disboscamento).

PROBLEMA DI INTERAZIONE DELLE ATTIVITÀ UMANE CON I PROCESSI NATURALI

Processi esogeni

Agenti del modellamentoAgenti del modellamento

Gravità, Aria, Acqua e Uomo determinano fenomeni di frantumazione e alterazione delle rocce. Con il loro movimento operano il trasporto dei detriti, fenomeni di erosione e di deposizione.

Condizioni climaticheCondizioni climatiche

Caldo, freddo, umidità e ariditàfavoriscono l’alterazione e l’erosione delle rocce.

Presenza e tipo di vegetazione.

Forme strutturali

Struttura geologica fattore genetico fondamentale del paesaggioStruttura geologica fattore genetico fondamentale del paesaggio

Struttura (definizione): insieme di litologia, assetto e disposizione (condizioni di giacitura) delle rocce.

Il modellamento dei versanti. Fenomeni di denudazione

Il materiale alterato e disgregato prodotto dalle rocce, può essere rimosso, specialmente se si trova esposto su una superficie sensibilmente inclinata.

Processi di denudazioneProcessi di denudazione (definizione): fenomeni che, allontanando i materiali alterati, tendono a mettere a nudo la roccia sottostante. Alcuni di questi fenomeni possono rimuovere anche una parte non ancora alterata di roccia e provocarne direttamente la demolizione specialmente se la roccia ha scarsa resistenza. Tali fenomeni sono responsabili del modellamento dei versanti (ossia dei pendii). L’effetto finale è un abbassamento dei rilievi ed un colmamento delle depressioni.

Origine: Processi endogeni (eruzioni magmatiche), Fattore strutturale: serie di depositi vulcaniciAgenti del modellamento:gravità, acqua, aria, uomo Condizioni climatiche:attualmente in clima temperato (O+FS+AM+CC)= (O+FS+AM+CC)=

= Forma osservata = Forma osservata

Esempio (isola di STROMBOLI)

ELEMENTI DI GEOLOGIA GENERALE

MODELLO CINEMATICO

Mantello rigido + Crosta terrestre = PLACCA LITOSFERICAMantello rigido + Crosta terrestre = PLACCA LITOSFERICA

Mantello viscoelastico (parzial. fuso) = ASTENOSFERAMantello viscoelastico (parzial. fuso) = ASTENOSFERA

MOVIMENTI RELATIVI FRA PLACCHE MOVIMENTI RELATIVI FRA PLACCHE

Allontanamento Allontanamento fra due placchedue placche =>

Scontro Scontro fra due placchefra due placche (una continentale, l’altra oceanica) =>

Scontro Scontro fra due placchefra due placche (entrambe continentalicontinentali ) =>

Allontanamento fra due placcheAllontanamento fra due placche Dorsali oceaniche: zone di accrescimento (fuoriuscita di materiale lungo fratture ed allontanamento delle placche simmetrico lungo

l’asse della dorsale)

Scontro fra due placcheScontro fra due placche

(continentale + oceanica) (entrambe continentali)=> zone di subduzione (inflessione della placca oceanica e suo progressivo riassorbimento nel mantello) => formazione di fosse oceaniche (e successivi processi di sedimentazione)=> fusione e formazione di nuovo magma=> origine di terremoti profondi

=> zone di obduzione (accavallamento fra due placche) => formazione di catene montuose (“orogenesi”), => loro progressivo innalzamento (e successivi processi di erosione).

EVOLUZIONE DELLA CROSTA TERRESTRE

Deriva delle placche continentali nel corso del Mesozoico, con formazione di fosse e dorsali oceaniche

[da Trevisan e Giglia, 1978]

c.ca 220 Ma c.ca 190 Ma

c.ca 140 Ma c.ca 65 Ma

PROCESSI ENDOGENICollegati al movimento delle placche (continentali, oceaniche), alla formazione e risalita di magmi verso la superficie terrestre ed ai processi orogenetici. Comprendono:

� PLUTONI:

derivano dalla solidificazione di magmi (prevalentemente a composizione acida) all’interno della crosta terrestre, sotto forma di grandi ammassi, accompagnati da un reticolo di filoni (dovuti alla solidificazione entro fratture) e circondati da un’aureola di rocce metamorfiche di contatto. Visibili solo dopo processi di erosione.

� VULCANI: derivano dalla fuoruscita in superficie di magmi: i magmi basici danno luogo a colate laviche (con modesta emissione di gas); i magmi acidi danno luogo in prevalenza ad eruzioni esplosive (con emissione di prodotti piroclastici).

� TERREMOTI: movimenti del suolo dovuti a rotture e/o dislocazioni di grandi masse rocciose, a seguito di: 1) movimenti relativi fra le masse rocciose, 2) lento accumulo di energia, 3) rapida liberazione dell’energia sotto forma di onde sismiche.

Relazioni tra le principali placche terrestri ed i fenomeni endogeni connessi ai loro movimenti relativi: posizione dei principali vulcani e degli epicentri di terremoti recenti.

[da Bell, 1998]

Rappresentazione schematica di un plutone granitico, con relativi filoni e porzione superiore asportata dai processi di erosione.

I PLUTONI

I VULCANI

Corso di Geologia Applicata – Maria Clorinda Mandaglio

Volume di roccia che, sottoposto a tensione, si rompe dando luogo a scorrimento relativo lungo un piano di debolezza (piano di faglia).

I TERREMOTI

ELEMENTI DI STRATIGRAFIAELEMENTI DI STRATIGRAFIA

STRATIGRAFIA: disciplina che studia le rocce sedimentarie secondo l’ordine (cronologico) di deposizione, con ricostruzione degli ambienti di sedimentazione originari.

Suddivisione della serie sedimentaria in unità litostratigrafiche di base (“formazioni”), in alcuni casi caratterizzate da un unico litotipo (ad es. calcare), in altri dall’alternanza regolare di due o più litotipi (ad es. argillite/arenaria, o marna/calcare, …).

[da Scesi et al., 2001]

PARAMETRI DI GIACITURA:

- direzione degli strati (rispetto al Nord – senso orario);

- immersione degli strati (lungo la massima pendenza);

- inclinazione degli strati (rispetto all’orizzontale).

Rappresentazione della giacitura in carta => con simboli semplificati come in tabella:

[da Cremonini, 1971, in Scesi et al., 2005]

LIMITI STRATIGRAFICIStratificazione orizzontale: limite parallelo alle isoipse (curve di livello

del terreno).

[da Cremonini, 1971, in Scesi et al., 2005]

Stratificazione verticale: limite rettilineo, ad andamento parallelo alla direzione degli strati.

[da Cremonini, 1971, in Scesi et al., 2005]

Stratificazione a reggipoggio (limite con immersione opposta all’inclinazione del pendio):

Stratificazione a franapoggio (con inclinazione maggiore del pendio):

Stratificazione a franapoggio (con inclinazione minore del pendio):

ELEMENTI DI TETTONICAELEMENTI DI TETTONICA

TETTONICA: disciplina che studia (a scale diverse) l’assetto della crosta terrestre, le dislocazioni che ha subito nel corso delle diverse ere geologiche (“processi orogenetici”) e le deformazioni delle rocce.

Le deformazioni delle rocce possono essere schematicamente divise in due tipi:

• deformazioni di tipo fragile formazione di fratture s.l.

• deformazioni di tipo duttile formazione di pieghe

N.B. Per un dato litotipo, il passaggio tra un comportamento di tipo fragile ad un comportamento di tipo duttile è governato dal livello tensionale applicato, ad es. dalla profondità rispetto alla superficie topografica (=>)

[da Gonzalez de Vallejo, 2005]

FRATTURE - FAGLIE

Si definisce frattura s.l. o diaclasi una deformazione fragile, nella quale non è osservabile uno spostamento relativo fra le due labbra.

Si definisce faglia una deformazione fragile della crosta terrestre, caratterizzata da uno spostamento relativo fra le due labbra (rigetto).

Le faglie possono essere di estensione estremamente variabile, da poche decine o centinaia di metri fino a centinaia di chilometri.

Esempio di faglia diretta, di (<=) modeste

dimensioni

Faglie dirette (o normali): derivano da un processo di estensioneestensione, con allungamento del settore roccioso coinvolto

Faglie inverse: derivano da un processo di compressionecompressione, con accorciamento del settore roccioso coinvolto

[da Trevisan e Giglia, 1978, in Scesi et al., 2001]

Faglie trascorrenti: faglie con movimento prevalentemente orizzontale.

[da Trevisan e Giglia, 1978, in Scesi et al., 2001]

Le faglie, dirette e inverse, sono generalmente associate in sistemi più o meno complessi, come i sistemi distensivi a “Horst e Graben” (vedi es. per Appennino occ.le).

[da Trevisan e Giglia, 1978, in Scesi et al., 2001]

[da Gonzalez de Vallejo, 2005]

PIEGHE

Si definisce piega una struttura di deformazione duttile della crosta terrestre, dovuta a fenomeni compressivi.

Questo tipo di deformazione si forma soprattutto in rocce sedimentarie stratificate e in rocce metamorfiche scistose.

Sovrascorrimenti

Derivano dall’ulteriore deformazione, per scorrimento lungo il piano di faglia suborizzontale, in ammassi rocciosi costituiti da un’alternanza di litotipi a differente rigidezza (soprattutto in rocce sedimentarie).

Questi fenomeni possono essere a scala variabile, dando luogo in zone orogeniche attive alla formazione di vere e proprie falde di ricoprimento.

[da Heim, in Scesi et al., 2001]