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Modulo di Geologia strutturale Cartografia Geologica

Lettura ed interpretazione delle carte

geologiche

5b-PIEGHE

A.A. 2017-2018

Docente: Antonio Funedda

Università degli Studi di Cagliari

Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche Facoltà Scienze Via Trentino, 51 09127 Cagliari

CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE

Modulo di Cartografia geologica Dipartimento di Scienze chimiche e geologiche - Cagliari

Analisi cartografica delle pieghe: Traccia del Piano assiale

Se le condizioni di affioramento sono abbastanza buone è possibile determinare la forma e la giacitura di una piega direttamente in campagna. (In Sardegna questo in genere però avviene solo alla scala decametrica, la massima osservabile su un affioramento. Casi particolarmente evidenti di pieghe a scala ettometrica o più sono osservabili in aree montuose con grandi pareti non vegetate (ad es. Alpi) o in aree desertiche.)

In genere la ricostruzione delle caratteristiche delle pieghe avviene in carta dove le pieghe vengono rappresentate con la traccia del piano assiale, cioè l’intersezione del piano assiale con la superficie topografica e con l’asse della piega. In prima approssimazione il Piano Assiale può essere determinato in carta unendo i punti di massima curvatura (punti di cerniera).

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Rappresentazione cartografica di un’antiforme con piano assiale verticale ed asse inclinato di 30° affiorante su una superficie topografica pianeggiante (C) e accidentata (D)

D C

area con rilievi

A

B N.B. In carta il piano assiale congiunge i punti di massima curvatura SOLO se la topografia è trascurabile (aree piatte fig. C), quando le differenze altimetriche sono significative, esiste una differenza apprezzabile (fig. D). L’entità della differenza può dipendere da: giacitura dell’asse, curvatura della cerniera e l’effetto è influenzato dal rilievo topografico.


Analisi cartografica delle pieghe: Traccia del Piano assiale 2/4

Come ricostruire la giacitura del piano assiale

Non è sufficiente la direzione di una linea osservabile in carta, in quanto questa rappresenta solo un’intersezione. Per definire un piano ho bisogno almeno di un’altra linea, in questo caso l’asse della piega.

Nel caso di pieghe non cilindriche in aree polideformate, la ricostruzione può essere fatta suddividendo la piega in domini omogenei (1, 2 e 3).

Per capire se la piega che osservo in carta o sull’affioramento è una antiforme o una sinforme devo controllare la periclinale della piega (dove la superficie piegata intersecando la topografia assume un andamento convesso e osservare l’immersione dell’asse. In una antiforme l’asse immerge verso la periclinale, in una sinforme verso il nucleo.

antiforme

asse

sinforme

asse

Rappresentazione cartografica di una piega

Da Ragan, 1985

Da Ragan, 1980



Come ricostruire la giacitura del piano assiale

In una carta geologica separa due domini che rappresentano i due fianchi di una piega. Sul

terreno può essere riconosciuta come la linea che:

- congiunge tutti i punti in cui le pieghe sono simmetriche e hanno un profilo a "M”;

- congiunge tutti i punti in cui la stratificazione è ortogonale alla foliazione di piano assiale

della piega (oppure una S1 è ortogonale alla S2 );

- 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!),

- separa domini con diversi rapporti stratificazione/foliazione;

- separa domini con diverse direzioni di ringiovanimento degli strati (se è conosciuta la

successione stratigrafica).



Per convenzione il senso di asimmetria è determinato guardando verso l’inclinazione della cerniera, se è orizzontale bisogna specificare l’orientazione.

Pieghe minori

In una carta geologica separa due domini che rappresentano i due fianchi di una piega. Sul terreno può

essere riconosciuta come la linea che:

- congiunge tutti i punti in cui le pieghe sono simmetriche e hanno un profilo a "M”;

- 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!),

(da D. Powell, 1996)


Analisi cartografica delle pieghe: Traccia del Piano assiale 4/4 Pieghe minori

Perciò il riconoscimento e la messa in carta di pieghe con asimmetria tipo "S" o "Z", riferito al profilo di pieghe asimmetriche, ci fornisce informazioni sulla posizione delle cerniere e quindi dei piani assiali delle pieghe ma non sulla direzione di trasporto associata a tale piegamento. Questo metodo risulta poi difficile da utilizzare in aree dove gli assi sono suborizzontali. La forma a "S" o "Z" delle pieghe in questo caso dipende solamente della direzione in cui si guarda la piega.


Analisi cartografica delle pieghe: Traccia del Piano assiale 4/4 Ricostruzione delle tracce dei piani assiali dalle pieghe minori


Analisi cartografica delle pieghe: Traccia del Piano assiale 4/4 Ricostruzione delle tracce dei piani assiali dalle pieghe minori

x = brecce di faglia

Esercizio 12


Analisi cartografica delle pieghe (da Rowland et al. )

(da Rowland et al., 2007)


Quando si hanno pieghe con fianchi rovesciati (o verticali) è possibile determinare la giacitura dell'asse della piega osservando le giaciture della superficie piegata: avrà direzione d'immersione uguale a quella delle misure verticali e inclinazione uguale all'inclinazione delle misure ortogonali alle misure verticali





Ricostruire una sezione geologica schematica dopo aver determinato la posizione delle tracce dei piani assiali in base all’assimmetria delle pieghe minori. Considerando la giacitura della stratificazione individuare quali possono essere rovesciate.



Ricostruzione di una piega in sezione geologica (senza riferimenti topografici) (da Powell, 1996)

Determinare la giacitura degli assi delle pieghe e la loro geometria (cilindriche o no?) e ricostruire la sezione geologica

Esercizio 8 bis


Modulo di Cartografia geologica Dipartimento di Scienze chimiche e geologiche - Cagliari Come cartografare le pieghe

Osservazioni sull'affioramento

1) Riportare sulla carta le giaciture dell'asse, del piano assiale, della superficie piegata, del clivaggio,

delle lineazioni e l'asimmetria della piega.

2) Disegnare sul quaderno di campagna uno schizzo della piega con i dati strutturali misurati e riportarli

su uno stereonet

Quando si cartografa una zona con pieghe si pone il problema di quali pieghe rappresentare in carta e come.

Sulla carta

1) Cartografare un numero di affioramenti sufficienti cosicché la piega sia evidenziata dalla stratificazione

(o superficie piegata), linee di forma, la distribuzione delle unità litologiche, la superficie d'inviluppo

delle pieghe minori.

2) Identificare la zona di cerniera

3) Cartografare le relazioni clivaggio/stratificazione in cerniera e sui fianchi

4) Misurare e rappresentare l'asimmetria delle pieghe minori

Modulo di Cartografia geologica Dipartimento di Scienze chimiche e geologiche - Cagliari Come cartografare le pieghe

Modificato da McClay, 1987, -The mapping of geological structures

Sulla carta

1) Cartografare un numero di

affioramenti sufficienti cosicché

la piega sia evidenziata dalla

stratificazione (o superficie

piegata), linee di forma, la

distribuzione delle unità

litologiche, la superficie

d'inviluppo delle pieghe minori.

2) Identificare la zona di cerniera

3) Cartografare le relazioni

clivaggio/stratificazione in

cerniera e sui fianchi

4) Misurare e rappresentare

l'asimmetria delle pieghe minori


Le pieghe possono assumere forme diverse a causa di diversi fattori, tra i quali: a)Proprietà fisiche della roccia piegata. b)La quantità di deformazione interna. c)Orientazione degli assi dello stress.

Perciò la ricostruzione corretta in sezione geologica diventa importante per interpretare il meccanismo deformativo che ha agito durante la deformazione.

Analisi cartografica delle pieghe



Sezione geologica: sezione comunque

orientata rispetto alla struttura

Profilo geologico: sezione geologica

ortogonale alla direzione assiale della

struttura

modificato da Mackin, 1950 Journal of Geology

Quando noi effettuiamo una sezione geologica in realtà eseguiamo una sezione verticale che taglia con un angolo qualsiasi la piega mentre se vogliamo ricostruire la geometria esatta dobbiamo eseguire un profilo esattamente ortogonale alla direzione assiale della struttura.



Sezione geologica

Profilo geologico

Dalla sezione geologica al Profilo geologico



1. Sulla carta geologica costruire un reticolo a maglia quadrata di dimensione k con un lato parallelo alla

direzione d’immersione dell’asse.

2. Si costruisce un nuovo reticolo dove il lato ortogonale alla direzione dell’asse rimane invariato (k),

mentre il lato parallelo viene ridotto di una quantità funzione dell’inclinazione a dell’asse. Il nuovo

reticolo avrà questo lato di distanza p dato dalla relazione p= k senP.

3. La piega viene perciò ridisegnata trasferendo l’andamento dei contatti da una maglia omologa all’altra.

(da Ragan, 1985)

Analisi cartografica delle pieghe Costruzione grafica di un Profilo geologico di una piega cilindrica esposta su un terreno piatto


Analisi cartografica delle pieghe Costruzione grafica di un Profilo geologico di una piega cilindrica esposta su un terreno piatto



Considerando che la morfologia è essenzialmente suborizzontale a q. 400m s.l.m.:

1) disegnare i contatti che collegano i diversi affioramenti;

2) determinare la posizione delle diverse pieghe;

3) costruire una sezione geologica secondo la traccia a-b;

4) costruire un profilo geologico secondo la traccia a-b.

(da Powell, 1996)

Esercizio 10 Analisi cartografica delle pieghe


(da Powell, 1996)

Esercizio 10 Analisi cartografica delle pieghe

I contatti vengono ricostruiti in base alle giaciture

e si possono così identificare tre pieghe principali

Poiché l’inclinazione degli assi è sempre uguale

possiamo supporre che le pieghe siano cilindriche

possiamo proiettare i contatti (cerchio bianco) sulla

sezione geologica misurando la distanza d e

conoscendo l’inclinazione = 11°, utilizzando la

formula:

h = tg p x d

Per costruire il profilo utilizziamo invece la formula:

h = sen p x d



Rapporti tra pieghe e foliazioni

(da Ramsay & Huber, 1987)



Rapporti tra pieghe e foliazioni



Ricostruzione di un’area piegata utilizzando tutte le informazioni disponibili Analisi cartografica delle pieghe

(da Powell, 1996)

L’analisi delle relazioni geometriche tra le pieghe alla meso-scala, quelle minori

(parassite) e le superfici planari (stratificazione e foliazione tettonica) permette di

ricostruire, sia in carta che in campagna durante il rilevamento, la geometria delle

pieghe maggiori (a scala cartografica)


Ricostruzione di un’area piegata utilizzando tutte le informazioni disponibili Analisi cartografica delle pieghe

(da Powell, 1996)



Esercizio 11

Ricostruzione di un’area piegata utilizzando tutte le informazioni disponibili


Pieghe dislocate da faglie


L'analisi anche solo qualitativa di una piega dislocata da una faglia può dare utili indicazioni sul tipo di rigetto.

Pieghe asimmetriche con: in A rigetto verticale; in B rigetto orizzontale.

B e C- Rigetto verticale: l'erosione della stessa piega, dislocata, a livelli strutturali differenti comporta una differente larghezza W, con Anticlinali più ampie sul blocco a nord e sinclinali più ampie sul blocco a sud. Rigetto orizzontale apparente della traccia dei piani assiali . D e F- Rigetto orizzontale: larghezza dell'affioramento identica sui due blocchi, dislocazione orizzontale reale.



Pieghe dislocate da faglie


La dislocazione delle pieghe comporta il rigetto della linea di cerniera, e questo ci permette di determinare il rigetto reale.

A: sinforme dislocata da una faglia; B: determinazione della giacitura della faglia usando le line di forma (direzione d'immersione N023/52) e individuazione dell'intersezione della linea di cerniera con il piano della faglia; C: vettore di spostamento della faglia; D: Sezione costruita lungo il piano della faglia, h=100m, v=130m; Il blocco a nord si è sollevato verso SE, o il blocco a sud si è abbassato verso NW.



Analizzando il rigetto della piega in carta determinare direzione e verso del rigetto. Quindi calcolare, se ci sono, le componenti del rigetto verticale e/o orizzontale.

Esercizio 13 Pieghe dislocate da faglie



Esercizio 13 Pieghe dislocate da faglie



Esercizio 14

Le due faglie dislocano la successione indicata in legenda. Quale rigetto sui può dedurre dallo spostamento in carta dei contatti? Quale invece dall’analisi degli assi delle pieghe nei diversi blocchi separati dalle faglie?

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