Appunti Geologia - carte

Carte lezione 10: carte geologiche

La carta geologica è un elaborato che rappresenta la geologia di una determinata zona, mediante la sovrapposizione di campiture colorate e appositi simboli a una carta topografica della stessa zona.

I tre strumenti principali per la lettura e l’interpretazione delle carte geologiche sono la Stratigrafia, la Tettonica e la Geomorfologia. Con questi strumenti gli studenti potranno individuare i caratteri geologici fondamentali di 14 Fogli della Carta Geologica d’Italia in scala 1/100.000, pubblicati tra il 1963 e il 1971.

La Carta Geologica d’Italia è stata realizzata dal Servizio Geologico di Stato, su basi topografiche dell’Istituto Geografico Militare. I dati rilevati sul terreno dai geologi di molte Università italiane sono stati rappresentati, interpolati e interpretati su carte in scala 1/25.000, che sono state poi ridotte e assemblate in scala 1/100.000.

Purtroppo, nel processo di riduzione si è persa la separazione tra dati obiettivi, piccole aree affioranti, e ipotesi interpretative, grandi aree prive di affioramenti. Per gli studenti questa perdita di dettaglio ha il vantaggio di rendere le carte più leggibili, mentre per i professionisti essa rappresenta una limitazione.

Per questa ragione gli attuali progetti di rilevamento, es. CARG, potenziati dallo sviluppo dei sistemi geografici territoriali, SIT, in inglese GIS, sono finalizzati alla realizzazione di carte geologiche abbastanza dettagliate da consentire la rappresentazione dei singoli affioramenti, es. Carta Geologica della Regione Emilia-Romagna in scala 1/10.000.

Nella caratterizzazione geologico-tecnica di un sito per un progetto d’Ingegneria, l’analisi della carta geologica e delle relative sezioni sono particolarmente utili per pianificare in modo razionale le indagini geognostiche, prospezioni geofisiche, penetrometrie, sondaggi ecc., con le quali ricavare i dati quantitativi richiesti dal progetto.

Carte topografiche e scala

Le carte geologiche sono delle carte topografiche che possono essere di varia scala, le nostre carte saranno in scala 1/100.000. Su queste carte topografiche sono stati sovrapposti dei colori, delle linee e dei simboli che hanno un significato geologico. Vediamo come esempio la carta Vergato.

La scala è 1/100.000, quindi 1 cm in carta corrisponde a 100.000 cm sul terreno, vale a dire a 1 km, e infatti qua c’è scritto scala chilometrica 1/100.000, quindi ognuna di queste tacche principali rappresenta 1 km e sulla carta stampata è 1 cm.

Più importante di quel km o cm che sia, per noi è il mm. 1 mm in carta corrisponde a 100 m nella realtà. 100 m possono essere intesi come la dimensione di un grande affioramento roccioso sul terreno, soprattutto qua in Appennino dove non abbiamo estese pareti rocciose.

Quindi se ne può concludere che in una carta come questa un affioramento bello grande avrebbe le dimensioni di 1 mm². Visto che questa carta è larga circa 40 cm, 1 mm non si vede. Va da sé quindi che su questa carta io non posso vedere la rappresentazione di reali affioramenti rocciosi presenti sul terreno.

Però questa è una carta geologica, i colori che compongono la legenda di questa carta corrispondono a dei raggruppamenti rocciosi che almeno in parte sono stati visti sul terreno e per il resto sono stati interpolati o interpretati da chi ha fatto la carta nelle zone dove non si vedono.

D’ora in poi noi chiameremo questi colori Unità litostratigrafiche, più brevemente potremmo dire anche semplicemente unità. Questi raggruppamenti hanno varie età, normalmente in una carta geologica le unità più recenti stanno in alto a sinistra, mentre le unità più antiche stanno in basso a destra.

Quindi, i colori della legenda sono i colori che rappresentano le unità litostratigrafiche che poi andremo a definire meglio. Ci sono delle linee che separano un colore dall’altro e si chiamano confini stratigrafici, poi ci sono delle linee più grosse e colorate che invece appartengono all’argomento tettonica e rappresentano delle pieghe o delle faglie.

Poi nella legenda dei simboli della carta geologica ci sono dei simboli che sono relativi all’orientamento degli strati e vari altri simboli, tra cui ad esempio le frane che sono un argomento geomorfologico.

A cosa servono, come si fanno e come si leggono

A cosa servono le carte geologiche? A descrivere la geologia superficiale di un’area, permettendo l’interpretazione del primo sottosuolo e la pianificazione d’indagini di maggior dettaglio. Le carte geologiche sono inoltre livelli informativi indispensabili per vari tipi di carte tematiche.

Come si fanno le carte geologiche? Rilevando negli affioramenti i dati geologici e riportandoli su una carta topografica. La geologia delle zone non affioranti si ricostruisce in un secondo tempo, interpolando e interpretando i dati riportati in carta.

Si vedono gli affioramenti su una carta geologica? Dipende dalla scala: se questa è minore di 1/25.000, solitamente no. Nelle nostre carte non si vedono.

Da cosa è corredata una carta geologica? Da una legenda, da uno schema dei rapporti stratigrafici e da alcune sezioni geologiche indicative. Ogni Foglio della Carta Geologica d’Italia è inoltre dotato di un libretto di note illustrative.

Come si legge una carta geologica? Seguendo nell’ordine i criteri della Stratigrafia, della Tettonica e della Geomorfologia.

Le carte geologiche che usiamo noi hanno un grosso limite, che è quello di non vedere il dato obiettivo degli affioramenti rocciosi, mentre vediamo solo sostanzialmente ciò che è stato interpretato a partire da quegli affioramenti.

Quindi perché usiamo delle carte geologiche vecchie e a scala piccola anziché usare carte migliori? Per il fatto che il prof preferisce farci vedere la geologia da una certa distanza. Le strutture geologiche principali si vedono molto bene su queste carte qua, mentre diventa più difficile leggerle per uno che non è abituato su carte più dettagliate.

Questa è una carta che viene da un rilevamento 1/5.000 e la vediamo a schermo più o meno come 1/10.000. È molto più complicata rispetto all’altra perché ci sono molti più colori e soprattutto ci sono molte zone bianche che rappresentano dei depositi detritici di versante, quindi in parte saranno depositi residuali, in parte colluviali e soprattutto sono frane, che sono frequentissime nel nostro territorio, soprattutto dove il substrato è costituito da argille, come queste unità verdi che abbiamo qua.

A questa scala si vedono gli affioramenti: queste macchioline un po’ più scure sono le uniche zone dove affiorano le rocce rappresentate in questa carta. Quindi tutta quest’area a colore tenue è roccia non affiorante, è bosco, è prato. Gli affioramenti sono solo quei puntolini lì.

Noi sulle nostre carte vediamo solo la parte interpretata, questi puntolini non li vediamo, quindi vediamo sostanzialmente quello che qua è rappresentato con il colore tenue.

La nostra carta è stata rilevata in scala 1/25.000 e gli affioramenti sono stati riportati uno per uno, poi mediante operazioni di interpolazione e di interpretazione si sono rappresentate le zone dove le unità in questione non sono affioranti.

Carte della Regione Emilia-Romagna

Nel sito della Regione Emilia-Romagna c’è un Servizio cartografico sismico e dei suoli, c’è un webgis che ci permette di vedere a varie scale la geologia della nostra regione. Si inserisce la località e poi si può scegliere la scala a cui vedere la zona.

Qui sopra vediamo in scala 1/100.000 la zona di Grizzana Morandi, a sx nella nostra carta e a dx nel sito dell’Emilia-Romagna.

Quelle marroncine nell’immagine a sx sono le arenarie della formazione di Pantano appartenente al gruppo di Bismantova, e questa unità che qua è verde, nell’altra carta è rappresentata in rosso. Nella carta di dx le argille sotto sono molto più complicate, ci sono ben due tonalità di verde, mentre a sx c’è un unico grigio.

Quindi anche alla scala che usiamo noi comunemente la carta della regione risulta senz’altro più precisa e più aggiornata, però un po’ difficile da leggere.

Adesso provo a ingrandire la Carta della regione per vedere quand’è che compaiono gli affioramenti. Vado in scala 1/10.000, sx, ci sono gli affioramenti, le macchioline un po’ più scure. Se vado a scala 1/20.000, dx, spariscono.

In queste carte gli affioramenti sono riportati solo dalla scala 1/10.000 in su. La Carta Geologica d’Italia è stata compilata da carte in scala 1/25.000, dove gli affioramenti erano riportati, quindi fino al 25.000 ci possiamo arrivare con qualche difficoltà. La regione ha scelto di fermarsi alla scala 1/10.000.

Prima dicevo, per mettere insieme quei piccoli punti in carta che sono gli affioramenti e creare un quadro completo occorrono dei procedimenti di interpolazione, però ci si può servire in molti casi con grande successo della forma che presenta la superficie topografica nelle zone che stiamo analizzando.

Io ad esempio nella carta regionale posso provare a eliminare tutti i dati della geologia, elimino anche la base topografica lasciando solo lo sfumo in tre dimensioni.

Vedo un ammasso roccioso abbastanza duro nella zona di dx dove ci sono poche valli, e un ammasso invece prevalentemente terroso, argilloso a sx dove ci sono dei calanchi. Quindi anche semplicemente con l’aspetto che vedo nella topografia posso tracciare un possibile confine tra i due ammassi.

Se riguardo la carta con la geologia questo confine c’è realmente. L’hanno messo al confine tra unità Cigarello che è fatta in prevalenza di arenaria, e queste unità argillose o al limite marnose, quindi semplicemente guardando la carta topografica si riesce a capire una differenza di litologia senza bisogno di vedere degli affioramenti.

Quindi se uno ha gli affioramenti li unisce con queste informazioni qua riesce a fare una delimitazione abbastanza precisa dei corpi rocciosi.

Geologia superficiale e sottosuolo

Le carte geologiche ci rappresentano solo la geologia superficiale di un’area. Vale a dire che se io vado nella collina dietro ingegneria, rado al suolo completamente il bosco, incenerisco il prato, quello che rimane sotto al bosco e al prato è la geologia che è rappresentata nella carta geologica, cioè io non so niente del sottosuolo.

Però una volta che ho una carta completa e capisco come sono disposte le unità in pianta conosco dei metodi per interpretare almeno il primo sottosuolo e fare delle sezioni geologiche. E quindi nelle carte geologiche ci sono anche queste sezioni che danno un po’ un’idea del sottosuolo, però la carta in sé rappresenta solo ciò che si vede in superficie o che si potrebbe vedere in superficie.

Come si fa a fare, in pratica, una carta geologica?

Il modo più semplice è di prendere una carta topografica, andare in campagna, localizzarsi, cartografare gli affioramenti e per ogni affioramento stendere un po’ di note, fare un po’ di misure, vedere magari se ci sono anche dei confini o delle faglie tra gruppi di rocce differenti nell’ambito dell’affioramento.

Quindi si creano tutte le informazioni possibili, poi si va su un altro affioramento, e solo dopo, a tavolino, si faranno quelle operazioni di interpolazione e di interpretazione per unificare questi dati puntuali.

Schema dei rapporti stratigrafici e sezioni geologiche

Quali sono gli altri strumenti che troviamo nell’ambito di un del foglio di una carta geologica?

Sono due per noi: lo schema dei rapporti stratigrafici, estremamente importante per noi, e le sezioni geologiche che sono un po’ meno importanti ma si possono comunque usare per avere qualche informazione aggiuntiva.

Questo è estremamente importante, soprattutto se è completo, cioè se contiene tutte le unità della legenda, perché è uno schema che riporta i confini tra i vari corpi geologici così come erano prima che la tettonica li deformasse, li modificasse.

Quindi è un quadro di riferimento iniziale indeformato che mi serve poi a ricostruire le situazioni deformate della mia carta. Quello che io vedo in carta è un insieme di unità, spesso anche molto vecchie, che hanno subito tettoniche in un modo spaventoso, quindi sono state variamente piegate, rotte, spostate.

Qualche volta negli schemi entrano anche delle unità che hanno già subito dei precedenti movimenti ed è il caso di questo schema qua.

Nelle sezioni geologiche, che hanno un tracciato riportato in carta come riferimento per dove sono state fatte, vediamo le stesse unità che abbiamo visto nello schema dei rapporti stratigrafici, ma queste unità sono deformate, accatastate le une sulle altre, delimitate da faglie, queste linee rosse sono faglie, piegate, quindi qua vediamo come sono adesso queste unità.

Lo schema tenta di dirci come erano in principio e diventa quindi una bussola per noi. Diventa un riferimento per muoverci su questa carta e comprendere cosa hanno subito queste unità da quando sono nate fino al giorno d’oggi.

Le sezioni geologiche sono utili solo a metà, nel senso che non sono propriamente obiettive. 1 cm nella carta è 1 km, io cerco di indovinare cosa ho 1 km sottoterra, ma 1 km è tanto. Può essere che ci prenda, ma può essere anche che sia completamente sbagliato.

E allora diciamo che finché non ci sono dei dati di sottosuolo, che siano indiretti, profili sismici, oppure diretti, perforazioni, questo quadro è da intendersi come un quadro indicativo che suggerisce delle cose, senza la pretesa però che in profondità siano così.

In ogni caso, sezioni di questo tipo possono essere utili per la progettazione di massima di opere di grande estensione, es. una galleria. Io so già dove fare indagini in maggior dettaglio se voglio fare una galleria che passa qua sotto e le farò soprattutto ad esempio dove vedo faglie, dove vedo che la galleria deve attraversare delle argille molto complicate.

Questa sezione per un progetto di massima è già molto utile. Poi, chiaramente, quando si fa la galleria si fanno ulteriori indagini e lo stesso profilo d’avanzamento della galleria permette di ritoccare la sezione e di ottenerne una migliore.

Poi è chiaro che se uno vuole sapere come vanno le cose molto in profondità si deve riferire all’industria degli idrocarburi che cercano anche nel territorio del nostro Appennino dei giacimenti, per cui ci sono dei dati sismici e qualche perforazione che ci permettono di sapere le cose fino a una decina di chilometri di profondità con una certa precisione.

Come si legge una carta geologica?

Il nostro metodo sarà di esaminare prima la stratigrafia, poi la tettonica, e poi la geomorfologia.

Stratigrafia

Gli studi stratigrafici hanno due principali obiettivi:

• Raggruppare le rocce e i sedimenti in corpi geologici omogenei e cartografabili, unità stratigrafiche;
• Ricostruire le relazioni spaziali e temporali originarie tra un corpo geologico e l’altro.

La stratigrafia è quella branca della geologia che si occupa di raggruppare le rocce in modo da creare dei corpi geologici omogenei e cartografabili. Quindi quelle unità che abbiamo visto nella carta geologica 1/100.000 sono unità litostratigrafiche, ma non sono singole rocce, sono insiemi di rocce che stanno insieme per un certo criterio di omogeneità, ed è questo criterio che dobbiamo cercare di spiegare adesso.

L’altro compito importante dello stratigrafo è quello di ricostruire le relazioni nello spazio e nel tempo, originarie tra un corpo geologico e l’altro, cioè lo stratigrafo deve fare quello schema dei rapporti stratigrafici che vi ho mostrato prima.

Chiaramente lui andrà dove le rocce sono meno disturbate, meno spostate, prenderà delle misure e metterà insieme le misure di varie zone fino ad avere uno schema complessivo poco deformato e quindi utile come riferimento.

Unità stratigrafiche

Unità stratigrafiche = corpi geologici omogenei per le seguenti caratteristiche:

Le unità che servono a noi per le nostre carte sono le unità litostratigrafiche basate su un’omogeneità litologica e quelle cronostratigrafiche basate su una uniformità cronologica.

Le unità più comunemente rappresentate nelle carte geologiche sono quelle litostratigrafiche, indicate mediante campiture colorate. In particolare, nella Carta Geologica d’Italia in scala 1/100.000 compaiono soprattutto formazioni, con spessori variabili tra decine e migliaia di metri.

L’omogeneità litologica è codificata in base alla distribuzione nello spazio e alla persistenza nel tempo dell’ambiente in cui determinati tipi di roccia, litotipi, si sono formati.

Le caratteristiche litologiche di un singolo ambiente genetico nel corso di un singolo istante della storia geologica costituiscono una litofacies, mentre lo sviluppo nel tempo di un insieme coerente di litofacies dà origine a un’unità litostratigrafica.

In prima approssimazione, si possono distinguere tre casi principali d’omogeneità litologica:

• (a) Uniformità: un solo litotipo, es. calcare biocostruito;
• (b) Ritmicità: alternanza regolare di due litotipi, es. successione turbiditica;
• (c) Ciclicità: ripetizione periodica di tre o più litotipi in successione, es. successione evaporitica.

Solitamente, quando una stessa unità è composta da diversi litotipi, le variazioni laterali e verticali delle litofacies che la costituiscono si manifestano mediante variazioni dei rapporti quantitativi tra un litotipo e l’altro.

Per esempio, in una successione ritmica d’origine turbiditica si possono distinguere varie litofacies in base al rapporto fra arenite e lutite, rapporto A/P.

Quindi cosa intendo io per omogenea litologica? Qualche volta potrebbe esserci un’unità che è fatta di una roccia