Geologia applicata

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Generalità

Generalità: l’interno della Terra

L’interno della Terra. L’interno della Terra.

Figura 1: Figura 2:

La Terra può essere suddivisa in tre parti, tanto più ricchi di ferro quanto più ci si sposta in profondità. Esse sono:

• Crosta: arriva fino alla discontinuità di Mohorovicic, chiamata anche Moho;
• Mantello: parte dalla discontinuità di Mohorovicic e raggiunge la profondità di 2900 km, cioè arriva fino alla discontinuità di Gutenberg;
• Nucleo: parte dalla discontinuità di Gutenberg e si estende fino al centro della Terra; si divide in nucleo solido, il quale ha un’elevata pressione, e in nucleo liquido, in cui si formano i campi magnetici terrestri.

L’interno della Terra.

Figura 3: 1

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Elementi di geologia generale

La tettonica a zolle

Tettonica: è la parte della geologia che studia le deformazioni subite dalle rocce della crosta terrestre, valutandone l'evoluzione nel tempo.

Secondo la teoria della tettonica a zolle, la crosta è suddivisa in circa una decina di zolle, o blocchi galleggianti, sul mantello reso plastico dallo stato di parziale fusione.

Le zolle, che comprendono parti sia continentali che oceaniche, sono in continuo movimento le une rispetto alle altre, con una velocità di qualche centimetro all'anno.

Zona di espansione.

Figura 4:

Vari studi hanno permesso di accertare che i continenti sono costituiti da una crosta granitica di 40 km, mentre i fondi oceanici sono costituiti da una più densa crosta basaltica di 7 km.

Le zolle hanno circa uno spessore di 47 km, dato che alcune di esse sono costituite sia dalla crosta granitica che dalla crosta basaltica.

L'allontanamento reciproco di due zolle delinea una zona di espansione, in corrispondenza della quale si instaura una frattura nella crosta che consente la risalita del magma, cioè del materiale fuso, dal mantello; il magma arriva in superficie e si salda ai margini di ciascuna zolla.

Nello stesso tempo, il margine esterno della zolla più distante dall'asse della frattura viene spinto contro un'altra zolla e può subire un piegamento verso il basso dando origine alla subduzione e sprofondando per un centinaio di chilometri.

Subduzione.

Figura 5:

I fenomeni tettonici si dividono in:

• Fenomeni epiro-genetici (epiro-genesi): sono dei movimenti molto lenti e verticali che provocano l'abbassamento o l'innalzamento di ampie zone continentali o di fondali marini;
• Fenomeni oro-genetici (oro-genesi): sono dei movimenti responsabili del ripiegamento delle rocce con la formazione di grandi catene montuose.

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Oro-genesi (formazione di catene montuose).

Figura 6: 3

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La dorsale oceanica

Pangea. Dorsale.

Figura 7: Figura 8:

Sulla Terra esistono due centri di forza: il polo magnetico N ed il polo magnetico S, e la loro ubicazione cambia continuamente.

È stata poi sviluppata una teoria riguardo i campi magnetici, cioè la teoria della deriva dei continenti di Alfred Lothar Wegener, per il quale si riteneva che le masse continentali andassero alla deriva.

Varie prove fecero ritenere che tutti i continenti si trovassero originariamente uniti in un solo blocco chiamato Pangea.

La crosta oceanica verrebbe continuamente allontanata da una frattura in una dorsale, dalla quale fuoriesce del magma che riempie la frattura generando continuamente nuova crosta oceanica.

Dorsale medio-atlantica: è una lunga catena montuosa che si eleva sul fondo dell’Oceano Atlantico e corre, in senso meridiano, dall’Islanda all’Antartide.

La dorsale medio-atlantica.

Figura 10:

Dorsale medio-atlantica. Evidenziata in rosso, attraversa l'Islanda.

Figura 9: 4

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Rappresentazione dell'orientazione magnetica delle rocce nel pavimento oceanico vicino alla dorsale medio-atlantica.

Figura 11:

L'alternanza delle fasce a polarità normale, in blu, e inversa, in verde, registrano delle inversioni del campo magnetico terrestre che si verificano nel momento in cui il magma fuoriesce dalla dorsale.

Dorsale.

Figura 12:

Il pavimento oceanico sprofonda sempre di più man mano che diventa più vecchio. In prossimità della dorsale, la nuova crosta è meno profonda a causa della minore densità, perché più calda. Allontanandosi dalla dorsale, la crosta è più vecchia, fredda e spessa e conseguentemente “sprofonda”.

Nella dorsale medio-oceanica, quando le placche si separano, allora il blocco centrale sprofonda, e il movimento di tali porzioni è la causa di forti terremoti.

Dorsale.

Figura 13:

Separazione delle Pangea e formazione della costa est dell’America e della costa ovest dell’Africa.

Figura 14: 5

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La subduzione

Subduzione.

Figura 15:

La subduzione consiste nello scorrimento di una placca sotto un'altra placca, e il suo conseguente trascinamento in profondità nel mantello, con conseguente produzione di nuova litosfera. La zona di subduzione è detta piano di Benioff.

La subduzione si ha perché la crosta oceanica, in quanto possiede una densità più elevata rispetto alla crosta continentale, sprofonda appunto sotto la crosta continentale; per il calore, la zona di contatto tra le due falde fonde e risale sottoforma di magma ricco di silice, quindi è del magma acido; le due croste inoltre si scontrano orizzontalmente, formando una catena montuosa, oro-genesi.

Ci sono tre tipi di scontri che generano la subduzione e sono:

• Scontro tra crosta oceanica e crosta continentale;
• Scontro tra crosta oceanica e crosta oceanica;
• Scontro tra crosta continentale e crosta continentale.

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La direzione, l’inclinazione e l’immersione

Direzione, inclinazione e immersione. Direzione, inclinazione e immersione.

Figura 16: Figura 17:

Direzione, inclinazione e immersione.

Figura 18:

Per studiare i fenomeni tettonici bisogna conoscere degli strati:

• Direzione;
• Inclinazione;
• Immersione.

I fenomeni tettonici subiti dalle rocce si manifestano attraverso:

• Le pieghe, deformazione plicativa, cioè il termine plicativo sta proprio a significare che è relativo alle pieghe;
• Le faglie, deformazione disgiuntiva, cioè il termine disgiuntivo sta a significare il separare, lo staccare;
• Le fratture, deformazione disgiuntiva.

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Le pieghe (deformazione plicativa)

Tipi di pieghe.

Figura 19:

Pieghe: sono delle deformazioni tettoniche che consistono nella curvatura o nella flessione accentuata delle rocce stratificate o scistose.

Le pieghe sono delle deformazioni di tipo plastico, al contrario delle faglie che sono invece di tipo fragile, dette anche deformazioni plicative, che modificano la forma della roccia, ma senza che la stessa roccia subisca delle rotture. Questo processo quindi piega le rocce un po' come si piega una barra di ferro.

Anticlinale e sinclinale.

Figura 20:

Tutti i tipi di rocce possono essere interessate dalle pieghe, ma i risultati di tali piegamenti si notano di più nelle rocce sedimentarie per la loro particolare geometria costituita da strati sovrapposti.

Le pieghe in cui gli strati sono incurvati verso l'alto si chiamano sinclinali, mentre le pieghe con gli strati rivolti verso il basso si chiamano anticlinali; possono esistere anche le monoclinali, cioè una successione formata da strati a pendenza costante ed uniforme.

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Le faglie (deformazione disgiuntiva)

Faglie: sono delle spaccature delle masse rocciose, accompagnate dallo spostamento dei due lembi lungo il piano di frattura.

Le faglie sono delle deformazioni fragili, al contrario delle pieghe che sono di tipo plastico, dette anche deformazioni disgiuntive, che danno vita a delle fratture nella roccia.

Piano di faglia e rigetto sul piano di faglia.

Figura 21:

Una faglia identifica un piano di faglia lungo il quale è avvenuto un movimento tra due parti di roccia; questo piano continua in profondità, fino a quando non incontra una zona a comportamento plastico capace di ammortizzare il movimento.

Il movimento tra i due blocchi si definisce rigetto della faglia.

Tipi di faglie; il blocco di terra, anche si sposta verso il basso, che sta sopra il piano di faglia inclinato si chiama tetto, mentre il blocco di terra, anche se si sposta verso l’alto, che sta sotto il piano di faglia inclinato si chiama letto.

Figura 22: 9

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Faglia diretta, osservabile dallo strato bianco che nella parte di destra è spostato più verso il basso, piano di faglia e faglia inversa.

Figura 23:

Le faglie si dividono in:

• Faglie distensive, o faglie dirette;
• Faglie compressive, o faglie inverse;
• Faglie trascorrenti.

Faglia trascorrente sinistra, sinistra perché le strie parallele sono a sinistra del blocco.

Figura 24:

Le fratture (deformazione disgiuntiva)

Fratture: sono delle spaccature del terreno o di una roccia, senza però lo scorrimento tra le due parti: una frattura è diversa da una faglia appunto perché non si ha lo scorrimento. Esse sono delle deformazioni fragili, dette anche deformazioni disgiuntive.

Frattura, si ha solo una spaccatura e quindi non si ha uno spostamento della parte sinistra o destra del blocco roccioso.

Figura 25: 10

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Le fosse tettoniche: horst e graben

Horst e Graben.

Figura 26:

Graben è un termine proveniente dalla letteratura scientifica tedesca, che in geologia strutturale indica una fossa tettonica, ovvero una porzione di crosta terrestre sprofondata a causa di un sistema di faglie dirette.

Tra due Graben adiacenti si distingue una zona di crosta terrestre relativamente sollevata chiamata horst.

I Graben spesso sono percorsi da fiumi, oppure sono sede di laghi o di mari, e comunque in generale sono interessati da un'importante attività di deposizione dei sedimenti.

Le carte geologiche

Carta geologica.

Figura 27: 11

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Carta geologica: è la rappresentazione, su carte topografiche, dei diversi tipi di rocce che affiorano sulla superficie terrestre, rappresentati da colori convenzionali, e i contatti tra le rocce. Insieme al tipo di rocce è indicata anche l'età.

Affioramento: è un giacimento o una massa rocciosa che affiora in superficie.

Suddivisione di ciascun foglio della Carta Fondamentale d'Italia in quadranti, 1:50’000, e in tavolette, 1:25’000; talora le tavolette sono state a loro volta suddivise in sezioni, 1:10’000.

Figura 29:

Quadro d'unione dei Fogli alla scala 1:100’000 della Carta Fondamentale d'Italia dell'Istituto Geografico Militare.

Figura 28:

Una carta è suddivisa in fogli, divisi a loro volta in quadranti, divisi a loro volta in tavolette e divise a loro volta in sezioni.

Per poter leggere una carta geologica è necessario:

• Saper vedere in tre dimensioni il terreno rappresentato con le curve di livello, chiamate anche isoipse;
• Interpretare i simboli che rappresentano le diverse pendenze.

Una carta geologica si legge seguendo in ordine:

• La stratigrafia: è una branca della geologia che ha per oggetto lo studio delle caratteristiche del terreno attraverso l’esame degli strati che si susseguono in profondità;
• La tettonica: è una branca della geologia che studia la struttura della crosta terrestre e le cause che ne determinano le deformazioni e gli spostamenti;
• La geomorfologia: è una branca della geologia che ha per oggetto lo studio delle forme della crosta terrestre.

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Le unità litologiche

Unità litostratigrafica.

Figura 30:

Unità biostratigrafica. Unità cronostratigrafica.

Figura 31: Figura 32:

Le unità litologiche sono dei raggruppamenti delle rocce e si dividono in:

• Unità litostratigrafiche: sono osservabili direttamente sul terreno e si basano sui caratteri litologici delle rocce, cioè sulle caratteristiche delle rocce osservabili a vista e al tatto;
• Unità biostratigrafiche: sono distinte in base al criterio paleontologico, la paleontologia è la scienza che studia e classifica i fossili animali e vegetali. L'unità fondamentale è la biozona, cioè l'insieme delle rocce a spessore variabile la cui particolarità consiste nell'avere dei resti fossili dello stesso tipo;
• Unità cronostratigrafiche: si riferiscono ad un insieme di rocce che si sono formate in un determinato intervallo di tempo.

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La carta geologica è corredata da:

• Una legenda;
• Uno schema dei rapporti stratigrafici;
• Alcune sezioni geologiche significative.

La legenda

A fianco della carta vera e propria è riportata una legenda nella quale sono rappresentate le rocce che ci sono sulla stessa carta e gli altri elementi di interesse.

Esempio di legenda di una carta geologica.

Figura 33: 14

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Esempio di legenda di una carta geologica.

Figura 34: 15

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Esempio di legenda di una carta geologica.

Figura 35:

Ogni unità litologica ha un proprio nome che indica anche il luogo dove meglio è esposta, ad esempio “Calcare di Perledo”.

Su una carta geologica in scala 1:100’000 sono riportate le formazioni litologiche, cioè le formazioni sedimentarie, le formazioni metamorfiche e le formazioni magmatiche, contraddistinte da una sigla e da un colore con la loro relativa descrizione riportata ai lati della carta geologica.

Le formazioni sedimentarie ma, formazione marnoso-arenacea, e mac, formazione marnoso-arenacea caotico per franamento sottomarino, sulla legenda.

Figura 36: 16

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Le formazioni sedimentarie ma, formazione marnoso-arenacea, e mac, formazione marnoso-arenacea caotico per franamento sottomarino, sulla carta geologica.

Figura 37:

La rappresentazione delle formazioni sedimentarie

La sigla delle formazioni sedimentarie è costituita da una o più lettere, accompagnata in genere da due numeri, la lettera T ad esempio sta a significare Triassico.

Simbolo delle formazioni sedimentarie.

Figura 38:

Per le formazioni sedimentarie, a differenza delle formazioni metamorfiche e delle formazioni magmatiche, i colori indicano i periodi geologici, cioè il colore più chiaro indica la formazione sedimentaria più recente, mentre il colore più scuro indica la formazione sedimentaria più vecchia.

Formazioni sedimentarie del Cretacico.

Figura 39: 17

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Formazioni sedimentarie del Pliocene.

Figura 40:

La rappresentazione delle formazioni metamorfiche

La sigla delle formazioni metamorfiche è costituita dall'iniziale del tipo di roccia predominante:

• Sc = scisti;
• F = filladi;
• Pgn = paragneiss;
• G = gneiss;
• M = micascisti.

Per le formazioni metamorfiche i colori, a differenza delle formazioni sedimentarie, non indicano l'età, ma il tipo di roccia.

Formazioni metamorfiche.

Figura 41: 18

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La rappresentazione delle rocce ignee

La sigla delle formazioni magmatiche invece è costituita da una lettera greca.

Per le formazioni magmatiche i colori, a differenza delle formazioni sedimentarie, non indicano l'età, ma il tipo di roccia.

Formazioni magmatiche.

Figura 42:

Lo schema dei rapporti stratigrafici (disposizione strati)

Lo schema dei rapporti stratigrafici indica la disposizione delle rocce sedimentarie disposte appunto in strati geologici sovrapposti.

Se le stratificazioni sono parallele allora si dicono stratificazioni