Geologia con laboratorio

GEOLOGIA

CON LABORATORIO

Daniel Cucugliato

Sommario

RICOSTRUZIONE DELLE GEOMETRIE 3D DEI CORPI ROCCIOSI ....................................... 3

GIACITURA ............................................................................................................................................ 4

METODO DI MISURA DELLA GIACITURA: ............................................................................. 4

Profili .......................................................................................................................................................... 5

SUCCESSIONI OSSERVATE IN 3D ............................................................................................... 7

ESERCIZIO .......................................................................................................................................... 9

COSTRUZIONE DEL SOTTOSUOLO DA DATI DI SONDAGGI ........................................ 12

COSTRUZIONE DEL SOTTOSUOLO DA DATI DI SUPERFICIE ....................................... 12

LIMITI CHE HANNO INCLINAZIONI DIFFERENTI ............................................................. 13

INTERAZIONE TRA TETTONICA, EUSTATISMO E TASSO DI SEDIMENTAZIONE ...... 18

DATAZIONE DI ELEMENTI GEOMETRICI ................................................................................. 20

ALLOCHIMICHE Lezione 01/04/2021 ........................................................................................ 22

ROCCE TERRIGENE Lezione 13/04/2021 .................................................................................. 25

MATURITÀ TESSITURALE .......................................................................................................... 26

DISAGGREGAZIONE ..................................................................................................................... 26

IDROLISI ........................................................................................................................................... 26

DEGRADAZIONE METEORICA .................................................................................................. 27

ANDAMENTO E SEQUENZE DI UN FIUME ............................................................................ 27

MEANDRO .................................................................................................................................... 27

DEPOSIZIONE ................................................................................................................................. 27

DELTA ................................................................................................................................................ 28

RELAZIONI TRA VARIAZIONI EUSTATICHE, MOVIMENTI TETTONICI VERTICALI

DELLA COSTA E TASSO DI SEDIMENTAZIONE .................................................................. 28

EFFETTI DI UN SOLLEVAMENTO ............................................................................................ 29

MOVIMENTI DI MASSA Lezione 15/04 ............................................................................ 29

CLASSIFICAZIONE ......................................................................................................................... 31

RUDITI ........................................................................................................................................... 31

ARENITI ........................................................................................................................................ 31

ARGILLE ........................................................................................................................................ 32

POROSITÀ ........................................................................................................................................ 32

THRUST ................................................................................................................................................. 37

DIREZIONE DI MOVIMENTO DEI THRUST .......................................................................... 41

SVILUPPO DI UN DUPLEX .......................................................................................................... 42

COME FUNZIONA UN CUNEO DI ACCREZIONE ................................................................. 43

FAGLIE Lezione 04/05/2021 ......................................................................................................... 45

pag. 1

RIGETTO DELLE FAGLIE ............................................................................................................ 45

INDICATORI CINEMATICI .......................................................................................................... 47

FAGLIE TRASCORRENTI Lezione 06/05/2021 ....................................................................... 55

HORSE TAILS .............................................................................................................................. 57

PIEGHE .................................................................................................................................................. 58

pag. 2

RICOSTRUZIONE DELLE GEOMETRIE 3D DEI CORPI ROCCIOSI

Strumenti comunemente utilizzati per comprendere la geologia di sottosuolo, a partire dalla geologia

di superficie, abbiamo visto essere, ad esempio, la carta geologica, ma da questa dobbiamo creare un

documento in grado di fornire informazioni 3D.

Da un esame in superficie il geologo ricostruisce i contatti che separano le diverse litologie, a questi si

aggiungono le giaciture grazie alle quali siamo in grado di comprendere la geometria del sottosuolo.

Concetto di concordanza e discordanza di una successione: una successione si dice concordante

quando risulta essere verticale con strati paralleli tra di loro, che siano essi inclinati o orizzontali; lungo

una successione concordante la geometria del sottosuolo è prevedibile, perché è noto quale strato pog-

gia sopra l’altro.

In una successione discordante, invece, gli strati sono disposti in maniera casuale potendo avere incli-

nazioni differenti e angoli più o meno accentuati tra i diversi strati, quindi la successione non è preve-

dibile in quanto una formazione può poggiare su diversi termini della successione, non consentendo di

avere nessuna certezza sulla geometria del sottosuolo. Non prevedibile

Prevedibile

Una stessa giacitura può mostrare delle distribuzioni opposte, ovvero versanti a reggi-poggio e a frana-

poggio.

L’immersione degli strati a frana-poggio è concorde

alla direzione di immersione del versante, quella a

reggi-poggio, invece, ha immersione opposta al ver-

sante.

Talvolta le rocce non sono presenti in affioramento perché coperte ad esempio da vegetazione o detriti,

pertanto per comprendere la geometria del sottosuolo si utilizzano i principi di stratigrafia, come il

principio di sovrapposizione e di continuità. pag. 3

In una successione normale lo strato più recente poggia sopra quello più antico,

quindi, la linea di ringiovanimento (polarità) è ortogonale alla linea di contatto fra

le diverse formazioni.

La isocrona è rappresentata dai vari piani degli strati, perché chiaramente uno

stesso strato si è depositato nel medesimo arco di tempo, quindi è isocrono.

Un log stratigrafico fornisce un’informazione a 1D in cui la dimensione è il tempo,

l’informazione 2D è data dal profilo longitudinale e quella 3D è data dalla carta

geologica. ringiovanimento

La linea presente nelle carte geologiche, che separa due litologie, rappresenta l’in-

tersezione tra superficie di contatto e la topografia.

GIACITURA

La giacitura rappresenta l’orientazione di un piano nello spazio ed è data da tre grandezze: direzione,

immersione e inclinazione.

La direzione è una linea orizzontale, della

quale si misura l’angolo azimutale rispetto

al Nord; quindi, è una linea orizzontale

giacente sul piano stesso. Tutti i punti che

la costituiscono rappresentano anche una

isoipsa (isoipsa strato), in quanto i punti si

trovano alla stessa quota.

L’immersione ci dà la direzione verso cui

immerge il piano, e per definizione è orto-

gonale alla direzione.

L’Inclinazione misura l’angolo che si

forma tra la linea di massima pendenza della superficie dello strato e la linea orizzontale; in altre parole,

l’inclinazione è l’angolo che lo strato inclinato forma rispetto all’orizzontale, nella direzione di immer-

sione.

Se mi muovo lungo la direzione di immersione andrò via via verso strati più recenti.

METODO DI MISURA DELLA GIACITURA:

o 1° caso: 30° SE (o NW) 25° La direzione è misurata come l’angolo azimutale, da 0 a 180°, tracciato

in senso orario a partire dal N. In questo caso la misura specifica anche la direzione di immersione,

oltre al valore della inclinazione

o 2° caso: 30° (210°) 25° La direzione è misurata come angolo azimutale, da 0 a 360°, tracciato in

senso orario a partire dal N utilizzando la “regola della mano destra” ovvero riportando nella misura

il valore azimutale corrispondente alla posizione del polso della mano destra, se orientata, con il

palmo rivolto verso il basso, facendo coincidere il pollice con la direzione di immersione del piano.

In questo caso si può omettere di indicare l’immersione ed il secondo valore si riferisce alla sola

inclinazione. Più in generale però utilizzeremo il semicerchio destro (0-180°) per misure orientali e

quello sinistro (180°-360°) per misure occidentali

o 3° caso: 120° (300°) 25° Si riporta direttamente la direzione di immersione e il valore dell’inclina-

zione pag. 4

Profili Per raffigurare l’andamento altimetrico degli strati in

sottosuolo (superfici sepolte) sulla carta, analoga-

mente a quanto fatto per rappresentare le quote

nelle carte topografiche, si usano delle isoipse strato,

ovvero delle linee aventi dei punti che giacciono sul

piano di strato ed hanno la stessa quota.

Considerando che lo strato sia planare, le isoipse

strato saranno rettilinee e ognuna di esse, per defi-

nizione, corrisponde alla direzione del piano

(L’isoipsa strato di quota x corrisponde alla dire-

zione misurata a quota x).

Dall’andamento delle isoipse si può ottenere la gia-

citura: l’immersione è ricavabile sapendo che è or-

sarà

togonale alla direzione, e quindi alle isoipse, e

rivolta nel verso in cui le isoipse strato diminuiscono

di quota ; poi dal rapporto dislivello su distanza otte-

niamo la pendenza e dalla sua arco-tangente otteniamo l’angolo d’inclinazione.

Isobata= linea con uguale profondità derivante dalla differenza tra la quota topografia e la quota del

piano che io sto analizzando.

La differenza tra il piano dello strato in esame e il piano topografico (quota) mi dà la superficie.

A seconda della direzione del piano utilizzata per produrre

un profilo avremo una diversa visione, cioè a seconda di

come tagliamo la superficie con la nostra traccia.

Prendendo un piano che segue la superficie del versante (pa-

rallelo alla immersione) avrò un profilo che interseca il piano

(strato) e che avrà la sua stessa inclinazione (A). Se prendo un

piano parallelo alla direzione ciò che otterrò sarà un profilo

orizzontale, perché la direzione di per sé è orizzontale, dun-

que ha uguale quota in ciascun punto (B). Se prendo un piano

a caso posso ottenere una inclinazione che risulta essere di-

versa rispetto a quella reale, può essere maggiore o minore,

difatti viene chiama inclinazione apparente (C).

Quanto detto vale anche nel momento in cui vogliamo rico-

struire la geometria del sottosuolo attraverso i dati ottenuti da

delle perforazioni. La stratigrafia di una perforazione intanto

fornisce un dato geologico puntuale, da quel punto chiara-

mente potrebbero passarci infinite rette che potrebbero costi-

tuire l’intersezione tra il piano del foglio e il piano di separa-

zione delle formazioni, quindi non è sufficiente. Svolgendo due perforazioni, ad esempio, e congiun-

gendo i due dati puntuali otteniamo una linea, ma non è comunque sufficiente, in quanto un infinità di

piani possono essere utilizzati e passare lungo la stessa linea; le due perforazioni, e quindi i due dati,

risulteranno soddisfacenti nel caso in cui sia presente un terzo punto corrispondente al punto d’affio-

ramento della formazione, in tal caso, una volta vincolati i due punti ottenuti dalle perforazioni non

sarà necessario imporre nessun altro vincolo per stabilire il contatto tra le due formazioni. In definitiva,

è necessario imporre tre punti non situati lungo la stessa linea. Ad ogni modo, svolgendo un profilo

potremmo ottenere delle inclinazioni apparenti. pag. 5

Facendo un esempio pratico: da dei carotaggi otteniamo le diverse profondità dei vari limiti delle for-

mazioni; se volessimo ottenere le quote assolute di questi limiti ci basterebbe sottrarre alla quota di

superficie il valore delle varie profondità. Successivamente dalla congiunzione dei punti di perforazione

otteniamo un triangolo; ogni punto giacente sulla linea congiungente ha una quota, per determinare la

distanza tra i punti che hanno 1 metro di dislivello noi non facciamo altro che suddividere la distanza

misurata lungo la linea per il valore del dislivello (dato dalla differenza di quota dei due punti di perfo-

razione, nell’esempio è tipo 191-166). (distanza/dislivello) il valore ottenuto ci dice quant’è la distanza

presente tra due punti che differiscono per un metro di quota. Da ciò, conoscendo le quote assolute

dei limiti, possiamo successivamente ricostruire le isoipse strato congiungendo i punti ad uguale quota.

Sono sufficienti 2 punti per comprendere l’andamento dell’isoipsa. [Registrazione Geolab1].

Andare a distinguere la profondità del contatto tra substrato geologico e copertura può essere impor-

tante per vari scopi, ad esempio trova applicazione nella microzonazione sismica ma anche nella stabi-

lità dei versanti. La pendenza di una stessa succes-

sione può apparire diversa a seconda dei piani che si

assumono, in tali casi la pendenza che si ottiene è una

pendenza apparente. La linea di massima pendenza si

misura lungo l’ortogonale tra le isoipse, se mi allontano

con un angolo da questa andrò via via a diminuire il va-

lore della pendenza apparente, viceversa più mi avvi-

cino e tanto più elevata sarà questa pendenza apparente,

sino ad arrivare a valori sempre più prossimi alla pen-

denza reale. In definitiva, la pendenza reale posso otte-

nerla facendo un profilo lungo l’ortogonale delle isoipse

strato. pag. 6

SUCCESSIONI OSSERVATE IN 3D Nell’immagine si nota come una stessa

successione possa apparire totalmente

differente a seconda del piano che si os-

serva. Quando prendo un piano parallelo

(//) alla immersione avrò che l’inclina-

zione degli strati, così come la vedo, cor-

risponde a quella reale; diversamente, se

della stessa successione prendo una se-

zione parallela alla direzione ciò che ve-

drò sono degli strati orizzontali. Se

prendo un atro piano, avente un certo an-

golo, come nella 2° figura ciò che vedo è

che lungo i due piani la successione sem-

brerebbe immergere in maniera opposta;

chiaramente non è così, ciò è dovuto al

fatto che nel momento in cui lo strato ha

immersione E-NE, prendendo un piano

che non è parallelo all’immersione avrò

che lo strato apparirà con immersione a

Nord. Quindi, la debole inclinazione, in

un senso o nell’altro, dipende dalla ten-

denza del quadrante Nord o Sud verso

cui immerge lo strato.

Inoltre, vediamo come lo spessore degli

strati osservabile nei due piani è diverso.

Lo spessore reale è quello misurato lungo

la linea perpendicolare al tetto e al letto

dello strato.

Immaginando di effettuare una perfora-

zione (linea rossa) ciò che ricavo dal log

di perforazione, in termini di spessore, è

uno spessore attraversato dalla perfora-

zione che può essere considerato appa-

rente, cioè non corrisponde a quello

reale. Il discostamento tra il valore dello

spessore attraversato e quello reale au-

menta via via all’aumentare dell’inclina-

zione dello strato, il primo risulta essere sempre più grande; quindi conoscere le giaciture è fondamen-

tale per andare a tarare gli spessori.

Lo spessore attraversato dalla perforazione risulta essere quello reale solo quando la successione è

orizzontale, in tutti gli altri casi lo spessore risulta essere apparente. Se voglio ottenere lo spessore reale

da una perforazione devo orientare la perforazione stessa di un angolo parallelo all’immersione dello

strato.

Nel momento in cui la successione è sub-orizzontale, o comunque debolmente inclinata, avremo che

il valore dello spessore apparente si discosta poco dallo spessore reale. pag. 7

Se invece volessi ottenere lo spessore reale lungo una sezione parallela alla direzione, in cui gli strati mi

appaiano orizzontali, dovrei inclinare la perforazione con un angolo ∂ rispetto alla direzione, ovvero

ortogonalmente allo strato, cioè con la stessa inclinazione della linea in cui misuro lo spessore reale.

ABBACO Sono delle scale graduate aventi

una gradazione ciascuna diversa

dall’altra. Sono state fatte in ma-

niera tale che io con un righello

fisso nella prima scala l’inclina-

zione reale dello strato, poi

sull’altra scala a destra vado a

fissare l’angolo ∂ che c’è tra la

traccia della sezione e la dire-

zione dello strato, congiun-

gendo questi due punti il punto

d’intersezione sulla scala dell’in-

clinazione apparente corri-

sponde appunto all’angolo d’in-

clinazione apparente che deve

essere inserito nella sezione.

In sintesi, l’abbaco viene utiliz-

zato per