Carte e profili geologici di rocce sedimentarie
Le cinque parti di una carta
I limiti tra formazioni 
Le eteropie
Le omoclinali
Le pieghe
Le faglie
I sovrascorrimenti
Profili d'esame

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Una carta geologica è la rappresentazione, su una mappa topografica, delle rocce che affiorano sulla superficie terrestre
Una sezione geologica è la rappresentazione grafica, su un piano verticale, della struttura geologica del sottosuolo 





 



Carte consigliate per un eventuale acquisto (presso l'Istituto Poligrafico e Zecca dello Stato, Galleria V. Emanuele, Milano)

Introduzione: le cinque parti fondamentali di una carta geologica

Noi ci occuperemo di carte e profili geologici di terreni costituiti da rocce sedimentarie. Scopo delle esercitazioni è produrre un profilo geologico a partire da una carta geologica già fatta. Non impareremo quindi a fare una carta geologica, bensi' ad usarla. Una carta geologica è una carta topografica colorata. Ad ogni colore corrisponde un tipo di roccia. Il rosa e le sue sfumature vengono usati per rocce sedimentarie triassiche (250-200Ma), il blu e l'azzurro per rocce giurassiche (200-145Ma), il verde e le sue sfumature per rocce cretaciche (145-65ma), il marrone e il giallo per quelle Cenozoiche (65-2Ma) e il bianco per le coperture quaternarie.

Una carta geologica è composta da cinque parti:


Esempio di carta geologica. Nella cartografia ufficiale italiana abbiamo carte a scala 1:100.000 e1:50.000 (1cm = 1km, e 1cm =0.5km, rispettivamente)
 


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Esempio di legenda delle litologie, legenda dei simboli e schema dei rapporti stratigrafici. Le litologie sono descritte dalla piu' vecchia alla piu' giovane. Le litologie piu' giovani sono, sulla carta, sempre in alto a sinistra. La legenda dei simboli è posizionata ai piedi della legenda delle litologie sulla parte sinistra della carta. Lo schema dei rapporti stratigrafici è posizionato sotto la legenda dei simboli in basso a sinistra.
 


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Ingrandimento della legenda dei simboli

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Esempio di sezione geologica esemplificativa. Le sezioni geologiche esemplificative sono ubicate sempre lungo il margine inferiore della carta. Una sezione geologica è l'estrapolazione in profondità lungo un piano verticale della distribuzione delle rocce osservata in superficie.
 



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I limiti

I limiti tra formazioni rocciose stratificate sono piani, come piani sono anche gli strati che compongono le formazioni stesse. L'orientazione dei piani rispetto al Nord è definita da tre parametri: immersione, angolo di inclinazione e direzione. L'immersione è l'angolo che la linea di massima pendenza sul piano (cioè la traccia lasciata da un'ipotetica goccia d'acqua che scorre sul piano) compie con il Nord; l'immersione si calcola in gradi ad Est del Nord ed è compresa tra 0° e 360°. L'angolo di inclinazione è l'angolo che il piano compie con l'orizzontale. La direzione è l'intersezione tra un piano orizzontale ed il piano di stratificazione, ed è perpendicolare all'immersione.
 


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Un piano interseca la superficie topografica solo nei punti in cui le sue isoipse coincidono con le isoipse della superficie topografica. Questa linea d'intersezione è un limite.
 


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Esistono cinque tipi di limiti:


Limite orizzontale

Il limite formato da un piano orizzontale segue esattamente le isoipse:
 


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Limite a reggipoggio

Un piano si dice a reggipoggio quando la sua immersione ha verso opposto a quella del pendio. Il limite formato da un piano a reggipoggio attenua le isoipse:
 


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Limite verticale

Il limite formato da un piano verticale è una linea retta:
 


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Limite a franapoggio meno inclinato del pendio

Un piano si dice a franapoggio quando la sua immersione ha lo stesso verso di quella del pendio, cioè immerge nello stesso senso. Il franapoggio puo' essere meno inclinato del pendio quando l'angolo di inclinazione è minore di quello del pendio. Il limite formato da un piano a franapoggio meno inclinato del pendio accentua le isoipse:
 


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Limite a franapoggio piu' inclinato del pendio

Un piano si dice a franapoggio quando la sua immersione ha lo stesso verso di quella del pendio, cioè immerge nello stesso senso. Il franapoggio puo' essere piu' inclinato del pendio quando l'angolo di inclinazione è maggiore di quello del pendio. Il limite formato da un piano a franapoggio piu' inclinato del pendio contrasta le isoipse:
 



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Le eteropie

L'eteropia è un fenomeno per il quale rocce della stessa età hanno diversa facies a causa del diverso ambiente sedimentario e modo con cui si sono formate. In un profilo geologico, l'eteropia si rappresenta con un limite a "zig-zag" che mette a contatto lateralmente due facies diverse, ad esempio calcari e marne:
 



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Le successioni omoclinali

Successioni di strati e formazioni sedimentarie orizzontali. Le rocce piu' vecchie sono alla base (A), quelle piu' giovani al tetto (D):
 




Successioni di strati e formazioni sedimentarie inclinate. Le rocce piu' vecchie sono alla base (A), quelle piu' giovani al tetto (D). Al di sopra di una superficie erosionale che tronca la successione A-D si deposita l'unità E con strati orizzontali:
 



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Le pieghe

Una anticlinale, a sinistra nell'immagine sottostante, è una struttura plicativa con le rocce piu' antiche al nucleo (unità D). Una sinclinale è una struttura plicativa con le rocce piu' giovani al nucleo (unità E).
 


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Ecco come appare una sinclinale dal vivo:
 




Ecco come appare una sinclinale in carta, con le unità piu' giovani al nucleo (arancioni):
 




Ecco come appare una anticlinale in carta, con le unità piu' vecchie al nucleo (azzurre):
 




Una anticlinale è rivelata dalla distribuzione spaziale simmetrica (in carta) delle unità litologiche piegate, con le unità piu' vecchie al nucleo; i simboli di giacitura sono un ulteriore elemento diagnostico. Nel caso di anticlinali simmetriche con asse suborizzontale, gli strati hanno immersione divergente dall'asse (nucleo) della piega.

Similmente, una sinclinale è rivelata dalla distribuzione spaziale (in carta) simmetrica delle unità litologiche piegate, con le unità piu' giovani al nucleo. Nel caso di sinclinali simmetriche con asse suborizzontale, gli strati hanno immersione convergente verso l'asse (nucleo) della piega, come mostra la seguente figura:
 


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Attenzione pero': NON sempre le giaciture convergono o divergono. possono bensi' verificarsi casi con giaciture orientate tutte in una stessa direzione, ma con angoli diversi, come mostrato di seguito:
 


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Le pieghe rovesciate

Le pieghe, sinclinali ed anticlinali, non simmetriche possono presentare fianchi rovesciati, come mostrato di seguito:
 


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Le pieghe rovesciate possono dare strutture geologiche complesse. Ecco un esempio di due sinclinali con un fianco rovesciato separate da una anticlinale a fianchi normali:
 



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Le faglie

Le faglie sono fratture con movimento. Si dividono in tre tipi: normali, inverse e trascorrenti.

The Normal Fault (faglie normali)

The normal fault is not necessarily normal in the sense that it is common....because.... it is not the most common of faults. However what is normal about them is that their movement tends to follow the gravitational pull on the fault blocks involved. The fault plane on the normal fault is generally very steep. In a normal fault the two involved blocks are (by gravity) pulling away from one another causing one of the fault blocks to slip upward and the other downward with respect to the fault plane (it is hard to determine whether both or just one block has moved.). The exposed upward block forms a cliff-like feature known as a fault scarp. A scarp may range from a few to hundreds of meters in height and their length may continue for 300 or more kilometers (around 200 miles).
 


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The Reverse Fault (faglie inverse)

The reverse fault is a normal fault except the general movement of the fault blocks is toward each other, not away from each other as in the normal fault. This forms a thrust fault type expression on the surface with material overlaying other material.
 



Ecco qui sotto come si presenta, schematizzata, una faglia inversa:
 


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Transcurrent Fault (Strike-Slip Fault) (faglie trascorrenti)

Probably the most well known and well studied fault is the transcurrent (strike-slip) fault known as the San Andreas fault of California. This fault marks the margin line between the Pacific and North American Plates. Movement on a strike strip fault is generally horizontal. On the surface, scarps form as hills crossing the fault zone are torn apart by movement over time. Actually anything crossing this fault zone is either slowly torn apart, or offset. Rivers crossing the fault line are called offset streams and are classic signatures of fault activity along the San Andreas. These faults can be very long, the San Andreas is nearly 600 miles long.
 


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Il profilo "a blocchi"

In corrispondenza di un piano di faglia abbiamo quindi un movimento relativo di strati rocciosi. E' quindi importante tener presente che le faglie suddividono la crosta terrestre in porzioni (blocchi) all'interno dei quali gli strati mantengono una certa coerenza. Il profilo geologico va quindi effettuato "a blocchi", cioè studiando l'andamento degli strati tra una faglia e la successiva. In teoria, al di là di una faglia il "mondo cambia" e non sappiamo cosa potrebbe affiorare. Ci sono faglie che mettono a contatto terreni di età e composizione completamente diversi. Ecco cosa si intende con profilo "a blocchi":
 



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I sovrascorrimenti (thrust fault)

I sovrascorrimenti sono faglie inverse a basso angolo in corrispondenza delle quali vaste porzioni di crosta terrestre avanzano per molti chilometri sopra altre porzioni di crosta a causa di spinte tettoniche tangenziali.

In the 1994 Northridge, California event, a deep thrust fault located about 18 km under the city of Los Angeles produced an eartquake that registered a magnitude of 6.7. When thrust faults are exposed on the surface overburnden material lies over the main block. They are normally associated with areas of folded surfaces and or mountaineous regions. The dip angles of thrust faults are normally not as steep as a normal fault. Chief Mountain, in Montana (one of the places we look at using the USGS quads in the principles of geography class) is an example of a thrust mountain.
 


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Ecco qui sotto un esempio di sovrascorrimenti in corrispondenza dei quali unità alloctone hanno sovrascorso unità autoctone sottostanti. Lo spostamento orizzontale di unità alloctone in corrispondenza di piani di sovrascorrimento suborizzontali puo' ammontare a decine e decine di chilomtri.
 


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I sovrascorrimenti, come in generale tutte le faglie, mettono a contatto "mondi geologici" diversi. Tenetelo presente quando fate il profilo: fate terminare gli strati contro la faglia o il sovrascorrimento, e riprendete il profilo ex novo dopo la faglia. Nell'immagine qui sotto, una successione carbonatica (A) è in contatto tettonico con una argillosa (B). Notate come gli strati dell'unità sovrascorsa si chiudano contro il piano di sovrascorrimento.
 



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