Corso di Geologia |
Argomento: TETTONICA GLOBALE
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INDICE
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07.2.3 - Cenni sui meccanismi di formazione delle catene |
I meccanismi di formazione delle zone a pieghe e falde sono stati oggetto di controversia per molte decine di anni. I più importanti modelli proposti si richiamano generalmente a: 1) scivolamenti gravitativi da alti topografici; 2) espansione indotta dalla topografia (scorrimenti gravitativi) verso l’esterno, come per es. da una regione sollevata per cause termiche verso zone più esterne della catena (Elliot, 1976; 3) all’azione di spinte a tergo. Il primo gruppo di modelli non ha mai prodotto prove sull’esistenza di strutture topografiche tanto elevate da dar luogo a spostamenti dell’ordine di Zone Esterne di Catena Fig. 145: Fasi orogeniche principali nelle zone esterne di una catena. L’esempio è tratto dalle Montagne Rocciose canadesi (da Bally et al., 1966).
Fig. 146: Rappresentazione schematica del processo di deformazione progressiva in una zona orogenica a falde epidermiche. Si notino le manifestazioni legate alla variazione degli orizzonti di distacco. In questo schema che riprende l’evoluzione delle Montagne Rocciose canadesi, le fascia a mattoni neri (segnate da A, B, C, D, E) rappresentano i terreni paleozoici, mentre la linea ispessita nera (numeri 1-5) simboleggia uno strato guida dei terreni mesozoici (livello a Cardium). La lunghezza A-C è uguale alla metà circa della distanza tra 1-5 dallo strato guida mesozoico. Questo implica che il settore tra 3 e 5 è stato scollato dal corpo paleozoico DE prima della formazione del piano di sovrascorrimento II. Il simbolo, linea a tratto con triangoli vuoti, contrassegna il sistema iniziale di piani di sovrascorrimento che si origina (intersecandolo) al top dei livelli paleozoici, a partire dell’estremità occidentale della sezione. Il simbolo, linea continua con triangoli pieni, contrassegna un successivo sistema di sovrascorrimenti che si origina nei punti B e C in una posizione più esterna, ma che interseca il precedente sistema di piani di distacco e coinvolge anche i terreni paleozoici. Questa sequenza di deformazioni, osservata in pianta, mostra che la faglia più interna (II) interseca le faglie più esterne dando l’impressione, errata, che il processo di deformazione si sviluppi dall’esterno verso l’interno. Infatti la reale progressione del processo deformativo si può cogliere soltanto in sezione dove è visibile la zona in cui si originano i piani di sovrascorrimento. Finestra 4
TETTONICA: descrive le PRINCIPALI STRUTTURE interpreta il luogo delle FORMAZIONE le STRUTTURE SUPERFICIALI della CROSTA studio tettonico e stratigrafico devono procedere di pari passo MOTORE INTERNO: NEL MANTELLO TERRESTRE si determinano: I MOTI CONVETTIVI all’origine del trasporto delle placche A scala + piccola all’interno degli ambienti geodinamici Si GENERANO FORZE che provocano DEFORMAZIONI della crosta terrestre FORZA applicata ad un CORPO induce nello stesso un campo di pressioni che si traduce in uno stress stress: E’ una forza applicata sull’ unita’ di superficie (s) non diretta ma conseguenza del passaggio a condizioni dinamiche differenti. funzione ed ambiente geodinamico riguarda le grandi masse rocciose Lo stress produce DEFORMAZIONE nei materiali della Crosta (STRAIN) quest’ultimo, quindi, corrisponde ad un’entità di modificazioni nella FORMA e nel VOLUME di un corpo sottoposto allo sforzo (STRESS) DINAMICA studio delle forze responsabili di Eventi Tettonici CINEMATICA Successione di eventi tettonici Esempi di movimenti relativi tra 2 masse DEFORMAZIONI sono funzione della 1) temperatura; 2) pressione; 3) velocita’; 4) durata dello stress; 5) pressione H2O e variazione tempo Profondità, pressione e temperatura determinato la velocità delle placche (V) considerati i caratteri meccanici (calcare fragilissimo) DEFORMAZIONE duttile alta Temperatura e Pressione; fragile T e P bassa Taglio duttile e fragile - Discontinuità meccanica - Variazione Petrografica = Piccoli movimenti Basamento e copertura sedimentarie: UNITA’ MECCANICHE Deformazione coinvolge LIVELLI DI SCOLLAMENTO nel basamento Faglia: Movimento relativo fra due masse di roccia Tetto: Blocco roccioso sopra la faglia Letto: Blocco roccioso sotto la faglia Rigetto: Entità di movimento relativo. Faglie normali formano un GRABEN Sovrascorrimento: in sezione parallela al movimento FLAT-RAMP
EVOLUZIONE DEI PROCESSI TETTONICI A SCALA REGIONALE 1 – Nella regione inizia a modificarsi il campo ELASTICO-STATICO grazie alla FORZA di GRAVITA’ Si ha rilassamento dei corpi sotto l’azione della pressione citostatica. I corpi geologici sono caratterizzati da geometrie ereditate da processi ESO ed ENDOGENI 2 - Una nuova fase di stress si sviluppa nella regione progressivamente. Si sviluppa instabilità nell’area in funzione della REOLOGIA delle ROCCE: si producono rotture F. P. o scorrimento plastico e viscoso – La Regione risulta divisa da fratture: queste ultime hanno una geometria che si sviluppa in funzione della TRAIETTORIA DELLE PRINCINCIPALI DIREZIONI DI STRESS 3 – I Corpi litologici si muovono tendendo a produrre zone di instabilità (zone fragili in superficie e duttili in profondità). Si viene a creare una Regione CINEMATICAMENTE INSTABILE 4 – Nel tempo lo Stress imposto tende a diminuire e la Regione ritorna verso le condizioni di stabilità originaria. La tendenza alla deformazione diminuisce progressivamente. Si instaurano stati più rigidi che determinano un DIMINUIZIONE dell’azione della TETTONICA Lo stato di STRESS (sforzo) precedente la formazione di faglie superficiali superficie terra ovunque un piano di stress se la superficie è considerata piana ed orizzontale per grandi aree si possono considerare 3 generali stati di stress sforzo
Meccanica delle rocce - leggi governanti la deformazione, il piegamento, il fagliamento Pressione idrostatica - rocce sottoposte al carico di una colonna di rocce dipende dal peso specifico e dallo spessore. Newton unità di misura della FORZA Stress idrostatico - pressione di confinamento causa variazioni elastiche di volume da compressibilità. MECCANICA DELLE ROCCE Leggi governano deformazioni Piegamento e Fagliamento. Applicazione forze ad un corpo induce nell’interno CORPO un campo di pressioni che si traduce in uno sforzo - STRESS Deformazioni dovute ad azione di forze - variazioni fisiche Forze sono soprattutto la GRAVITA’ e movimenti grandi masse. Gravità proporzionale alla massa peso colonna ROCCIA costituisce forza che agisce su sottostanti rocce. Forze che agiscono producono STRESS. Quantità di deformazioni causata da stress è misurata da cambiamento di FORMA e/o VOLUME. Gravità importante modifica traiettoria stress orizzontale mov. crostali. Unità di pressione (stress) è il BAR (kilobar) = 105 nw/m2 Kilobar equivale ad una colonna di 3700 m di roccia a densità 2,7 Pressione idrostatica (litostatica) 35 km = 10 kilobar effetto pressione idrostatica P uguale per tutte le direzioni - mantiene forma modifica volume Può però avvenire che si creino condizioni per cui le rocce non vengano deformate in maniera idrostatica - variabilità della forza applicata. Una forza F che agisce su unità di area di SUPERFICIE può essere scomposta in uno stress principale che agisce normalmente alla superficie ed un taglio che agisce parallelamente La formazione di Faglie su superficie piana ed orizzontale determina originariamente 3 stati di stress principali Inoltre si è dimostrato che lo sforzo di taglio raggiunge il suo massimo su superfici inclinate di 45° rispetto alla pressione princ. massima nei provini le fratture lungo superfici che formano angoli acuti bisecati dalla direzione della pressione massima i piani di taglio si intersecano secondo rette parallele alla direzione di 62. MECCANISMI DI PIEGAMENTO 1 - Piegamento parallelo semplice per COMPRESSIONE LATERALE (ellisse di deformazione nel livello piegato - Piegamento parallelo o concentrico 2 - Piegamento parallelo flessurale, scivolamento flessurale lungo lo strato (vari strati dislocati verso la cerniera) 3 - Piegamento simile per taglio (scorrimenti fitti all’interno degli strati lungo piani di taglio paralleli al piano di Piega. STRUTTURE ED AMBIENTI TETTONICI COMPRESSIVI Catene - Megasuture - Margini Deformati Di Placche In Collisione Placche in collisione Zone esterne - Avanpaese piegato non piegato Deformazione raggiunge i terreni sempre più superficiali Vergenza principale e Back Thrust. CUNEO DI ACCREZIONE - impilamento tettonico ACCREZIONE attraverso SOVRASCORRIMENTI A) VENTAGLIO EMBRICATO frontale a ritroso B) DUPLEX: un insieme di scaglie limitate al letto ed al tetto da piani di sovrascorrimento. Piano di faglia che si SCINDE determinando: sovrascorrimento BASALE e SOMMITALE THRUST FAULT: faglia di contrazione cartografabile THRUST: superficie geometrica tra TETTO e LETTO schematizzata con geometria a gradini SVILUPPO DEL THRUST: 1) LUNGO IL LETTO - frontale 2) LUNGO IL TETTO - propagazione a ritroso |