Sezione geologica in aree con strutture curve

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1 Sezione geologica in aree con strutture curve Anche la semplice analisi visiva permette immediatamente di riconoscere strutture fortemente curve (in pratica pieghe). Esercizio 7 Quando l andamento curvo di un limite geologico non è giustificato dalla topografia vuol dire che quella superficie è piegata. (da D. Powell, 1996) 1) Per ogni cartina determinate i punti dove la curvatura èdovuta alla topografia e dove alla presenza di una cerniera. 2) Per le carte A e B costruire le linee orizzontali per il contatto siltstones/mudstones per determinare la forma della piega. 3) Nella cartina C disegnare le linee orizzontali dei due contatti e definire la forma della piega Eseguire il profilo in scala la cui traccia coincida con il limite inferiore delle cartine. Attenzione: in A e B è possibile avere delle orizzontali NE che però non sono compatibili con la forma dell affioramento.

2 Sezione geologica in aree con strutture curve Esercizio Utilizzando le intersezioni tra curve altimetriche e linee di forma, ricostruire la geometria del contatto in sezione.

3 Analisi cartografica delle pieghe (da Powell, 1996) Utilizzando i rapporti tra superfici geologiche e topografia e ricostruendo con le linee di forma la geometria delle superfici è possibile descrivere la geometria e la forma delle pieghe A) La semplice osservazione in carta dei rapporti tra limiti geologici e topografia permette di individuare l immersione dei contatti (frecce) e i punti in cui sono piegati (f), e distinguere perciò fianchi e cerniere. B) Costruendo le linee di forma è possibile determinare con precisione l inclinazione dei fianchi se la piega è cilindrica e qual èla direzione dell asse. C) Costruendo le linee di forma per tutti i contatti èpiù semplice costruire una sezione geologica e individuare i punti di cerniera (in rosso). D) I punti di cerniera sono individuabili anche in carta. La linea che li unisce (sulla stessa superficie) è ovviamente la linea di cerniera o asse della piega. 1/2 E) Ugualmente possiamo determinare il Piano assiale e la sua traccia sulla carta QUESTO E IL CASO DI UNA PIEGA CILINDRICA F) e in sezione.

4 Utilizzando l interpretazione x (A) per la ricostruzione delle linee di forma risulterebbe un antiforme a duomo e una sinforme immergente verso est. In (B) utilizzando le linee di forma riconosciute in y la struttura sarebbe simile, ma senza che l antiforme origini un duomo In (C) utilizzando le linee di forma come in z si ha una struttura molto più semplice: un antiforme debolmente immergente verso sud, quasi cilindrica. Questa soluzione èla migliore non solo perchéèla più semplice (come frequente in geologia), ma anche perché i dati in questo modo concordano con quanto visibile sull affioramento. Analisi cartografica delle pieghe (da Powell, 1996) 2/2 L interpretazione cartografica di una piega può essere difficoltosa quando la topografia è complicata. Nella figura a fianco il contatto tra mudstone e siltstone può essere interpretato in maniera diversa. In particolare le ricostruzioni x e z il siltstone giace sopra il mudstone mentre in y avviene il contrario. Da quanto osservabile nella valle principale il sistema z sembra il più probabile.

5 Interpretazione geometrica di una carta geologica (priva di curve altimetriche) (da D. Powell, 1996)

6 Esercizio Analisi cartografica delle pieghe (da Powell, 1996)

7 Costruzione di pieghe in una sezione geologica secondo il metodo di Busk o degli archi concentrici Modificato da Questo metodo proposto da H.G. Busk (1929), permette di ricostruire in sezione la geometria delle pieghe assimilandole a pieghe parallele (quindi con strati a spessore costante). La costruzione si basa sulla proprietà per cui i centri di due cerchi concentrici giacciono su una stessa linea retta passante attraverso il punto di contatto perpendicolare alla tangente comune. 1/4 Il problema è trovare cerchi tangenti alle giaciture conosciute (1) che siano concentrici (2). I raggi sono sempre perpendicolari alla tangente dove il raggio attraversa la circonferenza (3). Perciò costruendo la linea perpendicolare a ogni giacitura, l intersezione delle due perpendicolari sarà il centro dell arco desiderato (4), inoltre la linea perpendicolare ad uno strato lo sarà anche allo strato inferiore o superiore. 1. Può accadere che, per giaciture poco inclinate, le perpendicolari si intersechino fuori dal foglio utilizzato per la sezione geologica. 2. Per ovviare a ciò si individua la bisettrice dell angolo tra le perpendicolari, tracciando linee parallele alle perpendicolari alla stessa distanza d. 3. Da ogni giacitura riportata sul profilo topografico si traccia una linea perpendicolare alla bisettrice fino a riportarla sulla linea nel lato opposto, che individua dove l arco deve essere interrotto. 4. Si costruisce la giacitura sul lato opposto, le giaciture lungo una stessa perpendicolare sono parallele.

8 Costruzione di pieghe in una sezione geologica secondo il metodo di Busk (Modificato da 2/4 5. e 6. Proseguendo la linea che rappresenta l immersione fino alla bisettrice individueremo un triangolo al cui interno deve giacere l arco. 7. L arco disegnato dovrebbe all incirca bisecare la linea centrale di ogni triangolo. 8. I dati dai settori adiacenti possono essere trasportati (tratti rossi spessi) misurando la distanza relativa con gli archi già riportati. CASO PRATICO Per prima cosa dopo aver tracciato il profilo topografico si riportano i limiti stratigrafici e le faglie, e le inclinazioni apparenti delle giaciture che si incontrano lungo la traccia della sezione geologica. Tutti i cerchi tangenti alla misura 1 avranno i loro centri su una linea perpendicolare alla misura 1 Ugualmente per la misura 2. Perciò l intersezione C12 èil centro di archi concentrici tangenti sia alla misura 1 che alla misura 2.

9 Costruzione di pieghe in una sezione geologica secondo il metodo di Busk (Modificato da 3/4 Gli archi di un settore (in blu) si interrompono sulla linea perpendicolare alle misure di immersione Quando il centro del cerchio è fuori dal foglio si usa il metodo della bisettrice Ogni arco può essere riportato anche nel settore adiacente (linee rosse)

10 Costruzione di pieghe in una sezione geologica secondo il metodo di Busk (Modificato da Quando il centro del cerchio non èsopra il profilo topografico, ma sotto si sta ricostruendo una piega antiforme. 4/4 Contrasto tra situazione reale e ricostruzione geometrica Spesso la sezione geologica così costruita non è esattamente coincidente con i limiti geologici individuati in carta. Ciò avviene perché: Lo spessore non ècostante; Ci sono errori nella ricostruzione geometrica L immersione non ècostante La misura fatta in campagna non èesatta Le pieghe non hanno una geometrica costante come nella teoria. In questo caso (frequentissimo) è necessario riaggiustare i contatti determinati per via geometrica (in blu) rispettando le giaciture e i limiti geologici (in nero). Talvolta può essere necessario aggiustare il profilo topografico,

11 Costruzione di pieghe in una sezione geologica secondo il metodo delle bisettrici Modificato da Si usa questo metodo considerando che spesso le pieghe hanno una direzione d immersione costante per considerevoli distanze e poi cambiano in maniera improvvisa, mostrando quindi cerniere con geometria non concentrica. Il metodo consiste nell individuare le zone in cui l immersione (nel nostro caso in 2D l inclinazione apparente) rimane costante. Il passaggio da un immersione all altra èdato dalla linea bisettrice dell angolo tra due misure d immersione adiacenti. Esistono diversi metodi per trovare la bisettrice. In realtà non necessariamente la cerniera coincide con la bisettrice in quanto tra le due giaciture la variazione d immersione può avvenire ovunque e non a metà strada. Anche questo come tutti i metodi per la costruzione delle pieghe produce un risultato approssimato. 1/2 Come trovare la bisettrice tra le misure 1 e 2. Metodo 1 Un modo è costruire le linee perpendicolari alle immersioni 1 e 2 che si intersecano nel punto C12 e determinare la bisettrice dell angolo da loro formato. Proseguendo le immersioni 1 e 2 quando si incontra la bisettrice si cambia immersione usando quella del lato opposto. Perciò partendo dal punto 1 si traccia il limite e quando si incontra la bisettrice il contatto assumerà l immersione del punto 2 fino alla perpendicolare

12 Costruzione di pieghe in una sezione geologica secondo il metodo delle bisettrici (Modificato da 2/2 Come trovare la bisettrice tra le misure 2 e 3. Metodo 2 A metà tra i punti 2 e 3 tracciare le linee parallele alle immersioni 2 e 3. Bisecare l angolo per trovare la bisettrice L23. Proseguire l immersione 2 fino alla bisettrice e poi nella parte opposta continuare con l inclinazione della misura 3 e viceversa. Si può proseguire anche la linea dell immersione 1, tra la bisettrice L12 e la L23 avrà immersione uguale a 2, a destra della L23 avrà immersione come 3. Metodo 3 Altro modo è trovare l angolo medio tra due misure adiacenti (ad es. 3 e 4). La linea cercata passa attraverso il punto medio tra i due punti dati. Si disegni una linea verticale attraverso tale punto e si misuri l angolo medio dalla linea verticale. Quando la ricostruzione geometrica (in blu) non torna adeguatamente con i limiti geologici riportati sul profilo topografico dalla carta, i limiti nella sezione geologica vanno aggiustati (in nero).

13 Costruzione di pieghe in una sezione geologica secondo il metodo della proiezione dei piani assiali Modificato da Le pieghe simili sono quelle dove la geometria della piega rimane costante per tutti gli strati (classe 2 della classificazione di Ramsay [1967]: isogone parallele al piano assiale, cerniera ispessita, spessore lungo il piano assiale costante). Possono essere disegnate ricostruendo la geometria di uno strato e spostandola parallelamente al piano assiale della piega. Per poter fare questo bisogna essere in grado di stimare l immersione del Piano assiale. E raro trovare pieghe simili per distanze significative, in genere quando al deformazione è così spinta da originare pieghe simili èanche disomogenea e la ricostruzione della geometria delle pieghe molto più difficoltosa. 1 1/2 Per stimare la giacitura del piano assiale abbiamo diverse possibilità: Attraverso la foliazione di piano assiale misurata Usando il metodo di Busk o quello delle bisettrici per stimare la geometria della piega Osservando in carta le giaciture delle superfici piegate e degli assi della piega. 2 3 Si costruiscono linee a metà tra le misure dell immersione e parallele al piano assiale. Si assume che l immersione sia costante nella zona compresa tra due linee considerate. Si estrapola l immersione per le linee adiacenti (in fig.3 è stata estrapolata l immersione 2 nella zona dell immersione 1 e viceversa).

14 Costruzione di pieghe in una sezione geologica secondo il metodo della proiezione dei piani assiali Modificato da 2/2 Quando si considera un immersione che sembra essere quella geometricamente più bassa, si possono estrapolarne idati anche a tutte le altre zone già analizzate. In questo caso quella riguardo il punto 7. Una volta finita la ricostruzione geometrica si considerano i limiti geologici riportati dalla carta. Spesso usando le ricostruzioni geometriche si osservano discrepanze con i dati stratigrafici riportati in carta; ad es. il contatto attraverso il punto 1 è troppo basso nei punti 5 e 10, suggerendoci che un piano assiale più inclinato (vedi sotto a destra) permetterebbe una migliore risoluzione. Nella figura a destra in nero i contatti aggiustati. Con una superficie verticale i limiti geologici coincidono abbastanza bene per i punti fino a 5, ma non per i punti da 5 a 10. Inoltre lo spessore degli strati (o delle formazioni) aumenta e la piega si estende maggiormente verso il basso. Quale sia la scelta migliore dipende anche dagli altri dati cartografici disponibili.

15 Esercizio: eseguire una sezione geologica utilizzando uno dei metodi geometrici che permettono la ricostruzione di pieghe (metodi degli archi concentrici, delle bisettrici o proiezione dei piani assiali) Proiettare le giaciture raccolte lungo un corso d'acqua (in grigio) sulla sezione A B, considerando l'inclinazione apparente ed eseguire la sezione geologica. (La superficie topografica è piatta.)