GEOLOGIA. La scienza che studia la storia della crosta terrestre dai tempi della sua formazione fino ad oggi.

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1 GEOLOGIA

2 GEOLOGIA Definizione La scienza che studia la storia della crosta terrestre dai tempi della sua formazione fino ad oggi. FORMAZIONE GEOLOGICA Corpo roccioso caratterizzato da una litologia uniforme. distinto dagli altri corpi rocciosi con cui è a contatto DIVISIONE STATIGRAFIA descrive e studia gli strati di rocce sedimentarie che affiorano in un determinato territorio la successione cronologica degli strati TETTONICA descrive e studia i movimenti subiti dalla crosta terrestre il modo in cui i materiali della crosta possono deformarsi PRINCIPIO DELL ATTUALISMO Le forze geologiche che hanno agito in passato sono della stessa natura di quelle che agiscono nel presente Dallo studio dei fenomeni che agiscono oggi è possibile interpretare e valutare quelli avvenuti nelle ere geologiche passate

3 FACIES dal latino facies = aspetto, volto Definizione Insieme di caratteri litologici caratteri paleontologici fossili che presenta una roccia in un determinato luogo colore, composizione mineralogica NB La facies dipende dall ambiente in cui una roccia si è formata permette di ricostruire l ambiente in cui la formazione rocciosa si è originata TIPI DI FACIES FACIES CONTINENTALI FACIES DI TRANSIZIONE FACIES MARINE

4 TIPI di FACIES FACIES CONTINENTALI Ambienti rocciosi che si formano su terre emerse a diretto contatto con l aria Facies MORENICHE Ammassi di detriti abbandonati dai ghiacciai Tali ammassi si riconoscono bene per l aspetto caotico ciottoli di diversa dimensione incisi da sottili strie immersi in una matrice di limo argilloso Facies FLUVIALI (alluvionali) Materiali grossolani o minuti depositati da un fiume nel suo greto Facies DESERTICHE (Po e pianura padana) Materiali sabbiosi accumulati dal vento su vaste aree a clima arido FACIES DI TRANSIZIONE Ambienti che si formano al limite tra terre emerse e dominio marino Facies PALUSTRI o DI LAGHI COSTIERI Ambienti con acqua salmastra dove prosperano alghe e piante acquatiche Facies LAGUNARI Ambienti tipici di bracci di mare rimasti isolati e collegati col mare da alcuni canali naturali Facies di ESTUARIO e di DELTA Ambiente dove un fiume sfocia in mare FACIES MARINE Ambienti che si formano in mare Facies LITORALI Ambienti della fascia costiera con acque basse Facies NERITICHE ( = conchiglia) Ambienti con fondi sabbiosi o rocciosi Ambienti ricchi di organismi bentonici nectonici legati al fondo nuotatori Facies PELAGICHE Ambiente ricco di organismi planctonici ( = mare aperto) (vivono in balia delle acque): foraminiferi, radiolari, diatomee Questi organismi hanno microscopici gusci calcarei o silicei. Questi gusci dopo la morte dell organismo, cadono lentamente sui fondali nelle pianure abissali. Si originano così accumuli caratteristici che sedimentano strato su strato per centinaia e migliaia di metri dando origine a corpi litoidi tabulari

5 STRATIGRAFIA Definizione La branca della geologia che studia le rocce stratificate per stabilire l età relativa (in base all ordine di sovrapposizione degli strati) La stratigrafia stabilisce se uno strato è più recente o più antico di quelli con i quali è a contatto UNITA FONDAMENTALE STRATO Un certo volume di materiale roccioso con caratteristiche litologiche omogenee ELEMENTI DI UNO STRATO delimitato, nei confronti degli altri strati, da superfici parallele di discontinuità, dette: piani di stratificazione POTENZA (spessore) distanza tra due superfici limite GIACITURA definita da: disposizione nello spazio DIREZIONE risultante dalla intersezione di uno strato con il piano orizzontale INCLINAZIONE angolo che la superficie dello strato forma col piano orizzontale IMMERSIONE il punto cardinale verso cui il piano è inclinato CONDIZIONI DI FORMAZIONE ambiente di sedimentazione tranquillo velocità di sedimentazione costante periodi di sedimentazione lunghi CAUSE DI FORMAZIONE DI STRATI DIVERSI cambiamenti di condizioni ambientali variazioni climatiche diverso apporto di materiale variazione di velocità di sedimentazione variazione di velocità di evaporazione

6 PRINCIPI STRATIGRAFICI PRINCIPIO DI ORIZZONTALITA ORIGINARIA (1 principio di Stenone) I sedimenti si depositano in strati orizzontali. Una volta divenuti rocce dovrebbero continuare ad apparire come strati orizzontali Se gli strati appaiono inclinati, incurvati o verticali, essi hanno assunto tale giacitura in conseguenza di movimenti della crosta terrestre avvenuti dopo la loro formazione. PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE STRATIGRAFICA (2 principio di Stesone) In una successione di rocce sedimentarie ogni strato è più antico dello strato sovrastante e più recente di quello sottostante. PRINCIPIO DI INSERZIONE Intrusioni di magma che tagliano altre rocce sono più giovani delle rocce che vengono tagliate PRINCIPIO DEI FOSSILI Gli strati più antichi contengono fossili diversi da quelli contenuti negli strati sovrastanti PRINCIPIO DEI FOSSILI GUIDA Sedimenti che contengono gli stessi fossili guida possono essere considerati cronologicamente coevi (anche se si trovano in luoghi diversi)

7 CRITERI DI STRATIGRAFIA CONCORDANZA STRATIGRAFICA Si ha concordanza stratigrafica quando le superfici di separazione dei vari strati si succedono gli uni parallelamente agli altri DISCORDANZA STRATIGRAFICA LACUNA STRATIGRAFICA segno che sono rimasti costanti il processo di sedimentazione la condizione di sedimentazione Si ha discordanza stratigrafica quando le superfici di separazione dei vari strati non si succedono gli uni parallelamente agli altri E una interruzione del sedimento in un determinato luogo TRASGRESSIONE MARINA mentre contemporaneamente in altre regioni la sedimentazione è avvenuta regolarmente Invasione del mare su terre precedentemente emerse REGRESSIONE MARINA Ritiro del mare da una certa area sommersa per sollevamento della regione o per abbassamento del livello del mare NB NB l insieme di più trasgressioni e regressioni è detto: ciclo sedimentario i fenomeni di trasgressione e regressione marina sono documentate e rilevabili dalle successioni di vari tipi di depositi ** sezioni di strati colonne stratigrafiche acqua argilla arenaria conglomerati calcare

8 FOSSILI 1 Definizione Paleontologia Evidenze (tracce) di organismi vissuti in ere geologiche passate la scienza che studia i fossili ESEMPLARI organismi prodotti di organismi impronte meccaniche tane, gallerie CONDIZIONI DI FOSSILIZZAZIONE Circostanze favorevoli L organismo è sottratto tempestivamente all azione dell O 2 è inglobato in sedimenti finissimi ghiacciai ambra argilla sabbia, catrame TIPI DI FOSSILIZZAZIONE INCLUSIONE in sedimenti finissimi argilla sabbia, catrame ad elevata velocità di sedimentazione ghiacciai ambra mammut insetti IMPRONTA calco esterno felce sulla roccia MODELLO calco interno sostituzione delle parti dell organismo con CaCO 3 MINERALIZZAZIONE CARBONIZZAZIONE alberi, scheletri interni, gusci esterni sostituzione nelle strutture interne con silice (SiO 2) v. formazione dei carboni

9 FOSSILI 2 PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE CONSERVAZIONE DIRETTA di parti degli organismi SOSITUZIONE DELLA SOSTANZA ORIGINARIA con sali di CaCO 3 silice (SiO 2 ) altre sostanze sciolte in H 2 O LIMITI HINCOMPLETEZZA I fossili sono testimonianze preziose del passato. Ma bisogna tener conto che sono testimonianze discontinue e incomplete Gli organismi non sono mai conservati nella loro interezza. Solo una piccola parte dell organismo rimane fossilizzata HASSENZA DI TRACCIA Molte specie di organismi si sono estinte senza lasciare traccia della loro esistenza La probabilità maggiore di fossilizzazione si ha in ambienti di acqua bassa (fiumi, paludi) La maggior parte di forme esistite sono vissute e vivono in ambiente di collina o di montagna HEROSIONE e METAMORFOSI L erosione e la metamorfosi di alcuni sedimenti non lasciano traccia del tempo di sedimentazione

10 FOSSILI ed EVOLUZIONE FOSSILI 3 IMPORTANZA lo studio dei fossili evidenzia lo sviluppo evolutivo dei viventi FOSSILI e PALEONTOLOGIA lo studio dei fossili da la possibilità di risalire all ambiente in cui il fossile viveva. ambiente litorale vegetali alghe muschi tracheofite fanerogame gimnosperme angiosperme animali invertebrati vertebrati alghe lamellibranchi echinodermi gasteropodi ambiente pelagico foraminiferi radiolari diatomee ambiente terrestre anfibi rettili uccelli mammiferi FOSSILI e CLIMATOLOGIA i fossili vegetali danno un idea della evoluzione del clima durante la storia della Terra Hfelci del carbonifero Hrocce coralline sulle Dolomiti FOSSILI e SISTEMATICA BIOLOGICA lo studio comparato degli scheletri fossili permette di costruire l albero filogenetico di grandi gruppi di vertebrati FOSSILI e STRATIGRAFIA lo studio dei fossili permette di individuare i tempi e datare le serie stratigrafiche delle rocce sedimentarie trilobiti ammoniti Fossili guida fossili di organismi che vissero su un area estesa e che dopo un periodo relativamente breve, si estinsero rapidamente per l evoluzione naturale. Questi fossili permettono con la loro presenza, limitata a piccoli spessori di roccia e diffusa ad ampie regioni di correlare collegare a distanza (addirittura in continenti diversi) strati formatisi nello stesso intervallo di tempo

11 CRONOLOGIA RELATIVA DELLE ROCCE GEOCRONOLOGIA stabilisce se un avvenimento è accaduto prima o dopo di un altro si limita a riconoscere se una data roccia è più recente o più antica di altre rocce TECNICA scala cronologica relativa PRINCIPI STRATIGRAFICI PRINCIPIO DI ORIZZONTALITA ORIGINARIA I sedimenti si depositano in strati orizzontali. (1 principio di Stenone) Una volta divenuti rocce dovrebbero continuare ad apparire come strati orizzontali Se gli strati appaiono inclinati, incurvati o verticali, essi hanno assunto tale giacitura in conseguenza di movimenti della crosta terrestre avvenuti dopo la loro formazione. PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE STRATIGRAFICA (2 principio di Stesone) In una successione di rocce sedimentarie ogni strato è più antico dello strato sovrastante e più recente di quello sottostante. PRINCIPIO DI INSERZIONE Intrusioni di magma che tagliano altre rocce sono più giovani delle rocce che vengono tagliate PRINCIPIO DEI FOSSILI Gli strati più antichi contengono fossili diversi da quelli contenuti negli strati sovrastanti PRINCIPIO DEI FOSSILI GUIDA Sedimenti che contengono gli stessi fossili guida possono essere considerati cronologicamente coevi (anche se si trovano in luoghi diversi) LIMITI Hnon si trovano fossili nelle rocce eruttive Hnon tutte le rocce sedimentarie sono fossilifere Ha velocità di sedimentazione non è uguale per tutti gli ambienti Hparecchie rocce hanno subito un processo di erosione metamorfismo (l erosione e il metamorfismo non lasciano traccia del tempo di sedimentazione)

12 CRONOLOGIA ASSOLUTA DELLE ROCCE GEOCRONOMETRIA Determinare il numero di anni che sono trascorsi dalla formazione di una roccia TECNICA ISOTOPI Definizione TIPI per mezzo della radioattività di isotopi instabili La datazione radiometrica si basa sul processo fisico di decadimento degli isotopi radioattivi di certi elementi che entrano a far parte del reticolo cristallino di molti minerali all atto della loro formazione atomi chimicamente uguali ma aventi numero di massa diverso La differenza di massa tra gli isotopi è dovuta al diverso numero di neutroni Hisotopi stabili Hisotopi instabili (radioattivi) Hsotopi artificiali immutati nel tempo emettono particelle radioattive e radiazioni ottenuti in laboratorio RADIOATTIVITA TIPI DI RADIAZIONI processo per cui i nuclei di elementi radioattivi emettono radiazioni e si trasformano in altro elementi più stabili in un tempo determinato (decadimento radioattivo) Raggi nuclei di He (2p + 2n) poco penetranti Raggi elettroni più penetranti dei raggi Raggi radiazioni di tipo ondulatorio molto penetranti Raggi X radiazioni di tipo ondulatorio a frequenza elevata più penetranti dei raggi proprietà: Hvengono emessi in tutte le direzioni Hi propagano in linea retta Hhanno la velocità della luce Himpressionano la lastra fotografica anche attraverso corpi opachi TEMPO DI DIMEZZAMENTO è il tempo necessario affinché una quantità di sostanza radioattiva si riduca della metà NB NB Tempo di dimezzamento U 82Pb 4,5 miliardi di anni U 82Pb 700 milioni di anni C 7N 5730 anni Po 82Pb 3 minuti il tempo di dimezzamento di una sostanza radioattiva è costante nel tempo Le sostanze radioattive sono orologi per datare sostanze organiche reperti fossili reperti archeologici rocce

13 TETTONICA Definizione La branca della geologia che descrive e studia i movimenti della crosta terrestre le deformazioni che si possono manifestare nel tempo in una successione di rocce 1 PRINCIPIO Le masse rocciose che affiorano sulla superficie terrestre generalmente non sono mai nella posizione e nel luogo dove sono originate 2 PRINCIPIO Le rocce sedimentarie avevano all origine una giacitura orizzontale 3 PRINCIPIO Le masse rocciose vengono dislocate (spostate) o corrugate (compresse) o fratturate da forze litostatiche (pressione dovuta al carico delle rocce circostanti)

14 DEFORMAZIONI DELLE ROCCE Le rocce non sono un sistema rigido e indeformabile ma sono coinvolte da deformazioni rotture spostamenti CAUSE spinte verticali o orizzontali provocate da moti che si verificano sotto la crosta terrestre dovute a pressioni temperatura in superficie in profondità unidirezionali pluridirezionali EFFETTI e COMPORTAMENTI fragilità e plasticità una roccia dura è più fragile di una roccia tenera una roccia tenera è più plastica di una roccia dura elasticità pressione una roccia si rompe se la forza deformante supera il limite di elasticità una roccia mantiene la sua elasticità se la forza deformante non supera il limite di elasticità una roccia è fragile se è sottoposta a una forza unidirezionale una roccia si mantiene plastica se è sottoposta a forze pluridirezionali temperatura alte temperature in superficie rendono la roccia fragile alte temperature in profondità rendono la roccia plastica TIPI DI DEFORMAZIONE deformazioni di tipo rigido deformazioni di tipo plastico fratture pieghe

15 DEFORMAZIONI DI TIPO RIGIDO diaclasi faglie DIACLASI frattura della massa rocciosa FAGLIA frattura della massa rocciosa e reciproco spostamento delle parti a contatto ELEMENTI piano di faglia cataclasiti labbri superficie di faglia superficie lungo la quale avviene il dislocamento degli strati brecce di frizione frammenti di roccia originatisi dalla frizione subita durante il movimento le parti scorrenti di una faglia tetto la parte superiore del piano di faglia letto la parte inferiore del piano di faglia rigetto la lunghezza dello spostamento subito dagli strati CLASSIFICAZIONE FAGLIA DIRETTA (faglia di distensione) gli strati del tetto sono dislocati a un livello inferiore rispetto al letto FAGLIA INVERSA (faglia di compressione) gli strati del tetto sono dislocati a un livello superiore rispetto al letto FAGLIA TRASFORME gli strati rocciosi subiscono spostamenti orizzontali NB Raramente le faglie sono isolate. Di solito le faglie sono associate in sistemi di faglie Un sistema tipico di faglie è quello che genera i pilastri e le fosse tettoniche

16 DEFORMAZIONI DI TIPO PLASTICO PIEGHE Definizione deformazione di tipo plastico di una massa rocciosa DIMENSIONI da pochi cm a molti km CAUSA rocce tenere pressioni pluridimensionali tempi lunghi temperatura in profondità numerosi piani di stratificazione (in particolare se tra uno strato e l altro vi è un sottile velo di argilla) ELEMENTI Fpiano assiale Fcerniera Ffianchi la superficie che divide la piega in due parti simmetriche zona di massima curvatura i versanti della piega TIPI ANTICLINALE SINCLINALE se i fianchi convergono verso l alto se i fianchi convergono verso il basso CLASSIFICAZIONE piega diritta piega obliqua inclinata coricata rovesciata

17 STRUTTURE FONDAMENTALI DELLA CROSTA CONTINENTALE CRATONI SCUDI nuclei antichi dove affiorano le rocce più antiche della crosta terrestre OROGENI TAVOLATI aree corrugate da orogenesi archeozoiche non sono state più interessate da orogenesi né ricoperte dal mare almeno nell ultimo miliardo di anni es. s scudo canadese scudo baltico Ampie aree pianeggianti che circondano gli scudi su cui affiorano rocce sedimentarie Catene montuose recenti FOSSE TETTONICHE Definizione Abbassamento di una striscia di crosta terrestre ra due sistemi paralleli di faglie disposte a gradinate origine tensione dell crosta terrestre movimenti di distensione Se due o più fosse tettoniche si fiancheggiano, i settori che le separano prendono il nome di PILASTRI manifestazione faglie pilastri tettonici zona sprofondata Esempi di fosse tettoniche es. mar Morto Great Rift Valley dell Africa orientale Lunga km larga 50 km Rigetti tra orlo e fondo migliaia di metri Si estende dall Eritrea al Mozambico attraverso la lunga depressione che ospita i grandi laghi africani. Questa enorme lacerazione prosegue verso nord nel Mar Rosso e si collega attraverso il golfo di Aqaba alle depressioni del Mar Morto e del lago di Tiberiade. Le depressioni del Mar Morto e del lago di Tiberiade, poste sotto il livello del mare, si sono formate come sprofondamenti sul percorso di una profonda faglia con movimento trascorrente estesa da Aqaba fino alla Siria. Lungo questa faglia la penisola arabica si muove verso nord rispetto al settore mediterraneo che si muove verso sud. Valle del Reno Compresa tra due pilastri che corrispondono ai massicci montuosi dei Vosgi e della Foresta Nera Campidano