Analisi cartografica delle pieghe: Traccia del Piano assiale Se le condizioni di affioramento sono abbastanza buone è possibile determinare la forma e la giacitura di una piega direttamente in campagna. (In Sardegna questo in genere però avviene solo alla scala decametrica, la massima osservabile su un affioramento. Casi particolarmente evidenti di pieghe a scala ettometrica o più sono osservabili in aree montuose con grandi pareti non vegetate (ad es. Alpi) o in aree desertiche.) In genere la ricostruzione delle caratteristiche delle pieghe avviene in carta dove le pieghe vengono rappresentate con la traccia del piano assiale, cioè l intersezione del piano assiale con la superficie topografica e con l asse della piega. In prima approssimazione il Piano Assiale può essere determinato in carta unendo i punti di massima curvatura (punti di cerniera). N.B. In carta il piano assiale congiunge i punti di massima curvatura SOLO se la topografia è trascurabile (aree piatte fig. C), quando le differenze altimetriche sono significative, esiste una differenza apprezzabile (fig. D). L entità della differenza può dipendere da: giacitura dell asse, curvatura della cerniera e l effetto èinfluenzato dal rilievo topografico 1/3 A area con rilievi B Antiforme con piano assiale verticale ed asse orizzontale (A profilo; B carta) C D Rappresentazione cartografica di una antiforme con piano assiale verticale ed asse inclinato di 30 affiorante su una superficie topografica pianeggiante (C) e accidentata (D)
Analisi cartografica delle pieghe Traccia del Piano assiale 2/3 Come ricostruire la giacitura del piano assiale Non è sufficiente la direzione di una linea osservabile in carta, in quanto questa rappresenta solo un intersezione. Per definire un piano ho bisogno almeno di un altra linea, in questo caso l asse della piega. asse antiforme sinforme asse Nel caso di pieghe non cilindriche in aree polideformate, la ricostruzione può essere fatta suddividendo la piega in domini omogenei (1, 2 e 3). Per capire se la piega che osservo in carta o sull affioramento è una antiforme o una sinforme devo controllare la periclinale della piega (dove la superficie piegata intersecando la topgrafia assume un andamento convesso e osservare l immersione dell asse. In una antiforme l asse immerge verso la periclinale, in una sinforme verso il nucleo.
Analisi cartografica delle pieghe: Traccia del Piano assiale 3/3 In una carta geologica separa due domini che rappresentano i due fianchi di una piega. Sul terreno può essere riconosciuta come la linea che: unisce tutti i punti in cui le pieghe sono simmetriche e hanno un profilo a "M ; unisce tutti i punti in cui la stratificazione è ortogonale alla foliazione di piano assiale della piega (oppure una S 1 è ortogonale alla S 2 ); separa domini in cui le pieghe a piccola scala hanno un'asimmetria a "S" da quelli in cui le pieghe hanno un'asimmetria a "Z" (attenzione: sempre guardando nella stessa direzione!), separa domini con diversi rapporti stratificazione/foliazione; separa domini con diverse direzioni di ringiovanimento degli strati (se è conosciuta la successione stratigrafica).
Pieghe e strutture minori Esistono numerose strutture legate alle pieghe e che ne permettono una migliore definizione geometrica o ricostruzione cartografica Pieghe minori Analisi cartografica delle pieghe Per convenzione il senso di asimmetria è determinato guardando verso l inclinazione della cerniera, se è orizzontale bisogna specificare l orientazione. Perciò il riconoscimento e la messa in carta di pieghe con asimmetria tipo "S" o "Z", riferito al profilo di pieghe asimmetriche, ci fornisce informazioni sulla posizione delle cerniere e quindi dei piani assiali delle pieghe ma non sulla direzione di trasporto associata a tale piegamento. Questo metodo risulta poi difficile da utilizzare in aree dove gli assi sono suborizzontali. La forma a "S" o "Z" delle pieghe in questo caso dipende solamente della direzione in cui si guarda la piega.
Analisi cartografica delle pieghe Ricostruzione delle tracce dei piani assiali dalle asimmetrie delle pieghe minori
Analisi cartografica delle pieghe Esercizio 12 x = brecce di faglia
Analisi cartografica delle piege (da Powell, 1996) Esercizio 9 Determinare giacitura e ubicazione dei fianchi della piega, delle superfici assiali, delle tracce delle superfici assiali e degli assi. Quindi eseguire la sezione geologica
Analisi cartografica delle pieghe (da Rowland et al. )
Analisi cartografica delle pieghe (da Rowland et al. ) Quando si hanno pieghe con fianchi rovesciati (o verticali) è possibile determinare la giacitura dell'asse della piega osservando le giaciture della superficie piegata: avrà direzione d'immersione uguale a quella delle misure verticali e inclinazione uguale all'inclinazione delle misure ortogonali alle misure verticali
Analisi cartografica delle pieghe (da Rowland et al. )
Esercizio 8 bis Ricostruzione di una piega in sezione geologica (senza riferimenti topografici) (da Powell, 1996) Determinare la giacitura degli assi delle pieghe e la loro geometria (cilindriche o no?) e ricostruire la sezione geologica
Come cartografare le pieghe 1/2 Quando si cartografa una zona con pieghe si pone il problema di quali pieghe rappresentare in carta e come. Osservazioni sull'affioramento 1) Riportare sulla carta le giaciture dell'asse, del piano assiale, della superficie piegata, del clivaggio, delle lineazioni e l'asimmetria della piega. 2) Disegnare sul quaderno di campagna uno schizzo della piega con i dati strutturali misurati e riportarli su uno stereonet Sulla carta 1) Cartografare un numero di affioramenti sufficienti cosicché la piega sia evidenziata dalla stratificazione (o superficie piegata), linee di forma, la distribuzione delle unità litologiche, la superficie d'inviluppo delle pieghe minori. 2) Identificare la zona di cerniera 3) Cartografare le relazioni clivaggio/stratificazione in cerniera e sui fianchi 4) Misurare e rappresentare l'asimmetria delle pieghe minori
Come cartografare le pieghe 2/2 Modificato da McClay, 1987, -The mapping of geological structures
Esercizio 8 Ricostruzione di una piega in sezione geologica (senza riferimenti topografici) (da Powell, 1996)
Analisi cartografica delle pieghe Le pieghe possono assumere forme diverse a causa di diversi fattori, tra i quali: a)proprietà fisiche della roccia piegata. b)la quantità di deformazione interna. c)orientazione degli assi dello stress. Perciò la ricostruzione corretta in sezione geologica diventa importante per interpretare il meccanismo deformativo che ha agito durante la deformazione. Quando noi effettuiamo una sezione geologica in realtà eseguiamo una sezione verticale che taglia con un angolo qualsiasi la piega mentre se vogliamo ricostruire la geometria esatta dobbiamo eseguire un profilo esattamente ortogonale alla direzione assiale della struttura. Sezione geologica: sezione comunque orientata rispetto alla struttura Profilo geologico: sezione geologica ortogonale alla direzione assiale della struttura modificato da Mackin, 1950 Journal of Geology
Dalla sezione geologica al Profilo geologico Sezione geologica Profilo geologico
Costruzione grafica di un Profilo geologico di una piega cilindrica esposta su un terreno piatto 1. Sulla carta geologica costruire un reticolo a maglia quadrata di dimensione k con un lato parallelo alla direzione d immersione dell asse. 2. Si costruisce un nuovo reticolo dove il lato ortogonale alla direzione dell asse rimane invariato (k), mentre il lato parallelo viene ridotto di una quantità funzione dell inclinazione dell asse. Il nuovo reticolo avrà questo lato di distanza p dato dalla relazione p= k senp. 3. La piega viene perciò ridisegnata trasferendo l andamento dei contatti da una maglia omologa all altra. (da Ragan, 1895)
Analisi cartografica delle pieghe Costruzione grafica di un Profilo geologico di una piega cilindrica esposta su un terreno piatto
Analisi cartografica delle pieghe Esercizio 10 Ricostruzione di un area piegata utilizzando tutte le informazioni disponibili Considerando che la morfologia è essenzialmente suborizzontale a q. 400m s.l.m.: 1) disegnare i contatti che collegano i diversi affioramenti; 2) determinare la posizione delle diverse pieghe; 3) costruire una sezione geologica secondo la traccia a-b; 4) costruire un profilo geologico secondo la traccia a-b. (da Powell, 1996)
Pieghe e strutture minori Rapporti tra pieghe e foliazioni Rapporti tra Stratificazione e Foliazione: lo sviluppo di una scistosità è molto spesso contemporaneo con la formazione di pieghe. Se questo è il caso si parla di scistosità di piano assiale della piega. Il criterio per dimostrare se piegamento e scistosità sono contemporanei è osservare i rapporti tra superficie piegata e scistosità su entrambi i fianchi e in cerniera. 2/3 Vergenza: Nel suo senso originario (Stille, 1930), il termine vergenza si riferisce ad una superficie piegata in modo asimmetrico e indica sia la direzione in cui si dovrebbe incontrare un'antiforme, sia la direzione verso cui si ha movimento. Non considerando congiuntamente il senso di ringiovanimento degli strati, la direzione in cui si incontra un'antiforme e la direzione generale di trasporto non coincidono nel caso di piegamenti polifasici e nel caso di pieghe parassite nei fianchi rovesciati delle pieghe maggiori.
Pieghe e strutture minori Rapporti tra pieghe e foliazioni 3/3
Analisi cartografica delle pieghe Rapporti tra pieghe, pieghe minori e foliazioni
Analisi cartografica delle pieghe Rapporti tra pieghe, pieghe minori e foliazioni Ricostruzione di pieghe utilizzando tutte le relazioni tra superfici piegate, foliazione di piano assiale, asimmetria delle pieghe minori lungo una sezione geologica "naturale"
Analisi cartografica delle pieghe Rapporti tra pieghe, pieghe minori e foliazioni L analisi delle relazioni geometriche tra le pieghe alla meso-scala, quelle minori (parassite) e le superfici planari (stratificazione e clivaggi) permette di ricostruire, sia in carta che in campagna durante il rilevamento, la geometria delle pieghe maggiori (a scala cartografica) Esercizio 11
Esercizio 11 bis Analisi cartografica delle pieghe Rapporti tra pieghe, pieghe minori e foliazioni Sulla base delle relazioni tra clivaggio e stratificazione determinare: i fianchi (diritti e/o rovesci) e le zone di cerniera della piega. Considerando la giacitura della stratificazione, i contatti affioranti e la regola della "v" disegna: i limiti formazionali, le tracce dei piani assiali e le linee di cerniera. Esegui una sezione geologica lungo la traccia "a-b" riportando oltre al contatto geologico anche la traccia del piano assiale ed il clivaggio di piano assiale.
Pieghe dislocate da faglie L'analisi anche solo qualitativa di una piega dislocata da una faglia può dare utili indicazioni sul tipo di rigetto. Pieghe asimmetriche con in A rigetto verticale mentre in B rigetto orizzontale B e C- Rigetto verticale: l'erosione della stessa piega, dislocata, a livelli strutturali differenti comporta una differente larghezza W, con Anticlinali più ampie sul blocco a nord e sinclinali più ampie sul blocco a sud. Rigetto orizzontale apparente della traccia dei piani assiali (rigwtto. D e F- Rigetto orizzontale: larghezza dell'affioramento identica sui due blocchi, dislocazione orizzontale reale. (da D. Powell, 1996)
Pieghe dislocate da faglie La dislocazione delle pieghe comporta il rigetto della linea di cerniera, e questo ci permette di determinare il rigetto reale. Linea di cerniera orizzontale (da D. Powell, 1996) A: sinforme dislocata da una faglia; B: determinazione della giacitura della faglia usando le line di forma (direzione d'immersione N023/52) e individuazione dell'intersezione della linea di cerniera con il piano della faglia; C: vettore di spostamento della faglia; D: Sezione costruita lungo il piano della faglia, h=100m, v=130m; Il blocco a nord si è sollevato verso SE, o il blocco a sud si è abbassato verso NW.
Esercizio 13 Pieghe dislocate da faglie Analizzando il rigetto della piega in carta determinare direzione e verso del rigetto. Quindi calcolare, se ci sono, le componenti del rigetto verticale e/o orizzontale. (da D. Powell, 1996)
Esercizio 14 Pieghe dislocate da faglie Le due faglie dislocano la successione indicata in legenda. Quale rigetto sui può dedurre dallo spostamento in carta dei contatti? Quale invece dall analisi degli assi delle pieghe nei diversi blocchi separati dalle faglie?