Analisi cartografica delle pieghe: Traccia del Piano assiale Se le

Modulo di Cartografia geologica
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Analisi cartografica delle pieghe: Traccia del Piano assiale
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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 è influenzato dal rilievo topografico
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)
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Analisi cartografica delle pieghe
Traccia del Piano assiale
Come ricostruire la giacitura del piano assiale
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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.
Nel caso di pieghe non cilindriche in aree polideformate, la ricostruzione può essere fatta suddividendo la piega in domini omogenei (1, 2 e 3).
asse
asse
antiforme
sinforme
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.
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Analisi cartografica delle pieghe:
Traccia del Piano assiale
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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 S1 è ortogonale alla S2 );
‐ 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).
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Analisi cartografica delle pieghe
Pieghe e strutture minori
Esistono numerose strutture legate alle pieghe e che ne permettono una migliore definizione geometrica o ricostruzione cartografica
Pieghe minori
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.
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Analisi cartografica delle pieghe
Ricostruzione delle tracce dei piani assiali dalle asimmetrie delle pieghe minori
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Analisi cartografica delle pieghe
Esercizio 12
x =
brecce di faglia
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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
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Analisi cartografica delle pieghe (da Rowland et al. )
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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
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Analisi cartografica delle pieghe (da Rowland et al. )
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Esercizio 8 bis
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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
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Come cartografare le pieghe
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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
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Come cartografare le pieghe
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Modificato da McClay, 1987, -The mapping of geological structures
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Ricostruzione di una piega in sezione geologica
(senza riferimenti topografici)
Esercizio 8
(da Powell, 1996)
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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
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Dalla sezione geologica al Profilo geologico
Sezione geologica
Profilo geologico
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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)
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Analisi cartografica delle pieghe
Costruzione grafica di un Profilo geologico di una piega cilindrica esposta su un
terreno piatto
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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)
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Pieghe e strutture minori
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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.
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.
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Pieghe e strutture minori
Rapporti tra pieghe e foliazioni
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Analisi cartografica delle pieghe
Rapporti tra pieghe, pieghe minori e foliazioni
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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"
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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
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Analisi cartografica delle pieghe
Rapporti tra pieghe, pieghe minori e foliazioni
Esercizio 11 bis
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.
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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)
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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.
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Pieghe dislocate da faglie
Esercizio 13
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)
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Pieghe dislocate da faglie
Esercizio 14
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?