geologia applicata - Università degli Studi Mediterranea

Università Mediterranea di Reggio Calabria
FACOLTA’ DI ARCHITETTURA
Anno Accademico 2008-09
Corso di
GEOLOGIA APPLICATA
Maria Clorinda Mandaglio
GEOLOGIA
Scienza che studia la costituzione e la struttura della terra, nonché le cause che ne
hanno determinato e ne determinano l’evoluzione
GEOLOGIA APPLICATA
Scienza che studia e risolve i problemi di carattere ingegneristico ed ambientale che
sorgono dall'interazione fra componente geologica di un territorio e attività umane
svolte su di esso
GEOMORFOLOGIA
Scienza che studia ed interpreta le forme della superficie terrestre
DIFESA DEL SUOLO
Complesso di azioni riguardanti la sistemazione idrogeologica e la conservazione del
territorio. Comprende: la difesa degli abitati, la regolazione dei corsi d’acqua, le
azioni contro la subsidenza, l’utilizzazione ed il corretto sfruttamento delle risorse
naturali, l’individuazione ed attivazione delle competenze e delle strutture operative
ed istituzionali.
PAESAGGIO
Espressione geodinamica integrata
di molteplici componenti naturali e antropiche
(Panizza, 1998)
Trasformazioni e continua evoluzione nel tempo
Improvvise
(eruzioni vulcaniche,
inondazioni fluviali,
frane, mareggiate)
Lente
(formazioni di valli,
deserti, montagne)
Forme diverse del paesaggio, a causa di:
- Rocce
- Ambienti climatici
- Agenti del modellamento (gravità, acque, vento, esseri viventi)
Il rilievo terrestre come risultato della combinazione di processi
La superficie terrestre, in quanto superficie-limite, è sede
dell’interferenza tra processi della dinamica dell’atmosfera,
dell’idrosfera, della litosfera e della biosfera.
Atmosfera: Involucro
gassoso che circonda la
terra.
Idrosfera: Insieme di
tutte le acque della
superficie della Terra,
comprendente oceani,
acque superficiali, falda
idrica e acqua
nell’atmosfera.
Litosfera: Strato
roccioso esterno.
Biosfera:Tutti gli
organismi viventi della
Terra e gli ambienti con
cui essi interagiscono.
Processi endogeni ed esogeni
Endogeni
Esogeni
legati alla tettonica,
sismica e ai vulcani
legati all’atmosfera,
biosfera, idrosfera
Forme endogene
Forme esogene
Forme causate o influenzate dall’attività umana
-
-
-
Forme artificiali, forme del paesaggio elaborate direttamente
dall’attività umana (cave, rilevati artificiali, bacini artificiali)
Opere mirate a derivare, correggere o attenuare particolari processi
naturali. Gli effetti possono andare al di là delle previsioni.
(Abbassamenti del suolo causati da aumento del carico, da
estrazioni di fluidi, da opere di bonifica)
Forme che derivano da modifiche dei processi naturali che
risultano indirettamente dall’attività umana (Disboscamento).
PROBLEMA DI INTERAZIONE
DELLE ATTIVITÀ UMANE CON I PROCESSI NATURALI
Processi esogeni
Agenti del modellamento
Gravità, Aria, Acqua e Uomo
determinano fenomeni di frantumazione e alterazione delle rocce. Con
il loro movimento operano il trasporto dei detriti, fenomeni di erosione
e di deposizione.
Condizioni climatiche
Caldo, freddo, umidità e aridità
favoriscono l’alterazione e l’erosione delle rocce.
Presenza e tipo di vegetazione.
Forme strutturali
Struttura geologica fattore genetico fondamentale del paesaggio
Struttura (definizione): insieme di litologia, assetto e disposizione
(condizioni di giacitura) delle rocce.
Il modellamento dei versanti. Fenomeni di denudazione
Il materiale alterato e disgregato prodotto dalle
rocce, può essere rimosso, specialmente se si trova
esposto su una superficie sensibilmente inclinata.
Processi di denudazione (definizione): fenomeni
che, allontanando i materiali alterati, tendono a
mettere a nudo la roccia sottostante. Alcuni di
questi fenomeni possono rimuovere anche una
parte non ancora alterata di roccia e provocarne
direttamente la demolizione specialmente se la
roccia ha scarsa resistenza. Tali fenomeni sono
responsabili del modellamento dei versanti (ossia
dei pendii). L’effetto finale è un abbassamento dei
rilievi ed un colmamento delle depressioni.
Esempio (isola di STROMBOLI)
Origine:
Processi endogeni (eruzioni
magmatiche),
Fattore strutturale:
serie di depositi vulcanici
Agenti del modellamento:
gravità, acqua, aria, uomo
Condizioni climatiche:
attualmente in clima temperato
(O+FS+AM+CC)=
= Forma osservata 
ELEMENTI DI GEOLOGIA GENERALE
MODELLO CINEMATICO
Mantello rigido + Crosta terrestre = PLACCA LITOSFERICA
Mantello viscoelastico (parzial. fuso) = ASTENOSFERA
MOVIMENTI RELATIVI FRA PLACCHE
Allontanamento fra due placche
=>
Scontro fra due placche (una continentale, l’altra oceanica) =>
Scontro fra due placche (entrambe continentali )
=>
Allontanamento fra due placche
Dorsali oceaniche: zone di accrescimento (fuoriuscita di materiale
lungo fratture ed allontanamento delle placche simmetrico lungo
l’asse della dorsale)
Scontro fra due placche
(continentale + oceanica)
=> zone di subduzione (inflessione della
placca oceanica e suo progressivo
riassorbimento nel mantello)
=> formazione di fosse oceaniche (e
successivi processi di sedimentazione)
=> fusione e formazione di nuovo magma
=> origine di terremoti profondi
(entrambe continentali)
=> zone di obduzione
(accavallamento fra due placche)
=> formazione di catene montuose
(“orogenesi”),
=> loro progressivo innalzamento
(e successivi processi di erosione).
EVOLUZIONE DELLA CROSTA TERRESTRE
c.ca 220 Ma
c.ca 190 Ma
Deriva delle
placche
continentali nel
corso del
Mesozoico, con
formazione di
fosse e dorsali
oceaniche
[da Trevisan e Giglia,
1978]
c.ca 140 Ma
c.ca 65 Ma
PROCESSI ENDOGENI
Collegati al movimento delle placche (continentali, oceaniche), alla formazione e
risalita di magmi verso la superficie terrestre ed ai processi orogenetici.
Comprendono:
•PLUTONI:
derivano dalla solidificazione di magmi (prevalentemente a composizione
acida) all’interno della crosta terrestre, sotto forma di grandi ammassi,
accompagnati da un reticolo di filoni (dovuti alla solidificazione entro fratture) e
circondati da un’aureola di rocce metamorfiche di contatto. Visibili solo dopo
processi di erosione.
•
VULCANI:
derivano dalla fuoruscita in superficie di magmi: i magmi basici danno luogo a
colate laviche (con modesta emissione di gas); i magmi acidi danno luogo in
prevalenza ad eruzioni esplosive (con emissione di prodotti piroclastici).
•
TERREMOTI:
movimenti del suolo dovuti a rotture e/o dislocazioni di grandi masse rocciose, a
seguito di: 1) movimenti relativi fra le masse rocciose, 2) lento accumulo di
energia, 3) rapida liberazione dell’energia sotto forma di onde sismiche.
Relazioni tra le principali placche terrestri ed i fenomeni endogeni
connessi ai loro movimenti relativi: posizione dei principali vulcani e
degli epicentri di terremoti recenti.
[da Bell, 1998]
I PLUTONI
Rappresentazione
schematica di un
plutone granitico, con
relativi filoni e
porzione superiore
asportata dai processi
di erosione.
I VULCANI
I TERREMOTI
Volume di roccia che, sottoposto a tensione, si rompe dando luogo a scorrimento
relativo lungo un piano di debolezza (piano di faglia).
Corso di Geologia Applicata – Maria Clorinda Mandaglio
ELEMENTI DI STRATIGRAFIA
STRATIGRAFIA: disciplina che studia le rocce sedimentarie
secondo l’ordine (cronologico) di deposizione, con ricostruzione
degli ambienti di sedimentazione originari.
Suddivisione della serie
sedimentaria in unità
litostratigrafiche di base
(“formazioni”), in alcuni
casi caratterizzate da un
unico litotipo (ad es.
calcare), in altri
dall’alternanza regolare di
due o più litotipi (ad es.
argillite/arenaria, o
marna/calcare, …).
[da Scesi et al., 2001]
PARAMETRI DI GIACITURA:
- direzione degli strati (rispetto al
Nord – senso orario);
- immersione degli strati (lungo la
massima pendenza);
- inclinazione degli strati (rispetto
all’orizzontale).
Rappresentazione della giacitura in carta =>
con simboli semplificati come in tabella:
[da Cremonini, 1971,
in Scesi et al., 2005]
LIMITI STRATIGRAFICI
Stratificazione orizzontale: limite parallelo alle isoipse (curve di livello
del terreno).
Stratificazione verticale: limite rettilineo, ad andamento parallelo alla
direzione degli strati.
[da Cremonini, 1971,
in Scesi et al., 2005]
Stratificazione a reggipoggio (limite con immersione opposta
all’inclinazione del pendio):
[da Cremonini, 1971,
in Scesi et al., 2005]
Stratificazione a franapoggio (con inclinazione maggiore del pendio):
Stratificazione a franapoggio (con inclinazione minore del pendio):
ELEMENTI DI TETTONICA
TETTONICA: disciplina che studia (a scale diverse) l’assetto della
crosta terrestre, le dislocazioni che ha subito nel corso delle diverse
ere geologiche (“processi orogenetici”) e le deformazioni delle
rocce.
Le deformazioni delle rocce possono essere schematicamente divise
in due tipi:
• deformazioni di tipo fragile
 formazione di fratture s.l.
• deformazioni di tipo duttile
 formazione di pieghe
N.B. Per un dato litotipo, il passaggio tra un comportamento di tipo
fragile ad un comportamento di tipo duttile è governato dal
livello tensionale applicato, ad es. dalla profondità rispetto alla
superficie topografica
(=>)
FRATTURE - FAGLIE
Si definisce frattura s.l. o diaclasi una deformazione fragile, nella
quale non è osservabile uno spostamento relativo fra le due labbra.
Si definisce faglia una deformazione fragile della crosta terrestre,
caratterizzata da uno spostamento relativo fra le due labbra (rigetto).
Le faglie possono essere di
estensione estremamente
variabile, da poche decine
o centinaia di metri fino a
centinaia di chilometri.
Esempio di faglia diretta, di
(<=) modeste dimensioni
[da Gonzalez de Vallejo, 2005]
Faglie dirette (o normali):
derivano da un processo di
estensione, con
allungamento del settore
roccioso coinvolto
Faglie inverse: derivano
da un processo di
compressione, con
accorciamento del settore
roccioso coinvolto
[da Trevisan e Giglia, 1978, in Scesi et al., 2001]
Faglie trascorrenti: faglie con movimento prevalentemente
orizzontale.
[da Trevisan e Giglia, 1978, in Scesi et al., 2001]
Le faglie, dirette e inverse, sono generalmente associate in sistemi più
o meno complessi, come i sistemi distensivi a “Horst e Graben” (vedi
es. per Appennino occ.le).
[da Trevisan e Giglia, 1978,
in Scesi et al., 2001]
PIEGHE
Si definisce piega una struttura di deformazione duttile della crosta
terrestre, dovuta a fenomeni compressivi.
Questo tipo di deformazione si forma soprattutto in rocce sedimentarie
stratificate e in rocce metamorfiche scistose.
[da Gonzalez de Vallejo, 2005]
Sovrascorrimenti
Derivano dall’ulteriore deformazione, per scorrimento lungo il piano
di faglia suborizzontale, in ammassi rocciosi costituiti da
un’alternanza di litotipi a differente rigidezza (soprattutto in rocce
sedimentarie).
Questi fenomeni possono essere a scala variabile, dando luogo in
zone orogeniche attive alla formazione di vere e proprie falde di
ricoprimento.
[da Heim, in Scesi et al., 2001]