Lezione 19 - Comportamento reologico delle

Alfonso Bosellini
I materiali
della Terra solida
Capitolo 8
La Terra deformata: faglie, pieghe, orogenesi
Lezione 19
Comportamento reologico
delle rocce
Alfonso Bosellini – I materiali della Terra solida - © Italo Bovolenta editore 2012
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8.1
Le deformazioni delle rocce
Nelle pareti delle montagne ci sono rocce stratificate,
spesso con strati inclinati, ondulati e contorti.
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8.1
Le deformazioni delle rocce
Questi strati sedimentari, che spesso contengono
fossili marini, si formarono sul fondo del mare.
Poiché ora si trovano a quote molto elevate,
essi devono essere stati sollevati fino a quelle altezze.
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8.1
Le deformazioni delle rocce
Il sollevamento e la concomitante deformazione
sono fenomeni successivi alla formazione delle rocce.
La deformazione e il sollevamento possono seguire
l’evento formativo di decine o centinaia di milioni di anni.
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8.2
Giacitura delle rocce
Solitamente solo limitate porzioni di rocce,
dette affioramenti, sono esposte in superficie.
Studiando gli affioramenti i geologi possono ricostruire
l’andamento generale degli strati e dei corpi rocciosi,
quindi la struttura geologica di una zona.
Di ogni affioramento è necessario
conoscere la giacitura:
la giacitura è la disposizione nello spazio
di una massa rocciosa relativamente omogenea
o dei singoli strati che costituiscono un affioramento.
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8.2
Giacitura delle rocce
Uno strato roccioso è assimilabile a un piano nello spazio,
per il quale sono identificabili:
direzione
è l’angolo, misurato in senso orario, che la retta orizzontale
risultante dalla intersezione del piano dello strato con il piano orizzontale
forma con la direzione del nord;
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8.2
Giacitura delle rocce
Uno strato roccioso è assimilabile a un piano nello spazio,
per il quale sono identificabili:
inclinazione
è l’angolo, misurato su un piano verticale,
che la superficie di stratificazione forma col piano orizzontale;
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8.2
Giacitura delle rocce
Uno strato roccioso è assimilabile a un piano nello spazio,
per il quale sono identificabili:
immersione
è la linea di massima pendenza, perpendicolare alla direzione,
che indica verso quale punto dell’orizzonte la superficie è inclinata;
è definita da un angolo orizzontale, misurato dal nord in senso orario.
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8.2
Giacitura delle rocce
La direzione, l’inclinazione e l’immersione
sono parametri rilevabili con una bussola da geologo.
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8.2
Giacitura delle rocce
La direzione, l’inclinazione e l’immersione
sono parametri rilevabili con una bussola da geologo.
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8.3
Come si deformano le rocce
Se si applica a un corpo una forza deformante
e non si supera un certo valore, definito limite elastico,
il corpo riprende la forma originaria, quando la forza cessa:
il corpo ha un comportamento elastico.
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8.3
Come si deformano le rocce
Se la forza applicata supera il valore del limite elastico,
la deformazione diventa permanente:
il corpo ha un comportamento plastico.
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8.3
Come si deformano le rocce
L’applicazione di una forza può comportare anche
la rottura di un corpo.
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8.3
Come si deformano le rocce
Le rocce fragili (come il vetro) si fratturano
senza mostrare alcuna plasticità;
le rocce duttili (come l’argilla) si fratturano
solo dopo una considerevole deformazione plastica.
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8.4
Fattori che influenzano le deformazioni delle rocce
La natura e la composizione delle rocce
influenza il loro comportamento:
i graniti, le arenarie e i calcari
hanno un comportamento marcatamente fragile;
le argilliti, le marne e i gessi
hanno un comportamento tipicamente plastico.
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8.4
Fattori che influenzano le deformazioni delle rocce
Ogni roccia si comporta diversamente,
in modo rigido o plastico,
a seconda della profondità in cui si trova:
in prossimità della superficie
tende con più facilità a fratturarsi;
in profondità tende a deformarsi plasticamente.
Con l’aumentare della profondità aumentano
sia la temperatura sia la pressione litostatica,
cioè la pressione esercitata su una porzione di roccia
dal peso delle rocce soprastanti.
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8.4
Fattori che influenzano le deformazioni delle rocce
Sia la pressione, sia la temperatura,
sia la presenza di acqua
favoriscono il comportamento plastico delle rocce.
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8.4
Fattori che influenzano le deformazioni delle rocce
Anche il fattore tempo influenza il comportamento
dei corpi sottoposti a forze deformanti.
Quando le forze agiscono per tempi brevi,
i corpi mostrano un comportamento rigido e fragile.
Quando le forze agiscono regolarmente per tempi lunghi,
i corpi mostrano un comportamento fluido e plastico.
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8.5
Movimenti regionali della crosta terrestre
Periodicamente la Terra è interessata
da movimenti in blocco, indicati col termine epirogenesi,
senza deformazione delle rocce.
Il Serapeo di Pozzuoli è un esempio di sollevamenti
e abbassamenti del suolo, testimoniati dai segni dell’immersione
lasciati da organismi litodomi sulle colonne del tempio romano.
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8.5
Movimenti regionali della crosta terrestre
Il lento e graduale abbassamento
del substrato roccioso su cui si depositano i sedimenti
prende il nome di subsidenza.
La costa adriatica tra Ravenna e Venezia,
in particolare la zona del delta del Po, è soggetta a subsidenza.
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8.6
Il principio dell’isostasia
Il termine isostasia o equilibrio isostatico
indica l’ideale condizione di equilibrio gravitazionale
che determina, in accordo con la densità delle rocce,
le quote cui si ergono le varie parti di continenti e oceani.
I corpi galleggiano sull’acqua mantenendosi in equilibrio idrostatico:
quanto più alta è la parte che emerge, tanto più essi affondano nell’acqua.
Il galleggiamento, una vera e propria spinta verticale,
è dovuto al fatto che il volume dell’oggetto che si trova sott’acqua
è più leggero dell’equivalente volume di acqua spostata.
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8.6
Il principio dell’isostasia
Allo stesso modo, la crosta «galleggia»
sul mantello più denso in equilibrio isostatico con esso.
La nascita di una catena montuosa determina
un notevole ispessimento della crosta e la formazione di radici profonde;
quando la catena viene spianata dall’erosione, il limite inferiore delle radici
si alza per compensazione isostatica.
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8.6
Il principio dell’isostasia
L’isostasia è documentata da un esperimento
fornitoci dalla natura stessa.
Ghiacciaio
Crosta
Mantello
Durante l’ultima glaciazione molti territori ad alte latitudini furono ricoperti
da una coltre di ghiaccio e la crosta si depresse per l’enorme carico.
Quando ritornò il clima caldo il ghiaccio mano a mano si sciolse
e la crosta cominciò a sollevarsi per ritornare in equilibrio isostatico.
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