fratture e faglie
annuncio pubblicitario
CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE A.A. 2012-13 Corso di GEOLOGIA STRUTTURALE Docente: Antonio Funedda FRATTURE E FAGLIE - I Geologia Strutturale Nomenclatura FRATTURE E FAGLIE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Il termine Frattura include : •Faglie •Giunti o Diaclasi (giunti di frattura o fratture in s.s.) •Clivaggio in vecchi testi •Vene 1 Geologia Strutturale FRATTURE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Giunti o diaclasi: discontinuità lungo le quali un ammasso roccioso perde di continuità, senza che un blocco si muova rispetto all’altro lungo la discontinutà (Fratture di Tipo I e Tipo IV), se la discontinuità è riempita di materiale si chiameranno vene. Faglie: discontinuità lungo le quali un ammasso roccioso perde di continuità, e un blocco si è mosso rispetto all’altro (Tipo II e Tipo III). da Fossen, 2010 Geologia Strutturale FRATTURE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Orientazione dei vari tipi di frattura rispetto al campo degli sforzi principali da Fossen, 2010 2 Geologia Strutturale FRATTURE GIUNTI Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari FAGLIE FRATTURE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Una roccia si frattura quando lo sforzo differenziale a cui è sottoposta è superiore alla sua resistenza alla deformazione 3 FRATTURE Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Una roccia si frattura quando lo sforzo differenziale a cui è sottoposta è superiore alla sua resistenza alla deformazione FRATTURE Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari I criteri di rottura criteri di rottura sono equazioni che permettono di definire sia lo stato di sforzo al punto di rottura, sia l ’orientazione delle fratture e quindi mettono in condizione di punto di rottura prevedere se un certo stato di sforzo causerà o meno la rottura e che tipi di fratture si svilupperanno . CRITERIO DI ROTTURA DI COULOMB (1773) f c nf resistenza al taglio coesione coefficiente d'attrito interno tan angolo d'attrito interno o di resistenza al taglio 4 Geologia Strutturale FRATTURE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Geologia Strutturale FRATTURE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari CRITERIO DI ROTTURA DI COULOMB (1773) f c nf Quando lo stato di sforzo su una roccia è tale che su un piano con una certa orientazione le componenti dello sforzo soddisfano l'equazione, una frattura di taglio si svilupperà su quel piano Interpretazione fisica Per sviluppare un piano di taglio entro a un corpo devono essere superate due resistenze: 1. La coesione "c" è la resistenza alla fratturazione per taglio su un piano sul quale lo sforzo normale è nullo; è determinata dall’attrazione intermolecolare, che va superata per creare la frattura. 2. La resistenza al movimento che è uguale alla componente dello sforzo normale sulla superficie al punto di rottura per il coefficiente di attrito interno del materiale. c e μ (coesione e coefficiente di attrito interno) sono due costanti caratteristiche di ciascun materiale che caratterizzano le proprietà del materiale portato a rottura; 5 Geologia Strutturale FRATTURE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari LIMITI DEL CRITERIO DI ROTTURA DI COULOMB (1773) •Il criterio di Coulomb non è applicabile con sforzi normali a trazione. •Anche per sforzi normali compressivi il criterio non è esente da critiche: per le rocce l’inviluppo sperimentale è sensibilmente curvo e per alti valori di pressione di confinamento si discosta in modo notevole dall’inviluppo di Coulomb. •Le terre invece hanno sviluppi di rottura sensibilmente rettilinei; per cui il criterio di Coulomb è universalmente adottato in geotecnica. •c e non rappresentano caratteristiche fisiche del terreno, ma sono costanti della retta che approssima l'inviluppo di rottura nel settore tipico della compressione per basse pressioni di confinamento (inferiori al limite di snervamento). Geologia Strutturale FRATTURE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari 6 FRATTURE Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Orientazione dei vari tipi di frattura rispetto al campo degli sforzi principali Sforzo di taglio critico in casi reali t* Perché l'angolo di frattura αf invece che essere = 45°, angolo in cui lo σt è massimo, nei materiali reali è in genere inferiore? αf dipende dall’ottimizzazione dei valori per cui σN è minimo e σt è massimo da Twiss & Moores, 1992 Geologia Strutturale FRATTURE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Valori indicativi di resistenza delle rocce ad alta e bassa pressione di confinamento e a temperatura ambiente. 7 FRATTURE Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Crescita e propagazione dei fratture di estensione e di taglio σ1 σ3 Lo sviluppo di fratture, sia di estensione che di taglio, avviene per connessione di microfratture preesistenti nella roccia, quando queste sono orientate in maniera adeguata rispetto al campo di sforzi generale. scala submillimetrica σ3 σ1 scala centimetrica da Fossen, 2010 Geologia Strutturale FRATTURE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Principio degli sforzi efficaci Terzaghi trovò che una pressione dell’acqua u nei pori di una terra o di una roccia causa una riduzione dell’intensità degli sforzi principali di una quantità uguale a u (Concetto di Pressione efficace). σ 1' = σ 1 ‐ u σ 2' = σ 2 ‐ u σ 3' = σ 3 ‐ u La Pressione efficace è la pressione effettiva che agisce sulle pareti degli interstizi tra i granuli, ed è data dalla Pressione idrostatica – Pressione neutra 8 FRATTURE Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Cerchio di Mohr per sforzi totali e per sforzi efficaci Lo sforzo differenziale (Dσ = σ1‐σ3) non è influenzato dalle pressioni neutre, infatti '1 '3 ( 1 u ) ( 3 u ) E così anche lo sforzo di taglio massimo (p= raggio del cerchio di Mohr) p 1 3 2 Al contrario lo sforzo normale medio efficace σ' dipenderà dalle pressioni neutre (σ'= coordinate del cerchio di Mohr) ' '1 '3 2 '1 u '3 u 1 3 u Geologia Strutturale 2 FRATTURE 2 Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Cerchio di Mohr per sforzi totali e per sforzi efficaci Il cerchio di Mohr per sforzi efficaci ha lo stesso raggio di quello per sforzi totali, ma è spostato lungo l ’asse degli sforzi normali verso sinistra di una quantità uguale alla pressione neutra e quindi facilita il verificarsi del criterio di rottura per fratture di estensione da Twiss & Moore, 1992 9 FRATTURE Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Criterio di rottura di Coulomb -Terzaghi f c' nf U tg ' Il criterio di Coulomb è scritto più propriamente in termini di tensioni efficaci: Uno degli effetti principali dell'incremento della pressione neutra è la riduzione della resistenza al taglio e degli sforzi principali a rottura FRATTURE Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Effetti della pressione neutra •L’aumento della pressione neutra determina uno spostamento verso sinistra del cerchio di Mohr, che corrisponde a un avvicinamento allo stato limite rappresentato dall'inviluppò del criterio di rottura. •Se l’aumento della pressione neutra è sufficientemente elevato il cerchio di Mohr può dventare tangente all’inviluppo di rottura. • Il tipo di fratture che si svilupperanno dipenderà dal valore dello sforzo differenziale (diametro del cerchio di Sforzo efficace Sforzo applicato Mohr). (vedi diapositiva successiva) 10 Geologia Strutturale FRATTURE Effetti della pressione neutra Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Sforzo efficace Sforzo applicato •Se lo sforzo differenziale è piccolo, come comunemente accade nella crosta, si svilupperanno fratture di tensione. •Con elevate pressioni neutre può svilupparsi fratturazione di estensione anche a grande profondità. • Se invece lo sforzo differenziale è relativamente grande, si svilupperanno fratture di taglio. Geologia Strutturale FRATTURE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Conclusioni su: Effetti della pressione neutra (in ambito non metamorfico) •Abbassa lo sforzo differenziale necessario per causare la rottura. •Permette la fratturazione a profondità alle quali la roccia o sarebbe stabile o si troverebbe in regime deformativo duttile. •Cambia il tipo di deformazione: da flusso cataclastico a scorrimento lungo una frattura. •Il massimo sforzo di taglio che può essere sopportato da una terra è determinato più dalle condizioni in cui la deformazione si realizza (pressione media e quindi anche pressione dei fluidi) che dalle proprietà intrinseche del materiale. 11 Geologia Strutturale FRATTURE E FAGLIE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Geologia Strutturale FRATTURE E FAGLIE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari giunto faglia vena 12 Geologia Strutturale FRATTURE O GIUNTI Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari •Plumose structure foto da Nova geoblog Geologia Strutturale FRATTURE O GIUNTI Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Cronologia di sovrapposizione: criteri Morfologia della superficie di un giunto B •Plumose structure (A) A direzione di propagazione •Fratture coniugate (B) da Allmendinger •Spostamento anche a scala microscopica •Slickenline. da Van Der Pluijm & Marshak 13 FRATTURE O GIUNTI Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Importanza dello studio dei sistemi di frattura • nell’attività estrattiva; • nell’ingegneria civile; • nell’analisi della circolazione delle acque; • nei giacimenti minerari legati a circolazione idrotermale. Nonostante siano diffusi ovunque negli ammassi rocciosi superficiali, ed abbiano grossa importanza nella pratica, in genere non è semplice analizzarli • età difficilmente determinabile; • in genere riattivati più volte; • molti meccanismi di origine possibili; •giunti legati ad attività tettonica e giunti non connessi ad attività tettonica; •si presentano spesso in sistemi: insiemi di famiglie di giunti paralleli e spaziati.. •Diminuiscono di importanza in profondità: massima profondità circa 6 km, per pressioni di circa 40MPa. Geologia Strutturale FRATTURE O GIUNTI Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Come affrontare lo studio delle fratture • Distinguere se le fratture hanno una disposizione sistematica (si possono riconoscere famiglie di giunti, ecc.). • Presenza o assenza di riempimento o patine. • Orientazione delle varie famiglie, interazione. • Relazioni di sovrapposizione (permettono di definire l'età). • Descrivere la morfologia della frattura. • Dimensioni delle fratture (Aspect ratio). • Spaziatura e densità. • Quali litologie sono interessate e come (relazione tra spaziatura fratture e spessore strati). • Connessione tra le fratture. • Relazione con le altre strutture. 14 Geologia Strutturale FRATTURE O GIUNTI Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Cronologia di sovrapposizione: criteri •Presenza o assenza di riempimento o patine. In presenza di vene, eventuali fratture sub‐parallele senza riempimento sono da considerarsi più giovani. Anche la presenza di colorazione (patine di ossidazioni) sono da considerarsi come traccia di fluidi. Analisi più sofisticate includono lo studio delle inclusioni fluide all’interno delle vene. •Aspect ratio delle fratture. Poiché spesso le descrizioni della forma delle fratture può essere troppo soggettiva è meglio definire dei valori numerici che descrivano la geometria delle fratture. •Interazione tra fratture di sistemi diversi. Nel caso di Giunti: rapporto tra Lunghezza e ampiezza del vuoto Nel caso di fatture di taglio (Faglie): rapporto tra lunghezza e rigetto. Spesso nell'analisi di sovrapposizione cronologica tra diversi giunti di fratturazione vale la regola per cui un giunto più giovane si blocca contro uno più vecchio in quanto questo costituisce una superficie libera dove non esistono componenti dello sforzo. Spesso assumono una terminazione a J curvandosi verso la superficie libera. Geologia Strutturale FRATTURE O GIUNTI giunto vecchio giunto giovane da Allmendinger Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Cronologia di sovrapposizione: criteri Modalità di terminazione di fratture di taglio (faglie) Ri‐orientazione locale della direzione di propagazione dei una frattura in prossimità di una frattura preesistente. La nuova frattura cresce verso quella preesistente cercando di mantenere un angolo di 90° con σ3. a) La geometria suggerisce che σ1 sia compressivo con raccorciamento parallelo alla vecchia frattura. b) Se la nuova frattura curva contro la precedente σ1 e σ3 sono probabilmente simili in dimensione e l’estensione è parallela alla frattura vecchia. da Fossen, 2010 15 Geologia Strutturale FRATTURE O GIUNTI Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Cronologia di sovrapposizione: criteri •Interazione tra fratture di sistemi diversi. Caso presentato a studenti di geologia da Price. da Price & Cosgrove Fratture Geologia Strutturale Cronologia di sovrapposizioni: criteri Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari •Interazione tra fratture di sistemi diversi. L’opzione 7 è in genere quella che la maggior parte di noi geologi (sbagliando) sceglie dopo aver perso un po’ di tempo ad osservare affioramenti simili. da Price & Cosgrove, La maggior parte ritiene più probabile l’opzione 2, perché? A prima vista 1‐1a e 2‐2a sono dislocate da 3a perciò A è più vecchio di C. B più giovane perché non dislocato. In realtà 4a non è dislocato, in 5 il movimento è opposto a quello di 1‐1a. Quindi A non è dislocato da C e 1 e 1a sono fratture diverse più giovani di 3a. Osservando il dettaglio in (b) si vede che il sistema B è fatto di vene e le fratture coniugate indicano uno spostamento dell'alto verso destra. Quindi sembrerebbe valida l'opzione 4. Le relazioni tra 1a e 3c non sono però coerenti. L'assunto che tutte le fratture parallele siano coeve è probabilmente sbagliato! In realtà è probabile che le fratture più lunghe siano le più vecchi dello stesso sistema, e quindi bisogna individuare diversi sistemi, paralleli, ma di età diversa. 16 Geologia Strutturale FRATTURE O GIUNTI Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Esfoliazione cipollare dovuta alla diminuzione del carico litostatico Meccanismo di formazione: 1. controllo esercitato dalla topografia sulla loro orientazione. 2. i giunti di esfoliazione influenzano la topografia. da Allmendinger da Fossen, 2010 Geologia Strutturale FRATTURE O GIUNTI Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Giunti da scarico (unloading joint) 17 FRATTURE O GIUNTI Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Quali litologie sono interessate e come (relazione tra spaziatura fratture e spessore strati). Poiché le arenarie possono sopportare uno D maggiore di una argillite, a parità di sovraccarico (overburden) le prime hanno un σ3 minore e quindi necessitano di una pressione neutra u minore per raggiungere la fratturazione idraulica. FRATTURE O GIUNTI Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Fratturazione idraulica •In bacini sedimentari tettonicamente "quiescenti" per profondità inferiori a 3 km: u < Pidrost. Peff = Pidrost ‐ Pfluidi •Se aumenta la profondità la u aumenta più velocemente di 3 ‐> la compattazione e l'effetto termico dell'acqua provocano la Fratturazione idraulica •Le differenti caratteristiche meccaniche delle rocce influenzano la comparsa di giunti di fratturazione. Poiché le arenarie possono sopportare uno D maggiore di una argillite, a parità di sovraccarico (overburden) le prime hanno un σ3 minore e quindi necessitano di una pressione neutra u minore per raggiungere la fratturazione idraulica. 18 Geologia Strutturale Giunti colonnari FRATTURE O GIUNTI Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Sono sistemi di frattura tipici in rocce vulcaniche che isolano elementi colonnari a base prismatica (esagonale). Lo sforzo che li origina è dovuto a: • raffreddamento (contrazione termica): maggiore nel corpo vulcanico che nelle rocce adiacenti • effetto di saldatura tra il corpo vulcanico e le rocce incassanti: impedisce qualsiasi spostamento relativo. Ne consegue che: N è parallelo al contatto basale, è tensile nella vulcanite parallelo alle isoterme durante il raffreddamento, bilanciato da un N compressivo nella roccia incassante. Essendo le rocce più facilmente deformabili per uno sforzo tensile, il corpo vulcanico si frattura perpendicolarmente alle superfici isoterme. La forma esagonale è quella che permette un sistema di giunti più "compatto". La contrazione termica è dovuta sia al coeff. di espansione termica del materiale, che alla differenza di temperatura. Per contrazione legata a essiccamento si formano in maniera analoga i "mud‐cracks" Geologia Strutturale FRATTURE O GIUNTI Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Per contrazione legata ad "essiccamento" con geometria analoga ai giunti colonnari si formano i "mud‐cracks" Strutture da "essiccamento" (mud‐cracks) nella successione cretacica della Sardegna centrale 19 FRATTURE O GIUNTI Geologia Strutturale Giunti colonnari Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Colata lavica eruttata a 1020°C da Allmendinger La colata lavica si raffredda a 20°C. La deformazione, quindi la formazione di fratture, legata alla variazione di temperatura è data da e= α ΔT, dove α è il coefficiente di espansione termica Considerando α =2,5 x 10‐6°C‐1 e un ΔT= ‐1000°C => e = 2,5 x 10‐6 °C‐1 x ‐1000 °C Se la lunghezza iniziale della colata è 1000 m, allora l'elongazione subita sarà: e w f wi wi w w ewi 2,5 10 3 2,5m wi I giunti si formano perché la colata si raccorcia di 2,5 m. Poiché il flusso è saldato alla base, non può raccorciarsi uniformemente in maniera continua (duttile) ma si suddividerà in colonne. Sommando tutti gli spazi che si formano tra le colonne in una colata lunga 1000m questi equivalgono a 2,5 m Geologia Strutturale FRATTURE O GIUNTI Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Spaziatura dei giunti Esiste un rapporto tra spaziatura dei giunti e spessore dello strato fratturato cambia lo spessore di argilliti intercalate Probabili cause: •Pressione dei fluidi u rapporto tra decremento della u in un area dove si forma la rottura in rapporto alla permeabilità della roccia. da Twiss & Moores, 1992 20 Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Relazione tra fratture ed altre strutture geologiche Le fratture spesso sono sono delle strutture deformative secondarie di altre strutture. Quando la stessa roccia è interessata da diverse fratture indicative di contesti strutturali differenti ad esempio in seppellimento ed in sollevamento. Strutture duttili prima di fragili. Fratture associate a Faglie Spesso le Faglie sono accompagnate da fratture di taglio coniugate che si sviluppano in aree adiacenti. Di questo tipo sono anche le tension gash e altre da Twiss & Moores, 1992 Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Relazione tra fratture ed altre strutture geologiche Fratture associate a Faglie 21 Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Relazione tra fratture ed altre strutture geologiche Fratture associate a Faglie Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Relazione tra fratture ed altre strutture geologiche Fratture associate a Faglie 22 Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Relazione tra fratture ed altre strutture geologiche Fratture associate a Pieghe da Twiss & Moores, 1992 Due sistemi coniugati: •Ortogonali alla stratificazione; • con angoli minori di 45° rispetto a 1 b = parallelo all’asse della piega; a = perpendicolare a b e contenuto sul piano della stratificazione; c = perpendicolare ad a e b. Le proiezioni stereografiche mostrano l’orientazione del sistema di coordinate, la stratificazione se non orizzontale (linee a punto) e le fratture (linee continue) Geologia Strutturale Relazioni geometriche VENE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari da Van der Pluijm & Marshak Disposizione planare Baccu Olioni, Villaputzu Disposizione "stockwork" Porto su Tramatzu, Villaputzu 23 Geologia Strutturale Relazioni geometriche VENE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Sistema di vene planari composto da due famiglie ortogonali Torre dei Corsari, Sant'Antonio di Santadi Geologia Strutturale Caratteristiche riempimento VENE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari da Van der Pluijm & Marshak Riempimento granulare Limousin, Francia Riempimento con fibre Baccu Trebini, Villaputzu 24 Geologia Strutturale VENE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari •Le caratteristiche del riempimento (accrescimento in fibre) possono registrare stati dello strain incrementale. da Allmendinger •Le inclusioni fluide nelle vene registrano le condizioni termo‐bariche del momento in cui si sono formate le vene. Geologia Strutturale VENE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari •E’ importante distinguere il tipo di materiale che forma le vene. da Allmendinger Materiale nella vena con diversa composizione di quello della roccia incassante Materiale nella vena con stessa composizione di quello della roccia incassante (es.: vene di calcite in un calcare) N.B. Le fibre delle vene non sono deformate, ma crescono durante la deformazione. 25 Geologia Strutturale Geologia Strutturale VENE Tension gashes VENE (Tension gashes) Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari 26 Geologia Strutturale VENE (Tension gashes) Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari VENE (Tension gashes) Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari da Allmendinger Geologia Strutturale 27 Geologia Strutturale VENE (Tension gashes) Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari da Mercier & Vergely Geologia Strutturale Definizioni FAGLIE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari ‐ Una superficie lungo cui si può individuare un movimento. ‐ Un volume tabulare di roccia con una superficie di scorrimento centrale formata per un intensa fratturazione di taglio ed un volume di roccia circostante interessato da una deformazione fragile meno intensa dovuta alla faglia. ‐ Una discontinuità (frattura) con un movimento parallelo alla superficie dove domina un meccanismo deformativo fragile. ‐ Una zona di faglia è data da una serie di faglie o superfici di taglio subparallele sufficientemente vicine da definire una zona. da Twiss & Moores, 1992 28 Geologia Strutturale Definizioni FAGLIE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Un volume tabulare di roccia con una superficie di scorrimento centrale (core) formata per un intensa fratturazione di taglio ed un volume di roccia circostante (damage zone) interessato da una deformazione fragile meno intensa dovuta alla faglia. da Fossen, 2010 Geologia Strutturale FAGLIE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari DEFINIZIONI GEOMETRICHE Quando una faglia non è verticale il blocco sopra la superficie di faglia è detto tetto (hangingwall), il blocco sottostante è detto letto (footwall). da Twiss & Moores, 1992 Faglie con spostamenti verticali (dirette o inverse), con spostamenti orizzontali (trascorrenti) o con spostamenti obliqui o rotazionali. 29 FAGLIE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Rigetto delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Geologia Strutturale Strutture estensionali o di raccorciamento Geologia Strutturale da Fossen, 2010 RD Rigetto parallelo alla direzione della faglia (Strike Separation) e RP Rigetto pendenza (Dip Separation) Il rigetto pendenza sul piano verticale si scompone in: Throw Rigetto verticale e Heave Rigetto trasversale Sul piano verticale che contiene il vettore scorrimento (RVR): RH Rigetto orizzontale e RV Rigetto verticale 30 Geologia Strutturale Rigetto delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari RVR Rigetto reale dislocazione di un punto noto dalla posizione A alla posizione A’ da Mercier & Vergely Sul piano di Faglia si può scomporre in diversi rigetti apparenti: RD Rigetto parallelo alla direzione della faglia (Strike Separation) e RP Rigetto pendenza (Dip Separation) Il rigetto pendenza sul piano verticale si scompone in: RV (Throw) Rigetto verticale e RT (Heave) Rigetto trasversale Sul piano verticale che contiene il vettore scorrimento (RVR): RH Rigetto orizzontale e RV Rigetto verticale Geologia Strutturale Rigetto delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Lo spostamento totale lungo una faglia è dato da una direzione di spostamento e da un verso Direzione di Spostamento Non è determinabile se si osserva solo un piano rigettato! E’ necessario che si individui una linea Faglia che disloca la cerniera di una piega Rigetto reale (vettore spostamento) Faglia che disloca l’intersezione di due piani da Twiss & Moores, 1992 31 Geologia Strutturale Rigetto delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Relazione tra spostamento e spessore della zona deformata (damage zone) La maggior parte dei dati ricade intorno alla retta D= DT. Relazione tra spostamento e spessore della zona di maggiore deformazione (fault core) Dal diagramma si evince che nella maggior parte dei casi il nucleo della faglia (core) ha uno spessore pari a circa 1/100 del rigetto per faglie che hanno un rigetto intorno a 100m. da Fossen, 2010 Geologia Strutturale Rigetto delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari In genere lo spostamento è massimo al centro della faglia e minimo alla tip line. da Fossen, 2010 32 Geologia Strutturale Rigetto delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Aspetti geometriche del rigetto su una faglia isolata da Fossen, 2010 Geologia Strutturale FAGLIE Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Rappresentazione cartografica 33 FAGLIE Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Criteri di riconoscimento •Effetti sugli aspetti fisiografici: Faglie attive o non attive hanno fortemente influenzato la topografia, il reticolo idrografico, il deflusso dell’acqua, nel procedimento inverso molti elementi topografici sono utili indizi di faglia. •Effetti sugli elementi geologici: Le F. creano discontinuità nella successione stratigrafica e nella continuità dei corpi geologici. •Criteri intrinseci alla genesi stessa delle faglie: Particolari strutture sviluppate nelle rocce interessate dalle faglie (rocce di faglia: cataclasiti e miloniti). Geologia Strutturale Riconoscimento delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Criteri Fisiografici •Allineamenti di selle. •Allineamenti di aree vegetate. •Allineamenti di sorgenti. •Deviazioni del reticolo idrografico. •Dislocazioni di elementi topografici. Scarpata di Faglia Faccette triangolari (Flatirons) da Twiss & Moores, 1992 Erosione di un’area interessata da una faglia Scarpata erosiva di Faglia 34 Riconoscimento delle Faglie Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Deformazione degli elementi geologici Interruzione di elementi geologici con definita continuità laterale: ad es. strati sedimentari, filoni, scistosità.... calcare eocenico •Discontinuità nella successione stratigrafica (da non confondere con discordanze o contatti intrusivi). •Scaglie tettoniche. Geologia Strutturale scisti paleozoici Riconoscimento delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Deformazione degli elementi geologici Filoni di quarzo intrusi in granito dislocati da faglie dirette 35 Riconoscimento delle Faglie Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Deformazione degli elementi geologici Geologia Strutturale Riconoscimento delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Deformazione degli elementi geologici Ripetizione od omissione della successione litostratigrafica (stratigraphic separation) Faglia inversa Raddoppio tettonico Faglia diretta Contatto sottrattivo da Twiss & Moores, 1992 La stratigraphic separation è il rigetto misurabile in un sondaggio uguale alla componente verticale della dip separation (throw) se la stratificazione è orizzontale. 36 Geologia Strutturale Riconoscimento delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Deformazione degli elementi geologici Pieghe di trascinamento (Drag fold) L'asse delle pieghe di trascinamento fa un angolo molto alto rispetto al vettore spostamento da Twiss & Moores, 1992 Geologia Strutturale Riconoscimento delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Aspetti cartografici Interruzione di contatti, pieghe, altre faglie, dicchi, ecc. senza spostamento visibile con spostamento visibile Ripetizione di successioni stratigrafiche 37 Geologia Strutturale Riconoscimento delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Aspetti cartografici Troncatura (omissione) di successioni stratigrafiche senza spostamento visibile Raddoppi o aumenti anomali di spessore delle formazioni Geologia Strutturale Riconoscimento delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Presenza di “Rocce di faglia” 38 Geologia Strutturale Riconoscimento delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Presenza di “Rocce di faglia” Classificazione di Sibson, 1977 da Sibson, 1977 Geologia Strutturale Cataclasiti e Miloniti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Entrambe queste rocce si formano in presenza di una deformazione localizzata, a seguito cioè di una localizzazione dello strain che porta allo sviluppo di una zona di faglia. Il termine milonite è spesso usato con differenti significati: •Una roccia a grana fine, foliata prodotta da una cataclasi molto spinta. •Qualsiasi roccia foliata con riduzione della grana dovuta a qualsiasi meccanismo deformativo durante l’evento tettonico. •Una roccia di faglia in cui la matrice si è deformata prevalentemente con meccanismo deformativo plastico, con grani a dimensioni maggiori (porfiroclasti) deformati in modo “fragile”. 39 Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Classificazione delle rocce di faglia secondo il meccanismo deformativo (secondo S. M. Schmidt & M. Handy, 1991) Geologia Strutturale Cataclasiti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Cataclasiti sono rocce in cui la maggiore parte dello strain viene accomodato dal meccanismo deformativo di cataclasi. Affioramenti di rocce cataclastiche sono generalmente caratterizzati da una fratturazione ed un’alterazione diffusa. E’ possibile distinguere cataclasiti prive di coesione (brecce di frizione) da cataclasiti con coesione. La coesione della roccia può essere originaria, cioè posseduta anche durante la deformazione oppure essere acquisita secondariamente a seguito di fenomeni di cementazione. da Twiss & Moores, 1992 40 Geologia Strutturale Cataclasiti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Miloniti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari da Fossen, 2010 Geologia Strutturale Miloniti sono rocce in cui la maggiore parte dello strain viene accomodato dai cristalli mediante meccanismi deformativi di tipo viscoso, cioè plasticità, scivolamento viscoso, dissoluzione e riprecipitazione. In rocce polimineraliche la fase che si deforma più facilmente accomoda lo strain totale della roccia se può formare una matrice continua attorno alla fase più competente. Quest’ultima forma boudinage o clasti a secondo del contrasto di competenza tra le due fasi. da Passchier & Trouw, 1996 41 Geologia Strutturale Pseudotachiliti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Le pseudotachiliti sono rocce di faglia particolari composte da materiale vetroso nero o microcristallino, con inclusioni di frammenti della roccia incassante o minerali, che si forma per una fusione localizzata della roccia. Ha un aspetto planare, con talvolta caratteristiche vene iniettate perpendicolarmente alla superficie di taglio. In genere sono causate da un evento sismico, quindi una deformazione con un tasso di strain molto elevato e che produce una temperatura elevata, sono tipiche di un ambito fragile. da Passchier & Trouw, 1996 da Trouw, Passchier & Wiersma 2010 larghezza foto 13 mm Geologia Strutturale larghezza foto 2 mm Riconoscimento delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Lungo superfici di faglia si possono riconoscere strutture che indicano la direzione di movimento: • strie (Slickenline): strutture lineari originatesi per "abrasione"sul piano di faglia (Specchio di faglia o Slickenside) dai movimenti di frizione di un blocco rispetto all’altro • slickenfibres: fibre che crescono contemporaneamente al movimento (crescita di fibre di calcite, quarzo, ecc. in vuoti); indicano anche la cinematica, ma non la quantità del movimento! 42 Geologia Strutturale Riconoscimento delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari in linee sismiche da Fossen, 2010 Geologia Strutturale Riconoscimento delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Dipmeter: relazione dati di immersione / profondità Misura continua della micro‐resistività lungo il sondaggio. Si possono evidenziare: a) Giacitura diverse; b) Cambi di inclinazione da Fossen, 2010 43 Geologia Strutturale Riconoscimento delle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Dipmeter: relazione dati di immersione / profondità da Fossen, 2010 Geologia Strutturale Sismicità e Faglie Faglie sismiche Deformazione discontinua Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Faglie asismiche Deformazione continua da Fossen, 2010 Deformazione continua ‐> bassi valori di σ n = livelli superficiali della crosta superiore faglie a basso angolo in sedimenti con elevata pressione dei fluidi 44 Geologia Strutturale Sismicità e Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Deformazione continua è favorita da‐> bassi valori di σn •livelli superficiali della crosta superiore •faglie a basso angolo in sedimenti con elevata pressione dei fluidi. Litologie porose bassa temperatura (sotto la soglia di plasticità. Le faglie sismiche producono rigetti modesti: M 6,5‐6,9 15‐20 km lunghezza rigetti di 10‐15 m. da Fossen, 2010 Le faglie tendono ad attivare solo una parte della loro superficie per volta. da Fossen, 2010 Geologia Strutturale Teoria di Anderson Distribuzione degli sforzi e Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Interpretazione secondo il criterio di Coulomb: • La superficie orizzontale della terra è una superficie libera che non trasmette lo sforzo di taglio st ed è quindi uno dei piani principali dell'ellissoide dello sforzo. Lo sforzo verticale è perciò uno sforzo principale. • Il piano di frattura contiene 2 , l'angolo f tra frattura e 1 < 45°, in genere è uguale a 30° • Si originano dei Sistemi di Faglie Coniugate con angoli diedri. • Conoscendo la giacitura delle faglie coniugate si possono determinare le direzioni degli sforzi principali. Faglia trascorrente Faglia diretta Faglia inversa da Fossen, 2010 45 Geologia Strutturale Interpretazione dinamica delle Faglie: Teoria di Anderson Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Deformazione di tipo non rotazionale (assimilabile al taglio puro) da Mercier & Vergely Geologia Strutturale Interpretazione dinamica delle Faglie: Teoria di Anderson Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Interpretazione che considera le faglie come prodotte da un modello meccanico per taglio secondo il criterio di Coulomb (t = c + tg n) •Questo modello non prevede però la formazione di Faglie dirette a basso angolo e Faglie inverse ad alto angolo. •Inoltre le rocce non sono mai omogenee, ma hanno anisotropie planari che influenzano il loro comportamento se soggette a stress. 46 Deformazione per taglio semplice (Esperimento di Riedel) Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Deformazione rotazionale (assimilabile al taglio semplice) Taglio sinistro Riproposizione dell'esperimento di Riedel, da Tchalenko, 1971. Geologia Strutturale Deformazione per taglio semplice (Esperimento di Riedel) Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Strutture nel caso di un taglio destro N.B. La faglia principale (ovv. la zona di taglio parallela ai bordi delle piastre) si forma negli stadi finali della deformazione per interlacciamento delle fratture R e P che progressivamente ruotano verso il piano di taglio. da Allmendinger 47 Deformazione per taglio semplice (Esperimento di Riedel) Geologia Strutturale R Geologia Strutturale R' P Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Faglia principale Indicatori cinematici lungo faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari (in ambito fragile) da Fossen, 2010 48 Geologia Strutturale Indicatori cinematici lungo faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari (in ambito fragile) Fibre che crescono a un piccolo angolo rispetto al piano di faglia. Punti opposti della fibra uniscono punti che prima erano adiacenti. Quando uno dei due blocchi viene rimosso le fibre sul piano di faglia hanno una geometria a gradini. Il senso di spostamento del blocco rimosso è dato dal senso di crescita delle fibre. Fratture di estensione che intersecano il piano di faglia inclinandosi in direzione del movimento del blocco rimosso (T‐fracture). Fratture di estensione ad alto angolo con il piano di faglia con la concavità rivolta in direzione del movimento del blocco rimosso. da Twiss & Moores, 1992 Geologia Strutturale Indicatori cinematici lungo faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari (in ambito fragile) da Twiss & Moores, 1992 Superfici striate (P) che non intersecano il piano di faglie talvolta associate con fratture di estensione (T) che tagliano il piano di faglia. Fratture di Riedel: R (sintetiche alla direzione del movimento) e R’ (antitetiche). Il piano di faglia è molto irregolare. Non molto comune. Il piano di faglia è completamente “striato”. Le fratture di Riedel: R e R’ individuano dei gradini senza strie orientati in direzione opposta al movimento del blocco rimosso. Talvolta lungo le fratture R si hanno delle lunule: curvature concave verso la direzione di movimento del blocco rimosso. 49 Geologia Strutturale Indicatori cinematici lungo faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari (in ambito fragile) La presenza delle tracce dei frammenti che hanno determinato le strie indica la direzione di movimento del blocco rimosso. da Twiss & Moores , 1992 Sebbene tipici di zone di taglio duttile anche nell’ambito deformativo fragile si ritrovano degli indicatori cinematici tipo “S‐C” comuni sia nelle rocce clastiche che in quelle carbonatiche. Elementi di Geologia Strutturale Curvatura di una foliazione indi‐ viduata dall’alli‐ neamento di minerali Indicatori cinematici lungo faglie (in ambito duttile) Orientazione e asimmetria di pieghe non cilindriche (sheat fold) Asimmetria delle code in Porfiro‐ clasti tipo “” Asimmetria delle code in Porfiro‐ clasti tipo “” Strutture interne in Porfiroclasti Strutture a domino (bookshelf) Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari ? Una rotazione limi‐ tata non è un indi‐ catore sufficiente! Micro‐faglie (a scala sub‐millimetrica) da Twiss & Moores , 1992 50 Elementi di Geologia Strutturale Faglie in 3 dimensioni Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari L’aspetto tridimensionale delle faglie (C.) sfugge spesso all’attenzione del geologo sia per il loro aspetto sull’affioramento ed in profilo (B.) che per la rappresentazione cartografica (A.) da Twiss & Moores , 1992 Elementi di Geologia Strutturale Faglie in 3 dimensioni Una faglia può avere una forma qualsiasi perpendicolare alla direzione di spostamento. Non è necessariamente una superficie piana! Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Se la superficie non è piana in direzione parallela alla direzione di spostamento si creano problemi di spazio con conseguente deformazione del blocco a tetto o a muro Sistema di faglie in un campo petrolifero del Mare del Nord con andamento curvo ortogonale alla direzione di spostamento e andamento piano parallelamente. da Fossen, 2010. 51 Geologia Strutturale Faglie in 3 dimensioni Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Rappresentazione tridimensionale delle relazioni tra una faglia e la superficie dislocata, utilizzato spesso nelle prospezioni minerarie. Cutoff point: intersezione tra la faglia e una superficie dislocata sin 2D, in genere un limite formazionale, o uno strato. Cutoff line: la linea di intersezione tra la faglia e una superficie dislocata in 3D. da Fossen, 2010 Elementi di Geologia Strutturale Faglie in 3 dimensioni Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Si distinguono rampe (ramp) frontali e laterali che connettono i diversi segmenti della faglia. Le rampe laterali possono essere parallele od oblique alla direzione di spostamento da Twiss & Moores , 1992 52 Geologia Strutturale Faglie in 3 dimensioni Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari da Twiss & Moores , 1992 La terminazione di una faglia è detta “Tip line” e diventa una frattura di tipo II o tipo III a secondo della sua orientazione rispetto alla direzione di spostamento Elementi di Geologia Strutturale Faglie in 3 dimensioni Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Quando una faglia termina congiungendosi con un’altra la linea di intersezione è detta Branch line da Twiss & Moores , 1992 La terminazione di una faglia avviene in genere in diverse faglie minori dette splay, che spesso formano una geometria a ventaglio (imbricate fan) 53 Elementi di Geologia Strutturale Faglie in 3 dimensioni Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Evoluzione di un sistema di faglie con formazione di rampe (strutture di collegamento). da Fossen, 2010 Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Determinazione del campo degli sforzi dalle Faglie Metodo basato sul Modello di Anderson Basato sulle relazioni tra Sforzi principali e Faglie in base al Criterio di fratturazione di Coulomb) •Riconoscimento della direzione di trasporto tettonico (strie, ecc.). •Sistemi di faglie coeve. • Angoli 40‐90°. • Senso di taglio opposto. • 2 = intersezione tra le due faglie. • 1 = bisettrice dell'angolo acuto tra le due faglie. • 3 = bisettrice dell'angolo ottuso tra le due faglie. 54 Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Determinazione del campo degli sforzi dalle Faglie Metodo basato sul Modello di Anderson (del diedro acuto) Nel caso si abbia solo una superficie di Faglia e non un diedro coniugato: •Riconoscimento della direzione di trasporto tettonico (strie, ecc.). •Sistemi di faglie coeve. • Angoli 40‐90°. • Senso di taglio opposto. • 2 = giace sul piano di faglia orientato a 90° dalla direzione di movimento. 1 = è un punto del grande cerchio con polo 2 ad un angolo rispetto alla • direzione di movimento. • 3 = è un punto del grande cerchio con polo 2 ad un angolo 90- rispetto alla direzione di movimento con direzione opposta al 1. Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Determinazione del campo degli sforzi dalle Faglie Metodo cinematico E' possibile ricostruire il campo degli sforzi anche se si conosce la giacitura di una sola faglia e la direzione di movimento ad essa associata (es. misurandone le strie), costruendo un piano di movimento perpendicolare alla faglia e che contiene la direzione di movimento (piano di movimento o piano di shear). Il σ1 e il σ3 saranno contenuti su questo piano a 90° tra loro e a 45°(*) dal polo. La posizione del σ1 dipende dal verso di movimento dell'indicatore cinematico. Regola generale: la freccia del vettore spostamento (stria) immerge sempre verso l'asse di massima estensione e nella direzione opposta all'asse di massimo raccorciamento. da Allmendinger 55 Geologia Strutturale Determinazione del campo degli sforzi dalle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari da Rowland et al., 2007 Geologia Strutturale Determinazione del campo degli sforzi dalle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari da Rowland et al., 2007 56 Geologia Strutturale Determinazione del campo degli sforzi dalle Faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Metodo grafico del diedro retto (Pegoraro, 1972) Nel caso si abbiano più faglie con cinematica differente, generate sotto lo stesso campo di sforzi. •Si costruisce su uno stereonet per ogni faglia (F) un piano ausiliare (PA), ortogonale alla faglia ed alla stria, ottenendo quindi quattro diedri retti. •Si distinguono i due diedri in compressione da quelli in estensione (partendo dal piano di faglia con la stria). • 1 e 3 giacciono in posizione qualsiasi all’interno dei diedri rispettivamente in compressione ed in estensione, come tipico nei mezzi anisotropi. •Si proiettano per molte faglie i rispettivi diedri fino a ridurre la zona in compressione e quella in distensione. •Se esiste un campo di sforzi unico che giustifica il movimento di tutta la popolazione di faglie proiettate, l’asse 1 si trova nella zona comune di compressione e viceversa per l’asse 3. •E’ importante che le zone in compressione ed in distensione siano in comune a tutti i diedri in compressione ed estensione. da Mercier & Vergely CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE A.A. 2013-2014 Corso di GEOLOGIA STRUTTURALE Docente: Antonio Funedda FRATTURE E FAGLIE - II 57 Geologia Strutturale Faglie dirette (o normali) Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari • 1 verticale • raccorciamento verticale (parallelo a 1 ) ed estensione orizzontale (parallela a 3 ) In genere non si ha inversione del principio di polarità stratigrafica, a meno che la faglia non interessi rocce già deformate. Viene considerata anche come un contatto tettonico sottrattivo, in quanto alcuni termini della successione litostratigrafica possono essere elisi dalla faglia. Geologia Strutturale Faglie dirette (o normali) Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Faglie estensionali 58 Elementi di Geologia Strutturale Faglie dirette (o normali) Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Elementi di Geologia Strutturale Faglie dirette (o normali) Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Effetto apparente di rigetto nel caso di Faglie normali Apparente ripetizione stratigrafica Apparente rigetto orizzontale sinistro Apparente rigetto orizzontale destro Apparente assenza di rigetto da Twiss & Moores , 1992 59 Elementi di Geologia Strutturale Aspetto e spostamento nelle Faglie Dirette Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari La forma delle faglie dirette sulla superficie topografica ha un andamento curvilineo, non solo per l'interferenza con la morfologia del terreno, ma anche perché le F. stesse hanno una superficie non piana La forma in profondità può cambiare, al variare dell'immersione del piano di faglia : FAGLIE LISTRICHE. In F. dirette ideali lo spostamento è parallelo alla direzione d'immersione. Se l'orientazione della F. cambia lo spostamento del blocco fagliato a tetto (considerato rigido) potrebbe non essere ovunque parallelo all'immersione. Elementi di Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari FAGLIA LISTRICA 60 Elementi di Geologia Strutturale Aspetto e spostamento nelle Faglie Dirette Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Lo spostamento può essere rotazionale o non rotazionale: se l'immersione è costante nella direzione di spostamento e la F. stessa non ruota il blocco mantiene la stessa giacitura In F. listriche la rotazione del blocco a muro (Anticlinale di "roll da Twiss & Moores , 1992 over") avviene in genere lungo un asse parallelo alla direzione della F. Se la F. cambia inclinazione nella successione a tetto si possono formare sinclinali di rampa nel caso che due segmenti della F. siano uniti da un segmento più inclinato (caso A) o anticlinali se il segmento di collegamento è meno Spostamento in F. dirette con geometria "Ramp‐flat" e deformazione caratteristica del blocco a tetto. inclinato (caso B). Elementi di Geologia Strutturale Faglie di crescita (Growth fault) Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Lo spostamento lungo la superficie della faglia avviene durante la sedimentazione. Lo spessore della successione a tetto è maggiore di quella coeva a muro. da Twiss & Moores , 1992 61 Misura della estensione associata a faglie dirette Elementi di Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari In genere è possibile stimare l’estensione analizzando la geometria della faglia Estensione => e = (l –L)/L Condizioni: 1. Orientazione uniforme 2. Estensione totale uguale alla somma dell'estensione su ogni singola faglia F. non rotazionali Per una singola faglia => L = d cos F. rotazionali Si assume in più che: a) la strato fosse inizialmente orizzontale; b) le F. abbiano in media la stessa orientazione, spaziatura e direzione di movimento. e = (ABf – ABi) / AB i => e = d/L (cos +cos –1) d/L = sen /sen => sen ( ) = sen cos + sen cos da Twiss & Moores , 1992 Estensione e = [sen ( ) / sen ] –1 Geologia Strutturale Associazione strutturale di faglie dirette Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari da Twiss & Moores , 1992 Sistemi di faglie dirette molto inclinate con senso di movimento opposto individuano blocchi (aree) sollevati (horst) o blocchi abbassati (graben). Graben di decine di km di larghezza e centinaia di km di lunghezza sono detti rift. Caratterizzano aree in estensione. 62 Geologia Strutturale Associazione strutturale di faglie dirette Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari da Fossen, 2010 Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Modello cinematico della formazione di un Graben (= descrizione dei movimenti che sono avvenuti lungo la faglia) I volumi di roccia interessati da una faglia devono essere conservati, a meno di fenomeni di dissoluzione. Con superfici di faglia non planari con il procedere dell’estensione si Anticlinale di “roll over” avrebbe lo sviluppo di vuoti, che vengono occupati da un abbassamento del tetto con pieghe (anticlinale di roll‐over) oppure con faglie. da Twiss & Moores , 1992 63 Geologia Strutturale di Scienze della Terra - Cagliari Modello cinematico della formazione di un Dipartimento Graben (= descrizione dei movimenti che sono avvenuti lungo la faglia) La rotazione lungo una faglia listrica è accomodata da faglie sintetiche I vuoti creati lungo il contatto di scollamento basale (detachment) possono essere chiusi da faglie antitetiche Un altro modello prevede altre faglie listriche radicate nel contatto di scollamento basale. L’inclinazione degli strati aumenta allontanandosi dalla faglia principale nella direzione dello scorrimento da Twiss & Moores , 1992 I vuoti triangolari (gap) esistono perché ammettiamo un comportamento rigido! Elementi di Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Estensione alla scala litosferica Durante lo sviluppo di una faglia normale due punti sui due lembi della faglia vengono progressivamente allontanati nella direzione dello scorrimento. Questo fatto però comporta che da qualche parte nel blocco a tetto vi sia una zona in compressione che compensi l’estensione o in alternativa che anche il blocco al di sotto del contatto tettonico basale (detachment) si possa estendere da Twiss & Moores , 1992 64 Geologia Strutturale Associazione strutturale di faglie dirette Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Metamorphic core complex da Fossen, 2010 Geologia Strutturale Associazione strutturale di faglie dirette Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Estensione sin‐orogenica e collasso orogenico da Fossen, 2010 65 Geologia Strutturale Associazione strutturale di faglie dirette Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Collasso gravitativo da Fossen, 2010 Elementi di Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Estensione alla scala litosferica Modello per taglio puro L’estensione nella crosta al di sotto del limite fragile‐duttile avviene per deformazione duttile Modello per taglio semplice Modello di Wernicke & Burchfield L’estensione nella crosta al di sotto del limite fragile‐duttile avviene per deformazione duttile e la faglia termina alla base della litosfera. Il contatto basale è marcato da una fascia milonitica molto ampia. L’immersione delle faglie dirette è in genere sintetica da Twiss & Moores , 1992 66 Elementi di Geologia Strutturale Faglie inverse Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Raccorciamento orizzontale porta a faglie inverse e sovrascorrimenti (è solo differente l’inclinazione). Inclinazione Faglie inverse > 30° Sovrascorrimenti (Thrust) < 30° Rapporti di sovrapposizione lungo una faglia inversa da Twiss & Moores , 1992 Elementi di Geologia Strutturale Faglie inverse Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari 67 Elementi di Geologia Strutturale Faglie inverse Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Elementi di Geologia Strutturale Faglie inverse Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Effetto apparente di rigetto nel caso di Faglie inverse Raddoppio tettonico Apparente "sottrazione" stratigrafica Apparente rigetto orizzontale sinistro Apparente rigetto orizzontale destro da Twiss & Moores , 1992 68 Faglie inverse Elementi di Geologia Strutturale Casi particolari Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Non viene rispettata la regola: vecchio su giovane! da Allmendinger Elementi di Geologia Strutturale Rapporti tra pieghe e faglie inverse Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari A. La deformazione non è più accomodabile dalla piega e una F. inversa taglia il fianco più inclinato o rovesciato B. Piega formata per propagazione della F.inversa (Fault‐propagation fold) C. Faglia inversa che si genera da una piega per assottigliamento e lacerazione del fianco rovescio (Piega‐Faglia). da Twiss & Moores , 1992 69 Elementi di Geologia Strutturale Contesto geodinamico Faglie inverse Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Tipo andino: sovrascorrimenti antitetici (= vergenti verso il retropaese) da Allmendinger Tipo himalayano: sovrascorrimenti sintetici (= vergenti verso l'avanpaese) da Allmendinger Elementi di Geologia Strutturale Terminologia Sistemi di sovrascorrimenti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Décollement – sovrascorrimento basale, generalmente sovrappone rocce indeformate su un basamento precedentemente deformato. Thick‐skinned – Generalmente intesa quando nei sovrascorrimenti viene coinvolto anche il basamento (tettonica di zoccolo). Thin‐skinned – Generalmente intesa quando nei sovrascorrimenti viene coinvolto solo copertura (tettonica di copertura). Alloctono – un volume di roccia che è stato spostato dalla sua area di formazione (bacino o altro) originale. Autoctono – un volume di roccia che non è stato spostato rispetto alla sua area di formazione originale. Parautoctono ‐ un volume di roccia che è stato spostato dalla sua area di formazione in quantità molto minore rispetto alle rocce circostanti. Klippe – blocco isolato di rocce che testimonia l'estensione di una falda a scala maggiore, per cause erosive o legate ad una tettonica successiva. Finestra tettonica – area interna ad un'unità alloctona dove affiora l'unità autoctona sottostante il sovrascorrimento. da Twiss & Moores , 1992 70 Sistemi di sovrascorrimenti Elementi di Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Regole principali sulla geometria a "Ramp‐flat" (Dahlstrom, 1969;1970) Concetti base I sovrascorrimenti: 1) tendono a interessare i terreni più recenti nella direzione di trasporto tettonico. 2) sono paralleli alla stratificazione nei livelli incompetenti e attraversano quelli competenti. 3) sono sempre più recenti procedendo verso la direzione di trasporto tettonico. Queste regole si basano sull'assunto che i sovrascorrimenti interessino una successione sedimentaria sub‐ orizzontale e indeformata. Elementi di Geologia Strutturale Sistemi di sovrascorrimenti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Il raccorciamento porta progressivamente allo sviluppo di una serie di sovrascorrimenti in sequenza che possono aver due versi di propagazione 1. Verso la zona esterna (non deformata), ed è il caso più comune 2. Verso la zona interna, più raro 71 Geologia Strutturale Sistemi di sovrascorrimenti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari zona interna zona esterna Esempio di sovrascorrimenti che si propagano verso la zona esterna da Twiss & Moores , 1992 I sovrascorrimenti interessano la successione a muro propagandosi verso la zona esterna. I duplex sono prodotti per progressivo avanzamento del sovrascorrimento di base (floor thrust) verso il muro ed inglobandone frammenti come scaglie (horse) nel tetto (hanging wall). La quantità di spostamento della scaglia che sovrascorre oltre la sua rampa frontale influenza la geometria del sovrascorrimento di tetto e quindi del sistema. Geologia Strutturale Sistemi di sovrascorrimenti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Esempio di sovrascorrimenti che si propagano verso la zona esterna Antiformal stack: Il piegamento è successivo alla formazione di thrust, si hanno se lo spostamento porta il tip di ogni scaglia oltre il punto dove emergerà la rampa successiva. da Twiss & Moores , 1992 Hinterland dipping duplex: si hanno se il rigetto è relativamente piccolo, rispetto alla lunghezza della rampa. Se è minore o maggiore il sovrascorrimento di tetto avrà una struttura irregolare. da Twiss & Moores , 1992 72 Geologia Strutturale Sistemi di sovrascorrimenti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Esempio di sovrascorrimenti che si propagano verso la zona esterna da Twiss & Moores , 1992 Foreland dipping duplex: si hanno se lo spostamento è ancora maggiore, e solo la parte più arretrata della scaglia più recente sovrasta il fronte della scaglia in formazione Geologia Strutturale Sistemi di sovrascorrimenti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Pieghe legate ai sovrascorrimenti Spesso ai sovrascorrimenti sono associati pieghe asimmetriche con un fianco sub‐verticale o addirittura rovesciato Spiegazioni proposte dai diversi autori possono essere sintetizzate come segue (Suppe & Medwedeff, 1990): 1) 2) 3) Si formano prima le pieghe BREAK‐THRUST MODEL Si formano prima i sovrascorrimenti FAULT‐BEND FOLDING Sovrascorrimenti e pieghe si formano contemporaneamente FAULT‐PROPAGATION FOLDING BREAK‐THRUST 73 Geologia Strutturale Sistemi di sovrascorrimenti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Pieghe legate ai sovrascorrimenti da Allmendinger Geologia Strutturale Sistemi di sovrascorrimenti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Pieghe legate ai sovrascorrimenti ‐ differenze Generalmente ammettono una profondità del sovrascorrimento di base minore rispetto alle Fault‐ propagation folds. Non giustificano anticlinali e sinclinali a muro con fianchi rovesciati. Interpretazione preferibile per aree dove le strutture si possono estendere a gran profondità, dove il raccorciamento è relativamente piccolo e non si può trasferire in strutture adiacenti. La profondità del sovrascorrimento basale (décollement) dipende dal grado di disarmonia delle pieghe alla base. da Allmendinger 74 Published in "Bulletin de la Société Géologique de France" 179(3): 297‐314, 2008" Geologia Strutturale Relazioni tra pieghe e faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari (fault-bend e fault-propagation folding) Analisi cinematica e geometrica Per l'interpretazione geometrica di sistemi di thrust e pieghe correlate possono essere fatte alcune assunzioni: •Non esistono vuoti come risultato del movimento lungo la faglia. •Il passaggio tra la rampa ed il piano (flat) è netto. •Lo spessore ortogonale degli strati nel blocco deformato è costante. •La lunghezza degli strati nel blocco deformato è conservata. •Gli strati che non vengono "coinvolti" nel piegamento non si deformano. Inoltre: •Il piegamento avviene per flexural slip (piegamento per taglio concentrico). •Le pieghe hanno una geometria tipo kink (pieghe coniugate) e sono di tipo simile (classe 2). 75 Geologia Strutturale Relazioni tra pieghe e faglie Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Analisi cinematica di Fault‐bend fold da Twiss & Moores, 1992, mod. da Suppe, 1983 Le linee tratteggiate indicano la giacitura se gli strati non fossero deformati = angolo di piegamento della faglia (tra ramp e flat); = angolo di cut-off iniziale; = angolo di cut-off finale; = angolo di interlembo, bisecato dal piano assiale; 180 = angolo di piegamento; La relazione tra questi parametri permette di ricavare la seguente relazione: tg Se il piano è orizzontale e quindi: sen0,5 sen sen cos0,5 sen sen sen0,5 Relazioni tra pieghe e faglie Sviluppo di una fault‐bend fold con un'unica rampa Con il primo incremento di spostamento lungo la faglia si formano due pieghe tipo kink (coniugate) in prossimità del passaggio tra la rampa ed il piano (A'‐A e B'‐B). I piani assiali A' e B' sono fissi nei punti X' e Y' rispetto al tetto (HW) e si spostano con il procedere della deformazione. I piani assiali A e B sono fissi rispetto al muro (FW) nei punti X e Y, perciò al procedere della deformazione il blocco a tetto migra attraverso questi piani assiali e la zona deformata delle pieghe coniugate aumenta. Quando il punto Y' a tetto, a cui è attaccato il piano assiale B', raggiunge il punto X nella parte più alta della rampa, la piega raggiunge la sua ampiezza massima, il piano assiale B' diventa fisso al punto X e il piano assiale A diventa fisso al punto Y' a tetto. Geologia Strutturale tg tg sen 2 cos Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari (da Woodward et al., 1986) L'ulteriore spostamento lungo al faglia comporta che i piani assiali A e A' sono ora fissi rispetto al tetto (HW) e si muovono con esso, mentre i piani assiali B e B' sono ora fissi sono ora fissi rispetto al muro (FW) nei punti dove la rampa passa al piano. Il materiale è sottoposto a deformazione per taglio quando attraversa il piano assiale B'. 76 Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Relazioni tra pieghe e faglie Quando la faglia ruota verso l'alto dalla Sviluppo di una fault‐propagation fold con un'unica zona piana originando una rampa, si rampa formano una coppia di pieghe coniugate con piani assiali A'‐A e B'‐B. Il piano assiale (p.a.) A' termina all'estremità della faglia, ma non è parallelo alla rampa, perciò si sposta con la propagazione della faglia stessa. Lo spostamento viene accomodato dall'allungamento del fianco della piega coniugata (distanza tra A e A'). Il p.a. B rimane ancorato al muro (FW) nel punto di passaggio tra il piano e la rampa e quindi il materiale migra attraversando B. Il p.a. B' interseca il p.a. A nello stello livello in cui si blocca la faglia. Al di sotto di questo livello il piegamento è completato e ogni ulteriore deformazione è assorbita dallo spostamento lungo la rampa. I p.a. A e B' si (da Woodward et al., 1986) muovono attraverso il materiale man mano che la faglia si propaga, ma il p.a. formato dalla loro unione, rimane fisso al tetto (HW) e si sposta con esso. Quando il piegamento risulta impossibile, la faglia si può propagare tra A e A'. Se taglia A' a muro si può formare una sinclinale chiusa, talvolta confusa per una "piega di trascinamento" (drag fold). Geologia Strutturale Sistemi di sovrascorrimenti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Geometria di sviluppo e cinematica nel retropaese: Ipotesi A: lo spostamento nella zona di thrust e pieghe è compensato da una zona di estensione con faglie listriche dirette Ipotesi B: Il basamento di deforma non solo per sovrascorrimenti ma anche per deformazione duttile. La zona di thrust e pieghe è dovuta al collasso del cuneo orogenico nella zona assiale della catena. Il thrust basale si immrge in una “zona di radice” (root zone) Ipotesi C: Il raccorciamento e la compressione sono legati alla subduzione che costituirebbe il thrust basale da Twiss & Moores , 1992 77 Geologia Strutturale Misura dello spostamento lungo un sovrascorrimento Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Direzione e senso dello spostamento: •In genere è perpendicolare alla direzione dei sovrascorrimenti (se l’entità dello spostamento è costante). •I sovrascorrimenti tagliano la successione stratigrafica verso i terreni più giovani. •La direzione è determinabile dalle finestre tettoniche e dai klippe. da Twiss & Moores , 1992 Geologia Strutturale Misura dello spostamento lungo un sovrascorrimento Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Misura del raccorciamento in una Faglia inversa o sovrascorrimento da Twiss & Moores , 1992 Nel caso di una singola faglia il raccorciamento L è legato al rigetto d e all'inclinazione della faglia. 78 Geologia Strutturale Misura dello spostamento lungo un sovrascorrimento Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari SCHEMA TETTONICO E PROFILO SCHEMATICO DEL BASAMENTO ERCINICO DELLA SARDEGNA SE da Carmignani et al., 2001 Geologia Strutturale Sovrascorrimenti in panorama, in carta ed in profilo Sovrascorrimento di Orbai (Sulcis settentrionale) Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari da Funedda et al., in stampa 79 Faglie trascorrenti Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari 1 e 2 orizzontale, 3 verticale (direzione di non deformazione nel modello dinamico di Anderson) Vengono definite destre o sinistre a seconda della direzione di movimento del blocco opposto a quello dove è posizionato l'osservatore (è una definizione non ambigua, qualsiasi blocco si prenda in considerazione) Effetto apparente di rigetto nel caso di Faglie trascorrenti Il punto di osservazione per meglio determinarle è perpendicolarmente al vettore di spostamento e quindi dall'alto. da Twiss & Moores , 1992 Faglie trascorrenti Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Un problema di nomenclatura internazionale Tettonica trascorrente = Strike‐slip tectonics Strike‐slip => comprende le categorie delle: Transform faults e Transcurrent faults => due diversi contesti geodinamici. TANSFORM FAULT = F. Trasformi s. l.: delimitano i margini di placche litosferiche (margini di tipo differente rispetto a quelli convergenti e divergenti, definizione di Tuzo Wilson , 1960). TRANSCURRENT FAULT = F. Trascorrenti: interessano soprattutto la crosta. Il termine wrench è spesso usato come sinonimo di strike slip, ma in realtà è nato come indicativo di faglie che interessano sia un basamento cristallino che la copertura sedimentaria (sensu Wilcox et al., 1973). 80 Faglie trascorrenti Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Diversi contesti geodinamici da Sylvester, 1988 Alcune faglie costituiscono un margine di placca anche in contesto litosferico continentale: è il caso di: •Faglia di San Andreas (California), •Alpin Fault (Nuova Zelanda), •Faglia Nord Anatolica (Turchia). Faglie tipicamente intra‐continentali (all'interno di una placca) sono: •Faglia dell'Altyn Tahg (Tibet), •Linea Insubrica (Alpi italo‐svizzere), •Garlock Fault (Nevada), •Faglia delle Cévennes (Francia) •Faglia di Nuoro (Sardegna) Faglie trasformi Geologia Strutturale F. Trasformi s.l. (margini di placca) Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari F. Trasformi s.s. (dislocano le dorsali oceaniche) Le differenze tra F. Trascorrenti e F. Trasformi: •geometrica: la posizione dei punti finali (tip point); •cinematica: come varia il rigetto rispetto da Allmendinger la lunghezza; •temporale: come evolve la faglia nel tempo. F. trascorrente F. trasforme Geometrica: una F. trasforme nelle sue terminazioni incontra altre strutture, compressive o estensionali ( ad es. margini divergenti). da Fossen, 2010 81 Faglie trascorrenti Geologia Strutturale Rigetto lungo una faglia trasforme: può essere superiore alla sua lunghezza Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Sviluppo di una faglia trascorrente: Rigetto lungo una faglia trascorrente: diminuisce dai tratti più vecchi a quelli più giovani da Van Der Pluijm & Marshah, 2004 Geologia Strutturale Faglie trascorrenti minori Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari • Tear Fault (es. Regione del Giura‐ Svizzera) in genere sono ortogonali all’orientazione della catena e accomodano la differente dislocazione nelle falde di ricoprimento. da Fossen, 2010 da Twiss & Moores , 1992 da Fossen, 2010 •Faglie di Trasferimento trasferiscono il movimento da una struttura all'altra, sia essa una piega o una faglia, o un sistema di faglie 82 Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Caratteristiche principali delle Faglie trascorrenti •1) Direzione di spostamento orizzontale dominante •2) Giacitura in genere subverticale •3) Grande continuità di evidenze topografiche •4) Presenza di numerose elementi strutturali legati ad una fascia di trascorrenza (esperimento di Riedel) •5) Contemporaneità di strutture distensive ed compressive •6) Disposizione “en echelon” delle strutture associate •7) Concentrazione in una zona ristretta della deformazione Geologia Strutturale Faglie trascorrenti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Caratteristiche principali •2) Giacitura in genere subverticale da Harding, 1985 83 Geologia Strutturale Caratteristiche principali Faglie trascorrenti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari •3) Grande continuità di evidenze topografiche da Sylvester, 1988 Geologia Strutturale Faglie trascorrenti Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Caratteristiche principali Fratture R e R’ •4) Presenza di numerose elementi strutturali legati ad una fascia di trascorrenza (esperimento di Riedel) Pieghe Faglie normali da Allmendinger Faglie inverse Tutte le strutture insieme da Sylvester, 1988 •5) Contemporaneità di strutture distensive e compressive •6) Disposizione “en echelon” delle strutture associate 84 Faglie trascorrenti Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Caratteristiche principali da Fossen, 2010 Faglie trascorrenti Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Caratteristiche principali •6) Formazione di pieghe disposte “en echelon” Zona trascorrente destra Zona trascorrente sinistra Generalmente mostrano una rotazione verso la zona di taglio principale con il progredire della deformazione. Nelle fasi finali tendono a essere distrutte dalle strutture fragili. da Sylvester, 1988 85 Faglie trascorrenti Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Caratteristiche principali •6) Disposizione “en echelon” delle strutture associate Faglie trascorrenti Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Caratteristiche principali •7) Concentrazione in una zona ristretta della deformazione Si ha un fenomeno di concentrazione della deformazione lungo al Faglia principale per progressivo indebolimento della zona dove si sviluppano le fratture e le pieghe durante gli stadi iniziali della trascorrenza 86 Geologia Strutturale Transpressioni e transtensioni Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Si verificano quando al movimento trascorrente si aggiunge una componente convergente o divergente dovuta a: •variazioni del contesto geodinamico (es.:convergenza obliqua tra le placche); •variazioni locali dell’orientazione della faglia (curvature: restraining e releasing) Regime transtensivo prevalenza di strutture estensionali In sezione verticale: strutture a fiore negative Regime transpressivo prevalenza di strutture compressive In sezione verticale: strutture a fiore positive da Twiss & Moores , 1992 Geologia Strutturale Transpressioni e transtensioni Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari da Fossen, 2011 87 Geologia Strutturale Transpressioni e transtensioni Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari da Fossen, 2010 Elementi di Geologia Strutturale Bacini Transtensivi Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari •Elevato spessore dei sedimenti per migrazione dei depocentri in direzione opposta allo spostamento della faglia verso l'ara sorgente (non misurato quindi sulla verticale al centro del bacino, ma misurato come nel disegno a fianco). Vista perpendicolare alla faglia (Ridge Basin, Nevada) da Crowell, 1982 88 Elementi di Geologia Strutturale Bacini Transtensivi Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari •Rapporto elevato tra lunghezza e larghezza (almeno 3:1 nei bacini giovani). da Hempton & Dunne, 1984 Bacino di Erzincan, Turchia, lungo la faglia Nord‐ Anatolica •Sedimentazione influenzata dai margini di faglia attivi ai bordi e di ambiente lacustre o poco profondo al centro. •Facies sedimentarie disposte in facies allungate secondo la direzione di trascorrenza. •Presenza di numerose discordanze •Presenza di attività magmatica Elementi di Geologia Strutturale Bacini Transtensivi Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Un esempio in Sardegna: Bacino transtensivo di Chilivani‐Berchidda 89 Elementi di Geologia Strutturale Bacini Transtensivi Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Un esempio in Sardegna: Bacino transtensivo di Chilivani‐Berchidda Rappresentazione schematica in 3D del Bacino di Chilivani‐Berchidda (da Oggiano et al., 1995) A) Transtensione (secondo Sanderson & Marchini, 1984); B) Schema strutturale della struttura transtensiva terziaria del Bacino C.B. Elementi di Geologia Strutturale Transpressioni Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Un esempio in Sardegna: Transpressione Terziaria del Monte Albo 90 Elementi di Geologia Strutturale Transpressioni Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Un esempio in Sardegna: Transpressione Terziaria del Monte Albo 2 1 da Carmignani et al., 1992, Elementi di Geologia Strutturale 1) Carta geologico‐strutturale schematica del M. Albo. 2) Schema sinottico: A) Trascorrenza pura; B) Transpressione; C) Schema strutturale e modello della struttura transpressiva del M. Albo Transpressioni Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Un esempio in Sardegna: Transpressione Terziaria del Monte Albo da Carmignani et al., 1992, 91 Esempi di aree soggette a tettonica trascorrente Elementi di Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Bassa California: Faglia di San Andreas e zona di “restraining” lungo la curvatura sinistra (“left bending”). Esempi di aree soggette a tettonica trascorrente Elementi di Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Medio‐oriente : Faglia trascorrenti peri‐arabiche. Tettonica di estrusione del blocco anatolico a causa del movimento verso N della placca arabica. 92 Esempi di aree soggette a tettonica trascorrente Elementi di Geologia Strutturale Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Catena Himalayana: “escape tectonics” del blocco tibetano a causa della “indentazione” verso N della placca indiana. da Fossen, 2010 Elementi di Geologia Strutturale Tettonica trascorrente Dipartimento di Scienze della Terra - Cagliari Modellizzazione in laboratorio della tettonica di “indentazione”. a, b e c: senza aree oceaniche libere. d, e e f: con area oceanica libera e conseguente “escape tectonics” , 1992 da Tapponnier, 1977 93
