.
A
p.
6. Stratigrafia e tettonica
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
S.
○
i
Di cosa parleremo
se
li
br
Le rocce che costituiscono la crosta terrestre portano scritta al loro interno
la storia della regione in cui si trovano. La stratigrafia e la tettonica forniscono le chiavi di lettura di questa storia e attraverso questi strumenti è
possibile risalire al tipo di ambiente presente in una certa regione in epoche
passate.
1) La stratigrafia e i principi di Stenone
C
103
6. Stratigrafia e tettonica
op
yr
ig
ht
©
Es
La crosta terrestre appare costituita da un insieme di corpi rocciosi
dotati di caratteristiche litologiche diverse. Viene definita formazione
geologica un corpo roccioso con caratteristiche litologiche uniformi e
ben distinguibili da quelle delle formazioni con cui si trova a contatto.
Queste caratteristiche sono indicative di un ben definito ambiente di
formazione e la presenza in una stessa regione di formazioni di natura
diversa testimonia l’avvicendamento in quella regione di condizioni
ambientali differenti.
La stratigrafia si occupa di stabilire l’ordine di formazione dei diversi
corpi rocciosi effettuandone una datazione relativa e in tal modo può
giungere a ricostruire la storia di una certa regione del pianeta. A
seconda della natura della roccia, si distinguono formazioni ignee,
metamorfiche, o sedimentarie. Le formazioni sedimentarie, in particolare, possono presentarsi come ammassi unici oppure suddivise in
strati, ognuno dei quali riconducibile a un preciso ambiente di formazione e separato dagli altri da piani di stratificazione.
L’insieme delle caratteristiche litologiche e paleontologiche (cioè relative ai resti fossili eventualmente presenti) di una formazione si indica
col termine facies e per le formazioni sedimentarie se ne distinguono
tre tipologie fondamentali: continentali, di transizione e marine.
.
A
p.
br
i
S.
Nell’ambito delle facies continentali, caratteristiche delle formazioni
che si originano in ambiente subaereo, si distinguono, a loro volta,
facies moreniche (ammassi detritici lasciati dai ghiacciai), fluviali e
alluvionali, desertiche.
Le facies di transizione sono tipiche di zone di passaggio tra il mare
e le terre emerse e tra queste vi sono facies palustri, lagunari, di
estuario e di delta.
Tra le facies marine, infine, si distinguono quelle litorali, nefritiche
(tipiche del mare aperto) e pelagiche (caratteristiche dell’oceano).
se
li
Potendo effettuare una datazione relativa delle formazioni geologiche,
si può ricostruire, di fatto, la storia della regione in cui si trovano. A
tale scopo sono indispensabili i principi della stratigrafia che forniscono le regole attraverso le quali leggere la storia scritta nelle formazioni
rocciose. Alcuni di essi furono enunciati nel corso del Seicento dal
naturalista danese Niccolò Stenone (1638-1686), al quale si devono:
ht
©
Es
— il principio di orizzontalità originaria, il quale, deducibile dall’osservazione di processi di sedimentazione in atto, afferma che i
sedimenti si accumulano in strati più o meno orizzontali. Quindi,
se una formazione mostra strati con giacitura diversa da quella
orizzontale, evidentemente deve aver subito uno spostamento in
un tempo successivo alla sua formazione;
— il principio di sovrapposizione stratigrafica, secondo il quale in una formazione sedimentaria ogni strato è più recente di
quelli sottostanti e più antico di quelli soprastanti.
C
yr
op
6. Stratigrafia e tettonica
ig
Si deve, invece, al geologo scozzese Charles Lyell (1797-1875) l’elaborazione del principio di intersezione, secondo il quale un evento, come un’intrusione di magma, una faglia o una discordanza angolare, che interrompe una formazione rocciosa tagliandola trasversalmente è necessariamente più giovane di questa.
Attraverso l’analisi degli strati che compongono una formazione rocciosa si può mettere in evidenza come una certa regione sia stata più
volte sommersa dal mare. Il ritiro del mare da un’area sommersa è
detto regressione e avviene frequentemente in seguito al solleva-
104
.
A
p.
Sollevamento e
deformazione, con
conseguente esposizione
all’erosione
Spianamento e
formazione di
una superficie
di erosione
Subsidenza e deposizione
di nuovi sedimenti sulla
superficie di erosione
ht
©
Accumulo di sedimenti
sotto il livello del mare
Es
se
li
br
i
S.
mento della regione; la regressione può essere di piccola o grande
entità e può durare per un lasso di tempo ampiamente variabile. Viceversa, si dice ingressione l’avanzata del mare su un’area emersa.
Entrambi i processi lasciano segni vistosi nelle formazioni rocciose, sia
per la diversità degli ambienti di formazione riscontrabile nei vari strati, sia perché i movimenti crostali sono spesso accompagnati da un
cambiamento nella giacitura delle rocce e quindi da una deviazione
dall’orizzontalità degli strati. Può avvenire, infatti, che la regressione
del mare dovuta al sollevamento della regione porti allo scoperto i
sedimenti marini. Questi subiscono erosione durante il periodo di
emersione e la successiva ingressione del mare determina la ripresa
della deposizione sedimentaria. Se nel sollevamento gli strati più antichi subiscono una deformazione o modificano la loro giacitura, tra
questi jwb elli di nuova formazione si osserva una discordanza angolare, ossia una diversa orientazione degli strati di sedimento, accompagnata da una lacuna di sedimentazione, dovuta all’erosione e
alla mancata deposizione di sedimenti in tutto il periodo di emersione
della terra (fig. 1).
SOLLEVAMENTO
SUBSIDENZA
Discontinuità angolare
C
op
Se invece il sollevamento della regione avviene lungo la verticale, senza alterare l’orizzontalità degli strati, si osserva solo una lacuna di sedimentazione, documentata dall’irregolarità della superficie di confine
tra i sedimenti più antichi, sottoposti all’erosione, e quelli più recenti.
In questo caso si parla di paraconcordanza (fig. 2).
105
6. Stratigrafia e tettonica
Fig. 1
yr
ig
COMPRESSIONE
.
A
p.
Sollevamento della regione Scomparsa dello strato D Subsidenza ed ingressione
ed esposizione all’erosione ed incisione dello strato C del mare con deposizione
di sedimenti sulla superficie di erosione
i
S.
Sedimentazione degli strati A,
B, C, D sotto il livello del mare
SUBSIDENZA
Paraconcordanza
li
Fig. 2
br
SOLLEVAMENTO
se
2) Elementi di meccanica delle rocce
C
yr
op
6. Stratigrafia e tettonica
ig
ht
©
Es
Oltre a documentare l’esistenza di ben definiti ambienti di formazione,
i corpi rocciosi testimoniano la presenza di forze agenti all’interno del
nostro pianeta di entità tale da provocare la deformazione e lo spostamento di grandi masse. Infatti, gli strati di sedimenti che, in base ai
principi di stratigrafia, dovrebbero presentarsi orizzontalmente, spesso
risultano disposti obliquamente o verticalmente, oppure evidenziano
vistose deformazioni, o addirittura, in alcuni casi, sono spezzati e le
due parti appaiono spostate una rispetto all’altra. La risposta delle rocce alle sollecitazioni subite dipende da numerosi fattori, fra i quali
fondamentali sono la natura della roccia e le condizioni di pressione e
temperatura a cui essa è sottoposta.
Il comportamento di un corpo elastico ideale è descritto dalla legge di
Hooke, in base alla quale la deformazione subita da un corpo è direttamente proporzionale alla forza che la determina e, cessata la sollecitazione, questo riacquista la forma iniziale. I solidi reali, come mostrato in fig. 3, obbediscono alla legge di Hooke solo in un campo limitato
della forza applicata, mentre, superato un certo valore, detto limite di
elasticità, vengono permanentemente deformati: in questo caso il
comportamento del corpo è detto plastico.
106
.
A
p.
S.
i
br
li
se
Fig. 3
C
6. Stratigrafia e tettonica
op
yr
ig
ht
©
Es
Aumentando ulteriormente l’entità della sollecitazione, il corpo si rompe ed evidenzia un nuovo limite, detto carico di rottura. I corpi reali
dotati di un limite di elasticità molto elevato sono detti elastici, corpi
che mostrano un basso limite di elasticità e un ampio intervallo di
plasticità vengono denominati plastici, mentre corpi che si rompono
prima di evidenziare un limite di elasticità si dicono fragili.
Le rocce rispondono alle sollecitazioni in modo diverso a seconda
delle condizioni a cui sono sottoposte: in fig. 4 è mostrato il comportamento di una roccia al variare della pressione, della temperatura e
del grado di umidità.
Fig. 4
107
.
A
p.
se
li
br
i
S.
Si osserva che al crescere della pressione l’intervallo di plasticità aumenta: ciò lascia supporre che in profondità nella crosta terrestre, dove
sono sottoposte ad un’elevata pressione litostatica, le rocce possano
subire deformazioni di maggiore entità. Analogamente, la presenza di
fluidi e l’aumento della temperatura diminuiscono il limite di elasticità
e favoriscono il comportamento plastico.
Anche la velocità della sollecitazione è un parametro di grande importanza: infatti, una forza modesta, anche notevolmente inferiore al
limite di elasticità, se applicata per lunghi periodi può determinare
deformazioni permanenti. Ciò giustifica l’osservazione di vistose deformazioni in rocce dal comportamento notoriamente rigido.
3) La tettonica
C
yr
op
6. Stratigrafia e tettonica
ig
ht
©
Es
Col termine «tettonica» si indica la branca della geologia che studia sia
i fenomeni di trasporto, che comportano lo spostamento di grandi
blocchi di roccia per lunghe distanze, sia i fenomeni di deformazione, come i vistosi corrugamenti o le modificazioni di giacitura spesso
osservabili nelle rocce superficiali.
In base a quanto detto riguardo al comportamento delle rocce, appare
evidente che le forze agenti all’interno del pianeta sono in grado di
determinare effetti molto diversi: ad elevate profondità nella crosta
terrestre, sotto l’azione di alte temperature e di forti pressioni litostatiche, le rocce possono subire notevoli deformazioni e successivamente
può verificarsi l’affioramento di corpi rocciosi vistosamente deformati
per effetto del sollevamento e dell’erosione. Più in superficie, a temperature e pressioni di carico inferiori, le rocce mostrano più frequentemente un comportamento rigido, deformandosi per rottura. Quando
due settori contigui di crosta vengono sollecitati in modo differenziale
oppure rispondono diversamente alla stessa sollecitazione, tra i due
può verificarsi una rottura; se la frattura determina lo spostamento di
un lembo di crosta rispetto all’altro allora si genera una faglia. La
superficie di separazione dei due settori è denominata piano di faglia
e l’entità dello spostamento lungo il piano di faglia è detto rigetto.
108
.
A
p.
se
li
br
i
S.
Le faglie vengono distinte in base allo spostamento subìto dai due
settori di crosta rispetto al piano di faglia (fig. 5): se questi tendono ad
allontanarsi la faglia si dice diretta ed è il risultato di una tettonica
distensiva, mentre se tendono ad avvicinarsi la faglia è detta inversa
ed è frutto di una tettonica compressiva. Infine, se i due settori si
spostano orizzontalmente rispetto al piano di faglia, questa è detta
trascorrente.
Fig. 5 - Tipi di faglie.
Fig. 6 - Successione di fosse tettoniche.
C
op
Rocce tenere, come le argille, o rocce molto stratificate possono mostrare
già in superficie un comportamento sufficientemente plastico da subire
deformazioni in seguito all’azione di forze compressive. Nella maggior
parte dei casi queste si presentano come successioni di pieghe, dette
109
6. Stratigrafia e tettonica
yr
ig
ht
©
Es
Le faglie si trovano spesso associate in fasci paralleli e lo scivolamento
dei settori di crosta uno rispetto all’altro genera una sorta di gradinata.
Quando più fasci si trovano affiancati il settore di crosta interposto
risulta sprofondato: ne deriva una depressione denominata fossa tettonica o rift valley. Spesso più fosse tettoniche si presentano affiancate, dando origine ad una successione di fosse e pilastri (fig. 6).
.
A
p.
se
li
br
i
S.
sinclinali e anticlinali (fig. 7). I sinclinali sono pieghe conformate ad arco
concavo, in cui gli strati interni sono di più recente formazione rispetto a
quelli esterni; viceversa, gli anticlinali sono pieghe ad arco convesso, in
cui gli strati più antichi si trovano all’interno di quelli più recenti.
Fig. 7 - Sinclinali e anticlinali.
C
yr
op
6. Stratigrafia e tettonica
ig
ht
©
Es
Le pieghe hanno sempre direzione ortogonale alla forza che le determina e possono avere ampiezze variabili da poche decine fino a migliaia di metri. Il persistere delle forze di compressione può determinare il rovesciamento di una piega su un pacco litoide contiguo o
l’accavallamento di una piega sull’altra.
Quando un fenomeno analogo ha luogo in corrispondenza di una
faglia inversa si assiste ad un sovrascorrimento, ossia alla sovrapposizione di un settore di crosta sull’altro. Una serie di strutture di sovrascorrimento danno origine a una struttura a falde (fig. 8).
110
Fig. 8 - Struttura a falde.
.
A
p.
li
br
i
S.
In alcuni casi i sovrascorrimenti possono assumere proporzioni regionali, tanto da condurre i terreni sovrascorsi in ambienti totalmente
diversi da quelli di formazione; per questo i terreni sovrascorsi vengono indicati come alloctoni, mentre i sottostanti sono detti autoctoni.
Simili fenomeni possono essere messi in evidenza qualora sia possibile osservare la successione verticale degli strati fino ad una profondità
sufficiente, come nel caso di valli che permettano l’osservazione degli
strati sottostanti a quelli sovrascorsi; in questi casi si osservano strati
più antichi al di sotto di strati più recenti.
se
4) Il ciclo geologico
C
op
6. Stratigrafia e tettonica
yr
ig
ht
©
Es
Le rocce più antiche della crosta terrestre risalgono a circa quattro
miliardi di anni fa e documentano la storia del nostro pianeta in quel
lasso di tempo. Attraverso lo studio della successione verticale degli
strati di roccia è possibile distinguere diverse formazioni geologiche e
ricostruirne la successione temporale, risalendo ai rispettivi ambienti
di formazione e alla storia geologica di una certa regione. Tali successioni, dette serie stratigrafiche, evidenziano il ripetersi ciclico di eventi
quali la formazione di rocce, la loro deformazione a causa di movimenti crostali, l’erosione delle strutture generate dalla deformazione e,
successivamente, la formazione di nuove rocce sulle superfici erose.
Questi cicli successivi sembrano aver scandito ovunque l’evoluzione
del nostro pianeta. Proprio sulla base di queste osservazioni, James
Hutton (1726-1789), considerato uno dei padri fondatori della geologia moderna, introdusse l’idea dell’esistenza di un ciclo geologico
che si ripete incessantemente e che, come egli stesso sottolineò, sembra essersi ripetuto nella storia del nostro pianeta «senza traccia di un
inizio, né prospettiva di una fine».
111
.
A
p.
S.
Test di verifica
1. Una formazione rocciosa:
i
Ha composizione chimica uniforme.
Ha caratteristiche litologiche uniformi.
È un insieme di corpi rocciosi di composizione diversa.
È un insieme di corpi rocciosi di formazione successiva.
Nessuna delle precedenti.
br
a)
b)
c)
d)
e)
li
❏
❏
❏
❏
❏
2. La discordanza angolare:
Evidenzia una modificazione di giacitura delle rocce.
Nega la validità del principio di orizzontalità.
Testimonia l’avvenuta ingressione marina.
Dimostra la validità del principio di orizzontalità.
Testimonia l’avvenuta regressione marina.
se
a)
b)
c)
d)
e)
Es
❏
❏
❏
❏
❏
3. Un solido ha comportamento elastico se:
❏
❏
❏
❏
ht
©
Resiste ad elevate pressioni.
Si deforma sotto l’azione di elevate pressioni.
Si deforma sotto l’azione di elevate temperature.
Mantiene la forma iniziale nonostante l’applicazione di una
forza.
❏ e) Riacquista la forma iniziale al cessare dello sforzo applicato.
ig
a)
b)
c)
d)
yr
❏ a) La superficie di separazione tra due corpi rocciosi.
❏ b) Una frattura interna a una formazione rocciosa.
❏ c) Una frattura in una formazione rocciosa che determina lo
spostamento relativo delle due parti.
❏ d) La superficie di separazione fra strati di roccia.
❏ e) Nessuna delle precedenti.
C
op
6. Stratigrafia e tettonica
4. Cos’è una faglia?
112
.
A
p.
5. Cos’è un pilastro?
S.
Una porzione di crosta rilevata rispetto al suo contorno.
Un versante di una fossa tettonica.
La parte sprofondata della fossa tettonica.
Il settore di crosta interposto tra due faglie.
Il settore di crosta interposto tra due fosse tettoniche.
i
a)
b)
c)
d)
e)
br
❏
❏
❏
❏
❏
6. Un sinclinale:
li
È una piega della crosta con gli strati più antichi all’interno.
È il risultato della sovrapposizione di due lembi di crosta.
Si origina per fenomeni di sovrascorrimento.
È una piega della crosta con gli strati più recenti all’interno.
Nessuna delle precedenti.
se
a)
b)
c)
d)
e)
Soluzioni e commenti
Es
❏
❏
❏
❏
❏
C
113
6. Stratigrafia e tettonica
op
yr
ig
ht
©
1. Risposta: b). Una formazione geologica può essere definita come
un corpo roccioso con caratteristiche litologiche uniformi e ben
distinguibili da quelle delle formazioni con cui si trova a contatto.
2. Risposta: a). Una discordanza angolare consiste in una diversa
orientazione degli strati di sedimento, che può verificarsi quando,
nel corso del sollevamento, una formazione rocciosa subisce una
deformazione o modifica la propria giacitura.
3. Risposta: e). Un corpo si dice elastico se subisce una deformazione
direttamente proporzionale alla forza che la determina e, cessata la
sollecitazione, riacquista la forma iniziale.
4. Risposta: c). La faglia è una frattura che determina lo spostamento
di un lembo di crosta rispetto all’altro.
5. Risposta: e). Quando più fosse tettoniche si presentano affiancate
si assiste a una successione di fosse e pilastri.
6. Risposta: d). I sinclinali sono pieghe conformate ad arco concavo,
in cui gli strati interni sono di più recente formazione rispetto a
quelli esterni.
