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livello elementare
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ARGOMENTO: GEOLOGIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: rocce, pieghe geologiche, rocce sedimentarie
Quante volte abbiamo osservato le rocce sulle scogliere piegate drammaticamente, testimonianze della storia geologica della Terra. Raramente si trovano spiegazioni semplici ma esaustive sulla descrizione e classificazione di questi eventi geologici. Oggi presentiamo un articolo scritto da Antonio Nirta sulle pieghe geologiche, come si sono formate e con quali materiali.
Che cosa è una piega in geologia
Enorme piega (sinclinale) nel fianco della monte Sichelchamm, in Svizzera. Questa piega è un impressionante testimonianza della collisione tra Africa ed Europa. Gli strati di calcare, originariamente depositati sul pavimento del mare in posizione orizzontale, sono stati compressi e spostati. Fonte: Bernhard Edmaier Photography
Secondo i principi della stratigrafia, le rocce sedimentarie si dispongono su piani sub-orizzontali. Però quando una roccia è soggetta a delle forze si può fratturare, formando una faglia oppure piegarsi, formando una vera e propria piega geologica. Molte rocce, come le argille o il gesso, per la loro stessa natura sono caratterizzate da ampi intervalli di plasticità. Possono comportarsi in questo modo anche rocce più rigide (come i calcàri), purché siano ben stratificate.
I numerosi piani di stratificazione – e in particolare se fra strato e strato vi sono dei piccoli livelli di argilla – facilitano infatti il piegamento, in virtù di numerosi piccoli movimenti differenziali fra uno strato e l’altro. Pensiamo, per esempio, a ciò che avviene quando si piega un mazzo di carte da gioco. Molte altre rocce acquistano invece un comportamento plastico, se si trovano in profondità entro la crosta, sotto un notevole carico e a temperature elevate. In ogni caso, se le sollecitazioni rimangono entro l’intervallo di plasticità di una roccia, il risultato sarà una deformazione senza interruzione degli strati, che si manifesta sotto forma di diversi tipi di pieghe. Infine, le pieghe possono avere diverse dimensioni, che vanno dalla scala micro-strutturale – quindi osservabili nelle sezioni sottili di campioni di rocce – alla scala delle catene montuose.
Meccanismi di formazione di una piega
Nella letteratura scientifica vengono riportati diversi meccanismi di formazione di queste strutture geologiche. Qui vedremo solo due, il bending e il buckling.
Il buckling si ha quando le forze che generano la piega agisce parallelamente agli strati che vengono piegati.
Il bending avviene quando le forze che agiscono sugli strati sono ortogonali ad essi.
Elementi di una piega
Cerniera
E’ la zona dove la curvatura degli strati risulta massima.
Fianchi della piega
Sono gli strati che convergono o divergono relativamente alla cerniera.
Piano assiale (axial plane)
E’ la superficie che passa per i punti di massima curvatura della piega.
Asse della piega (fold axis)
E’ la linea di intersezione tra il piano assiale e gli strati.
Classificazioni stratigrafiche
Da un punto di vista stratigrafico, le pieghe possono essere classificate come:
Piega anticlinale riconoscibile alla scala dell’affioramento. Immagine tratta da Wikipedia.
P
Piega anticlinale: è una piega con gli strati più vecchi al nucleo. La formazione di una anticlinale è il risultato di sforzi compressivi a cui sono state sottoposte le rocce nel corso del tempo, che le ha deformate plasticamente. Su una carta geologica si possono riconoscere per la presenza delle rocce più antiche al nucleo della sequenza stratigrafica.
Pieghe sinclinali: una piega sinclinale ha gli strati più giovani posti nel suo nucleo.
Piega sinclinale riconoscibile alla scala dell’affioramento. Immagine tratta da Wikipedia.
Classificazione in funzione della posizione del piano assiale
In base alla posizione del piano assiale, le pieghe si possono classificare come:
Piega dritta
Quando il piano assiale è verticale. una piega dritta simmetrica ha i fianchi che inclinano simmetricamente da entrambi i lati mentre una piega dritta asimmetrica ha i fianchi variamente inclinati. Quest’ultimo tipo di piega sono più comuni perché le forze che vanno a formare le pieghe possono avere intensità diverse oppure incontrare reazioni differenti da parte delle rocce coinvolte.
Piega inclinata
Quando ha il piano assiale inclinato.
Piega rovesciata
Quando il piano assiale è sensibilmente inclinato ed entrambi i fianchi pendono verso la stessa direzione. Il fianco inferiore della piega mostra una successione rovesciata degli strati.
Piega coricata
Questo tipo di piega ha il piano assiale molto inclinato, quasi orizzontale, un fianco della piega presenta una stratigrafia completamente invertita: gli strati più vecchi si trovano sopra quelli più recenti.
Classificazione in funzione dell’angolo tra i fianchi della piega
Una piega può essere classificata anche in funzione dell’angolo di apertura fra i suoi fianchi. Come vediamo nella tabella sottostante possiamo avere:
Esempi di pieghe in scala micro-strutturale osservabili nelle sezioni sottili dei campioni di rocce
Sezione sottile di uno scisto piegato. Foto gentilmente fornita dal dott. Alessandro da Mommio (www.alexstrekeisen.it)
Sezione sottile di uno slate con livello di calcite piegato. Foto gentilmente fornita dal dott. Alessandro da Mommio (www.alexstrekeisen.it)
Sezione sottile di micascisto piegato. Foto gentilmente fornita dal dott. Alessandro da Mommio (www.alexstrekeisen.it)
Sezione sottile di una piega in un micascisto a granato. Foto gentilmente fornita dal dott. Alessandro da Mommio (www.alexstrekeisen.it)
Antonio Nirta
Antonio Nirta è un geologo con una predisposizione alla divulgazione. Laureato all’Università di Pisa, dal 2017 svolgo la libera professione. Nel suo blog cerca di trasmettere la passione per le Scienze Geologiche e di fornire informazioni che riguardano questo bellissimo settore. Vale la pena di una visita.
Approfondimenti
Per approfondire l’argomento trattato in questo post si consiglia il seguente testo: Structural Geology
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