Paolo Conti
Carte e Sezioni Geologiche
CGT Centro di GeoTecnologie, UniversitĂ degli Studi di Siena San Giovanni Valdarno, Italy
Questi appunti sono scaricabili dal sito: www.cgtlearning.unisi.it per tutti gli studenti del Centro di GeoTecnologie dell’Università di Siena. Questo volume è in vendita, al prezzo di costo della stampa, presso il Centro di Geotecnologie dell’Università di Siena (www.geotecnologie.unisi.it). Qualunque osservazione, suggerimento, correzione di errori o proposte di modifiche a parti poco chiare è sollecitata a studenti e colleghi, e sarà sempre gradita (conti@unisi.it). Per informazioni: geotecnologie@unisi.it
' CGT Centro di Geotecnologie dell Universit degli Studi di Siena via Vetri Vecchi, 34 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Italy www.geotecnologie.unisi.it TEL. +39 055-9119400 FAX: +39 055-9119439 e-mail: geotecnologie@unisi.it Quest’opera è stata rilasciata sotto la licenza Creative Commons Attribuzione-Non commerciale-Non opere derivate 2.5 Italia. Per leggere una copia della licenza visita il sito web http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/it/ o spedisci una lettera a Crative Commons, 171 Second Street, Suite 300, San Francisco, California, 94105, USA. Edizione: Febbraio 2008
Centro di Geotecnologie UniversitĂ di Siena
Carte e Sezioni Geologiche
Sommario
1
Introduzione.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
Lettura e interpretazione delle carte geologiche . . . . . . . . . 2.1 Elementi di una carta geologica . . . . . . . . . . . . . 2.2 Superfici geologiche e forma degli affioramenti. . . . . . . . 2.2.1 Tipi di superfici geologiche . . . . . . . . . . . . 2.2.2 Forma degli affioramenti, inclinazione e topografia. . . . 2.2.3 Spessore reale e spessore apparente . . . . . . . . . 2.2.4 Stratimetria . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.5 Superfici non piane . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Misure di strutture geologiche . . . . . . . . . . . . . 2.4 Rappresentazione di superfici geologiche mediante curve di livello. 2.5 Inclinazione reale e inclinazione apparente . . . . . . . . .
3
Faglie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.1 Faglie nelle carte geologiche . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.2 Determinare il rigetto e lo spostamento lungo una faglia . . . . . . 28
4
Pieghe . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Riconoscimento di pieghe . . . . . . . 4.2 Sovrapposizione di pieghe e faglie . . . . 4.3 Pieghe in carta e in proiezione stereografica . 4.3.1 Pieghe cilindriche e pieghe coniche . 4.3.2 Angolo di apertura e piano assiale . 4.3.3 Geometria delle pieghe . . . . . 4.3.4 Orientazione di pieghe . . . . . 4.3.5 Asse, piano assiale e misure di strato.
5
Sezioni geologiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.1 Introduzione. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.2 Scegliere l’orientazione della sezione . . . . . . . . . . . . . 47 5.3 Fasi di realizzazione di una sezione geologica . . . . . . . . . . 48 5.4 Trasferire informazioni dalla carta alla sezione geologica . . . . . . 49 5.4.1 Sezioni geologiche ortogonali alla direzione degli strati, superfici planari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.4.1.1 Costruzione con curve di livello . . . . . . . . . 49 5.4.1.2 Proiezione di misure . . . . . . . . . . . . . 54 5.4.1.3 Proiezione di contatti . . . . . . . . . . . . . 55 5.4.2 Sezioni geologiche oblique alla direzione degli strati, solo superfici planari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.4.2.1 Costruzione con curve di livello . . . . . . . . . 56 5.4.2.2 Proiezione di misure . . . . . . . . . . . . . 56 5.4.2.3 Proiezione di contatti . . . . . . . . . . . . . 58
. . . . . . . . .
.
. . . . . . . . .
.
. . . . . . . . .
.
. . . . . . . . .
.
. . . . . . . . .
.
. . . . . . . . .
.
. . . . . . . . .
.
. . . . . . . . .
Sommario
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
5 9 9 12 12 12 15 18 19 19 20 24
33 33 34 34 36 38 39 41 41
3
Centro di Geotecnologie UniversitĂ di Siena
Carte e Sezioni Geologiche
5.4.3
5.4.4
5.4.5
4
Sezioni in pieghe con asse orizzontale, asse ortogonale rispetto alla sezione geologica . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.4.3.1 Costruzione con curve di livello . . . . . . . . . 60 5.4.3.2 Proiezione di misure . . . . . . . . . . . . . 62 5.4.3.3 Proiezione di contatti . . . . . . . . . . . . . 62 Sezioni in pieghe con asse orizzontale, asse obliquo rispetto alla sezione geologica . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.4.4.1 Costruzione con curve di livello . . . . . . . . . 63 5.4.4.2 Proiezione di misure . . . . . . . . . . . . . 63 5.4.4.3 Proiezione di contatti . . . . . . . . . . . . . 63 Sezioni in pieghe con asse inclinato . . . . . . . . . . . 63
6
Depositi quaternari e intrusioni. . . . . . . . . . . . . . . . . 67 6.1 Depositi quaternari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 6.2 Intrusioni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
7
Bibliografia .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. . 71
APPENDICI
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 73
A
Funzioni trigonometriche .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 75
B
Superfici geologiche da dati di sottosuolo e puntuali . . . . . . . . . 77 B.1 Superfici geologiche da dati di sottosuolo . . . . . . . . . . . 77 B.2 Contatti geologici da informazioni puntuali . . . . . . . . . . . 77
C
Variazione della scala verticale .
D
Metodi geometrici di costruzione di pieghe . . . . . . . . . . . . 83 D.1 Metodo degli archi di cerchio . . . . . . . . . . . . . . . . 83 D.2 Metodo delle bisettrici . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
E
Costruzione di profili geologici .
F
Strutture lineari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 F.1 Tipi di strutture lineari . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 F.2 Intersezione tra piani. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
G
Determinare il rigetto di una faglia
Sommario
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 81
. 89
. 95
Centro di Geotecnologie Università di Siena
1
Carte e Sezioni Geologiche
Introduzione
Queste dispense illustrano varie tecniche per la lettura e l’interpretazione di carte geologiche e per la realizzazione di sezioni geologiche. Particolare attenzione è posta nella discussione degli aspetti geometrici della rappresentazione geologica cartografica necessari per la costruzione di sezioni geologiche e per la risoluzione di altri problemi geologici particolari. Una discussione dettagliata dei vari tipi di strutture geologiche non rientra tra i fini di queste dispense, di conseguenza verrà assunto che lo studente abbia familiarità con le varie strutture geologiche originate da processi sedimentari (contatti stratigrafici, discordanze, ecc.), magmatici (intrusioni, strutture vulcaniche, filoni, ecc.) e tettonici (pieghe, faglie, scistosità, lineazioni, piani assiali, anticlinali, sinclinali, antiformi, sinformi, ecc.). Viene inoltre assunto che lo studente conosca gli aspetti fondamentali della rappresentazione cartografica (scala, isoipse, ecc.), che sia in possesso delle basi per la lettura delle carte topografiche, quali il riconoscimento di valli, zone montuose, principali forme del rilievo e che sia in grado di realizzare profili topografici. Per affrontare gli argomenti del Capitolo 4.3 è necessario conoscere i metodi di realizzazione delle proiezioni stereografiche. Lettura carte e sezioni geologiche?
La realizzazione di sezioni geologiche è illustrata solo nel Capitolo 5 di queste dispense: perché è necessario conoscere quanto riportato nei capitoli precedenti prima di potere costruire una sezione geologica? Realizzare una sezione geologica implica trasferire le informazioni presenti nella carta geologica sulla sezione geologica. Le informazioni presenti sulla carta che sono di importanza per la costruzione di una sezione geologica sono le misure di giacitura degli strati, misure degli assi delle pieghe, posizione delle cerniere delle pieghe, posizione dei piani assiali di pieghe, punti di intersezione tra contatti stratigrafici e contatti tettonici, ecc. . Trasferire queste informazioni dalla carta alla sezione è la parte più difficile nella costruzione di una sezione geologica. Per fare questo vi sono alcune regole geometriche da seguire che saranno illustrate in queste dispense, ma la cui applicazione dipende da (Figura 5-5): • tipo di struttura geologica presente in carta (solo strati planari oppure strutture a pieghe); • orientazione della sezione geologica rispetto alla direzione degli strati o rispetto all’asse delle pieghe (sezione ortogonale oppure obliqua rispetto all’asse delle pieghe). • inclinazione dell’asse delle pieghe (pieghe con asse orizzontale o inclinato). La difficoltà che esiste nella realizzazione di una sezione geologica deriva proprio da questo: la sezione geologica serve per rappresentare in due dimensioni una struttura geologica presente in carta, per costruire una sezione ci sono delle regole da seguire, ma per sapere quali regole seguire è necessario conoscere quali sono le strutture geologiche presenti in carta !!! Per superare questa apparente difficoltà per realizzare una sezione geologica è necessario procedere in questo modo: 1. Inizialmente è fondamentale un’analisi accurata della carta geologica (lettura della carta) stabilendo: i) se in carta sono presenti solo strutture geologiche planari (contatti stratigrafici, contatti tettonici, faglie, sovrascorrimenti, ecc.); ii) se in carta sono presenti delle pieghe con asse orizzontale; iii) se in carta sono presenti pieghe con asse inclinato; iv) se la sezione geologica è ortogonale oppure obliqua rispetto alla direzione degli strati; v) se la sezione geologica è ortogonale oppure obliqua rispetto all’asse delle pieghe. Questa analisi è basata solamente sull’analisi dell’andamento dei contatti in carta, cioè dal loro andamento rispetto alle isoipse. In questa fase bisogna accuratamente considerare tutte
1 Introduzione
5
Centro di Geotecnologie UniversitĂ di Siena
96
G Determinare il rigetto di una faglia
Carte e Sezioni Geologiche