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GEOLOGIA STRUTTURALE

A.A. CFU
2006/2007 6
Docente Email Ricevimento studenti
Marco Menichetti

Assegnato al Corso di Studio

Giorno Orario Aula

Obiettivi Formativi

Porre le conoscenze di base sulla geometria delle principali strutture deformative, sia fragili che duttili per la loro classificazione e descrizione (analisi geometrica), fornire gli elementi concettuali per la ricostruzione della storia deformativa (analisi cinematica) e per la definizione della dinamica crostale (analisi dinamica).

Programma

1. Metodologie di analisi geometrica , cinematica e dinamica. Il fattore tempo. I sistemi di coordinate nel piano e nello spazio. I vettori e loro propriet?. Geometria descrittiva di piani e linee nello spazio. Rappresentazione di strutture geologiche. Metodi e unit? di misura. Problema dei tre punti nello spazio. Topografia e gradiente. Lettura delle carte geologiche. Metodi della sismica a riflessione. Concetto di isopache e isocrone (2h di lezione). 2. Proiezioni stereografiche. Proiezione equiangolari e equiareali. Proiezione di un piano e di una linea. Gli stereonets, tecniche d?uso nella geologia strutturale. Rappresentazione di poli e di piani. Determinazioni dei rapporti angolari e spaziali tra poli e piani. Rotazione delle strutture nello spazio. Applicazioni delle proiezioni stereografiche e analisi strutturale. Tecniche di counturing. Analisi delle pieghe del fabric (4h di lezione). 3. La deformazione (strain), introduzione. La cinematica della deformazione. Misura dello strain. L?elissoide di deformazione. Relazioni nello strain in 3D. Equazioni per lo strain finito. Distensione di una linea. Deformazione da taglio. Il cerchio di Mohr per lo strain finito. Gli assi principali della deformazione. Taglio angolare massimo. Rotazione di una linea durante la deformazione. Linee di deformazione non finita. Deformazione finita e differenziale. Deformazione coassiale e non coassiale. Percorso della deformazione. Deformazione sovraimposta. Deformazione nel piano e in 3D (4h di lezione). 4. Concetti di forza e di stress. Unit? di stress. Segni convenzionali. Stress in un punto e nel piano. Gli assi di stress principali. I tensori dello stress. Stress medio, deviatorico e speciali. Costruzione del cerchio di Mohr per lo stress in un piano comunque orientato. La legge di Cauchy e suo utilizzo. Sintesi delle metodologie per disegnare il cerchio di Mohr. Il cerchio di Mohr in 3D. Relazioni Stress-Strain . Campi di stress a traiettorie dello stress. Reologia dei materiali, concetto di elasticit?, limite elastico e plasticit?. Deformazioni plastiche e viscose . Concetti di strain rate, viscosit? e creep nei materiali rocciosi. Fattori ambientali che influenzano la risposta delle rocce allo stress. Comportamento fragile, duttile, cataclastico e crystal plastic nelle rocce. Elasticit? e compattazione. Effetto termico e elasticit?. Compattazione delle rocce e diagenesi. Ruolo della pressione dei fluidi (4h di lezione). 5. Meccanismi deformativi. Tipi e sistemi di fratture. Effetto della pressione dei pori nello sviluppo delle fratture. Effetto delle fratture preesistenti. Il concetto di attrito nella reologia dei materiali. Il meccanismo della presso soluzione e della plasticit? cristallina nelle rocce. Meccanismi di deformazione per plasticit? cristallina. Dislocazioni, concetti base, terminologia, strain hardening, dislocation glide e dislocation climb. Sintesi dei diversi meccanismi deformativi nelle rocce. Leggi di flusso e stato di stress nella litosfera. Concetti di power law creep, diffusion creep. Mappe della deformazione (4h di lezione). 6. I sistemi di fratture, i joints e le vene. Faglie e joints nei sistemi di fratture. Relazioni tra joints e vene e altre strutture geologiche (3h di lezione). 7. Faglie. Nomenclatura e geometria. Rigetto apparente e reale. Tipologie di faglie dirette inverse e trascorrenti. Le rocce di faglia. Senso di movimento e effetti superficiali delle faglie. Inizio delle faglie. Determinazione del senso di scivolamento. Dinamica e cinematica delle faglie. Teoria andersoniana delle faglie. Calcolo della deformazione da una popolazione di faglie. Calcolo dello stress da una popolazione di faglie. Meccanica delle faglie inverse e dei sovrascorrimenti. La pressione dei fluidi nelle rocce e lo sviluppo di faglie, l?analisi di Hubbert & Rubey (4h di lezione). 8. Pieghe ? Geometria. Terminologia in 2D. Geometria descrittiva delle pieghe. Nomenclatura delle pieghe basata sull'orientazione. Rapporti tra geometria e cinematica nelle pieghe. Classificazione basata sulla forma degli strati piegati. Classificazione geometrica e cinematica. Pieghe sovrimposte. Cinematica delle pieghe, curvatura gaussiana, il buckling, lo shear parallel layer, il taglio obliquo rispetto agli strati, il taglio puro. Dinamica delle pieghe. Aspetti base. Tipi di roccia corrispondenti a diversa competenza (4h di lezione). 9. Strutture minori lineari. Il boudinage, la foliazione, le lineazioni dovute ad intersezione tra foliazioni. Il clivaggio e la terminologia del clivaggio, sua natura e domini strutturali. Rapporto tra clivaggio e strain. Processo di sviluppo della foliazione. La rotazione dei grani. Clivaggio da presso soluzione e il crenulation cleavage, il clivaggio e la deformazione. Zone di taglio e loro geometria, la trasposizione e il senso del taglio. Uso della foliazione per determinare lo spostamento nelle zone di taglio (4h di lezione). 10. I sovrascorrimenti. Introduzione e contesti tettonici. Terminologia. La tettonica di scollamento superficiale e i thrusts belts. Caratteristiche base dei fold-thrust-belts. Timing assoluto e relativo nei fold-thrust-belts. Bacini di avanpaese. Principali geometrie nei sistemi di sovrascorrimento. Le regole di Dahlstroms e geometria ramp-flat (modello di Rich). Tipologia delle pieghe nei thrust-belts. Rapporti tra pieghe e faglie. Thick skinned e thin skinned faulting. Sistemi di sovrascorrimenti e catene a pieghe e inquadramento nel modello tettonica a zolle (4h di lezione). 11. Sistemi di tettonica distensiva. Analisi delle strutture distensive. Il modello degli scivolamenti gravitativi. Faglie di crescita nei margini passivi subsidenti. Provincie di tettonica da rift. Categoria delle strutture distensive. Rotazione di faglie planari, faglie normali listriche e faglie normali a basso angolo. Concetti dei thrust belt applicati ai terreni distensivi (4h di lezione). 12. Sistemi di faglie trascorrenti. Contesto tettonico delle faglie trascorrenti. Faglie trascorrenti e faglie di tear, sistemi trastensivi e transpressivi. Geometrie e strutture associate con le faglie trascorrenti, i bacini di pull-apart. Le strutture associate alla terminazione delle faglie trascorrenti (3h di lezione). 13. Costruzioni delle sezioni geologiche bilanciate. Metodi e strumenti. Disegno di una sezione geologica allo stato deformato. Restauro di una sezione geologica. Valutazione e validazione di una sezione. Profondit? di scollamento e calcolo del raccorciamento regionale (4h di lezione). Il corso viene completato da esercitazioni in aula e sul terreno.

Modalità Didattiche, Obblighi, Testi di Studio e Modalità di Accertamento

Modalità didattiche
Lezioni frontali, laboratorio in sede, escursioni sul terreno.
Testi di studio
Mercier J. & Vergely P., Tettonica. Lezioni di Geologia Strutturale. Pitagora Editrice, Bologna, 1996. M. Boccaletti & L. Tortorici, Appunti di Geologia Strutturale, Patron Editore, Bologna, 1987. Appunti delle lezioni forniti dal docente durante le lezioni. Testi di consultazione: Davis G.H. - Structural Geology of Rocks and Regions, John Wiley & Sons, New York, 1984. Marshak S., Mitra G.- Basic Methods of structural Geology. Prentice Hall. New Jersey, 1988. Suppe J. - Principles of Structural Geology, Prentice-Hall, New Jersey, 1985. Park R.G. ? Foundations of Structural Geology ? Chapman & Hall, London 1977. Price N.J. , Cosgrove J.W. ? Analysis of Geological Structures. Cambridge University press, Cambridge UK, 1990. Twiss R.J., Moores E.M. ? Structural Geology. Freeman & C, New York 1992.
Modalità di
accertamento
Esame orale.
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