69261 - GEOLOGIA STRUTTURALE E TETTONICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente acquisisce gli strumenti per riconoscere, descrivere ed interpretare le strutture tettoniche alle diverse scale e per comprenderne le associazioni nell'’ambito dei diversi ambienti geodinamici. Lo studente è in grado di: - riconoscere, misurare e rappresentare le principali strutture di deformazione tettonica dalla scala dell'’affioramento alla scala regionale; - analizzare dal punto di vista cinematico e dinamico le strutture tettoniche in relazione al comportamento meccanico delle rocce; - ricostruire le modalità ed i tempi di attivazione delle strutture tettoniche; - comprendere il ruolo delle associazioni di strutture tettoniche nell’'evoluzione dei settori crostali nei diversi ambienti geodinamici.

Contenuti

Parte 1 – Geologia Strutturale

1.      Geologia strutturale e analisi strutturale. Geologia strutturale e tettonica, Raccolta dati per la geologia strutturale, Telerilevamento e geodesia, Dati sismici, Dati sperimentali, Modellazione numerica, Organizzazione dei dati, Analisi strutturale, Applicazioni pratiche della geologia strutturale.

2.      La deformazione. Che cosa è la deformazione? Componenti della deformazione, Sistema di riferimento, Deformazione omogenea ed eterogenea, Descrizione matematica della deformazione, Deformazione in 1, 2 e 3D, L'ellissoide della deformazione, Deformazione volumetrica, Taglio puro, Taglio semplice, Deformazione progressiva e parametri di flusso, Vorticità, Deformazione uniforme e incrementale, Storia deformativa dedotta dalle rocce deformate, Coassialità e taglio semplice progressivo, Sforzo vs. deformazione.

3.      Lo sforzo. Definizione di sforzo e sue unità di misura, Sforzo su una superficie e ad un punto, Componenti dello sforzo, Il tensore sforzo, Sforzo deviatorico e medio, Il cerchio ed il diagramma di Mohr, Stato degli sforzi nella litosfera.

4.      Reologia. Reologia e meccanica del continuo, Materiali elastici, Plasticità e flusso: deformazione permanente, Modelli reologici composti, Il ruolo della temperatura, pressione e contenuto in acqua sulla modalità di deformazione, Definizione di deformazione plastica, duttile e fragile, Reologia della litosfera.

5.      Fratture e deformazione fragile. Meccanismi di deformazione fragile, Tipi di fratture, Criteri di cedimento e di frattura, Microdifetti strutturali e cedimenti, Terminazione e  interazione delle fratture, Riattivazione di strutture, Scorrimento e frizione, Pressione dei fluidi, sforzo efficace e poro elasticità, Bande di deformazione e fratture nelle rocce porose.

6.      Le faglie. Terminologia per le faglie e loro anatomia, Distribuzione degli spostamenti, La nascita e la crescita delle faglie.

7.      Cinematica e paleostress nel dominio fragile. Criteri cinematici, Stato degli sforzi desunti dalle faglie, Un approccio cinematico ai dati di scorrimento delle faglie, Strutture compressive ed estensive.

8.      Deformazione alla microscala. Meccanismi deformativi e microstrutture, Micromeccanismi di deformazione fragile e duttile, Geminazione meccanica, Difetti cristallini.

9.      Pieghe e meccanismi di piegamento. Descrizione geometrica delle pieghe, Meccanismi e processi di piegamento, Interferenza fra pieghe, Pieghe in zone di taglio, Pieghe nella crosta superiore.

10.   Foliazione e clivaggio. Terminologia e concetti di base, Età relativa, Sviluppo del clivaggio, Clivaggio, pieghe e deformazione, Foliazione nelle quarziti, gneiss e miloniti.

11.   Lineazioni e Boudinage. Terminologia di base, Lineazioni causate da deformazione fragile e duttile, Il boudinage e l'ellisse delle deformazioni.

12.   Zone di taglio e miloniti. Che cosa è una zona di taglio? La zona di taglio ideale plastica, Aggiungere il taglio puro ad una zona di taglio semplice, Miloniti ed indicatori cinematici, Crescita delle zone di taglio.

13.   Associazioni di strutture regionali distensive, compressive e trascorrenti. Faglie estensionali, Sistemi di faglie, Faglie a basso angolo, Geometrie Ramp-Flat-Ramp e geometrie di collasso, Rifting, Mezzi graben e zone di accomodamento. Faglie trascorrenti, Faglie di transfer, Transpressione e trans tensione. Le faglie che accomodano la contrazione, Sovrascorrimenti, Rampe, ricoprimenti e pieghe.

Parte 2 – Tettonica

1.      Prospettiva storica. La teoria delle geosinclinali, Dalla deriva dei continenti alla tettonica a placche, Le ipotesi alternative.

2.      L'interno della terra. Cenni di sismologia e terremoti, Modello delle velocità delle onde sismiche all'interno della terra, Composizione della terra, La crosta continentale (superiore e inferiore), La crosta oceanica, Le ofioliti, Il mantello, La zona a bassa velocità nel mantello, Il nucleo, Reologia della crosta e del mantello, Isostasia, Litosfera e astenosfera, Il flusso di calore terrestre.

3.      La deriva dei continenti. Ricostruzione geometrica dei continenti, Il teorema di Eulero, Evidenze geologiche, paleontologiche e paleo magnetiche.

4.      La crescita dei fondali oceanici e le faglie trasformi. Crescita dei fondali oceanici,  Anomalie magnetiche e inversioni di polarità, Magnetostratigrafia e datazioni, Le faglie trasformi e i loro rigetti.

5.      La teoria della tettonica a placche. Placche e margini di placca, Distribuzione dei terremoti, Movimenti relativi e assoluti delle placche, Punti caldi, La deriva dei poli, Misura assoluta dei movimenti delle placche, Giunzioni triple e loro stabilità.

6.      Regimi tettonici e strutture associate. Morfologia delle zone di subduzione, di rifting e di trascorrenza. Cunei di subduzione, Core Complexes,  attività vulcanica associata associata alla tettonica, Estensione e collasso orogenico, Estensione post-orogenica.

7.      Tettonica salina e diapirismo. Tettonica salina e alocinesi, Reologia salina, Diapirismo e flusso del sale, Diapirismo salino in diversi regimi tettonici, Collasso salino per fenomeni carsici.

8.      Geologia strutturale regionale. Geologia strutturale delle Alpi. Geologia strutturale dell'Appennino.

Parte 3 – Tecniche della Geologia Strutturale

1.      Proiezioni stereografiche.

2.      Cenni sulle sezioni  geologiche bilanciate e retro deformazione.

3.      Software usato in geologia strutturale.

Testi/Bibliografia

Il programma svolto nel corso è reperibile in questi testi: Fossen H. 2010. Structural Geology, Cambridge University Press.
Kearey P,  Klepeis K.A.,  Vine F.J., 2008. Global tectonics. Blackwell. (o nella vecchia edizione in italiano - Karey P., Vine F., 1994 - Tettonica Globale. Zanichelli)

Metodi didattici

Lezioni in aula ed esercitazioni in classe e sul terreno.
Lezioni interattive con moduli reperibili al seguente sito: http://folk.uib.no/nglhe/StructuralGeoBookEmodules.html

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Due prove scritte in itinere ed una prova orale finale. Prima prova scritta (33% del voto finale). Seconda prova scritta (33% del voto finale). Prova finale orale (34% del voto finale).

Strumenti a supporto della didattica

Uscite in campagna. Esercizi pratici con i reticoli stereografici.

Link ad altre eventuali informazioni

http://folk.uib.no/nglhe/StructuralGeoBookEmodules.html

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Antonellini

Consulta il sito web di Luigi Selli