I movimenti profondi della Terra – Movimenti della crosta (o tettonici)

I movimenti profondi della Terra e le dinamiche della litosfera terrestre (crosta –  mantello superiore) possono essere illustrati attraverso la moderna tettonica delle placche. I principali movimenti della crosta sono:

• movimenti orogenetici
• movimenti di risalita di magma all’interno della crosta

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I movimenti orogenetici

In un qualsiasi processo geologico in cui una  roccia è sottoposta a degli sforzi (evento deformativo) si ha una variazione nello spazio della posizione dei punti materiali che costituiscono la roccia. Questa variazione provoca dei movimenti che possono essere scomposti in:

• traslazione e rotazione, spostamento dei punti materiali nello spazio senza variazione di forma del corpo roccioso
• deformazione (strain), cioè la variazione della forma del corpo roccioso in seguito al reciproco spostamento dei punti materiali.

Nel caso della traslazione il movimento di un corpo roccioso, non solo avviene senza variazione di forma, ma anche di orientazione. Nel caso della rotazione invece l’orientazione rispetto ad un sistema di riferimento fisso varia.
Nella deformazione si ha variazione della forma del corpo. La deformazione è detta omogenea se è la stessa in ogni parte del corpo, nel caso contrario è detta inomogenea (o eterogenea).
In una deformazione omogenea linee che originariamente erano rettilinee e parallele tra loro rimangono rettilinee e parallele anche nello stato deformato cosa che non avviene in una deformazione eterogenea. Nella quasi totalità dei processi geologici la deformazione è inomogenea, anche se a particolari scale di osservazione è sempre possibile riconoscere volumi di roccia che si deformano in modo omogeneo.

Attraverso l’osservazione delle strutture nelle zone di margine fra le placche e nelle zone di compressione e distensione possiamo riconoscere quei movimenti della crosta che sono testimoni della sua deformazione:

• strutture connesse a faglie
  • dirette
  • inverse
• strutture connesse a sovrascorrimenti
  • duplex
  • pieghe
• strutture connesse a faglie trascorrenti
• strutture connesse a zone di subduzione

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Strutture connesse a faglie

Le faglie sono superfici di discontinuità in cui due blocchi di roccia si spostano l’uno relativamente all’altro. Si formano con un’orientazione di circa 30° rispetto alla direzione di applicazione della pressione principale (…)  (vedi sezione dedicata)

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Zone di distensione

Nelle faglie dirette (o faglie normali) il movimento del tetto è verso il basso rispetto al letto e provoca un’estensione orizzontale dell’area ed un abbassamento in senso  verticale 

Nelle zone di margini divergenti ed in zone a sistema distensivo si generano faglie e sistemi di faglie dirette (…)  (vedi sezione dedicata)

Faglie dirette in zone di margine di placca

Nelle zone di margini divergenti, lungo le quali due placche si allontanano l’una dall’altra, nei sistemi distensivi si generano faglie dirette.  Questo movimento a carattere distensivo può avvenire fra:

• due margini di placche a crosta oceanica (dorsale oceanica)
• due margini di placche a crosta continentale (rift continentale)

Margini distensivi a crosta oceanica 

Nelle zone di distensione fra due margini a crosta oceanica, il magma, spinto dai movimenti convettivi del mantello e proveniente dall’astenosfera, si muove all’interno delle fratture e risale, aprendo anche nuove fratture, lungo tali margini formando nuova crosta oceanica. Questo processo costante forma dei rilievi detti dorsali oceaniche. Le faglie non hanno tempo di approfondirsi poichè vengono continuamente riempite di materiale in risalita. Le dorsali oceaniche pertanto sono costituite quasi esclusivamente da rilievi vulcanici.

Margini distensivi a crosta continentale 

Alcune zone continentali sono caratterizzate da un movimento distensivo che forma via via nuove faglie dirette fino a che il magma risale nelle zone di margine continentale. Caratteristiche strutture che si formano a seguito di questi movimenti sono:

• graben
• horst

Graben

Si tratta di un porzione di crosta terrestre che ha subito un movimento verso il basso a causa di un sistema di faglie dirette

Horst

E’ una porzione di crosta terrestre che ha subito un movimento verso l’alto relativamente ad una porzione di crosta con struttura di graben.

Horst e i Graben sono strutture tipiche di sistemi di rift intracontinentale.

Faglie dirette in zone a sistema distensivo

Anche in queste zone si possono formare sistemi di faglie dirette che generano strutture di tipo horst e graben.

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Zone a carattere compressivo

Nelle faglie inverse il movimento del tetto è verso l’alto rispetto al letto e questo provoca un accorciamento orizzontale nell’area e un ispessimento verticale. Il tetto che è sollevato rispetto al letto (vai alla sezione dedicata)

Nelle zone di margine convergenti ed in zone a sistema compressivo si generano:

• faglie inverse
• sovrascorrimenti
• pieghe

Nelle zone di margine vi può essere l’incontro di varie tipologie di crosta ognuna delle quali può originare strutture diverse:

• due margini di placche a crosta oceanica
• due margini di placche a crosta oceanica
• un margine di placca a crosta oceanica ed un margine di crosta continentale

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Strutture connesse a faglie inverse

Nelle faglie inverse il movimento del tetto è verso l’alto rispetto al letto e questo provoca un accorciamento orizzontale nell’area e un ispessimento verticale. Il tetto che è sollevato rispetto al letto. (vedi sezione dedicata)

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Strutture connesse a sovrascorrimenti

I sovrascorrimenti (thrust) sono particolari faglie inverse che hanno una giacitura suborizzontale o comunque molto inferiore ai 30° (vai alla sezione dedicata)

Duplex e pieghe 

Se fra il floor thrust ed il roof thrust si sviluppano dei sovrascorrimenti imbricati
si forma una struttura a duplex, ovvero un sistema di sovrascorrimenti imbricati con andamento sigmoidale. Si possono avere:

• simple duplex
• indipendent roof anticlines
• antiformal stack
• hinterland dipping duplex
• foreland dipping duplex
• corrugated roof thrust
• imbricate fan
• leading imbricate fan
• trailing imbricate fan

(vedi sezione dedicata)

Zone di inversione 

Dopo la formazione di una faglia, in cui uno dei due blocchi ha quasi completamente esaurito la sua energia cinetica, è possibile raggiungere nuovamente uno stato di stress sufficiente tale per cui si torna ad avere nuovamente movimento lungo la sua superficie per cui risulta essere riattivata (…) (vai alla sezione dedicata) .

Strutture di inversione

Possiamo distinguere due tipi di strutture di inversione:

• strutture di inversione positive – quando originarie faglie dirette vengono riattivate come sovrascorrimenti o faglie inverse
• strutture di inversione negative  – quando originarie faglie inverse o  sovrascorrimenti sono riattivate come faglie dirette (…) (vai alla sezione dedicata)

Nelle faglie trascorrenti il movimento orizzontale dei due blocchi non porta ad assottigliamento o ispessimento crostale (…) (vai alla sezione dedicata).

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Strutture connesse a zone in subduzione

Le zone di subduzione possono essere visti come dei mega sovrascorrimenti che interessano non solo la crosta ma anche il mantello superiore della Terra fino all’astenosfera. Sono pertanto dei movimenti che interessano zone anche assai profonde (vedi sezione dedicata) 

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I movimenti di risalita di magmi

Per fusione parziale di rocce ultramafiche o mafiche presenti nel mantello superiore si originano i magmi. Questi magmi, detti primari, si muovono risalendo attraverso la crosta per differenza di densità. Possono inglobare o fondere rocce poste più in superficie, mentre il loro movimento può continuare finchè arrivano in superficie e venir emessi sotto forma di lave più o meno viscose. Quando il magma raggiunge la litosfera è soggetto a meccanismi di trasferimento diversi a causa del comportamento essenzialmente rigido del mezzo. La variabilità dei caratteri fisici della litosfera fa in modo che il magma possa seguire vie preferenziali, anche dovute a precedenti passaggi di magma o intrusioni che ne impediscono il raffreddamento. L’entità del raffreddamento, unitamente a valutazioni della distribuzione della T in funzione della profondità e della conducibilità termica del mezzo attraversato, sono compatibili con velocità (v) di transito relativamente elevate (v_t ∼ alcuni cm/sec. tali v_t implicano l’esistenza di fratture o condotti sufficientemente grandi da permettere il passaggio di significativi volumi di magma senza provocare forti raffreddamenti. La risalita può consentire ai magmi di raggiungere la superficie (processo vulcanico) anche tramite lo stazionamento temporaneo in un bacino magmatico intermedio (camera magmatica) o di inserirsi nella crosta come masse più o meno estese che si attestano ad una certa profondità (processo plutonico).

FONTI

TESTI

Elementi di Geologia Strutturale – Applicazioni all’esplorazione petrolifera Master in Esplorazione e Produzione di Idrocarburi Università degli Studi di Siena Centro di GeoTecnologie A.A. 2015-2016, P. Conti

LINK

n.d.