Geologia: La legge della sovrapposizione - Stratigrafia

Sedimenti stratificati a Salta (Argentina)

La legge della sovrapposizione è un assioma e un principio fondante della stratigrafia sedimentaria, basato sulle osservazioni della storia naturale, che forma una delle basi delle scienze geologiche e archeologiche e di altri campi delle scienze naturali correlate che si occupano della stratigrafia geologica:

« Gli strati sedimentari sono depositati in una sequenza di tempo,

con il più vecchio in basso e il più giovane in alto. »

Partendo dal presupposto che la stratificazione geologica è una raccolta, anzi meglio un'antologia dei paesaggi del passato, nella sua forma più semplice afferma che in sequenze stratigrafiche non deformate, il giacimento più antico si troverà in fondo alla sequenza.

Questo è di grande importanza per la datazione stratigrafica, che presume che la legge di sovrapposizione sia vera e che un oggetto non possa essere più vecchio dei materiali di cui è composto.

Se combinato con la legge di successione faunistica correlata, la legge di sovrapposizione fornisce uno strumento molto potente per la datazione delle rocce e dei giacimenti.

Il principio venne proposto per la prima volta nell'XI secolo dal geologo persiano, Avicenna (Ibn Sina); successivamente nel XVII secolo la legge venne formulata più chiaramente dallo scienziato danese Niels Stensen.

Geologia strutturale

Description: Ductile deformation and folding. Europe; United Kingdom; Wales
Photo ID: hdejui | Photographer: Marli Miller University of Oregon |Credit Line: Copyright © Marli Miller, University of Oregon

La geologia strutturale è lo studio delle deformazioni delle rocce provocate dalle forze esistenti all'interno della crosta terrestre. Gli effetti di tali forze o stress tettonici sono conservati nelle rocce sotto forma di strutture deformative permanenti quali le fratture, le faglie e le pieghe.

Lo scopo della geologia strutturale è l'analisi di queste strutture deformative, soprattutto a scala mesoscopica, cioè dell'affioramento roccioso, e microscopica. A tal fine si utilizzano tre strategie principali legate tra loro: analisi descrittiva, cinematica e dinamica.
L'analisi descrittiva consiste nell'individuazione e descrizione delle strutture deformative e nella misura della loro orientazione e caratteristiche principali.
L'analisi cinematica è finalizzata all'interpretazione dei movimenti relativi che hanno prodotto le strutture deformative.
L'analisi dinamica interpreta tali movimenti in termini meccanici, per definire le forze e le pressioni che hanno prodotto la deformazione. Più precisamente, l'analisi dinamica è lo studio della relazione tra lo sforzo e la deformazione. Analizzando quest'ultima si può ragionare sulla natura del primo.

In prima approssimazione si può dividere la deformazione permanente in due tipi: fragile e duttile. Nel primo caso abbiamo la generazione di faglie e fratture; nel secondo di pieghe.

Ogni materiale, quindi anche una roccia, sottoposto ad uno sforzo reagisce deformandosi. La reazione ad una prima applicazione dello sforzo è di tipo elastico: l'eliminazione dello sforzo elimina anche la deformazione; ad un ulteriore incremento dello sforzo la deformazione entra nel campo plastico: anche annullando lo sforzo applicato la deformazione è ormai permanente; incrementando lo sforzo oltre questo punto, si incrementa la deformazione; esiste un limite alla capacità di una roccia di adattarsi allo sforzo deformandosi plasticamente: la rottura (deformazione fragile).

Per ogni tipo di roccia, i confini tra i campi elastico, plastico e rigido variano; variano per le caratteristiche del materiale e per le condizioni di pressione etemperatura a cui avviene la deformazione. Anche la velocità di applicazione dello sforzo è fondamentale. Così una roccia può essere elastica, plastica o fragile a seconda delle condizioni geologiche baro-termometriche, dell'ampiezza e del tempo di applicazione dello stress tettonico.

Ad esempio, una roccia fragile ha un ampio campo rigido: sottoposta a sforzo si rompe dopo una trascurabile deformazione plastica.

Analizzando l'orientazione e la distribuzione nello spazio dei piani di faglia, delle fratture, dei fianchi, cerniere e piani assiali di pieghe, ed altri elementi strutturali rilevabili con metodi diretti o indiretti, si può risalire al tipo e all'orientazione dello sforzo tettonico subito dalla roccia e quindi alla storia geologica del settore di crosta terrestre interessato dai fenomeni di deformazione.

I cambiamenti a grande scala che interessano la crosta terrestre in seguito all'azione di queste forze sono oggetto di studio della Tettonica. A tal scopo, le informazioni di dettaglio ottenute mediante la Geologia Strutturale sono integrate arealmente per ricostruire l'architettura e l'evoluzione delle strutture deformative di rango superiore e determinare la loro influenza sui processi di modellazione della superficie terrestre, di trasformazione delle caratteristiche delle rocce in profondità, di produzione e messa in posto dei magmi e di generazione dei terremoti. Tra gli effetti principali che la deformazione crostale produce sulla superficie terrestre ci sono le catene montuose, quali l'Himalaya, le Ande, le Alpi e le dorsali medio oceaniche, e le grandi depressioni chiamate bacini, quali i principali oceani, il Mediterraneo e l'Egeo.

La Geodinamica si occupa di determinare le cause che producono le principali forze responsabili della deformazione del nostro pianeta. Tipicamente, questa disciplina geologico-geofisica si occupa dei fenomeni che interessano le parti più profonde del nostro pianeta ed il mantello in particolare, dai cui movimenti dipende la migrazione delle placche tettoniche in cui è divisa la crosta terrestre.

Affioramento roccioso - Outcrop

Affioramento di una Discordanza stratigrafica

Un affioramento roccioso è un complesso roccioso o porzione di giacimento minerario che appare alla superficie del suolo, non mascherato da detriti, dal terreno vegetale o da altre forme di copertura.

In Geologia, con particolare riguardo al Rilevamento geologico, per affioramento roccioso, o più brevemente affioramento, si intende una zona, generalmente su scala metrica o decimetrica, nella quale è assente la copertura di alterazione dovuta agli agenti esogeni o vegetazionale e dove quindi il substrato roccioso affiora rendendosi direttamente accessibile all'analisi geologica.

Nella maggior parte dei casi, sulla superficie terrestre le rocce e i depositi recenti sono ricoperti da uno strato di suolo e vegetazione, che ne ostacolano l'osservazione diretta e quindi l'analisi. Dove, invece, la copertura del suolo è stata rimossa attraverso l'erosione o lo scavo ad opera dell'uomo, la roccia risulta esposta.

Affioramento di natura antropica - Taglio per una strda. Normal faults in volcanic ashes and paleo-soils, El Salvador, photo by Chuck DeMets

Gli affioramenti sono frequenti in zone di frana, nelle rive dei fiumi o in zone tettonicamente attive. Alcuni affioramenti possono invece trarre origine da scavi umani come quelli per le strade, o tratti temporaneamente non ricoperti in tunnel, visibili durante lo scavo dello stesso.

Affioramento di Strati di Carbone, Turchia

L'affioramento è una delle fonti di informazione più preziose in geologia e fornisce al geologo rilevatore una ricca serie di dati di campagna come quelli petrografici, strutturali e paleontologici, (ad esempio giacitura, foliazione, direzione di paleo correnti, orientazione paleomagnetica), permettendo il campionamento litologico per un'analisi più approfondita in laboratorio. Nel rilevamento geologico l'affioramento viene cartografato su una base topografica al fine di costruire, insieme a tutti gli altri dati rilevabili in situ (es. faglie o elementi geomorfologici), le carte geologiche.
Testo tratto da Sapere.it e Wikipedia (modificato)