GEOLOGIA DEI BASAMENTI CON RILEVAMENTO

Anno accademico 2018/2019 - 1° anno
Docente: Gaetano Ortolano
Crediti: 9
SSD: GEO/07 - Petrologia e Petrografia
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 147 di studio individuale, 42 di lezione frontale, 36 di altre attività
Semestre:
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Obiettivi formativi

Il corso ha come scopo quello di far acquisire agli studenti i principi fondamentali dei processi metamorfici e magmatici che concorrono alla formazione dei basamenti cristallini nei diversi contesti geologico-geodinamici. A tal fine lo studente alla fine del corso dovrà essere in grado di:

a) comprendere i principi fondamentali della reologia delle deformazioni dello stato solido e delle proprietà elastiche e meccaniche dei principali litotipi;

b) saper descrivere e classificare i diversi tipi di strutture deformative, ricostruendone l’ambientazione e l’evoluzione spazio-temporale;

c) saper raccogliere, trattare, mappare e rielaborare dati strutturali disaggregati, identificandone lo stile e ricostruendone l’evoluzione nel tempo e nello spazio;

d) saper leggere ed interpretare carte geologiche in aree di basamento cristallino;

e) saper ricostruire i rapporti deformazione - blastesi intercorsi durante l’evoluzione tettono-metamorfica di un basamento;

f) Saper determinare, con l’integrazione di opportune tecniche geotermobarometriche, i cambiamenti di pressione e temperatura registrati dalle rocce di basamento, ricostruendone così le traiettorie P-T;

g) contestualizzare all'interno della geodinamica paleozoico-oligocenica la dinamica delle microplacche calabro-peloritane nel Mediterraneo occidentale.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Il corso si svolge attraverso l'erogazione frontale di 6 CFU per un totale di 42 ore articolate in lezioni in power-point alternate con esercitazioni pratiche in aula con l'ausilio di campioni a mano e in sezione sottile perlopiù di rocce metamorfiche.

Ulteriori 3 CFU di terreno per un totale di 36 ore vengono invece erogati durante una campagna geologica della durata di quattro giorni su terreni metamorfici prevalentamente ubicati in Sicilia nord orientale e Calabria meridionale. Gli studenti vengono suddivisi in gruppi di quattro o cinque unità, viene data loro un'area già corredata di una cartografia geologica muta. Gli studenti dovranno specificare i tematismi in legenda e dovranno fare una serie di stazioni dove prenderanno una serie si misure strutturali connesse alle fasi deformazionali dell'area presa in esame.


Prerequisiti richiesti

• Conoscere i principi classificativi delle rocce ignee e metamorfiche di basamento;

• Conoscere i principi di microscopia ottica per il riconoscimento dei minerali fondamentali;

• Conoscere la cristallochimica e la minerogenesi dei principali minerali costituenti delle rocce metamorfiche e ignee di basamento;

• Conoscere le basi teoriche dell'utilizzo delle proiezioni stereografiche;

• Conoscere i fondamenti dell’attuale assetto geologico-geodinamico centro-Mediterraneo.


Frequenza lezioni

OBBLIGATORIA


Contenuti del corso

Modulo di Geologia dei basamenti cristallini: 6 CFU (42 ore)

PARTE 1°

INTRODUZIONE

Principi e scopi della Geologia del Cristallino. Descrizione dei principali processi orogenetici. Il gradiente geotermico e la sua influenza sulla genesi dei basamenti cristallini.

PARTE 2°

PROPRIETÀ MECCANICHE DELLE ROCCE

Principi di reologia dello stato solido: Analisi dello stress e dello strain. Storia dello strain: Strain coassiali e non coassiali. strain totale, strain incrementale, deformazione progressiva. Il comportamento reologico di minerali e rocce: Meccanismi deformativi inter- ed intra-cristallini; Fattori di controllo dello strain in rocce monomineraliche e polimineraliche. I processi di recovery. Le principali leggi di flusso nella reologia dei corpi solidi.

 

Parte 3°

ANALISI MESO-MICROSTRUTTURALI

Foliazioni e lineazioni. Descrizione e classificazione delle pieghe. Modelli teorici di piegamento. Distribuzione dello strain nelle pieghe. Geometria e tipi di interferenza strutturale. Dispersione degli elementi strutturali. Metodi di analisi strutturale in aree polideformate: L'utilizzo del reticolo di Schmidt nella proiezioni di dati strutturali. Esempi di calcolo di elementi geometrici. Rotazione dei dati strutturali. Concetti di simmetria nelle strutture. Elaborazione statistica dei dati attraverso l’ausilio di software. Definizione di zona di taglio. Classificazione delle rocce di faglia e loro collocazione nei vari livelli crostali. Gli indicatori cinematici. Caratteri microstrutturali delle cataclasiti e delle miloniti. Le pseudotachiliti. Riconoscimento ed interpretazione delle microstrutture metamorfiche.

Parte 4°

RICOSTRUZIONE DEI RAPPORTI BLASTO-DEFORMAZIONALI, IL CONCETTO DI EQUILIBRIO TESSITURALE, CENNI DI GEOTERMOBAROMETRIA E GEOCRONOLOGIA, LA RICOSTRUZIONE DELLE TRAIETTORIE P-T-d-t.

Ricostruzione dei rapporti blasto-deformazionali: Cronologia degli eventi deformativi. Cronologia degli eventi blastici. Relazioni cronologiche fra deformazione e blastesi anche attraverso tecniche di analisi di immagine (Volumi effettivamente reagenti e Bulk chemistry efficace). ​Elementi di geotermobarometria e geocronologia: La ricostruzione delle curve P-T-d-t. Il rinnovamento mineralogico durante i processi metamorfici e il concetto di sequenza di paragenesi. Evoluzione delle tecniche geotermobarometriche: i database termodinamici e il calcolo dei diagrammi di fase: sezioni, proiezioni e pseudosezioni. La ricostruzione dei cicli orogenici: processi di approfondimento ed esumazione/denudamento.

Parte 5°

LA GEODINAMICA DEL MEDITERRANEO OCCIDENTALE DALLA FINE DEL PALEOZOICO ALLE FASI PLIO-PLEISTOCENICHE

L'evoluzione geologico-geodinamica dell'Orogene Calabro Peloritano (OCP). Il ciclo orogenetico Varisico vs. il ciclo orogenetico Alpino. Il ruolo delle shear zone crostali nella strutturazione attuale dell'OCP. Ricostruzioni palinspastiche dell'OCP fino alla transizione Oligo-Miocenica.

Modulo di Rilevamento : 3 CFU (36 ore)

TECNICHE DI RILEVAMENTO

Misure sul terreno: giacitura degli elementi planari e lineari. Rappresentazione cartografica con simbologia codificata. Stazioni di misura ed elaborazione dei dati strutturali. Ricostruzione spazio-temporale degli eventi deformativi. Distinzione delle simbologie strutturali su base tempo-relativa. Caratterizzazione tessiturale e strutturale delle strutture deformative. Riconoscimento mesoscopico delle associazioni paragenetiche in rocce di basamento. Penetratività e pervasività delle strutture deformative. Ambientazione genetica delle strutture deformative. Individuazione ed interpolazione dei limiti tra le unità. Esempi di ricostruzione grafica dei limiti e verifica della validità dei limiti d'interpolazione. Riconoscimento e caratterizzazione dei limiti tra rocce plutoniche e rocce metamorfiche. Cenni di cartografia geotematica e applicazioni GIS/GPS.

ELEMENTI DI TETTONICA

L’assetto tettonostratigrafico e l'evoluzione tettono-metamorfica delle unità di basamento nell'Orogene Calabro-Peloritanio. Strutture e stili tettonici. Tipologia e scala dei sistemi plicativi. Caratterizzazione e classificazione dei sistemi deformativi fragili. Influenza dei sistemi tettonici fragili (faglie e thrust) sulla dislocazione della continuità delle unità di basamento. Rapporti tra tipologie e tempi di messa in posto di unità plutoniche ed unità metamorfiche incassanti. Ricostruzione degli andamenti strutturali su carta: trend degli assi di piega, dei piani di foliazione e delle principali strutture lineari diversificati per generazione.


Testi di riferimento

TESTI

  1. Barker J. – Introduction to metamorphic textures and microstructures. (Blackie USA, Chapman & Hall) 1998.
  2. Passchier C. W. & Trouw R. A. J. – Microtectonics. (2nd ed. xvi + 366 pp. + CD-ROM. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag). ISBN 3 540 64003 7.
  3. Vernon R. H. – A practical guide to rock microstructure. (Cambridge University Press) 2004. 594 pp. ISBN: 9780521891332
  4. WINTER (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
  5. Fossen H. – STRUCTURAL GEOLOGY. (Cambridge University Press) 2010. 463 pp. ISBN: 9780521516648
  6. Dispense ed appunti distribuiti in aula durante il corso

Siti consigliati

  1. http://jm-derochette.be/metamorphic_rocks.htm
  2. http://www.uwgb.edu/dutchs/EarthSC202Slides/struslid.htm
  3. http://virtualexplorer.com.au/special/meansvolume/contribs/heilbronner/text/00/0000.html
  4. http://www3.uakron.edu/geology/mcconnell/structGeo/syllabus/week15.htm#readings14


Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Descrizione dei principali processi orogeneticiBarker J., Fossen H.; Dispense 
2Il gradiente geotermico e la sua influenza sulla genesi dei basamenti cristallini. Barker J., Fossen H.; Dispense 
3Principi di reologia dello stato solido: Analisi dello stress e dello strain. Passchier C. W. & Trouw R. A. J.; Fossen H.; Dispense 
4Storia dello strain: Strain coassiali e non coassiali. strain totale, strain incrementale, deformazione progressiva. Passchier C. W. & Trouw R. A. J.; Fossen H.; Dispense 
5Il comportamento reologico di minerali e rocce: Meccanismi deformativi inter- ed intra-cristalliniPasschier C. W. & Trouw R. A. J.; Dispense 
6Fattori di controllo dello strain in rocce monomineraliche e polimineraliche. I processi di recovery.Passchier C. W. & Trouw R. A. J.; Dispense 
7Le principali leggi di flusso nella reologia dei corpi solidi.Dispense 
8Foliazioni e lineazioni.Passchier C. W. & Trouw R. A. J.; Fossen H.; Dispense 
9Descrizione e classificazione delle pieghe. Dispense 
10Modelli teorici di piegamento. Dispense 
11Distribuzione dello strain nelle pieghe. Dispense 
12Geometria e tipi di interferenza strutturale. Dispense 
13Dispersione degli elementi strutturali. Dispense 
14Metodi di analisi strutturale in aree polideformate: Reticolo di Wulff; reticolo di Schmidt. Proiezione di un piano, proiezione di una linea. Esempi di calcolo di elementi geometrici.Dispense 
15Rotazione dei dati strutturali. Concetti di simmetria nelle strutture. Dispense 
16Elaborazione statistica dei dati attraverso l’ausilio di software. Dispense ed esercitazioni in aula informatica 
17Ricostruzione dei rapporti blasto-deformazionali: Cronologia degli eventi deformativi. Cronologia degli eventi blastici. Relazioni cronologiche fra deformazione e blastesi.Dispense; Vernon R.H.; Winter 
18Classificazione delle rocce di faglia e loro collocazione nei vari livelli crostali. Passchier C. W. & Trouw R. A. J.; Fossen H.; Dispense 
19Gli indicatori cinematici. Passchier C. W. & Trouw R. A. J.; Fossen H.; Dispense 
20Caratteri microstrutturali delle cataclasiti e delle miloniti.Passchier C. W. & Trouw R. A. J.; Fossen H.; Dispense 
21Le pseudotachiliti. Passchier C. W. & Trouw R. A. J.; Fossen H.; Dispense 
22Riconoscimento ed interpretazione delle microstrutture metamorfiche.Dispense; Vernon R.H.; Winter 
23Misure sul terreno: giacitura degli elementi planari e lineari.Attività di terreno 
24Rappresentazione cartografica con simbologia codificata. Attività di terreno ed in aula informatica 
25Stazioni di misura ed elaborazione dei dati strutturali. Attività di terreno ed in aula informatica 
26Ricostruzione spazio-temporale degli eventi deformativi. Distinzione delle simbologie strutturali su base tempo-relativa. Attività di terreno 
27Caratterizzazione tessiturale e strutturale delle strutture deformative. Attività di terreno 
28Riconoscimento mesoscopico delle associazioni paragenetiche in rocce di basamento. Attività di terreno 
29Penetratività e pervasività delle strutture deformative. Attività di terreno 
30Ambientazione genetica delle strutture deformative. Attività di terreno 
31Individuazione ed interpolazione dei limiti tra le unità.Attività di terreno 
32Esempi di ricostruzione grafica dei limiti e verifica della validità dei limiti d'interpolazione. Attività in aula informatica 
33Riconoscimento e caratterizzazione dei limiti tra rocce plutoniche e rocce metamorfiche.Attività di terreno 
34Cenni di cartografia geotematica e applicazioni GIS/GPS.Attività di terreno ed in aula informatica 
35L’assetto tettonostratigrafico e l'evoluzione tettono-metamorfica delle unità di basamento nell'Orogene Calabro-Peloritanio.Dispense 
36Strutture e stili tettonici. Attività di terreno 
37Tipologia e scala dei sistemi plicativi. Attività di terreno 
38Influenza dei sistemi tettonici fragili (faglie e thrust) sulla dislocazione della continuità delle unità di basamento.Attività di terreno 
39Rapporti tra tipologie e tempi di messa in posto di unità plutoniche ed unità metamorfiche incassanti. Attività di terreno 
40Ricostruzione degli andamenti strutturali su carta: trend degli assi di piega, dei piani di foliazione e delle principali strutture lineari diversificati per generazione.Attività di terreno ed in aula informatica 
41Caratterizzazione e classificazione dei sistemi deformativi fragili. Attività di terreno 
42Ricostruzione dell'evoluzione geologico-geodinamica dell'Orogene Calabro-Peloritano nel Mediterraneo centrale dalla fine del Paeozoico all'Oligo-Miocene. Dispense 
43Geometrie e rapporti d’intrusione dei corpi granitici.Dispense 
44Mappatura di plutoni e batoliti. Dispense 
45Segregazione, risalita e messa in posto di magmi granitici. Dispense 
46Tempi e meccanismi di costruzione dei batoliti granitici.Dispense 

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame di Geologia dei basamenti cristallini prevede la produzione di un'elaborato di fine corso, normalmente sviluppato in gruppi da cinque, relativo all'elaborazione statistica di misure strutturali prese autonomamente nelle zone di rilevamento su terreno: Samo o Palmi (RC) o Scifì (ME), contesutualizzate all'interno del quadro geologico-geodinamico centro Mediterraneo a partire dal Paleozoico fino al passaggio Oligo-Miocenico.

Tale elaborato potrà essere presentato o in forma cartacea o attraverso l'aulsilio di una presentazione power-point.

Durante e alla fine dell'esposizione dell'eleaborato il docente chiederà agli studenti tutta una serie di nozioni teoriche di base, tra quelle trattate durante il corso.

Il voto finale prevederà una sintesi equilibrata tra il giudizio delle capacità di sintsesi ed espositive dimostrate e il grado di maturità nella comprensione delle nozioni teoriche alla base del corso.


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

  1. Le miloniti e alcuni indicatori cinematici.
  2. Le sheat-folds. I low-strain domain.
  3. le rocce di faglia e le loro correlazioni in funzione della profondità di formazione.
  4. Evoluzione tettono-metamorfica dell'Unità di Mandanici.
  5. Le Pencil-strucures e le L-tettoniti.
  6. Il Clivaggio di crenulazione.
  7. La reologia delle deformazioni plastiche.
  8. Gli ambienti collisionali.
  9. Le miloniti all'interno dell'Unità di Mandanici.
  10. Le proiezioni stereografiche.
  11. Lineazioni e foliazioni.
  12. il concetto di tettonite e l'evoluzione del diagramma di Flinn.
  13. Assetto tettono-stratigrafico dell'Orogene Calabro-Peloritano
  14. Indicatori cinematici;
  15. La struttura a falde del Massiccio dell'Aspromomente.
  16. L'anatessi crostale e le migmatiti.
  17. Il layering migmatitico.
  18. Strain rate vs. recovery.
  19. Le sheath fold.
  20. Le figure di interferenza.
  21. Cinematica ed evoluzione delle strutture milonitiche.
  22. Il concetto di vorticità e il numero cinematico di vorticità.
  23. Pure shear vs. Simple shear.
  24. Assetto tettono-stratigrafico dei Monti Peloritani; L'unità di Mandanici.
  25. Minerali principali, secondari ed accessori e il loro ruolo nella ricostruzione dei rapporti blasto-deformazionali.
  26. Tecniche geotermobarometriche a confronto.
  27. Rapporti spazio-temporali tra la messa in posto dei corpi granitoidi ed il basamento metamorfico.