Geologia fisica

Un corpo di roccia che è fragile – o perché è freddo o per la sua composizione, o per entrambi – è probabile che si rompa piuttosto che piegarsi quando è sottoposto a stress, e il risultato è la fratturazione o fagliazione.

La fratturazione è comune nelle rocce vicino alla superficie, sia nelle rocce vulcaniche che si sono ristrette durante il raffreddamento (Figura 12.4a), o in altre rocce che sono state esposte dall’erosione e si sono espanse (Figura 12.9).

Una frattura in una roccia è anche chiamata giunto. Non c’è movimento da un lato all’altro della roccia su entrambi i lati di un giunto. La maggior parte dei giunti si formano dove un corpo di roccia si sta espandendo a causa della pressione ridotta, come mostrato dai due esempi nella Figura 12.9, o dove la roccia stessa si sta contraendo ma il corpo di roccia rimane della stessa dimensione (la roccia vulcanica in raffreddamento nella Figura 12.4a). In tutti questi casi, il regime di pressione è di tensione e non di compressione. I giunti possono anche svilupparsi dove la roccia viene piegata perché, mentre la piegatura avviene tipicamente durante la compressione, ci possono essere alcune parti della piega che sono in tensione (Figura 12.10).

Infine, i giunti possono svilupparsi anche quando la roccia è sotto compressione, come mostrato nella figura 12.11, dove c’è uno stress differenziale sulla roccia, e le serie di giunti si sviluppano ad angolo rispetto alle direzioni di compressione.

Faulting

Una faglia è un confine tra due corpi di roccia lungo il quale c’è stato un movimento relativo (Figura 12.4d). Come abbiamo discusso nel Capitolo 11, un terremoto comporta lo scivolamento di un corpo di roccia contro un altro. I terremoti non avvengono necessariamente su faglie esistenti, ma una volta che un terremoto ha luogo una faglia esisterà nella roccia in quel luogo. Alcune grandi faglie, come la faglia di San Andreas in California o la faglia Tintina, che si estende dal nord del B.C. attraverso lo Yukon centrale e in Alaska, mostrano prove di centinaia di chilometri di movimento, mentre altre mostrano meno di un millimetro. Per stimare la quantità di movimento su una faglia, abbiamo bisogno di trovare qualche caratteristica geologica che si presenta su entrambi i lati e che è stata sfalsata (Figura 12.12).

Ci sono diversi tipi di faglie, come illustrato nella figura 12.13, e si sviluppano sotto diverse condizioni di stress. I termini hanging wall e footwall nei diagrammi si applicano a situazioni in cui la faglia non è verticale. Il corpo di roccia sopra la faglia è chiamato parete sospesa, e il corpo di roccia sotto di essa è chiamato parete inferiore. Se la faglia si sviluppa in una situazione di compressione, allora sarà una faglia inversa perché la compressione fa sì che la parete sospesa sia spinta verso l’alto rispetto alla parete inferiore. Se la faglia si sviluppa in una situazione di estensione, allora sarà una faglia normale, perché l’estensione permette alla parete pendente di scivolare verso il basso rispetto alla parete inferiore in risposta alla gravità.

La terza situazione è quella in cui i corpi di roccia stanno scivolando lateralmente l’uno rispetto all’altro, come avviene lungo una faglia trasformata (vedi capitolo 10). Questo è conosciuto come una faglia strike-slip perché lo spostamento è lungo lo “strike” o la lunghezza della faglia. Sulle faglie strike-slip il movimento è tipicamente solo orizzontale, o con una componente verticale molto piccola, e come discusso sopra il senso del movimento può essere laterale destro (il lato lontano si muove verso destra), come nelle figure 12.12 e 12.13, o può essere laterale sinistro (il lato lontano si muove verso sinistra). Le faglie trasformate sono faglie strike-slip.

Nelle aree caratterizzate da tettonica estensionale, non è raro che una parte della crosta superiore si abbassi rispetto alle parti vicine. Questo è tipico lungo le aree di rifting continentale, come la Great Rift Valley dell’Africa orientale o in parti dell’Islanda, ma si vede anche altrove. In tali situazioni un blocco che si abbassa è conosciuto come graben (in tedesco, fosso), mentre un blocco adiacente che non si abbassa è chiamato horst (in tedesco, mucchio) (Figura 12.14). Ci sono molti horst e graben nell’area Basin and Range degli Stati Uniti occidentali, specialmente in Nevada. Parte della regione della Fraser Valley del B.C., nell’area intorno a Sumas Prairie è un graben.

Un tipo speciale di faglia inversa, con un piano di faglia ad angolo molto basso, è conosciuto come faglia di spinta. Le faglie di spinta sono relativamente comuni nelle aree in cui le montagne della cintura di pieghe sono state create durante la collisione continente-continente. Alcune rappresentano decine di chilometri di spinta, dove spessi fogli di roccia sedimentaria sono stati spinti in alto e sopra altre rocce (Figura 12.15).

Ci sono numerose faglie di spinta nelle Montagne Rocciose, e un esempio ben noto è la Spinta McConnell, lungo la quale una sequenza di rocce sedimentarie spesse circa 800 m è stata spinta per circa 40 km da ovest a est (Figura 12.16). Le rocce spinte hanno un’età che va dal Cambriano al Cretaceo, così nell’area intorno al Monte Yamnuska la roccia di età cambriana (circa 500 Ma) è stata spinta sopra, e ora giace sopra la roccia di età cretacea (circa 75 Ma) (Figura 12.17).