Piega (geologia)

Kink band in sequenza sedimentaria (Formazione di Livinallongo, Ladinico Inferiore, Dos Capel, Predazzo)

Piega su scala dell'affioramento
(Isola d'Elba)

Piega su scala pluri-chilometrica
(Vallese, Alpi Svizzere)

In ambito geologico viene definita piega una deformazione duttile di masse rocciose stratificate, la cui giacitura originaria era orizzontale, in seguito a forze di compressione, ricollegabili all'orogenesi, distribuite non omogeneamente entro la massa rocciosa tanto da aver determinato una deformazione, della serie rocciosa, plastica (ossia permanente) e continua (senza rotture).

Il geologo con il rilevamento geologico, ovvero la cartografia degli affioramenti di roccia (caratteristiche litologiche, geometria delle pieghe, faglie, ecc.), può stabilire la struttura tettonica in profondità e capire gli sforzi tettonici che hanno provocato la deformazione della roccia. Questo lavoro gli permette di disegnare in seguito sezioni geologiche, molto utili in caso di costruzione di opere di ingegneria civile sotterranee quali tunnel autostradali o ferroviari, gallerie, miniere, ecc.

Elementi della piega

Una superficie piana curva può essere descritta come la curvatura di un arco. Si distinguono, pertanto, in una piega:

• la cerniera, ossia la parte di massima curvatura, in corrispondenza della quale si congiungono i cosiddetti fianchi, cioè le superfici laterali della piega;
• il piano assiale, ossia il piano sul quale giacciono tutti i punti di massima curvatura di tutte le superfici piegate, e pertanto rappresenta il piano di simmetria;
• il nucleo, ossia la parte più interna, lungo la quale passa il piano assiale della piega;
• l'asse della piega, ossia l'intersezione del piano assiale con una delle infinite superfici deformate della piega stessa e, come peraltro il piano assiale, può essere orizzontale o variamente inclinato fino alla posizione verticale;
• la vergenza, ossia la direzione verso cui tende a coricarsi la piega;
• la linea di cresta, la linea che congiunge i punti sulla sommità della curvatura. Quando il piano assiale è verticale, la linea di cresta coincide con l'asse della piega; quando invece il piano assiale è inclinato, la piega tende a rovesciarsi verso un punto dell'orizzonte (si dice, in questo caso, che la piega ha vergenza verso quest'ultimo punto).

Dimensioni

Le pieghe sono strutture tridimensionali nelle quali lo sviluppo va considerato nelle tre dimensioni. Si originano in genere in sistemi di forme differenti, ad es. con alternanza di curve concave e convesse, in cui non è quasi mai possibile identificare una struttura le cui dimensioni prevalgano sulle altre.

Sull'asse orizzontale, la lunghezza di una singola piega raramente supera le decine di chilometri; quella di un sistema di pieghe, come nel caso di una catena montuosa, può superare le centinaia di chilometri. Sul piano verticale e trasversale le dimensioni sono di norma inferiori di un ordine di grandezza, o ancora di più.
La grandezza di una piega può essere molto variabile, da millimetrica, alla scala dell'affioramento, fino a pieghe di grandezza chilometrica o pluri-chilometrica nel caso di catene montuose. Anche l'esame dell'orientamento di pieghe di dimensioni decimetriche ("pieghe mesoscopiche"), permette di determinare il senso di trasporto delle masse rocciose.

Classificazioni morfologiche

Collina modellata da rilievo anticlinalico

Combinazione di sinclinale e anticlinale nelle "Old Red Sandstone"

Piega isoclinale

Prendendo in considerazione, per semplificare, soltanto la forma che possono assumere le pieghe in una sezione trasversale che sia perpendicolare all'asse, le pieghe possono essere classificate in vario modo, a seconda dell'elemento preso in esame. A seconda del numero di fianchi presenti, vengono classificate in:

• monoclinali (pieghe che presentano un solo fianco. e nella fig. in basso)
  • flessure: monoclinale in cui il fianco di raccordo ha inclinazione media
  • pieghe a ginocchio: monoclinale in cui il fianco di raccordo varia da subverticale a ribaltato

• biclinali (pieghe che presentano due fianchi)
  • In base alla convessità (dal punto di vista geometrico. a nella fig. in basso):
    • pieghe antiformi: convessità rivolta verso l'alto
    • pieghe sinformi: convessità rivolta verso il basso
  • In base all'età delle rocce al nucleo (b nella fig. in basso):
    • pieghe anticlinali: sono pieghe con la convessità quasi sempre rivolta verso l'alto. Si possono riconoscere su una carta geologica per la presenza delle rocce più antiche al nucleo della piega, riesumato a causa della successiva erosione; le anticlinali sono tipicamente affiancate dalle sinclinali, in sistemi formatisi durante le fasi tettoniche di accorciamento crostale.
    • pieghe sinclinali: la convessità è quasi sempre rivolta verso il basso e gli strati più giovani sono in prossimità del nucleo

• • In base all'inclinazione del piano assiale, le pieghe biclinali possono essere classificate in (c nella fig. in basso):
    • diritte: pieghe con piano assiale verticale
    • inclinate: pieghe i cui fianchi si immergono in direzioni opposte, ma con un diverso grado di inclinazione
    • rovesciate: pieghe con fianchi inclinati nella stessa direzione; nel fianco inferiore gli strati più recenti sono presenti al di sotto di quelli più antichi
    • coricate: pieghe con piano assiale pressoché orizzontale. Qualora le pieghe coricate siano di notevoli dimensioni, danno luogo alla formazione di falde di ricoprimento.
    • immerse: pieghe in cui l'asse ha un'inclinazione negativa

• • in base all'angolo formato dai fianchi della piega (interlimb angle. d nella fig. in basso):
    • > 120° : piega blanda
    • 120°-70° : piega aperta
    • 70°-30° : piega chiusa
    • < 30° : piega serrata
    • se i fianchi sono paralleli: isoclinale

• • in base al rapporto lunghezza/larghezza:
    • lunghezza circa il doppio della larghezza: si aggiunge il prefisso brachi- (es. brachisinforme, brachianticlinale)
    • lunghezza circa uguale alla larghezza (g nella fig. in basso): duomo se la convessità è verso l'alto, bacino se la convessità è verso il basso

Classificazione delle pieghe: in base alla direzione verso cui è rivolta la convessità degli strati (a); in base all'età delle rocce al nucleo (b); in base all'inclinazione del piano assiale (c); in base all'angolo formato dai fianchi (d). Ci sono pieghe con un solo fianco (monoclinali, e) e pieghe ripiegate (f rappresenta pieghe isoclinali coricate con piano assiale P1 ripiegate successivamente da pieghe diritte aperte con piano assiale P2). Duomi e bacini (g e h) sono particolari pieghe in cui il rapporto lunghezza/larghezza è di 1:1.

La lettera f nella figura presenta il caso di una piega ripiegata: una piega isoclinale coricata ha subito un successivo piegamento che ha originato delle pieghe diritte aperte. Per chiarezza viene rappresentato un singolo strato, ma bisogna immaginare che la piega interessa tutti gli strati della sequenza originaria. Ogni piega isoclinale coricata ha un fianco diritto, con sequenza cronologica degli strati normale, cioè di età crescente verso il basso, e un fianco inverso, con sequenza cronologica degli strati rovesciata, cioè di eta crescente verso l'alto. Ciò comporta che sul fianco normale le antiformi coincidano con le anticlinali e le sinformi con le sinclinali, mentre nel fianco inverso le antiformi coincidano col le sinclinali e le sinfromi con le anticlinali.

Nel caso molto semplice di una compressione orizzontale, una serie di strati sedimentari si deforma in cilindri. Generalmente le pieghe non si presentano isolate, ma associate in fasci. Qualora, in conseguenza di una compressione tangenziale, la piega si rompa lungo il fianco sottostante, con spostamento relativo dei blocchi, si forma una piega rovesciata detta piega faglia.

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