Andamenti a scala metrica vs. scala kilometrica di faglie. Un esempio di analisi geostrutturale e GIS sulla Linea della Valnerina (Umbria)

Una delle principali fonti di informazioni per stimare l'orientazione di una faglia è la giacitura di mesofaglie e specchi di faglia localizzate in corrispondenza di affioramenti della faglia stessa. La scala su cui queste misure possono essere considerate indicative è dell'ordine di decine-centinaia di m. Su dimensioni maggiori, per esempio km o decine di km, l'andamento di una faglia è suggerito dalla sua traccia topografica della faglia. Conciliare queste due tipologie di informazioni può non essere banale.

In questo post  analizzo i segmenti  compresi fra Schioppo e Meggiano (Umbria) della Linea della Valnerina, un lineamento tettonico situato ad Est della linea Olevano-Antrodoco. Contrasto i dati meso-strutturali acquisiti per la tesi di dottorato con le informazioni derivate dalle tracce topografiche. Per questo secondo aspetto utilizzo dati topografici Aster, sui quali applico la metodologia di intersezione tra DEM e piano geologico (vedi gSurf) che ho presentato in vari post precedenti ed implementato sia come plugin per Quantum GIS, sia come tool Python a se stante.

Nello schema geologico sottostante si vede come la zona studiata sia all'interno di un triangolo definito dalle città di Foligno, Terni e Visso. Subito a SE della zona studiata affiorano sovrascorrimenti col tipico andamento appenninico, circa N-S o NNW-SSE.



Qual'è un problema geologico-strutturale di questo lineamento? La causa dell'andamento obliquo (NNE-SSW) della Linea della Valnerina rispetto ai sovrascorrimenti che sono presenti in altre zone, come per esempio a SSE della linea stessa (prima di incontrare ad oriente la Olevano-Antrodoco).
Oltre all'obliquità, anche la sua inclinazione che localmente può essere molto elevata: per esempio nel classico affioramento di Schioppo si misurano valori di inclinazione di circa 70°, atipici per le faglie inverse. Da queste caratteristiche alcuni Autori, principalmente Decandia negli anni '70 del secolo scorso, hanno proposto che la Linea della Valnerina rappresenti un lineamento normale pre-miocenico coinvolto e riattivato durante l'orogenesi appenninica.

Quello che vado a comparare in questo post è la corrispondenza tra giaciture delle meso-faglie ed andamento topografico della Linea della Valnerina. Sono circa analoghi? Entrambi supportano l'osservazione di andamenti obliqui rispetto al trend usuale dei sovrascorrimenti miocenici, con inclinazioni sensibilmente maggiori di questi ultimi?

I dati meso-strutturali raccolti in quattro stazioni lungo due segmenti della Linea della Valnerina - il segmento di Schioppo-Tassinare (stazioni 106 e 105) a Sud e il segmento di Grotti a Nord (stazioni 104 e 102) - sono presentati nella figura sottostante. Tutti i movimenti rappresentati sono diretti verso NE, di tipo destro-inverso per le stazioni 102, 105 e parte della 106, destri-normali per la 104 e la maggioranza della 106. Nel caso della stazione 106  (affioramento di Schioppo), la maggior parte delle mesofaglie sono ad alto angolo. Nel complesso, i dati mesostrutturali suggeriscono che questi due segmenti della Linea della Valnerina costituiscono dei segmenti obliqui a media-alta inclinazione. Rampe oblique, secondo un'altra terminologia.
Anallizzando più in dettaglio, la zona compresa tra le stazioni 105 e 104, corrisponde ad una biforcazione della Linea della Valnerina, con un segmento circa N-S che si sviluppa a Nord della stazione 105, ed un segmento ad andamento più articolato che comprende le stazioni 104 e 102.



Proviamo ora a determinare le intersezioni topografiche attese utilizzando i valori medi delle mesofaglie osservate nelle quattro stazioni considerate, calcolati e plottati con FaultKin e Stereonet di Rick Allmendinger. Quanto si accordano con gli andamenti topografici mappati?

Nelle mappe sottostanti le tracce teoriche delle faglie sono rappresentate dalle linee bianche, mentre le tracce mappate da quelle rosse. Negli stereonet, i cerchi grandi rappresentano i piani di meso-faglia con strie, i punti neri i poli ai piani ed il triangolo al centro del cerchio blu ll'orientazione del polo medio.


Stazione 106

Per la stazione 106, abbiamo un piano medio con immersione 295.5° ed inclinazione di 70.8°.




Il fit tra traccia mappata e quella teorica è buono sino a circa 1 km a sud della stazione 105, dove l'orientazione della traccia mappata devia nettamente e l'andamento è più articolato, il che suggerisce anche minori inclinazioni dei segmenti di faglia. 




Stazione 105

La stazione 105 ha un piano medio con immersione 271.5° ed inclinazione di 42.5°.




Il fit tra traccia mappata e teorica è limitato e solo locale. Probabilmente questa stazione si trova in corrispondenza di una zona di variazione della orientazione della Linea della Valnerina. 
  


Se si cerca di fittare la traccia topografica della faglia a Nord della stazione 105, si ottiene un valore di circa 259° di immersione e 30° di inclinazione. Questo concorda con l'ipotesi predetta che si stia osservando una variazione sia di direzione sia di inclinazione della faglia, che assume un andamento più 'appenninico' ed una inclinazione più tipica di sovrascorrimenti.  



Stazione 104

La stazione 104 ha piano medio con immersione 39° ed inclinazione 34.4°.


Come si nota nell'immagine sottostante, la traccia teorica derivata dalle mesofaglie non si accorda affatto con quella mappata. Si può quindi ritenere che le giaciture osservate nella stazione strutturale 104 abbiano una validità solo locale, inferiore al km. La faglia potrebbe avere subito un piegamento post-cinematico, forse causato dalla faglia normale pliocenica, ad andamento NNW-SSE, mappata subito ad W della stazione 104.



Stazione 102

Infine la stazione 102 ha valori simili a quelli della 105: immersione di 282° ed inclinazione di 48.3°.



Come si vede nella mappa sottostante, il fit locale è relativamente buono su distanze di alcuni km, ma poi devia nettamente dalla traccia mappata circa 1 km a NE della stazione 104. 


Un fit più esteso, dalla stazione 102 sino alla 105, si ottiene considerando valori di immersione di 284° ed inclinazione di 8°, quindi mantenendo la stessa immersione ma riducendo nettamente l'inclinazione rispetto a quella osservata per le mesofaglie.
A Sud della stazione 105 questo fit cessa, in quanto la traccia teorica ha un andamento che differisce nettamente da quella reale (cf. zona di Schioppo), inoltre sarebbero attesi dei klippen del tetto della faglia nella zona a N-E delle stazioni 105-106. E' quindi da ritenere che nella zona a Sud della stazione 105 la faglia aumenti di inclinazione sino a valori di 70°, che sono compatibili sia con la traccia topografica locale sia con le mesostrutture osservate.



Modello interpretativo dei segmenti

Una possibile struttura dei segmenti analizzati vedrebbe una faglia ad alto angolo nella zona di Schioppo (stazione 106), con inclinazioni di circa 70°, che tende ad assumere a Nord, circa in corrispondenza della stazione 105, valori nettamente più bassi, attorno a 40°. Il segmento a orientazione N-S che si sviluppa a Nord della stazione 105 potrebbe rappresentare uno splay a più alto angolo che si origina nel tetto  della Linea della Valnerina, e che avrebbe inclinazioni sull'ordine di 30°, oltre ad una direzione NNE-SSW.
La prosecuzione verso Est della Linea della Valnerina assumerebbe inclinazioni più ridotte, in media attorno a 10° o poco più, con locali tratti a differente orientazione od inclinazione.



Comments