Strike-slip faults with staircase trajectory in anisotropic rocks: field data and mechanical implications

Massimiliano R. Barchi (*), Gabriele Lena (*) & Cristiano Collettini (*)
(*) Dipartimento di Scienze della Terra, Università degli Studi di Perugia. E-mail: mbarchi@unipg.it

Faglie trascorrenti con traiettoria a gradini in rocce multicompetenti. Scopo del lavoro è di studiare gli effetti dell'anisotropia meccanica sulla traiettoria delle faglie, sviluppate in successioni mitologicamente complesse. Lungo la gola del F. Candigliano (Appennino umbro-marchigiano) le Marne a Fucoidi affiorano sul fianco orientale dell'anticlinale di Montiego: gli strati, immergenti verso NE con forte inclinazione (>60°), sono interessati da un sistema di faglie trascorrenti, per lo più con rigetti modesti (< 1 m). Le faglie sono caratterizzate da geometria a gradini, con rampe, sviluppate attraverso i livelli più competenti (calcari e calcari marnosi) , alternate a lunghi tratti appiattiti, che seguono i livelli meno competenti (marne e black shales). Dopo aver ricostruito il campo di sforzi, responsabile del fagliamento, per ciascun segmento di faglia abbiamo misurato l'angolo θ, tra la direzione del σ1 e la faglia stessa. In generale, si osserva che gli angoli θ misurati si distribuiscono su un intervallo molto ampio, con 10°<θ<85°. Più in dettaglio, differenziando le misure sulla base della litologia, si nota che nei calcari l'angolo θ è compreso tra 10° e 60°, con un picco a 30°-40°, in sostanziale accordo con la teoria di Anderson. Le marne e i black shales, invece, sono caratterizzati da valori di θ assai più alti, spesso > 60°. Osservando faglie con diversi rigetti, abbiamo ipotizzato che le faglie si siano formate inizialmente con geometrie a gradini e siano state successivamente rettificate all'aumentare del rigetto. Questo processo porta alla formazione di faglie con angolo θ di 40°-60°, maggiore di quanto previsto dalla teoria andersoniana, il cui sviluppo è principalmente un effetto dell'anisotropia delle successioni interessate. Infatti la genesi dei lunghi tratti appiattiti, che seguono i livelli meccanicamente più deboli, dipende dal forte contrasto di competenza tra strati calcarei e strati marnosi.

Anisotropy, Fault, Fault Mechanics