Esfoliazione articolare

Nonostante la loro presenza comune in molti paesaggi diversi, i geologi devono ancora raggiungere un accordo su una teoria generale della formazione delle articolazioni esfolianti. Sono state suggerite molte teorie diverse, di seguito una breve panoramica delle più comuni.

Rimozione del sovraccarico e del rimbalzomodifica

Esfoliazione articolazioni esposte in un taglio strada nel Parco Nazionale di Yosemite, California.

Questa teoria è stata originariamente proposta dal geomorfologo pionieristico Grove Karl Gilbert nel 1904. La base di questa teoria è che l’erosione del sovraccarico e l’esumazione della roccia profondamente sepolta sulla superficie del terreno consente alla roccia precedentemente compressa di espandersi radialmente, creando tensioni di trazione e fratturando la roccia in strati paralleli alla superficie del terreno. La descrizione di questo meccanismo ha portato a termini alternativi per le articolazioni di esfoliazione, tra cui il rilascio di pressione o le articolazioni di scarico. Sebbene la logica di questa teoria sia attraente, ci sono molte incongruenze con le osservazioni sul campo e di laboratorio che suggeriscono che potrebbe essere incompleta, come ad esempio:

• Le articolazioni esfolianti possono essere trovate in rocce che non sono mai state profondamente sepolte.
• Studi di laboratorio dimostrano che la semplice compressione e rilassamento di campioni di roccia in condizioni realistiche non provoca fratture.
• Le articolazioni di esfoliazione si trovano più comunemente nelle regioni di stress compressivo parallelo alla superficie, mentre questa teoria richiede che si verifichino in zone di estensione.

Una possibile estensione di questa teoria da abbinare alla teoria dello stress compressivo (descritta di seguito) è la seguente (Goodman, 1989): La riesumazione di rocce profondamente sepolte allevia lo stress verticale, ma le sollecitazioni orizzontali possono rimanere in una massa rocciosa competente poiché il mezzo è confinato lateralmente. Le sollecitazioni orizzontali si allineano con la superficie del terreno corrente mentre le sollecitazioni verticali scendono a zero a questo limite. Così le grandi sollecitazioni compressive superficie-parallele possono essere generate con l’esumazione che può condurre alla frattura della roccia di tensione come descritto sotto.

Filtro termoelasticomodifica

La roccia si espande al riscaldamento e si contrae al raffreddamento e diversi minerali che formano rocce hanno tassi variabili di espansione / contrazione termica. Le variazioni giornaliere della temperatura superficiale della roccia possono essere piuttosto grandi e molti hanno suggerito che le sollecitazioni create durante il riscaldamento causino l’espansione e il distacco della zona superficiale della roccia in lastre sottili (ad esempio Wolters, 1969). Grandi fluttuazioni di temperatura diurne o indotte dal fuoco sono state osservate per creare laminazione sottile e desquamazione sulla superficie delle rocce, a volte etichettate esfoliazione. Tuttavia, poiché le fluttuazioni di temperatura diurne raggiungono solo una profondità di pochi centimetri nella roccia (a causa della bassa conduttività termica della roccia), questa teoria non può spiegare la profondità osservata di esfoliazione che può raggiungere i 100 metri.

Chemical weatheringEdit

Gli agenti atmosferici minerali penetrando nell’acqua possono causare la desquamazione di gusci sottili di roccia poiché il volume di alcuni minerali aumenta dopo l’idratazione. Tuttavia, non tutti i risultati di idratazione minerale in un aumento del volume, mentre le osservazioni sul campo di esfoliazione articolazioni mostrano che le superfici articolari non hanno sperimentato significativa alterazione chimica, quindi questa teoria può essere respinta come una spiegazione per l’origine di grandi dimensioni, articolazioni esfoliazione più profonda.

Tensione di compressione e frattura estensionemodifica

Le articolazioni di esfoliazione hanno modificato le porzioni vicine alla superficie di massicce rocce granitiche nel Parco nazionale di Yosemite, contribuendo a creare le numerose cupole spettacolari, tra cui Half Dome mostrato qui.

Grandi sollecitazioni tettoniche compressive parallele alla superficie terrestre (o libera) possono creare fratture in modalità di trazione nella roccia, dove la direzione di propagazione della frattura è parallela al massimo principio di stress compressivo e la direzione di apertura della frattura è perpendicolare alla superficie libera. Questo tipo di fratturazione è stato osservato in laboratorio almeno dal 1900 (sia nel carico compressivo non confinato uniassiale che biassiale; vedi Gramberg, 1989). Le crepe di tensione possono formarsi in un campo di sforzo compressivo dovuto l’influenza delle microfessure pervasive nel reticolo della roccia e dell’estensione delle cosiddette crepe dell’ala vicino alle punte delle microfessure orientate preferenzialmente, che poi curvano ed allineano con la direzione dello sforzo compressivo di principio. Le fratture formate in questo modo sono talvolta chiamate scissione assiale, scissione longitudinale o fratture estensionali e sono comunemente osservate in laboratorio durante i test di compressione uniassiale. Alte sollecitazioni di compressione orizzontali o parallele alla superficie possono derivare da sollecitazioni tettoniche o topografiche regionali o da erosione o scavo di sovraccarico.

Considerando l’evidenza sul campo e le osservazioni di occorrenza, modalità di frattura e forme secondarie, elevate sollecitazioni di compressione superficie-parallele e fratturazione estensionale (scissione assiale) sembra essere la teoria più plausibile che spiega la formazione di articolazioni esfolianti.