Dr. Enrico BARBIER Ente Italiano Rilievi Aerofotogrammetrici - Firenze Comunicazione presentata al X Congresso nazionale SIFET Varese, Aprile 1965 . Nel 1963 lo scrivente ha eseguito uno studio di fotointerptetazione geologica per il Consiglio Nazionale delle Ricerche applicando dei particolari metodi fotogeo logici per un’indagine strutturale su una vasta area dell'Appennino settentrionale. In questa comunicazione si riferisce sulle tecniche fotogeologiche impiegate.
L’oggetto particolare della ricerca era costituito dal riconoscimento delle linee di frattura della crosta terrestre nella zona in esame e delle direzioni degli strati geologici che possono essere rilevate in gran numero sulle foto aeree. Sono stati cosi realizzati due documenti complementari della cartografia geologica tradizionale, una carta delle direzioni ed inclinazioni degli strati ed una carta delle fratture e lineazioni, la cui interpretazione è stata condotta confrontandoli con la distribu zione nell’area delle unità stratigrafiche e con le anomalie della gravità secondo Bouguer.
Lo studio è stato condotto su fotografie aeree stereoscopiche a scala 1:67.000.
Il primo approccio con la geologia della regione ha rivelato la necessità di possedere un quadro attendibile della giacitura delle diverse formazioni affioranti. D'altro canto gli sìudiosi dell'Appennino conoscono ormai bene le difficoltà con nesse a tale problema. Per la realizzazione di un tale documento e con la speranza di un risultato positivo si è allora tentato una nuova via. Sono state innanzi tutto utilizzate tutte le osservazioni degli Autori precedenti, aggiungendo ad esse le po che osservazioni nuove fatte in campagna ed un grande numero di dati ottenuti dalla fotointerpretazione. Questa, per mezzo della visione stereoscopica delle fo: tografie, consente di ottenere in breve tempo numerosissime determinazioni rela tive alla direzione ed all’inclinazione degli strati.
In particolare la direzione ‘si ricava sempre con ottima approssimazione men tre la valutazione dell’inclinazione può essere sovente meno precisa che a terra ed anzi, talora, sono necessarie considerazioni geomorfologiche per stabilirne il verso. In altri termini, se per esempio si riconosce che un pacco di strati ha direzione Nord-Sud, non è altrettanto agevole e certo stabilire su foto aeree se è inclinato verso Est o verso Ovest.
L’accuratezza della misura dell’inclinazione dipende molto dall’abilità del fo tointerprete e dall’assetto dell’affioramento roccioso. Pendenze deboli sono difficili a determinarsi e lo stesso si può dire per strati inclinati più di 45°. In genere, in terreni con pendenza tra i 20° ed i 45°, queste possono venire apprezzate allo ste reoscopio con errori non superiori ai 5°. A questo proposito è da tener presente
°. che l’esagerazione del rilievo nelle foto aeree è utile in regioni ove le inclinazioni degli strati sono deboli mentre induce sovente in errore allorché queste superano la cinquantina di gradi. Per misurazioni più accurate ci si può servire di semplici strumenti fotogrammetrici quali ad esempio le barre di parallasse o ricorrere a me todi speciali.
Annotate quindi le fotografie allo stereoscopio, una semplice operazione di raddrizzamento con un opportuno apparecchio consente di riportare i dati su una carta topografica, nel caso attuale con foto a scala 1:67.000 e per un lavoro a ca rattere regionale serve ottimamente il 100.000 dell’IGM.
Riportate le osservazioni su carta, nell’ambito di ciascuna formazione geolo gica i vari simboli che le definiscono esprimeranno l’andamento della medesima nei punti ove sono state effettuate le misure. Se queste risultano sufficientemente vi cine, si potrà stimare di conoscere con buona approssimazione l’aspetto dell’affio ramento dal quale provengono. In genere, ad una minore distanza tra i simboli consegue un’approssimazione minore nella definizione dell’assetto degli strati. La condizione necessaria per una rappresentazione esatta dell'andamento di una forma zione risiede quindi nella possibilità di effettuare una misura di direzione in ogni punto nel quale si manifesta una variazione dal valore precedentemente determi nato. Evidentemente ciò non è spesso attuabile e di conseguenza si è costretti ad un’interpretazione geometrica che stabilisce il valore possibile da attribuire ad un punto compreso tra due già determinati. Le linee che uniscono i simboli della fig. 1 hanno la proprietà che la tangente ad esse in ogni punto fornisce la direzione dello strato in quel punto. Si chiarisce tuttavia che ogni linea non giace sempre sulla superficie di un singolo strato, ma per evidenti necessità cartografiche inerenti ad un rapporto di riduzione più o meno notevole, può unite simboli localizzati su li velli geologici differenti che però appaiono come contigui.
L’elaborazione nella maniera sopra descritta delle misure di direzione ed im mersione degli strati conduce alla realizzazione di una carta (carta delle direzioni di strato) che rappresenta una descrizione approssimativa dell’assetto delle forma zioni geologiche stratificate. È da osservare ancora che questo particolare modo di interpolare ed estrapolare le singole informazioni per costituire un quadro di in sieme rappresenta uno strumento di lavoro assai valido, sempreché venga preso nel suo vero significato. Il suo valore non risiede nell’accuratezza con la quale si esprime il reale assetto in un punto determinato, ma nella possibilità di visualizzare, sia pure nelle linee generali, i rapporti di giacitura di elementi tettonici difterenti.
La realizzazione di una carta come questa descritta è eccezionalmente rapida ed accurata qualora si usino fotografie aeree e particolarmente indicata per aree estese, ove si può affidare lo studio particolare di un affioramento a dirette osserva zioni di campagna, mentre è indispensabile per l’interpretazione strutturale avere un quadro d’insieme reale, completo e realizzato per quanto possibile in maniera economica.
Di notevole interesse per l’interpretazione strutturale è il secondo documento geologico realizzato e di cui si è accennato all’inizio, la carta delle « fratture » e delle « lineazioni » della superficie terrestre compresa nell’area in esame, rappre
sentando esso una delle prime applicazioni di tecniche fotogeologiche moderne al suolo italiano.
Il Cloos, nel 1946, ha dato una definizione completa e documentata del ter mine « lineazione » già largamente usato in precedenza in vari modi. Tale defini zione, estremamente generale, raccoglie le forme lineari riconoscibili in un corpo di rocce, prescindendo dalla genesi ed includendovi tutte le classi di dimensioni dalla scala microscopica a quella regionale. Rientrano pertanto nel più ampio si gnificato del termine gli assi delle pieghe, la stratificazione, le faglie, le diaclasi e tutti gli effetti di orientazione che si riscontrano in una roccia, siano essi di ori gine sedimentaria o tettonica.
La crosta terrestre, è noto, soggiace continuamente o ritmicamente per lunghi periodi di tempo a diverse sollecitazioni che traggono la loro origine dal moto di rotazione, dagli effetti gravitazionali della Luna, del Sole e dei pianeti, da variazioni di massa nella litosfera e sulla sua superficie e da quell’insieme di forze non ancora sufficientemente conosciute alle quali sono da ascrivere le deformazioni tettoniche.
Tali sollecitazioni hanno determinato una fratturazione della crosta terrestre secondo direzioni preferenziali all’origine delle quali va ascritta anche, secondo il Nishimura, una variazione in una caratteristica fisica della crosta, presentando que sta un’elasticità nella direzione Nord-Sud minore di circa il 30% della medesima nella direzione Est-Ovest. È con l’affermarsi delle fotografie aeree che l'indagine su tali particolarità della superficie terrestre riceve un grandissimo impulso.
Risulta cosî possibile discernere non solo gli allineamenti che si manifestano con una espressione topografica, riconoscibili talora anche sul terreno, ma nume rose altre linee diritte che si evidenziano come sottili bande chiare o scure e pos sono significare caratteristiche lineari della vegetazione, o della distribuzione del colore del suolo, ovvero esprimere attraverso la successione di minimi particolari un allineamento nel reticolo idrografico o nella topografia della zona esaminata.
La lunghezza di tali segmenti è evidentemente assai variabile. Sulle foto aeree non è possibile ovviamente scendere al di sotto di una dimensione minima. Volendo dare un ordine di grandezza si può fare riferimento a lunghezze minime delle decine di metri con dei massimi, su foto a piccolissima scala, di alcune migliaia di chilo metri come appaiono le lineazioni a carattere continentale sulla Terra e quelle ri conosciute sulla Luna e su Marte.
Le fratture e le lineazioni evidenziano dunque sulla superficie terrestre delle zone di minore resistenza della crosta.
Ogni struttura geologica espressa in termini stratimetrici mostra associato an che un sistema di lineazioni che, oltre a rappresentare un aspetto complementare della stratimetria nella descrizione della struttura stessa può, in certi casi, costituirne l'elemento più caratteristico.
L’esperienza in proposito indica, ad esempio, una densità assai maggiore di fratture riconoscibili in fotografia su aree sottoposte a sforzi di tensione rispetto a zone della superficie terrestre soggette a subsidenza o costituenti ampie sincli nali. Sui fianchi di larghe pieghe e sulle grandi flessure si localizzano i fasci più densi di lineazioni. Da notare, ancora, che fitti sistemi di fratture accompagnano
usualmente forti variazioni del gradiente della gravità. La conoscenza dell’anda mento di tali sistemi, in quanto aiutano a scoprire e descrivere forme tettoniche, ha determinato l’accresciuto interesse dei geologi verso questo nuovo campo d’inda gine particolarmente in quelle aree nelle quali la scarsità di affioramenti rende estremamente incerta qualunque interpretazione strutturale.
Alcune centinaia di ricerche pubblicate sull'argomento illustrano e sviluppano tecniche intese ad utilizzare l'informazione espressa in termini di lineazione nella ricostruzione della storia geologica del campione considerato. Inoltre, un numero ormai rilevante di studi è stato specificamente dedicato alla valutazione del mezzo fotogeologico applicato alla raccolta di questo tipo d’informazione, per gli ordini di grandezza da macroscopico a regionale.
E probabile che un certo numero di lineazioni annotate possa avere un signi ficato diverso da quello attribuito con il termine di « fratture » all’insieme qui considerato. È però anche assai bene stabilito, dai lavori citati sopra, che tale nu mero è abbastanza basso da non influire sensibilmente sulle grandezze utilizzate. In quest'ordine di idee si è aggiunto il termine « lineazione » di seguito a quello di « fratture » onde tenet presente la possibile inclusione di una piccola mino ranza di elementi il cui significato fisico non è sicuramente accertato.
L’annotazione delle fotografie allo stereoscopio e la susseguente cartografia delle lineazioni secondo il loro orientamento, produce documenti contenenti un gran numero di dati (Fig. 2). La tecnica statistica diviene quindi un mezzo prati camente indispensabile per l’ordinamento e la coordinazione dei medesimi, ren dendo cosî possibile un’interpretazione secondo uno schema razionale.
Le due dimensioni prese comunemente in considerazione per tale studio sono la lunghezza della lineazione ed il suo azimuth, oltre ad una serie di caratteristiche morfologiche espresse in forma puramente qualitativa. Generalmente si usa com putare la lunghezza totale delle lineazioni entro classi di azimuth di ampiezza de finita. Nel presente caso si è ritenuta sufficiente un’ampiezza di 20°. Il totale di chilometri entro ciascuna classe viene espresso in percentuale della somma totale delle lunghezze di tutte le lineazioni dell’area. I valori risultanti da questo pro cedimento vengono riportati in diagrammi polari (Fig. 3) che offrono inoltre il vantaggio di mantenere gli azimuth e consentono cosî un comodo confronto con altre possibili informazioni a carattere direzionale quali ad esempio quelle prove nienti dalla stratimetria o dalla geofisica.