a cura di S. Furlani LO STUDIO DELLE FORME

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1 a cura di S. Furlani LO STUDIO DELLE FORME

2 ARGOMENTI DELLA LEZIONE

3 LE FORME DELLA TERRA L interno della Terra La composizione della Crosta Terrestre Concetti base nello studio della terra: Attualismo Il tempo geologico Processi morfogenetici endogeni ed esogeni La scala temporale e spaziale I paesaggi nel mondo

4 STUDI GEOGRAFICI E FORMA DELLA TERRA Le forme della superficie terrestre sono solitamente campo di studi della geografia fisica L interno è studiato da geofisici e petrografi Le conoscenze dell interno della Terra sono principalmente desunte da prove indirette* Quelle della superficie terrestre sono desunte sia da prove indirette che da osservazioni e rilievi in campagna La miniera più profonda raggiunge i 3.8 km, il sondaggio più profondo max 11 km

5 FORZE ENDOGENE Le forze endogene sono i principali agenti del modellamento che agiscono sulla Terra L energia sprigionata dall interno della Terra è in grado di modificare la superficie della litosfera in diversi modi: Fratturazione Piegamento Fusione solidificazione Questi processi avvengono spesso simultaneamente

6 L INTERNO DELLA TERRA

7 IL MODELLO A 4 STRATI Crosta terrestre: La crosta terrestre è composta da diversi tipi di rocce. Lo spessore della crosta varia da 8-10 km sotto gli oceani, mentre sotto i continenti può raggiungere i km. Essa costituisce solo il 1% del volume terreste e lo 0.4% della massa. La densità aumenta con la profondità Alla base della crosta si trova una zona detta discontinuità di Mohorovicic (Moho) in cui cambia la composizione mineralogica

8 IL MODELLO A 4 STRATI Mantello: Il mantello arriva fino a 2900 km di profondità. Costituisce il più grosso involucro dal punto di vista volumetrico (84%) ed è circa metà del raggio terrestre. E diviso in tre zone: Litosfera: La porzione superiore del mantello, dura e rigida, si estende tra i 40 e gli 80 km di profondità Astenosfera: si trova sotto la litosfera fino a 350 km di profondità. E più plastica Mesosfera: da 350 km a 2900 km, comportamento rigido

9 IL MODELLO A 4 STRATI Nucleo esterno: si trova allo stato liquido e si estende fino a 5000 km di profondità. E composto da Fe, Ni, silicati Nucleo interno: si estende con un raggio di 1450 km circa, è presumibilmente solido e molto denso. Stessa composizione del nucleo esterno 15% del volume, 32% in peso della Terra

10 LA SUPERFICIE TERRESTRE La geografia fisica (e la geomorfologia) si occupa della porzione dell ambiente che si trova sulla superficie terrestre e delle sue interazioni con l interno della Terra, che producono le forme strutturali, e l atmosfera, specie inteso come effetti sul clima, che modificano la superficie attraverso processi esogeni.

11 TETTONICA, EROSIONE, CLIMA Da Pollard, feedback loop (

12 DISTRIBUZIONE DEI VULCANI NEL MONDO

13 DISTRIBUZIONE DEI TERREMOTI NEL MONDO Da Vallee (Nature Communications)

14 Processi e forme LA COMPOSIZIONE DELLA CROSTA TERRESTRE

15 COMPOSIZIONE DELLA CROSTA TERRESTRE All interno della crosta si trovano circa 90 elementi, isolati o combinati in minerali Si tratta di sostanze allo stato solido con una specifica composizione chimica ed una particolare struttura cristallina 20 minerali compongono il 95% delle rocce

16 ESEMPI DI MINERALI

17 LE ROCCE Nell interno della Terra è presente una certa quantità di minerali fusi, detta magma Sulla superficie terrestre però la litosfera è costituita da rocce, corpi solidi generalmente costituiti da aggregati di minerali

18 ESEMPI DI ROCCE

19 AFFIORAMENTO E SUBSTRATO ROCCIOSO La roccia solida esposta in superficie è detta affioramento. La superficie rocciosa è detta substrato roccioso, o substrato (bedrock). Micene, Grecia)

20 SUOLO E REGOLITE Generalmente il substrato è ricoperto da uno strato di regolite o sedimenti sciolti. La porzione superiore del regolite può essere costituita dal suolo.

21 LE ROCCE Rocce ignee Rocce sedimentarie Rocce metamorfiche

22 LE ROCCE IGNEE Sono rocce dovute al raffreddamento e la conseguente solidificazione del magma. Si formano tuttora a causa delle forze endogene che fanno fuoriuscire il magma verso la superficie. Si dividono in: Rocce effusive: eruttate in superficie allo stato fuso e si solidificano rapidamente in contatto con aria o acqua Rocce intrusive: si raffreddano e solidificano sotto la superficie terrestre. La più comune è il granito.

23 ALCUNI ESEMPI

24 LE ROCCE SEDIMENTARIE Le rocce esposte in superficie vengono erose ed il materiale viene allontanato da agenti (acqua, vento, ecc) che ridepositano i materiali altrove, di solito sul fondo del mare (sedimenti). Quando i sedimenti vengono compattati e cementati, tale processo è detto litificazione, o diagenesi. Tale processo trasforma i sedimenti in rocce sedimentarie.

25 AMBIENTI E FORMAZIONE Da Lombardo (

26 DISTRIBUZIONE DELLE ROCCE SEDIEMENTARIE Distribuzione percentuale delle rocce sedimentarie Calcari: 22% Arenarie: 32% Argille: 45% Altre rocce: 1%

27 SEDIMENTAZIONE I materiali si depositano a seconda delle dimensioni dei clasti: Le particelle più fini sono portate più lontano di quelle più grossolane e più pesanti I depositi appaiono solitamente disposti a seconda delle in livelli orizzontali, detti strati.

28 ROCCE STRATIFICATE (MALTA)

29 ROCCE STRATIFICATE (GRAN CANYON, USA)

30 ROCCE STRATIFICATE (ARCHES PARK, USA)

31 La stratificazione è un elemento distintivo nella maggior parte delle rocce sedimentarie. Anche se inizialmente la deposizione i sedimenti sono deposti in giacitura orizzontale, gli strati possono successivamente essere sollevati, inclinati e deformati dai movimenti della Terra.

32 STRATIFICAZIONE MODIFICATA (NEVADA, USA)

33 STRATIFICAZIONE FAGLIATA (ARIZONA, USA)

34 STRATIFICAZIONE PIEGATA (CALIFORNIA, USA)

35 LE ROCCE METAMORFICHE Le rocce metamorfiche sono rocce (dei tipi precedenti o anche metamorfiche) che hanno subito modifiche nella struttura, tessitura e composizione per effetto di alte temperature o alte pressioni Gli effetti del metamorfismo possono essere molto complessi e sono influenzati dalla presenza di fluidi nelle rocce e dalla durata dei processi metamorfici

36 ROCCE METAMORFICHE

37 Terminologia e paradigmi della geologia e della geografia fisica CONCETTI BASE

38 TOPOGRAFIA, FORMA, GEOMORFOLOGIA Lo studio delle forme superficiali è diretta in primo luogo alla topografia. Una forma (landform) può essere definita come un preciso elemento topografico (falesia, duna, kamenitza, ecc) La geomorfologia studia l origine, l evoluzione e le caratteristiche delle forme e del paesaggio (landscape)

39 CO È UNA FORMA (LANDFORM)? Pianura Plateau Collina Montagna Valle Depressione Canyon Grotta Penisola Isola Arcipelago Costa Lago Fiume Golfo Baia Canale

40 SCHEMA DELLE FORME DEL PAESAGGIO

41 ATTUALISMO L attualismo (uniformitarianism) è uno dei paradigmi fondamentali in geologia. Sostiene che «il presente è la chiave per capire il passato»..cioè i processi che hanno modellato le forme nel passato sono gli stessi che modellano la superficie attuale I processi coinvolti sono lenti e persistenti, salvo improvvisi cataclismi

42 EVENTI CATASTROFICI Da Garcia-Castellanos et al. (2009), Nature Da NOVA

43 L EQUILIBRIO INSTABILE DELLE FORME Le forme vengono generate, modificate e distrutte continuamente, cosicché la superficie topografica rappresenta una situazione provvisoria di equilibrio, soggetta continuamente a cambiamenti

44 IL TEMPO IN GEOLOGIA E GEOMORFOLOGIA Il tempo geologico è ben diverso dal tempo «umano»

45 L ETÀ DELLA TERRA A partire dalla seconda metà del 600 l età della Terra è aumentata, seguendo i cambiamenti paradigmatici che hanno interessato la storia della geologia (passaggio dal diluvialismo al glacialismo, ecc). L analogia è l unico metodo in grado di predisporre la mente a concepire tempi antichissimi e processi passati

46 Principi generali nello studio delle forme LE FORME

47 FORME TERRESTRI E FORME SOTTOMARINE La superficie emersa è di circa 150 milioni di kmq (29.2%) La superficie sommersa è di circa 361 milioni di kmq (70.8%) La maggior parte della superficie terrestre è coperta da vegetazione, suolo e manufatti antropici

48 LA STRUTTURA (STRUCTURE) Si riferisce alla natura, alla disposizione e l orientazione dei materiali, cioè le caratteristiche geologiche della forma Che tipo di substrato? Quale assetto? Natura dei materiali? Disposizione?

49 I PROCESSI (PROCESSES) Sono le azioni che hanno creato la forma (tettonica, idrologia, clima, biologia, ecc)

50 IL PENDIO (SLOPE) E un carattere fondamentale di ogni forma. L angolo di acclività è il risultato dell equilibrio dinamico tra struttura e processi

51 IL DRENAGGIO Per drenaggio si intende sia il movimento dell acqua sulla superficie (pioggia, neve), sia il movimento dell acqua nel substrato I caratteri del drenaggio, ramificazioni del ruscellamento sui versnati, il flusso d acqua, il reticaolo idrografico, ecc costituiscono fattori fondamentali nello studio delle forme

52 Caratteri dei processi fondamentali PROCESSI ENDOGENI ED ESOGENI

53 PROCESSI ENDOGENI Per processo endogeno si intendono tutti i processi che avvengono all interno della Riorganizzazione della crosta (tettonica a placche) Magmatismo (effusivo, intrusivo) Diastrofismo (piegamento, fagliazione) Si tratta di forze di caratteere costruttivo, sollevamento della crosta

54 PROCESSI ESOGENI I processi esogeni sono subaerei e sono originati da forze esterne alla terra (sole, ecc) Sono controllati dalla topografia Sono forze tendenzialmente distruttive, che tendono ad abbassare le irregolarità topografiche

55 RELAZIONE TRA PROCESSI ENDOGENI ED ESOGENI I processi endogeni ed esogeni sono generalmente opposti Palumbo, L equilibrio tra gli opposti

56 Processi e relazione con la scala IL PROBLEMA DELLA SCALA

57 SCALE E RAPPORTI Processi endogeni ed esogeni sono poco numerosi, ma diversi nella scala del tempo e dello spazio e nelle modalità di azione Spesso si sovrappongono tra loro Possono produrre forme diverse alle varie scale Compito del geologo e del geomorfologo è quello di analizzare modalità, tempi e tipologie di azione dei processi

58 STUDIO DEI PROCESSI

59 Fenomeni e forme in Italia e nel mondo DISTRIBUZIONE DEI PAESAGGI NEL MONDO

60 DISTRIBUZIONE DEI PESAGGI IN ITALIA Untà territoriale: Unità fisiografica di paesaggio 37 tipi fisiografici di paesaggio Carta in scala 1: dei tipi fisiografici Carta costruita mediante telerilevamento

61 DISTRIBUZIONE DEI PAESAGGI ANTROPICI

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