TETTONICA DELLE PLACCHE

Transcript

1 TETTONICA DELLE PLACCHE Appunti di geografia per gli studenti della sezione C D a cura della prof.ssa A. Pulvirenti (tratti dalla tesina di esame di maturità di G. Pilastro a.s.1999/2000) Le immagini presenti in questo file sono state reperite in rete o modificate da testi cartacei e vengono utilizzate solo per l elevato contenuto didattico. TEORIA FISSSISTA All inizio del secolo i geologi erano convinti che bacini e continenti fossero forme stabili della superficie terrestre la quale s ipotizzava in progressiva contrazione; La struttura interna della Terra veniva suddivisa in 4 strati geologici ordinati secondo la densità e indicativi della composizione chimica del materiale (visione proposta da Goldschmith). 1

2 INTERNO DELLA TERRA INTERNO DELLA TERRA Continente Bacino oceanico r. sedimentarie, basalti e gabbri ~ 6 km r. granitiche, sedimentarie e metamorfiche ~35 Km Aumento V propagazione onde sismiche Peridotite, olivina e pirosseni Viscoso, parzialmente fuso 2

3 GLI ERRORI DELLA TEORIA FISSISTA teoria della contrazione In base al grado di compressione subito dagli strati nelle catene montuose, la Terra avrebbe dovuto raffreddarsi di migliaia di gradi, ipotesi questa improbabile anche visto l elevata l capacità termica della diffusa radioattività delle rocce; La non uniforme distribuzione delle montagne; LA DERIVA DEI CONTINENTI Nel 1915 il meteorologo tedesco A. Wegener ipotizzò che un tempo fosse esistito un supercontinente da lui battezzato Pangèa (dal greco: tutto terra ); Wegener suddivise la Pangèa in 2 blocchi: quello boreale (Laurasia( Laurasia) ) e quello australe (Gondwana); Circa 200 milioni d annid fa la Pangèa avrebbe iniziato a frammentarsi in continenti più piccoli che sarebbero andati alla deriva verso le posizioni attuali. 3

4 TUTTO TERRA 210 milioni di anni fa (Triassico) 135 milioni di anni fa (Giurassico) DERIVA DEI CONTINENTI 65 milioni di anni fa (Cretacico) Oggi 4

5 MOTORE DELLA DERIVA Forze di marea tendono a far rallentare la rotazione delle parti superficiali della superficie rispetto alle parti profonde (la rotazione avviene verso est, ritardo del SIAL rispetto al SIMA che si manifesta con una deriva verso ovest. Repulsione dai poli, dovuta alla simmetria, non perfettamente sferica, del campo gravitazionale per cui la verticale relativa ad un punto superficiale non è una retta ma una curva concava verso il polo. I continenti, zattere sialiche sul SIMA, sono soggetti ad una spinta idrostatica diretta perpendicolarmente alla superficie terrestre. Gravità e spinta non sono coassiali e non si annullano. La componente residua diretta verso l equatorel LE PROVE PROVE GEOMORFOLOGICHE le coste continentali sono fra loro complementari 5

6 LE PROVE PROVE PALEONTOLOGICHE Identità di flora e fauna fossile in distretti geografici separati dall oceano. Ponti continentali LE PROVE PROVE PALEOCLIMATICHE La testimonianza delle tilliti del Carbonifero e del Permiano 6

7 LE CRITICHE Molte linee di costa erano state interessate da movimenti verticali, che potevano averle distorte. Le somiglianze litologiche delle aree affacciate sull atlantico erano dubbie. Non si spiega perché la Pangea,, rimasta unita fino al Paleozoico, si sia scissa nel giro di pochi milioni di anni. Le forze chiamate in causa, come responsabili dei movimenti, erano di piccola entità,, non potevano avere effetti sui pesanti blocchi crostali. I SOSTENITORI Holmes accettò l ipotesi l della deriva ma suggerì un meccanismo per il trasporto della crosta. (convezione del mantello). Du Toit suggerì l ipotesi di non considerare le linee di costa ma i margini delle piattaforme continentali. 7

8 LO STUDIO DEI FONDALI OCEANICI Alla fine degli anni 40 gli oceani venivano ancora considerati, secondo l ottica l fissista, strutture primordiali; All inizio degli anni 50 l oceanografia geologica e la geofisica progredirono considerevolmente, fornendo sempre più precise cartografie dei fondali; Tali informazioni permisero di mettere in evidenza fenomeni allora sconosciuti come l espansione dei fondali e il paleomagnetismo. LA CARTOGRAFIA DEI FONDALI 8

9 LA MORFOLOGIA DEI FONDALI OCEANICI LA MORFOLOGIA DEI FONDALI OCEANICI ELEMENTI MORFOLOGICI DEL PIANO ABISSALE: DORSALI FOSSE 9

10 DORSALI LE FAGLIE TRASFORMI La rift valley viene interrotta da delle zone di frattura che rompono la linearità e la continuità dell asse delle dorsali: questi siti prendono il nome di faglie trasformi e sono costituite da zone, altamente sismiche, di scorrimento relativo e opposto di flussi di lava fuoriuscenti da due tronconi di dorsali. 10

11 FOSSE LA TEORIA DELL ESPANSIONE ESPANSIONE DEI FONDALI OCEANICI Nel 1962 l americano l H.H. Hess ipotizzò che le dorsali fossero grandi fratture,, in corrispondenza di moti ascensionali del mantello, dalle quali fuoriesce materiale magmatico che va a creare nuova crosta oceanica; Poiché le dimensioni della Terra restano costanti, ipotizzò l esistenza l di zone (fosse( oceaniche) ) in cui la crosta più antica fosse reinglobata nel mantello.. Tale fenomeno prende il nome di subduzione. 11

12 LA TEORIA DELL ESPANSIONE ESPANSIONE DEI FONDALI OCEANICI L ipotesi dell americano H.H. Hess I MERITI DELLA TEORIA DI H.H.HESS La teoria spiega perché sui fondali oceanici non si trovano rocce di età superiore a 200 milioni di anni; La teoria spiega inoltre il diverso flusso di calore a livello delle dorsali (>) e nelle fosse oceaniche (<); La teoria offre una spiegazione dell instabilit instabilità che si osserva nelle aree della crosta prossima alle dorsali,, dove si originano molti terremoti e intense attività vulcaniche. 12

13 PROVE DELLA TEORIA DI H.H.HESS Formulata per spiegare le caratteristiche dei fondali oceanici, la teoria di H.H. Hess ha trovato conferma definitiva nello studio del paleomagnetismo delle anomalie magnetiche rilevate su tutti i fondali con estrema regolarità e simmetria. IL PALEOMAGNETISMO Certe rocce ricche di minerali ferrosi (magnetite), possiedono una suscettibilità magnetica ovvero la capacità di acquistare una magnetizzazione permanente che ha la stessa direzione del campo magnetico esistente nell atto del loro consolidamento; Rocce che solidificarono migliaia o anche milioni di anni fa conservano così una registrazione della posizione dei poli magnetici terrestri al tempo della loro formazione; Queste rocce si dicono possedere un magnetismo fossile o paleomagnetismo. 13

14 MIGRAZIONE DEI POLI All inizio degli anni 50 si osservò che rocce della stessa età, in continenti diversi, variavano in polarità magnetica,, come se nello stesso momento fossero stati presenti sulla Terra distinti assi magnetici; Osservando inoltre la magnetizzazione di rocce di età successiva nella stessa regione risultò evidente una variazione della direzione del polo nord magnetico. MIGRAZIONE DEI POLI Dai dati dati ricavati dalle rocce del Nordamerica e dalle rocce europee, si sono potute tracciare 2 curve distinte che rappresentano il percorso apparente seguito dal polo nord magnetico negli ultimi 600 milioni di anni Per interpretare questi dati sono possibili 2 alternative: : o sono i continenti a migrare oppure migrano i poli mentre rimangono fissi i continenti. 14

15 L IMPROBABILIT IMPROBABILITÀ DELLA MIGRAZIONE DEI POLI Per la coincidenza d improbabili d condizioni fisiche che si dovrebbero presupporre nel caso di un effettiva migrazione dei poli magnetici,, la sola alternativa possibile rimane quella della deriva dei continenti; Appare infatti più probabile che i 2 continenti in questione, originariamente uniti, si siano allontanati nel tempo fino alla posizione attuale: : l andamento l della curva di migrazione consentirebbe di definire il tragitto di deriva; Ad avvalorare questa tesi, vi è l osservazione che i due itinerari di migrazione,, notevolmente separati, presentano però andamenti similari se non del tutto sovrapponibili. INVERSIONI DI POLARITÀ Studi sul paleomagnetismo hanno evidenziato che nel corso della storia della Terra la posizione dei poli magnetici si è invertita più volte; Dal momento che è impossibile che le rocce invertano da sole il proprio magnetismo,, dobbiamo concludere che il campo magnetico terrestre inverte la sua polarità; Le cause di questa inversione sembrano dipendere da variazioni d intensitd intensità del campo. 15

16 INVERSIONE DI POLARITÀ Le rocce che presentano direzione di magnetizzazione uguale a quella del campo magnetico attuale sono dette a POLARITÀ NORMALE Le rocce che presentano direzione di magnetizzazione opposta a quella del campo magnetico attuale,, sono dette a POLARITÀ INVERSA INVERSIONE DI POLARITÀ Utilizzando metodi radiometrici, è stato possibile costruire una SCALA PALEOMAGNETICA nella quale si distinguono 4 lunghi intervalli di tempo definiti EPOCHE DI POLARITÀ,, al cui interno sono stati riconosciuti brevi periodi di cambiamento di polarità detti EVENTI DI POLARITÀ. 16

17 L INVERSIONE DI POLARITÀ E L ESPANSIONE L DEI FONDALI OCEANICI Nel 1963 i geofisici inglesi Vine e Mathews supposero che la lava basaltica,, uscendo dalla fenditura centrale delle dorsali, si magnetizzasse durante il raffreddamento; Secondo la teoria di H.H. Hess,, man mano che nuovo materiale viene aggiunto lungo la dorsale, le lave solidificate, e già magnetizzate sono allontanate dalla rift valley; Dopo un certo periodo dunque il fondo oceanico risulta costituito da bande a magnetizzazione alternativamente normale e inversa, specularmente rispetto alla rift valley. L INVERSIONE DI POLARITÀ E L ESPANSIONE L DEI FONDALI OCEANICI L ipotesi dei geofisici inglesi Vine e Mathews 17

18 LA TETTONICA DELLE PLACCHE La terra presenta un involucro rigido,, la LITOSFERA,, che galleggia sulla sottostante astenosfera; La litosfera non è un guscio continuo ma costituito da circa 20 frammenti rigidi di dimensioni notevoli chiamati PLACCHE; La placche si muovono sull astenosfera astenosfera, trascinate passivamente da MOTI CONVETTIVI del mantello; Le placche presentano zone di accrescimento, zone di distruzione e zone di scorrimento: : i MARGINI DI PLACCA; Ogni placca si muove come UNITÀ A SE STANTE rispetto alle altre. UN MONDO FATTO DI PLACCHE 18

19 I MARGINI DELLE PLACCHE MARGINI DIVERGENTI o COSTRUTTIVI,, lungo i quali due placche si allontanano l una l dall altra, altra, lasciando spazio per la risalita di magma dal mantello che forma nuova crosta (dorsali( dorsali); MARGINI CONVERGENTI o DISTRUTTIVI,, lungo i quali due placche si muovono l una l verso l altra, l provocando o l immersione l di una placca sotto l altra l (fosse oceaniche) ) oppure l accavallamento l di una sull altra (orogenesi( da collisione continente - continente); MARGINI TRASCORRENTI o CONSERVATIVI,, lungo i quali due placche scivolano orizzontalmente l una l rispetto l altra l (faglie( trascorrenti). MARGINI DIVERGENTI CENTRO D ESPANSIONE D INETERPOSTA FRA DUE PLACCHE: nelle dorsali avviene la creazione di nuova crosta oceanica che va a riempire lo spazio lasciato libero dalle due placche in lento allontanamento. 19

20 MARGINI DIVERGENTI CENTRO D ESPANSIONE D ALL INTERNO DI UN CONTINENTE: si creano zone di frattura da dove fuoriesce magma che spinge i due tronconi di continente a divergere l uno l dall altro altro come Wegener aveva suggerito per la Pangèa. MARGINI DIVERGENTI Una veduta da satellite del Sinai mostra i due bracci del Mar Rosso che altro non sono che due centri di espansione esposti sulla superficie terrestre 20

21 MARGINI CONVERGENTI Anche se tutte tutte le zone di convergenza sono sostanzialmente simili, la collisione tra due placche dà risultati diversi a seconda del tipo di litosfera coinvolta nel meccanismo. 3 MODULAZIONI DI CONVERGENZA placca oceanica - placca continentale placca oceanica - placca oceanica placca continentale - placca continentale PLACCA OCEANICA - PLACCA CONTINENTALE 21

22 PLACCA OCEANICA - PLACCA CONTINENTALE La litosfera oceanica viene incurvata verso il basso con un angolo di circa 45. La placca che scende e i sedimenti saturi d acqua cominciano a fondere. Il magma che si forma è meno denso delle rocce del mantello circostante: ricomincia a risalire lentamente. (ANDE) SISTEMA ARCO - FOSSA CONTINENTALE Intervallo arco - Arco magmatico parallelo alla fossa linea di costa Fossa oceanica, con deposizione di sedimenti, con conseguente migrazione verso l Oceano Retroarco,, o bacino di avampaese con depressioni(rio delle Amazzoni) 22

23 PLACCA OCEANICA - PLACCA OCEANICA SISTEMA ARCO - FOSSA INSULARE Intervallo arco fossa, dove c è un bacino sedimentario Arco magmatico intraoceanico Fossa oceanica, profonda + di 6 km Bacino marginale, si apre sempre più 23

24 PLACCA CONTINENTALE - PLACCA CONTINENTALE La collisione fra India e Asia, circa 45 milioni di anni fa, ha portato alla nascita dell Himalaya PLACCA CONTINENTALE - PLACCA CONTINENTALE 24

25 MARGINI TRASCORRENTI Il terzo tipo di margine di placca è la faglia trascorrente,, che si ha dove due placche scivolano l una l rispetto all altra altra,, senza che vi sia né produzione di crosta né distruzione di crosta; Le faglie trascorrenti, che si sviluppano più o meno parallelamente alla direzione del movimento della placca, sono zone di alta sismicità. Esempio della faglia di San Andreas MARGINI Costruttivi o divergenti Distruttivi o convergenti Conservativi 25

26 IL MOTORE DELLA TETTONICA Nel tentativo di spiegare qual è il meccanismo che aziona il moto di deriva delle placche, le loro scissioni e le loro collisioni, sono state formulate diverse ipotesi. 3 IPOTESI CELLE CONVETTIVE ESTESE A TUTTO IL MANTELLO CELLE CONVETTIVE LOCALIZZATE NELLA PARTE ALTA DEL MANTELLO IL MODELLO DEI PUNTI CALDI CELLE CONVETTIVE ESTESE A TUTTO IL MANTELLO Alcuni ritengono che alla radice del movimento vi sia una disomogenea distribuzione del calore all interno della Terra che provoca la formazione di grandi celle convettive nel mantello. L apice dei rami ascendenti corrisponde con le dorsali mentre quello dei rami discendenti corrisponde con le fosse. 26

27 CELLE CONVETTIVE LOCALIZZATE NELLA PARTE ALTE DEL MANTELLO Anche questa teoria prevede una struttura a celle di convezione solamente però localizzate nello strato alto del mantello; Quando infatti subduce nel mantello, la placca migra verso le dorsali; Non è generalizzabile in quanto non spiega il moto di placca in assenza di fosse. PUNTI CALDI o HOT SPOT Il termine punto caldo viene utilizzato per indicare tutti i fenomeni vulcanici isolati e svincolati dal sistema delle dorsali,, che non sono originati dall intersezione dei margini di due placche contigue; Sono aree oceaniche o continentali con un flusso termico particolarmente elevato, nelle quali si verifica un emissione di lava basaltica proveniente dal mantello profondo; In corrispondenza dei punti caldi s innalzano s formazioni vulcaniche generate da giganteschi pennacchi, colonne di materiale magmatico caldo, che con il loro movimento ascensionale inarcano la crosta formando gli apparati eruttivi. 27

28 PUNTI CALDI o HOT SPOT IL MODELLO DEI PUNTI CALDI Secondo questa teoria il moto di placca troverebbe origine nei moti ascensionali dei pennacchi che innescherebbero moti orizzontali; Questo modello spiegherebbe la struttura discontinua delle placche,, la presenza delle faglie trasformi ed il loro andamento parallelo al movimento di placca. 28

29 MOTORE DELLA TETTONICA Nonostante le intense ricerche tuttora in atto, la soluzione completa ed univoca del problema sfugge ancora; Ma, forse, si può già concludere che il movimento globale delle placche potrebbe essere dovuto ad una o più combinazioni dei vari meccanismi proposti. UNO SGUARDO AL FUTURO L Africa procede verso l Eurasia, chiudendo il Mediterraneo fino alla collisione fra i due continenti.l India continuerà la collisione con l Asia provocando faglie che porteranno al distacco della Cina che se ne andrà alla deriva verso Est. L atlantico e il Pacifico si stanno espandendo: uno dei due inghiottirà l altro.(il pacifico). Fra 250 milioni di anni l Africa occuperà il posto dell Europa, Australia ed Antartide aderiranno al Sud Africa, la Cina sarà attaccata all America del Nord e quest ultima saldata all Africa. Chi vivrà vedrà. 29