Prof.ssa S. Di Giulio

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1 Prof.ssa S. Di Giulio

2 La nascita della Terra si può collocare intorno ai 4,5 miliardi di anni fa, quando piccoli corpi solidi orbitanti intorno al Sole (planetesimi) cominciarono ad aggregarsi attratti dalla forza di gravità Dopo aver raggiunto una massa sufficiente, la Terra cominciò ad attrarre nella sua orbita vari frammenti (meteoriti)

3 Il «bombardamento meteorico» (da 4,5 a 3,8 miliardi di anni fa) insieme all azione i sostanze radioattive e alla contrazione della massa dovuta all attrazione gravitazionale, provocarono un forte surriscaldamento del pianeta

4 Il riscaldamento provocò la fusione dei materiali solidi che si stratificarono in base al loro peso specifico: i più pesanti al centro e i più leggeri in superficie Si formò dunque una struttura simile a quella attuale con un nucleo metallico, un mantello ricco di silicio ed una crosta superficiale formata da materiali più leggeri

5 Questi gas diedero luogo all ATMOSFERA PRIMITIVA della Terra, ancora priva di ossigeno Con il passare del tempo la crosta cominciò a raffreddarsi e a fratturarsi in diversi punti, formando i vulcani dai quali fuoriusciva il materiale incandescente proveniente dagli strati più profondi, formando così nuove rocce, e portando in superficie diversi gas come acqua, anidride carbonica ed azoto.

6 Il lento raffreddamento della Terra portò alla condensazione dell acqua presente sotto forma di vapore e alla comparsa delle prime precipitazioni. Nacquero così i primi oceani primitivi Secondo altre ipotesi l acqua sarebbe arrivata sulla Terra dallo spazio, durante il periodo di bombardamento meteorico

7 La conoscenza della struttura interna della Terra è stato possibile grazie all integrazione di dati provenienti da diversi ambiti di studio: Trivellazioni: con esse si riesce ad arrivare a circa 15 Km di profondità; Eruzioni vulcaniche, che riportano in superficie materiali provenienti dagli strati più profondi Propagazione delle onde sismiche: esse si propagano in modo diverso a seconda del materiale che attraversano (solido, fluido), variando in direzione velocità intensità

8 Esiste un GRADIENTE GEOTERMICO che consiste in un aumento progressivo della temperatura interna della Terra: esso è pressoché costante per il primi 40 Km (30 C/Km) per poi continuare ad aumentare ma in modo discontinuo.

9 Uno dei modelli (MODELLO COMPOSIZIONALE) della struttura della Terra prevede che essa sia costituita da «gusci concentrici» o strati: CROSTA TERRESTRE: sottile strato superficiale costituito da rocce solide non troppo dense. Essa varia in composizione, densità e spessore a seconda che si tratti di crosta continentale (più leggera e spessa in media 40Km) e crosta oceanica (più pesante e spessa agli 8 ai 10 Km) MANTELLO: è formato da rocce più dense, in uno stato fisico intermedio tra il solido e il liquido. Arriva fino alla profondità di 2900mKm NUCLEO: è formato da materiali molto densi (soprattutto ferro e nichel). È suddiviso in nucleo esterno (allo stato fuso) e nucleo interno (allo stato solido)qui la temperatura può arrivare fino ai 6000 C e la profondità supera i 6300 Km

10 Il MODELLO REOLOGICO (basato sullo stato fisico) prevede la seguente suddivisione: LITOSFERA: raggiunge i 700 Km di profondità ed è costituito dalla crosta terrestre e da un sottile strato del mantello, piuttosto rigido e denso, che vi aderisce perfettamente ASTENOSFERA: lo strato sottostante del mantello formato da rocce in uno stato più liquido MESOSFERA: lo stato più interno del mantello che raggiunge i 2900 Km di profondità e dove le rocce tornano gradualmente ad uno stato solido

11 Agli inizi dell Ottocento l idea che la Terra avesse assunto sin da subito la forma attuale cominciò ad essere messa in discussione. Nel 1912 il fisico tedesco Alfred Wegener formulò la TEORIA DELLA DERIVA DEI CONTINENTI: Un tempo le terre emerse formavano un unico continente, la PANGEA, circondato da un unico mare, PANTHALASSA La Pangea si sarebbe successivamente in due super continenti, LAURASIA e GONDWANA, separate da un mare, la tetide I due super continenti hanno continuato a smembrarsi in più parti, formando i continenti attuali, che sono andati alla deriva, allontanandosi tra loro

12 Prove presentate da Wegener a sostegno della sua teoria: PROVE MORFOLOGICHE La straordinaria somiglianza di alcune coste dei continenti (ad esempio quella del sud America e dell Africa) fu una delle prime osservazioni che spinse Wegener a formulare la sua teoria

13 Prove presentate da Wegener a sostegno della sua teoria: PROVE PALEONTOLOGICHE Ritrovamenti fossili di specie (sia animali che vegetali) identiche in continenti oggi molto lontani tra loro, come ad esempio il Mesosaurus, il Lytrosaurus, il Cynognathus e la Glossopterix. Questi organismi non avrebbero potuto diffondersi in zone così distanti le une dalle altre e con climi tanto diversi

14 Prove presentate da Wegener a sostegno della sua teoria: PROVE GEOLOGICHE Le rocce che si trovano lungo i margini dei continenti che idealmente si incastrano sono identiche anche nella sovrapposizione degli strati geologici. L africa meridionale, ad esempio, ha un paesaggio simile a quello dell America meridionale, con rocce di uguale natura

15 Prove presentate da Wegener a sostegno della sua teoria: PROVE PALEOCLIMATICHE Alla fine del Paleozoico coltri di ghiaccio coprivano vaste aree dell emisfero meridionale. Lo studio dei depositi fossili glaciali fossili, mostra la presenza di strati contemporanei di tillite glaciale in America meridionale, in India e Australia, tutte zone attualmente situate in zone tropicali. Queste zone dovevano quindi trovarsi tutte spostate più a sud e unite, in modo da spiegare lo sviluppo delle calotte glaciali nell emisfero meridionale.

16 La teoria di Wegener fu accolta con scetticismo soprattutto perché egli non riusciva a spiegare come e perché i «pezzi» di Pangea si fossero staccati e allontanati. Oggi la teoria è universalmente accettata in quanto la scienza ne ha dato la più completa spiegazione attraverso la TEORIA DELLA TETTONICA A ZOLLE

17 A partire dagli anni 50 del secolo scorso, il perfezionamento di sofisticate apparecchiature e l intensificarsi degli studi sui fondali oceanici, ha messo in evidenza come questi non siano affatto patti come pianure ma estremamente accidentati, presentando alte cime e grandi depressioni. In particolare è possibile individuare due tipi di strutture: le DORSALI OCEANICHE e le FOSSE OCEANICHE

18 Le DORSALI OCEANICHE sono lunghe catene montuose sottomarine che presentano un intensa attività vulcanica. Solo di tanto in tanto emergono in superficie formando isole come l Islanda o le Azzorre Dorsale medio-atlantica nel sud dell Islanda

19 Le FOSSE OCEANICHE sono avvallamenti del fondo lunghi e stretti, spesso presenti in prossimità di arcipelaghi vulcanici detti archi insulari. Possono essere lunghe migliaia di chilometri e profonde fino a 11000m Fossa delle Marianne Oceano Pacifico profonda m Fossa di Porto Rico Oceano Atlantico - profonda 8300 m

20 La teoria della tettonica a zolle afferma che: la litosfera risulta suddivisa in un certo numero di placche (o zolle) ogni placca rappresenta una zona relativamente tranquilla di litosfera, mentre i suoi margini sono zone attive, interessate da fenomeni vulcanici e sismici le placche della litosfera si muovono lentamente sulla sottostante astenosfera, più fluida

21 La litosfera terrestre è formata da 6 grandi placche e numerose placche più piccole 1. NORD E SUD AMERICANA 2. EUROASIATICA 3. AFRICANA 4. INDIANA 5. PACIFICA 6. ANTARTICA

22 Ma a cosa è dovuto il movimento delle placche? Alle CORRENTI CONVETTIVE DEL MANTELLO I materiali del mantello profondo si riscaldano, diventano più leggeri e salgono (correnti ascendenti), prendendo il posto dei materiali più freddi e densi, che, al contrario, scendono (correnti discendenti). Una volta giunti in profondità anche questi materiali si riscaldano e risalgono, completando il ciclo

23 In corrispondenza delle correnti ascendenti si formano le dorsali, dalle cui spaccature fuoriesce il magma che risale e in cui si forma continuamente nuova crosta terrestre

24 In corrispondenza delle correnti discendenti si formano le fosse, originate da una placca che, trascinata verso il basso, si incunea sotto l altra (subduzione) In superficie, in corrispondenza della zona di subduzione si formano generalmente degli archi vulcanici e si verificano terremoti lungo il piano di Benioff (allineamento degli ipocentri dei sismi)

25 In corrispondenza dei movimenti orizzontali del mantello si verifica lo scorrimento della placca e una intensa attività sismica

26 Le placche sono in continuo movimento l una rispetto all altra I loro margini possono: allontanarsi avvicinarsi scivolare uno di fianco all altro MARGINI DIVERGENTI (margini costruttivi) MARGINI CONVERGENTI (margini distruttivi e margini orogenetici) MARGINI A SCORRIMENTO LATERALE (margini conservativi)

27 MARGINI DIVERGENTI L allontanamento reciproco di due placche provoca una spaccatura nella crosta e la fuoriuscita di magma sottostante, e conseguente formazione di nuova crosta. Se l allontanamento è di breve durata si forma una FOSSA TETTONICA (valle di Rift), una grande frattura caratterizzata da ripide pareti a gradinata Questa situazione è osservabile nel grande sistema di fratture dell Africa Orientale, detto Great Rift Valley, (Ethiopia'sGreat Rift Valley) che si estende dal Mar Rosso ai grandi laghi dell Africa Meridionale

28 MARGINI DIVERGENTI Se l allontanamento si prolunga per tempi più lunghi, lo spazio fra le due zolle può portare alla formazione di un mare o di un oceano. Questo sta accadendo tra la zolla sudamericana e quella africana, che si allontanano ad una velocità di 2 cm l anno

29 MARGINI CONVERGENTI L avvicinamento delle zolle può essere di tre tipi a seconda se le zolle coinvolte siano oceaniche o continentali: 1. ZOLLA OCEANICA ZOLLA OCEANICA 2. ZOLLA OCEANICA ZOLLA CONTINENTALE 3. ZOLLA CONTINENTALE ZOLLA CONTINENTALE

30 MARGINI CONVERGENTI ZOLLA OCEANICA ZOLLA OCEANICA Quando due zolle oceaniche si scontrano accade che una delle due si piega e si incunea sotto l altra, trascinata dalle correnti del mantello. Questo fenomeno è chiamato SUBDUZIONE e fa sì che parte del magma ritorni nel mantello e parte possa riemergere dando origine a dei vulcani, che con il tempo possono riemergere dando luogo ad un ARCO INSULARE. Ne sono un esempio le Isole delle Marianne nell oceano Pacifico occidentale e le Piccole Antille dell oceano Atlantico occidentale

31 MARGINI CONVERGENTI ZOLLA OCEANICA ZOLLA CONTINENTALE Quando lo scontro avviene tra una zolla continentale ed una oceanica, quest ultima sprofonda sotto quella continentale, in quanto è costituita da materiali più densi. Per subduzione si ha la formazione di fosse oceaniche e di cordigliere vulcaniche, con il verificarsi di fenomeni vulcanici e sismici.

32 MARGINI CONVERGENTI ZOLLA OCEANICA ZOLLA CONTINENTALE Un esempio di cordigliera vulcanica è rappresentato dalle Ande. Quando la zolla continentale ha una piattaforma continentale abbastanza ampia e la placca oceanica sprofonda sotto di essa con un angolo abbastanza grande, si forma un arcipelago, chiamato arco insulare. Ne è un esempio il Giappone, formatosi dallo scontro della placca Eurasiatica con la placca del Pacifico

33 MARGINI CONVERGENTI ZOLLA CONTINENTALE ZOLLA CONTINENTALE Quando le due placche che si scontrano sono di densità simile (continentale continentale) nessuna sprofonda sotto l altra ma, al contrario, i margini delle due placche subiscono delle compressioni, dei piegamenti e degli accavallamenti, così da formare delle catene montuose. Questo fenomeno, detto orogenesi, è quello che ha portato, ad esempio, alla formazione della catena dell Himalaia e delle Alpi Dolomiti orientali Valle Brembana

34 MARGINI A SCORRIMENTO LATERALE Quando le due placche scorrono l una accanto all altra, lungo una linea di contatto detta FAGLIA, non si costruisce né distrugge crosta terrestre, ma lo scorrimento avviene a scatti e questo può provocare terremoti. Una delle faglie più grandi è quella di San Andreas in California, dove la zolla pacifica slitta a fianco della zolla americana alla velocità di 5 cm all anno. A seconda del tipo di movimento reciproco tra le zolle, le faglie sono classificate in: FAGLIE ORIZZONTALI (trascorrenti e trasformi) FAGLIE DIRETTE FAGLIE INVERSE

35 MARGINI A SCORRIMENTO LATERALE FAGLIE ORIZZONTALI Le FAGLIE TRASCORRENTI si verificano in ambito continentale e si definiscono destre o sinistre a seconda se, stando posizionati su un affioramento, il corrispondente affioramento oltre il piano di fascia è spostato a destra o a sinistra Faglia trascorrente destra Nevada (USA)

36 MARGINI A SCORRIMENTO LATERALE FAGLIE ORIZZONTALI Le FAGLIE TRASFORMI sono particolari tipi di faglie trascorrenti, che si verificano trasversalmente rispetto ad una dorsale. Le faglie trasformi rappresentano la conseguenza dell espansione dei fondali oceanici, avvenuta in modo separato per ciascun troncone di dorsale Faglia di San Andreas California (USA)

37 MARGINI A SCORRIMENTO LATERALE FAGLIE DIRETTE Le FAGLIE DIRETTE, dette anche faglie di distensione, si verificano quando forze tettoniche di distensione spingono i due labbri delle masse rocciose in direzioni opposte Faglia diretta Monte Vulture (PT- Italia) Faglia diretta El Salvador Faglia diretta Utah (USA)

38 MARGINI A SCORRIMENTO LATERALE FAGLIE INVERSE Le FAGLIE INVERSE, dette anche faglie di compressione, si verificano quando forze tettoniche di compressione spingono i due labbri delle masse rocciose nella stessa direzione, una contro l altra Faglia inversa Appennino Umbro-marchigiano Faglia inversa Montana (USA) Faglia inversa Aubeans (Francia)